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1、Jk料晶业愈木界?1LiuZhou Vocational & Technical CollegeI，鼻； A H A I 。 T A. k Ml ； - f 广 A I I A A毕业设计（论文）题目：自动专用钻床设计（液压）系部机电工程系专业 机电一体化技术（自动生产线维护方向）姓名学号摘要我们小组这次设计的目的是设计一个全自动专用双钻头钻床。做为一个专用钻床，首 先是是要对需要加工的工件进行分析，这样才能满足我们的加工目的。在这次设计中，我 们需要加工的工件是一个带有拐角的工件，在拐角后面的面板上钻两个孔，为了保证工件 的精确度，两个孔必须同时加工才能保证精度达到要求。在我们的设计中，我们
2、通过老师 帮助和对资料的查询，在对比气压和液压的优缺点中选择液压双钻头钻床设计，整个双钻 头钻床设计中，我们组的成员积极参与讨论，我们在钻床的夹紧、定位中做了很多大胆的 假设，并对每一个假设都仔细的分析讨论，最后我们从中找出了最优的选择。我们这次的 双钻头钻床设计，它能精确地加工出含有两个孔的工件，在结构上，精密而不失美观，不 仅有较大钻削力度，而且精度同样符合要求。#1绪论21.1 全自动专用钻床介绍 2.1.2 全自动专用钻床的特点 3.2总体方案设计 32.1 设计目的3.2.2 零件对比分析4.2.3 气动和液压对比4.2.4 夹紧装置 5.2.5 整体结构5.2.6 液压系统的设计要
3、求6.3液压系统的设计计算73.1 负载分析7.3.2 液压缸选择8.3.3 液压泵的选择8.3.4 选择电动机参数 9.3.5 选择油箱9.3.6 选择阀9.3.7 电器元件列表1.13.8 液压回路的设计1.24液压传动系统的电气控制设计 134.1 电气控制回路设计 1.34.2 液压系统的动作顺序1.34.3 控制电路图145工作流程155.1 夹紧缸运动155.2 送料缸的伸出1.55.3 钻削缸的运动1.55.4 钻削缸运动到c1时的运动状态 165.5 钻削缸到c2时的运动状态 1.65.6 钻削缸到c0时的运动状态1.65.7 液压系统的卸荷1.6结论17感想17参考文献181
4、绪论1.1 全自动专用钻床介绍20世纪70年代初，钻床在世界上还是采用普通继电器控制的。如 70年代-80年代 进入中国的美国的 ELDORADO司的MEGA50德国TBT公司的T30-3-250 , NAGE公司的 B4-H30-C/L,日本神崎高级精工制作所的 DEG等钻床都是采用继电器控制的。80年代后期由于数控技术的出现才逐渐开始在深孔钻床上得到应用，特别是90年以后这种先进技术才得到推广。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔钻床除进给系 统由机械无级变速器改为采用交流伺服电机驱动滚珠丝杠副，进给用滑台导轨采用滚动直线导轨以外，钻杆箱传动为了保证高速旋转、精度平稳，由交换皮带轮及皮
5、带，和双 速电机驱动的有级传动变为无级调速的变频电机到电主轴驱动，为钻削小孔深孔钻床和提高深孔钻床的水平质量创造了有利条件。为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或与加工零件中心线成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各个国家而专门开发研制多种专用深孔、多轴等钻床。一个完整的全自动专用钻床由底座、工作台、主轴箱、变速箱、冷却泵、摇臂、钻 头、等构成。全自动专用钻床可以一次性完成送料、夹紧到钻削的全过程，而且可以进 行批量生产。本机由一个人站立操作，整个过程是：将工件放于工作台钻床自动运行， 整个钻削完成后再将工件搬下。这样既可以提高工作效率，也可以大大的提高钻削的质 量，同时也不致使工人搬
6、运零件次数过多而成生疲劳感。与普通 钻床相比，全自动专 用钻床可以实现加工自动化，应为液压具有夹紧力大的特点，所以整个加工过程稳定、 安全、高效。1.2 全自动专用钻床的特点全自动专用钻床的加工特点：加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正 孔中心，并是刀具转动。全自动专用钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动，并 沿主轴方向进给，操作可以是手动，也可以是机动。并且可以大量加工，全自动专用钻 床是具有广泛用途的机床，对零件进行钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹的加工。在钻床上配 有工艺装备时，还可以进行链孔，在全自动专用钻床上配有万能工作台还能进行分割钻 孔、扩孔、较孔。因为它解决了现有普通钻床
7、加工的零部件操作不方便、加工困难、危 险系数大、加工过程复杂等技术问题。主要分为：立式、专用、深孔、台式、摇臂、多 孔等钻床。2总体方案的设计2.1 设计目的：在一根细长轴上钻两个半径为 5中心距为15深度为15的孔如图所示#2.2 对零件的分析由图得出，零件的厚度为15mm总长为490mm且另一头有一个45度左右的偏角, 在偏角上有两个孔，我们目的就是钻这两个孔，因为此工件有一个拐角，因此对于一般 紧夹紧就比较困难，因为2孔之间的距离较近，需要精确地定位，因此我们设计了一个 专用的夹紧工作台来夹紧此工件。此工作台的夹紧空间就和工件模样一致，有一侧面可 以移动。放工件时，从一边的侧面放入，这样
