两坐标数控滑台设计（B）
专业：学号：
学生姓名：指导教师：
摘要
随着社会的不断发展，人们对物质需求的要求也越来越高，由此数控机床应运而生,数控加工的柔性好、精度高、生产效率高，可以改善工人的劳动条件，减轻工人的劳动强度，更有利于经济效益的提高, 而由于数控机床的广泛使用，，也因此引发了机械制造业的革命性变化和发展，而数控滑台则是数控机床的一个缩影。
此次设计是数控X-Y滑台，它是由机械系统、控制系统及接口电路等组成，机械系统主要是利用步进电机作动力源，因为他的性能好、性价比高；再通过联轴器带动滚珠丝杠的转动，进而使得螺母副产生在丝杠方向的直线移动，再由螺母副带动工作台在X-Y方向的移动。而他的控制系统，考虑经济方面的因素，选择8031单片机进行控制。滚珠丝杠的选择是本次设计的重点与难点所在，而选择它作为各轴进给系统的传动机构，是因为它较同步带具有更好的传动平稳性，而且结构上也较为紧凑，能够确保加工时的精度。该滑台可应用于铣床和钻床的数控改造，而且改造简单方便，技术难度不大，可广泛应用。
通过对数控X-Y工作台的机械系统、控制系统的设计，阐述了机电一体化系统设计中的共性和关键的技术，达到了预期的目的。
关键词：数控滑台；设计；
1
The design of two coordinate numerical control slider (B)
ABSTRACT
With the development of the society, more and more people are having a higher standard to the requirement of the material they need, and then the nc machine tools came into being good flexibility, high precision, high efficiency, and can improve the working conditions of workers, reduce the labor intensity of workers, more conducive to the improvement of economic benefit, and due to the wide using of nc machine tools, thus led to a revolutionary change and development of machinery manufacturing, and numerical control slider are a miniature of the nc machine tools.
This design is x-y sliding table of nc, it is by the mechanical system, control system and interface circuit, mechanical system mainly using step motor as power source, because of his good performance, cost-effective; Through the coupling to drive the ball screw rotation, and then make the screw nut pair produces linear movement direction, again by nut pair drive the move in the direction of the x-y table. While his control system, considering the economic factors, select 8031 single chip microcomputer to control. The selection of the ball screw is the key point and the difficulty of design, and select it as the driving mechanism of the axial feed system, because it is synchronous belt has better transmission stability, and the structure is more compact, to ensure the precision machining. The sliding table can be applied to CNC milling machine and drilling machine modification, simple and convenient and reconstruction, technical difficulty is not great, can be widely used.
Based on nc x-y table of mechanical system, the design of the control system, this paper expounds the common and key technology in the design of mechatronics system, has reached the expected purpose.
Key words: CNC machine tools; design
II
目录
第1章绪论 (1)
(1)
1.1 数字控制技术的产生和发展
(1)
1.2 我国的发展情况
(2)
1.3 滑台的设计
(3)
第2章机械系统设计与计算
2.1 整体结构设计 (3)
(3)
2.2 总体方案设计
(4)
2.3 动力源设计与选择
(5)
2.4 滚珠丝杠的选择
(5)
2.4.1 种类与结构
(6)
2.4.2 滚珠丝杠副的计算方案
(6)
2.5 滚珠丝杠副的计算
(6)
2.5.1 确定导程Ph
(6)
2.5.2 Y轴的载荷和转速计算
(7)
2.5.3 确定预期额定动载荷
(8)
2.5.4 确定最小螺纹底径d2m
(8)
2.5.5 确定规格代号
2.5.6 确定预紧力Fp (9)
2.5.7 确定支撑方式 (9)
(9)
2.5.8 确定支撑的轴承规格代号
(10)
2.5.9 其他的相关尺寸
I
(10)
2.5.10 X轴的载荷及转速计算
(11)
2.5.11 确定预期额定动载荷
(11)
2.5.12 最小螺纹底径d2m
(12)
2.5.13 确定规格代号
(12)
2.5.14 确定预紧力Fp
(13)
2.5.15 确定支撑方式
(13)
2.5.16 确定支撑轴承规格代号
(13)
2.5.17其他相关尺寸
(14)
2.6 传动系统刚度K计算
(14)
2.6.1 滚珠丝杠副的抗压刚度
(14)
2.6.2 支承组合刚度
(15)
2.6.3 接触刚度
(15)
2.6.4 刚度验算及精度选择
(16)
2.6.5 验算许用转速
(16)
2.6.6 轴向额定载荷的验算
2.7 步进电机的校核 (16)
2.7.1 步进电机转矩的校核 (16)
2.7.2 计算转动惯量J (17)
(18)
2.8 导轨副设计与选择
2.8.1 导轨的基本要求 (18)
2.8.2 导轨的种类 (19)
(19)
2.8.3 直线滚动导轨的有关计算
II
(22)
2.9联轴器
(22)
2.9.1 名义转矩T（N·m）
(22)
2.9.2 计算转矩TC
(23)
第3章控制系统
(23)
3.1 确定方案
(23)
3.2 单片机的选择
(24)
3.3 存储器的选用与扩展
3.4 键盘与显示电路 (25)
(26)
3.4.1 8155的控制与连接
(29)
3.5 键盘显示电路工作原理
(32)
3.6 步进电机接口电路
(36)
总结
参考文献 (37)
附录1 外文翻译-原文部分........................ 错误！未定义书签。数控技术........................................ 错误！未定义书签。致谢. (38)
III
华东交通大学毕业设计
第1章绪论
1.1 数字控制技术的产生和发展
数控技术最早是在第二次世界大战结束后出现的，由于当时最具代表性的美国展现了对军工生产的高度重视，特别是在当时的社会背景下美国对飞机零件生产的高度需求，需要追求开发出更精密的零件加工设备，以满足当时时代的需求而提出的在我们人类历史上最开始的设想。
