杭州电子科技大学X-Y数控工作台机电系统设计详解

本文档详细介绍了杭州电子科技大学的一次机电一体化系统综合课程设计，针对X-Y数控工作台进行机电系统的设计。设计目标是创建一个能够用于铣床坐标孔加工和二维曲线加工的精密工作台，具有±0.01mm的重复定位精度和0.025mm的定位精度。设计参数包括工作台的负载重量、尺寸、底座尺寸、工作范围以及最大移动速度。 设计的关键要素包括： 1. 系统运动与伺服系统：基于工件无需切削的特性，选择了点位控制系统和增量坐标控制，以简化结构和降低成本。采用步进电机作为开环伺服系统，驱动X-Y工作台。 2. 计算机系统：采用了AT89S51单片机作为控制系统的核心，这是一款性价比高的微处理器，负责处理加工程序和控制命令，通过键盘输入操作，并通过LED显示工作台状态。 3. 传动方式：为了保证高精度和稳定性，选择了丝杠螺母传动副，预加载荷结构提高了传动刚度和减小了间隙。双V形滚珠导轨用于提高运动平稳性和减小振动，考虑到步距角和丝杆导程的限制，使用了齿轮减速传动以提升分辨率。 2.1 机械系统设计： - 工作台的外形尺寸和重量进行了估算，上拖板尺寸为145mm×160mm×50mm，重量约为287N。下拖板尺寸未给出具体数值，但估计其重量约为90N。上导轨座和电机的重量也做了计算，加上夹具和工件的重量，总计约150N。 2.2 滚动导轨参数：选择了圆形截面滚珠导轨作为导轨类型，具体参数的选择将根据导轨的性能需求和工作台运动的负载进行精确计算。 此外，文档还附带了一张系统总体框图，展示了各部分组件之间的连接关系。通过这个设计，学生团队旨在构建一个经济高效、性能稳定的X-Y数控工作台，以满足特定的工业加工需求。整个设计过程充分考虑了机械结构、控制系统和精度要求，体现了机电一体化技术的综合应用。