XY工作臺課程設計
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1、 目錄 一、設計的目的 3 二、設計任務 3 三、設計主要步驟 4 1、確定設計總方案 4 ⑴、機械傳動部件的選擇 4 ①、絲杠螺母副的選擇 4 ②、導軌副的選用 4 ③、伺服電機的選用 4 ④、減速裝置的選用 5 ⑵、控制系統的設計 5 2、機械傳動部件的計算和選擇 5 ⑴、導軌上移動部件的重量估算 5 ⑵、計算切削力 5 ⑶、滾珠絲杠傳動設計計算及校驗 7 ①、最大工作載荷的計算 7 ②、最大計算動載荷的確定 7 ③、規(guī)格型號的初選 8 ④、傳動效率的計算 9 ⑤、剛度的驗算 9 ⑥、穩(wěn)定性的驗算 10 ⑦、臨界轉速的驗算 11 ⑧、滾珠絲
2、杠的選型及安裝連接尺寸的確定 12 ⑷、步進電機的傳動計算及電動機的選用 12 ①、傳動計算 12 ②、步進電動機的計算和選型 12 ①、步進電動機轉軸上的總轉動慣量的計算。 12 ②、步進電機軸上的等效負載轉矩M的計算 13 ③、步進電機的初選 15 ④、步進電機性能校核 17 3、滾動導軌的設計計算 18 ①、工作載荷的計算 18 ②、小時額定工作壽命的計算 18 ③、距離額定壽命計算 19 ④、額定動載荷計算 19 ⑤、產品選型 19 4、其余附件的選擇 20 ⑴、聯軸器的選擇 20 四、控制系統的設計 21 1、進給控制系統原理框圖 21 2、驅動電
3、路流程設計 21 3、驅動電源的選用,及驅動電源與控制器的接線方式 22 五、參考文獻 24 六、總結體會 25 一、設計的目的 《數控機床》課程設計是一個重要的時間性教學環(huán)節(jié),要求學生綜合的運用所學的理論知識,獨立進行的設計訓練,主要目的: 1、 通過設計,使學生全面地、系統地了解和掌握數控機床的基本組成及其想怪知識,學習總體的方案擬定、分析與比較的方法。 2、 通過對機械系統的設計,掌握幾種典型傳動元件與導向元件的工作原理、設計計算及選用的方式 3、 通過對機械系統的設計,掌握常用伺服電機的工作原理、計算控制方法與控制驅動方式 4、 培養(yǎng)學生
4、獨立分析問題和解決問題的能力,學習并樹立“系統設計”的思想 5、 鍛煉提高學生應用手冊和標準、查閱文獻資料及撰寫科技論文的能力 二、設計任務 設計一套供立式數控銑床使用的X-Y數控工作臺,主要參數如下: 1、 立銑刀最大直徑的d=15mm,立銑刀齒數Z=3,最大銑削寬度=15mm 最大背吃刀量=8mm,加工材料為碳素鋼或有色金屬。 2、X、Z方向的定位精度均為0.02mm。 3、工作臺面尺寸為,加工范圍為; 4、工作臺空載進給最快移動速度:,工作臺進給最快移動速度:,加減速0.4s 三、設計主要步驟 1、確定設計總方案 ⑴、機械傳動部件的選擇 ①、絲杠螺母
5、副的選擇 根據設計任務要求,此立式數控銑床工作臺為小型工作臺,要求X、Y方向的定位精度均為,電動機的旋轉運動需要通過絲杠螺母副轉換成直線運動,需要滿足初選0.01mm脈沖當量,因為定位精度0.02mm,對于機械傳動要有一定的精度損失,大約是1/3-1/2的定位精度,現取為1/2,即是0.01mm和0.02mm的定位精度,精度要求較高,現選用滾珠絲桿副。滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應快、運轉平穩(wěn)、壽命長、效率高、預緊后可消除反向間隙。 滾珠絲杠螺母副的結構:根據條件要求,選用內循環(huán)的形式,內循環(huán)的回路短,滾珠數目少,流暢性好,摩擦損失小,傳動效率高,且徑向尺寸結構緊湊,軸向剛度高,適用于各