而就在1949年，麻省理工学院与Pasron Co.合作研究，三年后发表的研制出一套三轴实验性数字控制系统的研究成果，之后他们在最初的数控机床的基础上，把它装在了当时出现没有多久的一台立式铣床上，而这台机床在当时也就被大家共同认可为数控机床发展史上的第一代。
第一代的数控系统是采用的电子管原件，而在之后的几十年中，随着计算机与电子科技技术在短时间内的高速发展，第二代当时就开始采用晶体管原件，到第三代则发展成为集成电路和第四代的大规模集成电路及小型通用计算机，而到近期采用的微处理机和微型计算机的应用而形成的第五代数控系统，这些都是随着时间慢慢的往前的推移，而逐一的出现在世人眼前。其中，前三代数控系统采用的都是相对应年代中发展的相对高端科技中的专用的控制硬件，到第四代是由英国首先研究出，后来世界各发达国家也相继研究出的具有柔性的加工系统的数控机床，而这次由英国研究出的数控机床也就成为最初的柔性制造系统。之后的第五代因为采用了以微处理器为核心的数控机床和微型计算机，在原有的数控机床生产的基础上极大的提高了加工过程中的产品生产的加工精度和生产效率，减轻了劳动工人们在实际工作中的劳动强度，改善了工人当时在工厂里工作的劳动条件，使的数控机床发展的更加的有利于社会的生产与管理等一系列的优点，所以在开发出了第五代的数控机床之后的几十年里，应时代而生的第五代的数控机床也是在实际操作中得到了飞速的应用和高速的发展。
在之后的时间里，又有人根据以前的数控系统，结合当时的科技，研究出了柔性单元FMS。这种单元投资者需要投入的资金少，而且与此同时它的见效却很快，并且随着计算机集成制造系统在当时社会上迅速的形成和发展，更是加速了机器向智能化和脑劳的自动化发展的速度，所以近几十年来，在应对加工成本连续缩减，而经济效益高度追求的社会背景下，得到了快速发展和应用。
1.2 我国的发展情况
建国以来，在一步步艰难的摸索中，我国的制造工业在实际工作中还是取得了一定的进展，但这些与一些发达国家已取得的进度来一场比拼的话，将会是惨败而回。实话实说，我国的制造工业的整体水平还是比较落后的，一些制造工艺还达不到相应的标准，因此许多设备或核心部件常常需要进口，另外我国的技术创新能力还不够强，常常是仿造多过创造。在数控领域，我国与一些发达国家相比在一定程度来说要逊色很多，许多数控产品还不能达到精度的标准，因此发展数控技术是非常有必要的。通过这些年的努力，我国的数控技术不仅在理论上，而且在实践应用中也是得到了一些发展，生产出了一系列的自主研发的数控机床，这些数控机床也被广泛应用各个行业和领域，但是总体来说我国的数控机床的制造水平还不够强，许多数控机床的加工精度在与需求的精度上相比还达不到标准，因此我国需要大力提高数控机床的制造水平，另外我国数控系统研发水平也比较弱，许多
1
两坐标数控滑台设计（B）
数控系统的核心来自国外，所以我国还需要努力研发数控系统，加紧研制出属于我们国家自己的数控软件。
1.3 滑台的设计
数控机床的重要性，随着社会的发展和人们的需求不断提高，我们能够慢慢的感觉到。在平时生活中我们接触到的种种科技产品更是让我们能够深切的感受到数控机床与我们的密切关系。
就世界这个我们共同生活的大家庭而言，各国的数控技术随着时间和大量资金的投入在不断的提升；然而就我国而言，虽然在这个过程中，技术也在不停的进步，但是在目前阶段，数控技术还依然是多用于高精度，形状复杂的中、小批量零件的生产加工。
滑台这个在数控机床中占据举足轻重地位的一个部件，在过去的几十年中我国的实际生产中所使用的组合机床使用的多是一些在一些发达国家的眼中已经落后几十年的单坐标的滑台，虽然现如今我国的情况大有改善，不过也还是不尽如人意。所以数控滑台的更新换代那也是迫在眉睫的大事。
X-Y滑台是组合机床中应用广泛的一种数控机床的缩影，虽然因着它的形状、大小和结构等的因素而使得各组合机床在实际的生产中可能因为类型的不相一样而存在一定的差异，但总的来说，在实际工作中，我们依据的依然是X-Y滑台其本身的原理。现今我们提倡的是机电一体化技术，也就是在X-Y滑台工作的基础上，对滑台工作的进度施加一种控制系统去人为的控制工作的进程的一种技术。这种技术的产生，不仅极大的促进了数控机床的发展，也为多轴联动的滑台的广泛应用提供了基础。而此次设计的滑台也就是基于这个技术来设计的。
2
华东交通大学毕业设计
第2章机械系统设计与计算
2.1 整体结构设计
此次设计的数控机床的滑台包括X、Y两个方向的进给，而X-Y这两个方向的相对运动，又共同组合成一个进给系统。其传动过程为：驱动电路控制驱动电机运转，电机带动传动机构传递动力，最终把动力传递给执行部件，从而实现各个方向的进给。
下面介绍一下思路：
机械系统设计：
（1)数控滑台的布局方式：点位控制，并且在这的基础上我们采用步进电机来完成在运动过程中对开环控制系统的工作进程，这样一来在保证工作量的同时还可以使的控制系统在操作上变得更为简单，在预算上变得更加经济，在调试维修上变得更加容易完成。
（2）数控滑台的电机：任务书上所给的定位精度按国际标准来说是没有达到微米级的，所给的最快移动速度也只有1200mm/min。因此，根据上面的条件本次设计总的来说是没有必要去利用对我们来说高档次的伺服电动机的，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，相对来说，在设计的过程中我们可以根据条件选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。
而此次设计之所以选择步进电机作为动力源，还主要是因为它的优点：
①步距值在一定的程度上来说，是不变的。
②在控制上来说，它的各种功能都是挺好的，颇为简便。
（3)数控滑台的联轴器：与齿轮传动相比，此次设计采用弹性联轴器，不仅是因为它在运动过程中能够缓冲吸振，而且还可以在一定程度上对轴向位移作一个较大的补偿，而在此基础上，更可以实现对径向位移的微量补偿。
而选择联轴器作为步进电机与滚珠丝杠之间传动装置，因为数控机床是一种较普通机床更为精密的机床，为了在加工过程中能够减少误差，提高加工精度。此时传动比为1，误差最小。
（4）丝杠螺母：径向安装。
（5) 滚珠丝杠：精度要高。
上面两种合在一起就是选择滚珠丝螺母副，而选择它作为各轴进给系统的传动机构，是因为它较同步带具有更好的传动平稳性，而且结构上也较为紧凑，能够确保加工时的精度。
丝杠X-Y都是利用两端固定的支承方式。
因此各轴进给系统的传动过程为：步进电机通过联轴器把转矩传递给丝杠，丝杠再利用螺母内的滚珠作循环往返运动而带动丝杠螺母在平面上作简单的直线位移，螺母再牵动其它的固定的各部件运动。
控制系统设计：
此次我们采用的是8031单片微机，不仅是因为它指令系统的强力，还因为它本身具有的高的性价比。
2.2 总体方案设计
对于两坐标数控滑台来说，他的关键是X-Y两个方向坐标的进给，在此基础上，再根据此次设计任务的要求，如上所说，我们决定在这次的设计任务中采用点位控制的办法来操作此滑台，并且在这的基础上我们采用伺服电机来完成在运动过程中对开环控制系统的
3
两坐标数控滑台设计（B ）
4 工作进程，从现实来说，是因为这样一来，可以使的控制系统在操作过程中变得更为简单，
在开支上变得更加经济，能够更为轻松的完成对机器的调试与维修；而选用滚珠丝杠螺母副为主体来带动整个机械的运转和滚珠滚动导轨来完成滑台在X-Y 各轴向上的直线运动，则分别是是为了保证数控系统在工作过程中的传动精度准确性和在工作时工作台整体在高速或低速运动中的稳定性，而这样一来我们就能确保在完成工作任务的基础上又能够保证产品的高精度；最后为了能够在运动过程中尽量清除齿侧之间的存在的间隙，所以在此基础上我们采用MCS-51系列中的8031、8155等单片机扩展系统。
X-Y 滑台的总体框图：
图 2－1（结构总体框） 2.3 动力源设计与选择
首先确定导程，由
o 360α= （2-1） 可确定导程
Ph 。由设计参数可知，定位精度我们可以选取的范围大约是在±0.02mm 之间的，故可取mm
01.0=σ； 由图我们可以得知步进电机的输出轴是通过联轴器和滚珠丝杠的一端轴直接相连的，所以可以得出1i =；
查阅课本相关内容，我们可以得知：丝杠承载能力在整个机械系统的运动过程中与导程成正比。确定导程为mm Ph 6=。 经计算得出 6.0=α。
根据给出的参数：额定扭矩均0.2N 2m ，选型为57BYG350BL —0601。具体参数如下表：
外形图如下：
华东交通大学毕业设计
5
图2-2 外形图 2.4 滚珠丝杠的选择
2.4.1 种类与结构
