買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 摘 要 本文主要介紹了臺(tái)式鉆床的改造和設(shè)計(jì)，通過導(dǎo)入液壓進(jìn)給系統(tǒng)和 制系統(tǒng)將臺(tái)式鉆床改造為自動(dòng)鉆床，并可通過 設(shè)計(jì)過程按照機(jī)床的一般設(shè)計(jì)步驟先進(jìn)行總體方案的確定，然后再分別對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)的目標(biāo)在于通過導(dǎo)入液壓進(jìn)給系統(tǒng)和 制系統(tǒng)，改造后的鉆床能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)、改善產(chǎn)品的加工質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率；降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量；鉆床系統(tǒng)能夠工作平穩(wěn)，滿足工作要求；經(jīng)濟(jì)因素合理。 本文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于進(jìn)給系統(tǒng)液壓缸的設(shè)計(jì)和 制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)。進(jìn)給液壓缸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制油路的設(shè)計(jì)； 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)工作要求和控制需要，選擇電氣元件和編寫控制程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)鉆床的控制。 改造后的鉆床，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞 自動(dòng)鉆床；液壓進(jìn)給系統(tǒng)； 1= 緒論 問題分析及其對(duì)策 代制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 金屬切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法，是機(jī)械制造行業(yè)中最基本的加工方法，金屬切削加工過程是由金屬切削機(jī)床來實(shí)現(xiàn)的。金屬切削機(jī)床是用切削的方法 將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器。 在現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)中，隨著加工零件方式多樣化及工藝合理化的發(fā)展的要求，加工零件的方法也呈現(xiàn)出多樣化，如：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓和輥軋等，在這其中機(jī)床切削加工的工作量約占總制造工作量的 40% 60%(其中鉆床占 ,所以在目前的機(jī)械制造行業(yè)中金屬切削機(jī)床是主要的加工設(shè)備。而機(jī)床的技術(shù)性能又直接影響機(jī)械制造行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，所以為了提高國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平，必須對(duì)機(jī)床的發(fā)展作出新的要求。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， 尤其是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)正朝著自動(dòng)化、精密化、高效率和多樣化的方向發(fā)展。 我國(guó)機(jī)床工業(yè)自 1949 年建立以來，雖然在短短的時(shí)間內(nèi)取得了很大的成就，但與世界先進(jìn)水平相比還有較大的差矩。就現(xiàn)狀看，主要表現(xiàn)在：我國(guó)機(jī)床工業(yè)起步晚、技術(shù)不成熟；大部分高精度和超精度機(jī)床的性能還不能滿足要求，精度保持度也差，特別是高效自動(dòng)化和數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量、技術(shù)水平和質(zhì)量等方面都明顯落后。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量?jī)H是全部機(jī)床產(chǎn)量的 產(chǎn)值數(shù)控化僅為 至 1990年底）；我國(guó)數(shù)控機(jī)床基本上 是中等規(guī)格的車床、銑床和加工中心等，而精密、大型、重型或小型數(shù)控機(jī)床還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求；另外我國(guó)機(jī)床在技術(shù)水平和性能方面的差矩也很明顯，機(jī)床理論和應(yīng)用技術(shù)的研究也明顯落后。所以我們要不斷學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，大力發(fā)展研究，推動(dòng)我國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 題的提出 由以上現(xiàn)狀分析我們可以看出，在機(jī)床加工中鉆床的加工工作量在總制造工作量中占有很大的比重。鉆床為孔加工機(jī)床，按其結(jié)構(gòu)形式不同可以分為搖臂鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床、多軸鉆床等。主要用來進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、攻絲等。長(zhǎng)期以來我國(guó)的機(jī)械機(jī)械制造工業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來完成，但是傳統(tǒng)的鉆床在大批量生產(chǎn)時(shí)存在許多的不足之處： （ 1） 自動(dòng)化程度不高 .，難以進(jìn)行大批量的生產(chǎn)； （ 2） 工作效率低，且工人的工作環(huán)境惡劣； （ 3） 占用人力較多，操作固定不變易出錯(cuò)； （ 4）精度不高，工件裝夾費(fèi)時(shí)； （ 5）加工產(chǎn)品質(zhì)量不高； 針對(duì)以上傳統(tǒng)鉆床的不足之處及生產(chǎn)中存在的問題，我們有必要對(duì)傳統(tǒng)鉆床進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。通過對(duì)傳統(tǒng)鉆床手動(dòng)的進(jìn)給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)及人工送料系統(tǒng)的改進(jìn)和設(shè)計(jì) ，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，降低勞動(dòng)強(qiáng)度及工作量。 題的分析以及解決方案 當(dāng)前傳統(tǒng)鉆床問題的存在主要在于自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率、工作環(huán)境及產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，手動(dòng)的操作、繁鎖的裝夾、大量生產(chǎn)力的投入和單一的生產(chǎn)流程導(dǎo)致買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 了鉆床加工的自動(dòng)化程度低、生產(chǎn)效率低、工作環(huán)境惡劣和產(chǎn)品質(zhì)量不高，因此，我們要解決的問題在于如何實(shí)現(xiàn)鉆床加工的自動(dòng)化、減少生產(chǎn)力的投入生產(chǎn)和與其它工藝流程相結(jié)合，同時(shí)也要考慮經(jīng)濟(jì)問題。 