8、便把工件夹紧，使其精确定位。为了实现 其一体化功能，必须让机床同时钻两个孔，这才能让这两个孔的位置及距离得到良好的 保证，因此必须要做出一个同时能加工两个孔的钻头才能实现此目的。2.3 气动和液压的对比从工程的角度讲：气体是可压缩流体，液体是不可压缩流体，气体容易泄露不易密 封；气体可以被压缩而产生高温；气体可被压缩导致其很难用于产生伺服动作；气体的 高压缩比是同样的压力下提供同样的动作量需要的气体很多，平时不易储存。气压传动 更适宜与远距离传动，因为气压传动可以直接从空气中获得气体进行加压。传动精度不 够准确不平稳。而液压传动要靠液体，而一般机械他自身携带的液体数量是相当有限的如千斤顶，只适
9、合短距离的传动，但是稳定性更好，传受较大的力效果更好。只要控制油液的压力、 流量和流动方向，便可控制液压设备动作所要求的推力（转矩）、速度（转速）和方向， 液压缸的工作压力取决于负载。在输出同等功率的条件下体积和重量可减小很多，布局 有装有很大的灵活性，能构成用其它方法难以组成的复杂系统。传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向，可以在运行中实现大范围的无级变速。操作控制方便、省力，易于实现自动控制、过载保护。液压元件易于实现系列化、标准化、 通用化。从环境的角度讲：气动环保无污染，而液动比较脏但是噪声小。所以采用液压系统全自动控制双轴钻削，首先，将工件放上工作台夹紧缸夹紧，然后，
10、送料缸工输送到主轴下方停止，主轴进给缸进给钻削，最后 ，钻削完成主轴进给缸快退，送料缸回缩，夹紧缸松开。如此循环自动完成钻削全过程加工流程图启动按钮一夹紧缸进一送料M进f钻削缸快进1夹紧缸退 钻削缸工进f钻削缸快退f送料缸全退-2.4 夹紧装置因为工件的本身有一个拐角，定此工件的夹紧和定位就比较困难，经小组讨论研究, 我们设计了一个专用的工作台，如图所示：夹紧缸工件得工作台工件槽内有定位槽，夹紧缸连接工台的一边，而这工作台的一部分可以自由移动, 这样便于对工件放入和取出。2.5 整体结构立式钻床、液压站、小10双轴钻头、工作台整体结构示意图9nn 齿粒套齿轮箱示意图2.6 液压系统的设计要求在
11、开始设计液压系统时，首先要对机械设备主机的工作情况进行详细的分析，明确 主机对液压系统提出的要求，具体包括以下几个方面。(1)主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和 空间尺寸上的限制；(2)主机的工作循环，液压执行选件的运动方式(移动、转动或摆动)及其工作范围;(3)液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围；(4)主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求；(5)对液压系统工作性能(如工作平稳性、转换精度等)、工作效率。自动化程度 等方面的要求；(6)液压系统工作的工作环境和工作条件，如周围介质。环境温度、湿度、尘埃 情况、外界冲击振动等；(7)其他方面的要求，如
12、液压装置在重量、外形尺寸、经济性等方面的规定或限 制。3液压系统的设计计算如图所示的工件，需要大量生产，本工序钻削工件上有两个M0的孔，为此设计一全自动专用钻床，只要将工件放在工作台，就可以重复自动的完成夹紧、送料、加工到 结束这一全部过程，设计该钻床的液压系统以及电气控制回路，设计的该专用钻床的加 工工位结构简图如上述图所示。3.1 负载分析根据工件材料查阅机械加工工艺手册，得出钻孔的较合适的表面切削速度为：V=2130 m/min从而计算出主轴的钻速为：n=v/ 兀 d=446637 r/min由加工直径查阅工艺手册，得出加工每转进给量为：f=0.180.38 mm/min从而计算出钻削缸
13、的轴向进给速度为：v1=80242 mm/min根据切削原理得出钻削力计算公式为：扭矩：M=Cm dm f，m km 10 3 N m轴向力：F=Cf dXF fYF Kf N查阅机械设计手册得Cm=210;Km=0.8;Cf=427;Kf=1;Yf=0.8Km= Kf=(220/190)0.6=1.09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为：M=23.69 N mF=2946 N(1)计算钻削缸受力钻削缸所受轴向力减去动力头的重量，应该小于2946N。(2)计算夹紧缸受力根据夹具结构画出受力简图，由理论力学分析进行计算得夹紧力为：故计算出夹紧力：W= 1219 N查阅液压传动
14、设计手册，安全系数 2.53,取其为3。所以夹紧缸应承受负载为： W 缸=1219 M = 3657 N3.2 液压缸选择本例工艺要求送料缸送料速度大于 50mm/s,钻削缸快进速度大于50mm/s查液压传动产品手册：选内径X活塞杆径=40 x 20mmi勺液压缸作为夹紧缸，则当液压缸内油的压力达到 P =W/A =4X 3657/3.14/402 =2.91 Mpa时就可夹紧工件；选该液压缸行程不小于 40mm 如图所示。液压缸3.3 液压泵的选择根据液压缸的最大工作压力和最大流量，再考虑相关的损耗，计算泵的额定流量和 额定压力。液压泵的额定流量：Q 泵 方1漏 Q 缸=1.1 2.41 =
15、2.65 L/min泵的额定压力：P 泵 2压 P 缸=1.3 291=3.78 Mpa查阅液压产品目录：选泵型号：YB1-2.5额定压力为6.3 Mpa,排量为2.5m /r ,转速为1450r/min的定量 叶片泵。该泵的输出流量为 Q = 2.5 1450 =3.6 L/min3.4 选择电动机参数Pm=PQ/60 Tl =3.78 X 3.6/60 X 0.7=0.K24因为液压泵的转速为1450r/min,所以选电机的转速为1450r/min,功率大于0.324KW。选择1.5KW 的电动机。3.5 选择油箱油箱容量通常取泵的额定流量的24倍，故设计油箱的容量为714L。因为钻削缸要支撑动力头，又双向受力
