畢業(yè)設(shè)計(jì)---x-y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　題 目： X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)----</p><p><b>　　Y向工作臺(tái)三維繪圖</b></p><p>　　學(xué) 院： 電氣信息系 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)

2、電一體化 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前國(guó)內(nèi)中小企業(yè)多采用經(jīng)濟(jì)型X-Y數(shù)控銑床系統(tǒng)，其工作臺(tái)是機(jī)床上必不可少的部件，工作臺(tái)的自動(dòng)化能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的許多普通機(jī)床和閑置設(shè)備，經(jīng)過(guò)數(shù)控改造以后，不但可以提高加工精度和生產(chǎn)率，而且能有效的適應(yīng)多種品種，小批量的市場(chǎng)需求，使之

3、更有效的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和設(shè)計(jì)效益。</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)了X-Y數(shù)控工作臺(tái)，該平臺(tái)由兩個(gè)一維平臺(tái)疊加實(shí)現(xiàn)，其中一維平臺(tái)由電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)螺母副和工作平臺(tái)完成直線運(yùn)動(dòng)，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)先要確定工作平臺(tái)的各個(gè)參數(shù)讓其能滿足題目的要求，再通過(guò)精密計(jì)算導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算、銑削力、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副等來(lái)確定要制作的數(shù)控工作平臺(tái)，最后通過(guò)SolidWorks畫出設(shè)計(jì)的工作平臺(tái)。</p&

4、gt;<p>　　本論文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容重點(diǎn)是SolidWorks三維建模，根據(jù)設(shè)計(jì)的機(jī)械零部件尺寸完成Y方向工作臺(tái)零件的三維造型，SolidWorks繪圖過(guò)程中，先畫出單個(gè)的零部件，其主要通過(guò)一些簡(jiǎn)單的繪圖、拉伸、剪切、掃描、陣列等工具進(jìn)行建模，然后對(duì)這些零件進(jìn)行一系列的裝配，主要通過(guò)一些面、線的重合、平行、同心等過(guò)程進(jìn)行裝配，從而直觀清晰的顯示出Y方向工作臺(tái)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　關(guān)鍵詞

5、X-Y數(shù)控工作臺(tái)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副 SolidWorks</p><p>　　目 錄</p><p>　　第一章 緒論……………………………………………………5</p><p>　　1.1、目的和意義………………………………………………………5</p><p>　　1.2、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀…………………………………………………

6、……5</p><p>　　1.3、本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和任務(wù)………………………………………6</p><p>　　第二章 總體方案的確定………………………………………7</p><p>　　2.1 總體方案………………………………………………………7</p><p>　　2.2 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇…………………………………………7<

7、/p><p>　　第三章 機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型…………………………9</p><p>　　3.1 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算…………………………………9</p><p>　　3.2 銑削力的計(jì)算…………………………………………………9</p><p>　　3.3 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型（縱向）……………………9</p>

8、<p>　　3.4 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 ……………………………10</p><p>　　第四章 SolidWorks制圖……………………………………15</p><p>　　4.1 SolidWorks介紹………………………………………………15</p><p>　　4.2 SolidWorks制圖 …………………………………………1

9、6</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望……………………………………………19</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………21</p><p>　　致謝………………………………………………………………21</p><p>　　第一章 緒 論</p><p><b>

10、;　　1.1目的和意義</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)采用了低摩擦的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和精密的絲杠，它的工作原理是通過(guò)MCS-51單片機(jī)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，使X-Y工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控控制。工作臺(tái)的自動(dòng)化能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。本設(shè)計(jì)的X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便而且能保證一定的精度。通過(guò)微機(jī)控制技術(shù)的簡(jiǎn)單的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，使機(jī)床

11、的加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步提高。本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)不僅可用于銑床上進(jìn)行數(shù)控銑削加工，而且還能夠用于鉆床上數(shù)控鉆削加工，所以其功能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的普通工作臺(tái)是新一代機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。</p><p>　　通過(guò)對(duì)X-Y工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，能夠正確運(yùn)用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理論個(gè)有關(guān)知識(shí)，學(xué)會(huì)設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算；通過(guò)對(duì)設(shè)備改造的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計(jì)算方法和