6、種高靈敏、高剛度的精密進給定位系統。 滾珠絲杠螺母副的預緊:由于次立式工作臺有一定的定位精度要求,載荷不大,故選擇的調隙方式是墊片調隙式,這種調隙方式結構簡單,尺寸緊湊,但調整不方便。 滾珠絲杠螺母副的支撐及軸端形式:由于絲杠為臥式安裝,工作臺行程不長,其最快的移動速度為,所需的轉速不高,且有一定的精度要求,故可以采用一端固定,一端游動的支承形式。 ②、導軌副的選用 要設計X-Y數控車床工作臺用來配套立式數控銑床,需要承受的載荷不大,行程短,而且脈沖當量小,定位精度適中,因此選用直線滾動導軌副,它具有運動靈敏度高,牽引力小,移動輕便;定位精度高,磨損小,無爬行現象,精度保持性好,潤滑系
7、統簡單,維修方便,。 ③、伺服電機的選用 設計要求工作臺的X、Y方向的定位精度均為,精度要求較高,現初選混合式步進電機作為伺服驅動電機。步進電機結構簡單,維修方便,成本低,性價比高,可以滿足設計任務書的傳動要求。選用步進電機以后,可以選開環(huán)控制,也可選半閉環(huán)和閉環(huán)控制。由于開環(huán)控制系統可以達到的精度,且結構簡單、工作穩(wěn)定、使用維修方便及成本低等優(yōu)點,可以滿足任務書精度要求,且開環(huán)控制能夠確保電動機在運動過程中不受切削負載和電網的影響而失步。 ④、減速裝置的選用 選擇了步進電動機和滾珠絲桿副以后,為了圓整脈沖當量,放大電動機的輸出轉矩,降低運動部件折算到電動機轉軸上的轉動慣量,可能需要減
8、速裝置,且應有消間隙機構,如果要選用減速裝置,則應選用無間隙齒輪傳動減速箱。 ⑵、控制系統的設計 ①、設計的X-Y工作臺準備用在數控銑床上,其控制系統應該具有輪廓控制,兩坐標直線插補與圓弧插補的基本功能,所以控制系統設計成連續(xù)控制型。 ②、對于步進電動機的開環(huán)控制系統,選用MCS-51系列的8位單片機AT89S52作為控制系統的CPU,能夠滿足任務書給定的相關指標。 ③、要設計一臺完整的控制系統,在選擇CPU之后,還要擴展程序存儲器,I/O接口電路,D/A轉換電路,串行接口電路等。 ④、選擇合適的驅動電源,與步進電動機配套使用。 2、機械傳動部件的計算和選擇 ⑴、導軌上移
9、動部件的重量估算 按照下導軌上面移動部件的重量來進行估算。包括工件、夾具、工作平臺、上層電動機、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動導軌副、導軌座等,估計重量約為800N。 ⑵、計算切削力 根據設計任務,加工材料為碳素鋼或有色金屬及如下參數: 立銑刀 : 最大直徑d 立銑刀齒數Z 最大切削寬度 最大背吃刀量 15mm 3 15mm 8mm 零件的加工方式為立式銑削,采用硬質合金立銑刀,工件的材料為碳鋼。則由由<金屬切削原理與刀具>中P166頁查得立銑切削力計算公式為: (1) 由【5】中P13頁的表中,
10、可知d=15mm的硬質合金立銑刀最大的切削參數如下: 每齒進給量fz=0.12mm 則銑刀轉速n= 則由(1)式求的最大銑削力: 銑削功率 采用立銑刀進行圓柱銑削時,各銑削力之間的比值可由《金屬切削原理與刀具》表10-1查得,各銑削力之間的比值范圍如下: =(1.0~1.2) /=(0.2~0.3) /=(0.35~0.4) 1.1 0.25 0.38 考慮逆銑時的情況,可估算三個方向的銑削力分別為: 進給力:; 背向力:; 垂直進給力:。 考慮立銑,工作臺受到垂直方向的銑削力,受到水平方向的銑削力分別為和。今將水平方向較大的銑削力分
