鉆床的自動化改造及進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計

1、需說明書、圖紙等完整設(shè)計請加叩叩2215891151PAGE 需說明書、圖紙等完整設(shè)計請加叩叩2215891151目 錄TOC o 1-1 u1 引言言 PAGEREF _Toc229981270 h 11.1 問題分析析及其對策策 PAGEREF _Toc229981271 h 11.2 本文研究究的內(nèi)容及及目標(biāo) PAGEREF _Toc229981272 h 31.3 本章小結(jié)結(jié) PAGEREF _Toc229981273 h 32 自動動鉆床的總總體方案設(shè)設(shè)計 PAGEREF _Toc229981274 h 42.1 自動專用用鉆床已知知條件和設(shè)設(shè)計要求的的概述 PAGEREF _Toc

2、229981275 h 42.2 自動鉆床床的工藝路路線分析與與確定 PAGEREF _Toc229981276 h 42.3 執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)的方案設(shè)設(shè)計 PAGEREF _Toc229981277 h 52.4 傳動系統(tǒng)統(tǒng)方案設(shè)計計和原動機(jī)機(jī)選擇 PAGEREF _Toc229981278 h 72.5 控制方案案設(shè)計 PAGEREF _Toc229981279 h 82.6 總體布局局設(shè)計 PAGEREF _Toc229981280 h 92.7 輔助系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc229981281 h 92.8 本章小結(jié)結(jié) PAGEREF _Toc229981282 h 93 專用用

3、鉆床進(jìn)給給系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計 PAGEREF _Toc229981283 h 103.1 進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)概述與分分析 PAGEREF _Toc229981284 h 103.2 進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)方案圖的的確定 PAGEREF _Toc229981285 h 103.3 工況分析析 PAGEREF _Toc229981286 h 113.4 切削力的的計算 PAGEREF _Toc229981287 h 123.5 鉆床主軸軸設(shè)計 PAGEREF _Toc229981288 h 133.6 進(jìn)給液壓壓系統(tǒng)設(shè)計計 PAGEREF _Toc229981289 h 163.7 本章小結(jié)結(jié) PAGEREF _Toc22

4、9981290 h 284 專用用鉆床主軸軸傳動系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc229981291 h 294.1 主軸傳動動系統(tǒng)的分分析 PAGEREF _Toc229981292 h 294.2 主軸花鍵鍵的設(shè)計 PAGEREF _Toc229981293 h 294.3 主軸電機(jī)機(jī)選擇 PAGEREF _Toc229981294 h 294.4 V帶傳動動設(shè)計 PAGEREF _Toc229981295 h 304.5 本章小結(jié)結(jié) PAGEREF _Toc229981296 h 315 自動動鉆床控制制系統(tǒng)設(shè)計計 PAGEREF _Toc229981297 h 325.1 自動鉆床

5、床的自動化化控制要求求 PAGEREF _Toc229981298 h 325.2 可編程控控制器PLLC的簡述述 PAGEREF _Toc229981299 h 325.3 自動鉆床床進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)控制流程程 PAGEREF _Toc229981300 h 335.4 自動鉆床床進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)電氣原理理圖 PAGEREF _Toc229981301 h 355.5 自動鉆床床進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)控制元件件的選擇 PAGEREF _Toc229981302 h 355.6 控制系統(tǒng)統(tǒng)程序的編編寫 PAGEREF _Toc229981303 h 385.7 本章小結(jié)結(jié) PAGEREF _Toc229981304

6、h 38結(jié)束語 PAGEREF _Toc229981305 h 339致謝 PAGEREF _Toc229981306 h 400參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc229981307 h 41 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 PAGE 51 頁 共 41 頁1 引言言親，由于于某些原因因，沒有上上傳完整的的畢業(yè)設(shè)計計（完整的的應(yīng)包括畢畢業(yè)設(shè)計說說明書、相相關(guān)圖紙CCAD/PPROE、中英文文文獻(xiàn)及翻譯譯等），此此文檔也稍稍微刪除了了一部分內(nèi)內(nèi)容（目錄錄及某些關(guān)關(guān)鍵內(nèi)容）如如需要的朋朋友，請聯(lián)聯(lián)系我的叩叩扣:2221589911511，數(shù)萬篇篇現(xiàn)成設(shè)計計及另有的的高端團(tuán)隊隊絕對可滿滿足您的需需要

7、1.1 問題分析析及其對策策1.1.11 現(xiàn)代代制造業(yè)的的發(fā)展?fàn)顩r況金屬切削加加工是指利用刀刀具切除被被加工零件件多余材料料的方法，是是機(jī)械制造造行業(yè)中最最基本的加加工方法，金金屬切削加加工過程是是由金屬切切削機(jī)床來來實現(xiàn)的1。金屬切切削機(jī)床是是用切削的的方法將金金屬毛坯加加工成機(jī)器器零件的機(jī)機(jī)器。在現(xiàn)代機(jī)械械制造行業(yè)業(yè)中，隨著著加工零件件方式多樣樣化及工藝藝合理化的的發(fā)展的要要求，加工工零件的方方法也呈現(xiàn)現(xiàn)出多樣化化，如：除除切削加工工外，還有有鑄造、鍛鍛造、焊接接、沖壓、擠壓和輥輥軋等，在在這其中機(jī)機(jī)床切削加加工的工作作量約占總總制造工作作量的400%600%(其中中鉆床占111.2%),

8、所以以在目前的的機(jī)械制造造行業(yè)中金金屬切削機(jī)機(jī)床是主要要的加工設(shè)設(shè)備。而機(jī)機(jī)床的技術(shù)術(shù)性能又直直接影響機(jī)機(jī)械制造行行業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)量和勞勞動生產(chǎn)率率，所以為為了提高國國家的工業(yè)業(yè)生產(chǎn)能力力和科學(xué)技技術(shù)水平，必必須對機(jī)床床的發(fā)展作作出新的要要求5。隨著機(jī)械工工業(yè)的擴(kuò)大大和科學(xué)技技術(shù)的進(jìn)步步，尤其是是計算機(jī)的的出現(xiàn)和數(shù)數(shù)控技術(shù)的的發(fā)展，我我國的機(jī)械械制造行業(yè)業(yè)正朝著自自動化、精精密化、高高效率和多多樣化的方方向發(fā)展。我國機(jī)床工工業(yè)自19949年建建立以來，雖雖然在短短短的時間內(nèi)內(nèi)取得了很很大的成就就，但與世世界先進(jìn)水水平相比還還有較大的的差距。就現(xiàn)狀狀看，主要要表現(xiàn)在：我國機(jī)床床工業(yè)起步步晚、技術(shù)術(shù)

9、不成熟；大部分高高精度和超超精度機(jī)床床的性能還還不能滿足足要求，精精度保持度度也差，特特別是高效效自動化和和數(shù)控機(jī)床床的產(chǎn)量、技術(shù)水平平和質(zhì)量等等方面都明明顯落后8。據(jù)有關(guān)關(guān)部門統(tǒng)計計我國數(shù)控控機(jī)床的產(chǎn)產(chǎn)量僅是全全部機(jī)床產(chǎn)產(chǎn)量的1.5%，產(chǎn)產(chǎn)值數(shù)控化化僅為8.7%（至至19900年底）；我國數(shù)控控機(jī)床基本本上是中等等規(guī)格的車車床、銑床床和加工中中心等，而而精密、大大型、重型型或小型數(shù)數(shù)控機(jī)床還還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能能滿足要求求；另外我我國機(jī)床在在技術(shù)水平平和性能方方面的差距也很明顯顯，機(jī)床理理論和應(yīng)用用技術(shù)的研研究也明顯顯落后。所所以我們要要不斷學(xué)習(xí)習(xí)和引進(jìn)國國外先進(jìn)科科學(xué)技術(shù)，大大力發(fā)展研研究，推動動我

