三坐标机床设计说明书.docx

三坐标测量机床设计说明书姓名：张友龙学号：070202125目录一、 摘要 3二、 主要参数 4二、部件选用••••••••••••••••• 5四、 设计图 16五、 参考文献 17摘要三坐标测量机床在工业测量中占据了相当高的作用，尤其是在一些 精密制造业以及我国正在蓬勃发展的汽车制造业，其发挥的作用更是 至关重要该款三坐标测量机床是以海克斯康 explorer 为原本所设计的一款 高性能机床，采用大理石基座强效减震，并在 Z 轴方向设计有气浮平 衡器件，最大限度的减小了横梁的弯曲带来的测量误差，同时机床各 轴轴承均选用高精度轴承，提高传动效率除了以上的特殊设计，该机床还选用了高精度的滚动导轨，进一步 提高传动效率，X、Y、Z三轴光栅位移传感器，法兰克全闭环伺服控 制系统，使其定位精度和重复定位精度达到微米级别，足以应对各种 精密零件的测量360°全方位测头全方位多角度旋转，各种复杂的 零件都可以搞定机床设计参数工作台尺寸800X1000X轴q行程500Y!I行程700Z轴I行程500快速移动速度X/Y/Z10/10/5m/min定位精度4um重复定位精度1um机床各部件的选用、各轴电机的选用1、X 轴电机V x u n — maxP—hx 103 < nnom式中，"nom为电机的额定转速（rpm）； n为快速行程时电机的转速（rpm）； V 为直线运行速度（m/min）； u为系统传动比，maxu=n电机/n丝杠；P 丝杠导程（mm）。

h为了保证足够的角加速度使系统反应灵敏和满足系统的稳定性要求，负载惯量JL应限制在2.5倍电机惯量JM之内，即Jl <2.5J co V 2J —乙 J （ j ）2 +乙 m （ j）L j j oj—1 j—1式中， J 为各转动件的转动惯量， kg.m2； o j 为各转动件角速度 jjrad/min； m j 为各移动件的质量， kg； V 为各移动件的速度， m/min jjw 为伺服电机的角速度， rad/minT=T +T +T电机轴上的转矩公式： j W OT =J.为加速惯性转矩jT =七.f为负载转矩W 2 叩 1 wt = t f G-n 2)0 2 KT|i 0 0为丝杠预紧后的附加摩擦转矩由以上公式可以计算出n > 2000r / minnomT = 0.32 N • m电机选用：松下MQMA系列100W电机，额定转矩0.32N*m,最 大转矩0.95N*m,额定转速3000prm，最大转速5000prm，采用驱动 器型号：松下 MADDT1205符合要求电机如下图：2、Y轴Z轴电机选用Y 轴电机采用同类型松下 MQMA 系列 200W 电机，额定转矩 0.64N*m,最大转矩0.91N*m,额定转速3000rpm,最高转速5000rpm, 采用驱动器型号：松下 MADDT1207。

Z轴电机采用与X轴相同电机，松下MQMA系列100W电机, 额定转矩0.32N*m,最大转矩0.95N*m,额定转速3000prm，最大转 速5000prm，采用驱动器型号：松下MADDT1205二、各轴丝杠的选用1、X轴丝杠x轴丝杠导程计算:P = V / nh max max3000 mm / min_ = 12 mm~~250r / min当量载荷的计算：1F 二 3(2 Fm 3 max1+ F )= (2 F + F )min 3 max min二 45 N当量转速的计算:nm=1 (n + n ) — 1(250 +150)2 max min 2=200r / min额定动载荷的计算：1— 766.2 N_ f F (60 n L )3C — w m m nam 100 f facC " — f F — 435.5 N am e max最大轴向变形的计算：15 '—（重复定位精度）—0.33um m 315 "—（定位精度）-1umm 4底径的计算：F —卩 w — 5 N00d2m—a— 7.4 mm预紧力的计算：1F — F — 21.7 N p 3 max行程补差值的计算：C = 11.8Atl 10-3 = 12.7卩 mul =行程 + (8--14) P = 540mm卩 n预拉伸力的计算：P = (P + 2 P )/3 = 3・ 6 KNc min max丝杠螺母实行固定式内循环，双螺母垫片预紧。