滚珠丝杠副：是在空间上滚珠在螺母中的循环运动和滚珠丝杠螺母经丝杠的带动在丝杠轴方向上发生的移动之间两个不同量互相在空间上和平面上的变换，而在现实的工作操作中我们一般可以选择滚珠丝杠螺母副来改变并完善在原有基础上数控机床的进给系统部分中固有的摩擦特性。在实际生产中，丝杠螺母中滾道的不同催生出了应用广泛的两种类别，单项和双向的圆弧在实际工作中各有各的优点和缺点，选择哪个，则要根据实际生产中所需要的来定。
1—返向器2—螺3—丝杠4—滚珠 （a ）单圆弧 （b ）双圆弧
图2-3 滚珠丝杠副 图2-4 螺纹滚道型面
而从课外资料中查阅可得知，滚珠丝杠螺母内的滚珠因为螺母内结构组织的不同而产生的回去的方法的不同，又可以在此基础上将其分为内循环式和外循环式。
两坐标数控滑台设计（B ）
6
图2-5 内循环示意图
图2-6 外循环示意图
而外循环在现实的操作中又因为工作需求的不同，因此我们又可以把它们分为螺旋槽式和插管式这样的相对来说在运动形式上相差不多，而在结构上又可以区分的两种不同的螺母类型。如上图。
2.4.2 滚珠丝杠副的计算方案
首先对X-Y 两轴分别分析其中存在的力的作用，得到当量轴向载荷，然后再在此基础上通过计算得出它们的在运动过程中产生的预期额定动载荷和在保证该系统能够正常工作的允许的最小螺纹底径，然后再根据它们确定各丝杠的型号及尺寸，最后根据所选的滚珠丝杠螺母副选择合适的支承方式以及支承所用的滚动轴承。
2.5 滚珠丝杠副的计算
2.5.1 确定导程Ph
根据2.1确定Ph ＝6mm 。
2.5.2 Y 轴的载荷和转速计算 （1）最小载荷Fmin
机械系统在不进行工作时滚珠丝杠副在静止或运动过程中产生的力是在整个加工运动过程中相对最小的。
这里所考虑的主要为在静止或平稳运动时工作台引起的摩擦力。假设此次设计利用直线滚动导轨，设其f 为0.005，设工作台重量100kg 。所以：
Fymin ＝μm1g ＝0.00531000＝5N
（2）最大载荷Fmax
华东交通大学毕业设计
7 机器承受最大载荷时在运动过程中滚珠丝杠副产生的力是在整个加工运动过程中相对最大的。
经研究发现此次设计的轴都是水平方向上的，相比于钻，立铣的时候受力越明显，所以我们可以只考虑铣削方案。
查《数控机床设计实践指南》第3章知：
铣削的主切削力
F c ＝?v P m E η103
（2-11）
32min max m F F F += （2-3） 代入计算得：3
212m F F F +==156N 。 2.5.3 确定预期额定动载荷
（1）预期运行距离计算:
()N f f f F P L C c a w m h S am ?=3 （2-4） 预加负荷要按Fm 计算：
max F f C e am = （2-5）
其中： ?e —预加负荷系数，取4.5；
Ls —预期运行距离，取250㎞ ；
?a —0.9， 4级精度；
?c —可靠系数，按95%的话，取0.62；
?w —负荷系数，1.2；
将式2-3公式计算得出的Fm 代入2-4和2-5这两个不同的式子中，得出两个结果，在这两种结果中选取一个较大的作为丝杠副的额定动载荷：
两坐标数控滑台设计（B ）
8 Cam=1139.6N
2.5.4 确定最小螺纹底径d2m （1）允许轴向变形量
滚珠丝杠螺母副的精度的不确定是影响取得的定位精度不准确的主因，而相对于主因来说，滚珠丝杠本身的拉压弹性变形以及滚珠丝杠螺母副上因精度而产生的摩擦力矩的变化等对滚珠丝杠螺母副来说虽然副作用也是蛮大的，不过相对来说其中的大部分影响也是可以忽略的。
所以一般估算是*)5/1~4/1(≤m σ定位精度，即mm m 005.0~004.0≤σ。
这里取m δ＝0.003mm 。
（2）估算底径d2m
丝杠被两端固定： m
O m o m L F E L F d δπδ039.010102=≥ （2-6） 式中：0F -导轨的静摩力
m δ-最大允许的轴向变形量
L —螺母至支撑最大距离 L=（1.1—1.2）行程+（10--14）Ph
即，因为任务书所给Y 行程为150，所以有
L ≈1.23150＋1436＝264mm ，代入公式计算得， d2m ≥17.88mm
2.5.5 确定规格代号
根据条件：m d 22d ≥，am a C C ≥，
但不宜过大。选择合适的丝杠。 对Y 轴丝杠有：m d d 22≥=17.88mm ，amY a C C ≥=1140.0N
华东交通大学毕业设计
9
2.5.6 确定预紧力Fp
预紧力矩
3
22h 102)1(-?-=πηηP F T P P （2-7）
其中p F =3max
F 把Y 的预紧力代入公式，
因为式中的Fmax 确定，
经计算得：
Fp ＝Fmax/3＝231.4/3＝77N
2.5.7 确定支撑方式
如下图：
2.5.8 确定支撑的轴承规格代号
此次Y 轴采用的是相对稳定的两端固定，要计算则利用公式：
2295.1td Ft ?= （2-8）
其中温差△t=2.5℃，代入上式得Ft=1989.2N
轴承受最大轴向载荷：
两坐标数控滑台设计（B）
10
t
B
F
F
F+
=
max
max（2-9）
分别把FY2、FX2及Ft的值代入到公式中得：Y
B
F
max=2220.6N
选取两对背对背25°角的角接触球轴承，它可以对滚珠丝杠进行轴向及径向的双向固
定。
轴承直径应满足：d≤d2,预加负载荷≥FBP，已知FBP =1/3 FBmax。所以Y轴的滚珠丝杠选用直径d=20mm的角接触球轴承，其满足直径d=20mm≤20.2mm且预加负载荷为970N ＞773.3N。
查《机械设计教程》选取角接触球型号是7204AC，如图2-8。
表2-4 角接触球轴承的参数
2.5.9 其他的相关尺寸
螺纹长度根据资料我们可以得到，它能够由以下计算：
Ls=Lu+2Le （2-10）其中Lu为Y轴滚珠丝杠在滚珠滚动导轨上的最大的可以运动的行程，Le为Y轴的导轨长度减去运动行程而得到的余程，查阅相关资料得：当Ph=6mm时其经计算可以算得其中的Le=24mm。
本次设计的Y轴的行程为150mm，所以
螺纹长度Ls＝Lu＋2Le＝150＋2324＝198mm；
2.5.10 X轴的载荷及转速计算
（1）最小载荷Fmin
机械系统在不进行工作时滚珠丝杠副在静止或运动过程中产生的力是在整个加工运动过程中相对最小的。
这里所考虑的主要为在静止或平稳运动时工作台引起的摩擦力。假设此次设计利用直线滚动导轨，设其f为0.005，设工作台重量100kg。所以（假设Y轴总重为100kg）： Fxmin =μm2g = 0.00532000=10N
（2）最大载荷Fmax
机器承受最大载荷时在运动过程中滚珠丝杠副产生的力是在整个加工运动过程中相对最大的。
经研究发现此次设计的轴都是水平方向上的，相比于钻，铣的时候受力越明显，所以我们可以只考虑铣削方案。
查《数控机床设计实践指南》第3章可知：铣削的主切削力
华东交通大学毕业设计
11 F c ＝?v P m E η103
（2-11）
3
2min max m F F F += （2-12） 代入式得：3
212m F F F +==330.7N 。 2.5.11 确定预期额定动载荷
（1）按预期运行距离:
()N f f f F P L C c a w m h S am ?=3 （2-13）
有预加负荷还要按max F 计算：
max F f C e am =
(2-14)
其中： ?e ——预加负荷系数，取4.5；
Ls ——预期运行距离，取250㎞ ；
?a ——0.9， 4级精度；
?c ——可靠系数，按95%的话，取0.62；
?w ——负荷系数，1.2；
将式2-3公式计算得出的Fm 代入上面的两个不同的式子中，得出两个结果，在这两种结果中选取一个较大的作为丝杠副的额定动载荷：
Cam=2416.9N
2.5.12 最小螺纹底径d2m
（1）允许轴向变形量
滚珠丝杠螺母副的精度不确定是影响取得定位精度不准确的主因，而相对于主因来说，滚珠丝杠本身的拉压弹性变形以及滚珠丝杠螺母副摩擦力矩的变化等，虽然这些的副
两坐标数控滑台设计（B ）
12 作用对滚珠丝杠螺母副相对来说其值那也是蛮大的，不过相比于主因来说其中的大部分影响也是可以忽略的。
所以一般估算是定位精度?≤)5/1~4/1(m δ，即mm 005.0~004.0m ≤δ。
这里取m δ＝0.003mm 。 （2）估算底径d2m
丝杠副为两端固定 m
O m o m L F E L F d δπδ039.010102=≥ (2-15) 式中：0F -导轨的静摩力
m δ-最大允许的轴向变形量
L —螺母至支撑最大距离 L=（1.1—1.2）行程+（10--14）Ph
即，因为任务书所给X 行程为150，所以有
L ≈1.23150＋1436＝264mm ，代入公式计算得， d2m ≥17.92mm
2.5.13 确定规格代号
根据条件：m d 22d ≥,am a C C ≥，但不宜过大。选择合适的丝杠副。
