機電一體化系統(tǒng)綜合課程設計XY數(shù)控工作臺設計說明書邊緣冰點

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1、資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 總體方案設計 1.1 設計任務 設計一個數(shù)控 X-Y 工作臺及其控制系統(tǒng)。 該工作臺可用于銑床上坐標孔的加工和臘摸、 塑料、 鋁合金零件的二維曲線加工 , 重復定位精度為 0.01mm, 定位精度為 0.025mm。 設計參數(shù)如下 : 負載重量 G=150N; 臺面尺寸 CBH＝ 145mm 160mm12mm; 底座外形尺寸 C1 B1 H1＝ 210mm220mm 140mm; 最大長度 L=388mm; 工作臺加工范圍 X=55mm, Y=50mm; 工作

2、臺最大快移速度為 1m/min 。 1.2 總體方案確定 ( 1) 系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng) 由于工件在移動的過程中沒有進行切削 , 故應用點位控制系統(tǒng)。 定位方式采用增量坐標控制。 為了簡化結構 , 降低成本 , 采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅動 X-Y 工作臺。 ( 2) 計算機系統(tǒng) 本設計采用了與 MCS-51 系列兼容的 AT89S51 單片機控制系統(tǒng)。它的主要特點是集成度高 , 可靠性好 , 功能強 , 速度快 , 有較高的性價比。 控制系統(tǒng)由微機部分、 鍵盤、 LED 、 I/O 接口、 光電偶合電路、 步

3、進電機、 電磁鐵功率放大器電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令經(jīng)過鍵盤操作實現(xiàn)。 LED 顯示數(shù)控工作臺的狀態(tài)。 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 ( 3) X-Y 工作臺的傳動方式 為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性 , 又要求結構緊湊 , 因此選用絲 杠螺母傳動副。為提高傳動剛度和消除間隙 , 采用預加負荷的結構。 由于工作臺的運動載荷不大 , 因此采用有預加載荷的雙 V 形滾珠 導軌。采用滾珠導軌可減少兩個相對運動面的動、 靜摩擦系數(shù)之差 , 從而提高運動平穩(wěn)性 , 減小振動。 考

4、慮電機步距角和絲桿導程只能按標準選取 , 為達到分辨率的要 求 , 需采用齒輪降速傳動。 圖 1-1 系統(tǒng)總體框圖 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 二、 機械系統(tǒng)設計 2.1、 工作臺外形尺寸及重量估算 X 向拖板 ( 上拖板 ) 尺寸 : 長 寬 高 14516050 重量 : 按重量 =體積材

5、料比重估算 145 160 50 10 3 7.8 10 2 90 N Y 向拖板 ( 下拖板 ) 尺寸 : 145 160 50 重量 : 約 90N。 上導軌座 ( 連電機 ) 重量 : (220 140 38 2 155 82 ) 7.8 10 2 10 3 1.1 10 107 (N ) 夾具及工件重量 : 約 150N 。 X-Y 工作臺運動部分的總重量 : 約 287N。 2.2、 滾動導軌的參數(shù)確定

6、⑴、 導軌型式 : 圓形截面滾珠導軌 ⑵、 導軌長度 ①上導軌 ( X 向 ) 取動導軌長度 動導軌行程 支承導軌長度 ②下導軌 ( Y 向 )  lB 100 l 55 L lB l 155 l 50 l B 100 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 L 150 選擇導軌的型號 : GTA16 ⑶、 直線滾動軸承的選型 ①上導軌 GX 240( N ) ②下導軌

7、 GY 287( N ) 由于本系統(tǒng)負載相對較小 , 查表后得出 LM10UUOP 型直線滾動軸承的額定動載荷為 370N, 大于實際動負載 ; 但考慮到經(jīng)濟性等因素最后選擇 LM16UUOP 型直線滾動軸承。 并采用雙排兩列 4 個直線滾動軸承來實現(xiàn)滑動平臺的支撐。 ⑷、 滾動導軌剛度及預緊方法 當工作臺往復移動時 , 工作臺壓在兩端滾動體上的壓力會發(fā)生變 化 , 受力大的滾動體變形大 , 受力小的滾動體變形小。當導軌在位置Ⅰ時 , 兩端滾動體受力相等 , 工作臺保持水平 ; 當導軌移動到位置Ⅱ 或Ⅲ時 , 兩端滾動體受力不相等 , 變形

8、不一致 , 使工作臺傾斜 α角,由此造成誤差。另外 , 滾動體支承工作臺 , 若工作臺剛度差 , 則在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形 , 會使工作臺下凹 ( 有時還可能出現(xiàn)波浪形 ) , 影響導軌的精度。 2.3、 滾珠絲杠的設計計算 滾珠絲杠的負荷包括銑削力及運動部件的重量所引起的進給抗 力。應按銑削時的情況計算。 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 ⑴、 最大動負載 Q 的計算 Q 3 L f f H P 查表得系數(shù) f 1 , f H 1 , 壽命值 60nT L

9、106 查表得使用壽命時間 T=15000h, 初選絲杠螺距 t=4mm, 得絲杠轉 速 1000Vmax 1000 1 250( r / min) n 4 t 因此 60 250 15000 225 L 106 X 向絲杠牽引力 Px 1.414 f當Gx ( f當 —— 當量摩擦系數(shù) ) 1.414 0.01 240 3.39( N ) Y 向絲杠牽引力 Py 1.414 f當Gy 1.414 0.01 287 4.06(N) 因此最大動負荷 X 向 Y 向  Qx 3 225 1 1 3.39 20.6(N ) Qy 3 225 1 1 4.06 24.7(N ) 查表 , 取滾珠絲杠公稱直徑 d0 10mm , 選用滾珠絲杠螺母副 的型號為 SFK1004, 其額定動載荷為 390N, 足夠用。 ⑵、 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計算 表 2-1 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號 計算公式和結果