《機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)XY數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)說明書邊緣冰點(diǎn)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)XY數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)說明書邊緣冰點(diǎn)(5頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
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總體方案設(shè)計(jì)
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)控 X-Y 工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)。 該工作臺(tái)可用于銑床上坐標(biāo)孔的加工和臘摸、 塑料、 鋁合金零件的二維曲線加工 , 重復(fù)定位精度為 0.01mm, 定位精度為 0.025mm。
設(shè)計(jì)參數(shù)如下 : 負(fù)載重量 G=150N; 臺(tái)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(tái)加工范圍 X=55mm, Y=50mm; 工作
2、臺(tái)最大快移速度為 1m/min 。
1.2 總體方案確定
( 1) 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)
由于工件在移動(dòng)的過程中沒有進(jìn)行切削 , 故應(yīng)用點(diǎn)位控制系統(tǒng)。
定位方式采用增量坐標(biāo)控制。 為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) , 降低成本 , 采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) X-Y 工作臺(tái)。
( 2) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
本設(shè)計(jì)采用了與 MCS-51 系列兼容的 AT89S51 單片機(jī)控制系統(tǒng)。它的主要特點(diǎn)是集成度高 , 可靠性好 , 功能強(qiáng) , 速度快 , 有較高的性價(jià)比。
控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、 鍵盤、 LED 、 I/O 接口、 光電偶合電路、
步
3、進(jìn)電機(jī)、 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(shí)現(xiàn)。 LED 顯示數(shù)控工作臺(tái)的狀態(tài)。
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( 3) X-Y 工作臺(tái)的傳動(dòng)方式
為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性 , 又要求結(jié)構(gòu)緊湊 , 因此選用絲
杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙 , 采用預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。
由于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)載荷不大 , 因此采用有預(yù)加載荷的雙 V 形滾珠
導(dǎo)軌。采用滾珠導(dǎo)軌可減少兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)面的動(dòng)、 靜摩擦系數(shù)之差 ,
從而提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 , 減小振動(dòng)。
考
4、慮電機(jī)步距角和絲桿導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取 , 為達(dá)到分辨率的要
求 , 需采用齒輪降速傳動(dòng)。
圖 1-1 系統(tǒng)總體框圖
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二、 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1、 工作臺(tái)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(dǎo)軌座 ( 連電機(jī) ) 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(tái)運(yùn)動(dòng)部分的總重量
: 約 287N。
2.2、 滾動(dòng)導(dǎo)軌的參數(shù)確定
6、⑴、 導(dǎo)軌型式 : 圓形截面滾珠導(dǎo)軌
⑵、 導(dǎo)軌長度
①上導(dǎo)軌 ( X 向 )
取動(dòng)導(dǎo)軌長度
動(dòng)導(dǎo)軌行程
支承導(dǎo)軌長度
②下導(dǎo)軌 ( Y 向 )
lB 100
l 55
L lB l 155
l 50 l B 100
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L 150
選擇導(dǎo)軌的型號(hào) : GTA16
⑶、 直線滾動(dòng)軸承的選型
①上導(dǎo)軌
GX 240( N )
②下導(dǎo)軌
7、
GY 287( N )
由于本系統(tǒng)負(fù)載相對(duì)較小 , 查表后得出 LM10UUOP 型直線滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷為 370N, 大于實(shí)際動(dòng)負(fù)載 ; 但考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素最后選擇 LM16UUOP 型直線滾動(dòng)軸承。 并采用雙排兩列 4 個(gè)直線滾動(dòng)軸承來實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)平臺(tái)的支撐。
⑷、 滾動(dòng)導(dǎo)軌剛度及預(yù)緊方法
當(dāng)工作臺(tái)往復(fù)移動(dòng)時(shí) , 工作臺(tái)壓在兩端滾動(dòng)體上的壓力會(huì)發(fā)生變
化 , 受力大的滾動(dòng)體變形大 , 受力小的滾動(dòng)體變形小。當(dāng)導(dǎo)軌在位置Ⅰ時(shí) , 兩端滾動(dòng)體受力相等 , 工作臺(tái)保持水平 ; 當(dāng)導(dǎo)軌移動(dòng)到位置Ⅱ
或Ⅲ時(shí) , 兩端滾動(dòng)體受力不相等 , 變形
8、不一致 , 使工作臺(tái)傾斜 α角,由此造成誤差。另外 , 滾動(dòng)體支承工作臺(tái) , 若工作臺(tái)剛度差 , 則在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形 , 會(huì)使工作臺(tái)下凹 ( 有時(shí)還可能出現(xiàn)波浪形 ) , 影響導(dǎo)軌的精度。
2.3、 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算
滾珠絲杠的負(fù)荷包括銑削力及運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗
力。應(yīng)按銑削時(shí)的情況計(jì)算。
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⑴、 最大動(dòng)負(fù)載 Q 的計(jì)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(shí)間 T=15000h, 初選絲杠螺距 t=4mm, 得絲杠轉(zhuǎn)
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(dāng)Gx ( f當(dāng) —— 當(dāng)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(dāng)Gy
1.414 0.01 287 4.06(N)
因此最大動(dòng)負(fù)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(hào)為 SFK1004, 其額定動(dòng)載荷為 390N, 足夠用。
⑵、 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算
表 2-1 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)
名 稱 符 號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果