【正文】 .............8 切削力計算 ..........................................................8 鉆削扭矩計算 ........................................................9 切削功率計算 .......................................................10 預(yù)計工作時間 .......................................................104 . 主運動傳動系統(tǒng)的設(shè)計 .................................................11 電動機的選擇 .......................................................11 帶傳動的設(shè)計 .......................................................13 傳動方式 .......................................................13 同步帶與同步帶輪的設(shè)計計算 .....................................14 同步帶輪的張緊和帶輪的安裝 .....................................17 同步帶輪軸承的選用 .............................................185 . 進給系統(tǒng)的設(shè)計 .......................................................21 進給系統(tǒng)的方案確定 .................................................21 液壓缸的選用 .......................................................22 主要尺寸的確定 .................................................22 液壓缸最低速度驗算 ..............................................24 缸筒壁厚 .......................................................24 彈簧的設(shè)計計算 .....................................................25 彈簧工作條件的確定 ..............................................255 / 51 彈簧的參數(shù)計算 .................................................26 彈簧的設(shè)計驗算: .................................................27 液壓進給控制系統(tǒng)設(shè)計 ...............................................27 液壓進給控制系統(tǒng)的方案確定 .....................................27 液壓進給系統(tǒng)工作狀態(tài)及工作循環(huán)設(shè)計 ..............................28 液壓進給系統(tǒng)工作原理 ...........................................286. PLC 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 ...................................................32 PLC 控制系統(tǒng)分析 ...................................................32 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ...................................................327. 主軸及 其相關(guān)零部件的設(shè)計計算與校核 ....................................36 擬定主軸上零件的裝配方案 ...........................................36 主軸的材料與熱處理 .................................................37 確定主軸的最小直徑 .................................................38 主軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 .................................................38 主軸的校核 .........................................................39 主軸的扭轉(zhuǎn)強度 .................................................39 主軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算 .........................................39 主軸的花鍵校核 .................................................40 主軸軸承 ...........................................................41 主軸軸承的選用 .................................................41 主軸軸承的壽命計算 ..............................................418. 綜合評價 ..............................................................43設(shè)計總結(jié) .................................................................44致 謝 ...................................................................45參考文獻 .................................................................46附錄1 / 51引 言本畢業(yè)設(shè)計課題是數(shù)控平面鉆床液壓進給鉆削動力頭，目的是通過在數(shù)控平面鉆床液壓進給鉆削動力頭設(shè)計的基礎(chǔ)上，學習機床主軸及其相關(guān)的軸承、傳動等部件的設(shè)計計算，了解機電控制 PLC 等知識。2 / 511 . 數(shù)控平面鉆床液壓進給鉆削動力頭概況 研究現(xiàn)狀金屬切削機床是用刀具或磨具對金屬工件進行切削加工的機器，在制造業(yè)中，尤其是機械行業(yè)，機床有著非常廣泛的應(yīng)用。因此優(yōu)越性能與低價格便使該機床具有很高的性能價格比。選擇運動副 高副機構(gòu)可減少構(gòu)建數(shù)的運動副數(shù)，設(shè)計簡單。傳統(tǒng)的鉆床一般都用電動機作為主運動的動力源，然后再通過齒輪傳動，把電動機的運動與動力傳遞給主軸。