12、步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；通過(guò)設(shè)計(jì)，初步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；提高自己應(yīng)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)以及編寫文件等資料的能力。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中著重介紹了如何對(duì)X-Y工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)導(dǎo)軌、絲杠、電機(jī)、選用和數(shù)控控制電路的設(shè)計(jì)和其控制程序的編制等方面進(jìn)行了深入的分析。</p><p>　　1.2 X-Y國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　

13、當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系

14、統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。</p><p>　　工作臺(tái)作為數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。從一開(kāi)始為了滿足加工簡(jiǎn)單的零件而設(shè)計(jì)的直線運(yùn)動(dòng)的X—Y工作臺(tái)，到現(xiàn)在為了實(shí)現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，一作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置從原來(lái)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)變?yōu)橐郝抿?qū)動(dòng)，現(xiàn)在更多的采用了氣動(dòng)裝置，更好的保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了資源。由于工作臺(tái)是一臺(tái)機(jī)床的關(guān)鍵配套部

15、件，因此世界各國(guó)都有對(duì)其進(jìn)行研究，我國(guó)在工作臺(tái)的研究開(kāi)發(fā)方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前工作臺(tái)的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺(tái)只能安裝在某一指定機(jī)床上，伴隨著科技的與時(shí)俱進(jìn)，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現(xiàn)代的多功能性方向發(fā)展，現(xiàn)在一些工作臺(tái)，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在銑床和鏜床等機(jī)床上。并且目前部分工作臺(tái)還可以作為機(jī)床的第四回轉(zhuǎn)軸，大大提高了機(jī)床的性能。例如：可傾回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，它可以實(shí)現(xiàn)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心機(jī)床上，可利用原機(jī)床的兩個(gè)控制坐標(biāo)

16、控制轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)和傾斜，也可直接利用本轉(zhuǎn)臺(tái)配套的數(shù)控裝置與機(jī)床聯(lián)接完成所需的工作循環(huán)。它可以完成任意角度的孔、槽、平面類機(jī)械加工，以及曲線、凸輪等的加工，并可達(dá)到較高的精度。另外也可用于非數(shù)控鉆、銑</p><p>　　1.3本設(shè)計(jì)的任務(wù)和主要內(nèi)容</p><p>　　1.3.1設(shè)計(jì)的任務(wù)</p><p>　　任務(wù)：設(shè)計(jì)一種供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，主要

17、參數(shù)如下：（1）立銑刀最大直徑d =15 mm；（2）立銑刀齒數(shù)Z=3；（3）最大銑削寬度ae=15 mm；（4）最大銑削深度ap=8 mm； （5）加工材料為碳素鋼或有色金屬；（6）X、Y方向的脈沖當(dāng)量δx = δy = 0.005mm/脈沖；（7）X、Y方向的定位精度均為 ± 0.01 mm；（8）工作臺(tái)面尺寸為230 mm×230 mm， 加工范圍為250 mm×250

18、 mm；（9）工作臺(tái)空載最快移動(dòng)速度vxmax = vymax = 3000 mm/min；（10）工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度vxmaxf = vymaxf = 400 mm/min。1.3.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　本課題擬設(shè)計(jì)一個(gè)X-Y數(shù)控工作臺(tái)，該平臺(tái)由兩個(gè)一維平臺(tái)疊加實(shí)現(xiàn)，其中一維平臺(tái)由電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)螺母副和工作平臺(tái)完成直線運(yùn)動(dòng)，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)先要確定工作平臺(tái)的各個(gè)參數(shù)讓其能滿足題目

19、的要求，再通過(guò)精密計(jì)算導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算、銑削力、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副等來(lái)確定要制作的數(shù)控工作平臺(tái)，最后通過(guò)SolidWorks畫出設(shè)計(jì)的工作平臺(tái)。</p><p>　　第二章 總體方案的確定</p><p><b>　　2.1 總體方案</b></p><p>　　2.1.1、系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)</p>

