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整理机电一体化系统设计
机电一体化系统设计大作业
重切削数控钻铣床设计说明书
学校名称:
西安工业大学
设计者:
XXX
学号:
XXXXXXX
指导教师:
XXX
二〇一〇年六月十日
一:
系统总体方案设计
1.1:
设计参数
重切削数控钻铣床参数
名称
单位
X轴行程
mm
1000
Y轴行程
mm
600
Z轴行程
mm
600
工作台尺寸
mm
1200×550
最大载重
kg
1200
T型槽(槽数×尺寸)
mm
5×18
主轴最高转速
rpm
8000
主轴最大扭距
Nm
48
主轴最大功率(30min)
kW
11
快速移动XY轴
mm/min
18000
快速移动Z轴
mm/min
15000
最快切削进给速度
mm/min
8000
定位精度
mm
±0.005
重复精度
mm
±0.003
控制器
FANUC
机器尺寸
mm
2980×2620×2710
表1
1.2总体方案确定
1.2.1机械系统
(1)传动机构采用滚珠丝杠副
(2)导向机构采用滚动直线导轨
(3)执行机构采用伺服电机
1.2.2伺服系统设计
采用半闭环控制
直接市场评估法又称常规市场法、物理影响的市场评价法。
它是根据生产率的变动情况来评估环境质量变动所带来影响的方法。
(1)建设项目概况。
二:
机械系统的设计
2.1滚动直线导轨计算与选型
(三)环境标准和环境影响评价技术导则X轴行程
mm
1000
Y轴行程
mm
600
(5)公众意见采纳与不采纳的合理性;Z轴行程
mm
(3)公众对规划实施所产生的环境影响的意见;600
表2
由下表3可知:
在重切削的机床上选用滚柱直线导轨
1.筛选环境影响:
环境影响被筛选为三大类,一类是被剔除、不再作任何评价分析的影响,如内部的、小的以及能被控抑的影响;另一类是需要作定性说明的影响,如那些大的但可能很不确定的影响;最后一类才是那些需要并且能够量化和货币化的影响。
滚动导轨
(二)规划环境影响评价的技术依据和基本内容滚珠导轨
一、环境影响评价的发展与管理体系、相关法律法规体系和技术导则的应用滚柱导轨
(4)列出辨识与分析危险、有害因素的依据,阐述辨识与分析危险、有害因素的过程。
滚针导轨
填报内容包括四个表:
特点
承载能力小、刚度低
较滚珠导轨承载能力和刚度都大
滚针尺寸小、结构紧凑
应用
运动部件的重量轻(一般小于100~200kg)和切削力不大的机床上
载荷较大的机床
导轨尺寸受限制的机床上
表3
由所给条件得,该导轨的额定工作时间为
计算导轨的额定动载荷
,
其中
,
。
代入数据得到:
X方向导轨
;Y方向导轨
;Z方向导轨
。
在网上搜寻到交叉导轨如下图所示
由上图查看得知:
选用满足要求的导轨如下表
导轨型号
行程
滚子数目
单个滚子承受动载荷Ca(KN)
X
MVR-9-1000×50Z
1000
50
4.36
Y
MVR-9-600×30Z
600
30
4.36
Z
MVR-9-600×30Z
600
30
4.36
表4
2.2主轴选型与计算
选用铣削用电主轴,
主轴最高转速
rpm
8000
主轴最大扭距
Nm
48
主轴最大功率(30min)
kW
11
表5
冷却方式为水冷;换刀方式:
手动换刀;电源电压为AC380V;加上表3的各参数选用德国GMN高频CNC铣削、钻削主轴HSP100-51000/5。
各参数如下:
电主轴–手动换刀;
内藏异步电机,液冷前端轴承及定子;
超精密混合陶瓷球轴承;
油气润滑或是脂润滑轴承;
主轴最高转速
rpm
51000
主轴最大扭距
Nm
77
原理示意图如下:
2.3滚珠丝杆计算与选型
各类机床滚珠丝杆副的推荐精度等级
坐标方向
X
Y
Z
数控钻床
B
P
B
数控铣床
B
B
B
注:
P:
普通级;B标准级
计算载荷
查手册知
=1.2,
=1.2,
=1.0
估算额定动载荷计算值Ca
X/Y/Z轴滚珠丝杆型号
DFV04010-4.8公称直径40导程10动额定负荷4372静额定负荷11264
DFV05010-4.8公称直径50导程10动额定负荷4823静额定负荷14080
DFV04010-4.8公称直径40导程10动额定负荷4372静额定负荷11264
丝杆支撑轴承
EF40内径:
d140
BF50内径:
d150
EF40内径:
d140
刚度验算
滚珠丝杠受工作负载P引起的导程
的变化量
Y向所受牵引力大,故应用Y向参数计算
所以
丝杠因受扭矩而引起的导程变化量
很小,可以忽略。
而丝杠允许误差
,故刚度足够。
稳定性验算
由于丝杠两端采用止推轴承,故不需要稳定性验算。
2.4电机计算与选型
快速移动XY轴
mm/min
18000
快速移动Z轴
mm/min
15000
转速估算X轴电机
(L:
移动X轴速度;
表示X轴向滚珠丝杆导程)
Y轴电机
(L:
移动Y轴速度;
表示Y轴向滚珠丝杆导程)
Z轴电机
(L:
移动Z轴速度;
表示Z轴向滚珠丝杆导程)
转矩估算
三相380V永磁同步伺服电动机
伺服电机型号PMSMF18-
额定
额定
瞬间最
额定
瞬间最
转矩
转子转
输出
转矩
大转矩
电流
大电流
常数
动惯量
W
N·m
N·m
A
A
N·m/A
kg·cm2
2000rpm
012D
1200
5.73
17.19
3.17
9.5
1.809
25.9
020D
2000
9.55
28.65
5.28
15.84
1.809
43.17
030D
3000
14.33
42.99
7.92
23.76
1.809
64.75
040D
4000
19.11
57.33
10.56
31.68
1.809
86.33
055D
5500
26.26
78.78
14.52
43.56
1.808
118.7
转矩估算
<26.26N·m
故选用PMSMF18-055D型电动机。
2.5位移测量选型
光栅尺
FC-1
SM12小型数字量规
准确度
±5μm
±1μm
分辨率
0.5μm
0.2μm
测量范围
1000mm
600mm
X轴FC-1型光栅尺,Y、Z轴SM12小型数字量规。
2.6数控系统选型
参照现有同类型数控机床选用FANUC0i-TC。
三:
装配图
四:
参考文献
[1]张君安.机电一体化系统设计.西安工业大学
[2]王爱玲,白恩远,赵学良.现代数控机床.国防工业出版社,2001
[3]徐灏.机械设计手册(3).机械工业出版社,2003
[4]大连理工大学工程图学教研室.高等教育出版社,2007
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- 整理 机电 一体化 系统 设计