10、國機(jī)床床工業(yè)的發(fā)發(fā)展4。1.1.22 問題題的提出由以上現(xiàn)狀狀分析我們們可以看出出，在機(jī)床床加工中鉆鉆床的加工工工作量在在總制造工工作量中占占有很大的的比重。鉆鉆床為孔加加工機(jī)床，按按其結(jié)構(gòu)形形式不同可可以分為搖搖臂鉆床、立式鉆床床、臥式鉆鉆床、深孔孔鉆床、多多軸鉆床等等1。主主要用來進(jìn)進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、絞絞孔、攻絲絲等。長期期以來我國國的機(jī)械制制造工業(yè)中中孔類加工工多數(shù)由傳傳統(tǒng)鉆床來來完成，但但是傳統(tǒng)的的鉆床在大大批量生產(chǎn)產(chǎn)時存在許許多的不足足之處：(1)自動動化程度不不高，難以以進(jìn)行大批批量的生產(chǎn)產(chǎn)；(2)工作作效率低，且且工人的工工作環(huán)境惡惡劣；(3)占用用人力較多多，操作固固定不易出出錯

11、；(4)精度度不高，工工件裝夾費費時；(5)加工工產(chǎn)品質(zhì)量量不高；針對以上傳傳統(tǒng)鉆床的的不足之處處及生產(chǎn)中中存在的問問題，我們們有必要對對傳統(tǒng)鉆床床進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)改進(jìn)。通通過對傳統(tǒng)統(tǒng)鉆床手動動的進(jìn)給系系統(tǒng)、夾緊緊系統(tǒng)及人人工送料系系統(tǒng)的改進(jìn)進(jìn)和設(shè)計，從從而提高產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量和和生產(chǎn)效率率，實現(xiàn)自自動化，降降低勞動強(qiáng)強(qiáng)度及工作作量。1.1.33 問題題的分析以以及解決方方案當(dāng)前傳統(tǒng)鉆鉆床問題的的存在主要要在于自動動化程度、生產(chǎn)效率率、工作環(huán)環(huán)境及產(chǎn)品品質(zhì)量。在在生產(chǎn)過程程中，手動動的操作、繁鎖的裝裝夾、大量量生產(chǎn)力的的投入和單單一的生產(chǎn)產(chǎn)流程導(dǎo)致致了鉆床加加工的自動動化程度低低、生產(chǎn)效效率低、工工作環(huán)境

12、惡惡劣和產(chǎn)品品質(zhì)量不高高，因此，我我們要解決決的問題在在于如何實實現(xiàn)鉆床加加工的自動動化、減少少生產(chǎn)力的的投入生產(chǎn)產(chǎn)和與其它它工藝流程程相結(jié)合，同同時也要考考慮經(jīng)濟(jì)問問題4。經(jīng)過分析，我我們可以從從機(jī)構(gòu)設(shè)計計和控制系系統(tǒng)兩方面面去考慮。通過對鉆鉆床機(jī)構(gòu)的的改造來實實現(xiàn)自動化化控制的要要求，提高高產(chǎn)品的加加工精度及及質(zhì)量；通通過導(dǎo)入先先進(jìn)的控制制系統(tǒng)來進(jìn)進(jìn)行自動操操控，從而而實現(xiàn)自動動化，便于于導(dǎo)入到其其它生產(chǎn)流流程中去。為了解決決問題和便便于設(shè)計改改造，我們們將鉆床分分為傳動系系統(tǒng)、進(jìn)給給系統(tǒng)、夾夾緊系統(tǒng)、送料系統(tǒng)統(tǒng)和控制系系統(tǒng)五個部部分，下面面分別對各各部分的問問題提出解解決方案：(1)傳動

13、動系統(tǒng) 為為滿足改進(jìn)進(jìn)后的加工工及工作要要求，在做做出相應(yīng)的的計算后對對傳動系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)進(jìn)和調(diào)整。(2)進(jìn)給給系統(tǒng) 傳傳統(tǒng)的鉆床床主軸進(jìn)給給系統(tǒng)主要要由主軸、主軸套筒筒、主軸套套筒鑲套、齒輪齒條條和軸承等等組成。主主軸在加工工時即要作作旋轉(zhuǎn)運動動，也要作作軸向的進(jìn)進(jìn)給運動。機(jī)床主軸軸被裝置在在主軸套筒筒內(nèi)，套筒筒放置在主主軸箱體孔孔的鑲套內(nèi)內(nèi)，主軸上上側(cè)由花鍵鍵連接。機(jī)機(jī)床加工時時，旋轉(zhuǎn)運運動由花鍵鍵傳入，而而進(jìn)給運動動則由齒輪輪通過齒條條帶動套筒筒在鑲套內(nèi)內(nèi)運動。為為了實現(xiàn)自自動化控制制的要求，主主軸進(jìn)給機(jī)機(jī)構(gòu)改進(jìn)主主要有：主主軸旋轉(zhuǎn)運運動依然由由電動機(jī)傳傳入，而進(jìn)進(jìn)給則由液液壓傳動替替代

14、手動的的齒條傳動動，通過液液壓控制系系統(tǒng)來實現(xiàn)現(xiàn)進(jìn)給動作作。(3)夾緊緊系統(tǒng) 傳傳統(tǒng)鉆床的的夾緊主要要是手工操操作，由夾夾具夾緊工工件。為了了便于實現(xiàn)現(xiàn)自動化控控制，工件件夾緊由夾夾具完成，動動力源由夾夾緊液壓缸缸導(dǎo)入，通通過液壓控控制系統(tǒng)來來實現(xiàn)夾緊緊動作的自自動化。(4)送料料系統(tǒng) 在在生產(chǎn)過程程中，鉆床床的送料主主要由人工工輸入，這這使得投入入了大量的的生產(chǎn)力，消消耗了大量量的工時，使使的生產(chǎn)率率不高，為為此我們通通過導(dǎo)入自自動送料系系統(tǒng)來減少少生產(chǎn)力的的投入和工工時的消耗耗。自動送送料系統(tǒng)機(jī)機(jī)構(gòu)傳動要要根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)的需求作作出相應(yīng)的的設(shè)計需求求，動力源源可由電機(jī)機(jī)或液壓系系統(tǒng)傳入，二二者

15、均可實實現(xiàn)自動化化控制。(5)控制制系統(tǒng) 當(dāng)當(dāng)前機(jī)床控控制系統(tǒng)主主要由計算算機(jī)數(shù)控、繼電器電電氣控制和和PLC控控制等，由由于繼電器器電氣控制制系統(tǒng)，其其聯(lián)動關(guān)系系復(fù)雜，維維修困難，故故障率高，經(jīng)常影響正常生產(chǎn)，計算機(jī)數(shù)控造價高、系統(tǒng)復(fù)雜，而PLC控制系統(tǒng)可靠性好、造價低、抗干擾能力強(qiáng)、柔性好、編程簡單、使用方便、擴(kuò)充靈活、功能完善，所以我們利用PLC控制技術(shù)來實現(xiàn)對進(jìn)給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)和送料系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)的控制3。1.2 本文研究究的內(nèi)容及及目標(biāo) 本文主要是是通過應(yīng)用用機(jī)床設(shè)計計的一般方方法對傳統(tǒng)統(tǒng)鉆床的機(jī)機(jī)構(gòu)和控制制系統(tǒng)進(jìn)行行設(shè)計及改改進(jìn)。研究的主主要內(nèi)容是是普通臺式式鉆床傳動動系統(tǒng)的改