对X 轴丝杠有：mX d d 22≥=17.92mm ，amX a C C ≥=2416.9N 。
2.5.14 确定预紧力Fp
预紧力矩
322h 102)1(-?-=πη
ηP F T P P (2-16) 其中p F =
3max F
华东交通大学毕业设计
13
再把已知Fmax 代入， 又经计算得： Fpx = Fmax/3 = 330.7/3 =110N
2.5.15 确定支撑方式 这次用两端固定。（图同上）
2.5.16 确定支撑轴承规格代号
此次X 轴采用的是相对稳定的两端固定的支承方式，计算：
2295.1td Ft ?= ( 2-17) 其中温差△t=2.5℃，代入上式得Ft=1989.2N
轴承受最大轴向载荷
t B F F F +=max max (2-18)
把FX2及Ft 的值代入到公式中得： X B F max =2319.9N 选取两对背对背25°角的角接触球轴承，它可以对滚珠丝杠进行轴向及径向的双向固定。 轴承直径应满足：d ≤d2,预加负载荷≥FBP ，而已知FBP =1/3 FBmax 。所以X 轴的滚珠丝杠选用直径d=20mm 的角接触球轴承，其满足直径d=20mm ≤20.2mm 且预加负载荷为970＞740.2N 。
查《机械设计教程》选取角接触球型号是7204AC ，如图2-10。
表2-6 角接触球轴承的参数
2.5.17其他相关尺寸
螺纹长度根据资料我们可以得到，它能够由以下公式计算：
Ls=Lu+2Le （2-10）
其中Lu 是Y 轴滚珠丝杠在滚珠滚动导轨上的最大的可以运动的行程，Le 为Y 轴的导轨长度减去运动行程而得到的余程，查阅相关资料得：当Ph=6mm 时其经计算可以算得其中的Le=24mm 。
本次设计的Y 轴的行程为150mm ，所以
螺纹长度Ls ＝Lu ＋2Le ＝150＋2324＝198mm ；
两坐标数控滑台设计（B ）
14 2.6 传动系统刚度K 计算
根据文献【17】，传动系统刚度校核可采用下列公式：
2.6.1 滚珠丝杠副的抗压刚度
支撑形式为两端固定，得出
2
223
22106.6104?=?=-a d a E d K s π (2-21) 当a ＝L 时作用的刚度最小；222max
106.6?=L d K s 当a=Lo 时，作用在滚珠丝杠副上的刚度相对来说是最大的；（螺母靠固定端的行程起点处）20022max 10)
(46.6?-=L L L L d K s 。由上面两条件可以得出： L=264mm ，L0=23mm ，=max s K 3642.3 =min s K 1020.1
2.6.2 支承组合刚度
滚动体dQ=3，有效数Z=26，轴承β=25。，max a B F F =，把X 、Y 轴丝杠支承副的相
关数据代入上式得：
Kby=143.3，Kbx=145.4
摘要 毕业设计是在原有普通铣床的基础上,对其进行改造,成为三坐标数控铣床。该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。 所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动均由步进电机带动，主轴电机采用交流电机，所有电机均由单片机进行控制。设计主要对数控铣床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y,Z工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝杠的运用；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取；单片机控制系统的设计，进一步熟悉其应用。 在数控机床系统中，加工精度和加工可靠性是伺服系统决定的，本文对普通铣床的数控化改造进行了分析和设计，通过对普通铣床的数控化改造，提高了普通铣床的加工能力和加工范围，节省了直接购买机床的部分资金，具有很好的经济效益。 关键词：铣床, 数控, 三坐标
目录 摘要 (1) Abstract (2) 前言 (5) 第一章概论 (6) 1.1数控机床的产生及发展 (6) 1.2数控机床的组成及分类 (6) 1.2.1 数控机床的组成 (6) 1.2.2 数控机床的分类 (8) 1.3数控机床的特点及应用范围 (9) 1.3.1 数控机床的特点 (9) 1.3.2 数控机床的应用范围 (9) 第二章设计主要参数及基本思想 (10) 2.1课题要求 (10) 2.1.1 题目名称（包括主要技术参数）及技术要求 (10) 2.1.2 课题内容及工作量 (10) 2.2设计原则 (10)
2.3总结构设计 (11) 2.3.1 数控机床的机构设计要求 (11) 2.3.2 提高机床的结构刚度 (11) 2.3.3 提高进给运动的平稳性和精度 (12) 第三章三坐标数控铣床的设计和计算 (13) 3.1主传动系统的设计 (13) 3.1.1 主传动变速系统 (14) 3.2主轴系统计算 (17) 3.3.1 对进给伺服系统的基本要求 (19) 3.3.2 进给伺服系统的设计要求 (20) 3.3.3 进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 (20) 3.4进给传动的计算 (21) 3.4.1 X轴滚珠丝杠副 (21) 3.4.2 Y轴滚珠丝杠副 (24) 3.4.3 Z轴滚珠丝杠副 (28) 3.4.4滚珠丝杠的安装与使用 (31) 第四章微机控制系统的设计 (34)
更多资料请访问.(.....) ...../ 09级数控技术专业毕业设计课题 一、设计目的： 数控编程设计是在完成了《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程》等课程的学习并进行实习后，进行的一个重要教学环节。通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。通过此次设计，学生可以在以下各方面得到锻炼： 1、能熟练地运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。
2、提高编程能力。学生通过设计训练，能够根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序。 3、学会使用各类设计手册及图表资料。查找与本设计有关的各类资料的名称及出处，并能做到正确熟练运用。 二、设计内容及步骤： 1、对零件进行工艺分析 1）、分析技术要求 零件技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、粗糙度及材料和热处理等。 要分析主要和关键技术要求有哪些？加工难度如何？是否适合数控加工？材料的切削加工性能好不好？ 2）、分析结构工艺性 结构工艺性是指零件的形状、尺寸大小等制造的可行性和经济性。 要分析其结构是否合理？夹紧是否方便可靠？有无统一基准以便在一次安装中加工尽量多的表面？ 2、编程尺寸的确定 编程尺寸理论上应为该尺寸的误差分散中心。一般可先采用平均尺寸，最后根据试切结果修正。决不可简单地直接采用名义尺寸、基本尺寸来编程。1）将基本尺寸核算成平均尺寸。 2）将尺寸标注改编成集中坐标式标注。 集中坐标标注法采用同一标注基准或直接给出尺寸的坐标值。这种标注方法即方便编程，又利于设计基准，测量基准和编程原点的统一，是符合数控加工特点的优选标注法。 3）计算各基点的坐标尺寸 根据零件的几何形状关系按一定数学方法（如三角、几何等）计算编程所需要的有关基点的坐标值。也可以利用绘图软件的坐标查询功能，采集各基点坐标。 3、毛坯选择 主要根据零件的力学性能、零件形状尺寸，批量大小等选择。常用毛坯种类有铸件、锻件、型材（棒料、板材等）、焊接件等。 4、工艺过程设计
郑州大学现代远程教育 毕业设计题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月 ______ 2014.11.24 ______ 姓名______________ 学号_________ 专业______ 联系方式 ______________ 学习中心 ___________________ 指导教师 ___________________
