機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)大作業(yè)重切削數(shù)控鉆銑床設(shè)計(jì)說明書學(xué)校名稱：西安工業(yè)大學(xué) 設(shè) 計(jì) 者：X X X 學(xué) 號(hào)：XXXXXXX 指導(dǎo)教師：XXX 二一年六月十日目錄一：系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)21.1設(shè)計(jì)參數(shù)21.2總體方案確定21.2.1 機(jī)械系統(tǒng)31.2.2 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)3二：機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)32.1 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌計(jì)算與選型32.2 主軸選型與計(jì)算52.3滾珠絲桿計(jì)算與選型62.4電機(jī)計(jì)算與選型82.5 位移測量選型92.6 數(shù)控系統(tǒng)選型9三：裝配圖9四：參考文獻(xiàn)11一：系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1.1：設(shè)計(jì)參數(shù)重切削數(shù)控鉆銑床參數(shù)名稱單位X軸行程mm1000Y軸行程mm600Z軸行程mm600工作臺(tái)尺寸mm1200550最大載重kg1200T型槽（槽數(shù)尺寸）mm518主軸最高轉(zhuǎn)速rpm8000主軸最大扭距Nm48主軸最大功率（30min）kW11快速移動(dòng)XY軸mm/min18000快速移動(dòng)Z軸mm/min15000最快切削進(jìn)給速度mm/min8000定位精度mm0.005重復(fù)精度mm0.003控制器FANUC機(jī)器尺寸mm298026202710表11.2總體方案確定1.2.1 機(jī)械系統(tǒng)（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠副（2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)1.2.2 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采用半閉環(huán)控制二：機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌計(jì)算與選型X軸行程mm1000Y軸行程mm600Z軸行程mm600表2由下表3可知：在重切削的機(jī)床上選用滾柱直線導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌滾珠導(dǎo)軌滾柱導(dǎo)軌滾針導(dǎo)軌特點(diǎn)承載能力小、剛度低較滾珠導(dǎo)軌承載能力和剛度都大滾針尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊應(yīng)用運(yùn)動(dòng)部件的重量輕（一般小于100200kg）和切削力不大的機(jī)床上載荷較大的機(jī)床導(dǎo)軌尺寸受限制的機(jī)床上表3由所給條件得,該導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間為計(jì)算導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷 ， 其中，。代入數(shù)據(jù)得到：X方向?qū)к?；Y方向?qū)к墸籞方向?qū)к?。在網(wǎng)上搜尋到交叉導(dǎo)軌如下圖所示由上圖查看得知：選用滿足要求的導(dǎo)軌如下表導(dǎo)軌型號(hào)行程滾子數(shù)目單個(gè)滾子承受動(dòng)載荷Ca(KN)XMVR-9-100050Z1000504.36YMVR-9-60030Z600304.36ZMVR-9-60030Z600304.36表42.2 主軸選型與計(jì)算選用銑削用電主軸，主軸最高轉(zhuǎn)速rpm8000主軸最大扭距Nm48主軸最大功率（30min）kW11表5冷卻方式為水冷；換刀方式：手動(dòng)換刀；電源電壓為AC380V；加上表3的各參數(shù)選用德國GMN高頻CNC銑削、鉆削主軸HSP 100-51000/5 。各參數(shù)如下：電主軸 手動(dòng)換刀；內(nèi)藏異步電機(jī)，液冷前端軸承及定子；超精密混合陶瓷球軸承；油氣潤滑或是脂潤滑軸承；主軸最高轉(zhuǎn)速rpm51000主軸最大扭距Nm77原理示意圖如下：2.3滾珠絲桿計(jì)算與選型各類機(jī)床滾珠絲桿副的推薦精度等級(jí)坐標(biāo)方向X YZ數(shù)控鉆床BPB數(shù)控銑床BBB注：P：普通級(jí)；B標(biāo)準(zhǔn)級(jí)計(jì)算載荷查手冊知=1.2,=1.2, =1.0估算額定動(dòng)載荷計(jì)算值CaX/Y/Z軸滾珠絲桿型號(hào)DFV04010-4.8 公稱直徑40 導(dǎo)程10 動(dòng)額定負(fù)荷4372 靜額定負(fù)荷11264DFV05010-4.8 公稱直徑50 導(dǎo)程10 動(dòng)額定負(fù)荷4823靜額定負(fù)荷14080DFV04010-4.8 公稱直徑40 導(dǎo)程10 動(dòng)額定負(fù)荷4372 靜額定負(fù)荷11264絲桿支撐軸承EF40 內(nèi)徑： d1 40 BF50內(nèi)徑：d1 50EF40 內(nèi)徑： d1 40剛度驗(yàn)算滾珠絲杠受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計(jì)算 所以 絲杠因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。而絲杠允許誤差，故剛度足夠。穩(wěn)定性驗(yàn)算由于絲杠兩端采用止推軸承，故不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。2.4電機(jī)計(jì)算與選型快速移動(dòng)XY軸mm/min18000快速移動(dòng)Z軸mm/min15000轉(zhuǎn)速估算X軸電機(jī)（L：移動(dòng)X軸速度；表示X軸向滾珠絲桿導(dǎo)程）Y軸電機(jī)（L：移動(dòng)Y軸速度；表示Y軸向滾珠絲桿導(dǎo)程）Z軸電機(jī)（L：移動(dòng)Z軸速度；表示Z軸向滾珠絲桿導(dǎo)程）轉(zhuǎn)矩估算 三相380V永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)伺服電機(jī)型號(hào) PMSMF18-額定額定瞬間最額定瞬間最轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)矩電流大電流常數(shù)動(dòng)慣量WNmNmAANm/Akgcm22000rpm012D12005.7317.193.179.51.80925.9020D20009.5528.655.2815.841.80943.17030D300014.3342.997.9223.761.80964.75040D400019.1157.3310.5631.681.80986.33055D550026.2678.7814.5243.561.808118.7轉(zhuǎn)矩估算 26.26Nm故選用PMSMF18-055D型電動(dòng)機(jī)。2.5 位移測量選型光柵尺FC-1SM12小型數(shù)字量規(guī)準(zhǔn)確度5m1m分辨率0.5m0.2m測量范圍1000mm600mmX軸FC-1型光柵尺，Y、Z軸SM12小型數(shù)字量規(guī)。2.6 數(shù)控系統(tǒng)選型參照現(xiàn)有同類型數(shù)控機(jī)床選用FANUC 0i-TC。三：裝配圖四：參考文獻(xiàn)1 張君安.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).西安工業(yè)大學(xué)2 王愛玲，白恩遠(yuǎn)，趙學(xué)良.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.國防工業(yè)出版社,20013 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（3）.機(jī)械工業(yè)出版社,20034 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室. 高等教育出版社，2007