16、改進(jìn)、進(jìn)給給系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計、進(jìn)給給系統(tǒng)液壓壓缸的設(shè)計計和PLCC控制系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計等等四個方面面。其中重重點在于進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)液壓缸和和PLC控控制系統(tǒng)的的設(shè)計。進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)設(shè)計主要是是解決主軸軸高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)與軸向進(jìn)進(jìn)給兩個自自由度的實實現(xiàn)；進(jìn)給給系統(tǒng)液壓壓缸設(shè)計包包括液壓缸缸的設(shè)計、液壓缸與與主軸的配配合和液壓壓缸油路控控制； PPLC控制制系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計主要是是通過應(yīng)用用PLC控控制程序來來實現(xiàn)對液液壓油路的的動作控制制及鉆床加加工過程的的動作控制制3。我們通通過對傳統(tǒng)統(tǒng)臺式鉆床床的改進(jìn)及及設(shè)計，要要達(dá)到的目目標(biāo)在于通通過改進(jìn)鉆鉆床能夠?qū)崒崿F(xiàn)工作自自動化，最最終能滿足足以下要求求：(1)能

17、實實現(xiàn)自動化連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)，改善產(chǎn)產(chǎn)品加工質(zhì)質(zhì)量，提高高生產(chǎn)效率率；(2)降低低工作人員員勞動強(qiáng)度度和工作量量；(3)鉆床床系統(tǒng)工作作平穩(wěn)，滿滿足工作要要求；(4)經(jīng)濟(jì)濟(jì)因素合理理3；1.3 本章小結(jié)結(jié)本章節(jié)主要要對現(xiàn)代機(jī)機(jī)械制造業(yè)業(yè)作了簡單單的總概括括，并對機(jī)機(jī)床切削加加工做出分析。提提出當(dāng)前金金屬切削加加工中存在在的一些問問題，以及及針對鉆床床加工現(xiàn)存存的缺點做做出剖析，提提出對傳統(tǒng)統(tǒng)鉆床改造造的必要性性和可行性性，并對改改造的任務(wù)務(wù)和目標(biāo)作作出簡述。通過對改造造任務(wù)和目目標(biāo)簡述，為為設(shè)計方案案的確定了了設(shè)計對象象。2 自動動鉆床的總總體方案設(shè)設(shè)計總體方案設(shè)設(shè)計的構(gòu)思思和方案擬擬定關(guān)系到到產(chǎn)品

18、的功功能是否齊齊全、性能能是否優(yōu)良良、經(jīng)濟(jì)效效益是否顯顯著，因此此，我們要要確定良好好的總體方方案設(shè)計思思想，保證證產(chǎn)品的功功能、經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益和實實用性能?？傮w方案設(shè)設(shè)計的內(nèi)容容主要包括括以下幾個個方面：(1)執(zhí)行行系統(tǒng)的方方案設(shè)計；(2)原動動機(jī)類型的的選擇和傳動系統(tǒng)統(tǒng)的方案設(shè)設(shè)計；(3)控制制系統(tǒng)的方方案設(shè)計；(4)總體體布局設(shè)計計；(5)輔助助系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計；為了完成普普通臺式鉆鉆床的改造造及進(jìn)給系系統(tǒng)的設(shè)計計，我們依依循機(jī)床設(shè)設(shè)計的一般般步驟確定定自動鉆床床的總體方方案設(shè)計。2.1 自動專用用鉆床已知知條件和設(shè)設(shè)計要求的的概述本文對普通通臺式鉆床床的自動化化改造及進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)設(shè)計是以某某五

19、金工具具廠鋼絲鉗鉗生產(chǎn)線的的自動化改改造為背景景。已知：加工工對象為鋼鋼絲鉗，加加工工序為為在鋼絲鉗鉗上鉆削直直徑為12mmm（鉆床最最大鉆削直直徑）的通通孔，鋼絲絲鉗材料為為Q2355。 改造后的全全自動鉆床床應(yīng)滿足以以下設(shè)計要要求：(1)滿足足自動連續(xù)續(xù)生產(chǎn)，且且生產(chǎn)率為為3把/分分鐘；(2)自動動化改造應(yīng)應(yīng)是機(jī)械、電氣和液液壓的有機(jī)機(jī)結(jié)合；(3)傳動動系統(tǒng)設(shè)計計應(yīng)包含切切削力計算算、電動機(jī)機(jī)選擇、傳傳動裝置設(shè)設(shè)計、床身身結(jié)構(gòu)設(shè)計計等；(4)設(shè)計計重點為鉆鉆床液壓進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)之之進(jìn)給油缸缸設(shè)計；(5)自動動控制系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)以PLLC與手動動相結(jié)合的的方式實現(xiàn)現(xiàn)；2.2 自動鉆床床的工藝路路線分析

20、與與確定與傳統(tǒng)臺式式鉆床的加加工工藝路路線相比較較，改造后后的全自動動鉆床基本本動作有很很大的調(diào)整整，這其中中主要是導(dǎo)導(dǎo)入了自動動化加工動動作。結(jié)合合設(shè)計及生生產(chǎn)要求，確確定工藝路路線如下：啟動（電源源及控制模模塊）自動送料料自動夾緊緊主軸快進(jìn)進(jìn)主軸工進(jìn)進(jìn)主軸停留主軸快快退夾具松開開出料為了完成自自動化加工工，自動鉆鉆床按照上上述工藝路路線進(jìn)循環(huán)環(huán)行動作來來完成成批批工件的加加工過程。根據(jù)工藝藝流程，可可確定自動動鉆床的動動作流程圖圖如圖2.1所示。圖2.1 自動鉆床動動作流程圖圖2.3 執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)的方案設(shè)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)是是機(jī)械系統(tǒng)統(tǒng)中的重要要組成部分分，直接完完成機(jī)械系系統(tǒng)預(yù)期工工作任務(wù)。機(jī)械

21、執(zhí)行系系統(tǒng)的方案案設(shè)計是機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總總體方案設(shè)設(shè)計的核心心，是整個個機(jī)械設(shè)計計工作的基基礎(chǔ)。本文自動鉆鉆床的執(zhí)行行系統(tǒng)主要要包括鉆頭頭加工和進(jìn)進(jìn)給液壓缸缸驅(qū)動進(jìn)給給。2.3.11 執(zhí)行行系統(tǒng)的功功能原理設(shè)設(shè)計功能原理設(shè)設(shè)計決定產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)術(shù)水平、工工作質(zhì)量、傳動方案案、結(jié)構(gòu)型型式、制造造成本等。因此在進(jìn)進(jìn)行鉆床的的功能原理理設(shè)計時，我我們應(yīng)當(dāng)考考慮鉆床功功能的可行行性、先進(jìn)進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。普通臺式鉆鉆床的改造造主要是實實現(xiàn)自動化化功能。改改造后全自自動鉆床能能實現(xiàn)自動動化連續(xù)生生產(chǎn)，提高高了生產(chǎn)率率，符合了了工廠的生生產(chǎn)需求，適適應(yīng)了現(xiàn)代代機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展展要求。2.3.22 執(zhí)行行系統(tǒng)的運

22、運動規(guī)律本文設(shè)計的的重點在于于鉆床液壓壓進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)之進(jìn)給油油缸設(shè)計，也也就是用液液壓缸驅(qū)動動來替代手手動進(jìn)給。根據(jù)設(shè)計計，我們要要分析的運運動規(guī)律包包括鉆頭切切削運動和和進(jìn)給液壓壓缸驅(qū)動進(jìn)進(jìn)給運動。鉆頭加工工運動包括括旋轉(zhuǎn)切削削運動和鉆鉆頭直線進(jìn)進(jìn)給運動。進(jìn)給液壓壓缸驅(qū)動進(jìn)進(jìn)給運動要要完成驅(qū)動動主軸進(jìn)給給，為直線線運動。 鉆鉆床執(zhí)行系系統(tǒng)的運動動規(guī)律如圖圖2.2所所示。主軸直線進(jìn)給運動主軸旋轉(zhuǎn)切削運動 圖22.2 自動鉆鉆床運動規(guī)規(guī)律簡圖2.3.33 執(zhí)行行機(jī)構(gòu)的形形式設(shè)計在進(jìn)行執(zhí)行行機(jī)構(gòu)的形形式設(shè)計時，要要遵循以下下原則：滿滿足執(zhí)行構(gòu)構(gòu)件的工藝藝動作和運運動要求、盡量簡化化和縮短運運動鏈、盡

