两坐标移动运动平台的设计及其滚珠丝杠副的cad毕业设计论文(编辑修改稿)

两坐标移动运动平台的设计及其滚珠丝杠副的cad毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

..................................................................................................37 两坐标移动 运动平台的设计及其滚珠丝杠副的 CAD 1 第一章 概 述 根据中央关于 “ 重组 ”, 转移模式 ” 的 战略和机床行业十二五 的 发展规划 , 在不久的将来开发高档数控机床是机床行业的焦点。 现在机床工业的发展是朝着自动化、电机、高速、灵活、智能的方向 ,随着技术水平的不断提高 ,要求配套的特性也必须迅速提高效率。 X Y数控 工作台 的设计使用低摩擦直线导轨和精密滚珠螺杆 ,实现了 自动 控制。 自动化 程度 可以大大降低劳动强度 ,提高工厂的劳动生产率。 作为一个主要的滚珠丝杠副传动部位 ,有 50 多年的历史的发展 ,但它是近 20 年来大规模的应用。 随着机器性能和数控程度的要求越来越多 ,中高档滚动特性来进一步提高混合率已成为产业发展的必然趋势 ,国内高档滚动功能面临巨大的发展机遇。 机遇和挑战。 因此 ,抓住当前的发展机遇 ,加强中国的滚动特性技术创新水平 ,工业规模水平 ,全面迎接挑战 ,已成为一个滚动功能产业发展面临的首要问题。 XY工作台的发展趋势及产业化的现状 数控技术是先进制造业的核心技术、生产自动化、网络 化 ,这些都是 基础。 随着科学技术的发展 ,数控技术的发展将会越来越快 ,这也意味着它需要考虑和处理技术和非技术问题越来 越多。 中国数控系统已经历了 40 多年的发展。 数控技术的发展 计划 应根据我国的实际情况 而定 ,根据情况的总体发展战略 ,数控技术 朝着高可靠、稳定、高速度、精度高、智能自动化、数控编程和网络方向发展。 作为数控机床的重要组成部分 ,工作台是影响加工精度是一个重要环节。 从一开始就为了满足线性运动的过程简单和部分设计的 XY 工作台 ,到目前为止以达到加工和制造业 的工作台。 为了满足现代制造业的发展 ,但也对环境的要求 ,从原始机械传动驱动为液压传动 ,现在多采用气动设备 ,是为了 更好的保护环境 ,节约资源。 由于工作台是一台机器的关键配件 ,所 以必须学习世界上所有 先进的 国家 ,我国在工作台的研究和开发也取得了很大的进步。 有许多类型的工作台 ,传统的 工作台 只能安装在一个特定的机器 ,随着科技与时俱进其功能也从传统的单一 向 现代多功能性的方向发展 ,现在一些工作台 ,它不仅可以安装在钻床上 ,也可以安装在铣床和镗床工具 ,现在的一部分 工作台 也可以用作机床的第四个 回 转轴 ,大大提高机床的性能。 如 可倾式回转工作台 ,它可用于数控机床和加工中心机 床上 ,充分利 用原 来 机 床 的两个控制坐标控制 转台 旋转和倾斜 ,也可直接用于转台配套的数控装置与机器来完成所需的工作循环。 它可以在任何角度的 孔和槽 ,平面机械加工的类型 ， 凸轮和其他处理 ,可以达到高精度。 也可用于数控钻孔、铣、镗床、平等和不平等的角度划分独立工作。 外国工作台功能和基本功能的国内生产工作台是相似的 ,但其准确性而言 ,外国公司生产工作台是略高于工作台。 所以我国和国外相比 ,仍有一定的差距 ,所以工作台的设计具有十分重要的意义 ,与时代的步伐 ,我们必须与时俱进 ,开拓创新 ,成为中国综合实力的领先技术。 滚珠丝杠副的发展现状 滚珠丝杆 的组成是 螺杆、螺母和滚珠。 它的功能是将旋转运动转换成直线运动 ,这是滚珠丝杠的进一步延伸和发展 ,发展的 意义是滑动轴承滚动行动 转换为滑动行动。 因为 它具有两坐标移动 运动平台的设计及其滚珠丝杠副的 CAD 2 很小的摩擦阻力 ,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。 在 1940 年 ,美国开始批量生产用于汽车转向机构的滚珠丝杆副。 开始 于 1943 年的飞机。 精密螺纹的外表使滚珠丝杠副精度和性能的大 大提升 ,随着数控机床的发展和各种自动化设备 的进步 ,促进 了 滚珠丝杆副的研究和生产。 从 50 年代开始 ,在工业发达国家 ,滚珠丝杆副制造商如雨后春笋般迅速崛起 ,如 :美国华纳 海狸 ,通用汽车 萨吉诺。 英国 ROTAX 公司。 