資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 緒論 1.1 問題分析及其對策 1.1.1 現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展狀況 金屬切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法，是機械制造行業(yè)中最基本的加工方法，金屬切削加工過程是由金屬切削機床來實現(xiàn)的。金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器。 在現(xiàn)代機械制造行業(yè)中，隨著加工零件方式多樣化及工藝合理化的發(fā)展的要求，加工零件的方法也呈現(xiàn)出多樣化，如：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓和輥軋等，在這其中機床切削加工的工作量約占總制造工作量的40%～60%(其中鉆床占11.2%),所以在目前的機械制造行業(yè)中金屬切削機床是主要的加工設備。而機床的技術性能又直接影響機械制造行業(yè)的產品質量和勞動生產率，所以為了提高國家的工業(yè)生產能力和科學技術水平，必須對機床的發(fā)展作出新的要求。 隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術的進步，尤其是計算機的出現(xiàn)和數(shù)控技術的發(fā)展，我國的機械制造行業(yè)正朝著自動化、精密化、高效率和多樣化的方向發(fā)展。 我國機床工業(yè)自1949年建立以來，雖然在短短的時間內取得了很大的成就，但與世界先進水平相比還有較大的差矩。就現(xiàn)狀看，主要表現(xiàn)在：我國機床工業(yè)起步晚、技術不成熟；大部分高精度和超精度機床的性能還不能滿足要求，精度保持度也差，特別是高效自動化和數(shù)控機床的產量、技術水平和質量等方面都明顯落后。據有關部門統(tǒng)計我國數(shù)控機床的產量僅是全部機床產量的1.5%，產值數(shù)控化僅為8.7%（至1990年底）；我國數(shù)控機床基本上是中等規(guī)格的車床、銑床和加工中心等，而精密、大型、重型或小型數(shù)控機床還遠遠不能滿足要求；另外我國機床在技術水平和性能方面的差矩也很明顯，機床理論和應用技術的研究也明顯落后。所以我們要不斷學習和引進國外先進科學技術，大力發(fā)展研究，推動我國機床工業(yè)的發(fā)展。 1.1.2 問題的提出 由以上現(xiàn)狀分析我們可以看出，在機床加工中鉆床的加工工作量在總制造工作量中占有很大的比重。鉆床為孔加工機床，按其結構形式不同可以分為搖臂鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床、多軸鉆床等。主要用來進行鉆孔、擴孔、絞孔、攻絲等。長期以來我國的機械機械制造工業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來完成，但是傳統(tǒng)的鉆床在大批量生產時存在許多的不足之處： （1）自動化程度不高.，難以進行大批量的生產； （2）工作效率低，且工人的工作環(huán)境惡劣； （3）占用人力較多，操作固定不變易出錯； （4）精度不高，工件裝夾費時； （5）加工產品質量不高； 針對以上傳統(tǒng)鉆床的不足之處及生產中存在的問題，我們有必要對傳統(tǒng)鉆床進行結構改進。通過對傳統(tǒng)鉆床手動的進給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)及人工送料系統(tǒng)的改進和設計，從而提高產品質量和生產效率，實現(xiàn)自動化，降低勞動強度及工作量。 1.1.3 問題的分析以及解決方案 當前傳統(tǒng)鉆床問題的存在主要在于自動化程度、生產效率、工作環(huán)境及產品質量。在生產過程中，手動的操作、繁鎖的裝夾、大量生產力的投入和單一的生產流程導致了鉆床加工的自動化程度低、生產效率低、工作環(huán)境惡劣和產品質量不高，因此，我們要解決的問題在于如何實現(xiàn)鉆床加工的自動化、減少生產力的投入生產和與其它工藝流程相結合，同時也要考慮經濟問題。 經過分析，我們可以從機構設計和控制系統(tǒng)兩方面去考慮。通過對鉆床機構的改造來實現(xiàn)自動化控制的要求，提高產品的加工精度及質量；通過導入先進的控制系統(tǒng)來進行自動操控，從而實現(xiàn)自動化，便于導入到其它生產流程中去。