11、配給工作臺的縱向,則縱向銑削力,徑向銑削力為。 ⑶、滾珠絲杠傳動設計計算及校驗 滾珠絲杠的選擇包括其精度選擇、尺寸規(guī)格、支承方式等幾個方面的內容。滾珠絲杠副的承載能力用額定動載荷和額定靜載荷來表示,在設計中一般按額定動載荷來確定它的尺寸規(guī)格。 ①、最大工作載荷的計算 如前所述,在立銑時,工作臺受到進給方向的載荷(與絲杠軸線平行)Fx=1736N,受到橫向載荷(與絲杠軸線垂直)Fy=395N,受到垂直方向的載荷(與工作臺面垂直)Fz=584N。 已知移動部件總重量G=800N,絲杠承受按滾動導軌計算,由《數控機床設計實踐指南》中P114頁,取動載荷系數K=1.1,滾動導軌上的摩擦系數查
12、《畢業(yè)設計寶典》中P34可知u=0.0025—0.005,現取u=0.005,求得滾珠絲杠副的最大工作載荷: =1.11736+0.005(395+584+800) =1918.5N ②、最大計算動載荷的確定 工作臺在承受最大銑削力時的最快進給速度v=400mm/min,初選絲杠導程P=5mm,則此時絲杠轉速=v/P=80r/min。 預計滾珠絲杠的工作五年,每天工作八小時,由此得使用壽命為T=5360 8=14400h,根據《數控機床設計實踐指南》中P114,公式4—13得: = 其中: T——使用壽命14400 h ;N——循環(huán)次數;——滾珠絲杠的當量轉速 80r/min
13、 求得:() 查《數控機床設計實踐指南》中P114,表4-14、4-15得,受中等沖擊載荷取值范圍,現取,滾道硬度為60HRC時,硬度影響系數取值,由《數控機床設計實踐指南》中P114,式4-12 代入數據得: ③、規(guī)格型號的初選 根據計算出的最大動載荷和初選的絲杠導程,查《數控機床設計實踐指南》P150頁的表F-8,初選絲杠為內循環(huán)、浮動反相器、螺母墊片預緊。型號為SFI2505-4的滾珠絲杠。其具體參數如下: 型號 d l Da D A B L W H X Y Z Q n Ca(kgf) Coa(kgf) K SFI2505-4
14、 25 5 3.175 40 63 11 51 51 46 5.5 9.5 5.5 M8 4 1280 3110 35 額定動載荷為1280kgf=12.8KN,大于最大計算動載荷=9.5KN,小于額定動載荷,滿足要求。 絲杠長度:絲杠螺紋部分長度 等于工作臺最大行程(250mm)加螺母長度(43mm)加兩端余程(28.5mm),即 精度等級的選擇:根據開環(huán)系統中使用的滾珠絲杠,任意300mm行程變動量V300p應小于目標設計定位精度的1/3-1/2,由于設計要求定位精度為0.02mm,查手冊《數控機床課程設計》P40頁表選擇精度等級為4級的精度。 ④、
15、傳動效率的計算 將公稱直徑,導程,代入,得絲杠螺旋升角。將摩擦角,代入,得傳動效率。 ⑤、剛度的驗算 絲杠拉壓剛度:它與絲杠螺母機構的安裝形式有關。由于X-Y工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“一端固定,一端游動”的軸承配置形式。由《數控機床設計指南》P116找到: 式中:E——彈性模量(MPa),一般取E=2.1105MPa d2——滾珠絲杠的底徑(mm) a——滾珠絲杠的螺母中心到固定端支撐中心的距離(mm) 滾珠絲杠螺母副的軸向接觸剛度KN:由滾珠絲杠螺母副接觸變形可以計算出軸向接觸剛度。由于選用了標準的