完成时间2016 年4 月12 日 目录 1 绪论 (1) 1.1自动分拣系统的定义 (1) 1.2自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2系统硬件设计 (2) 2.1传感器的选型 (2) 2.1.1电感式传感器 (2) 2.1.2电容式传感器 (3) 2.1.3颜色传感器 (5) 2.2限位开关的设计 (6) 2.3电磁阀的设计.................................................. .7 2.4PLC 的选型. (8) 2.5PLC 输入输出接线端子图 (9) 3系统软件设计 (10) 3 . 1控制系统流程图设计 (10) 3.2PLC 梯形图程序设计 (11) 3.3整体梯形图 (12) 3.4PLC 程序指令表 (12) 4总结 (14) 参考文献 (15)
1绪论 1. 1自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定 的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。 1. 2自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代，近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用，然后 普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长，各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域,并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。
引言 对数控回转工作台的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。 使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。 培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。 培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。 使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。 本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。 目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是： 1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台； 2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力； 3．在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。 数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。
数控技术专业毕业设计课题 1、零件的数控加工工艺编制（要求见附页） 2、手机外壳造型设计（要求见附页） 3、数控车床零件加工（要求见附页） 4、数控铣床及加工中心产品加工（要求见附页） 5、CA6140普通车床数控化改造（要求见附页） 6、CAD/CAM软件应用课程设计（要求见附页） 7、车削零件的数控加工工艺编制 一、设计条件： 1、零件图如图所示： 2、技术要求如下： （1）、以中批量生产条件编程。 （2）、不准用砂布及锉刀等修饰表面。 （3）、未注倒角1×45o,锐角倒钝0.2×45°。 （4）、未注公差尺寸按 GB1804-M。 （5）、端面允许打中心孔。 （6）、毛坯尺寸：（φ55×150）。 （7）、材料：45#,调质处理HRC 26~36 二．设计具体要求： 1．编制工艺过程卡； 2．计算编程尺寸； 3．画出加工路线图；
4．画出刀具调整图；5．列出数控刀具表；6．编制加工工序卡；7．编写数控加工程序。
8、铣削零件的数控加工工艺设计 一、设计条件： 如下零件图，毛坯外形尺寸为160mm×120 mm×40 mm，材料45＃钢；完成零件数控加工工艺分析和工序设计。 二．设计具体要求： 1、根据零件图选择加工设备（机床）和夹具； 2、进行零件加工工艺分析，制定工艺方案； 3、加工工序划分安排，各工序装夹、定位和加工路线，制定工 序卡； 4、合理选择刀具，制定刀具表、工艺参数表； 5、编写各工序加工程序（有条件可加工出零件）； 6、论文设计参照论文标准格式，字数不少于30000字。
9、数控加工工艺与编程综合设计 一、设计条件： 1、零件图如图所示： 2、技术要求如下： （1）小批量生产条件编程； （2）不准用砂布及锉刀等修饰表面； （3）未注公差尺寸按GB1804-M; （4）热处理:调质处理，HRC25～35; （5）毛坯尺寸：?60x150; （6）未注粗糙度部分表面光洁度为Ra6.3
毕业设计 标题︰轴类零件工艺设计学生姓名︰ 系部︰机械工程系专业︰数控技术 班级︰ 指导老师︰ 校外指导老师︰
目录 摘要 (4) 1．绪论 (5) 1.1数控技术的现状与发展趋势 (5) 2. 零件工艺分析 (6) 2.1零件的用途 (6) 2.2零件图工艺分析 (6) 2.3零件毛坯及材料的选择 (7) 3.加工设备及辅助工具的选择 (9) 3.1机床的选择 (9) 3.2刀具的选择 (9) 3.3量具的选择 (10) 3.4夹具的选择 (10) 4.拟定工艺方案 (11) 4.1加工工序的划分 (11) 4.2加工顺序的确定 (11) 4.3加工路线的确定 (12) 4.4零件定位基准的确定 (14) 4.5装夹方式的确定 (15) 4.6工作坐标原点与换刀点的确定 (16) 5.切削用量选择 (17) 5.1背吃刀量的确定 (17) 5.2主轴转速的确定 (17) 5.3进给速度的确定 (19) 6.切削液的选择 (20)
7.工艺文件的制定及程序编制 (21) 7.1数控加工工艺卡 (21) 7.2刀具卡 (22) 7.3程序编制 (23) 8．机械加工精度及零件表面质量 (31) 8.1机械加工精度 (31) 8.2零件表面质量 (31) 结论 (33) 参考文献 (34) 附录 (35) 后记 (36)
摘要 数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床效能的前提条件。因此本文主要是对轴类零件的数控加工工艺进行分析，详细地阐述了轴类零件的加工工艺分析及制定加工方案的整个设计过程。该轴类零件的结构特点是由圆柱、圆弧、椭圆弧、螺纹、槽等组成内外表面的回转体。零件的加工过程是首先用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。工艺路线的拟订是制订工艺规程的关健，它与定位基准的选择有密切关系。其次在机床、刀具、夹具切削用量的选择中，着重考虑到其对零件的加工的因素，为工艺设计节省了大量的时间。提高了设计效率。本文内容大致介绍了数控技术的发展趋势、对零件加工工艺步骤分析以及数控编程等。利用计算机辅助设计-AuToCAD绘制椭圆轴的二维图，用G代码指令进行手工编程并制定了相关的工艺文件，最后对机械加工精度及零件表面质量进行分析。 关键词：数控技术、轴类零件、工艺设计、程序编制
郑州大学现代远程教育毕业设计题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月____2014.11.24_______ 姓名____ _________ 学号_________ 专业___ ___ 联系方式__________ 学习中心______ ________ 指导教师_____ _________ 完成时间__2016__年__4__月__12__日
目录 1 绪论 (1) 1.1 自动分拣系统的定义 (1) 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2 系统硬件设计 (2) 2.1 传感器的选型 (2) 2.1.1 电感式传感器 (2) 2.1.2 电容式传感器 (3) 2.1.3 颜色传感器 (5) 2.2 限位开关的设计 (6) 2.3 电磁阀的设计 (7) 2.4 PLC的选型 (8) 2.5 PLC输入输出接线端子图 (9) 3 系统软件设计 (10) 3．1 控制系统流程图设计 (10) 3.2 PLC梯形图程序设计 (11) 3.3 整体梯形图 (12) 3.4 PLC程序指令表 (12) 4 总结 (14) 参考文献 (15)