23、盡量減小機(jī)機(jī)構(gòu)尺寸、選擇合適適的運動副副形式、考考慮動力源源的形式、使執(zhí)行系系統(tǒng)具有良良好的傳力力和動力特特性、使機(jī)機(jī)械具有調(diào)調(diào)節(jié)某些運運動參數(shù)的的能力和保證機(jī)械械的安全運運轉(zhuǎn)5?？紤]以上設(shè)設(shè)計原則，在在實現(xiàn)鉆頭頭的旋轉(zhuǎn)切切削運動時時，動力源源與主軸之之間的執(zhí)行行機(jī)構(gòu)我們們選擇帶輪輪傳動；在在實現(xiàn)鉆頭頭的直線進(jìn)進(jìn)給運動時時，我們選選擇能夠往往復(fù)運動的的液壓缸。2.3.44 執(zhí)行行系統(tǒng)的協(xié)協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)協(xié)調(diào)設(shè)計原原則：滿足各執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動動作先后的的順序性要要求、滿足各執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動動作在時間間上的同步步性要求、滿足各執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在在空間布置置上的協(xié)調(diào)調(diào)性要求、 滿足各各執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)在操作上上的協(xié)同

24、性性要求、各執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)的動作作安排要有有利于提高高勞動生產(chǎn)產(chǎn)率、 各執(zhí)行行機(jī)構(gòu)的的的布置要有有利于系統(tǒng)統(tǒng)的能量協(xié)協(xié)調(diào)和效率率的提高5。自動鉆床的的主軸帶輪輪傳動減少少了傳動鏈鏈，且可過過載保護(hù)；液壓缸驅(qū)驅(qū)動進(jìn)給不不需要改變變運動形式式，且易于于實現(xiàn)自動動化控制。2.3.55 執(zhí)行行系統(tǒng)方案案評價與決決策自動鉆床執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)在在功能上能能滿足鉆床床加工的工工作要求，主主軸帶輪傳傳動能起到到過載保護(hù)護(hù)作用。液液壓缸執(zhí)行行系統(tǒng)能實實現(xiàn)鉆床切切削加工的的進(jìn)給運動動，易于控控制，是實實現(xiàn)自動化化控制的首首選機(jī)構(gòu)3。2.4 傳動系統(tǒng)統(tǒng)方案設(shè)計計和原動機(jī)機(jī)選擇 2.4.11 原動動機(jī)選擇由自動鉆床床執(zhí)行部件件

25、的運動規(guī)規(guī)律我們可可以選擇原原動機(jī)。主主軸旋轉(zhuǎn)運運動的原動動機(jī)選擇電電動機(jī)，進(jìn)進(jìn)給液壓缸缸原動力選選擇電動機(jī)機(jī)驅(qū)動液壓壓泵 （具具體型號在在下面章節(jié)節(jié)中計算后后選擇）。 2.4.22 傳動動系統(tǒng)方案案設(shè)計(1)確定定傳動系統(tǒng)統(tǒng)總傳動比比全自動鉆床床的總傳動動比的確定定要建立在在計算切削削力和傳動動效率的基基礎(chǔ)上，當(dāng)當(dāng)確定自動動鉆床的工工作功率后后，查表選選擇電動機(jī)機(jī)，對照鉆鉆床的工作作參數(shù)確定定總傳動比比（主軸系系統(tǒng)總傳動動比在傳動動系統(tǒng)設(shè)計計中經(jīng)計算算后確定）4。(2)選擇擇傳動類型型依據(jù)傳統(tǒng)臺臺式鉆床的的結(jié)構(gòu)特點點，主軸旋旋轉(zhuǎn)運動選選擇帶輪VV帶傳動，此此傳動類型型可實現(xiàn)過過載保護(hù)；鉆頭直

26、線進(jìn)進(jìn)給運動選選擇液壓傳傳動，此類類型傳動有有以下優(yōu)點點：(a)在輸輸出功率相相同的條件件下，體積積小、重量量輕；(b)運動動平穩(wěn)，吸吸振能力強(qiáng)強(qiáng)；(c)易于于實現(xiàn)快速速啟動、制制動、頻繁繁換向以及及無級調(diào)速速；(d)布局局安裝比較較靈活，液壓元件件易于實現(xiàn)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；(e)與機(jī)機(jī)構(gòu)相結(jié)合合易實現(xiàn)自自動化控制制；(3)繪制制傳動系統(tǒng)統(tǒng)運動簡圖圖根據(jù)以上分分析，確定定傳動系統(tǒng)統(tǒng)的運動簡簡圖如2.3所示?；ㄦI傳動V帶傳動液壓缸進(jìn)給傳動 圖2.33 傳動系統(tǒng)統(tǒng)運動簡圖圖2.5 控制方案案設(shè)計綜合考慮全全自動鉆床床的改造要要求、功能能要求、控控制要求及及經(jīng)濟(jì)因素素，控制系系統(tǒng)采用PPLC

27、與手手動相結(jié)合合的方法進(jìn)進(jìn)行控制。PLC即可可編程控制制器，其英英文全稱為為 Proogrammmablle Conttrolller。PPLC舉起起于20世世紀(jì)70年年代，是微微機(jī)技術(shù)與與繼電器常常規(guī)控制技技術(shù)相結(jié)合合的產(chǎn)物。經(jīng)過300多年的發(fā)發(fā)展，可編編程控制器器已經(jīng)成為為最重要、最可靠、應(yīng)用場合合最廣泛的的工業(yè)控制制微型計算算機(jī)。PLLC不僅充充分利用微微處理器的的優(yōu)點來滿滿足各種工工業(yè)領(lǐng)域的的實時控制制要求，同同時也照顧顧到操作維維護(hù)人員的的技能和習(xí)習(xí)慣，摒棄棄了微機(jī)常常用的計算算機(jī)的編程程語言，獨獨具風(fēng)格地地使用以繼繼電器梯型型圖為基礎(chǔ)礎(chǔ)的形象編編程語言和和模塊化的的軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)，使用

28、戶戶編制的程程序清晰直直觀、調(diào)試試和查錯容容易，且編編程方便易易學(xué)3。PLC的主主要功能有有：順序控控制、數(shù)據(jù)處理理、邏輯控制制、運行狀態(tài)態(tài)監(jiān)控、記數(shù)控制制、通訊與聯(lián)聯(lián)網(wǎng)、定時控制制。在自動動鉆床的控控制系統(tǒng)中中，我們主主要應(yīng)用PPLC的順順序控制和和定時控制制。 另外PLCC作為現(xiàn)代代最重要、最可靠、應(yīng)用場合合最廣泛的的工業(yè)控制制微型計算算機(jī)，其具具有以下特特點：(1)可靠靠性高；(2)編程程容易，易易于使用；(3)控制制功能極強(qiáng)強(qiáng)；(4)擴(kuò)展展及與外部部連接極為為方便；(5)通用用性好、體體積小、使使用靈活；(6)設(shè)計計施工和調(diào)調(diào)試的周期期短；結(jié)合以上PPLC的特特點，我們們在控制系系統(tǒng)方

29、案設(shè)設(shè)計時選擇擇PLC作作為主要的的控制方式式，另外根根據(jù)實際的的工作要求求，配合適適當(dāng)?shù)氖謩觿涌刂圃?。2.6 總體布局局設(shè)計機(jī)床總布局局的設(shè)計任任務(wù)是解決決機(jī)床各部部件間的相相對運動和和相對位置置的關(guān)系，并并使機(jī)床具有有一個協(xié)調(diào)調(diào)完美的造造型。工藝藝分析和工工件的形狀狀、尺寸及重重量，在很很大程度上上左右著機(jī)機(jī)床的布局局形式。普通臺式鉆鉆床的自動動化改造及及進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計，是是在原有機(jī)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上導(dǎo)入了了液壓進(jìn)給給驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)：主軸箱箱要做變動動。同時還還導(dǎo)入了液液壓夾緊系系統(tǒng)：考慮慮到臺式鉆鉆床固定不不動，可變變動工作臺臺的結(jié)構(gòu)以以實現(xiàn)總體體布局的協(xié)協(xié)調(diào)7。2.7 輔助系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計輔

