专业课程设计二维数控工作台.docVIP

1绪论

1.1设计意义

二维数控工作台课程设计是一次比较完整机械设计，它是理论联络实际、培养初步设计能力关键教学步骤。对于学生能力培养含有重大意义。

1.2数控技术发展概况

伴随生产和科学技术发展，尤其是伴随航天、航空、造船、电子和兵器等工业部门发展，机械产品日益精密、复杂，而且改型频繁，一般机床已不能完全适应这些部门加工要求，如对部分复杂曲线、曲面所组成零件，手工操作甚至根本无法进行加工。所以，数控机床已成为现代工业生产必不可少设备。

以数控机床为代表数控设备生产和应用水平，反应出一个国家机械和电子工业水平，它研制和推广应用，对于提升劳动生产率和产品质量，改变中国制造技术落后情况，使中国机电产品走向世界，起着极为关键作用。

输入输出设备计算机

输入输出设备

计

算

机

数

控

装

置

伺服系统

受

控

设

备

1-1数控设备基础框图

现在世界上在数控技术方面比较优异国家关键有：德国、日本和美国，它们设计制造技术代表着当今世界最优异水平，比如德国德马赫，日本横河。而作为世界上新兴制造业大国，中国在数控技术方面任重而道远，这需要我们这一代人愈加努力，才能赶上和超出世界上其它优异国家，使中国成为真正制造业强国。

数控设备发展方向：伴随微电子技术和计算机技术发展，数控设备性能日趋完善，数控设备应用领域日趋扩大。科学技术发展，推进了数控设备发展，各生产部门加工要求不停提升又从其次促进了数控设备发展。当今数控设备正不停采取新技术成就，朝着高速度化，高精度化，多功效化，智能化、小型化、系统化和高可靠性发展。

2二维数控工作台设计内容

2.1设计题目：二维数控工作台设计。

已知条件：工作台有效行程在150mm-200mm之间，工作载荷10kg，工作平稳。2.2设计内容

2.2.1数控装置总体方案确实定

1、数控装置设计参数确实定；

2、方案分析，比较，论证。

2.2.2机械部分设计

1、确定脉冲当量；

2、机械部件总体尺寸及重量初步估算；

3、传动元件及导向元件设计，计算和选择；

4、确定伺服电机；

5、绘制机械结构装配图；

6、系统等效惯量计算；

7、系统精度分析。

2.2.3数控系统设计

1、微机及扩展芯片选择及控制系统框图设计；

2、I/O接口电路及伺服控制电路设计和选择；

3、系统控制软件设计

2.2.4编写毕业设计说明书

1、说明书是毕业设计总结性技术文件，应叙述整个设计内容，包含总体方案确实定，系统框图分析，机械传动设计计算，电气部分设计说明，选择元器件参数说明，软件设计及其说明；

2、说明书尽可能用计算机完成。

2.2.5图纸

1、机械结构装配图，A1图纸不少于3张。要求视图基础完整，符合标准。

3数控系统总体方案确实定

数控系统总体方案设计内容包含：系统运动方法确实定，实施机构及传动方案确实定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统选择。进行方案分析、比较和论证。

3.1系统运动方法确实定

该系统要求工作台沿各坐标轴运动有正确运动关系所以采取连续控制方法。

3.2伺服系统选择

开环伺服系统在负载不大时多采取功率步进电机作为伺服电机.开环控制系统因为没有检测反馈部件，所以不能纠正系统传动误差。但开环系统结构简单，调整维修轻易，在速度和精度要求不太高场所得到广泛应用。

.考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采取步进电机开环伺服系统驱动。

3.3计算机系统选择

采取MCS-51系列中8031单片机扩展控制系统。MCS-51单片机关键特点是集成度高，可靠性好，功效强，速度快，性价比高。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。系统工作程序和控制命令经过键盘操作实现。显示器采取数码管显示加工数据和工作状态等信息。

3.4二维数控工作台传动方法

为确保一定传动精度和平稳性和结构紧凑，采取滚珠丝杠螺母传动副。为提升传动刚度和消除间隙，采取有预加载荷结构。

因为工作台运动部件重量和工作载荷不大，故选择滚动直线导轨副，从而减小工作台摩擦系数，提升运动平稳性。

考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选择，为达成分辨率要求，和考虑步进电机负载匹配，采取齿轮减速传动。系统总体框图以下图3.1所表示。

计

计

算

机

光电隔离

功率放大

步进

电机

X向工作台

光电隔离

功率放大

步进

电机

Y向工作台

图3.1系统总体框图

4机械部分设计

机械部分设计内容包含：确定系统脉冲当量，运动部件惯性计算，选择步进电机，传动及导向元件设计、计算和选择，绘制机械部分装配图等。

4.1确定系统脉冲当量

脉冲当量δp