經(jīng)過分析，我們可以從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)兩方面去考慮。通過對(duì)鉆床機(jī)構(gòu)的改造來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的要求，提高產(chǎn)品的加工精度及質(zhì)量；通過導(dǎo)入先進(jìn)的控制系統(tǒng)來進(jìn)行自動(dòng)操控，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，便于導(dǎo)入到其它生產(chǎn)流程中去。為了解決問題和便于設(shè)計(jì)改造，我們將鉆床分為傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)、送料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)五個(gè)部分，下面分別對(duì)各部分的問題提出解決方案： （ 1）傳動(dòng)系統(tǒng) 為滿足改進(jìn)后的加工及工作要求，在作出相應(yīng)的計(jì)算后對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。 （ 2）進(jìn)給系統(tǒng) 傳統(tǒng)的鉆床主軸進(jìn)給系統(tǒng)主要由主軸、主軸套筒、主軸套筒鑲套、齒輪齒條和軸承等組成。主軸在加工時(shí)即要作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也要作軸向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)床主軸被裝置在主軸套筒內(nèi)，套筒放置在主軸箱體孔的鑲套內(nèi)，主軸上側(cè)由花鍵連接 。機(jī)床加工時(shí)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由花鍵傳入，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則由齒輪通過齒條帶動(dòng)套筒在鑲套內(nèi)運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 控制的要求，主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)改進(jìn)主要有：主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)依然由電動(dòng)機(jī)傳入，而進(jìn)給則由液壓傳動(dòng)替代手動(dòng)的齒條傳動(dòng)，通過液壓控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給動(dòng)作。 （ 3）夾緊系統(tǒng) 傳統(tǒng)鉆床的夾緊主要是手工操作，由夾具夾緊工件。為了便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，工件夾緊由夾具完成，動(dòng)力源由夾緊液壓缸導(dǎo)入，通過液壓控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作的自動(dòng)化。 （ 4）送料系統(tǒng) 在生產(chǎn)過程中，鉆床的送料主要由人工輸入，這使得投入了大量的生產(chǎn)力，消耗了大量的工時(shí)，使的生 產(chǎn)率不高，為此我們通過導(dǎo)入自動(dòng)送料系統(tǒng)來減少生產(chǎn)力的投入和工時(shí)的消耗。自動(dòng)送料系統(tǒng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)要根據(jù)生產(chǎn)的需求作出相應(yīng)的設(shè)計(jì)需求，動(dòng)力源可由電機(jī)或液壓系統(tǒng)傳入，二者均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 （ 5）控制系統(tǒng) 當(dāng)前機(jī)床控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)數(shù)控、繼電器電氣控制和 制等，由于繼電器電氣控制系統(tǒng)，其聯(lián)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，維修困難，故障率高，經(jīng)常影響正常生產(chǎn)，計(jì)算機(jī)數(shù)控造價(jià)高、系統(tǒng)復(fù)雜，而 制系統(tǒng)可靠性好、造價(jià)低、抗干擾能力強(qiáng)、柔性好、編程簡(jiǎn)單、使用方便、擴(kuò)充靈活、功能完善，所以我們利用 緊 系統(tǒng)和送料系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)的控制。 文研究的內(nèi)容及目標(biāo) 本文主要是通過應(yīng)用機(jī)床設(shè)計(jì)的一般方法對(duì)傳統(tǒng)鉆床的機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 及改進(jìn)。研究的主要內(nèi)容是普通臺(tái)式鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、進(jìn)給系統(tǒng)液壓缸的設(shè)計(jì)和 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等四個(gè)方面。其中重點(diǎn)在于進(jìn)給系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)液壓缸和 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是解決主軸高速旋轉(zhuǎn)與軸向進(jìn)給兩個(gè)自由度的實(shí)現(xiàn)；進(jìn)給系統(tǒng)液壓缸設(shè)計(jì)包括液壓缸的設(shè)計(jì)、液壓缸與主軸的配合和液壓缸油路控制； 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是通過應(yīng)用 液壓油路的動(dòng)作控制及鉆床加工過程的動(dòng)作控制。 我們通過對(duì)傳統(tǒng)臺(tái)式鉆床的改進(jìn)及設(shè)計(jì)，要達(dá)到的目標(biāo)在于通過改進(jìn)鉆床能夠?qū)崿F(xiàn)工作自動(dòng)化，最終能滿足以下要求： （ 1）能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)，改善產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率； （ 2）降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量； （ 3）鉆床系統(tǒng)工作平穩(wěn)，滿足工作要求； （ 4）經(jīng)濟(jì)因素合理； 章小結(jié) 本章節(jié)主要對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)作了簡(jiǎn)單的總概括，并對(duì)機(jī)床切削加工作出分析。提出當(dāng)前金屬切削加工中存在的一些問題，以及針對(duì)鉆床加工現(xiàn)存的缺點(diǎn)作出剖析，提出對(duì)傳統(tǒng)鉆床改造的必要性和可行性 ，并對(duì)改造的任務(wù)和目標(biāo)作出簡(jiǎn)述。 通過對(duì)改造任務(wù)和目標(biāo)簡(jiǎn)述，為設(shè)計(jì)方案的確定了設(shè)計(jì)對(duì)象。 