為了解決問題和便于設計改造，我們將鉆床分為傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)、送料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)五個部分，下面分別對各部分的問題提出解決方案： （1）傳動系統(tǒng) 為滿足改進后的加工及工作要求，在作出相應的計算后對傳動系統(tǒng)進行改進和調整。 （2）進給系統(tǒng) 傳統(tǒng)的鉆床主軸進給系統(tǒng)主要由主軸、主軸套筒、主軸套筒鑲套、齒輪齒條和軸承等組成。主軸在加工時即要作旋轉運動，也要作軸向的進給運動。機床主軸被裝置在主軸套筒內，套筒放置在主軸箱體孔的鑲套內，主軸上側由花鍵連接。機床加工時，旋轉運動由花鍵傳入，而進給運動則由齒輪通過齒條帶動套筒在鑲套內運動。為了實現(xiàn)自動化控制的要求，主軸進給機構改進主要有：主軸旋轉運動依然由電動機傳入，而進給則由液壓傳動替代手動的齒條傳動，通過液壓控制系統(tǒng)來實現(xiàn)進給動作。 （3）夾緊系統(tǒng) 傳統(tǒng)鉆床的夾緊主要是手工操作，由夾具夾緊工件。為了便于實現(xiàn)自動化控制，工件夾緊由夾具完成，動力源由夾緊液壓缸導入，通過液壓控制系統(tǒng)來實現(xiàn)夾緊動作的自動化。 （4）送料系統(tǒng) 在生產過程中，鉆床的送料主要由人工輸入，這使得投入了大量的生產力，消耗了大量的工時，使的生產率不高，為此我們通過導入自動送料系統(tǒng)來減少生產力的投入和工時的消耗。自動送料系統(tǒng)機構傳動要根據生產的需求作出相應的設計需求，動力源可由電機或液壓系統(tǒng)傳入，二者均可實現(xiàn)自動化控制。 （5）控制系統(tǒng) 當前機床控制系統(tǒng)主要由計算機數(shù)控、繼電器電氣控制和PLC控制等，由于繼電器電氣控制系統(tǒng)，其聯(lián)動關系復雜，維修困難，故障率高，經常影響正常生產，計算機數(shù)控造價高、系統(tǒng)復雜，而PLC控制系統(tǒng)可靠性好、造價低、抗干擾能力強、柔性好、編程簡單、使用方便、擴充靈活、功能完善，所以我們利用PLC控制技術來實現(xiàn)對進給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)和送料系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)的控制。 1.2 本文研究的內容及目標 本文主要是通過應用機床設計的一般方法對傳統(tǒng)鉆床的機構和控制系統(tǒng)進行設計及改進。研究的主要內容是普通臺式鉆床傳動系統(tǒng)的改進、進給系統(tǒng)的設計、進給系統(tǒng)液壓缸的設計和PLC控制系統(tǒng)的設計等四個方面。其中重點在于進給系統(tǒng)、進給系統(tǒng)液壓缸和PLC控制系統(tǒng)的設計。進給系統(tǒng)設計主要是解決主軸高速旋轉與軸向進給兩個自由度的實現(xiàn)；進給系統(tǒng)液壓缸設計包括液壓缸的設計、液壓缸與主軸的配合和液壓缸油路控制； PLC控制系統(tǒng)的設計主要是通過應用PLC控制程序來實現(xiàn)對液壓油路的動作控制及鉆床加工過程的動作控制。 我們通過對傳統(tǒng)臺式鉆床的改進及設計，要達到的目標在于通過改進鉆床能夠實現(xiàn)工作自動化，最終能滿足以下要求： （1）能實現(xiàn)自動化連續(xù)生產，改善產品加工質量，提高生產效率； （2）降低工作人員勞動強度和工作量； （3）鉆床系統(tǒng)工作平穩(wěn)，滿足工作要求； （4）經濟因素合理； 1.3 本章小結 本章節(jié)主要對現(xiàn)代機械制造業(yè)作了簡單的總概括，并對機床切削加工作出分析。提出當前金屬切削加工中存在的一些問題，以及針對鉆床加工現(xiàn)存的缺點作出剖析，提出對傳統(tǒng)鉆床改造的必要性和可行性，并對改造的任務和目標作出簡述。 2.1 夾具的設計 在本次夾具設計中，指導老師指定設計鉆孔的夾具，利用本夾具主要用來鉆圓周面上孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 2．2定位基準的選擇 由零件圖可知：定位、夾緊方案有： 方案Ⅰ：選底平面、外圓和側面定位，即兩面、與一個外圓定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔，以便刀具能加工工件上的小孔。 方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的上下移動螺旋夾柱來夾緊。 