钻床的自动化改造及进给系统方案设计书.docVIP

目 录 1 引言 1 1.1 问题分析及其对策 1 1.2 本文研究的内容及目标 3 1.3 本章小结 3 2 自动钻床的总体方案设计 4 2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述 4 2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定 4 2.3 执行系统的方案设计 5 2.4 传动系统方案设计和原动机选择 7 2.5 控制方案设计 8 2.6 总体布局设计 9 2.7 辅助系统的设计 9 2.8 本章小结 9 3 专用钻床进给系统的设计 10 3.1 进给系统概述与分析 10 3.2 进给系统方案图的确定 10 3.3 工况分析 11 3.4 切削力的计算 12 3.5 钻床主轴设计 13 3.6 进给液压系统设计 16 3.7 本章小结 28 4 专用钻床主轴传动系统的设计 29 4.1 主轴传动系统的分析 29 4.2 主轴花键的设计 29 4.3 主轴电机选择 29 4.4 V带传动设计 30 4.5 本章小结 31 5 自动钻床控制系统设计 32 5.1 自动钻床的自动化控制要求 32 5.2 可编程控制器PLC的简述 32 5.3 自动钻床进给系统控制流程 33 5.4 自动钻床进给系统电气原理图 35 5.5 自动钻床进给系统控制元件的选择 35 5.6 控制系统程序的编写 38 5.7 本章小结 38 结束语 39 致谢 40 参考文献 41 总体方案设计的内容主要包括以下几个方面： (1)执行系统的方案设计； (2)原动机类型的选择和传动系统的方案设计； (3)控制系统的方案设计； (4)总体布局设计； (5)辅助系统的设计； 为了完成普通台式钻床的改造及进给系统的设计，我们依循机床设计的一般步骤确定自动钻床的总体方案设计。 2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述 本文对普通台式钻床的自动化改造及进给系统设计是以某五金工具厂钢丝钳生产线的自动化改造为背景。 已知：加工对象为钢丝钳，加工工序为在钢丝钳上钻削直径为φ12mm（钻床最大钻削直径）的通孔，钢丝钳材料为Q235。 改造后的全自动钻床应满足以下设计要求： (1)满足自动连续生产，且生产率为3把/分钟； (2)自动化改造应是机械、电气和液压的有机结合； (3)传动系统设计应包含切削力计算、电动机选择、传动装置设计、床身结构设计等； (4)设计重点为钻床液压进给系统之进给油缸设计； (5)自动控制系统应以PLC与手动相结合的方式实现； 2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定 与传统台式钻床的加工工艺路线相比较，改造后的全自动钻床基本动作有很大的调整，这其中主要是导入了自动化加工动作。结合设计及生产要求，确定工艺路线如下： 启动（电源及控制模块）→自动送料→自动夹紧→主轴快进→主轴工进→主轴停 留→主轴快退→夹具松开→出料→ 为了完成自动化加工，自动钻床按照上述工艺路线进循环行动作来完成成批工件的加工过程。根据工艺流程，可确定自动钻床的动作流程图如图2.1所示。 图2.1 自动钻床动作流程图 2.3 执行系统的方案设计 执行系统是机械系统中的重要组成部分，直接完成机械系统预期工作任务。 机械执行系统的方案设计是机械系统总体方案设计的核心，是整个机械设计工作的基础。 本文自动钻床的执行系统主要包括钻头加工和进给液压缸驱动进给。 2.3.1 执行系统的功能原理设计 功能原理设计决定产品的技术水平、工作质量、传动方案、结构型式、制造成本等。因此在进行钻床的功能原理设计时，我们应当考虑钻床功能的可行性、先进性和经济性。 普通台式钻床的改造主要是实现自动化功能。改造后全自动钻床能实现自动化连续生产，提高了生产率，符合了工厂的生产需求，适应了现代机械加工业的发展要求。 2.3.2 执行系统的运动规律 本文设计的重点在于钻床液压进给系统之进给油缸设计，也就是用液压缸驱动来替代手动进给。根据设计，我们要分析的运动规律包括钻头切削运动和进给液压缸驱动进给运动。钻头加工运动包括旋转切削运动和钻头直线进给运动。进给液压缸驱动进给运动要完成驱动主轴进给，为直线运动。 钻床执行系统的运动规律如图2.2所示。 图2.2 自动钻床运动规律简图 2.3.3 执行机构的形式设计 在进行执行机构的形式设计时，要遵循以下原则：满足执行构件的工艺动作和运动要求、尽量简化和缩短运动链、尽量减小机构尺寸、选择合适的运动副形式、考虑动力源的形式、使执行系统具有良好的传力和动力特性、使机械具有调节某些运动参数的能力和保证机械的安全运转[5]。 考虑以上设计原则，在实现钻头的旋转切削运动时，动力源与主轴之间的执行机构我们选择带轮传动；在实现钻头的直线进给运动时，我们选择