16、滾珠絲杠,其值為 軸承的接觸剛度:角接觸球軸承的軸向剛度按下式計算 式中:z——滾動體個數,這里Z=15;a——接觸角,這里為60度 Db ——滾動體直徑,這里為9.25mm;FB ——軸向預緊力,這里為584N 故 系統總剛度K: , 得 X-Y工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推-單推”的方式。絲杠的兩端各采用-對推力角接觸球軸承,面對面組配,左、右支承的中心距約為;鋼的彈性模量;查表得滾珠直徑Dw=3mm,絲杠底徑d2=21.9mm,絲杠截面積。查《機床實用設計手冊》算得絲杠在工作載荷作用下產生的拉/壓變形量 根據公式,求得單圈滾珠數
17、Z=19;該型號絲杠為單螺母,滾珠的圈數列數為,代入公式Z圈數列數,得滾珠總數量=114。絲杠預緊時,取軸向預緊力/3=639.5N。由下式求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 因為絲杠有預緊力,且為軸向負載的1/3,所以實際變形量可以減少一半,取=0.00425mm。 將以上算出的和代入,求得絲杠總變形量(對應跨度500mm)=0.01395mm=13.95。 本例中絲杠的有效行程為400mm,查表知4級精度滾珠絲杠有效行程在400~800mm時,行程偏差允許達到40,可見絲杠剛度足夠。 ⑥、穩(wěn)定性的驗算 根據《數控機床設計指南》中式4-18 : 。 式中: ; ——
18、絲杠公稱直徑;——滾珠直徑; ——絲杠最大受壓長度 ——絲杠支承方式系數,在此由于為一端固定,一端游動,取=2.0 故 此計算值遠遠大于設計載荷,故可用。 由絲杠底徑d2=16.2mm求得截面慣性矩3380.88; 壓桿穩(wěn)定安全系數K取3(絲杠臥式水平安裝); 滾動螺母至軸向固定處的距離L=a取最大值400mm。 代入公式,得P=14896kg.f=14896N大于=7533N,故不會失穩(wěn),滿足使用要求。 ⑦、臨界轉速的驗算 對于絲杠有可能發(fā)生共振,需驗算其臨界轉速,不會發(fā)生共振的最高轉速為臨界轉速,由《數控機床設計實踐指南》中P115式4-19得:
19、其中 24-1.23.175=20.8mm 為臨界轉速計算長度 為絲杠支承方式系數=3.927(一端固定,一端游動) 代入數據得: 臨界轉速遠大于絲杠所需轉速,故不會發(fā)生共振。 ⑧、滾珠絲杠的選型及安裝連接尺寸的確定 絲杠長度:絲杠螺紋部分長度 等于工作臺最大行程(250mm)加螺母長度(43mm)加兩端余程(28.5mm),即 支撐跨距L1:略大于,取L1=400 ⑷、步進電機的傳動計算及電動機的選用 ①、傳動計算 因為該銑床的加工精度為0.02mm,考慮到機械傳動部分造成的精度損失,故選用銑床的脈沖當量為0.01mm/Hz, 初選步進電動
20、機的步距角α=0.72。由【1】中P121式5-18得: ②、步進電動機的計算和選型 ①、步進電動機轉軸上的總轉動慣量的計算。 總轉動慣量J主要包括電動機轉子的轉動慣量、滾珠絲杠上一級移動部件等折算到電動機軸上的轉動慣量。 ⅰ、滾珠絲杠的轉動慣量J 由《數控機床設計實踐指南》中P119式5-2得: 式中: D為絲杠公稱直徑D=25mm ;L為絲杠長度L=350mm ; 代入數據,得:J=0.772056010=1.0510-4kg.㎡ ii、工作臺拆算到絲杠上的轉動慣量 由【《數控機床設計實踐指南》中P119式5-3得: 其中:
