立式数控铣床X-Y数控工作台课程设计

课程设计

课程名称： 数控技术课程设计

学 院： 机械学院 专 业：机械设计制造及其自动化

姓 名： 学 号：

年 级： 任课教师：

2012年 1 月 16 日

课程设计任务书

学生

信息 学号 学院 机械学院 班级

姓名 专业 机械设计制造及其自动化 机电083

教师

信息 姓名 职称 学历

任务书

发出时间 2011年12月25日 论文（设计）题目 数控技术课程设计

论文（设计）起止时间 2011年12月26日——2012年1月16日 共需

周数 3

主要内容:

1、结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案。

2、根据拟定的机械设计方案进行二坐标数控工作台的机械结构设计计算和元件的选用。

3、根据拟定的电气设计方案进行数控系统控制电路的框图设计及驱动控制电路的计算和元件选用。

4、根据指定要求进行有关软件的流程图设计。

5、对指定的软件程序进行编写。

6、进行机械结构的工程图和电气原理图的绘制。

主要要求:

1、方案拟定正确。

2、设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误。

3、元气件选用正确规范符合国家颁布标准。

4、机械结构图纸绘制视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高。

5、电气部份图纸要求符合国家标准，图面布局合理、整洁、质量高。

6、机械和电气部份图纸总量为 1.5 张“0”号图量，其中含机械装配图1～

2张、电气控制原理框图及计算机I/O接口和驱动控制电路等电气原理图1～2张。

7、课程设计说明书应阐述整个设计内容：如课题来源现实意义、总体方案确定、系统框图分析、电气执行元件的选用说明、机械传动和驱动电路的设计计算以及机械和电气的其它部分。说明书要突出重点和特色，图文并茂、文字通畅、计算正确、字迹清晰、内容完整。说明书页数不少于 20 页

预期目标:

设计出合理的XY机床工作台部分、电气控制原理框图、驱动控制电路及指定软件设计，撰写不低于3000字左右设计论文，并附录相关资料及设计图纸。

计划进程:

序号 计划时间 进程

1 12.31～1.2 课题调研及资料收集，研究问题及提出初步总体方案

2 1.3～1.4 总体方案论证及确定

3 1.5～1.9 机械部分方案论证确定及计算

4 1.10～1.15 电气部分方案论证确定及设计

5 1.16～1.17 撰写论文及绘制相关图纸

6 1.18 答辩

主要参考文献:

[1] 成大先. 机械设计手册(单行本· 机械传动)[M]. 北京：化学工业出版社，2004.1

[2] 沈爱琴. 数控技术课程设计指导书[Z]. 贵阳：贵州工业大学机电教研室，1998.9

[3] 张毅刚. 单片机原理及应用[M]. 北京：高等教育出版社，2004.1

[4] 机电一体化技术手册编委会. 机电一体化技术手册[M]. 北京：机械工业出版社，1999.9

[5] 陆昆，奚大顺，李之权等. 电子设计技术[M]. 北京：电子科技大学出版社，1998.10

课程设计（论文）任务书

学生姓名： 指导教师：

任务书发出时间 2011年12月25日

设计时间 2011年12月26日——2012年1月16日

设计（论文）题目 数控技术课程设计

设计（论文）内容

① 结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案。

② 根据拟定的机械设计方案进行二坐标数控工作台的机械结构设计计算和元件的选用。

③ 根据拟定的电气设计方案进行数控系统控制电路的框图设计及驱动控制电路的计算和元件选用。

④ 根据指定要求进行有关软件的流程图设计。

⑤ 对指定的软件程序进行编写。

⑥ 进行机械结构的工程图和电气原理图的绘制。

⑦ 编写设计说明书。

设计（论文）的要求（含说明书页数、图纸份量）

① 方案拟定正确。

② 设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误。

③ 元气件选用正确规范符合国家颁布标准。

④ 机械结构图纸绘制视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高。

⑤ 电气部份图纸要求符合国家标准，图面布局合理、整洁、质量高。

⑥ 机械和电气部份图纸总量为 1.5 张“0”号图量，其中含机械装配图1～2张、电气控制原理框图及计算机I/O接口和驱动控制电路等电气原理图1～2张。

⑦ 课程设计说明书应阐述整个设计内容：如课题来源现实意义、总体方案确定、系统框图分析、电气执行元件的选用说明、机械传动和驱动电路的设计计算以及机械和电气的其它部分。说明书要突出重点和特色，图文并茂、文字通畅、计算正确、字迹清晰、内容完整。说明书页数不少于 20 页

目 录

摘 要 ............................................................................................................................ 1

第一章 前言 ............................................................................................................................ 1

第二章 设计任务 .................................................................................................................... 2

第三章 设计主要步骤 ............................................................................................................ 2

3.1 确定设计总方案 .......................................................................................................... 2

3.1.1 机械传动部件的选择 ...................................................................................... 2

3.1.2 控制系统的设计 .............................................................................................. 3

3.2 机械传动部件的计算和选择 .................................................................................. 4

3.2.1 工作台外形尺寸及重量初步估算 .................................................................. 4

3.2.2 计算切削力 ...................................................................................................... 5

3.2.3 滚动导轨的设计计算 ...................................................................................... 6

3.2.4 滚珠丝杠传动设计计算及校验 ...................................................................... 8

3.2.5 步进电机的传动计算及电动机的选用 ........................................................ 12

第四章 控制系统的设计 ...................................................................................................... 19

4.1 进给控制系统原理框图 .......................................................................................... 20

4.2 驱动电路流程设计 .................................................................................................. 20

4.3 驱动电源的选用，及驱动电源与控制器的接线方式 ......................................... 21

第五章 驱动电路设计 .......................................................................................................... 22

5.1 驱动电路的时间常数 .............................................................................................. 22

5.2 电源电路的确定 ...................................................................................................... 22

5.3 元器件的确定 .......................................................................................................... 23

5.3.1 确定三极管 ...................................................................................................... 23

5.3.2 确定R2和R3 ................................................................................................... 23