30、助系統(tǒng)的的設(shè)計主要要包括潤滑滑系統(tǒng)設(shè)計計、冷卻系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計、故障檢測測系統(tǒng)設(shè)計計、安全保障障系統(tǒng)設(shè)計計和照明系系統(tǒng)設(shè)計6。設(shè)計過程中中可根據(jù)設(shè)設(shè)計的要求求和實際的的鉆床工作作需求進(jìn)行行輔助系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計。2.8 本章小結(jié)結(jié)本章主要介介紹了通過過對已知設(shè)設(shè)計條件的的分析如何何確定自動動鉆床總體體方案的問問題。章節(jié)節(jié)中主要對對自動鉆床床總體方案案中的工藝藝路線、執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)方方案、傳動動系統(tǒng)方案案和控制系系統(tǒng)方案作作了詳細(xì)介介紹和分析析。通過本章節(jié)節(jié)的敘述和和圖文表達(dá)達(dá)，我對自自動鉆床的的總體設(shè)計計有了一個個清晰的概概念，確定定了下面章章節(jié)中設(shè)計計的步驟和和設(shè)計重點點。3 專用用鉆床進(jìn)給給系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計3

31、.1 進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)概述與分分析 傳統(tǒng)的臺式式鉆床主軸軸進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)主要由主主軸、主軸軸套筒、主主軸套筒鑲鑲套、齒輪輪齒條和軸軸承等組成成。主軸在在加工時即即要作旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動，也也要作軸向向的進(jìn)給運運動。機(jī)床床主軸被裝裝置在主軸軸套筒內(nèi)，套套筒放置在在主軸箱體體孔的鑲套套內(nèi)，主軸軸上側(cè)由花花鍵連接4。機(jī)床加加工時，旋旋轉(zhuǎn)運動由由花鍵傳入入，而進(jìn)給給運動則由由齒輪通過過齒條帶動動套筒在鑲鑲套內(nèi)運動動。由總體體方案可知知，自動鉆鉆床進(jìn)給系系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)導(dǎo)入了液壓壓缸進(jìn)給系系統(tǒng)，由液液壓缸驅(qū)動動替代齒輪輪齒條的手手動進(jìn)給，來來實現(xiàn)主軸軸的快進(jìn)、工進(jìn)和快快退動作。鉆床在加工工時，主軸軸要作高速速的旋轉(zhuǎn)運運動和直線

32、線的進(jìn)給運運動。導(dǎo)入入液壓缸進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)后后，由于液液壓缸結(jié)構(gòu)構(gòu)和性能的的限制，液液壓缸活塞塞桿不宜作作高速的旋旋轉(zhuǎn)運動，因因此，我們們要結(jié)合合合適的軸承承和結(jié)構(gòu)來來實現(xiàn)主軸軸的高速旋旋轉(zhuǎn)。往復(fù)復(fù)進(jìn)給運動動由液壓缸缸來完成動動作。如圖圖3.1所所示。5436721圖3.1 普通臺臺式鉆床進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)簡簡圖1、主軸套套筒鑲套22、推力球球軸承3、主軸套筒筒4、主軸軸5、深溝溝球軸承6、齒輪齒齒條手動進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)77、主軸箱箱3.2 進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)方案圖的的確定全自動鉆床床是在原有有臺式鉆床床的結(jié)構(gòu)基基礎(chǔ)上進(jìn)行行改造設(shè)計計的，所以以，我們首首先要對普普通臺式鉆鉆床的進(jìn)給給系統(tǒng)做出詳細(xì)的研研究。臺式鉆床主主軸

33、進(jìn)給系系統(tǒng)主要部部件有主軸軸、主軸套套筒、主軸軸套筒鑲套套、齒輪齒齒條和軸承承等4。其結(jié)構(gòu)構(gòu)圖如圖33.1示：根據(jù)普通臺臺式鉆床的的進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計特點點，綜合考考慮本文設(shè)設(shè)計的要求求、改造后后自動鉆床床的工作條條件和液壓壓缸工作特特性，確定定自動鉆床床的進(jìn)給系系統(tǒng)如圖33.2所示示：765843921圖3.2 自動鉆鉆床的進(jìn)給給系統(tǒng)簡圖圖1、主軸22、深溝球球軸承3、活塞桿44、液壓缸缸筒5、油油路口6、液壓缸缸蓋7、鎖鎖緊螺釘88、推力球球軸承9、密封圈3.3 工況分析析根據(jù)設(shè)計任任務(wù)可知，生生產(chǎn)工件時時，要求生生產(chǎn)率為33把/分鐘鐘，即要求求在20秒秒內(nèi)要完成成一件工件件的送料、夾緊、鉆鉆

34、削加工和和出料。已知件材料料為Q2335鋼，工工件厚度大大約為155mm，查查機(jī)械工工程材料實實用手冊可知，QQ235為為碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼，其韌韌性良好，有有一定的強(qiáng)強(qiáng)度和伸長長率，在一一般機(jī)械制制造中應(yīng)用用廣泛，是是一般機(jī)械械制造中的的主要材料料，其切削削加工性能能較好。鉆鉆削直徑為為12mmm的通孔，鉆鉆削行程（孔孔的長度）l15mm。由此可確定鉆床主軸行程為100mm，也就是液壓缸行程為100mm。在鉆床的切切削加工過過程中，鉆鉆床主軸主主要受到切切削扭矩和和軸向進(jìn)給給力的作用用。軸向進(jìn)進(jìn)給力是沿沿主軸軸向向的，在主主軸保持其其與工作臺臺的垂直度度的情況下下，軸向力力作用產(chǎn)生生的彎矩基基本為

35、零，可可忽略不計計。所以，鉆鉆床主軸為為僅受轉(zhuǎn)矩矩作用的軸軸類6。主軸進(jìn)給液液壓缸在工工作中受到到作用力可可以分為三三個階段分分析。在主主軸快進(jìn)工工序中，液液壓缸受到到鉆床主軸軸組件重力力和液壓缸缸系統(tǒng)的摩摩擦力的作作用；在主主軸工進(jìn)工工序中，液液壓缸受到到鉆床主軸軸組件的重重力、軸向向切削力和和液壓缸系系統(tǒng)的摩擦擦力作用；在主軸快快退的工序序中，液壓壓缸受到主主軸組件的的重力、退退刀阻力和和液壓缸系系統(tǒng)摩擦力力。因此，在在進(jìn)給液壓壓缸設(shè)計時時，我們要要以最大受受力作為設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。3.4 切削力的的計算3.4.11 切削削刀具及相相關(guān)參數(shù)的的選擇目前在鉆孔孔加工中，麻麻花鉆主要要有高速鋼鋼麻花

36、鉆和和硬質(zhì)合金金麻花鉆兩兩類。由于于高速鋼麻麻花鉆在采采用物理沉沉積法TiiN涂層處處理后，其其耐用度和和鉆孔精度度有了較大大提高，所所以該鉆頭頭應(yīng)用極廣廣13。所以，在在本文的鉆鉆削加工過過程中，選選擇高速鋼鋼麻花鉆頭頭。查金金屬切削手手冊117選擇擇標(biāo)準(zhǔn)圓柱柱錐柄麻花花鉆中等長長度第一系系列，刀具具直徑為112mm,鉆頭與主主軸用莫氏氏錐孔連接接，莫氏錐錐孔為1號號莫氏錐孔孔。由于被加工工材料為QQ235鋼鋼，其切削削性能較好好，所以查查金屬切切削手冊17選擇加工工時進(jìn)給量量f為：f=0.2mmm/r；其對應(yīng)的的切削速度度V=32m/mmin。3.4.22 主軸軸轉(zhuǎn)速及鉆鉆孔時間的的計算查

