《机电一体化》
课程设计
数控立式铣床XY工作台机电系统设计
院 系： 汽车学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机电一班 组 长： 雷博文 组 员：金亮、黄明亮、夏佳、熊秀成 指导教师： 蒋 强
目 录
一、设计目的 ........................................................................................................... 3 二、设计任务 ........................................................................................................... 3 三．总体方案的确定 ............................................................................................... 4 1、机械传动部件的选择 .......................................................................... …….3 (1) 导轨副的选用 ........................................................................................ 4 (2) 伺服电动机的选用 ................................................................................ 4 (3) 工作台的选用 ........................................................................................ 4 2、控制系统的设计 ........................................................................................... 4 3、绘制总体方案图 ........................................................................................... 5 四、直线伺服电机的计算与选型 ..................................... 5 1、导轨上移动部件的重量 ............................................................................... 4 2、铣削力的计算 ............................................................................................... 4 3、载荷的计算 ................................................................................................... 7 4、初选型号 ....................................................................................................... 7 5、直线伺服电机可用性验算 ........................................................................... 8 五、直线滚动导轨副的计算与选型 ....................................................................... 8
1、直线滚动导轨选择理由 ......................................................................... 8 2、直线导轨额定寿命L的计算和选型 .................................................. 10 3、光栅尺的选择 ....................................................................................... 11 4、工作台的选型 ....................................................................................... 12 六、 PLC选型 ....................................................................................................... 13 七、伺服放大器选型 ............................................................................................. 18
八、控制系统硬件电路设计 ................................................................................. 20 结 束 语 ................................................................................................................. 21
参考文献...................................................................22
一、设计目的
课程设计是一个很重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的：
1） 通过本设计，使学生全面地，系统地了解和掌握数控机床得基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。
2） 通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件得工作原理、设计计算方法及选用原则。
3） 通过伺服系统得设计，掌握常用PLC及电机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。
4） 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。
5） 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
二、设计任务
任务：设计一种供立式数控铣床使用的数控工作台。 主要参数如下： 1）立铣刀最大直径d=30mm； 2）立铣刀齿数Z=4； 3）最大铣削宽度ae?18mm； 4）最大背吃刀量ap?10mm； 5）加工材料为碳素钢；
6）X、Y方向的脉冲当量?x??y?0.005mm/脉冲； 7）X、Y方向的定位精度均为?0.01mm；
8）工作台尺寸280mmX280mm,加工范围为300mmX300mm； 9）工作台空载最快移动速度vx?vy?2000mm/min； 10）工作台进给最快移动速度vxmaxf?vymaxf?200mm/min； 11）移动部件总重量为900N； 12）每齿进给量fz?0.1mm 13）铣刀转速n=500r/min
三．总体方案的确定
1、机械传动部件的选择 (1)导轨副的选用
要设计数控车床工作台，需要承受的载荷不大，而且定位精度高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便好且精度保持性等优点。
选滚珠导轨，适合用于导轨上运动部件重量小于200kg的机床，摩擦阻力小，制造容易，成本较低。 (2)伺服电动机的选用
任务书规定的定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此2000mm/min，故本设计不必采用高档次的伺服电动机，决定采用直线电机，可以省去丝杆传动副，减少传动过程，提高传动精度。 (3)工作台的选用
设计只要求X-Y轴方向的运动，并选用的电机为直线电机，故选用工作台为十字交叉二维直线电机平台。二维直线电机平台机械上由直线伺服电机驱动的X-Y轴运动平台构成，可同时对两台直线伺服电机进行同步控制，是一个先
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