1 绪论 1．1 自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。
目录 1.序论 (1) 1.1设计的目的 (1) 1.2设计的意义 (1) 1.3设计的任务 (1) 2.总体方案设计 (2) 2.1二维数控精密工作台的原理 (2) 2.2设计的整体方案 (3) 2.2.1工作台总体结构的确定 (3) 2.2.2传动方案的确定 (3) 2.2.2.1丝杆螺母副的选用 (3) 2.2.2.2导轨副的选用 (4) 2.2.2.3联轴器的选用 (4) 2.2.2.4伺服电动机的选用 (4) 2.3绘制总体方案图 (4) 3.机械系统的设计计算 (5) 3.1滚珠丝杆选择 (5) 3.1.1滚珠丝杆工作长度计算 (5) 3.1.2计算载荷 (6) 3.2.3额定动载荷计算 (7) 3.1.4稳定性校核 (8) 3.1.5滚珠丝杆副的刚度计算 (9) 3.2滚动直线导轨选择 (9) 3.2.1导轨额定寿命计算 (10) 3.2.2导轨工作载荷计算 (11) 3.3联轴器的选择 (11) 3.3.1联轴器传递功率确定 (12) 3.3.2联轴器的选定 (12) 3.4轴承选择 (13) 3.5步进电机的计算与选型 (14) 3.6系统整体性能计算 (15) 3.6.1步进电机轴上总当量负载转动惯量计算 (15) 3.6.2系统刚度计算 (16) 3.6.3系统固有频率计算 (16) 3.6.4系统死区误差计算 (17) 3.6.5由系统刚度变化引起的定位误差计算 (17) 4工作台整体装配图及零件图 (20) 5总结 (20) 6参考文献
1.序论 1.1设计的目的 “精密机械设计基础”课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要的意义。在这次课程设计中不仅仅是完成一项指定的任务，更重要的是实际走过一个完整的设计过程。学生在课程设计中定位为设计者，对方案进行筛选论证，考虑结构工艺性和选材。整个设计采用AutoCAD和Solidworks完成，从3D建模到2D 图纸。要求学生至少做出一张可用于加工的图纸，图纸的尺寸标注要合理，要有尺寸公差和行为公差，要正确选择材料，要有技术要求。总之，通过本次课程设计使学生知道，设计过程包括哪些步骤，能够投放生产的加工图纸是什么样子的。其目的是: （1）具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识，了解精密机械设计的一般设计方法和步骤，培养学生的实际设计能力，为以后进行毕业设计打下基础。 （2）掌握正确的设计思想，并通过本次课程设计使同学们掌握仪表的设计思想。 1.2设计的意义 精密机械课程设计是一次比较完整的精密机械设计，它是理论联系实际、培养初步设计能力的重要教学环节。对于学生能力的培养具有重大意义。 1.3设计的任务 设计一个数控X-Y工作台，该工作台可用于铣床上坐标的加工和塑料、铝合金零件的二维曲线加工。其实际结构如下图1.3所示：
西南科技大学网络教育 毕业设计（论文） 题目名称：论数控铣床的主轴箱结构相关设计 年级：层次：□本科□√专科 学生学号：指导教师： 学生姓名：技术职称：讲师 学生专业：机电一体化技术学习中心名称： 西南科技大学网络教育学院制
毕业设计（论文） 任务书 题目名称论数控铣床的主轴箱结构相关设计题目性质□√真实题目□虚拟题目 学生学号指导教师 学生姓名 专业名称机电一体化技术技术职称讲师 学生层次学习中心名称 年月日
毕业设计（论文）内容与要求： 1.设计部件名称：数控铣床的主轴箱 2．运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，拟定机床主运动传动结构方案(包括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比，计算齿轮的齿数，主轴实际转速及与标准转速的相对误差。 3.根据数控铣床中的重要部件，做出电路图。 4．动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。 5．结构设计 进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开图、剖面图、主要零件工作图。 毕业设计领导小组负责人：（签字） 年月日
毕业设计（论文）成绩考核表 过程评分评阅成绩答辩成绩 总成绩 百分制等级制 1、指导教师评语 建议成绩指导教师签字：年月日
2、论文评阅教师评语 建议成绩评阅教师签字：年月日3、毕业答辩专家组评语 建议成绩答辩组长签字：年月日4、毕业设计领导小组推优评语 组长签字：年月日
摘要 数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制的一种方法,随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。 数控机床是装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业的渗透形成的机电一体化产品，起技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感技术；(6)软件技术等。计算机对传统机械业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业，具有广阔的发展天地。 数控机床就是将加工过程所需的各种步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都是用数字化的代码来表示。通过控制介质数字信息送入专用区域通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。 关键词：机械设计；主轴；数控系统。
数控专业毕业设计论文 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
四川托普信息技术职业学院铣床加工零件与编程 学生姓名曹骏 学生学号 专业方向数控技术 年级班级 10级数控1 班 指导教师向杰 指导单位四川托普学院 2012年 10月 31 日 摘要 数控技术和数控机床在当今机械制造业中的重要地位，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志，数控加工技术的整个过程也是目前许多制造人员的要掌握较为重要的知识。数控技术是用数字信心对机械运动和工作过程控制的技术。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，更使制造业成为工业化的象征。数控机床是集高、精、尖技术于一体，集机、电、光、液于一身的高技术产物。具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。但由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停
机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键。本论文通过数控工艺分析、数控手动编程基础介绍、CAD/CAM软件自动编程、软件后处理文件制作、数控软件仿真、数控机床加工等一般步骤与方法。运用机械制造的相关知识进行严格的工艺分析与加工方式的制定，经过成本核算，该方案具有可行性。有效的利用CAD/CAM软件通过最合适的造型方式设计出零件模型，根据我们之前的工艺分析使用软件做出最佳的加工方式，采用铣削手工编程基础于FANUD oim 数控系统进行了程序后处理文件的编写，并在数控仿真软件和数控机床上进行了具体验证，最终加工出符合图纸要求的零件实体。经具体检验符合图纸标准。 关键词：工艺分析、CAD/CAM编程、后处理文件、软件仿真、机床加工 Abstract Numerical control technology and CNC machine tool in the mechanical manufacturing industry in the important position, shows its in the national basic industry in the modern strategic role, and has become a traditional mechanical manufacturing industry promotion transformation and the realization of automation, flexibility, integration production of an important means and sign, nc machining technology of the whole process is at present a lot of manufacturing staff to grasp more important knowledge. At present, the advanced
