【正文】 退延時開關(guān) KT 延時到預(yù)定時間接通，2YA 得電使電磁換向閥在右位，實現(xiàn)快退功能。 （5）原始停止當(dāng)鉆頭退到原來的位置時，撞擊擋塊 接通，繼電器 得電使開關(guān) 斷電，3SQ3KA3A切斷了整個進(jìn)給系統(tǒng)的線路，同時主軸也停止了快退動作。34 / 51經(jīng)過以上一個完成的工作過程，整個 PLC 控制系統(tǒng)又恢復(fù)原位。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。表 I/O 通道的分配和遠(yuǎn)見循環(huán)分類 元件 端子號 作用1SBX000 停止2X001 啟動1SQX002 行程限位開關(guān)2X003 端子板行程開關(guān)輸入 3SX004 行程限位開關(guān)1KAY000 中間繼電器2Y001 中間繼電器3Y002 中間繼電器KT Y003 中間繼電器1YA Y004 三位四通換向電磁閥的左位電磁塊2YA Y005 三位四通換向電磁閥的右位電磁塊輸出3YA Y006 速度換接閥電磁塊如表 所示，為 I/O 通道的分配和元件功能。根據(jù) PLC 電氣控制圖畫出 PLC 梯形圖，如圖 所示。35 / 51圖 PLC 控制梯形圖36 / 517. 主軸及其相關(guān)零部件的設(shè)計計算與校核軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運動的零件，都必須靠軸來傳遞運動和動力。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭的主軸作為鉆削加工的工作主體，它的結(jié)構(gòu)尺寸、形狀和材料，對鉆削動力頭的工作性能都有很大的影響。主軸的設(shè)計也和其他零件的設(shè)計相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算量方面的內(nèi)容。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。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響主軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加主軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。 擬定主軸上零件的裝配方案數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭的主軸，圍繞著低成本、易加工、易裝配、工作強度大等特點展開設(shè)計。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)計的前提，它決定著主軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預(yù)定出主軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。根據(jù)鉆削動力頭的總體方案設(shè)計，主軸上零件的裝配，如圖 所示。37 / 51圖 主軸零件裝配方案主軸的頭部是用于安裝鉆削刀具的快換夾的，作為傳遞運動與動力的主要部分。那么主軸頭部的運動與動力又要靠主軸的其它部位來傳遞。主軸傳遞的運動可分為主運動和進(jìn)給運動部分。主軸的主運動轉(zhuǎn)動時由變頻三相異步電機提供的動力。變頻三相異步電機可以提供不同轉(zhuǎn)速的運動與動力，然后由同步帶輪和花鍵把轉(zhuǎn)動的動力傳遞給主軸。那么主軸的尾部就應(yīng)該設(shè)計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)給運動的同時為主軸提供轉(zhuǎn)動的動力。主軸的進(jìn)給運動的動力源是液壓缸。液壓缸通過彈簧緩沖裝置和主軸活塞套把動力傳遞給主軸，讓主軸作直線進(jìn)給運動。主軸是由帶輪帶動旋轉(zhuǎn)的同時隨著主軸活塞套作直線進(jìn)給運動的，只要在主軸與主軸活塞套之間安裝一個滾動軸承作為支撐就能滿足主軸在接受花鍵傳遞轉(zhuǎn)動動力的同時又能接受活塞套筒傳遞的直線運動。安裝在主軸與活塞套之間的軸承，不但受到軸向力，還受到徑向力。為了滿足受力條件，選用角接觸球軸承。角接觸球軸承可同時承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨承受軸向載荷，能在較高轉(zhuǎn)速下工作。要想把軸向直線運動傳遞給主軸，那么主軸的結(jié)構(gòu)上就需要有接受軸向力的軸肩，按受理條件，需要把軸肩設(shè)計在滾動軸承的兩側(cè)，但這樣主軸的兩頭都是大的無法把軸承裝進(jìn)主軸上。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)計尺寸大于軸承內(nèi)徑的軸肩，所以在主軸后端設(shè)計一段螺紋，安裝一個大螺母擋圈代替軸肩。螺母擋圈適用于零件的軸向固定，可以承受較大的軸向力，但軸上螺紋處有較大的應(yīng)力集中，所以設(shè)計主軸尺寸時應(yīng)盡量減低螺紋部分的盈利集中。