内容发布更新时间 : 2024/5/9 17:15:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

一、总体方案设计

1.1 设计任务

题目：X—Y数控工作台的机电系统设计

任务：设计一种供立式数控铣床使用的X—Y数控工作台，主要参数如下：

1）工作台面尺寸C×B×H＝【200+（班级序号）×5】mm×【200+（班级序号）×5】mm×【15+（班级序号）】mm；

2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝【680+（班级序号）×5】mm×【680+（班级序号）×5】mm×【230+（班级序号）×5】mm；

3）工作台加工范围X=【300+（班级序号）×5】mm，Y=【300+（班级序号）×5】mm； 4） X、Y方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲；X、Y方向的定位精度均为±0.01mm； 5）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg；

6）工作台空载最快移动速度为3m/min；工作台进给最快移动速度为0.5m/min。 7）立铣刀的最大直径d=20mm； 8）立铣刀齿数Z=3； 9）最大铣削宽度ae?20mm；

10）最大被吃刀量ap?10mm。 1.2 总体方案确定 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 ② 丝杠螺母副的选择 ③ 减速装置的选择 ④ 伺服电动机的选择 （2）控制系统的设计

① 伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制 ② PLC控制电机的梯形图编程

XY数控工作台结构

Y方向传动机构 微型机 机电接口 驱动电路 工作台 步进电动机 减速器 减速器 滚珠丝杠 人机接口 步进电动机 滚珠丝杠 X方向传动机构 系统总体方案结构框图

1.3 设计的基本要求

（1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。

（2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过AutoCAD软件绘制XY数控工作台的总装配图，并绘制AO图纸。

（3）按照电气控制系统的步骤进行设计，完成电机启动、停止、正反转、电动等基本工作状态控制的硬件连线图，并通过PLC协调控制XY电机运动，绘制相关梯形图。

二、机械系统设计

2.1 导轨上移动部件的重量估算

质量：按质量=体积（由尺寸求得）×密度进行估算 （45钢密度7.85g/立方厘米） 工作台面质量= 上导轨座（连电机）质量= 夹具及工件质量=

X-Y工作台运动部分的总重量G=Mg= 2.2 铣削力的计算

零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。查表得立铣刀的铣削力计算公式为：

0.850.75?0.731.00.13Fc?118aefzdapnZ

其中，取最大铣削宽度，最大背吃刀量，每齿进给量fz?0.1mm，铣刀转速

n?500r/min，可直接带入计算。采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可

查表得出，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：Ff?1.1Fc=；

Fe?0.38Fc=；Ffn?0.25Fc=。

现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力Fz?Fe=，受到水平方向的铣削力

?Ffn=

分别为纵向铣削力Fx?Ff（丝杠轴线方向）=，径向铣削力Fy2.3 直线滚动导轨的参数确定

（1）滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取

本设计中的X—Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为Fmax?G?F=。 4其中，移动部件重量为G，外加载荷F?Fz=

根据计算出的工作载荷，初选符合要求的****公司生产的*系列*型直线滚动导轨副。