2 自動(dòng)鉆床的總體方案設(shè)計(jì) 總 體方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思和方案擬定關(guān)系到產(chǎn)品的功能是否齊全、性能是否優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)效益是否顯著，因此，我們要確定良好的總體方案設(shè)計(jì)思想，保證產(chǎn)品的功能、經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用性能。 總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： （ 1） 執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) ； （ 2） 原動(dòng)機(jī)類型的選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)； 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 （ 3） 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)； （ 4） 總體布局設(shè)計(jì)； （ 5） 輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 為了完成普通臺(tái)式鉆床的改造及進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我們依循機(jī) 床設(shè)計(jì)的一般步驟 確定自動(dòng)鉆床的總體方案設(shè)計(jì)。 動(dòng)專用鉆床已知條件和設(shè)計(jì)要求的概述 本文對(duì)普通臺(tái)式鉆床的自動(dòng)化改造及進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以 某五金工具廠鋼絲鉗生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造為背景 。 已知：加工對(duì)象為鋼絲鉗，加工工序?yàn)樵阡摻z鉗上鉆削直徑為 12床最大鉆削直徑）的通孔，鋼絲鉗材料為 改造后的全自動(dòng)鉆床應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)要求： （ 1） 滿足自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)，且生產(chǎn)率為 3 把 /分鐘； （ 2） 自動(dòng)化改造應(yīng)是機(jī)械、電氣和液壓的有機(jī)結(jié)合； （ 3） 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包含切削力計(jì)算、電動(dòng)機(jī)選擇、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等； （ 4） 設(shè)計(jì)重 點(diǎn)為鉆床液壓進(jìn)給系統(tǒng)之進(jìn)給油缸設(shè)計(jì)； （ 5） 自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)以 手動(dòng)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)； 動(dòng)鉆床的工藝路線分析與確定 與傳統(tǒng)臺(tái)式鉆床的加工工藝路線相比較，改造后的全自動(dòng)鉆床基本動(dòng)作有很大的調(diào)整，這其中主要是導(dǎo)入了自動(dòng)化加工動(dòng)作。結(jié)合設(shè)計(jì)及生產(chǎn)要求，確定工藝路線如下： 啟動(dòng)（電源及控制模塊）自動(dòng)送料自動(dòng)夾緊主軸快進(jìn)主軸工進(jìn)主軸停 留主軸快退夾具松開出料 為了完成自動(dòng)化加工，自動(dòng)鉆床按照上述工藝路線進(jìn)循環(huán)行動(dòng)作來完成成批工件的加工過程。 根據(jù)工藝流程，可確定自動(dòng)鉆床的動(dòng)作流程圖如下（圖 2 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 圖 2行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 執(zhí)行系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)中的重要組成部分，直接完成機(jī)械系統(tǒng)預(yù)期工作任務(wù)。 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的核心，是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。 本文自動(dòng)鉆床的執(zhí)行系統(tǒng)主要包括鉆頭加工和進(jìn)給液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給。 行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì) 功能原理設(shè)計(jì)決定產(chǎn)品的技術(shù)水平、工作質(zhì)量、傳動(dòng)方案、結(jié)構(gòu)型式、制造成本等。因此在進(jìn)行鉆床的功能原理設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)考慮鉆床功能的可行性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。 普通臺(tái)式鉆床的改造主要 是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能。改造后全自動(dòng)鉆床能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)率，符合了工廠的生產(chǎn)需求，適應(yīng)了現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展要求。 行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 本文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于鉆床液壓進(jìn)給系統(tǒng)之進(jìn)給油缸設(shè)計(jì)，也就是用液壓缸驅(qū)動(dòng)來替代手動(dòng)進(jìn)給。根據(jù)設(shè)計(jì)，我們要分析的運(yùn)動(dòng)規(guī)律包括鉆頭切削運(yùn)動(dòng)和 進(jìn)給液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 鉆頭加工運(yùn)動(dòng)包括旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)和鉆頭直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要完成驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)給，為直線運(yùn)動(dòng)。 