【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 冊(cè)》，鉆孔時(shí)間T的計(jì)算公式為： （）式中,l被鉆孔的厚度（mm） f切削進(jìn)給量（mm/r） d刀具或工件的直徑（mm） n主軸固定轉(zhuǎn)速（r/min） 將l=10mm，f=,d=14mm,n=728r/min代入公式中，計(jì)算得出T=由此，確定一個(gè)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，加工一個(gè)工件用時(shí)17s，達(dá)到了加工效率的要求。（3） 切削力的計(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Q235鋼，抗拉強(qiáng)度，其屬于結(jié)構(gòu)碳素鋼，鉆頭為高速鋼麻花鉆，加工方式為鉆孔，所以查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》得鉆床轉(zhuǎn)矩、軸向切削力計(jì)算公式如下： () ()查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》：。 [4]將這些代入式中可得： ， 主軸的設(shè)計(jì)（1） 軸徑的計(jì)算綜合考慮，鉆床主軸材料選用45號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后HB達(dá)到240左右，由金屬切削原理可知，主軸切削功率的計(jì)算公式為： （）將代入，可得?？紤]到軸承傳動(dòng)功率（）和花鍵傳動(dòng)效率（），所以可計(jì)算出鉆床主軸要傳遞的功率為： ()由上可知鉆床主軸為僅受轉(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： （）查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表153，取A=140[5],于是。由計(jì)算結(jié)果可知，鉆床主軸的最小直徑為16mm，根據(jù)主軸結(jié)構(gòu)要求，現(xiàn)選自動(dòng)鉆床前軸頸直徑為40mm，后軸頸的直徑為35mm。（2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由圖33進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，鉆床主軸上主要安裝一對(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的尺寸如下： 主軸零件的選用表主軸零件型號(hào)深溝球軸承滾動(dòng)軸承6208推力球軸承滾動(dòng)軸承51308花鍵（資料來(lái)源：羅圣國(guó)：《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版》，高等教育出版社，2006）[6]根據(jù)主軸的行程，可確定鉆床主軸的基本長(zhǎng)度尺寸如圖： 鉆床主軸基本尺寸簡(jiǎn)圖限于篇幅，軸強(qiáng)度的校核在這里不再敘述。 進(jìn)給氣缸的設(shè)計(jì)（1） 負(fù)載的分析一般情況下，做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸的負(fù)載由六部分組成，即工作阻力、摩擦力、慣性力、重力、密封阻力和背壓力。負(fù)載分析中，暫不考慮回氣腔的背壓力，所以需要考慮：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)載阻力即軸向切削力。系統(tǒng)摩擦阻力在機(jī)械效率中考慮，。所以計(jì)算出整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械效率為：系統(tǒng)要克服的重力有鉆床主軸重力和氣缸活塞桿的重力。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》鋼材密度取[7]，主軸體積為： （）所以主軸重力: （）把d=40mm,=550mm，現(xiàn)取整個(gè)系統(tǒng)要承受的重力G=200N.慣性力指運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)或制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，查《液壓氣壓速查手冊(cè)》得其計(jì)算公式為：[8] （）已知主軸系統(tǒng)的重力G=200N，根據(jù)工作要求，快進(jìn)行程為70mm,工進(jìn)行程為15mm。加速、減速時(shí)間一般取△t=,所以可得慣性力為：快進(jìn)時(shí)，在不考慮背壓情況下，主軸會(huì)在重力的作用下自動(dòng)下移，因此氣缸在快進(jìn)時(shí)受到的最大作用力.工進(jìn)時(shí)，氣缸要克服工作阻力（主軸軸向切削力）和摩擦力，此時(shí)系統(tǒng)重力起動(dòng)力作用。所以,為了設(shè)計(jì)的可行性，使得氣壓缸有足夠的氣壓作用力，計(jì)算中取系統(tǒng)重力的一半代入式中得F=2258N.快退時(shí)，氣缸要克服重力和摩擦力，所以，所以計(jì)算出此時(shí)F=233N.