20、<p>　　由于工件在移動(dòng)的過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行切削，故應(yīng)用點(diǎn)位控制系統(tǒng)。定位方式采用增量坐標(biāo)控制。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)X-Y工作臺(tái)。</p><p>　　2.1.2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用了與MCS-51系列兼容的AT89S51單片機(jī)控制系統(tǒng)。它的主要特點(diǎn)是集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，有較高的性價(jià)比。</p>

21、<p>　　控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤、LED、I/O接口、光電偶合電路、步進(jìn)電機(jī)、電磁鐵功率放大器電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過(guò)鍵盤操作實(shí)現(xiàn)。LED顯示數(shù)控工作臺(tái)的狀態(tài)。</p><p>　　2.1.3、X-Y工作臺(tái)的傳動(dòng)方式</p><p>　　為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以選用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。<

22、;/p><p>　　由于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)載荷不大，因此采用有預(yù)加載荷的雙V形滾珠導(dǎo)軌。采用滾珠導(dǎo)軌可減少兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)面的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，減小振動(dòng)。</p><p>　　考慮電機(jī)步距角和絲桿導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達(dá)到分辨率的要求，需采用齒輪降速傳動(dòng)。</p><p>　　2.2 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇</p><p>　　2.2.

23、1 導(dǎo)軌副的選用</p><p>　　所設(shè)計(jì)的數(shù)控車床工作臺(tái)，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.2.2 絲杠螺母副的選用</p><p>　　伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，需要滿足0.005mm沖當(dāng)量和mm的

24、定位精度，滑動(dòng)絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲杠副才能達(dá)到要求，滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。</p><p>　　2.2.3 減速裝置的選用</p><p>　　選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，選用無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)減速

25、箱。</p><p>　　2.2.4 伺服電動(dòng)機(jī)的選用</p><p>　　任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到0.001mm，定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有因此3000mm/min，故本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。以降低成本，提高性價(jià)比。</p><p>　　2.2.5 檢測(cè)裝置的選用</p><p

26、>　　選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開(kāi)環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)還是偏高，為了確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角相匹配。</p><p>　　考慮到X、Y兩個(gè)方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)

27、工作量，X、Y兩個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動(dòng)機(jī)以及檢測(cè)裝置擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格。</p><p>　　第三章 機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型</p><p>　　3.1 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算</p><p>　　按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌座等,估計(jì)重量約為800N。<

28、;/p><p>　　3.2 銑削力的計(jì)算</p><p>　　設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由表3-7查得立銑時(shí)的銑削力計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　今選擇銑刀的直徑為d=15mm，齒數(shù)Z=3,為了計(jì)算最大銑削力，在不對(duì)稱銑削情況下，

29、取最大銑削寬度為，背吃刀量=8mm ，每齒進(jìn)給量，銑刀轉(zhuǎn)速。則由式（3-1）求的最大銑削力：</p><p>　　采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值可由表查得，考慮逆銑時(shí)的情況，可估算三個(gè)方向的銑削力分別為：,，。圖3-4a為臥銑情況，現(xiàn)考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別為和。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向，則縱向銑削力，徑向銑削力為。</p>&

30、lt;p>　　3.3 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型（縱向）</p><p>　　3.3.1 塊承受工作載荷的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取</p><p>　　工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的X-Y工作臺(tái)為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為：</p><

31、;p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　其中，移動(dòng)部件重量Ｇ＝800N，外加載荷，代入式（3-2），得最大工作載荷=686N=0.686kN。</p><p>　　查表根據(jù)工作載荷=0.686kN，初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為KL系列的JSA-LG15型，其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷。</p><p>　　任務(wù)書規(guī)定加工范圍為

32、200×150㎜，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查表選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為520mm。</p><p>　　3.3.2 距離額定壽命L的計(jì)算</p><p>　　上述所取的KL系列JSA-LG25系列導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過(guò)C，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級(jí)，工作速度較低，載荷不大。分別取硬度系數(shù)f=1.0，溫度系數(shù)f=1.00，接觸系數(shù)f=0.81，精度系數(shù)f