鉆床執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下圖示（圖 2 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 圖 2動(dòng) 鉆床運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)圖 行機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì) 在進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循以下原則：滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求、盡量簡(jiǎn)化和縮短運(yùn)動(dòng)鏈、盡量減小機(jī)構(gòu)尺寸、選擇合適的運(yùn)動(dòng)副形式、考慮動(dòng)力源的形式、使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動(dòng)力特性、使機(jī)械具有調(diào)節(jié)某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)的能力和保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。 考慮以上設(shè)計(jì)原則，在實(shí)現(xiàn)鉆頭的旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)力源與主軸之間的執(zhí)行機(jī)構(gòu)我們選擇帶輪傳動(dòng)；在實(shí)現(xiàn)鉆頭的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們選擇能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓缸。 行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則：滿足各執(zhí) 行機(jī)構(gòu)動(dòng)作先后的順序性要求、滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作在時(shí)間上的同步性要求、滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求、 滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在操作上的協(xié)同性要求、各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作安排要有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的的布置要有利于系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)和效率的提高。 自動(dòng)鉆床的主軸帶輪傳動(dòng)減少了傳動(dòng)鏈，且可過載保護(hù)；液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給不需要改變運(yùn)動(dòng)形式，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 行系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)與決策 自動(dòng)鉆床執(zhí)行系統(tǒng)在功能上能滿足鉆床加工的工作要求，主軸帶輪傳動(dòng)能起到過載保護(hù)作用。液壓缸執(zhí)行系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)鉆床切削加工的進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)，易于控制，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的首選機(jī)構(gòu)。 動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)機(jī)選擇 主軸直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 主軸旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 動(dòng)機(jī)選擇 由自動(dòng)鉆床執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律我們可以選擇原動(dòng)機(jī)。主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)，進(jìn)給液壓缸原動(dòng)力選擇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵 （具體型號(hào)在下面章節(jié)中計(jì)算后選擇）。 動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) (一 ) 確定傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比 全自動(dòng)鉆床的總傳動(dòng)比的確定要建立在計(jì)算切削力和傳動(dòng)效率的基礎(chǔ)上，當(dāng)確定自動(dòng)鉆床的工作功率后，查表選擇電動(dòng)機(jī)，對(duì)照鉆床的工作參數(shù)確定總傳動(dòng)比（主軸系統(tǒng)總傳動(dòng)比在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)計(jì)算后 確定）。 （二）選擇傳動(dòng)類型 依據(jù)傳統(tǒng)臺(tái)式鉆床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選擇 帶輪 V 帶傳動(dòng)，此傳動(dòng)類型可實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)； 鉆頭直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)選擇液壓傳動(dòng)，此類型傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 在輸出功率相同的條件下，體積小、重量輕； （ 2） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，吸振能力強(qiáng)； （ 3） 易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)、頻繁換向以及無級(jí)調(diào)速 ； （ 4） 布局安裝比較靈活 ， 液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化 ； （ 5）與機(jī)構(gòu)相結(jié)合易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制； （三）繪制傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 根據(jù)以上分析，確定傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下（圖 2 圖 2動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 液壓缸進(jìn)給傳動(dòng) V 帶傳動(dòng) 花鍵傳動(dòng) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 制方案設(shè)計(jì) 綜合考慮全自動(dòng)鉆床的改造要求、功能要求、控制要求及經(jīng)濟(jì)因素，控制系統(tǒng)采用 可編程控制器，其英文全稱為 起于 20世紀(jì) 70年代，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，可編程控制器已經(jīng)成為最重要、最可靠、應(yīng)用場(chǎng)合最廣泛的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。 時(shí)也照顧到操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣 ，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)的編程語言，獨(dú)具風(fēng)格地使用以繼電器梯型圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶編制的程序清晰直觀、調(diào)試和查錯(cuò)容易，且編程方便易學(xué)。 