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1、 单工位数控缸体孔钻床设计作 者 姓 名： 指 导 教 师： 学 院 名 称： 机械工程与自动化学院专 业 名 称：机械制造 Singel Work Spaces CNC Machine Design for Deep Hole DrillerBy WangHaibinSupervisor: Liu PingNortheastern UniversityJune 2006摘 要在机械加工的生产活动中，我们常常会遇到长径比(L/D)大于10的深孔加工。深孔加工主要有以下几个特点: (1) 由于孔的深度与孔径比例较大，钻杆细长，刚性差。故在钻孔时容易偏斜，产生振动。导致孔的表面粗糙度和尺寸精度不易
2、保证。 (2) 钻头的工作环境恶劣，热量不易排出，排屑困难使得刀具磨损加剧。本设计就是针对这种特点而进行的，而且是基于组合机床的枪钻钻削系统，并设计了用PLC控制完成自动加工过程，所以大大的提高了加工效率以及加工精度。由于该钻床的基础是组合机床，所以在应用上具有高的系列化、标准化和通用化水平，性能上应具有先进性，在结构上应具有足够的刚度和精度，另外还有使用方便、性能稳定、工作可靠、制造容易、维修简单和外形美观等优点。本文介绍了组合机床通用部件的选取以及机床夹具部分的设计过程。为了更好的用PLC控制加工过程，本设计还对必要的部件加以改造，如动力滑台的进给运动改装成由步进电机驱动的。本文对可编程控
3、制器（PLC）应用于组合机床电气控制系统的设计思想作了介绍。对系统的硬件组成和软件设计作了较为详细的阐述。关键词：组合机床，枪钻，PLCAbstractMechanical processing in the production activities, we often encounter deep hole processing of which the length and diameter ratio (L/D) is greater than 10. The main features of deep hole processing is as following : (1) It
4、is beacause of the larger aperture ratio, scientists long, bad nigidity that in drilling, it is easy to be skewed, resulting vibration. It leds to the number and size of the surface roughness is not easy to ensure accuracy. (2) The working environment scurviness of aiguille, not emit heat,bit exacer
5、bated difficulties add the tool abrasion. This feature is targeted at the design of the machine tool is based on the combination of guns drilling drilling systems, and complete automated processing with PLC control, greatly enhanced processing efficiency.As the driller based combination machine tool
6、s, with applications in the mass production of high, and standardization of common standards of performance should be the advanced nature of the structure should have sufficient rigidity and precision, but also user-friendly, stable performance, reliable work, manufacture easy, and simple repairs su
7、ch as shape aesthetic advantages.This article outlines the components of the overall mix of machine tools and machine tools as part of the design process fixtures. To better use of Plc control processes, the design also necessary components to transform, for example, the power goes into Taiwan to ca
8、mpaign remodeled driven by the electrical motors. The procedure to be prepared controller (PLC) in combination machine tools and electrical control system design was introduced. Integral to the system hardware and software design made a more detailed elaboration.Key words: combitated machine tool, g
9、un drill, PLC目录摘要iAbstractii目录1第一章 绪论11.1组合机床的背景及现状11.2枪钻的设计背景及现状21.2.1 枪钻的功能21.2.2 深孔钻机的结构2第二章 机械系统总体设计52.1组合机床通用部件的分类42.2组合机床通用部件的选用52.2.1 切削参数的计算52.2.2 根据切削功率选择动力头部分62.2.3 数控机械滑台的选择72.2.4 侧底座及中间底座的选择92.3机床夹具的设计11第三章 刀具的选择枪钻133.1 枪钻简介133.2小深孔加工技术的难点和对策143.2.1 排屑困难143.2.2 钻杆刚度不足143.2.3 制造困难153.2.4
10、小深孔钻削时的切削速度和机床163.3枪钻的使用方法16第四章 PLC控制部分的设计184.1 PLC的介绍184.2 PLC的结构及基本配置184.2.1 CPU的构成184.2.2 I/O模块204.2.3 电源模块204.2.4 底板或机架204.2.5 PLC 的外部设备204.3 三菱FX2N系列基本指令系统和编程方法214.3.1 输入继电器 （X）214.3.2 输出继电器（Y）214.3.3 辅助继电器（M）214.3.4 定时器（T）224.3.5 数据寄存器234.4 PLC及脉冲模块的选取244.5 根据本机床实际情况编程25第五章液压部分设计285.1 液压部件的选择2
11、85.1.1 液压缸的选择285.1.2 其它部分的选择:285.2 液压部分原理图295.3 选择元件30第六章 画图软件介绍326.1 CAXA电子图板326.2 Solidworks2005346.2.1 PhotoWorks 高级渲染软件与SolidWorks完全集成356.2.2 FeatureWorks 特征识别软件与SolidWorks完全集成356.2.3 Animator 与SolidWorks完全集成的、易学易用的动画制作软件366.2.4 Piping 与SolidWorks 集成的管道设计软件366.2.5 Toolbox 与SolidWorks完全集成的智能化标准零件
12、库376.2.6 COSMOSXpress 与SolidWorks完全集成的设计分析工具376.2.7 SurfaceWorks 曲面辅助工具386.2.8 Geartrax 齿轮和齿轮副设计软件386.2.9 3D Instant Website396.2.10 SolidWorks MoldBase 模架库39第七章 经济环保性分析39参考文献40结束语41附录42第一章 绪论1.1组合机床的背景及现状组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量按工件特定形状和加工工艺设计专用部件组成的一种高效专用机床。可以对一种或一类零件进行高效率的加工。主要用于零件的大批量生产，具有低成
13、本、自动化程度高、配置灵活、高效率和高精度的特点。此外，由于大量地使用通用部件，组合机床的设计周期也很短，便于生产的组织和调整。 二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达0.030.02微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部
14、件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。 支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。 输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移
15、动工作台等。 控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等.本次的课题是汽车制动泵缸体钻深孔组合机床的设计。采用卧式单工位加工的方案。这种方案广泛应用于生产实际中，是在技术上相当成熟的一种。在这种配置型式下，工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件固定不动，动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱实现切削主运动。 论文详细说明了本次组合机床设计的步骤及其依据。包括被加工零件加工工艺的分析、机床配置形式的选择、滑台传动形式的确定、滑台型号的选取、动力箱的选择、以及机床的电气控制系统的设计等。1.2枪钻的设计背景及现状深孔枪管钻最初是应用于兵器制造业,因此得名枪钻,随着