螺母擋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。綜合上述，從主軸前到后端的順序，裝配在主軸上的零件有套筒，角接觸軸承，螺母擋圈，大同步帶輪等。 主軸的材料與熱處理一般軸的工作主要承受彎矩和轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生的應(yīng)力多為交變應(yīng)力，其主要失效形式為疲勞破壞。故軸的材料首先要有足夠的疲勞強度，且對應(yīng)力集中的敏感性低，同時38 / 51要有較好的工藝性和經(jīng)濟性。本論文中，由零件裝配方案已知鉆削動力頭主軸的總體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過受力分析，可知主軸主要承受較大的扭矩，且表面摩擦較大。根據(jù)主軸的工作受力情況，選用合金鋼 20CrMnTi 作為主軸的材料。主軸的熱處理方式為：滲碳——淬火——回火。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。這樣，工件既能承受的的沖擊，又能承受較大的摩擦。 確定主軸的最小直徑按鈕轉(zhuǎn)強度條件計算，這種方法是只按主軸所受的扭矩來初步計算主軸的強度。由公式 ??式中：d——軸的直徑，mm；T——軸所傳遞的扭矩，在此處 T=M= ；Nm?——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，查表得 ，取 ；p? 35~pMPa??40pPa??得 ???取主軸最小徑為 d=32mm。根據(jù)軸上擬裝的零件，分析主軸工作受力情況，確認(rèn)主軸最小徑為花鍵軸段部分。 主軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計主軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，要滿足主軸的工作受力情況。主軸作主運動時，承受的最大扭矩為主要受力條件。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39 / 51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動與動力。依據(jù)軸上不同部位，設(shè)計主軸的尺寸。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)計為階梯軸。主軸的直徑從頭部到尾部逐漸減小，但盡可能減小緩慢一些，以免過度削弱主軸的剛度，根據(jù)軸上裝配零件的尺寸確定主軸各段的直徑。主軸的軸向尺寸可依據(jù)主軸上裝配的零件與主軸的工作行程來確定。綜合上述，主軸尺寸如圖 所示。圖 主軸的結(jié)構(gòu)尺寸 主軸的校核主軸的花鍵段為最小直徑，受扭轉(zhuǎn)也最大，所以花鍵部分為危險截面段。 主軸的扭轉(zhuǎn)強度由于主軸的最小直徑（花鍵部分）是按扭轉(zhuǎn)強度來計算的，所以主軸滿足扭轉(zhuǎn)強度要求。 主軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算 ????40 / 51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)給運動。主軸整體受力不屬于細(xì)長桿壓桿模型，因此不需要壓桿穩(wěn)定性校核。 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)行計算。 3210[]mTPzhld????式中： P——壓力，MPa；[P]——花鍵連接的許用壓力，MPa；查表[P]=10MPa；T——主軸受扭矩， ；T=M= 。Nm?Nm?——載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取 =；? ?Z——花鍵的齒數(shù)，z=8；——花鍵齒的工作長度，mm；根據(jù)工作行程，取 =200mm；l lh——花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵 ，?????其中 C 為花鍵倒角，C=；——花鍵的平均直徑，矩形花鍵 。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。查軸承標(biāo)準(zhǔn)表，選用 7008AC 型角接觸球軸承作為主軸的軸承。角接觸球軸承可同時承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨承受軸向載荷，能在較高的轉(zhuǎn)速下工作，因此滿足主軸的工作條件。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。在進(jìn)給時由前端的軸承把力傳遞給主軸，在后退時由后端的軸承把力傳遞給主軸，除了主軸的頭部，主軸的其余部分在進(jìn)給或后退時所受的軸向力均為拉力。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。 主軸軸承的壽命計算由主軸受力分析，7008AC 只受軸向載荷，那么。??