21、M為工作臺的(包括工件)的質量M==81.6kg:P為絲杠螺距P=5mm 代入數據,得: iii、絲杠拆算到電機軸上的轉動慣量:根據《數控機床設計實踐指南》P120表5-2,根據絲杠的選擇類型,可知其轉子的轉動慣量 所以 驗算慣量匹配,電動機軸向慣量比值應控制在一定的范圍內,既不應太大也不應太小,即伺服系統的動態(tài)特性取決于負載特性。為使該系統慣量達到較合理的配合,一般比值控制在1/4——1之間, 由此可見:,符合慣量匹配要求。 ②、步進電機軸上的等效負載轉矩M的計算 a、承受的負載轉矩在不同工況下是不同的,考慮最大切削負載時電動機所需力
22、矩,由《數控機床設計指南》中P121式5-10得: 加速力矩 其中: 為折算到電動機軸上的總慣量 T系統時間常數,由任務書知為T=0.4S ;切削時的轉速為300r/min 得: Nm 摩擦力矩 其中: 為導軌摩擦力 ;; S為絲杠螺距S=5mm ;i為齒輪降速比,已計算出為1; η為傳動鏈總效率,η=0.7—0.85,取0.8 代入數據 得: Nm 附加摩擦力矩 其中 :為最大軸向載荷,; 為滾珠絲杠未預緊時的效率,=0.958≥0.9 ; 其余數據同上 代入數據 得: Nm 切削
23、力矩 其中:進給方向的最大切削力,其余參數同上。 代入數據得: Nm 由此都得到等效負載轉矩 Nm b、快速空載時電動機所需力矩M 由《數控機床設計指南》中P121式5-9得: 加速力矩其中: 其余參數同上 帶入數據得: 力矩摩擦 其中:u為導軌副的摩擦因數,滾動導軌取 u=0.005, 代入數據得:Nm 附加摩擦力矩:;參數同上 代入數據得: 所以可知快速空載時點擊所需力矩: =0.0588+0.0668+0.044=0.1696 Nm 比較和,取其較大者,就是最大等效負載,即:==1
24、.584N.M ③、步進電機的初選 考慮到步進電機的驅動電源受電網的影響較大,當輸入電壓降低時,其輸入轉矩也會下降,可能會造成丟步,甚至堵轉,因此按最大等效負載M考慮一定的安全系數λ,取λ=3,則步進電機的最大靜轉矩應滿足: 由網上http://www.syn- 規(guī)格型號 相數 步距角 (O) 靜態(tài)相電流(A) 相電阻() 保持轉矩(Nm) 定位轉矩(Nm) 空載啟動頻率(KHz) 重量(Kg) 轉動慣量(gcm2) 90BYG550C 5 0.72 3 1.6 6.0 1.0 2.4 4.6 8000 最大轉矩 可知滿足要求。
25、實體圖如下: ④、步進電機性能校核 a 、最快工進速度時電動機時輸出轉矩校核 任務書給定工作臺最快工進速度=400mm/min,脈沖當量/脈沖,求出電動機對應的運行頻率。從90BYG550C電動機的運行矩頻特性曲線圖可以看出在此頻率下,電動機的輸出轉矩4Nm,遠遠大于最大工作負載轉矩=1.584Nm,滿足要求。 b、最快空載移動時電動機輸出轉矩校核 任務書給定工作臺最快空載移動速度=3000mm/min,求出其對應運行頻。由圖查得,在此頻率下,電動機的輸出轉矩=3.5Nm,大于快速空載起動時的負載轉矩=0.1696Nm,滿足要求。 c、最快空載移動時電動機運行頻率校核
26、 與快速空載移動速度=3000mm/min對應的電動機運行頻率為。查圖3中相應表格,可知90BYG550C電動機的空載運行頻率可達50000,可見沒有超出上限。 d、起動頻率的計算 已知電動機轉軸上的總轉動慣量,電動機轉子的轉動慣量,電動機轉軸不帶任何負載時的空載起動頻率。由式可知步進電動機克服慣性負載的起動頻率為: 說明:要想保證步進電動機起動時不失步,任何時候的起動頻率都必須小于。實際上,在采用軟件升降頻時,起動頻率選得更低,通常只有。 綜上所述,本次設計中工作臺的進給傳動系統選用90BYG550C步進電動機,完全滿足設計要求。它的結構尺寸如下圖: 3、滾動導軌的設計計算