日本 NSK 等公司。 我们的国家开始开发早在 50 年代末用于程控滚珠丝杆副机 床 的 数控机床。 40 多年来 ,由于滚珠丝杠副的特点是效率高、精度高、刚度高 ,广泛应用于机械、航空航天、航空、核工业等领域。 现在 ,滚珠丝杆副已成为首选的机械传动部分。 滚珠丝杆副的使用领域不断扩大 ,越来越多的要求滚珠丝杆副 ,滚珠丝杠副的共同规范已远远不能满足使用要求 ,如航空航天领域 ,小型精密测试设备 ,电子仪器 ,半导体器件基本需要 d0公称直径 为 12毫米或更少 ,导 程 Ph = 毫米的微型滚珠丝杠副。 日本 某 公司已经开发了一个公称直径 d0 = 4 mm,最低领导世界上微型滚珠丝杠副。 半导体器件 ,小 型 机器人和 其他插件需要微 型大导程 滚珠丝杆副 ,以满足高速 运转 的要求。 随着机械产品发展的方向高速、高效、自动化 的方向延伸 、工业机器人、数控锻压机械、加工中心和机电一体化自动机械 ，大导程 滚珠丝杆副出现 ,满足高速的要求迅速。 近年来 ,中国的数控机床开发。 生产有一个很大的飞跃 ,数控金 属 切 削 机床 有了很大产量的发展。 然而 ,机床行业的整体发展水平 还不 和西方发达国家 ,不但没有 缩小差距 ,但有进一步扩大的趋势。 这种情况已经严重影响和限制中国重要工业领域的快速发展。 出于这个原因 ,在 20xx 年初 ,国务院领导指示关于加快发展的要求发展的国产数控机 床为数控机床关键核心传动部件 ,滚珠丝杆副的发展 被提到了 重要议程。 自 1964 年以来 ,由中国 自己研发的 第一套滚珠丝杆副 ,产品的应用范围和制造水平逐步提高 ,滚珠丝杆副制造技术主要是通过以下的发展阶段 : 起步 —— 标准行业的制定（ 19641982 年） 发展 —— 部颁标准的形成（ 19821991 年） 成熟 —— 国家标准的制定（ 19911998 年） 赶超世界潮流（ 1998 年 今） 当然，国内滚珠丝杠副发展还不是特别的成熟。 目前国内高速滚珠丝杠副驱动时的主要问题是 :噪音、温升和精度。 解决上述问题 ,要 从滚珠丝杠副的结构设 计 中找问题。 另一方面 ,该解决方案的过程中 ,通过合理的工艺流程 ,提高产品的内在质量。 选择适当的滚珠丝杠副的预紧力矩 ,降低滚珠丝杆副的预紧转矩变化。 改善滚珠丝杆滚珠螺母结构 ， 以满足高速 运转的要求。 总之 ,未来向 高精度 滚珠丝杆副 发展。 滚珠丝杠副的发展及其在各方面的创新可以实现高速机械 转动 ,机电一体化技术的发展提供了便利的条件。 在 21 世纪 ,机电一体化技术将成为机械行业的主导作用 ,能带来显著的经济效益和社会效益。 结论 :随着社会的不断发展 ,用户越来越严格的要求滚珠丝杠副 ,要求多样化 ,对 滚珠丝杆副的优化提出更严峻考验 ,促使许多国内滚珠丝杆工厂不断提高产品质量 ,开发新品种 ,提高产业发展水平 ,以 满足人们的需求。 两坐标移动 运动平台的设计及其滚珠丝杠副的 CAD 3 CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计 ) 计算机辅助设计 (CAD)技术开始于 1950 年代。 在开发的早期阶段 ,CAD 是计算机辅助绘制简单的图形。 在 60 年代 ,随着计算机硬件和软件技术的发展 ,CAD 技术已迅速发展。 它经历了从二维模型 ,三维线框模型、表面模型、实体模型、产品模型、功能模型和最新的生物模型 ,从静态设计模型基于动态参数特性设计开发过程。 CAD 技术是先进制造技术的重要组成部分 ,提高设计水平 ,缩短开发周期 ,提高竞争能力的一个关键技术。 采用 CAD 技术改善产品设计不仅可以使设计师 “ 扔掉图版 ”, 更新传统的设计理念 ,实现设计自动化 ,还可以使企业由原串行 式作业变为 并行作业 ,建立新管理机制 的 设计和生产技术。 现在世界的航空、航天和汽车制造巨头不仅广泛应用于 CAD 产品设计、技术 ,花费了大量人力和资本的 CAD 软件的发展 ,是 为了保持技术优势在国际市场上的领先地位。 研究 CAD 技术在中国始于上世纪 70 年代。 于 80 年代中期，一些大，中型企业和科研院所开始采用 CAD 技术。 到目前为止， CAD 技术已经在许多 企业实施，特别是在 90 年代，个人电脑价格性能比显著增加，小型和中型的企业开始引进 CAD 系统。 从国内使用的情况来看，尽管一些可喜的成绩已经作出，但也不容乐观。 目前的国内 CAD 的应用主要有以下问题和不足： 1）将 CAD 作为辅助绘图工具。 