数控铣床X-Y工作台设计19p - 图文

机电一体课程设计

说明书

设计题目：数控铣床X-Y工作台设计

班级： 机自0402班 设计者： 111 学号： 0400041024 指导教师： 1222

江南大学机械工程学院

2008年1月

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目 录

设计任务…………………………………………………………………………3 一.系统总体方案设计………………………………………………………… 3 (一)机械系统………………………………………………………………… 3

(二)接口设计………………………………………………………………… 3

(三)伺服系统设计…………………………………………………………… 4

(四)控制系统设计…………………………………………………………… 4

二.机械系统的设计计算……………………………………………………… 4 (一) 滚珠丝杠的选型与计算…………………………………………………4

(二) 滚动直线导轨的选型与计算……………………………………………7

(三) 电机的选择…………………………… ……………………………… 8

(四)光电开关的选择…………………………………………………………10

(五)限位开关的选择………………………………… ……………………10

三 控制系统设计………………………………………………………………12 1.操作面板的布置图…………………………………………………………12 2.操作面板功能介绍…………………………………………………………12 3.控制系统原理框图…………………………………………………………15 5、光电开关和限位开关信号采集原理…………………… ………………15

6、键盘、显示器接口电路分析…………………………………… ………15

四 程序………………………………………………………………… ……16

五 参考文献……………………………………………………………………19

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设计任务: X方向行程:300mm Y方向行程:200mm 工作台面的参考尺寸:500X300mm 平均切削力:1500N

平均切削进给速度:600mm/min 最高运动速度:6m/min 定位精度:

?0.02mm

工作寿命:每天8小时,工作8年,250天/年

一.系统总体方案设计

由设计任务书知,本次设计可采用如下方案 (一)机械系统

1.传动机构采用滚珠丝杠副 2.导向机构采用滚动直线导轨 3.执行机构采用步进电机 (二)接口设计 1.人机接口

(1)采用键盘作为输入

3

(2)采用LED作为指示标志 (3)采用数码管作为显示器 2.机电接口

采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离. (三)伺服系统设计 采用开环控制 (四)控制系统设计

二.机械系统的设计计算

(一)滚珠丝杠的选型与计算

由技术要求,平均载荷F=1500N,丝杠工作长度L=300mm, 工作寿命Lh?8?250?8?16000h,传动精度要求???0.02mm

设导程P=5 mm ,则

nm?60055?120r/minnmax?6000

?1200r/min(1) 求计算载荷

FC?KFKHKAKM?1.2?1.0?1.0?1600?1920N

由条件,查《机电一体化系统设计》表2-6取KF=1.2, 查表2-6取KH=1.2, 表2-4取D精度, 查表2-6取KA=1.0, (2)计算额定动载荷计算值Ca`由式(2-4)

4

Ca??Fc3?nmLh1.67?104?1920c3120?16000h1.67?104?9336N

(3)根据Ca?选择滚珠丝杠副 假设选用FC1型号,按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca 等于或稍大于Ca?的原则,查表2-9选以下型号规格 FC1-2505-2.5 Ca=9610 公称直径D0d0?3.175mm?25mm 导程P?5mm 螺旋角??3?38' 滚珠直径

按表2-1中尺寸计算

滚道半径 R=0..52d0=0.52?3.175=1.651mm 偏心距e?0.07(R?d02)?0.07(1.651?3.1752)?0.0044mm

丝杠内径d1?D0?2e?2R?25?2?0.0044?2?1.651?21.71mm (4)稳定性验算

〈1〉由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数 丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷Fcr其中 E=206Gpa L=0.3m 取?Ia???EIa(?l)22

?d1644??0.021716424?1.09?10m?84

5?23 则Fcr??206?10?1.09?10(23?0.3)29?8?5.53?10N

安全系数S?FcrFm?5.53?101.5?1035?368.98

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