长春工业大学 课程设计说明书 课程设计名称《机械制造装备设计》课程设计专业机械制造及自动化 班级100104班 学生姓名闫迪 指导教师姜振海 2013年12月12
目录 1前言 (1) 1.1设计任务 (1) 1.1.1主要技术参数 (1) 1.1.2工艺要求 (1) 1.2设计内容 (1) 1.2.1运动设计 (1) 1.2.2动力计算 (1) 1.2.3绘制图纸 (1) 1.2.4编写设计说明书1份 (1) 2传动方案的拟定及说明 (2) 2.1车床主参数和基本参数 (2) 2.2拟定参数的步骤和方法 (2) 2.2.1主轴级数的拟定 (2) 2.2.2主电机功率——动力参数的确定 (3) 3运动设计 (4) 3.1传动结构式、结构网的选择确定 (4) 3.1.1传动组及各传动组中传动副的数目 (4) 3.1.2传动系统扩大顺序的安排 (5) 3.1.3绘制结构网 (6) 3.1.4转速图的绘制 (6) 3.2齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 (7) 3.2.1齿轮齿数的确定的要求 (7) 3.2.2 变速传动组中齿轮齿数的确定 (8) 3.2.3验算主轴转速误差 (10) 3.2.4绘制主传动系统图 (10) 4传动件的设计 (11) 4.1 带轮的设计 (11)
4.2齿轮模数的估算和计算 (13) 4.2.1确定计算转速 (13) 4.2.2轴和齿轮的传递功率 (14) 4.2.3计算齿轮模数 (14) 4.2.4齿宽的确定 (15) 4.2.5各轴间中心距的确定 (16) 4.3传动轴直径的初算 (16) 4.4主轴轴径的确定 (17) 5验算主要零件 (17) 5.1齿轮模数验算 (17) 5.1.1齿面接触疲劳强度计算 (17) 5.1.2齿根弯曲疲劳强度验算 (18) 5.2传动轴刚度的验算 (18) 5.2.1计算轴的平均直径，画出计算简图 (18) 5.2.2计算该轴传递的扭矩 T (18) n 5.2.3求作用在装齿轮处B的力 (18) 5.2.4求作用在装齿轮处C的力 (19) 5.2.5计算装齿轮处的挠度 (19) 5.2.6计算轴承处的倾角 (20) 5.3轴承寿命验算 (22) 6参考文献 (24) 7心得体会 (24)
本科毕业设计（论文）通过答辩 目录 绪论 (4) 第一章：总体方案设计 (4) 1.1 设计任务 (4) 1.2 总体方案确定 (6) 第二章：机械系统设计 (6) 2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (7) 2.2滚动导轨的参数确定 (8) 2.3 滚珠丝杠的设计计算 (11) 2.4 电机的选用 (14) 2.5 伺服电机惯性负载的计算 (15) 2.6 轴承的选用 (15) 2.7 轴承的类型 (15) 2.8 轴承调隙、配合及润滑 (15) 2.9 滚动轴承的密封装置 (16) 2.10 本章小结 (16) 第三章控制系统硬件设计 (16) 3.1 CPU板 (16) 3.2 驱动系统 (19) 3.3 传感器及软硬件设计 (20) 第四章控制系统软件设计 (25) 4.1 总体方案 (25) 4.2 主流程图 (25) 4.3 INT0中断服务流程图 (26) 4.4 INT1中断服务流程图 (27) 第五章参考文献 (20)
任务书 班级：学号：姓名： 题目：双坐标数控工作台设计（200×200） 时间：2009年11月6日至2009年12月25日共6周 要求：设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。（要求采用滚珠丝杠和滚动导轨，必要时增加减速机） 具体任务： 1、确定总体方案，绘制系统组成框图1张（A2）； 2、进行必要的匹配计算，选择适当的元器件； 3、机械部分装配图1张（A0）； 4、数控系统控制电路设计，绘制电气原理图1张（A1或A0）； 5、编写设计说明书1份（不少于8000字）。 班级： 学生： 指导教师：
一种三坐标数控铣床的设计 摘要:本文介绍对三坐标数控铣床进行分析和设计，该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。从而了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y、Z工作台的传动机构设计，机床整体结构的设计，并提供了相应的原理图和电路图。提高了数控铣床的加工能力和加工范围，节省了直接购买机床的部分资金，具有很好的经济效益。 关键词:铣床, 数控,伺服,闭环, 半闭环, 三坐标 1．引言 随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入自适应控制﹑模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程﹑前馈控制﹑模糊控制﹑学习控制﹑自适应控制﹑工艺参数自动生成﹑三维刀具补偿﹑运动参数动态补偿等功能，而且人机截面极为友好，并且有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电机驱动系统以使用化。 用数控铣床加工零件时，首先应编制该零件的加工程序，这是数控铣床的工作指令。将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速﹑启动﹑停止﹑进给运动的方向﹑速度和位移量，以及工件装置和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工工序规定的顺序﹑运动轨迹加工出符合要求的零件。 三坐标数控铣床的进给运动是数字控制的直接对象，不论点位控制还是连续控制，被加工工件的最后坐标精度和轮廓精度都受到进给运动的传动精度﹑灵敏度和稳定性的影响。为此，要注意以下三点进给运动要求： (1) 减少运动件的摩擦力。进给系统虽有许多元件，但摩擦阻力主要来自丝杠和导轨。丝杠和导轨结构的滚动化是减少摩擦的重要措施之一。 (2) 提高传动精度和刚度。在进给系统中滚珠丝杠和支承结构是决定其传动精度和刚度的主要部件，因此，必须首先保证它们的加工精度。 (3) 减少运动惯量。进给系统中每个元件的惯量对伺服机构的启动和制动特性都有直接的影响。尤其是处于高速运转的零件，其惯性的影响更大。 设计是在原有普通铣床的基础上,对其进行改造,成为三坐标数控铣床。该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。 所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动均由步进电机带动，主轴电机采用交流电机，所有电机均由单片机进行控制。 2．数控铣床的构成与工作原理 2.1数控铣床的组成 1控制介质 数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需要在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。 2．数控系统 数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进出并加工零件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置4大部分组成。 3．伺服系统
