【正文】 張新義 .《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計》北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 【 7】、尹志強(qiáng) .《機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo)書》北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. 【 8】王蘭美 . 《機(jī)械制圖》高等教育出版社， 2021 【 9】濮良貴、紀(jì)名剛 . 《機(jī)械設(shè)計》， 2021 【 10】戴曙 . 《金屬切削機(jī)床》機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 【 11】孫恒、陳作模、葛文杰 . 《機(jī)械 原理 》高等教育出版社， 2021 【 12 】 文懷興、夏田 《 數(shù)控機(jī)床設(shè)計》實踐指南 化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 【 13】 文懷興、夏田 《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 39 頁 貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 課程設(shè)計成績評定表 專業(yè) 機(jī)械電子工程 姓名 李加華 學(xué)號 0908030270 課程設(shè)計題目 XY250 數(shù)控工作臺課程設(shè)計 項目 項目內(nèi)容 權(quán)重 成績 得分 100~90 (優(yōu) ) 89~80 (良 ) 79~70 (中 ) 69~60 (及格 ) 60 （不及格） 出勤 出勤與紀(jì)律 10% 工作量 完成設(shè)計 任務(wù)的比例 10% 設(shè)計能力 綜合運(yùn)用理論知識、計算機(jī)技能和外語的能力；處理工程實際問題的能力 40% 回答問題 回答指導(dǎo)教師提出的問題的正確性、全面性 20% 設(shè)計說明書和圖紙 設(shè)計說明書和圖紙的質(zhì)量 20% 綜合得分、等級 填表人： 年 月 日 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 40 頁 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 41 頁 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 42 頁 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 43 頁 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 44 頁 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 45 頁 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 46 頁 。在設(shè)計過程中既要自己不斷思考、創(chuàng)造，又要注意借用現(xiàn)有的資料，掌握了查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊、及相關(guān)技術(shù)資料的基本技能以 及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理等方面的能力。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XXXV 頁 銑輪廓程序 清單如下： N0010 G92 X5 Y5 Z50 N0020 G90 G41 G00 X20 Y10 Z5 D01 N0030 G01 X5 Y10 F150 N0040 G01 Y35 F150 N0050 G91 N0060 G01 X10 Y10 F150 N0070 G01 Y0 N0080 G02 Y5 R20 N0090 G03 Y10 R20 N0100 G01 Y0 N0110 G03 X0 Y25 N0120 G01 X90 Y0 N0130 G90 G00 X5 Y5 Z10 N0140 G40 N0150 M05 N0160 M30 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XXXVI 頁 第 五 章 機(jī)械部分裝配圖的繪制 裝配圖見附件 CAD A0 圖紙 步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動流程圖見 CAD A4 圖紙 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XXXVII 頁 第六章 總 結(jié) 我覺得這次專業(yè)課程設(shè)計是對過去所學(xué)專業(yè)知識的一個全面的綜合的運(yùn)用。下圖分別為逐點(diǎn)比較法的直線插補(bǔ)和逆圓弧插補(bǔ)程序框圖 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XXXIII 頁 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XXXIV 頁 零件加工程序 毛坯為 120 ㎜179。 由于步進(jìn)電機(jī)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(zhuǎn)時通電順序為： ABABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB??? . 驅(qū)動電源的選用，及驅(qū)動電源與控制器的接線方式 設(shè)計中 X、 Y向步進(jìn)電動機(jī)均為 90BYG5502 型，生產(chǎn)廠家為常州寶馬前楊電機(jī)電器有限公司。目前我國步進(jìn)電機(jī)的功率放大器以由生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出系列化產(chǎn)品，所以在設(shè)計數(shù)控機(jī)床控制電路時不必考慮 其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，只需要根據(jù)選用的步進(jìn)電機(jī)容量選擇功率放大器。 功率放大器按其結(jié)構(gòu)不同分為單電源型和雙電源型。 環(huán)形分配器 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計控制與計算 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路設(shè)計流程 計算機(jī)接口 脈沖分配器 光電隔離器 功率放大器 步進(jìn)電機(jī) 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XXX 頁 進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理如下圖 驅(qū)動電路的設(shè)計 步 進(jìn)電機(jī)的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。也可以采用 8155或 8255（ 8255功能與 8155 相似，可參看有關(guān)資料）等可編程并行輸入、輸出接口芯片設(shè)計擴(kuò)展接口電路，來控制步進(jìn)電 機(jī)與其它外部設(shè)備。