序控制、數(shù)據(jù)處理、邏輯控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、記數(shù)控制、通訊與聯(lián)網(wǎng)、定時(shí)控制。在自動(dòng)鉆床的控制系統(tǒng)中，我們主要應(yīng)用 順序控制和定時(shí)控制。 另外 為現(xiàn)代最重要、最可靠、應(yīng)用場(chǎng)合最廣泛的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，其具有以下特點(diǎn)： （ 1）可靠性高 ； （ 2）編程容易，易于使用； （ 3）控制功能極強(qiáng)； （ 4）擴(kuò)展及與外部連接極為方便； （ 5）通用性好、體積小、使用靈活； （ 6）設(shè)計(jì)施工和調(diào)試的周期短； 結(jié)合以上 們?cè)诳刂葡到y(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)選擇 外根據(jù)實(shí)際的工作要求，配合適當(dāng)?shù)氖謩?dòng)控制元件。 體布局設(shè)計(jì) 機(jī)床總布局的設(shè)計(jì)任務(wù)是解決機(jī)床各部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置的關(guān)系，并使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造型。工藝分析和工件的形狀、尺寸及重量，在很大程度上左右著機(jī)床的布局形式。 普通臺(tái)式鉆床的自動(dòng)化改造及進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是在原有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上導(dǎo)入了液壓進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：主軸箱要做變動(dòng) 。同時(shí)還導(dǎo)入了液壓夾緊系統(tǒng)：考慮到臺(tái)式鉆床固定不動(dòng)，可變動(dòng)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)總體布局的協(xié)調(diào)。 助系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、故障檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)和照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)過程中可根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和實(shí)際的鉆床工作需求進(jìn)行輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 章小結(jié) 本章主要介紹了通過對(duì)已知設(shè)計(jì)條件的分析如何確定自動(dòng)鉆床總體方案的問題。章節(jié)中主要對(duì)自動(dòng)鉆床總體方案中的工藝路線、執(zhí)行系統(tǒng)方案、傳動(dòng)系統(tǒng)方案和控制系統(tǒng)方案作了詳細(xì)介紹和分析。 通過本章節(jié)的敘述和圖文表達(dá)，我們 對(duì)自動(dòng)鉆床的總體設(shè)計(jì)有了一個(gè)清晰的概念，確定了下面章節(jié)中設(shè)計(jì)的步驟和設(shè)計(jì)重點(diǎn)。 3 專用鉆床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 給系統(tǒng)概述與分析 傳統(tǒng)的臺(tái)式鉆床主軸進(jìn)給系統(tǒng)主要由主軸、主軸套筒、主軸套筒鑲套、齒輪齒條和軸承等組成。主軸在加工時(shí)即要作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也要作軸向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)床主軸被裝置在主軸套筒內(nèi)，套筒放置在主軸箱體孔的鑲套內(nèi)，主軸上側(cè)由花鍵連接。機(jī)床加工時(shí)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由花鍵傳入，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則由齒輪通過齒條帶動(dòng)套筒在鑲套內(nèi)運(yùn)動(dòng)。由總體方案可知，自動(dòng)鉆床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)入了液壓缸進(jìn)給 系統(tǒng)，由液壓缸驅(qū)動(dòng)替代齒輪齒條的手動(dòng)進(jìn)給，來實(shí)現(xiàn)主軸的快進(jìn)、工進(jìn)和快退動(dòng)作。 鉆床在加工時(shí)，主軸要作高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)入液壓缸進(jìn)給系買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 統(tǒng)后，由于液壓缸結(jié)構(gòu)和性能的限制，液壓缸活塞桿不宜作高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，我們要結(jié)合合適的軸承和結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)主軸的高速旋轉(zhuǎn)。往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由液壓缸來完成動(dòng)作。 圖 3通臺(tái)式鉆床進(jìn)給系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 1、主軸套筒鑲套 2、推力球軸承 3、主軸套筒 4、主軸 5、深溝球軸承 6、齒輪齒條手動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng) 7、主軸箱 給系 統(tǒng)方案圖的確定 全自動(dòng)鉆床是在原有臺(tái)式鉆床的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造設(shè)計(jì)的，所以，我們首先要對(duì)普通臺(tái)式鉆床的進(jìn)給系統(tǒng)作出詳細(xì)的研究。 臺(tái)式鉆床主軸進(jìn)給系統(tǒng)主要部件有主軸、主軸套筒、主軸套筒鑲套、齒輪齒條和軸承等。其結(jié)構(gòu)圖如圖 3： 根據(jù)普通臺(tái)式鉆床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，綜合考慮本文設(shè)計(jì)的要求、改造后自動(dòng)鉆床的工作條件和液壓缸工作特性，確定自動(dòng)鉆床的進(jìn)給系統(tǒng)如圖 3示： 11 2 3 4 5 6 7 41 51 61 7 1 81 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 圖 3動(dòng)鉆床的進(jìn)給系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 1、主軸 2、深溝球軸承 3、活塞桿 4、液壓 缸筒 5、油路口 6、液壓缸蓋 7、鎖緊螺釘 8、推力球軸承 9、密封圈 況分析 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)可知，生產(chǎn)工件時(shí)，要求生產(chǎn)率為 3 把 /分鐘，即要求在 20 秒內(nèi)要完成一件工件的送料、夾緊、鉆削加工和出料。 