【正文】 圈的作用是在主軸活塞退回時，擋圈擋住后端軸承，把主軸拉回來，可承受最小工作軸向力。這樣，工件既能承受的的沖擊，又能承受較大的摩擦。前端頭部尺寸為標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸較大；尾部為花鍵部分，把最小軸徑部分設(shè)計(jì)在花鍵部分，查表準(zhǔn)選擇 的花鍵；8326??根據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)及工作條件，主軸尺寸前端大到后端逐漸減小的原則，設(shè)計(jì)為階梯軸。 主軸的花鍵校核由于主軸工作時，花鍵與同步帶輪是通過一個移動副和一個轉(zhuǎn)動副傳遞動力的，因此花鍵的校核按動連接公式進(jìn)行計(jì)算。綜合上述，主軸選用 7008AC 型角接觸球軸承，采用反裝的方式安裝。一般裝備在設(shè)計(jì)階段就決定了零件加工的成本和質(zhì)量，也決定了裝配的成本和質(zhì)量。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在各個方面都有了很大的提高，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：，使所學(xué)的知識構(gòu)成了一個完整的知識體系，進(jìn)一步完善了自己的知識結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然只有短暫的三個月，但它是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個檢測，體現(xiàn)了我們對所學(xué)知識的掌握程度。主要用于10~3m?加工 H 鋼（一般為 和 20 號鋼，硬度 ， =650MPa），可實(shí)現(xiàn)進(jìn)給時自控215Q2HB?b?形成，且形成可控。分析主軸軸承的受力，主軸選用的 7008AC 型角接觸球軸承采用反裝的方式安裝在主軸上。 主軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 ????式中: ——軸所受的扭矩，此式中 ；?? G——軸的材料的剪切彈性模量，MPa；對于鋼材 ；?? ——軸截面的慣性矩，對于圓軸 ；pI 445732pdI m?得 ?????00/[]5~/m??由于主軸進(jìn)給驅(qū)動時，受力在頭部，由活塞套與軸承推動前頭的套筒，套筒再把軸向力傳給頭部，由頭部拉動整個主軸作進(jìn)給運(yùn)動。根據(jù)前面的主軸上零件裝配擬定方案，已知主軸結(jié)構(gòu)分為 3 個部分：①.主軸頭部，用來安裝鉆頭快換夾，尺寸已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的；②.主軸中部，用來安裝一對角接觸球軸承，查軸承標(biāo)準(zhǔn)表可選用內(nèi)徑為 40mm 的角接觸球軸承，前端根據(jù)軸承尺寸，安裝一內(nèi)徑 40mm 的套筒來承受向前進(jìn)給的軸向力，后端軸承由螺母擋圈來承受后退時的力；③.主軸尾部，為花鍵部分，用于接受帶輪傳遞的主運(yùn)動與動力。主軸的熱處理方式為：滲碳——淬火——回火。如圖 所示主軸的軸承裝配，前端由于主軸頭部尺寸過大，所以應(yīng)該根據(jù)軸承尺寸女裝一個套筒在前端的軸承與主軸之間；由于主軸的頭部尺寸較大，為了安裝軸承，主軸后端無法設(shè)計(jì)尺寸大于軸承內(nèi)徑的軸肩，所以在主軸后端設(shè)計(jì)一段螺紋，安裝一個大螺母擋圈代替軸肩。那么主軸的尾部就應(yīng)該設(shè)計(jì)成與同步帶輪配合的花鍵，同步帶輪與主軸尾部的花鍵形成轉(zhuǎn)動副和移動副，在滿足主軸作直線進(jìn)給運(yùn)動的同時為主軸提供轉(zhuǎn)動的動力。擬定主軸上零件的裝配方案是進(jìn)行主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著主軸的基本形式。7. 主軸及其相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核軸是組成機(jī)器的主要零件之一。圖 PLC 與現(xiàn)場器件的連接圖 鉆削動力頭的 PLC 控制梯形圖滿足圖 所示的工藝流程的梯形圖如圖 所示。圖 鉆削動力頭工藝流程圖開始時，動力頭在原位，壓著限位開關(guān) 1ST，即 1ST 閉合。當(dāng)按下 按鈕時才會2SB進(jìn)入下一個工作循環(huán)，此動作由數(shù)控系統(tǒng)控制。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)前面所設(shè)計(jì)的液壓回路系統(tǒng)，設(shè)計(jì)鉆削動力頭進(jìn)給運(yùn)動的電氣控制系統(tǒng)，使主軸能夠在作主運(yùn)動的同時，能實(shí)現(xiàn)快進(jìn)——工進(jìn)——延時——快退——原始停止的動作。表 液壓系統(tǒng)工作執(zhí)行情況電磁鐵工作狀態(tài) 液壓元件工作狀態(tài)工作循環(huán)1YA 2YA 3YA 換向閥 6 速度換接閥 5快進(jìn) + 左位 左位工進(jìn) + + 左位 右位暫停 中位 左位快退 + 右位 左位原始停止 中位 左位注：“+”表示得電 ， “”表示失電。 （3）.停留液壓系統(tǒng)中有一條端子板，由端子板來檢測主軸行程，且通過預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)來控制液壓缸的動作。