37、金屬切切削手冊17，由切削削速度計算算公式可得得出主軸在在工藝長期期穩(wěn)定時的的固定轉(zhuǎn)速速n的計算公公式如下： （3.11）式中，選定的切切削速度（mm/minn）刀具或或工件的直直徑（mmm）將V=322m/miin，d=12mmm代入公式式中，計算算得出n=850rr/minn.查金屬切切削手冊17,鉆孔時時間T的計計算公式為為： （3.2）式中，l被鉆孔孔厚度（mmm）f切削削進(jìn)給量（mmm/r）刀具或或工件的直直徑（mmm）n主軸軸固定轉(zhuǎn)速速（r/mmin）將l =115mm，f =0.22mm/rr，d=12mmm，n=8500r/miin代入公公式中，計計算得出TT=6.66s。由此

38、，確定定一件工件件的加工工工時為：送送料1s，工工件夾緊22s，快進(jìn)進(jìn)2s，工工進(jìn)7s，主主軸停留22s，快退退2s，出出料1s，加加工一件工工件用時117s，達(dá)達(dá)到了加工工效率的要要求。3.4.33 切削削力的計算算鉆床切削力力的計算包包括鉆床主主軸轉(zhuǎn)矩計計算和主軸軸軸向切削削力的計算算。由于加加工材料為為Q2355鋼，其屬屬于碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼，鉆鉆頭為高速速鋼麻花鉆鉆，加工方方式為鉆孔孔，所以查查機(jī)床夾夾具設(shè)計手手冊116得：鉆床轉(zhuǎn)矩計計算公式如如下： （33.3）式中， 切削力力矩（NM） 鉆頭頭直徑（mmm） 每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mmm） 修正正系數(shù) （3.4）軸向切削力力的計算公公式如下： （

39、3.55）式中， 軸向切切削力（NN） 鉆頭頭直徑（mmm） 每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm) 修正正系數(shù)已知被加工工材料為QQ235結(jié)結(jié)構(gòu)鋼，結(jié)結(jié)構(gòu)鋼和鑄鑄鋼取=7736MPPa，=12mmm，=0.2mmm，所以以可分別計計算出切削削轉(zhuǎn)矩和軸軸向切削為為：=13.55 NM =25595 NN3.5 鉆床主軸軸設(shè)計3.5.11 主軸軸材料的選選擇在軸的設(shè)計計過程中，軸軸類的材料料選擇要考考慮如下因因素：(1)軸的的強(qiáng)度、剛剛度和耐磨磨性要求；(2)軸的的熱處理方方式和機(jī)加加工工藝性性要求；(3)軸的的材料來源源和經(jīng)濟(jì)性性；軸的常用材材料有碳鋼鋼和合金鋼鋼。一般來來說碳鋼比比合金鋼價價格低廉，對對應(yīng)力集

40、中中的敏感性性低，可通通過熱處理理改善其綜綜合性能，加加工工藝性性好。而合合金鋼雖然然機(jī)械性能能和淬火性性能優(yōu)于碳碳鋼，但其其價格較貴貴，一般用用于強(qiáng)度和和耐磨性要要求高的場場合199。 綜合以上設(shè)設(shè)計要求及及因素，鉆鉆床主軸材材料選用445號鋼，經(jīng)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理理后HB要要達(dá)到2440左右。其機(jī)械性性能參數(shù)如如下：b=6500MPa；s=3600MPa；-1=3000MPaa；-1=1555MPaa；-1b=60MMPa；T=355MPa。3.5.22 軸徑徑的計算由金屬切削削原理114可知知，主軸切切削功率的的計算公式式為： （33.6） 式中： 軸向向切削力（NN） 每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm)n主

41、軸軸固定轉(zhuǎn)速速（r/mmin） 切削削力矩（NNM）將以上數(shù)值值代入公式式中可計算算出功率=1.2KKW考慮到軸承承傳動效率率（查得為為0.999）和花鍵鍵傳動效率率5（查查得為0.98），所所以可計算算出鉆床主主軸要傳遞遞的功率PP為： P=/(0.990.9990.988)=1.25KWW （3.7）由工況分析析可知，在在鉆床的切切削加工過過程中，鉆鉆床主軸主主要受到切切削扭矩和和軸向進(jìn)給給力的作用用。軸向進(jìn)進(jìn)給力是沿沿主軸軸向向的，在主主軸保持其其與工作臺臺的垂直度度的情況下下，軸向力力作用產(chǎn)生生的彎矩基基本為零，可可忽略不計計。所以，鉆鉆床主軸為為僅受轉(zhuǎn)矩矩作用的軸軸類。查機(jī)械設(shè)計計6

42、得鉆床最最小直徑的的計算公式式如下： （33.8）選C=1110，計算算出dmin=13mmm由計算結(jié)果果可知，在在滿足加工工條件的情情況下，鉆鉆床主軸最最小直徑不不能小于113mm，根根據(jù)普通臺臺式鉆床的的主軸結(jié)構(gòu)構(gòu)，現(xiàn)選自自動鉆床直直徑為400mm。3.5.33 軸的的結(jié)構(gòu)設(shè)計計由圖3.22進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖圖可知，鉆鉆床主軸上上主要安裝裝有一對深深溝球軸承承、一對推推力球軸承承、一個軸軸承擋環(huán)、一個鎖緊緊螺栓和軸軸端的花鍵鍵連接。根根據(jù)鉆床軸軸徑選用軸軸承及花鍵鍵尺寸如表表3.1所所示。根據(jù)主軸的的的行程，可可確定鉆床床主軸的基基本長度尺尺寸如圖33.3所示示。表3.1 主軸零件件選用表

43、主軸零件型號深溝球軸承承滾動軸承 62088 GB/T 2776-19994推力球軸承承滾動軸承 513008 GBB/T 3301-11995花鍵832366 GBB/T 11144-19877圖3.3 鉆床主軸軸基本尺寸寸簡圖3.5.44 軸軸強(qiáng)度的校校核由工況分析析可知，鉆鉆床主軸的的受力圖如如圖3.44所示。MkM圖3.4 鉆床主軸軸受力簡圖圖圖3.5 鉆床主主軸轉(zhuǎn)矩簡簡圖考慮到傳動動效率，鉆鉆床主軸要要傳遞的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩M=Mk/（0.990.9990.988）=144 NM,液壓壓力為對稱稱受為，合合力方向沿沿鉆床主軸軸方向，大大小與進(jìn)給給切削力相相互抵消。所以，繪繪制主軸所所受轉(zhuǎn)矩圖圖

44、如圖3.5。根據(jù)軸上零零件的布置置，軸的危危險截面為為軸端花鍵鍵處，所以以應(yīng)對該處處進(jìn)行軸的的強(qiáng)度校驗驗。扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度約約束條件： （33.9）式中：TT 軸的的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力力（MPaa）M軸的的傳遞轉(zhuǎn)矩矩(Nmm)WT軸軸的抗扭截截面模量（mmm3）T軸的許許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)應(yīng)力（）查機(jī)械設(shè)設(shè)計66得花鍵鍵的抗扭截截面模量WWT的計算公公式為： （33.10）式中：d11花鍵內(nèi)內(nèi)徑（mmm）b花鍵鍵齒寬(mmm)z花鍵鍵的齒數(shù)D花鍵鍵的外徑（mmm）將選用花鍵鍵的基本參參數(shù)代入公公式中可計計算出WT=57339，所以以可以計算算出鉆床主主軸的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)應(yīng)力=22.44。由于=35，顯顯然，所以以，軸滿足足強(qiáng)度要