33、=0.9，載荷系數(shù)f=1.5，得距離壽命：</p><p><b>　　L=</b></p><p>　　遠(yuǎn)大于期望值50Km，故距離額定壽命滿足要求。</p><p>　　3.4 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型</p><p>　　3.4.1 最大工作載荷Fm的計(jì)算</p><p>　　如前

34、所述，在立銑時(shí)，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=1408N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直）Fy=320N，受到垂直方向的載荷（與工作臺(tái)面垂直）Fz=486N.</p><p>　　已知移動(dòng)部件總重量G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=0.005。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：</p><p>　　Fm=KFx+(Fz+Fy+

35、G)=[1.11408+0.005(486+320+800)]N1557N</p><p>　　3.4.2 最大動(dòng)工作載荷FQ的計(jì)算</p><p>　　設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度v=400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程Ph=5mm,則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速n=v/Ph=80r/min。</p><p>　　取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h,代入L0=60

36、Nt/106,得絲杠壽命系數(shù)L0=72（單位為：106r）。</p><p>　　查表，取載荷系數(shù)fw=1.2,滾道硬度為60HRC時(shí)，取硬度系數(shù)fH=1.0,求得最大動(dòng)載荷：</p><p><b>　　FQ=</b></p><p>　　3.4.3 初選型號(hào)</p><p>　　根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲

37、杠導(dǎo)程，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的G系列2005-3型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，循環(huán)滾珠為3圈*1系列，精度等級(jí)取5級(jí)，額定動(dòng)載荷為9309N，大于FQ，滿足要求。</p><p>　　3.4.4 傳動(dòng)效率η的計(jì)算</p><p>　　將公稱直徑d0=20mm,導(dǎo)程Ph=5mm,代入λ=arctan[Ph/(d0)]，得

38、絲杠螺旋升角λ=4°33′。將摩擦角ψ=10′，代入η=tanλ/tan(λ+ψ),得傳動(dòng)效率η=96.4%。</p><p>　　3.4.5 剛度的驗(yàn)算</p><p>　　X-Y工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推-單推”的方式。絲杠的兩端各采用-對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配，左、右支承的中心距約為a=500mm；鋼的彈性模量E=2.1х105Mpa;查表得滾珠直徑

39、Dw=3.175mm，絲杠底徑d2=16.2mm,絲杠截面積S=/4=206.12m。</p><p>　　忽略式（3-25）中的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量mm=0.0180mm.。</p><p>　　根據(jù)公式，求得單圈滾珠數(shù)Z=20；該型號(hào)絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù)為31，代入公式Z圈數(shù)列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=60。絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力/3=519N。則由

40、式（3-27），求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量mm。</p><p>　　因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取=0.0012mm。</p><p>　　將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對(duì)應(yīng)跨度500mm）=0.0192mm=19.2</p><p>　　本例中，絲杠的有效行程為330mm，由表知，5級(jí)精度滾珠絲杠有效行程在3

41、15~400mm時(shí)，行程偏差允許達(dá)到25，可見(jiàn)絲杠剛度足夠。</p><p>　　4.4.6 壓桿穩(wěn)定性校核</p><p>　　根據(jù)公式（3-28）計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷FK。取支承系數(shù)=1；由絲杠底徑d2=16.2mm求得截面慣性矩3380.88；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離a取最大值500mm。代入式（3-28），得臨界載荷FK=1557

42、N，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。</p><p>　　綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。</p><p>　　第四章 SolidWorks制圖</p><p>　　4.1 SolidWorks介紹</p><p>　　SolidWorks為達(dá)索系統(tǒng)（Dassault Systemes S.A）下的子公司，專門負(fù)責(zé)研發(fā)與銷售機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的視窗產(chǎn)品。

43、達(dá)索公司是負(fù)責(zé)系統(tǒng)性的軟件供應(yīng)，并為制造廠商提供具有Internet整合能力的支援服務(wù)。該集團(tuán)提供涵蓋整個(gè)產(chǎn)品生命周期的系統(tǒng)，包括設(shè)計(jì)、工程、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等各個(gè)領(lǐng)域中的最佳軟件系統(tǒng)，著名的CATIAV5就出自該公司之手，目前達(dá)索的CAD產(chǎn)品市場(chǎng)占有率居世界前列。</p><p>　　Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大