本論文采用圖 所示的工作循環(huán)作為研究對象。其中，PLC 控制系統(tǒng)作為整個控制系統(tǒng)的核心，可以根據(jù)加工工件的要求和鉆削動力頭的工藝參數(shù)來編制適合于具體加工工件的程序。f f由于主軸進(jìn)給時使用雙液壓缸作為動力源，那么就使用了兩個彈簧緩沖裝置，每個彈簧所受的壓力也降為一半，即彈簧變形所受的最小力 min/?c彈簧不壓縮的最小載荷 /?根據(jù)結(jié)構(gòu)和以上分析，可知壓縮彈簧工作條件為：最小工作載荷 =150N，彈簧高度 =55mm；1P1H最大工作載荷 =350N，彈簧高度 =35mm；n2工作行程 h=20mm；彈簧小徑 270Dm? 彈簧的參數(shù)計(jì)算因?yàn)檫x用了 II 類彈簧，工作極限載荷：= = 350=?n由彈簧中徑 和工作極限載荷 查表得：Dj彈簧絲的直徑 d=8mm；d中徑=85mm；D工作極限下的單圈載荷變形量 jf=單圈剛度 = m。 缸筒壁厚 ?缸筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定。要計(jì)算 D 和 d，首先要確定工作壓力。為了判斷準(zhǔn)確，在兩個彈簧緩沖裝置內(nèi)都裝有感應(yīng)信號器。兩個液壓缸是對稱安裝在主軸座外面的，同時工作，使主軸活塞受力對稱均勻。主軸在鉆孔直徑為 30mm、鉆速 230r/min 時， ＝切削功率為 。那么大帶輪轉(zhuǎn)動過程中，就需要軸承作為支撐，減小帶輪磨損，使工作可靠。傳動帶的張緊有定期張緊裝置、自動張緊裝置、張緊輪張緊裝置等 3 大類。（13）小帶輪包角 1?02186()/da??)/34?01.（14）基準(zhǔn)額定功率 0p ??201aTmvV????=（15）帶寬 sb查表知道 H 型同步帶的基準(zhǔn)寬度 ，? 0 ???式中： ——小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由 查表，得 =?ZK根據(jù) H 型同步帶查表，取 =。b1nbP（3） 小帶輪齒數(shù) z按電機(jī)轉(zhuǎn)速和 H 型同步帶查表得 。同步帶的缺點(diǎn)是：制造、安裝精度要求較高，中心距要求嚴(yán)格。帶傳動的基本組成零件為帶輪（主動帶輪和從動帶輪）和傳動帶。從這個公式就可以看出，要想改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變 f，s，p 這三個量中的任意一個，就能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速，其中改變電源頻率 f 是比較方便和有效的方法，所以只要改變了電源頻率 f 就能夠改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。使用變頻調(diào)速電機(jī)作為主運(yùn)動動力源，不但省去了齒輪傳動機(jī)構(gòu)的繁瑣設(shè)計(jì)，使動力頭結(jié)構(gòu)變得簡單；同時滿足了主軸轉(zhuǎn)動的無極調(diào)速。由公式 3010MXYCdfK????式中：M鉆削過程中所需要的扭矩， ；Nm?材料系數(shù)，取 為 304；MMC工件加工的孔徑， =30mm；0d0d等于 2；MX等于 ；Y進(jìn)給量， =；ff 工件的硬度系數(shù)， =?？蓪?shí)現(xiàn)進(jìn)給時自控行215Q?b?程，且行程可控；其鉆削動力頭工作時，主軸先根據(jù)所需要的切削速度開始旋轉(zhuǎn)，然后鉆頭快速進(jìn)給，鉆頭接觸到工件后變?yōu)楣みM(jìn)，當(dāng)?shù)毒咩@至所需深度時暫停進(jìn)給，最后快速退回原始位置后停止。此方案使主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動兩個運(yùn)動副同時實(shí)現(xiàn)。通過以上的三種液壓進(jìn)給方案的分析，第三種方案揚(yáng)長避短，既能減小鉆削動力頭的體積，又能提高其工作行程。但工作行程比較大，可以鉆削深孔，一般用于礦業(yè)、石油業(yè)的鉆孔。傳統(tǒng)的鉆床一般都用電動機(jī)作為主運(yùn)動的動力源，然后再通過齒輪傳動，把電動機(jī)的運(yùn)動與動力傳遞給主軸。采用對稱布置的機(jī)構(gòu)。選擇運(yùn)動副 高副機(jī)構(gòu)可減少構(gòu)建數(shù)的運(yùn)動副數(shù)，設(shè)計(jì)簡單?；疖?、汽車、拖拉機(jī)大梁支架。因此優(yōu)越性能與低價格便使該機(jī)床具有很高的性能價格比。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，我國的機(jī)械制造行業(yè)正朝著高精度、高效率、高智能發(fā)展。1 . 數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭概況 研究現(xiàn)狀金屬切削機(jī)床是用刀具或磨具對金屬工件進(jìn)行切削加工的機(jī)器，在制造業(yè)中，尤其是機(jī)械行業(yè)，機(jī)床有著非常廣泛的應(yīng)用。它可用于 H 鋼結(jié)構(gòu)、汽車工業(yè)、摩托車制造業(yè)、燃?xì)馄骶咧圃鞓I(yè)、電梯制造業(yè)等行業(yè)的鉆、擴(kuò)、鉸加工,具有廣泛的應(yīng)用前景。