通過以上的三種液壓進給方案的分析，第三種方案揚長避短，既能減小鉆削動力頭的體積，又能提高其工作行程。可實現(xiàn)進給時自控行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)，然后鉆頭快速進給，鉆頭接觸到工件后變?yōu)楣みM，當?shù)毒咩@至所需深度時暫停進給，最后快速退回原始位置后停止。使用變頻調(diào)速電機作為主運動動力源，不但省去了齒輪傳動機構(gòu)的繁瑣設(shè)計，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。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。b1nbP（3） 小帶輪齒數(shù) z15 / 51按電機轉(zhuǎn)速和 H 型同步帶查表得 。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。主軸在鉆孔直徑為 30mm、鉆速 230r/min 時， ＝切削功率為 。為了判斷準確，在兩個彈簧緩沖裝置內(nèi)都裝有感應(yīng)信號器。 缸筒壁厚 ?缸筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定。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。 （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。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)前面所設(shè)計的液壓回路系統(tǒng)，設(shè)計鉆削動力頭進給運動的 PLC 控制系統(tǒng)，使主軸能夠在作主運動的同時，能實現(xiàn)快進——工進——暫停——快退——原始停止的動作。鉆削動力頭主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝，定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。為了滿足受力條件，選用角接觸球軸承。根據(jù)軸上擬裝的零件，分析主軸工作受力情況，確認主軸最小徑為花鍵軸段部分。md 4md?得41 / 513210mTPzhld????15[]MPaPa??? 主軸軸承 主軸軸承的選用由前面的主軸零件裝配方案與主軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，已知主軸需要用內(nèi)徑為 40mm 的角接觸球軸承。只需 2 年一小修，8 年一大修，平時合理使用潤滑油，注意保養(yǎng)即可。值此之際，謹向我的老師表達我深深的敬意和衷心的感謝!在四年的學習和生活期間，感謝陜西理工學院機械工程學院各位老師的無私幫助。除了 H 鋼鉆孔，該動力頭可廣泛地在我國汽車、摩托車、拖拉機、石油機械，航空航天及發(fā)電機制造、機床制造等行業(yè)有關(guān)零件的孔加工得到應(yīng)用。主軸整體受力不屬于細長桿壓桿模型，因此不需要壓桿穩(wěn)定性校核。滲碳處理，提高主軸表層的碳含量，使主軸表面淬火處理后表面具有高的硬度和耐磨性；然后低溫回火處理，消除淬火時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使主軸表面保持高硬度和耐磨性，而心部具有一定的強度和較高的韌性。主軸的進給運動的動力源是液壓缸。一切作回轉(zhuǎn)運動的零件，都必須靠軸來傳遞運動和動力?，F(xiàn)在可編程序控制器已成為電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的控制裝置。系統(tǒng)中油液流動情況為：變量液壓泵 8——單向閥 7——換向閥 6（左位）——液壓缸 1，2——速度換接閥 5（左邊）——換向閥 6（左位）——油箱 9。查表取標準值 =總?cè)?shù)（壓縮彈簧端部并緊、磨平）= +=+=91n彈簧剛度： 39。表 液壓缸的工作壓力負載（KN） 10?10 20~20 30~30 50~50工作壓力（MPa） ~ 50表 機床液壓缸活塞桿直徑推薦值受壓縮活塞桿受力情況 受拉伸 15P?157P??17?活塞桿直徑 (~5)D(0.~)D(~)D0.24 / 51 液壓缸最低速度驗算對獲得的液壓缸直徑還必須進行是否滿足最低速度的驗算。由于進給運動要實現(xiàn)“快進——工進——暫?！焱恕煌Ｖ埂钡膭幼?，而且自控行程。根據(jù)大帶輪工作時的受力情況，采用正裝（即口對口）的方式進行裝配。同步帶的張緊，要考慮的主要因素是預(yù)緊力。已知同步帶和同步帶輪齒形為梯形，按周節(jié)制公式計算。?得電動機的功率為： ???D根據(jù)鉆削動力頭的工作要求，選擇:日立牌 YVF 0OL8 變頻調(diào)速三相異步電動機，額定功率為 。那么大修間隔期工作時間為 308340hLh????11 / 514 . 主運動傳動系統(tǒng)的設(shè)計由總體方案設(shè)計，已知主運動由變頻調(diào)速三相異步電動機作為動力源，經(jīng)過皮帶輪的傳動，再經(jīng)過滑移花鍵把運動和動力傳遞給主軸。即鉆削動力頭的進給為：快進——工進（碰到工件時，緩沖彈簧壓縮，感應(yīng)器發(fā)出信號給 PLC 控制液壓回路）——暫停（由端子板行程開關(guān)控制，當鉆透或鉆到一定深度，暫停）——快退（暫停預(yù)定時間后，延時開關(guān)合閉，主軸快速退回）——原始停止（退到原始位置，碰到位置擋塊，使主軸停止進給或進入下一工作循環(huán)）。一般用于機加工。該鉆削動力頭采用了 PLC 控制系統(tǒng)，控制相應(yīng)的液壓回路系統(tǒng)，能使動力頭工作時進給行程可控，并能自控形成，很大程度上降低了工人的勞動強度。數(shù)控平面鉆床自控行程的鉆削動力頭可以像組合機床那樣實現(xiàn)多動力頭在一臺機床上使用，大大的提供加工效率。高效率 數(shù)控平面鉆床由微機控制，按程序進行自動定位、根據(jù)不同的孔徑自動調(diào)整至最佳的鉆孔進給量與旋轉(zhuǎn)速度，人工只需上、下工件即可，減少了人工鉆孔時劃線定位、輔助鉆孔的人員，其鉆孔速度是人工的 4 倍以上；可連續(xù)地進行加工，而不需要在上下工件時使機器停止運行；100%的合格率又節(jié)省了人工鉆孔可能發(fā)生的返工工時。金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器，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 %),所以在目前的機械制造行業(yè)中金屬切削機床是主要的加工設(shè)備。[關(guān)鍵詞] 鉆削動力頭；液壓進給 ；設(shè)計計算 ；主軸。具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、剛性好等特點。 隨著鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中的廣泛應(yīng)用，H 鋼的鉆孔加工已成為鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。鉆床為孔加工機床，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、數(shù)控平面鉆床等。石油化工及電力等工業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu)。② 盡量縮小裝備的尺寸機械的尺寸和重量隨所選擇的機構(gòu)類型不同而有很大差別。傳統(tǒng)的液壓進給鉆削動力頭分為外置和內(nèi)置兩種。 方案的確定根據(jù)以上三個方案的選擇，確定數(shù)控平面鉆床液壓進給鉆削動力頭的設(shè)計方案為：