小型立式铣床工作台升降和制动装置设计-内蒙古工业大学专业综合设计

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1、【摘要】：小型立式铣床工作台升降和制动装置设计。数控机床的加工系统、立体仓库中堆垛机的平面移动系统、平面绘图仪的绘图系统等,尽管结构和功能各不相同,但基本原理相同。机电一体化系统是将机械系统与微电子系统结合而形成的一个有机整体。本文通过对小型立式铣床工作台的机械系统、控制系统及接口电路的设计,阐述了机电一体化系统设计中共性和关键的技术。本次课程设计，主要设计和研究小型立式铣床工作台及其电气原理图。确定小型立式铣床工作台的传动系统，选择了螺旋传动，验算了螺旋传动的刚度、稳定性，寿命等参数；还设计了导轨，根据其用途和使

2、用要求，选择了直线滚动导轨副，确定了其类型、转动力矩、转动惯量。【关键词】：小型立式铣床工作；滚珠丝杠螺母副；直线滚动导轨副；步进电机；目录一、设计任务„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1二、总体方案设计„„„„„„„„„„„„„„„„„2三、机械传动部件设计„„„„„„„„„„„„„„„„31、直线滚动导轨的计算与选型„„„„„„„„„32、滚珠丝杠螺母副的计算与选择„„„„„„„„43、步进电动机减速箱„„„„„„„„„„„„„64、步进电动机的计算„„„„„„„„„„„„„65、联轴器„„„„„„„„„„

3、„„„„„„„„9四、微机数控硬件电路的设计„„„„„„„„„„„„1011、选择中央处理单元CPU的类型„„„„„„„„102、选择LCD显示器„„„„„„„„„„„„„„103、控制案件„„„„„„„„„„„„„„„„„114、ULN2802„„„„„„„„„„„„„„„„„„115、辅助电路„„„„„„„„„„„„„„„„„12五、步进电动机控制系统的软件设计„„„„„„„„„„121、主程序设计„„„„„„„„„„„„„„„„132、调速程序设计„„„„„„„„„„„„„„„13六、参考目录„„„„„„„„

4、„„„„„„„„„„„„15一、设计任务1、技术参数1、工作台升降行程：200；2、工作台尺寸：长×宽＝400×200；`3、工作台总重：600N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：0.6m/min;切削：0.1m/min；交流伺服电机运行方式：空载：9m/min;切削：2m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向400N；Y向600N；Z向1000N2、设计要求1、实

5、现垂直平稳升降，具有快速升降功能；22、用步进电机或交流伺服电机作驱动元件；3、工作时离合器脱开，主轴不工作时，离合器锁死，主轴箱停在任意位置；4、具有行程越位报警功能；5、采用滚动导轨块作支承；6、具有断电锁紧功能。3、图纸量和工作量要求1）机械总装配图在CAXA环境下绘制主轴箱升降制动装置设计的结构图，并进行详细修改和设计，最后用A1号图纸打印输出。2）硬件电路图控制芯片可采用8031、80C31或基于PLC的运动控制技术，在Protel99环境下，进行控制电路图的设计，电路图幅为A2～A1为宜。3）设计说明书

6、要严格按照内蒙古工业大学课程设计（论文）说明书书写规范认真撰写，说明书不少于6000字。二、总体方案的确定1、机械传动部件的选择（1）导轨副的选用由于工作台承受的载荷不大，脉冲当量小，定位精度高，所以选用直线滚动导轨副。他具有摩擦系数小，不易爬行、传动效率高，结构紧凑、安装预紧方便等优点。3（2）滚珠丝杠螺母副的选择伺服电机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.01mm的脉冲当量和±0.10mm的定位精度，滑动丝杠无能为力，只能选用滚珠丝杠螺母副才能达到。滚珠丝杠螺母副传动精度高，动态响应快，运转平

7、稳，寿命长，效率高，预紧后可以消除反向间隙。（3）减速装置的选用选择步进电机和滚珠丝杠之后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消隙机构，故应该首先考虑采用无间隙齿轮传动减速箱。（4）伺服电动机选用由于任务书上规定的脉冲当量尚未达到0.0001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有600mm/min。因此本设计不必采用高档次的伺服电动机，可以选用性能好一些的步进电动机，以降低成本，提高性价比。（5）联轴器的选用由于步进电动机和滚珠丝

8、杠螺母副直接联接，所以需要添加联轴器。2、微机数控硬件电路的设计利用微机实现对机械结构部件的升降和制动的控制。三、机械传动部件的计算和选型1、直线滚动导轨的计算与选型(1)滑块承受载荷的计算以及导轨型号的选择4工作载荷是影响直线滚动导轨的使用寿命的重要因素，由于工作台垂直布置，故采用双导轨-四滑块的支承形式。其工作载荷计算方法如下：图2-1式子中的W是指总载