潘启静钻床改装用数控XY工作台设计说明.doc

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1、...广西工学院机械工程系《机电一体化系统设计》课程设计说明书设计题目：钻床改装用数控XY工作台设计（190*210mm2）(C)班级：机电071班姓名：启静指导教师：梁蔓安教研室主任：设计要求：设计要求包含以下几个部分：1、数控XY工作台机械部分的设计计算2、数控XY工作台机械部分装配图设计（A1）3、基于运动控制卡的控制系统硬件系统设计图（附在说明书中）4、编写设计说明书（不少于18页）广西工学院机电一体化教研室2011-1-11.......《机电一体化系统设计》课程设计指导一、设计目的通过本次设计，使学生全面地、系统地了解和掌握

2、机电一体化技术的基本容和基本知识，初步掌握机电一体化系统设计方法，并能学会运用手册、标准等技术资料。同时培养学生的创新意识、工程意识和动手能力。二、设计容题目：钻床改装用数控XY工作台设计1、设计一套简易数控XY工作台，固定在某个钻床的工作台上，XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。2、设计要求：改造后的钻床能够加工的最大面积为：A*Bmm2的工件，最大工件重量：150kg.数控XY工作台要求孔的定位精度在+/-0.02mm，工作台快进速度为2m/min,加减速时间为0.2秒。三、

3、机械部分改装设计计算1、初步确定工作台的尺寸及其重量.......根据设计要求，所取的能够加工的最大面积为，最大工件的重量为。因此我初定工作台的。工作台的材料为号钢，其密度为。（取）因此：1.1、工作台（X向托板）重量=体积×密度1.2、取Y向托板=X向托板1.3、上导轨座（连电机）重量初步取导轨座的长，宽为，高为。因此所以根据上面所求，得XY工作台运动部分的总重量为：根据要求所知，其最大加工工件为，因此：2、传动系统设计2.1、脉冲当量是一个进给指令时工作台的位移量，应该小于等于工作台的位置精度的1/2，由于定位精度在，因此：，2.2

4、、取联轴器传动，因此它的传动比为,取丝杠的导程为。取步距角β为0.9度，所以脉冲当量.......3、滚珠丝杠的设计计算及选择3.1求丝杠的静载荷已知其计算公式《数控机床系统设计》公式5-2式中的硬度系数，取1.0《数控机床系统设计》表5-2载荷系数，取1.5《数控机床系统设计》表5-2：丝杠工作时的轴向阻力根据：其中为0.003-0.004因此：3.2、确定动载荷及其使用寿命根据丝杠动载荷公式：式中：：额定动载荷：动载荷系数，轻微冲击取1：硬度系数，取1：当量动载荷，N：寿命根据：使用寿命使用寿命所以式中的丝杠的最高转速，因题目中所给

5、其工作台快进的速度为，因此其计算为：所以：.......3.3滚珠丝杠的选取查.njyigong./根据动载荷及动载荷和公称导程值的核对，最后选取的滚珠丝杠的型号为FF1204-3，其公称直径为12mm，公称导程为4mm，动静载荷分别为4KN和6.7KN。滚珠直径2.381mm,刚度208，外径11.3mm,丝杠底径9.5mm,循环圈数3。.......滚道半径=1.238mm《机电一体化技术基础及应用》表2-4偏心距丝杠径9.6mm(1)稳定性计算式中E=2.06长度系数，两端用铰链时=1=0.3m所以因为2.5~4是安全的(2)刚度

6、验算按最不利情况考虑，螺纹螺距因受轴向力引起的弹性变形与受转矩引起弹性变形方向是一致的。所以式中,《机电一体化技术》,S=P=4mm,9.6mm,G=83.3.每米螺纹长度上距离弹性变形为。.......滚动螺旋可按滑动螺旋（同精度等级）的一半，根据有关表得出=15m/m，所以：<(3)效率验算===0.9734、滚动导轨的计算与选择导轨是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度，精度与精度保持性。4．滚动导轨副的结构介绍滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成，如图：1）导轨的当量载荷G

7、GB25预加载荷类别为轻预载时，按表6.3-12（机电一体化设计手册—下册）查得预紧力为198.5N。、是两个导轨滑块的受力。2）当量载荷760N.3）计算额定动、静载荷.......计算长度寿命：式中：——温度系数，按表6.3-3取=1——接触系数，按表6.3-4取=0.81——载荷系数，按表6.3-5取=1.5硬度系数，硬度58~64HRC时取1.0——额定动载荷，艺工网查得GGB16AA查得为8.51KN.以小时为单位的额定寿命T=式中：l——单向行程，l=0.34mn——每分钟往返次数，，取n=3代入数据解得：T=89869h,

8、T，所选导轨类型符合.由网址.njyigong./查得艺工网，选择GGBAA/AL四方向等载荷型滚动直线导轨副系列丝杠副滚珠。如下图所示：.......选择GGB16AA型号，其额定基本静载荷.4）验算额定