立式铣床工作台升降和制动装置设计

目  录 摘 要    3 第一章  微机数控系统总体设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 拟定    3 1.1系统运动方式的确定与伺服系统的选择    3 1.2机械传动方式    4 1.3计算机系统选择    4 1.4总体方案的确定    4 第二章 机床进给伺服系统机械部分设计计算    4 2.1  设计参数    4 2.2  滚珠丝杠螺母副的计算与选型    7 2.2.1  进给丝杠    8 2.2.2  横向进给丝杠    9 2.2.3  滚珠丝杠副的几何参数    15 2.3  滚动导轨的计算与选择    15 2.3.1  滚动导轨副的额定寿命    15 2.3.2  直线导轨副的参数    17 2.4  交流伺服电机的计算与选择     18 2.4.1  转动惯量的计算    18 2.4.2  电机的力矩的计算    20 第三章 微机数控系统硬件电路设计    23 3.1  计算机系统    23 3-2  单片微机数控系统硬件电路设计内容    23 3.2.1  绘制电气控制系统框图    23 3.2.2  选择CPU的类型    24 3.2.3  存储器扩展电路的设计    24 3.2.4  I/O接口电路设计    25 3.3  各类芯片简介    25 3.3.1  8031芯片简介    25 3.3.2  373芯片简介    25 3.3.3  138芯片简介    26 3.3.4  6264芯片简介    26 3.3.5  2764芯片简介    26 3.3.6  8155芯片简介    26 3.3.7  8255芯片简介    27 3.4  存储器扩展电路设计    27 3.4.1  程序存储器ROM的扩展    27 3.4.2  数据存储器RAM的扩展    28 3.4.3  译码电路的设计    28 3.5  I/O接口电路的设计    29 3.5.1  8155通用可编程接口芯片    29 3.5.2  8255可编程接口芯片    30 3.5.3  键盘显示接口电路    30 摘 要 【摘要】：小型立式铣床工作台升降和制动装置设计。数控机床的加工系统、立体仓库中堆垛机的平面移动系统、平面绘图仪的绘图系统等,尽管结构和功能各不相同,但基本原理相同。机电一体化系统是将机械系统与微电子系统结合而形成的一个有机整体。本文通过对小型立式铣床工作台的机械系统、控制系统及接口电路的设计,阐述了机电一体化系统设计中共性和关键的技术。 本次课程设计，主要设计和研究小型立式铣床工作台及其电气原理图。确定小型立式铣床工作台的传动系统，选择了螺旋传动，验算了螺旋传动的刚度、稳定性，寿命等参数；还设计了导轨，根据其用途和使用要求，选择了直线滚动导轨副，确定了其类型、转动力矩、转动惯量。 【关键词】：小型立式铣床工作；滚珠丝杠螺母副；直线滚动导轨副；交流伺服电机； 第一章  总体设计方案拟定 1.1系统运动方式的确定与伺服系统的选择 数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位/点线系统和连续控制系统。为了满足小型立式铣床工作台运动定位,暂停,急停等功能,故选择连续控制系统。伺服系统有开环、闭环和半闭环。考虑到工作台实际位移的检测，补偿系统的误差，故采用半闭环控制系统，利用交流伺服电机进行驱动。 1.2机械传动方式 为了实现设计要求的分辨率，采用交流伺服电机转动丝杠。为了保证一定的传动精度和传动平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为了提高传动刚度和消除传动间隙，采用有预加负荷的结构。 1.3计算机系统选择 采用三菱PLC伺服系统 1.4总体方案的确定 图1—1总体方案设计 第二章 机床进给伺服系统机械部分设计计算 2.1  设计参数 1、工作台尺寸：长*宽= 2、工作台升降行程： 3、工作台总重： 4、 最高运行速度：交流伺服电动机运行方式：空载：9m/mim：切削：2m/min； 5、系统分辨率：半闭环模式  0.005mm/step； 6、系统定位精度：半闭环模式  0.01mm； 7、切削负载：X向400N；Y向 600N；Z向 1000N； 2.2  滚珠丝杠螺母副的计算与选型 图2-1 丝杠螺母副设计框图 2.2.1  计算进给牵引力 作用在滚珠丝杠上的进给牵引力主要包括切削时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力在导轨上的摩擦力。