27、 ①、工作載荷的計算 工作載荷是影響導軌副壽命的重要因素,對于水平布置的十字工作臺多采用雙導軌、四滑塊的支承形式??紤]最不利的情況,即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔,則單滑塊所承受的最大垂直方向載荷為: 其中,移動部件重量G=800N,外加載荷F==584N 代入上式,得: ②、小時額定工作壽命的計算 預期工作臺的工作壽命為5年,一年365天,取工作時間為360天,每天工作8小時,因此得到小時額定工作壽命 ③、距離額定壽命計算 由公式,從而得到 式中:為小時額定工作壽命;n為移動件每分鐘往復次數(4—6)取5 S為移動件行程長度,由加工范圍為2
28、50mm250mm取520mm 代入數據 得: ④、額定動載荷計算 由公式 ,從而得到: 式中:為額定動載荷;L為距離工作壽命,由上式可知為4493km F為滑塊的工作載荷,由上式可知為784N 代入數據得: ⑤、產品選型 根據額定動載荷,選擇滾動導軌,查滾動導軌生產廠家,選用南京工藝裝備制造有限公司的GGB B A四方向等載荷窄型滾動直線導軌副型號為GGB16BA,相關尺寸如下圖4所示,(參考網址: 可知其額定動載荷C=8.51KN,大于7.023KN,故可知滿足要求。 4、其余附件的選擇 ⑴、聯軸器的選擇 剛性聯軸器結構比較簡單,制造容易, 免維
29、護,超強抗油以及耐腐蝕,即使承受負載時也無任何回轉間隙,即便是有偏差產生負荷時,剛性聯軸器還是剛性傳遞扭矩。適用于安裝底座剛性好、對中精度較高、沖擊載荷不大、對減振要求不高的中小功率軸系傳動。根據選出的電機和絲杠的參數,選用沈陽光宇科技有限公司的韓國YHB剛性聯軸器,型號為P-58-20-20。(參考網址 型號 d1 d2 D L L1 PCD 螺紋螺栓 最大扭距kgfm 最大推力kgf 最高轉速rpm 螺栓鎖緊扭矩kgfm P-58-20-20 20 20 53 56 61 41 M6506 98.1 9.81 14500 17.7 四
30、、控制系統的設計 根據任務書的要求,設計控制系統的時主要考慮以下功能: (1) 接受操作面板的開關與按鈕信息; (2) 接受限位開關信號; (3) 控制X,Y向步進電動機的驅動器; (4) 與PC機的串行通信。 CPU選用MCS-51系列的8位單片機AT89S52,采用8279,和W27C512,6264芯片做為I/O和存儲器擴展芯片。W27C512用做程序存儲器,存放監(jiān)控程序;6264用來擴展AT89S52的RAM存儲器存放調試和運行的加工程序;8279用做鍵盤和LED顯示器借口,鍵盤主要是輸入工作臺方向,LED顯示器顯示當前工作臺坐標值;系統具有超程報警功能,并有越位開關和報
31、警燈;其他輔助電路有復位電路,時鐘電路,越位報警指示電路。 1、進給控制系統原理框圖 2、驅動電路流程設計 步進電機的速度控制比較容易實現,而且不需要反饋電路。設計時的脈沖當量為0.01mm,步進電機每走一步,工作臺直線行進給0.01mm。步進電機驅動電路中采用了光電偶合器,它具有較強的抗干擾性,而且具有保護CPU的作用,當功放電路出現故障時,不會將大的電壓加在CPU上使其燒壞。 步進電機驅動電路圖 該電路中的功放電路是一個單電壓功率放大電路,當A相得電時,電動機轉動一步。電路中與繞組并聯的二極管D起到續(xù)流作用,即在功放管截止是,使儲存在繞組中的能量通過二極管形成續(xù)流回路泄放