选择如下2、Y、Z轴丝杠选择代号底径/mm螺母长度/mm额定动载荷/KN额定静载荷/KN长度/mmX轴Y轴Z轴2004-217.2623.87.57700900700丝杠三维视图如下：Y、Z轴丝杠选择同型号丝杠符合要求三、各轴导轨的选用1、X轴导轨的选用导轨的静安全系数：f=Co = °2 = 1.16sl P 3.6fSL :静安全系数；C 0 :基本静额定负载；P :工作载荷 导轨寿命计算：f . f . CL 二（丿 h 丿 t ）3. 50Km 二 748Kmf * Pwc图W滚道面的確度系数fH图11蛊糜系数表5载荷系数使用条件无外来冲击载荷、振动 (<1 5m/m i n)1. o-r 5无显著冲击载荷、振动 (<60m/mi n)1. 5〜2.0有外来冲击载荷、振动 (<60m/m i n)2. 0〜3” 5同一根导轨轴上 安装的滑块数接触系数 fC11.020. 8130. 7240. 6650. 61fh ：硬度系数； ft ：温度系数； P c ：哦你工作载荷； f w ：载荷 系数导轨平均载荷计算：P = (P + 2 P )/3 = 3.6 KNc min max滑动导轨的滚动体采用的是滚珠，滚珠导轨每个滚珠所承受的重力为P - 9・"，设滚珠的直径为7mm,导轨上的滚动体数目:G 1000N/a 珠 9?T/d 9.T/7导轨的选择型号 ：台湾ABA直线导轨型号：BRH 25 A 2 P Z1 K L1200 H型号组合尺寸mm滑座尺寸mm滑轨尺寸mmHWW2ELB*LMQ* lL1油孔T1NW1H1Fd*D*hBRH25A367023.578857*45M8*1257M6*17.815.62322607*11*9导轨的选型如下表：导轨型号长度/mm额定动载荷/N额定静载何/NX轴BRH25A21200HZ2II120021404000Y轴BRH25A2L1500HZ2II1500Z轴BRH25A2L1200HZ2II12002、Y轴Z轴导轨选择见上表四、轴承的选择滚珠丝杠选择安装方法：双支点各单向固定。

因此，选择三对角接触球轴承机器类型为测量型机床，预计寿命为12000——20000h,轴承的基本额定动载荷：P = f (XF + YF )p r aP为载荷，£ =3； L h是预期寿命；f为载荷系数；X,Y为常数；p2T 2 x 9.55 x106 P 2 x 9.55 x106 x 0.1F = = = = 95.5Nte d d n 20xlOOOmmF = F tan a cos 5 = 95.5 x tan 20cos16 = 33.4 Nre teF = F tana sin 5 = 95.5x tan 20sin16 = 9.58Nae te选择轴承：30203 C=41.2KN五、气浮平衡的设计由于当X轴移动式会给横梁一个力矩，从而导致横梁发生弹性形 变，影响系统精度因此在Z轴方向上，立柱的对立面设计有气浮平 衡，来减小误差，提高系统测量精度伺服系统选择为发那科公司的FANUC Series 0i MODEL D最大控制5轴，最大同时控制轴数为4轴规格如下图O:基本功堆 ☆:迭项功堆一:不可使用功能07 -MD01 Mate - MDA包B包c包可控制路径11最大控制轴数54 ☆30同时控制轴数43最大主轴数21可连接伺朋电机显示单元8.4"彩色LCDoo10.4"彩色LUD（无竝扌莫屏）10.4"彩色LUD（带竝拽屏）纳米插补0程序客H320K (800m)—0512K (1280m)o—o2IM (5120m)—O :基本功能 右--选项功能 一:不可便用功能0/-MD0/ Mate - MDA包B包U包PMC眾统PMCPMC/LPMC/LPMC/L功能5,000^一0O8Q00 步-七立PMC功鸵24X00步O32卫00步*1.0 Link1ch DI/DO256 / 25$-O1024/1024OO2ch DI/DO2048 / 2048功能模块（包括FMU梯形图命令扩展功能）☆命令扩展功能☆PMC忙息各国诒肓显示功能128K*嵌入式以久网O存储卡编辑1操作$数据服务器编辑/換作☆O:基本功能 $:选项功能一:不可使用功龍0/- MD0/ Mate - MDASB包C包MANUAL GUIDE Of*MANUAL GUIDE i*Al轮廓控制—基干伺朋电机的主軸控制E级数抿保护动态切换谙有显示oOC语言执行器I FANUC PICTUREFANUC NCGuide i FANUC NCGuideProFANUC程序传域工具FANUC CNC设富工具局部视图及总装图如图参考文献1】濮良贵，纪名刚.《机械设计》8版.北京.高等教育出版社2】海克斯康测量方案【3】成大先.《机械设计手册单行本•机械传动》.化学工业出版社【4】FANUC数控系统说明书5】张君安. 《机电一体化系统设计》 . 西安工业大学6】孙桓，陈作模，葛文杰. 《机械原理》 . 高等教育出版社。