设计描述：
文档包括:
word版设计说明书一份，21页，约5300字
CAD版本图纸，共4张

目录

一.设计任务书………………………………………………………
二.方案的分析与撰写………………………………………………
三.机械系统设计……………………………………………………
 3.1.结构设计………………………………………………………
3.2.导轨的选择……………………………………………………
3.3.丝杆的选择与校核……………………………………………
3.4.步进电机与联轴器选择………………………………………
四.控制系统设计……………………………………………………
4.1.控制系统总体设计……………………………………………
4.2.电机的选择与校核……………………………………………
4.3.驱动器的选择…………………………………………………
4.4.控制器的选择…………………………………………………
五.控制软件设计……………………………………………………
六.设计小结…………………………………………………………
七.参考资料…………………………………………………………
八.设计日志…………………………………………………………
九.参考公式…………………………………………………………

一.设计任务书

设计题目：X-Y数控工作台机电系统设计
任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：
1）立铣刀最大直径d=12mm；
2）立铣刀齿数Z=2；
3）最大铣削宽度 ；
4）最大背吃刀量 ；
5）加工材料为碳钢；
6）X、Y方向的脉冲当量 /脉冲；
7）X、Y方向的定位精度均为 ；
8）台面尺寸为200mm×200mm，加工范围为100mm×100mm；
9）最快移动速度 ；
10）最大中心负载N=15kg；
11）重复定位精度小于0.005mm；
12）传动方式：丝杆直连；
13）结构形式：中心驱动、侧边驱动。
二.方案的分析与撰写
经过组内讨论，我们决定选二维水平滑台作为我们的设计题目，其三维图形如下：
 
总体方案图：
 
总体方案的确定：
⑴、机械传动部件的选择
①、 丝杠螺母副的选择
步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.01mm脉冲当量，因为定位精度±0.02mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，即是±0.01mm和±0.02mm的定位精度，滑动丝杠副无法做到，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、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。
同时选用内循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。
由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。
由于工作台最快的移动速度40mm/s，所需的转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。
②、导轨副的选用
要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。
③、伺服电机的选用
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。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏低，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用开环控制，任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min,故本设计不必采用高档次的伺服电机，因此可以选用混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。
④、减速装置的选用
选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，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，且应有消间隙机构，如果要选用减速装置，则应选用无间隙齿轮传动减速箱。

⑵、控制系统的设计
    ①、设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有轮廓控制，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。
②、对于步进电动机的开环控制系统，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系统的CPU，能够满足任务书给定的相关指标。
③、要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还要扩展程序存储器，I/O接口电路，D/A转换电路，串行接口电路等。
④、选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。
三.机械系统设计
机械系统设计包括电机、丝杆、导轨、联轴器等标准器件的选择；底板、轴承座、电机座等零件的设计。具体设计计算过程如下：
3.1.结构设计