因而其数值的大小与导轨的型式有关，由于在设计中采用的是加有导轨块的滚动导轨，所以选择的 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 为综合导轨的计算公式。计算公式为： 式中  ---Z向切削分力（N）； ---移动工作台总重（N） ---导轨上的摩擦系数，随导轨型式而不同； ---考虑颠复力矩影响的实验系数； 综合导轨的 , ，取 ，式中 ， ， 代入计算得    2.2.2  计算最大动载荷 选用滚珠丝杠副的直径 时，必须保证在一定轴向载荷作用下，丝杠在回转100万转（106转）后，在它的滚道上不产生点蚀现象。这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杠能承受的最大动负载 ，用下式计算选择： 式中  --额定寿命，15000h --丝杠转速， ，用下式计算 ---温度系数，查 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ——3-23，工作温度小于100℃，取 =1 ---硬度系数，查表——3-24， =1； ---精度系数，查表——3-25，取 =1； ---负载性质系数，查表——3—26， =1.0 ---可靠性系数，查表——3—27，取 =0.62，可靠度为95℅ 初选导程 =6 ，由任务 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 可知最大切削力下的速度 ，则 ,代入公式可计算得 = =333.3 2.2.3  滚珠丝杠螺母副的选型 根据以上算得的最大动负载 在设计指导书中的附录A表1中选用型号为W2506的滚珠丝杠，其名义直径为 ,滚珠的排列为2.5圈1列，额定动载荷为 ，满足前面进给方向的要求。 精度等级按《机电装备设计课程设计指导书》表4-15选为3级。 2.2.4  传动效率计算 滚珠丝杠螺母副的传动效率 ： 式中  ---丝杠螺旋升角； ---摩擦角，滚珠丝杠的滚动摩擦系数 ，其摩擦角约等于 。 由选用的W1L4506的滚珠死杠的相关数据可知丝杠螺旋升角 代入公式计算得    2.2.5  刚度的验算 先画出此进给滚珠丝杠支承方式草图,如图所示.最大牵引力为      = 1899.9N, 滚珠丝杠的导程 =200mm，滚珠丝杠的余程 =24mm,丝杠螺纹长度取 = 200+24Ｘ2+113=361mm,支撑跨度 = 560mm,丝杠的全长L=660mm。 丝杠螺母及轴承均进行预紧,预紧力为最大轴向负载的1/3. 图2-2 Z向进给系统计算简图 滚珠丝杠副的轴向变行会影响进给系统的定位精度及运动的平稳性，因此应考虑以下引起轴向变形的因素： 1)、丝杠的拉伸或压缩变形量 在总的变形量中占的比重较大,可以用计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 或查图表的方法决定，查图4-6，根据 =1899.9N， 45mm 查出： 式中    ---滚珠丝杠在支撑间的受力长度， . 计算得  = 由于一端双向推力球轴承，一端采用深沟球轴承，而且丝杠又进行了预拉伸，故其拉压刚度可以提高4倍实际变形量 2)、滚珠与螺纹滚道间接触变形 查表4-8，W系列1列3.5圈滚珠和螺纹滚道接触变形量 因进行了预紧， 根据以上计算 小于要求的定位精度0.01mm合乎设计的要求。 2.2.6  稳定性验算 对已选定尺寸的丝杠在给定的支承条件下，承受最大轴向负载时，应验算其有没有产生纵向弯曲（失稳）的危险，产生失稳的临界负载 用下式计算： 式中    ---丝杠材料弹性模量，对钢 ; ---截面惯性矩 ,丝杠截面惯性矩 ( 为丝杠螺纹的底径)； ---丝杠两支承端距离 ； ---丝杠的支承方式系数。 根据前面的相关数据可知上式中的截面惯性矩： 丝杠两支承端距离 ，我所选用滚珠丝杠的支承方式是一端固定一端简支,则查指导书中的表4-13可知 则代入数据 算得 = 临界负载 与最大工作负载 之比称为稳定性安全系数 式中    ----为许用稳定性安全系数; ， 如果 则丝杠不致失稳,在我所设计的方案中最大的 ，则 满足设计要求 2.2.8  滚珠丝杠副的几何参数 表2-1滚珠丝杠的几何参数   名称 符号 公式 WD4506 螺 纹 滚 道 公称直径   45 导程   6 接触角   钢球直径   3.969 滚道法面半径 2.064 偏心距 0.056 螺纹升角 螺 杆 螺杆外径 44.206 螺杆内径 40.984 螺杆接触直径 41.035 螺 母 螺纹直径 49.016 螺母内径 45.794                               2.3 滚动导轨的计算与选择