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： 潘启静 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
1
《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、系统地了解和掌握机电一体化技术的基本内容和基本知识，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、 设计内容
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*B mm2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内，工作台快进速度为2m/min,加减速时间为0.2秒。
三、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
2
根据设计要求，所取的能够加工的最大面积为190?210mm2，最大工件的重量为150kg。因此我初定工作台的230?230?20mm3。工作台的材料为45号钢，其密度为7.8?103kg/m3。（取g?10N/kg）因此： 1.1、工作台（X向托板）
重量=体积×密度
G1?230?230?20?10?9?7.8?103?10?90N
1.2、取Y向托板=X向托板
G2?90N
1.3、上导轨座（连电机）重量
初步取导轨座的长400mm，宽为200mm，高为30mm。因此
G3?400?200?30?10?9?7.8?103?10?190N
所以根据上面所求，得XY工作台运动部分的总重量 为：
G动?G1?G2?G3?90?2?190?370N
根据要求所知，其最大加工工件为150kg，因此：
G总?150?10?370?1870N
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?0.02mm内，因此：
???0.02?0.01mm，
122.2、取联轴器传动，因此它的传动比为i?1,取丝杠的导程为P?4mm。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
Pi??0.01mm 3603.1求丝杠的静载荷Fc
已知其计算公式Fc?fdfHFM 《数控机床系统设计》P110公式5-2 式中的fH?硬度系数，取1.0 《数控机床系统设计》P110表5-2
, fd?载荷系数，取1.5 《数控机床系统设计》P110表5-2 FM：丝杠工作时的轴向阻力
根据：
FM??FZ?0.003?1870?5.6N
其中?为0.003-0.004 因此： Fc?1.5?1?5.6?8.4N 3.2、确定动载荷及其使用寿命 根据丝杠动载荷公式：C?3L'fHfdFeq
式中：C：额定动载荷
fd：动载荷系数，轻微冲击取1 fH：硬度系数，?58HRC取1 Feq：当量动载荷，N
L'：寿命
根据：使用寿命使用寿命L?6?300?8?14400h 所以L'?60nT/106?60?500?14400/106?432h
式中的n丝杠的最高转速，因题目中所给其工作台快进的速度为
2m/min，因此其计算为：
n?1000Vmax/P?1000?2/4?500r/min
所以：
C?3432?1?1?5.6?42.4N
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