45、求求。3.6 進(jìn)給液壓壓系統(tǒng)設(shè)計計3.6.11 負(fù)載載分析一般情況下下，作往復(fù)復(fù)直線運動動的液壓缸缸的負(fù)載由由六部分組組成，即工工作阻力、摩擦阻力力、慣性力力、重力、密封阻力力和背壓力力。負(fù)載分析中中，我們暫暫不考慮回回油腔的背背時壓力，液液壓缸的密密封裝置產(chǎn)產(chǎn)生的摩擦擦阻力在機(jī)機(jī)械效率中中加以考慮慮。因改造造后的自動動鉆床和普普通臺式鉆鉆床一樣豎豎直放置，所所以需要考考慮的力有有：工作阻阻力（鉆床床軸向切削削力）、系系統(tǒng)摩擦阻阻力（在機(jī)機(jī)械效率中中考慮）、重力和慣慣性力。負(fù)載中工作作阻力為鉆鉆床的軸向向切削力，其其大小=22595 N。系統(tǒng)摩擦阻阻力在機(jī)械械效率中考考慮，軸承承傳動效率率取0

46、.999，花鍵鍵傳動效率率取0.998，液壓壓傳動效率率取0.995，所以以計算出整整下系統(tǒng)的的機(jī)械效率率為6： =0.9990.9990.9880.955=0.991 （33.11）系統(tǒng)要克服服的重力有有鉆床主軸軸重力和液液壓缸活塞塞桿重力，鉆鉆床主軸重重力可按下下式計算：查機(jī)械設(shè)設(shè)計手冊1鋼材材密度取77.85 ，主軸體體積V為： （3.112）式中： VV主軸體體積（m33）d主軸軸直徑 (mm)，取取40mmm主軸長長度（mmm），取5550mmm所以主軸重重力為：= （33.13）式中： VV主軸體體積（m33）主軸軸材料密度度（）g重力力加速度（），取10主軸重重力（N）計算出主軸

47、軸重量=555N.考考慮到軸上上零件和液液壓缸活塞塞桿重力，現(xiàn)現(xiàn)取整個系系統(tǒng)要承受受的重力=200NN。慣性力Fmm指運動部部件在啟動動或制動過過程中的慣慣性力，查查液壓與與氣壓傳動動3得其計算算公式為： （3.14）式中，系統(tǒng)重力力重力加加速度 時時間內(nèi)的速速度變化量量 加速速或減速時時間已知主軸系系統(tǒng)重力GG=2000N；快進(jìn)進(jìn)行程700mm；工工進(jìn)行程為為20mmm；根據(jù)工工時安排可可確定主軸軸快進(jìn)快退退速度為33m/miin；工進(jìn)進(jìn)速度為00.17mm/minn；加速、減速時間間一般取t=0.2s；所所以可以計計算出慣性性力： =5NN （33.15）快進(jìn)時，在在不考慮背背壓的情況況下

48、，主軸軸會在重力力的作用下下自動下移移，且加速速度大約為為9.8，因因此，液壓壓缸在快進(jìn)進(jìn)時受到的的最大作用用力F=G=1822N。工進(jìn)時，液液壓缸要克克服工作阻阻力（主軸軸軸向切削削力）和系系統(tǒng)摩擦力力，此時系系統(tǒng)重力起起到動力作作用。所以以F=（-G）/，為了設(shè)設(shè)計的可行行性，使得得液壓缸有有足夠的液液壓作用力力，計算中中我們?nèi)∠迪到y(tǒng)重力的的一半代入入到式中，F(xiàn)=2742N?？焱藭r，液液壓缸要克克服重力和和系統(tǒng)摩擦擦力，所以以F=G/考慮到鉆鉆頭退出工工件時的摩摩擦力，在計算時時取0.889，所以以計算出此此時F=2255N。列出主軸系系統(tǒng)各運動動階段的液液壓負(fù)載計計算公式及及大小如表表3

49、.2所所示。表3.2 液壓缸各各運動階段段負(fù)載表運動階段計算公式負(fù)載大?。∟N）主軸快進(jìn)F=G182主軸工進(jìn)F=（-GG）/2742主軸快退F=G/225根據(jù)液壓缸缸各運動階階段負(fù)載計計算結(jié)果和和已知各階階段的運動動速度，我我們可以畫畫出負(fù)載圖圖（F-）和和速度圖(V-)如如圖3.66所示。V（m/min）0.173-37270727027422251820F（N）圖3.6 液壓系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)載及速速度簡圖3.6.22 液壓壓缸執(zhí)行元元件主要參參數(shù)的確(1)初選選液壓缸的的工作壓力力表3.3 液壓設(shè)設(shè)備常用的的工作壓力力表設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械或或中型工程程機(jī)械液壓機(jī)、重重型機(jī)械起起重運輸機(jī)機(jī)械磨床組

50、合機(jī) 床床龍門刨床拉床工作壓力PP1/（MMPa）0.822.035288101016620322液壓缸的工工作壓力主主要根據(jù)液液壓設(shè)備的的類型來確確定，對不不同的液壓壓設(shè)備，由由于工作條條件的不同同，通常采采用的壓力力范圍也不不同。根據(jù)據(jù)鉆床的工工作條件和和加工要求求，參考液液壓設(shè)備常常用的工作作壓力表33.3和同同類機(jī)床的的液壓工作作壓力，初初選液壓缸缸的工作壓壓力=3。(2)確定定液壓缸的的類型及主主要結(jié)構(gòu)尺尺寸根據(jù)設(shè)計的的要求和鉆鉆床主軸的的運動規(guī)律律，選擇雙雙桿活塞缸缸，活塞桿桿為中空桿桿，以便主主軸穿過；活塞桿兩兩端裝有軸軸承，以固固定主軸。雙桿活塞塞缸的活塞塞桿兩側(cè)都都可伸出，根

51、根據(jù)工作需需要，選用用活塞缸采采用缸筒固固定式。缸缸筒固定式式雙桿活塞塞缸簡圖如如圖3.77所示。圖3.7 缸筒固固定式雙桿桿活塞缸結(jié)結(jié)構(gòu)簡圖自動鉆床在在完成工進(jìn)進(jìn)后，為了了防止在鉆鉆通要加工工的孔后主主軸突然前前沖，我們們要在回油油路上安裝裝背壓閥。查表3.4液壓缸缸參考背壓壓表，回油油路背壓選選擇=0.8。表3.4 液壓缸缸參考背壓壓系統(tǒng)類型背壓（）回油路上有有節(jié)流閥的的調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)0.200.5回油路上有有調(diào)速閥的的調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)0.500.8回油路上裝裝有背壓閥閥0.511.5帶補(bǔ)油泵的的閉式回路路0.811.5由表3.11 主軸零零件選用表表可知，活活塞桿兩端端要裝軸承承。深溝球球軸承選用

52、用滾動軸承承 62008 GBB/T 2276-11994，其其外徑為880mm，查查表3.55活塞桿直直徑系列表表，活塞桿桿直徑選用用=100mmm。表3.5 活塞桿桿直徑系列列（GB22348-80）（mmm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160 180200220250280320360400由表3.22可知，當(dāng)當(dāng)主軸工進(jìn)進(jìn)時液壓系系統(tǒng)的負(fù)載載最大F=27422N，由此此可計算出出液壓缸的的有效面積積A為： （3.116）式中：液壓缸內(nèi)內(nèi)徑（）液壓缸缸活塞桿直直徑（）, =100mmm液壓缸缸負(fù)載（）, F=2

53、2742液壓缸缸工作壓力力（）, =3回油路路背壓力（）, =0.8所以可計算算也液壓缸缸內(nèi)徑=1117。為為了便于采采用標(biāo)準(zhǔn)的的密封式元元件，查表表3.6對對液壓缸內(nèi)內(nèi)徑進(jìn)行圓圓整。圓整整后取=1125。表3.6 液壓缸缸內(nèi)徑尺寸寸系列（GGB23448-800）(mmm)810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200220250320400500630液壓缸基本本尺寸確定定后，要按按最低工進(jìn)進(jìn)速度驗算算液壓缸的的尺寸。即即保證液壓壓缸的有效效工作面積積要大于或或等于保證證最小穩(wěn)定定速度時的最小有有效面積。即： （33.17）式中，流

