数控机床设计任务书

广西科技大学机械工程学院

《数控机床》课程设计指导书

一、 设计的目的

《数控机床》课程设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学理论知识，独立进行的设计训练，主要目的是：

1）通过本设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。

2）通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法及选用原则。

3）通过伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。

4）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。

5）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。

二、设计的内容及步骤

题目：X-Y 数控工作台设计

一、设计任务：

设计一套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mm d 15=；立铣刀齿数3=Z ；最大铣削宽度mm a c 15=；最大背吃刀量8=p a ；加工材料为碳素钢或有色金属。

2） X 、Y 方向的定位精度均为mm 02.0±。

3） 工作台尺寸为mm mm 230230⨯，加工范围为mm mm 250250⨯；

4） 工作台空载最快移动速度min /3000max max mm v v y x ==，工作台进给最快移动速度min /400max max mm v v y x ==，加减速0.4s 。

二、设计主要步骤

1、确定设计总体方案

（1）机械传动部件的选择。

①丝杠螺母副的选用。

②导轨副的选用。

③伺服电动机的选用。

④减速装置的选用。

（2）控制系统的设计，完成进给控制系统原理框图及步进电机的控制驱动。

2、机械传动部件的计算与选型

1） 导轨上移动部件的重量估算。

按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杆副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为800N 。

2） 计算切削力。查手册

3） 滚珠丝杠传动的设计计算及效验。

①最大工作载荷的计算。

②最大计算动载荷的确定。

③规格型号的初选。

④传动效率的计算。

⑤刚度的验算。

⑥稳定性的验算。查设计手册。

⑦临界转速的验算。

⑧滚珠丝杠的选型及安装连接尺寸的确定。

4） 步进电动机的传动计算及电动机选用。

1） 传动计算。

根据加工精度要求确定脉冲当量、选择步距角、传动比。

2） 步进电动机的计算及选型。

① 步进电动机转轴上的总转动惯量J 的计算。总转动惯量J 主要包括电动机转子的转动惯量、

减速装置与滚珠丝杆一级移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。

② 步进电动机转轴上的等效负载转矩M 的计算。

③ 步进电动机的初选。

④ 步进电动机的性能校核。

1） 最快工作进给速度时电动机输出转矩校核。

2） 最快空载移动时电动机输出转矩校核。

3） 最快空载移动时电动机运行频率校核。

4） 启动频率的校核。

5） 滚动导轨的设计计算

① 工作载荷的计算。工作载荷是影响导轨副适用寿命的重要因素，对于水平布置的十字工作

台，多采用双导轨、四滑块的支承形式。

② 小时额定工作寿命的计算。

③ 距离额定寿命的计算。60

2103

⨯⨯=nS L L h ，其中L 为距离额定寿命的计算，单位为km ，n 为移动件每分钟往复次数(可取4~6次/分钟) ,S 为移动件行程长度，单位为m 。

④ 额定动载荷计算（N ）。

⑤ 产品选型，根据额定动载荷，确定滚动导轨的结构尺寸。

⑥ 安装连接尺寸。

3、机械部分装配图的绘制。

4、编写设计说明书。

三、设计的总体要求

课程设计题目由指导教师选定，经教研室主任审定签字后发给学生。

设计要求包括以下几个部分：

1、数控XY工作台机械部分装配图设计（A0）。

2、任选一零件绘制零件图（A4）。

3、编写设计说明书（不少于20页）

按教学计划规定，数控机床课程设计总学时数为2周，其进度及时间大致分配如下：设计总体方案及系统总体设计框图的确定1天

机械部分计算、结构设计2~3天

装配图绘制3~4天

编写设计说明书1天

答辩1天

四、设计成绩的考核

课程设计的全部图纸及说明书应有设计者及指导教师的签字。未经指导教师签字的设计，不能参加答辩。

由教研室教师组成答辩小组，设计者本人应首先对自己的设计进行讲解，然后再进行答辩。每个学生的答辩总时间，一般不超过30分钟。

课程设计成绩根据平时的工作情况、独立工作能力以及答辩情况综合衡量，由答辩小组讨论评定。

最终成绩定为五级：优、良、中、及格、不及格。

广西科技大学机械工程学院

机电一体化教研室

2015-6