一、数控专业毕业设计任务书 一、目的与要求： 1．培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能。 2．培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风。 3．培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，运用国家标准、手册、资料等工具书进行机械零件设计或加工（如设计计算，数据处理，工程制图等）、编写技术文件等独立工作能力。 二、选题： 学生在教师指导下，独立完成一项自选或给定的数控加工等方面的设计任务，编写出符合要求的设计说明、正确编制数控加工程序、绘制二维、三维图形。 三、题目要求： 加工所示零件，毛坯直径为**mm，长为**mm，材料为***，未注倒角***，其余***。 （题目图见课题库） 四、设计要求： 绘制零件的二维图、三维图、进行零件的工艺分析、选择设备、切削用量的确定、刀具选择、数控加工工艺卡、零件粗精加工手工编程、Pro/E自动编程、刀具轨迹路径、设计小结和参考文献。 五、设计进度 学生及时与指导教师联系，根据指导教师要求，安排设计进度。 六、毕业答辩 答辩时间请及时关注学院青岛校区网站-机电系系网站公告栏。 目录 一、绪论…………………………………………………………… 二、毕业设计任务........................................................................ 三、二维图……………………………………………………….... 四、三维图……………………………………………………….... 五、零件的工艺分析……………………………………………… 六、选择设备……………………………………………………… 七、切削用量的确定……………………………………………… 八、刀具选择……………………………………………………… 九、数控加工工艺卡……………………………………………… 十、零件粗精加工手工编程……………………………………… 十一、Pro/E自动编程………………………………………… 十二、刀具轨迹路径…………………………………………… 十三、设计小结………………………………………………… 十四、参考文献………………………………………………… 注：所有数控设计题目设计要求均根据上面的要求进行，设计说明书的目录依照上面的目录进行
十字滑台系统设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
重庆理工大学机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台 说明书 班级： 学号： 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 教师： 时间：2015年6月22日-7月10日
目录 1、机械传动部件的选择 (3) 2、控制系统的设计 (4) 1、导轨上移动部件的重量估算 (4) 2、铣削力的计算 (4) 3、直线滚动导轨副的计算与选型 (7) 4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 5、步进电动机减速箱的选用 (13) 6、步进电动机的计算与选型 (13) 7、增量式旋转编码器的选用 (19) 8、步进电机驱动器的选择 (19) 9、联轴器的选择 (21)
六、工作台控制系统的设计 (22) 七、十字滑台运动控制程序的编制 (22) 八、结语 .............................................................................................................................. . (25) (26)
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 要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小(p mm y x /01.0==δδ)，定位精度高（max max 400/min x f y f v v mm ==），因此，决定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、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 选直线滚动导轨副 （2）丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足的脉冲当量和±的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命 长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 选滚动丝杠螺母副 （3）减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消除间隙机构。 拟采用减速器 （4）伺服电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有2500mm/min 。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。 伺服电机选步进电机 （5）检测装置的选用 选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码 检测装置的选用：增量式旋转编码器
欧亚技工学校毕业论文 毕业设计 题目汽车塑料内饰件的模具设计与NC加工 姓名徐海翔 专业数控技术 班级 12高级数控 2014年6月9日 毕业设计任务书
2012 — 2015学年 数控专业 学生：徐海翔系主任：曾雄 1.设计题目：汽车塑料内饰件的模具设计与NC加工 2.原始资料：零件图 毕业设计说明书 论文题目：汽车塑料内饰件的模具设计与NC加工 学生姓名：徐海翔 系专业：数控专业 指导教师：曾雄 2014 年 6 月 9 号
摘要 关键词：汽车，数控机床，模具设计，NC加工，精密数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CADCAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。 因此我们要掌握好数控加工工艺与设计。数控加工工艺与设计的内容包括选择适合的机床、刀具、夹具、走刀路线及切削用量等，还要有合理的加工方法、工艺参数等。 随着时代的发展、社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期越来越短，因而要求设计者不但能根据市场的要求很快的设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制作出产品的样品。产品的材料也是很重要的部分；随着现代科技的进步和生产的快速发展，机械工业对材料性能的要求越来越高，单一的金属材料已不能满足生产发展的需要，因而各种非金属材料应运而生，特别是工程塑料，其发展特别迅猛。 对此我设计了汽车塑料内饰件的模具设计与NC加工。介绍了数控加工工艺和数控加工的特点，加工工艺过程的概念，数控加工工艺和数控加工工艺过程的主要内容，数控加工工艺与数控编程的关系，设计方法，对此零件如何工艺分析，程序如何编辑等。利用CADCAM软件及G代码指令进行自动编程。 目录 第一章绪论 1.1 数控加工的特点 1.2 数控加工工艺的概念
材料分拣系统机械系统 设计单片机 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
郑州大学现代远程教育 毕业设计 题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月___________ 姓名____ _________ 学号_________ 专业___ ___ 联系方式__________ 学习中心______ ________ 指导教师_____ _________ 完成时间__2016__年__4__月__12__日 目录 1 绪论 (1) 1.1 自动分拣系统的定义 (1) 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2 系统硬件设计 (2) 2.1 传感器的选型 (2) 2.1.1 电感式传感器 (2) 2.1.2 电容式传感器 (3) 2.1.3 颜色传感器 (5) 2.2 限位开关的设计 (6) 2.3 电磁阀的设计 (7) 2.4 PLC的选型 (8) 2.5 PLC输入输出接线端子图 (9)
3系统软件设计 (10) 3．1控制系统流程图设计 (10) 3.2 PLC梯形图程序设计 (11) 3.3整体梯形图 (12) 3.4 PLC程序指令表 (12) 4总结 (14) 参考文献 (15)
1 绪论 1．1 自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。 2 系统硬件设计 2．1 传感器的选型 2.1.1 电感式传感器