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XY双坐标联动数控工作台课程设计说明书

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薪酬管理制度 页脚内容i

目录 1.课程设计目的 ....................................... 0 2.课程设计任务 ....................................... 0 2.1设计题目： ...................................................... 0 2.2技术数据 ........................................................ 0 2.3技术要求 ........................................................ 0

3.总体结构设计 ....................................... 0 3.1滚珠丝杠设计 .................................................... 1 3.2滚珠丝杠副的选取 ................................................ 2 3.3稳定性运算 ...................................................... 3 3.4压杆稳定性计算 .................................................. 4

4.滚动导轨 ........................................... 5 4.1计算行程长度寿命 Ts ............................................. 5 4.2计算动载荷 jC .................................................. 5

5. 步进电机的选择 .................................... 7 5.1步距角的确定 .................................................... 7 5.2步进电机转矩校核 ................................................ 8 5.3频率校核 ....................................................... 11

6.总结 .............................................. 11

7.参考文献 .......................................... 12 薪酬管理制度

页脚内容0 1.课程设计目的 本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上,进行机电系统设计的初等训练,掌握手册、标准、规范等资料的使用方法,培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.

2.课程设计任务 2.1设计题目： X-Y双坐标联动数控工作台设计

2.2技术数据 工作台长×宽（mm）：450×310 工作台重量(N)：3300 行程(mm)：ΔX=60－100；ΔY=50－100 脉冲当量：0.05-0.08mm/p

2.3技术要求 （1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构 （2）滚珠丝杠支撑方式：双锥-简支型 （3）驱动电机为反应式步进电机 （4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙

3.总体结构设计 数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示: 薪酬管理制度

页脚内容1 实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台,工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联,它上面固定X向导轨,中拖板在下拖板的导轨上横向运动,其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动.X、Y导轨方向互相垂直。.

3.1滚珠丝杠设计 滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类,其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。 3.1.1计算动载荷 jC

=4.481X1.4X1.1X4950 =34161.75N

式中: 载荷系数 —FK=1.4 ( 见表1)

硬度系数 —HK=1.1 (见表2) 轴向工作载荷--aF=1.53300=4950 N 额定寿命L=（60·n·T）/ 610=90h 丝杠转速—n=100r/min (r/min)

使用寿命—T=15000h 见表3 薪酬管理制度

页脚内容2 表1 表2 载荷性质 FK

平稳或轻度冲击 1～1.2

轻度冲击 1.2～1.5 较大冲击、振动 1.5～2.5

表3 类别 普通机械 普通机床 数控、精密机械

T(h) 5000～10000 10000 15000

3.2滚珠丝杠副的选取 3.2.1计算载荷

mCFHAFKKKF

查《机电一体化设计基础》表2-6取，1.3FK 查表2-7 取1.0HK 查表2-4 取D级精度 查表2-8 取1.0AK 取平均工作载荷Fm=4950N Fc=1.3x1x1x4950=6435N 3.2.2 计算额定动载荷计算值Ca n=100r/min

使用寿命hL=15000h

实际硬度HRC HK

≥55 1.1 ≥50 1.56 ≥45 2 .4 ≥40 3.85 薪酬管理制度

页脚内容3 =6435X898.2 =5779940.12N 3.2.3根据Ca选择滚珠丝杠副

根据《机电一体化设计基础》表2-9汉江机床TC1型滚珠丝杠，若选取FC1型无密封圈滚珠丝杠，滚珠丝杠副额定动载荷C’a等于或者大于Ca的原则，选用FC1-4006-2.5，Ca=16083N的丝杠副数据： 公称直径：040mmD 导程：P=6mm 螺旋角：'244

滚珠直径：0d3.969mm 根据《机电一体化设计基础》表2-1公式得 螺纹滚道半径：0R=0.52d0.523.9692.06mm

偏心距：0e0.7070.7072.063.96920.0532dR 丝杠内径：10d224020.05322.0635.99DeRmm 3.2.4滚珠丝杠副校核 滚珠丝杠副还要受0nD的值的限制，通常要求40n<710/minDmmr

40401004000/min710/minDnmmrmmr

所以 丝杠副工作稳定

3.3稳定性运算 3.3.1.计算临界转速 Kn 212)(9910ldfncK （r/min） 薪酬管理制度 页脚内容4 式中 临界转速系数—fc=3.93 见表4 长度系数— u=0.67 见表4 d1—丝杠内径 (mm) L—丝杠工作长度 (mm) 取丝杠工作长度：Lx=450mm Ly=310mm 可知Y向临界速度最大

nk=9910x3.92x3.92x0.03599÷（0.67x0.31）² nk=127044.1413r/min 因为maxknn 所以丝杠工作时不会发生共振

表 4 支承方式 系数 双推—自由 双推—简支 两端固定

cf 1.88 3.93 4.73 u 2 0.67 ----- s 3~4 2.5~3.3 ——

3.4压杆稳定性计算 22)(lEIFaK （N） 式中 KF—临界载荷 E—材料弹性模量 对于钢,E=2.06× aP1110

aI—丝杠危险截面惯性矩(4m) 薪酬管理制度 页脚内容5 3441-7(35.9910)3.1464640.8210adI



 临界载荷： Fk=3.14x2.06x8200÷（0.67x0.31）² =1229526.03N

安全系数： S=Fk÷Fa=1229526.03÷3500=351.29 丝杠绝对安全，不会失稳 丝杠选取无误，即选用Fc1-4006-2.5型滚珠丝杠。

4.滚动导轨 导轨是工作台系统的重要组成部分,由于滚动导轨具有定位精度高、低速无爬行、移动轻便等显著优点,故本工作台系统设计选用滚动导轨.滚动导轨应用最广的是滚珠导轨,按滚珠的循环方式分类,滚珠导轨又可分为滚珠不循环式和可循环式.在专业厂家生产的标准化滚动导轨中,都为滚动体可循环式.