32、,從而保護功放管。與繞組W串聯的電阻為限流電阻,限制通過繞組的電流不至超過額定值,以免電動機發(fā)熱厲害被燒壞。 由于步進電機采用的是五相十拍的工作方式(五個線圈A、B、C、D、E),其正轉時通電順序為:A-AB-B-BC-C-CD-D-DE-E-EA-A……….其反轉的通電順序為:A-AE-E-ED-D-DC-C-CB-B-BA-A………。 3、驅動電源的選用,及驅動電源與控制器的接線方式 設計中X、Y向步進電動機均為90BYG550C型。查步進電動機的資料,選擇與之匹配的驅動電源為BD28Nb型,輸入電壓為80V AC,相電流為6A,分配方式為五相十拍。該驅動電機接線圖如下: :
33、 五、參考文獻 【1】、文懷興、夏田 .《數控機床系統設計》 北京:北京化工出版社,2005. 【2】、韓榮第 .《金屬切削原理與刀具》 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2007. 【3】、李洪 .《機床設計手冊》北京:遼寧科學技術出版社,1999. 【4】、陳家芳.《金屬切削工藝手冊》 上海:上海科學技術出版社, 2005. 【5】、楊建明. 《數控加工工藝與編程》北京:北京理工大學出版社,2009. 【6】、張新義.《經濟型數控機床系統設計》北京:機械工業(yè)出版社,2000 【7】、尹志強.《機電一體化系統課程設
34、計指導書》北京:機械工業(yè)出版社,2007. 【8】. 孫波.《畢業(yè)設計寶典》.西安電子科技大學出版社 【9】.文懷興.《數控機床設計實踐指南》.化學工業(yè)出版社.第一版 【10】.王愛玲.《現代數控機床伺服及檢測技術》.國防工業(yè)出版社第三版 六、總結體會 通過本次對X-Y數控工作臺的機電系統設計,由設計任務給定的工作尺寸,設計一種供應式數控銑床的X-Y數控工作臺。這是一個比較具有實際意義的設計演練,不光是針對畢業(yè)設計前的一次預演,更是進入社會前的一次實際生產設計。 在本次設計中讓我進一步的理解到機械與電子聯系的緊密性,初步掌握了機電一體化產品
35、的設計過程。就本次機電一體化產品設計來談談設計思路: 首先,確定總體設計方案:其中主要對導軌副、絲杠螺母副、檢測裝置的選用及控制系統的設計進行初步分析,再繪制總體方案圖。 其次,進行機械傳動部件的計算與選擇:主要進行導軌上移動部件的重量估算,銑削力的計算,直線滾動導軌副的計算與選型,滾珠絲杠螺母副的計算與選型,步進電機減速箱的選用,步進電動機的計算與選型。本部分作為此設計重點,進行了大量的分析、計算及驗算,最后得到了滿足任務規(guī)定尺寸的工作要求。 再次,選用檢測裝置。本設計中選用了增量式旋轉編碼器,確定電路為觀電隔離電路,以此來對工作臺的運動狀態(tài)進行檢測,從而在反饋后對工作臺進行實時調整。
36、 最后,控制系統的設計。此處主要通過進給傳動系統來對硬件電路進行設計,并繪制控制系統原理框圖;然后分析選用了步進電動機的驅動電源。 在老師的指導下和與同學的討論中,最后通過自己的努力終于完成了本次設計任務,盡管在本次設計中間遇到了不少問題,如滾珠絲杠螺母副的選擇與電動機的選擇過程中,在開始的設計中選擇的型號總是在驗算過程中被推翻,此時又不得不一次次重新開始,后來通過一次次的調整,最后終于得到了滿意的結果。通過這樣的一個過程,讓我們不僅鍛煉了自己的能力,檢驗了自己所學的知識,還讓我們認識到了自己的不足。有了這個經驗對以后我們完善自己的不足是很具有指導意義的;另外,也會讓我們更快的適應以后的工作。 26
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