feature design of mechanical structure is made up of the arranging of all spare parts and design and calculation of sprindle and interrelated done,the motion of sprindle can achieve “Fast Forward—Implementation—Suspended—Rewind—Stop”. The driving head designed above applying mainly in the drilling of H type structural steel,with cutting range intensively 1030mm,and maximal working stroke 200mm.【Key words】 drilling driving head , hydraulic feed motion , design and calculation , spindle.目 錄目 錄 ..................................................................4引 言 ....................................................................11 . 數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭概況 ....................................2 研究現(xiàn)狀 ............................................................2 應(yīng)用領(lǐng) 域 ............................................................32 . 數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭總體方案設(shè)計(jì) ............................4 鉆削動力頭系統(tǒng)運(yùn)動方案要求 ..........................................4 總體方案的確定 ......................................................5 方案的選擇 .......................................................5 方案的 確定 ......................................................7 設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................8 切削力計(jì)算 ..........................................................8 鉆削扭矩計(jì)算 ........................................................9 切削功率計(jì)算 .......................................................10 預(yù)計(jì)工作時間 .......................................................104 . 主運(yùn)動傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .................................................11 電動機(jī)的選擇 .......................................................11 帶傳動的設(shè)計(jì) .......................................................13 傳動方式 .......................................................13 同步帶與同步帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................14 同步帶輪的張緊和帶輪的安裝 .....................................18 同步帶輪軸承的選用 .............................................195 . 進(jìn)給系統(tǒng) 的設(shè) 計(jì) .......................................................21 進(jìn)給系統(tǒng)的方案確定 .................................................21 液壓缸的選用 .......................................................22 主要尺寸的確定 .................................................22 液壓缸最低速度驗(yàn)算 ..............................................24 缸筒壁厚 .......................................................24 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..............................