44、特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 　</p><p>　　對(duì)于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來(lái)搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短

45、的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。在目前市場(chǎng)上所見(jiàn)到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)便而方便的軟件之一。美國(guó)著名咨詢公司Daratech所評(píng)論：“在基于Windows平臺(tái)的三維CAD軟件中，SolidWork

46、s是最著名的品牌，是市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。” 在強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括Windows風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用SolidWorks ，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。</p><p>　　SolidWorks的主要模塊</p><p><b>　　零件建模：</b></p>

47、<p>　　★SolidWorks 提供了無(wú)與倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁 特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。 </p><p>　　★ 通過(guò)對(duì)特征和草圖的動(dòng)態(tài)修改，用拖拽的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)修改。 </p><p>　　★ 三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑，或?yàn)楣艿馈㈦娎|、線和管線生成路徑。</p><p

48、><b>　　曲面建模：</b></p><p>　　通過(guò)帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動(dòng)可控制的相切操作產(chǎn)生復(fù)雜的曲面?？梢灾庇^地對(duì)曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角和縫合等曲面的操作。</p><p><b>　　鈑金設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　SolidWorks 提供了頂尖的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力?？梢灾苯邮?/p>

49、用各種類型的法蘭、薄片等特征，正交切除、角處理以及邊線切口等鈑金操作變得非常容易?！∮脩艋olidWorks 的API為用戶提供了自由的、開(kāi)放的、功能完整的開(kāi)發(fā)工具。 　　開(kāi)發(fā)工具包括Microsoft Visual Basic for Applications (VBA)、Visual C++，以及其他支持OLE的開(kāi)發(fā)程序。</p><p><b>　　幫助文件：</b></p&

50、gt;<p>　　SolidWork 配有一套強(qiáng)大的、基于HTML的全中文的幫助文件系統(tǒng)。包括超級(jí)文本鏈接、動(dòng)畫示教、在線教程、以及設(shè)計(jì)向?qū)Ш托g(shù)語(yǔ)。</p><p>　　4.2 SolidWorks制圖</p><p>　　4.2.1 導(dǎo)軌底座 </p><p>　　1．選擇打開(kāi)新建選擇零件選項(xiàng)。</p><p><

51、b>　　2．前視基準(zhǔn)面。</b></p><p>　　3．在前視基準(zhǔn)面用直線畫出一個(gè)輪廓，如下：</p><p>　　圖4-1 導(dǎo)軌底座草圖</p><p>　　4．選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　5．接著畫螺紋孔，首先畫一個(gè)定深的孔，再用畫出所需的螺紋孔。</p><p>　　6．用中的

52、線性陣列在另一個(gè)面上畫出所需得螺紋孔。</p><p><b>　　圖4-2 導(dǎo)軌底座</b></p><p><b>　　4.2.2導(dǎo)軌</b></p><p>　　1打開(kāi)新建選擇零件選項(xiàng)。</p><p><b>　　2選擇前視基準(zhǔn)面。</b></p><

53、;p>　　3在前視基準(zhǔn)面用直線畫出一個(gè)輪廓，如下：</p><p><b>　　圖4-3導(dǎo)軌草圖</b></p><p>　　4選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　5接下來(lái)畫螺紋孔，得面上先畫一個(gè)定深孔，再用中的線性陣列畫出所需的畫螺紋孔。</p><p><b>　　圖4-4 導(dǎo)軌</b&

54、gt;</p><p><b>　　4.2.3導(dǎo)軌副</b></p><p>　　1打開(kāi)新建選擇零件選項(xiàng)。</p><p><b>　　2選擇前視基準(zhǔn)面。</b></p><p>　　3在前視基準(zhǔn)面用直線畫出一個(gè)輪廓，如下：</p><p>　　圖4-5 導(dǎo)軌副草圖</