分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的，外圓端是不加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。心軸上的開孔也不利于排銷。 通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。 圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩孔為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制6個自由度。 根據零件的形狀，我們可以選擇以平面定位或以工件中心圓孔定位。在夾具設計過程中盡量以設計基準為定位基準，以便減小加工誤差。所以在這道設計中采用以的內表面以及的端面為定位基準。 2.3 定位原理 在機械加工過程中，為了保證工件某道工序的加工要求，必須使工件在機床上相對于刀具處于正確的相對位置。當采用機床夾具安裝一批工件時，是通過夾具來實現(xiàn)這些要求的。要實現(xiàn)工件在機床上相對于刀具占有一個正確的加工位置，必須做到以下三點： ①. 使一批工件在夾具中都占有一致的正確的加工位置； ②. 使夾具在機床上占有正確的位置； ③. 使刀具相對于夾具占有正確的位置。 工件在夾具中定位，就是要使工件在夾具中占據正確的加工位置，這就可以通過設置定位支承點，限制工件的相對運動來實現(xiàn)。工件在沒有采取定位措施之前，可視為一個處于空間自由狀態(tài)的剛體，根據運動原理學可知，任一剛體在空間直角坐標系中都有六個自由度，即沿三個坐標軸軸向移動的自由度，分別用、、來表示；繞三個坐標軸的轉動的自由度，分別用、、來表示。由此看來，未限制六個自由度的工件的位置是不確定的，當然也是無法加工的。因此要使工件在夾具中處于正確的位置，必須對影響工件加工面位置精度的相應自由度進行限制。 工件的六個自由度都是客觀存在的，是工件在夾具中所占空間位置確定的最高程度。也就是說。工件最多只有六個自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夾具中該方向的位置就確定下來。工件在夾具中定位，意味著通過定位元件限制工件相應的自由度。 2.4 定位元件的分析 在連接座的加工過程中，因為該零件較為復雜，加上零件的特殊性，因此在設計過程中設計定位板一塊來限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y的移動方向和旋轉方向，設計一拉桿限制了零件繞Z軸旋轉的方面，一共限制了零件的五個自由度，達到不完全定位狀態(tài)。 不完全定位可分為下列兩種情況： ①. 由于工件的加工前的結構特點，無法也沒有必要限制某些方面的自由度； ②. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位時允許某些方面的自由度不被限制。 2.5夾緊元件的選擇 工件在夾緊過程中應避免夾緊元件跟工件進行點接觸。因為在點接觸的過程中，即使有很小的夾緊力也可以產生很大的應力，由于定加工過程產生的誤差在夾緊上經常會出現(xiàn)點接觸的情況。但是后面還要考慮液壓缸的活塞桿與工作臺的相對位置安裝誤差，必須進行自位平衡，則鉆模板和夾具體之間采用鉸鏈連接，使鉆模板形成自位平衡。本次設計中鉆模板材料為45鋼，其外還有自制導軌。 ①.選擇鉆套 鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體上或鉆模板中。鉆套有固定鉆套，固定鉆套直接壓入鉆模板采用或配合，磨損后不容易更換，適用于中、小批量生產或用來加工孔距較小以及孔距精度較高的孔。 可換鉆套：可換鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體或鉆模板中。鉆套由螺釘固定，以防止轉動。鉆套與襯套間采用或配合，鉆套磨損后，可以迅速更換。適于大批量生產。 快換鉆套：當要取出鉆套時，只要將鉆套朝逆時方向轉動使螺釘頭部剛好對準鉆套上的削邊上面，即可取出鉆套。 在這次設計中我選擇可換鉆套，因為是大批量生產。但是本道工序里要用自制鉆套和襯套，必須把鉆套和襯套加長來保證精度和它的高度?？鞊Q鉆套如圖所示： 圖4-1 快換鉆套 2.6 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：臺式鉆床Z4006A，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 取，， 查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 2.7 誤差分析與計算 該夾具以底面、兩孔為定位基準，要求保證被加工和孔粗糙度為12.5。