由公式 60hCLnP???????式中： ——軸承壽命，h；Ln——主軸轉(zhuǎn)速，r/min；鉆孔直徑 時，n=230r/min；30m?P——軸承所受載荷，KN；——壽命指數(shù)，取 =3；??42 / 51C——基本額定載荷；查軸承載荷壽命曲線圖，C=120KN。 得 610hCLnP???????????????????故 安全！43 / 518. 綜合評價機械制造裝備設(shè)計的評價的目的是為了降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量。對本論文所設(shè)計的數(shù)控平面液壓進(jìn)給鉆削動力頭，應(yīng)該從加工、裝配、維修和運輸?shù)确矫鎭碓u價。對于加工，該鉆削動力頭可加工 的孔，工作形成是 200mm。主要用于10~3m?加工 H 鋼（一般為 和 20 號鋼，硬度 ， =650MPa），可實現(xiàn)進(jìn)給時自控215Q2HB?b?形成，且形成可控。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。一般裝備在設(shè)計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。該動力頭按模塊化設(shè)計思路，分成了三個部分，其裝配簡單，裝配周期短；不但提高了裝配質(zhì)量，還降低了裝配成本。對于維修，該鉆削動力頭的各零部件的哦經(jīng)過校核，符合所需要的壽命與受力條件。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。對于運輸，由于該動力頭的主運動、進(jìn)給運動和控制系統(tǒng)高度集為一體，不但減小了動力頭的體積，還降低了鉆削動力頭的重量。綜合上述，該鉆削動力頭加工容易，裝配簡單，壽命長，運輸方便；與傳統(tǒng)鉆床的動力頭相比較具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、剛型好等特點；其自動化程度高，使生產(chǎn)效率提高，還降低了工人的勞動強度，能很大限度地降低生產(chǎn)成本。44 / 51設(shè)計總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計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。雖然在設(shè)計的過程中會遇到一些困難，但通過努力最終還是解決了所遇到的問題。通過本次畢業(yè)設(shè)計，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)。，并了解了一些新的知識，開闊了視野。，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法，對新信息和新知識及時做筆記。，更深的認(rèn)識到了互助合作的重要性。45 / 51致 謝本設(shè)計從選題、方案論證到方案的確定都是在導(dǎo)師李玉玲老師的全面悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)、淵博的知識、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)術(shù)思想，以及敏銳的洞察力，始終令我敬佩，給我很大的啟發(fā)。值此之際，謹(jǐn)向我的老師表達(dá)我深深的敬意和衷心的感謝!在四年的學(xué)習(xí)和生活期間，感謝陜西理工學(xué)院機械工程學(xué)院各位老師的無私幫助。最后，在本文結(jié)束之際，向所有為我的畢業(yè)設(shè)計提出寶貴意見的評閱專家們表示衷心的感謝和崇高的敬意! 謝謝! 二 OO 九年六月46 / 51 參考文獻(xiàn)[ 1 ] [M].北京：高等教育出版社，.[ 2 ] 濮良貴，（第七版）[M].北京：高等教育出版社，.[ 3 ] 王積偉，章宏甲，[M].北京：機械工業(yè)出版，2022.[ 4 ] [M].上海：科學(xué)技術(shù)出版社，.[ 5 ] [M].重慶：重慶大學(xué)出版社，.[ 6 ] 吳宗澤，[M].北京：高等教育出版社，.[ 7 ] [M].北京：國防工業(yè)出版社，2022.[ 8 ] 許繆，王淑英電器控制與PLC控制技術(shù)[M].北京：.[ 9 ] [M].北京：高等教育出版社，.[10] 上海紡織工學(xué)院，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，[M].上海:科技大學(xué)出版社，1979.[11] ：零部件的結(jié)構(gòu)與組合[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，.[12] [M].北京：.[13] [M].北京：.[14] [M].北京:電子工業(yè)出版社，.[15] [M].上海：同濟大學(xué)出版社，.[16] [J ] 液壓與氣動，2022.[17] 、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭的研制[J ] 機床與液壓，