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XXIX 頁 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 1）、 計算機(jī)接口 在數(shù)控系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)接口電路至關(guān)重要。 數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有 LED（發(fā)光二極管顯示器）和 LCD（液晶顯示器），為了方便顯示圖形，也有用 CRT接口顯示方式的系統(tǒng)。因此在大部分應(yīng)用系統(tǒng)中都不可避免的要進(jìn)行 I/O 口擴(kuò)展。片內(nèi)有多個 字節(jié)單元時，還要進(jìn)行片內(nèi)地址選則。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展電路一般采用 6116 和 6264 靜態(tài) RAM 數(shù)據(jù)存儲器，其選用的規(guī)則與 EPROM 程序存儲器的要求相同。 2）、 地址鎖存器 74LS373 單片機(jī)規(guī)定 P0口提供低 8位地址線，同時又要作數(shù)據(jù)線，所以是分時輸出低 8位地址和數(shù)據(jù)的通道口。 主控制器 CPU 的選擇 ： 在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， CPU 的選擇應(yīng)考慮以下要素： 1）、 時鐘頻率和字長（控制數(shù)據(jù)處理的速度）； 2）、 可擴(kuò)展存儲器（ ROM/RAM）的容量； 3）、 指令系統(tǒng)功能是否強(qiáng)； 4）、 I/O 口擴(kuò)展的能力； 5）、 開發(fā)手段（包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路）。 4）、 接口：即 I/O 輸入 /輸出接口電路。 要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇 CPU 之后，還要擴(kuò)展程序存儲器， I/O 接口電路， D/A 轉(zhuǎn)換電路，串行接口 電路等。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。 確定選型的步進(jìn)電機(jī)的參數(shù) 所選電動機(jī)參數(shù)如下圖所示： 所選步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線圖如下： 參考網(wǎng)址 設(shè)計中的其他問題 機(jī)械傳動部 件的防護(hù) 滾珠絲杠副可用防塵密封圈或者防護(hù)套來防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副。 起動頻率的計算 已知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 cmJ kgq ??，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量cmJ kgm 24 ?? ，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動頻率 1800qzfH? 。 m，大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 1eqT =178。 m，滿足要求。 m，可知滿足要求。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XXI 頁 由此可見 : 31 14 dJJ??,符合慣量匹配要求。 620179。 步進(jìn)電動機(jī)的計算和 選擇 a、步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量的計算。 120mm取 330mm 代入數(shù)據(jù) 得： KML 456260330523040210 3 ?????? ○ 4 、額定動載荷計算 由公式 )3/( FL Ca? 從而得到： 3 / 5aC F L? 式中 ： aC 為額定動載荷 L 為距離工作壽命，由上式可知為 4652km F 為滑塊的工作載荷，由上式可知為 668N 代入數(shù)據(jù)得： aC = ○ 5 、產(chǎn)品選型 根據(jù)額定動載荷，選擇滾動導(dǎo)軌，查滾動導(dǎo)軌生產(chǎn)廠家，選用南京工藝裝備制造有限公司的 GGB16BA型，相關(guān)尺寸如下圖所示， 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 XIX 頁 圖 4 可知其額定動載荷 C=，大于 ，故可知滿足要求。 導(dǎo)軌的設(shè)計計算及參數(shù)確定 滾動導(dǎo)軌的計算及參數(shù)和型號確定 ○ 1 、工作載荷的計算 工作載荷是影響導(dǎo)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(dǎo)軌、四滑塊的支承形式。一般在設(shè)計絲杠時，圖紙上的技術(shù)要求中都會給出預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的范圍，用測量儀測出預(yù)緊轉(zhuǎn)矩后，預(yù)緊轉(zhuǎn)矩值除以力 臂，即可得到預(yù)緊力，一般預(yù)緊力不是固定值，也是一個范圍。預(yù)緊的目的在于增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或相對滑移。 代入公式，得 F=125612N 大于 Fmax=9347N，故不會失穩(wěn)，滿足使用要求。在這里可以先選擇軸承的類型，初步確定為滾動軸承，因為滾動軸承可以減少摩擦，對軸和絲杠的損壞較小。對于高精度、高速旋轉(zhuǎn)的滾珠絲杠應(yīng)該采用兩端固定安裝的方式，如下圖所示： 為了給絲杠施加預(yù)緊力，可采用兩端固定方式并可在絲杠一段安裝碟形彈簧和調(diào)整螺母，既能對絲杠施加預(yù)緊力，又能讓彈簧來補(bǔ)償絲杠的熱變形，保持預(yù)緊力近乎不變。 絲杠在工作載荷 maxF 作用下的抗拉壓變形 查課本《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》 P35 有 滾珠絲桿受工作負(fù)載 F 和扭矩共同作用 引起的 每一 導(dǎo)程 的 變化是 IEMESF PPl hh ?2 21 ???? Y 向所 受牽引力大，故應(yīng)用 Y 向參數(shù)計算。 絲杠螺母的剛度的驗算可以用 接觸量來 校核。 2 系列，精度等級取 5級，螺母安裝尺寸 L=90mm，額定動載荷為 11921N，大于 最 大 計 算 動 載 荷 cC = ，滿足要求。 360179。 xfF F 1352N?? y fnF F 307N ?? NFF ez 468?? 已知移動部件總重量 G=987N，按滾動導(dǎo)軌計算，取顛覆力影響系數(shù) K=，滾動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)查 表 可知 u=— ,現(xiàn)取 u=，求得滾珠絲杠副的最大工作載荷： )( Guk FFFF zyxeq ???? =179。包括工件、夾具、工作平臺、上層電 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文 第 X 頁 動機(jī)、滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計重量約為 987N。 工作臺外形尺寸及重量初步估算。 250mm，加工范圍為 300mm179。 工作臺的結(jié)構(gòu)簡圖 系統(tǒng)總體框圖 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計論文