55、p><p>　　4選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　5在側(cè)面畫出一個(gè)所要尺寸得長(zhǎng)方形。</p><p>　　6選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　7在新畫出的面上畫出一個(gè)螺紋孔再用中的線性陣列畫出另一個(gè)螺紋孔。</p><p>　　8再用再另一個(gè)面上畫出另兩個(gè)螺紋孔。</p><p&g

56、t;<b>　　圖4-6 導(dǎo)軌副</b></p><p><b>　　4.2.4絲杠</b></p><p>　　1打開(kāi)新建選擇零件選項(xiàng)。</p><p><b>　　2選擇前視基準(zhǔn)面。</b></p><p>　　3在前視基準(zhǔn)面畫出畫出一個(gè)所需尺寸的圓。</p>

57、<p>　　4選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　5在地面畫一個(gè)與圓柱底面一樣大小地圓。</p><p>　　6在選擇螺旋線/渦狀線選項(xiàng)，并選擇合適尺寸。</p><p>　　7在地面畫一個(gè)等腰梯形讓底邊中點(diǎn)與螺旋線起點(diǎn)的關(guān)系為貫穿。</p><p>　　8再插入中選擇切除再選擇掃描。</p><p&g

58、t;　　9再補(bǔ)全所需得部分即可。</p><p><b>　　圖4-7 絲杠</b></p><p><b>　　4.2.5絲杠螺母</b></p><p>　　1打開(kāi)新建選擇零件選項(xiàng)。</p><p><b>　　2選擇前視基準(zhǔn)面。</b></p><p&

59、gt;　　3在前視基準(zhǔn)面畫出畫出一個(gè)所需尺寸的圓。</p><p>　　4選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　5在新畫出的圓柱一個(gè)底面上畫出一個(gè)所需尺寸的圓。</p><p>　　6選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　7在圓柱底面上畫上一個(gè)所需尺寸得圓并選擇，選擇兩次拉伸的長(zhǎng)度即可。</p><p>　

60、　8在大圓柱地面上打上一個(gè)螺紋孔，然后再選中的圓周陣列即可得出所需的螺紋孔。</p><p><b>　　圖4-8 絲杠螺母</b></p><p><b>　　4.2.6螺母座</b></p><p>　　1打開(kāi)新建選擇零件選項(xiàng)。</p><p><b>　　2選擇前視基準(zhǔn)面。</

61、b></p><p>　　3在前視基準(zhǔn)面畫出畫出一個(gè)所需尺寸的正方形。</p><p>　　4選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　5在正方體得地面畫出一個(gè)所需尺寸得圓選完成即可。</p><p>　　6正方體得地面畫出一個(gè)螺紋孔然后再選中的圓周陣列即可得出所需的螺紋孔。</p><p><b>

62、　　圖4-9 螺母座</b></p><p><b>　　4.2.7工作平臺(tái)</b></p><p>　　1打開(kāi)新建選擇零件選項(xiàng)。</p><p><b>　　2選擇前視基準(zhǔn)面。</b></p><p>　　3在前視基準(zhǔn)面畫出畫出一個(gè)所需尺寸的正方形。</p><p&

63、gt;　　4選擇并標(biāo)注所需得尺寸。</p><p>　　5正方體得地面畫出一個(gè)螺紋孔然后再選中的圓周陣列即可得出所需的螺紋孔。</p><p>　　圖4-10 工作平臺(tái)</p><p><b>　　4.2.8裝配圖</b></p><p><b>　　X軸</b></p><p&

64、gt;<b>　　1打開(kāi)新建選擇選項(xiàng)</b></p><p>　　2選擇選項(xiàng)從已畫好零件選出導(dǎo)軌底座再選出導(dǎo)軌再選出三面相互重合，再選出另一條導(dǎo)軌三面相互重合</p><p>　　3再找出導(dǎo)軌副與導(dǎo)軌三面相互重合，再選出一個(gè)導(dǎo)軌副與導(dǎo)軌三面相互重合，在另一個(gè)導(dǎo)軌上進(jìn)行同樣得工作即可</p><p><b>　　4再裝配絲桿與軸承<