列出主軸系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)階段的氣壓負(fù)載計(jì)算公式及大小如下表（由于慣性很小未列入加減速階段的負(fù)載）： 氣缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表運(yùn)動(dòng)階段計(jì)算公式負(fù)載大小(N)工件快進(jìn)172工件工進(jìn)2258工件快退233（資料來(lái)源：張利平：《液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.）[8]（2） 進(jìn)給氣缸的選擇氣壓缸的工作壓力較低（通常不超過(guò)1MPa），根據(jù)鉆床的工作條件和加工要求。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和鉆床主軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇雙活塞桿氣缸，活塞桿為中空桿，便于主軸穿過(guò)?；钊麠U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)工件需要，選用活塞缸采用缸筒固定式。缸筒固定式雙桿活塞缸缸筒如下： 缸筒固定式雙桿活塞缸缸筒由于氣缸的往復(fù)頻率較高，為了防止氣缸活塞在行程終端撞擊缸蓋，應(yīng)選擇緩沖氣缸。同時(shí)為了控制氣缸到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)來(lái)完成預(yù)定的動(dòng)作，氣缸可采用磁性開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)控制氣缸的工作行程。它是一種有源傳感器，工作原理是基于材料的壓磁效應(yīng)。由表32主軸零件選用表可知，活塞桿兩端要裝軸承。深溝球軸承選用滾動(dòng)軸承6208，其外徑為80mm，查《》，活塞桿直徑選用d=100mm。=2258N，查《液壓氣動(dòng)速查手冊(cè)》選用氣缸負(fù)載率[8]由《液壓氣動(dòng)速查手冊(cè)》表122中的公式：[8] （）可得F=135mm。根據(jù)表《》=140mm，行程為100mm的氣缸。又缸筒材料選擇為20鋼管，由《液壓氣動(dòng)速查手冊(cè)》表122查壁厚計(jì)算公式為： （）把D=140mm,代入式中?？紤]到機(jī)械加工，缸筒兩端要安裝缸蓋等需要，并參考《氣壓傳動(dòng)與控制》，取氣缸的壁厚為[9]。 自動(dòng)鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的分析由上可知，主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括帶輪傳動(dòng)、主軸花鍵傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)已詳細(xì)介紹了，這里主要是帶輪傳動(dòng)和主軸花鍵傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。主軸花鍵傳動(dòng)主要是滿足主軸在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)還能夠做軸向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在主軸的花鍵設(shè)計(jì)中主要是根據(jù)主軸的軸徑大小來(lái)選擇花鍵的尺寸。主軸系統(tǒng)帶輪傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，設(shè)計(jì)包括V帶的選擇和帶輪尺寸的設(shè)計(jì) 主軸花鍵的設(shè)計(jì)花鍵聯(lián)接，由帶有多個(gè)鍵齒的軸和轂孔組成，齒側(cè)面為工作面，可用于靜聯(lián)接和動(dòng)聯(lián)接。與鍵聯(lián)接相比，花鍵聯(lián)接有更高的承載能力，較好的定心性和導(dǎo)向性，可實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聯(lián)接，對(duì)軸的削弱也較小。設(shè)計(jì)中軸上花鍵主要傳遞轉(zhuǎn)矩，并起到軸端的導(dǎo)向定心作用。由表32主軸零件的選取，可知選用的花鍵規(guī)格為：（）()。由主軸的行程為100mm，選用花鍵的長(zhǎng)度為140mm。 主軸電機(jī)的選擇由上知切削功率為, 由于花鍵要與帶輪固定在機(jī)架上，，所以可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)要傳動(dòng)的最小功率P為： ()可得P=。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇電機(jī)型號(hào)為：Y90L4。，滿載轉(zhuǎn)速為1400r/min。 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1） 確定計(jì)算功率V帶傳動(dòng)的計(jì)算功率為： () 式中：工況系數(shù)， P所需傳動(dòng)的額定功率。（2） 選擇V帶的帶型計(jì)算出。同時(shí)根據(jù)n=1400r/min由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖811選取普通V帶的帶型為Z型。（3） 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速由表88取小帶輪的基準(zhǔn)直徑為：。按《機(jī)械設(shè)計(jì)》式813帶速 （）代入得V=V30m/s,故帶速合適。