目前许多企业的图形 CAD 系统只能将设计过程的最后阶段 —— 绘图阶段搬到计算机上，设计过程仍在设计师的头脑中完成，没真正发挥出 CAD 的功能。 2）产品和零部件的标准化不足。 由于没注重零部件的标准化工作，越来越多的零件流入生产流程，造成零件数量的无限制增长。 3）集成 化程度不高。 CAD/CAM/CAE 的集成度不高，模型信息、设计信息和加工信息之间的共享程度低。 4）缺乏完善的数据管理系统和过程管理系统。 由于缺乏完善的数据管理和过程管理，企业的大量数据和设计过程得不到有效的控制和管理，使得设计任务间的等待时间长，各部门之间的信息传递速度缓慢，数据一致性差，安全性差。 据抽样调查，国内先后引进了高效率的 CAD 系统，效益好单位只有约 20%。 据统计，在工程制图工作的只占 18%的整体设计作品，设计师花费在信息检索和设计思维能量的设计上时间很多。 如果我们能在初始基础上，引入了原 始的 CAD 系统，根据企业或行业或工程设计，设计说明书，计算各种数据以及典型结构的制造，计算的实际需要的常规产品方法和配方，产品标准和技术要求，零部件，原材料，样本，说明书，对企业或行业的产品，经验数据，工装及其他信息典型结构，数据，图形等，有机地与现有的 CAD 系统相结合，使从繁重的重复性工作的设计人员，实现数据共享。 更进一步，对企业或行业多年设计的经验总结，从而形成一个独特的设计规范，设计方法，典型的结构，标准，通用的组件，功能模块，并相应地在 CAD 系统内建立数据库，图形库，方法库，知识库和其应用，充分发挥 CAD 系统的实用性和优越性。 CAD 二次开发，不仅在于提高设计效率，是提高产品设计质量的重要途径，是提升的 CAD 应用水平的重要手段之一。 CAD 二次开发，是提供相关的编程软件用户使用 AutoCAD 中，可以根据自己的需要，通两坐标移动 运动平台的设计及其滚珠丝杠副的 CAD 4 过编程的方式，结合一些相对简单的或基本的命令，使之成为一个相对复杂的简单的命令组成的“设置”命令。 通过运行命令“集合”，可实现快速自动映射，从而节约施工时间，提高了绘图效率。 AutoLISP 语言是一种编程语言， Visual LISP 编程的目的是加快 AutoLISP的程序开发软件开发工具， 是一个完整的集成开发环境， Visual LISP 编程环境可以很容易地和高效地开发的 AutoLISP 程序，采用 AutoLISP 语言可以承接各种工作分析和计算，自动绘制复杂的图形，驱动对话框，控制菜单中，定义一个新的命令，智能化，参数化功能为AutoCAD 扩展。 两坐标移动 运动平台的设计及其滚珠丝杠副的 CAD 5 第二章 XY 数控工作台设计 设计参数确定 X 方向行程 :300mm Y 方向行程 :200mm 工作台面的参考尺寸 :500X300mm 平均切削力 :1500N 平均切削进给速度 :600mm/min 最高运动速度 :60m/min 定位精度 :  工作寿命 :每天 8 小时 ,工作 8 年 ,250 天 /年 系统总体方案设计 为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。 因为工作台的运动部件重量和工作载荷不大，采用滚珠丝杠螺母传动副。 故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。 考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率 的要求，以及考虑步进电机负载匹配，简化结构， 直接将电动机与丝杠相连。 机械系统的设计 （ 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）执行机构采用步进电机 两坐标移动 运动平台的设计及其滚珠丝杠副的 CAD 6 初选步进电动机，丝杠 和联轴器 当传动比 i=1 时， 可用联轴器直接将电机与丝杠连接 ，这种结构有利于简化结构，提高精度。 由 传动比公式 i= pbL360，θ b 为步进电机步距角、 Lo 为滚珠丝杠导程、 p 为系统脉冲当量。 工作台的脉冲当量  =。 初选步进电机 75BF001, mj = 10 2kgm 初选丝杠规格为 M12*4 其导程为 4mm。 由传动比公式 pb Li   360 0得 i 故可用联轴器将电机与丝杠直接连接。 选用 夹紧螺丝固定微型刚性联轴器。 在丝杠行程端安装断电保护装置。