机电一体化系统课程设计
XY数控工作台设计说明书
学校名称：班级学号：学生姓名：班级：
2016年4月
121
f一、总体方案设计
11设计任务
设计一个数控XY工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±001mm，定位精度为0025mm。设计参数如下：负载重量G150N；台面尺寸C×B×H＝145mm×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L388mm；工作台加工范围X55mm，Y50mm；工作台最大快移速度为1mmi
。
12总体方案确定
（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动XY工作台。（2）计算机系统本设计采用了与MCS51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。控制系统由微机部分、键盘、LED、IO接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED显示数控工作台的状态。（3）XY工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。
图11
系统总体框图221
f二、机械系统设计
21、工作台外形尺寸及重量估算
X向拖板（上拖板）尺寸：长宽高145×160×50重量：按重量体积×材料比重估算
145160501037810290N
Y向拖板（下拖板）尺寸：重量：约90N。上导轨座（连电机）重量：
145160
50
22014038215582781021031110107N
夹具及工件重量：约150N。XY工作台运动部分的总重量：约287N。
22、滚动导轨的参数确定
⑴、导轨型式：圆形截面滚珠导轨⑵、导轨长度①上导轨（X向）取动导轨长度动导轨行程支承导轨长度②下导轨（Y向）
lB100
l55
LlBl155
l50L150
lB100
选择导轨的型号：GTA16⑶、直线滚动轴承的选型①上导轨
GX240N
②下导轨
GY287N
由于本系统负载相对较小，查表后得出LM1r