帶傳動(dòng)傳動(dòng)比取i=2,則大帶輪的基準(zhǔn)基準(zhǔn) ：（4） 確定V輪的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度由，初定中心距為。由式 （） 由表82選用。實(shí)際中心距 =300+(1000977)/2 （） =312mm（5） 驗(yàn)算小帶輪上的包角 （），在要求的范圍內(nèi)，包角合適。（6） 計(jì)算帶的根數(shù)由[5]。根據(jù)n=1400r/min,i=2和Z型帶，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表84b的[5]。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表85得[5]，于是 () =（+）**=計(jì)算V帶的根數(shù) 自動(dòng)鉆床送料夾緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 夾緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1） 氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于手動(dòng)夾緊動(dòng)作慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，為克服其不足，根據(jù)要求設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，制造簡(jiǎn)單，夾緊速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低的適合盤類零件夾緊的氣動(dòng)夾緊裝置。該氣動(dòng)夾緊裝置，包括夾具體、支承座、氣缸、活塞桿、墊板等，如下圖所示。該氣缸通過(guò)一連接座安裝在夾具體上，活塞桿的端部連接一V型塊，在氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)作用下，活塞桿推動(dòng)V型塊壓緊零件。 氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)原理圖（2） 負(fù)載的計(jì)算工件的夾緊裝置采用V型塊，根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)畫(huà)出受力簡(jiǎn)圖，如圖所示， 受力簡(jiǎn)圖根據(jù)理論力學(xué)分析進(jìn)行計(jì)算，得出夾緊力： （）其中f摩擦系數(shù)，；V型塊夾角，本結(jié)構(gòu)為；D被夾工件直徑，本工件直徑為80mm。故計(jì)算出夾緊力：W=638N。～3，取為3。所以?shī)A緊缸所承受負(fù)載:。（3） 夾緊缸的選擇由于氣缸的往復(fù)頻率較高，為了防止氣缸活塞在行程終端撞擊缸蓋，同時(shí)由于氣缸雙向運(yùn)動(dòng)，夾緊缸應(yīng)選用雙作用緩沖氣缸。 雙作用緩沖氣缸的職能符號(hào)根據(jù)《液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)技術(shù)》公式93缸徑: [1] ()由，P=。所以D=39mm。根據(jù)表98圓整，取D=50mm。因?yàn)閐/D=～，所以活塞桿直徑為d=10～15mm。根據(jù)表99圓整取d=20mm。最后查《液壓氣動(dòng)速查手冊(cè)》選擇廣東肇慶方大氣動(dòng)有限公司生產(chǎn)的Dd=50mm20mm10A5R系列氣缸，行程為125mm，帶有磁性開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)氣缸行程位置。1動(dòng)作指示燈 2保護(hù)電路 3開(kāi)關(guān)外殼 4導(dǎo)線5活塞 6磁環(huán)（永久磁鐵） 7缸筒 8舌簧開(kāi)關(guān) 帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖 送料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1） 送料缸的受力計(jì)算送料缸在推進(jìn)工件時(shí)，工件受料斗上面所堆積重量的壓力而在所推進(jìn)工件的上下兩面產(chǎn)生磨擦阻力，每個(gè)工件的重量約為6N，最多堆積20個(gè)，故摩擦阻力為：故送料缸所受軸向力為摩擦阻力，由于力很小，所以將送料缸的運(yùn)動(dòng)近似認(rèn)為空載運(yùn)動(dòng)。（2） 送料缸的選擇由于氣缸的往復(fù)頻率較高，為了防止氣缸活塞在行程終端撞擊缸蓋，同時(shí)由于氣缸雙向運(yùn)動(dòng)，夾緊缸應(yīng)選用雙作用緩沖氣缸。我們選擇。選擇Dd=32mm10mm的10A5R系列氣缸，行程為125mm,也帶有磁性開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)氣缸行程位置。（3） 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)該自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，應(yīng)具有由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推料器，該推料器位于料倉(cāng)的底部，在順序堆放工件的料倉(cāng)底部的一端為出料口，另一端為進(jìn)出口。該機(jī)構(gòu)能夠高效地向工位輸送工件。在本文所設(shè)計(jì)的全自動(dòng)鉆床中，動(dòng)