54、量閥的的最小穩(wěn)定定流量，=0.055液壓缸缸的最低速速度, =0.117由計算可得得A=27667=2944,因此，液液壓系統(tǒng)基基本尺寸滿滿足最低速速度的要求求。(3)液壓壓缸材料的的選擇液壓缸材料料的選擇主主要受以下下幾個因素素的制約：（a）液壓壓缸要有足足夠的強(qiáng)度度；（b）液壓壓缸要有足足夠的剛度度；（c）液壓壓缸要有很很好的耐磨磨性能；因此，基于于以上因素素及國內(nèi)現(xiàn)現(xiàn)有的液壓壓缸材料，液液壓缸材料料選擇455號無縫鋼鋼管3。(4)液壓壓缸各工作作階段的工工作壓力、流量和功功率計算根據(jù)液壓缸缸的負(fù)載圖圖和速度圖圖以及上述述液壓缸的的計算數(shù)值值，可以計計算出液壓壓缸工作各各階段的壓壓力、流量

55、量和功率。在計算時時工進(jìn)時背背壓按=00.8代入入，快退快快進(jìn)時背壓壓按=0.5代入計計算。計算算公式及計計算結(jié)果列列于表3-5中。自動鉆床快快進(jìn)和工進(jìn)進(jìn)時，液壓壓缸上油缸缸進(jìn)油下油油缸回油；快退時液液壓缸下油油缸進(jìn)油上上油缸回油油。因此計算液液壓缸工作作各階段的的壓力、流流量和功率率如表3.7所示。表3.7 液壓缸所所需的實際際流量、壓壓力和功率率工作循環(huán)計算公式進(jìn)油壓力回油壓力所需流量輸入功率（）（）（）P（）主軸快進(jìn)=-=P=0.430.58.30.06主軸工進(jìn)=+=P=1.80.80.470.02主軸快退=+=P=0.60.58.30.08注：表中AA為液壓缸缸有效面積積，V為各各階段

56、穩(wěn)定定速度。(5)液壓壓缸壁厚和和最小導(dǎo)向向長度的計計算液壓缸的壁壁厚由液壓壓缸的強(qiáng)度度條件來計計算。液壓缸的壁壁厚一般是是指缸筒結(jié)結(jié)構(gòu)中最薄薄處的厚度度。因壁厚厚不同可分分為薄壁圓圓筒和厚壁壁圓筒。液壓缸的內(nèi)內(nèi)徑D與其其壁厚的比值圓筒筒稱為薄壁壁圓筒。工工程機(jī)械的的液壓缸大大多屬于薄薄壁圓筒結(jié)結(jié)構(gòu)，其壁壁厚按薄壁壁圓筒公式式計算： （3.18）式中液液壓缸壁厚厚（m）； D液液壓缸的內(nèi)內(nèi)徑（m）； 試驗驗壓力，一一般取最大大工作壓力力的（1.2511.50）倍倍；缸缸筒材料的的許用應(yīng)力力。其值：鍛鋼：=11101220；鑄鋼鋼：=10001110；無縫縫鋼管：= 1001110；高高強(qiáng)度鑄鐵

57、鐵：=600；灰鑄鐵鐵：=255。根據(jù)表3-5中計算算的結(jié)果，代代入計算公公式中，可可計算出液液壓缸壁厚厚=4mm?？伎紤]到與缸缸蓋的聯(lián)接接，所以設(shè)設(shè)計中取液液壓缸的壁壁厚=8mm。最小導(dǎo)向長長度是指當(dāng)當(dāng)活塞桿全全部外伸時時，從活塞塞支撐面中中點到缸蓋蓋滑動支撐撐面中點的的距離H稱稱為對一般般的液壓缸缸，最小導(dǎo)導(dǎo)向長度應(yīng)應(yīng)滿足以下下要求33 （33.19） 式式中 液壓缸的的最大行程程； 液壓缸的的內(nèi)徑。本設(shè)計中液液壓缸的最最大行程為為100mmm，液壓缸缸的內(nèi)徑為為125mmm，代入上上式可計算算得出H67.55mm,設(shè)設(shè)計中取HH=70mmm。(6)液壓壓系統(tǒng)原理理圖自動鉆床要要完成快進(jìn)進(jìn)

58、、工進(jìn)和和快退的工工作循環(huán)。快進(jìn)和工工進(jìn)時進(jìn)給給液壓缸上上油缸進(jìn)油油下油缸出出油，而快快退時進(jìn)給給液壓缸下下油缸進(jìn)油油上油缸出出油，因此此液壓控制制時只需一一次換向?？紤]到系系統(tǒng)工進(jìn)完完后，需要要定時停留留，因此，換換向閥選擇擇具有中位位封閉功能能的三位四四通電磁換換向閥。由由于快進(jìn)快快退和工進(jìn)進(jìn)時的速度度不一樣，所所以系統(tǒng)要要有調(diào)整裝裝置。根據(jù)據(jù)系統(tǒng)參數(shù)數(shù)可知，液液壓系統(tǒng)運運動速度不不是太大，負(fù)負(fù)載也不大大，因此，調(diào)調(diào)整系統(tǒng)選選擇進(jìn)口節(jié)節(jié)流調(diào)整，該該調(diào)整系統(tǒng)統(tǒng)具有較好好的低速穩(wěn)穩(wěn)定性和速速度負(fù)載特特性；液壓壓泵選用單單向定量液液壓泵33。自動鉆床液液壓進(jìn)給系系統(tǒng)控制原原理圖如圖圖3.8所所示

59、。圖3.8 自動鉆床床液壓進(jìn)給給系統(tǒng)控制制原理圖1、三位四四通電磁換換向閥2、二位二通通電磁換向向閥3、調(diào)調(diào)速閥4、液壓缸5、二位三三通電磁換換向閥6、7、8、溢流閥（66、7作背背壓閥用）99、液壓泵泵10、過過濾器快進(jìn)時，液液壓系統(tǒng)在在PLC自自動控制下下啟動，電電磁鐵1YY得電，三三位四通電電磁換向閥閥1接入左左位，液壓壓泵9供油油經(jīng)二位二二通電磁換換向閥2進(jìn)進(jìn)入液壓缸缸4上腔，回回油經(jīng)三位位四通電磁磁換向閥11、二位三三通電磁換換向閥5、溢流閥66回油箱。工進(jìn)時，電電磁鐵1YY、3Y和和4Y得電電，三位四四通電磁換換向閥1接接入左位，二二位二通電電磁換向閥閥2接入左左位，二位位三通電磁

60、磁換向閥55位入左位位，液壓泵泵9供油經(jīng)經(jīng)調(diào)整閥33進(jìn)入液壓壓缸4上腔腔，回油經(jīng)經(jīng)三位四通通電磁換向向閥1、二二位三通電電磁換向閥閥5和溢流流閥7回油油箱。主軸停留，三三位四通電電磁換向閥閥1處于中中位，液壓壓泵9供油油在達(dá)到一一定壓力的的條件下回回油箱，液液壓系統(tǒng)處處于穩(wěn)定平平衡狀態(tài)。停留時間間由PLCC定時控制制。快退時，電電磁鐵2YY，三位四四通電磁換換向閥1接接入右位，液液壓泵9供供油到液壓壓缸4下腔腔，回油經(jīng)經(jīng)二位二通通電磁換向向閥2、三三位四通電電磁換向閥閥1、二位位三通電磁磁換向閥55和溢流閥閥6回油箱箱。工作循環(huán)過過程中電磁磁鐵動作表表3.8所所示。表3.8 電磁鐵動動作表工作