已知件材料為 ，工件厚度大約為 15機(jī)械工程材料實(shí)用手冊(cè)可知， 碳素結(jié)構(gòu)鋼，其韌性良好，有一定的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，在一般機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛，是一般機(jī)械制造中的主要材料，其切削加工性能較好 。 鉆削直徑為 12通孔，鉆削行程（孔的長(zhǎng)度） l 15此可確定鉆床主軸行程為 100就是液壓缸行程為 100 在鉆床的切削加工過程中，鉆床主軸主要受到切削扭矩和軸向進(jìn)給力的作用。軸向進(jìn)給力是沿主軸軸向的，在主軸保持其與工作臺(tái)的垂直度的情況下，軸向力作用產(chǎn)生的彎矩基本為零，可忽略不計(jì)。所以，鉆床主軸為僅受轉(zhuǎn)矩作用的軸類。 主軸進(jìn)給液壓缸在工作中受到作用力可以分為三個(gè)階段分析。在主軸快進(jìn)工序中，液壓缸受到鉆床主軸組件重力和液壓缸系統(tǒng)的摩擦力的作用；在主軸工進(jìn)工序中，液壓缸受到鉆床主軸組件的重力、軸向切削力和液壓缸系統(tǒng)的摩擦力作用；在主軸快退的工序中，液壓缸受到主軸組件的重力、退刀阻力和液壓缸系 統(tǒng)摩擦力。因此，在進(jìn)給液壓缸設(shè)計(jì)時(shí)，我們要以最大受力作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 削力的計(jì)算 削刀具及相關(guān)參數(shù)的選擇 目前在鉆孔加工中，麻花鉆主要有高速鋼麻花鉆和硬質(zhì)合金麻花鉆兩類。由于高速鋼麻花鉆在采用物理沉積法 層處理后，其耐用度和鉆孔精度有了較大提高，11 21 31 91 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 所以該鉆頭應(yīng)用極廣。所以，在本文的鉆削加工過程中，選擇高速鋼麻花鉆頭。查金屬切削手冊(cè)選擇標(biāo)準(zhǔn)圓柱錐柄麻花鉆中等長(zhǎng)度第一系列，刀具直徑為 12頭與主軸用莫氏錐孔連接，莫氏錐孔為 1 號(hào)莫氏錐孔。 由于被加工材料為 ，其切削性能 較好，所以查金屬切削手冊(cè)選擇加工時(shí)進(jìn)給量 f 為： f=r；其對(duì)應(yīng)的切削速度 V=32m/ 軸轉(zhuǎn)速及鉆孔時(shí)間的計(jì)算 查金屬切削手冊(cè)，由切削速度計(jì)算公式可得出主軸在工藝長(zhǎng)期穩(wěn)定時(shí)的固定轉(zhuǎn)速 n 的計(jì)算公式如下： 式中， v 選定的切削速度（ m/ d 刀具或工件的直徑（ 將 V=32m/d=12入公式中，計(jì)算得出 n=850r/查金屬切削手冊(cè) ,鉆孔時(shí)間 T 的計(jì)算公式為： 式中， l 被鉆孔厚度（ f 切削進(jìn)給量（ mm/r） d 刀具或工件的直徑（ n 主軸固定轉(zhuǎn)速（ r/ 將 l =15f =r, d=12mm,n=850r/入公式中，計(jì)算得出 T=由此，確定一件工件的加工工時(shí)為：送料 1s，工件夾緊 2s，快進(jìn) 2s， 工進(jìn) 7s，主軸停留 2s，快退 2s，出料 1s，加工一件工件用時(shí) 17s，達(dá)到了加工效率的要求。 削力的計(jì)算 鉆床切削力的計(jì)算包括鉆床主軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算和主軸軸向切削力的計(jì)算。由于加工材料為 ，其屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，鉆頭為高速鋼麻花鉆，加工方式為鉆孔，所以查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 鉆床轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式如下： pk 中， 切削力矩（ N M） D 鉆頭直徑（ 000 rd 分fn 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ 修正系數(shù) 軸向切削力的計(jì)算公式如下： 中， 軸向切削力（ N） D 鉆頭直徑（ f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 ( 修正系數(shù) 已知被加工材料為 構(gòu)鋼和鑄鋼取b=736D=12f =以可分別計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩和軸向切削為： M 595 N 床主軸設(shè)計(jì) 軸材料的選擇 在軸的設(shè)計(jì)過程中，軸類的材料選擇要考慮如下因素： （ 1） 軸的強(qiáng)度、剛度和耐磨性要求； （ 2） 軸的熱處理方式和機(jī)加工工藝性要求； （ 3） 軸的材料來源和經(jīng)濟(jì)性； 軸的常用材料有碳鋼和合金鋼。一般來說碳鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，應(yīng)用廣泛。而合金鋼雖然機(jī)械性能和淬火性能優(yōu)于碳鋼，但其價(jià)格較貴，一般用于強(qiáng)度和耐磨性要求高的場(chǎng)合。 綜合以上設(shè)計(jì)要求及因素，鉆床主軸材料選用 45 號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后 達(dá)到240 左右。其機(jī)械性能參數(shù)如下： b=650 s=360 00 55 -1b=60 T=35 徑的計(jì)算 由金屬切削原理可知，主軸切削功率的計(jì)算公式為： 式中： 軸向切削力（ N） f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 (36( 10)602601000( 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 n 主軸固定轉(zhuǎn)速（ r/ 切削力矩（ N M） 將以上數(shù)值代入公式中可計(jì)算出功率慮到軸承傳動(dòng)效率（查得為 花鍵傳動(dòng)效率（查得為 所以可計(jì)算出鉆床主軸要傳遞的功率 P 為： P=工況分析可知，在鉆床的切削加工過程中，鉆床主軸主要受到切削扭矩和軸向進(jìn)給力的作用。軸向進(jìn)給力是沿主軸軸向的，在主軸保持其與工作臺(tái)的垂直度的情況下，軸向力作用產(chǎn)生的彎矩基本為零，可忽略不計(jì)。所以，鉆床主軸為僅受轉(zhuǎn)矩作用的軸類。查機(jī)械設(shè)計(jì)得鉆床最小直徑的計(jì)算公式如下： 3選 C=110，計(jì)算出 3計(jì)算結(jié)果可知，在滿足加工條件的情況下，鉆床主軸最小直徑不能小于 13據(jù)普通臺(tái)式鉆床的主軸結(jié)構(gòu)，現(xiàn)選自動(dòng)鉆床直徑為 40 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由圖 3給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，鉆床主軸上主要安裝有一對(duì)深溝球軸承、一對(duì)推力球軸承、一個(gè)軸承擋環(huán)、一個(gè)鎖緊螺栓和軸端的花鍵連接。根據(jù)鉆床軸徑選用軸承及花鍵尺寸如下（表 3示： 根據(jù)主軸的的行程，可確定鉆床主軸的基本長(zhǎng)度尺寸如下圖示（圖 3 表 3軸零件選用表 主軸 零件 型號(hào) 深溝球軸承 滾動(dòng)軸承 6208 276力球軸承 滾動(dòng)軸承 51308 301鍵 8 32 36 6 1144文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 圖 3床主軸基本尺寸簡(jiǎn)圖 軸強(qiáng)度的校核 由工況分析可知，鉆床主軸的受力圖如下（圖 3 圖 3圖 3考慮到傳動(dòng)效率，鉆床主軸要傳遞的轉(zhuǎn)矩 M= =14 N M,液壓力為對(duì)稱受為，合力方向沿鉆床主軸方向，大小與進(jìn)給切削力以，繪制主軸所受轉(zhuǎn)矩圖如圖 3 根據(jù)軸上零件的布置，軸的危險(xiǎn)截面為軸端花鍵處，所以應(yīng)對(duì)該處進(jìn)行軸的強(qiáng)度校驗(yàn)。 