65、;/b></p><p>　　5再裝配與步進(jìn)電機(jī)與絲桿</p><p>　　6再裝配絲桿與軸承座</p><p><b>　　Y軸</b></p><p><b>　　1打開(kāi)新建選擇選項(xiàng)</b></p><p>　　2選擇選項(xiàng)從已畫好零件選出導(dǎo)軌底座再選出導(dǎo)軌再選出三面

66、相互重合，再選出另一條導(dǎo)軌三面相互重合</p><p>　　3再找出導(dǎo)軌副與導(dǎo)軌三面相互重合，再選出一個(gè)導(dǎo)軌副與導(dǎo)軌三面相互重合，在另一個(gè)導(dǎo)軌上進(jìn)行同樣得工作即可得：</p><p><b>　　圖4-11</b></p><p><b>　　4打開(kāi)新建選擇選項(xiàng)</b></p><p>　　5選擇選

67、項(xiàng)從已畫好零件選出絲杠再選出絲杠螺母，再選出兩面相互重合與同心，再選出螺母座，讓其與絲杠螺母同心與重合，然后再裝配上軸承，便如下：</p><p><b>　　圖4-12</b></p><p>　　5再裝配與步進(jìn)電機(jī)與絲桿</p><p><b>　　6最后在裝配工作臺(tái)</b></p><p>&

68、lt;b>　　總結(jié)與展望</b></p><p>　　我覺(jué)得這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)過(guò)去所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一個(gè)全面的綜合的運(yùn)用。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我全面地溫習(xí)了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，包括機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和機(jī)械制圖方面的基礎(chǔ)知識(shí)，還有剛學(xué)過(guò)的數(shù)控機(jī)床這門課，經(jīng)過(guò)復(fù)習(xí)整理所學(xué)得專業(yè)知識(shí)使得設(shè)計(jì)思路清晰系統(tǒng)。通過(guò)設(shè)計(jì)使我更加接近生產(chǎn)實(shí)際，鍛煉了將理論運(yùn)用于實(shí)際的分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固、加深了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。&

69、lt;/p><p>　　還有很重要的一點(diǎn)是讓我體會(huì)到了一個(gè)設(shè)計(jì)者的精神。在設(shè)計(jì)過(guò)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(cè)、圖冊(cè)、及相關(guān)技術(shù)資料的基本技能以及計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)處理等方面的能力。</p><p>　　通過(guò)對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，掌握了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法，有助于樹立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的機(jī)械設(shè)

70、計(jì)能力。</p><p>　　總而言之，目前，X-Y數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開(kāi)放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化以成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。中國(guó)作為一個(gè)制作大國(guó)，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的優(yōu)勢(shì)，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外同行的差距還很大。中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)不斷發(fā)展，努力縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。</p><

71、;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】文懷興、夏田 .《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》[M]. 北京：北京化工出版社，2008.51-55</p><p>　　【2】韓榮第 .《金屬切削原理與刀具》[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.18-30</p><p>　　【3】李洪 .《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M].北京：遼寧

72、科學(xué)技術(shù)出版社，1999.100-120</p><p>　　【4】陳家芳.《金屬切削工藝手冊(cè)》[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 2005.45-60</p><p>　　【5】楊建明. 《數(shù)控加工工藝與編程》[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.88-100</p><p>　　【6】張新義.《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000

73、.100-102</p><p>　　【7】張建民. 《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》[M].北京：高等教育出版社.2001.74-80.</p><p>　　【8】張訓(xùn)文. 《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》[M].北京：北京理工大學(xué)出版社.2006.105-111.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　

74、首先我要感謝張山老師給我機(jī)會(huì)做這個(gè)題目，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我從指導(dǎo)老師張山身上學(xué)到了很多東西。無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給予了我很大的幫助，使我在各個(gè)方面的能力得到了很大的提高，這將對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)是一種莫大的幫助。特別是老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平更使我受益匪淺。并且在設(shè)計(jì)期間對(duì)我的論文進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)，理清了論文思路，并對(duì)我所做的題目從方向上給予我很多的指導(dǎo)和幫助，還有論文的謀篇布局到最后的定稿，都