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1、闽西职业技术学院机电综合设计说明书题 目： 专用钻床机电系统设计 所在系： 机械工程系 专 业： 机电一体化技术 班 级： 10级机电（2）班 组 员： 胡小龙 林万宝 林淑池 林 桓 林庆祥 廖帆坤 指导教师： 邱俊贤老师 2013年 1 月 12日目 录一、前言 1、题目分析22、 负载分析 1、钻削缸受力计算4 2、夹紧缸受力计算4 3、送料缸的受力计算5三、液压元件的选择 1、液压缸的选择6 2、选择液压泵7 3、选择阀7四、液压系统及电气控制回路设计 1、液压回路系统设计图7 2、电器控制回路设计8五、设计小结 1、设计体会与建议11六、参考资料 1、参考资料信息12前 言1、 题目
2、分析图1所示工件，大批量生产。 本工序钻削工件上的一个15偏心孔，工件材料为铸铁，材料硬度HB220，为此设计一全自动专用钻床，只有将工件堆积在料斗里，一按开关就可重复自动完成从送料到加工结束的全过程。 图1 自动钻床加工工位结构简图设计的该专用钻床的加工工位大致结构图，如图2所示，其工作循环步骤为：按钮送料缸进送料缸初始退送料缸全退同时加紧缸进钻削缸快进钻削缸工进切削缸快退加紧缸退继续下一个工作循环。图2工件图负载分析 根据工件材料查机械加工工艺手册，得出钻孔的较适合的表面切削速度为：从而计算出主轴的转速为：由加工直径查工艺手册，得出加工每进给量：从而计算出钻削缸的轴向进给速度：根据切削原理
3、得出钻削力计算公式：扭矩：轴向力：根据工件材料查有关手册得出：故计算出在本工艺条件下的最大钻削=扭矩及最大钻削轴向力：1、钻削缸受力计算钻削缸所受力平衡方程为：式中：为切削缸所受轴向力，G为动力头重力。2、夹紧缸受力计算根据夹具结构画出受力简图，如图3所示，根据理论力学分析进行计算得出：夹紧力：其中：摩擦系数，取0.2; 型块夹角，本结构；D-被夹工件直径，本工件直径为80mm。故计算出夹紧力：W=1230N考虑安全系数2.53，取为3。所以加紧缸应承受的负载： 3、送料缸的受力计算 送料缸在推进工件时，工件受料斗上面所堆积工件重量的压力而在所推进工件的上下两面产生摩擦阻力，每个工件的重量为6
4、N，最大堆积20个，故摩擦阻力为: 故送料缸所受轴向力为摩擦阻力，由于力很小，所以将送料缸的运动近似认为空载运动。液压元件的选择 1、液压缸的选择 本设计工艺要求送料缸送料速度大于50mm/s，钻削缸的快进速度大于50mm/s。查当液压传动产品手册：选内径x活塞杆径即的液压缸作为加紧缸，则当液压缸内油压力时就可夹紧工件；选择液压缸行程不小于40mm。 因为钻削缸要支撑动力头，又双向受力，选直径大一点的液压缸，另外由于有差动联接，要使得快进和退出的速度较接近而选活塞杆直径较粗的液压缸作为钻削缸，则当液压缸内油的压力大于就能满足钻削缸快速进给要求；选择液压缸的行程不小于35mm。 选内径x活塞杆径
5、即的液压缸作为送料缸，当输入流量达到：就能满足送料速度要求；液压缸的行程根据具体结构确定。 2、选择液压泵 根据以上所需最大压力及最大流量并考虑一定的损耗，所选泵的额定流量：所选泵的额定压力:查液压产品目录：选泵型号：YB1-2.5，其额定压力为6.3MPa，排量为2.5mL/r，转速为1450r/min的定量叶片泵。该泵的输出流量为。油箱设计为:714L。3、 选择阀 送料缸换向选用两位四通电磁阀，能满足送料要求;加紧缸换向选用两位四通电磁阀，在加紧工件时，能一直保持一定的压力；钻削缸换向选用三位四通电磁阀。液压系统及电气控制回路设计1、液压回路系统设计图由于钻削缸的压力小于加紧缸的压力，故
6、在钻削支路上接一个减压阀，以保证夹紧力切削过程中不下降。 由于钻削缸垂直安装，以使得运动平稳，采用液压缸出口节流调速回路。以泵额额定压力6.3MPa、流量3.6L/min为基准选择各种电磁换向阀、溢流阀、减压阀、调速阀等元件，元件的具体型号不一一叙述。为节约能源，钻削缸快进采用差动回路。具体设计的液压回路见图4所示。液压系统图2、电器控制回路设计 该自动钻床工作循环工程如前所述，由于送料杆和加紧杆同时伸出到位时会产生干涉，所欲要等送料缸退出才能加紧，但为了节约时间，在送料缸刚好退出干涉位置时，加紧就动作，使得加紧与送料缸后退同步。 控制回路具体设计步骤如下:(1) 绘制各液压位移图，如图5（a
7、）所示，其中A为送料缸，B为夹紧缸。C为钻削缸。(2) 以行程开关压下为1，弹起为0，绘制开关信号图，如图5（b）所示。(3) 由于在第4步和第7步有两组相同的信号，故将所有信号分成两级，图5（c）所示。图5 液压传动回路作用图(4) 以01为触发信号，绘制开关动作图，如土5（d）所示。在第7步因为和第4步信号相同所以在该组加1个继电器K常开触点。(5) 绘制线圈（电磁铁，继电器）通断电图，注意在级和级交接处增加一个继电器通电，以便进行分级的转换，在级结束时继电器断电，如图5（e）所示。(6) 根据图5（d）,5(e)绘制电气控制回路图，如图6所示，图中继电器K5为图5（e）所示的分级转换继电
8、器K。工作时按一下带自锁的按钮SB1使YA通电，即可连续的重复本例所要的工作循环过程，如果短暂停机。则按SB2液压泵卸荷。 图6 电气控制图 图7 PLC 改造梯形图 若采用PLC控制，则将图6电气控制回路图转换为梯形图。如图7所示，以三菱FX2系列PLC为例，符号说明如下： 设计小结1、 设计体会与建议 一个月的设计就要过去了，我们在这期间学到了很多东西，也深刻认识到自身的不足，受益良多，受益匪浅。 在这期间我们组分工合作，齐心协力，一起准备设计的前期工作，一起完成设计项目。这期间，我们遇到也平时没有遇到的问题，我们不放弃，一起研究，一起找材料，一起分享快乐等。这次设计对我们每个人来说都死一个挑战，平时接触的东西不多，我们要在海量的知识中寻找有种抓狂的心绪。这时我们的团队力量便体现出来了，这期间我们相互鼓励和温暖，在小组间相互交流。让我们学会了怎样与人交流。也深刻的体会到团结就是力量这个道理。虽然设计结束了，但我们组的合作精神还继续着，将去迎接更大的挑战。参考资料1、参考资料信息【1】 金属切削机床夹具设计手册。北京：机械工业出版社。1995【2】 张利平气压传动系统及设计 M北京：化学工业出版社，2005【3】 朱光力机床与液压 M北京：机械工业出版社。2004- 13 -