4.1计算行程长度寿命 Ts Ts=2Ls·n·60· hT /100 (km) 式中 :Ls—工作单行程长度(m) :Lsx=0.42m;Lsy=0.33m n—往复次数 (次/min)

-31001010=1.19220.42xnpnLsx



Ny=1.21 hT—工作时间寿命 (h) :Th=15000

行程长度寿命：20.421.196015000/1000899.64sxTkm Tsy=718.74km

4.2计算动载荷 jC

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X-Y数控工作台设计说明书

X-Y数控工作台设计说明书

毕业设计工作台设计说明书学校名称：山东科技大学设计队员：指导老师：二〇一四年三月一、总体方案设计（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。

定位方式采用增量坐标控制。

为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。

（2）计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。

它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。

控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。

系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。

LED显示数控工作台的状态。

（3）X-Y工作台的传动方式○1导轨方案一:滚珠导轨方案二:滑动导轨○2传动副方案一:滚珠丝杠方案二:同步带为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。

为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。

由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。

采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。

考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。

1.1 设计任务设计一个SMT贴装机机械手系统运动平台。

该平台可用于实现SMT贴装机的定位.自定设计参数如下：重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。

负载重量G=150N；平台尺寸C×B×H＝mm×mm×mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝mm×mm×mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。

1.2 总体方案确定图1-1 系统总体框图二、机械系统设计2.1、工作台外形尺寸及重量估算X 向拖板（上拖板）尺寸：长⨯宽⨯高 145×160×50 重量：按重量=体积×材料比重估算3214516050107.81090--⨯⨯⨯⨯⨯≈N Y 向拖板（下拖板）尺寸： 14516050⨯⨯ 重量：约90N 。

数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书 毕业设计

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数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书毕业设计数控车床XY轴工作台和控制系统设计摘要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。

首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。

新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。

关键词：数控车床 XY工作台控制系统前言一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。

（一）、数控技术的发展趋势。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化 ,使制造业成为工业化的象征 ,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大 ,他对国计民生的一些重要行业 IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看 ,其主要研究热点有以下几个方面:(1) 高速、高精加工技术及装备的新趋势(2) 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展(3) 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势（二）、对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年 ,即封闭式发展阶段。

xy数控工作台课程设计

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本科生专业课程设计学生姓名： ________________________ 学号： ___________________________ 专业名称： ________________________ 班级： ___________________________ 指导教师： ________________________2014年5月目录任务书.................................... 错误! 未定义书签。

二、总体方案的确定. ................................................ 错误!未定义书签。

三、机械传动部件的计算与选型. ......................................... 错误!未定义书签。

四、工作台机械装配图的绘制. ............................................ 错误!未定义书签。

五、工作台控制系统的设计. ............................... 错误!未定义书签。

参考文献................................. 错误! 未定义书签。

附件1 ....................................................... 错误!未定义书签。

附件2 ....................................................... 错误!未定义书签。

附件3 ....................................................... 错误!未定义书签。

附件4 ....................................................... 错误!未定义书签。

任务书设计题目：X-Y 数控工作台机电系统设计设计任务：设计一台微机控制XY 两坐标工作台，供立式数控铣床使用。

X-Y双坐标数控工作台设计

X-Y双坐标数控工作台设计

目录绪论 (4)第一章：总体方案设计 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 总体方案确定 (6)第二章：机械系统设计 (6)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (7)2.2滚动导轨的参数确定 (8)2.3 滚珠丝杠的设计计算 (11)2.4 电机的选用 (14)2.5 伺服电机惯性负载的计算 (15)2.6 轴承的选用 (15)2.7 轴承的类型 (15)2.8 轴承调隙、配合及润滑 (15)2.9 滚动轴承的密封装置 (16)2.10 本章小结 (16)第三章控制系统硬件设计 (16)3.1 CPU板 (16)3.2 驱动系统 (19)3.3 传感器及软硬件设计 (20)第四章控制系统软件设计 (25)4.1 总体方案 (25)4.2 主流程图 (25)4.3 INT0中断服务流程图 (26)4.4 INT1中断服务流程图 (27)第五章参考文献 (20)任务书班级：学号：姓名：题目：双坐标数控工作台设计（200×200）时间：2009年11月6日至2009年12月25日共6周要求：设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。

（要求采用滚珠丝杠和滚动导轨，必要时增加减速机）具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成框图1张（A2）；2、进行必要的匹配计算，选择适当的元器件；3、机械部分装配图1张（A0）；4、数控系统控制电路设计，绘制电气原理图1张（A1或A0）；5、编写设计说明书1份（不少于8000字）。

班级：学生：指导教师：第一章、总体方案设计1.1 设计任务设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。