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度約束條件： M k 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 式中： T 軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（ M 軸的傳遞轉(zhuǎn)矩 (N 軸的抗扭截面模量（ T 軸的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（ 查機(jī)械設(shè)計(jì)得花鍵的 抗扭截面模量 D 16 )( 1141 式中： 花鍵內(nèi)徑（ b 花鍵齒寬 (z 花鍵的齒數(shù) D 花鍵的外徑（ 將選用花鍵的基本參數(shù)代入公式中可計(jì)算出 739 3所以可以計(jì)算出鉆床主軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 T = 由于 T =35然 T T ，所以，軸滿足強(qiáng)度要求。 給液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 載分析 一般情況下，作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸的負(fù)載由六部分組成，即工作阻力、摩擦阻力、慣性力、重力、密封阻力和背壓力。 負(fù)載分析中，我們暫不考慮回油腔的背時(shí)壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的 摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因改造后的自動(dòng)鉆床和普通臺(tái)式鉆床一樣豎直放置，所以需要考慮的力有：工作阻力（鉆床軸向切削力）、系統(tǒng)摩擦阻力（在機(jī)械效率中考慮）、重力和慣性力。 負(fù)載中工作阻力為鉆床的軸向切削力，其大小595 N 系統(tǒng)摩擦阻力在機(jī)械效率中考慮，軸承傳動(dòng)效率取 鍵傳動(dòng)效率取 壓傳動(dòng)效率取 以計(jì)算出整下系統(tǒng)的機(jī)械效率為： =統(tǒng)要克服的重力有鉆床主軸重力和液壓缸活塞桿 重力，鉆床主軸重力可按下式計(jì)算： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)鋼材密度取 主軸體積 V 為： 92104 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 式中： V 主軸體積（ d 主軸直徑 (取 40mm l 主軸長(zhǎng)度（ 取 550以主軸重力主軸 主軸G= 式中： V 主 軸體積（ 主軸材料密度（ 3 g 重力加速度（ 2，取 10 2主軸G 主軸重力（ N） 計(jì)算出主軸重量主軸G=取整個(gè)系統(tǒng)要承受的重力 G =200N。 慣性力 運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)或制動(dòng)過程中的慣性力，查 液壓與氣壓傳動(dòng)得其計(jì)算公式為： 式中， G 系統(tǒng)重力 g 重力加速度 v t 時(shí)間內(nèi)的速度變化量 t 加速或減速時(shí)間 已知主軸系統(tǒng)重力 G=200N；快進(jìn)行程 70進(jìn)行程 為 20據(jù)工時(shí)安排可確定主軸快進(jìn)快退速度為 3m/進(jìn)速度為 速、減速時(shí)間一般取 t=以可以計(jì)算出慣性力： 10200 N 快進(jìn)時(shí)，在不考慮背壓的情況下，主軸會(huì)在重力的作用下自動(dòng)下移，且加速度大約為 因此， 液壓缸在快進(jìn)時(shí)受到的最大作用力 F=G =182N。 工進(jìn)時(shí)，液壓缸要克服工作阻力（主軸軸向切削力）和系統(tǒng)摩擦力，此時(shí)系統(tǒng)重力起到動(dòng)力作用。所以 F=（，為了設(shè)計(jì)的可行性，使得液壓缸有足夠的液壓作用力，計(jì)算中我們?nèi)∠到y(tǒng)重力的一半代入到式中， F=2742N。 快退時(shí)，液壓缸要克服重力和系統(tǒng)摩擦力，所以 F=G/考慮到鉆頭退出工件時(shí)的摩擦力，在計(jì)算時(shí)取 以計(jì)算出此時(shí) F=225N。 列出主軸系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)階段的液壓負(fù)載計(jì)算公式及大小如下表（表 3 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 表 3壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表 運(yùn)動(dòng)階段 計(jì)算公式 負(fù)載大?。?N） 主軸快進(jìn) F=G 182 主軸工進(jìn) F=（，我們可以畫出負(fù)載圖（ 和速度圖 (如下（圖 3 圖 3壓系統(tǒng)負(fù)載及速度簡(jiǎn)圖 壓缸執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定 (一 )初選液壓缸的工作壓力 表 3設(shè)備類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械 液壓機(jī)、重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī) 床 龍門刨床 拉床 工作壓力 5 2 8 810 10 16 20 32 液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對(duì)不同的液壓設(shè)備，由于工作條件的不同，通常采用的壓力范圍也不同。根據(jù)鉆床的工作條件和加工要求，參考液壓設(shè)備常用的工作壓力表（表 3同類機(jī)床的液壓工作壓力，初選液壓缸的工作壓力 1P =3 (二 )確定液壓缸的類型及主要結(jié)構(gòu)尺寸 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和鉆床主軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇雙桿活塞缸，活塞桿為中空桿，以便主軸穿過；活塞桿兩端裝有軸承，以固定主軸。 雙桿活塞缸的活塞桿兩側(cè)都可伸出，根據(jù)工作需要，選用活塞缸采用缸筒固定式。 缸筒固定式雙桿活塞缸簡(jiǎn)圖如下（圖 3 F（ N） 0 182 225 2742 70 72 )(V（ m/ )(70 72 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 圖 3筒固定式雙桿活塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 自動(dòng)鉆床在完成工進(jìn)后，為了防止在鉆通要加工的孔后主軸突然前沖，我們要在回油路上安裝背壓閥。查表 3油路背壓選 擇 2P = 表 3系統(tǒng)類型 背壓 2P （ 回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng) 油路上有調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 油路上裝有背壓閥 補(bǔ)油泵的閉式回路 表 3軸零件選用表可知，活塞桿兩端要裝軸承。