該孔次性加工即可滿足要求。 由參考文獻[5]可得： ⑴ 兩定位銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， 且：L=135mm ，得 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 6．6夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以底平面、兩孔為定位基準，在定位上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓柱機構夾緊工件。該夾緊機構操作簡單、夾緊可靠。 設計總結 此次畢業(yè)設計是我們對本專業(yè)知識的一個綜合運用練習，也是我們在學本專業(yè)最后的專業(yè)課《機械制造技術基礎》和《機械裝備》后的一次檢驗。這也是我們在校期間的最后一次設計，這不僅反應得出我們在學習上的知識度，也為我們在畢業(yè)前的做的最后一次練習，更為我們以后在社會實踐積累到一定的寶貴經驗。 本次畢業(yè)設計擁有三個月的時間來完成，在這三個月里，從一張僅有的零件圖到我們寫完整個設計報告書和畫出所有必須的設計圖，每一個環(huán)節(jié)都是一個從無到有的重要環(huán)節(jié)，在這一個過程中，也使得我（們）翻閱了不少相關的設計手冊，查到應有的標準，對每個零件的重要性提高了很多。在這一過程中，給我最深的體會就是，對一個產品的初步設計到設計完成，最需要的是你對這個產品到底有多少的認識，它的功用，然后就是它的經濟性，在經濟性方面，影響它最主要的因素就是加工工藝的編制，所以在我們設計之前就應考慮到加工工時、加工強度、加工能力、加工設備等；一個合理的工藝，對我后序的加工工序中是充分能體現(xiàn)出來，每一步的完成，都應是靠近最少工時，最低成本，最小的加工強度。 這次畢業(yè)設計也使我（們）對以前所學的專業(yè)知識、基礎力學知識和計算機輔助知識得到了綜合的運用，培養(yǎng)了自己的思考能力和創(chuàng)新能力，也更深切的了解到，一個產品的完成所需要靈魂所在——正確完整的加工工藝。 參 考 文 獻 [1]吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，2004.4 [2]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.7 [3]孟少農.機械加工工藝手冊第1卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.9 [4]黃如.，切削加工簡明實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.7 [5]四川省機械工業(yè)局.復雜刀具設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979.9 [6]李洪.機械加工工藝手冊[M].北京：北京出版社，1990.12 [7]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊第3版[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993 [8] 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學.機床夾具設計手冊第二版[M].上海：上?？茖W技術出版社，1994.4 [9]東北工學院機械設計，機械制圖教研室.機械零件設計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1974.4 [10]李儒荀.刀具設計原理與計算[M].江蘇：江蘇科學技術出版社，1985.5 [11]邱宣懷.機械設計第四版[M].北京：高等教育出版社，2002.4 [12]趙家齊.機械制造工藝學課程設計指導書[M].北京：機械工業(yè)出版社，1987.11 [13]張捷.機械制造技術基礎[M].成都：西南交通大學出版社，2006.2 [14]梁德本，葉玉駒.機械制圖手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.6 [15]肖續(xù)德，陳寧平.機床夾具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.5 [16]孫光華.工裝設計[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2001.5 [17]任福君.簡明機械制造工藝手冊[M].北京：中國標準出版