深溝球軸承選用 滾動(dòng)軸承 6208 276外徑為 80表 3塞桿直徑系列表，活塞桿直徑選用d =100 表 3活塞桿直徑系列（ 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 由表 3主軸工進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的負(fù)載最大 F=2742N，由此可計(jì)算出 液壓缸的有效面積 A 為： 1224)( 式中： D 液壓缸內(nèi)徑（ d 液壓缸活塞桿直徑（ , d =100 液壓缸負(fù)載（ N ） , F=2742N 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 1P 液壓缸工作壓力（ , 1P =3 回油路背壓力（, 2P = =117為了便于采用標(biāo)準(zhǔn)的密封式元件，查表 3整后取 D =125 表 3(8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90） 100 （ 110） 125 （ 140） 160 （ 180） 200 220 250 320 400 500 630 液壓缸基本尺寸確定后，要按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的尺寸。即保證液壓缸的有效工作面積要大于或等于 保證最小穩(wěn)定速度 時(shí) 的最小有效面積 即： 4 )(22 式中， 流量閥的最小穩(wěn)定流量， 液壓缸的最低速度 , m 由計(jì)算可得 A=2767 294 2因此，液壓系統(tǒng)基本尺寸滿足最低速度的要求。 （三）液壓缸材料的選擇 液壓缸材料的選擇主要受以下幾個(gè) 因素的制約： （ 1）液壓缸要有足夠的強(qiáng)度； （ 2）液壓缸要有足夠的剛度； （ 3）液壓缸要有很好的耐磨性能； 因此，基于以上因素及國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的液壓缸材料，液壓缸材料選擇 45 號(hào)無縫鋼管。 （四）液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率計(jì)算 根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及上述液壓缸的計(jì)算數(shù)值，可以計(jì)算出液壓缸工作各階段的壓力、流量和功率。在計(jì)算時(shí)工進(jìn)時(shí)背壓按退快進(jìn)時(shí)背壓按算公式及計(jì)算結(jié)果列于表 3 自動(dòng)鉆床快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)，液壓缸上油缸進(jìn)油下油缸回油；快退時(shí)液壓缸下油缸進(jìn)油上油缸回油。 因此計(jì)算液壓缸工作各階段的壓力、流量和功率如下表示（表 3 表 3壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率 工作循環(huán) 計(jì)算公式 進(jìn)油壓力 回油壓力 所需流量 輸入功率 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 jP（ nP（ q （ ） P（ 主軸快進(jìn) jP=P=jP 軸工進(jìn) jP=P=jP 軸快退 jP=P=jP ：表中 （五）液壓缸壁厚和最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的計(jì)算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。 液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的 厚度。因壁厚不同可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 液壓缸的內(nèi)徑 0/ D 圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算： 式中 液壓缸壁厚（ m） ； D 液壓缸的內(nèi)徑（ m） ； 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（ ； 缸筒材料的許用應(yīng)力。其值：鍛鋼： =110 120鋼： =100 110縫鋼管： = 100 110強(qiáng)度鑄鐵： =60鑄鐵： =25 根據(jù)表 3計(jì)算的結(jié)果，代入計(jì)算公式中，可計(jì)算出液壓缸壁厚 =4慮到與缸蓋的聯(lián)接，所以設(shè)計(jì)中 取液壓缸的壁厚 =8 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度是指當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支撐面中點(diǎn)的距離 小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 應(yīng)滿足以下要求 式中 L 液壓缸的最大行程； 2 20 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 D 液壓缸的內(nèi)徑。 本設(shè)計(jì)中液壓缸的最大行程為 100壓缸的內(nèi)徑為 125入上式可計(jì)算得出 H 計(jì)中取 H=70 （六）液壓系統(tǒng)原理圖 自動(dòng)鉆床要完成快進(jìn)、工進(jìn)和快退的工作循環(huán)?？爝M(jìn)和工進(jìn)時(shí)進(jìn)給液壓缸上油缸進(jìn)油下油缸出油，而快退時(shí)進(jìn)給液壓缸下油缸進(jìn)油上油缸出油，因此液壓控制時(shí)只需一次換向。考慮到系統(tǒng)工進(jìn)完后，需要定時(shí)停留，因此，換向閥選擇具有中位封閉功能的三位四通電磁換向閥。由于快進(jìn)快退和工進(jìn)時(shí)的速度不一樣，所以系統(tǒng)要有調(diào)整裝置。根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)可知，液壓系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度不是太大，負(fù)載也不大，因此，調(diào)整系統(tǒng)選擇進(jìn)口節(jié)流調(diào)整，該調(diào)整系統(tǒng)具有較好的低速穩(wěn)定性和速度負(fù)載特性；液壓泵選用單向定量液壓 泵。 自動(dòng)鉆床液壓進(jìn)給系統(tǒng)控制原理圖如圖 3 快退快進(jìn)工進(jìn)圖 3動(dòng)鉆床液壓進(jìn)給系統(tǒng)控制原理圖 1、三位四通電磁換向閥 2、二位二通電磁換向閥 3、調(diào)速閥 4、液壓缸 5、二位三通電磁換向閥 6、 7、 8、溢流閥（ 6、 7作背壓閥用） 9、液壓泵 10、過濾器 快進(jìn)時(shí)，液壓系統(tǒng)在 磁鐵 1位四通電磁換向閥1 接入左位，液壓泵 9 供油經(jīng)二位二通電磁換向閥 2 進(jìn)入液壓缸 4 上腔，回油經(jīng)三位四通電磁換向閥 1、二位三通電磁換向閥 5、溢流閥 6回油箱。 工進(jìn)時(shí)，電磁鐵 1Y、 3Y 和 4Y 得電，三位四通電磁換向閥 1 接入左位，二位二通電磁換向閥 2 接入左位，二位三通電磁換向閥 5 位入左位，液壓泵 9 供油經(jīng)調(diào)整閥 3進(jìn)入液壓缸 4上腔，回油經(jīng)三位四通電磁換向閥 1、二位三通電磁換向閥 5和溢流閥 7買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 回油箱。 主軸停留，三位四通電磁換向閥 1 處于中位，液壓泵 9 供油在達(dá)到一定壓力的條件下回油箱，液壓系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。停留時(shí)間由 快退時(shí)，電磁鐵 2Y，三位四通電磁換向閥 1 接入右位，液壓泵 9 供油到液壓缸 4下腔，回油經(jīng)二位二通電磁換向閥 2、三位四通電磁換向閥 1、二位三通電磁 換向閥 5和溢流閥 6回油箱。 工作循環(huán)過程中電磁鐵動(dòng)作表（表 3 表 3磁鐵動(dòng)作表 工作階段 1Y 2Y 3Y 4Y 快進(jìn) + - - - 工進(jìn) + - + + 停留 - - + + 快退 - + - - （七）液壓元件的選擇 1、液壓泵的選擇 液壓泵的最高工作壓力