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台式钻床的改造和设计【5张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 台式钻床改造设计 cad图纸毕业论文台式钻床台式钻床改造

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台式钻床的改造和设计

32页 15000字数+说明书+任务书+开题报告+4张CAD图纸【详情如下】

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台式钻床装配图.dwg

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液压台钻电路图.dwg

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摘要

本文主要介绍了台式钻床的改造和设计，通过导入液压进给系统和PLC控制系统将台式钻床改造为自动钻床，并可通过PLC实现自动控制。该钻床在钻削过程中可以用液压油缸来实现自动进给和快速退回；主运动可以由液压马达来实现。本设计采用设计方法有：传统的设计方法与现代研究方法相结合；计算机辅助设计；模块化设计等。液压台钻设计的主要特点：

1、考虑到液压台式钻床的使用环境及工况特点，从结构紧凑、加工及制造简单、使用和维护安全方便、经济性好等方面着手，将总设计分为液压系统、电气控制系统和机械传动系统三大模块来进行；在整体布局上分为上装和下装两大部分。

2、为了减少布局空间，将台钻下装部分设计成箱体控制柜的形式，底座油箱置于下层，上层为液压及电气集成控制区，将驱动电机用联接法兰联成一体，将所有的液压控制阀集成安装在一个大的阀块体上，大大减小了台钻的整体布局。

3、本设计在可以实现在钻孔加工时的自动进给和快退；钻孔深度半自动控制及速度显示装置，在很大程度上减轻了劳动强度，提高生产效率。

4、由于液压传动技术和电气控制技术的诸多特点，在元件的选择、设计上突显其优越性，大大降低了生产成本。

关键词: 模块化设计;联接法兰;集成控制

Abstract

This thesis mainly illustrates the improving and design of Bench-type drilling machine. The drill press can be move forward automatically and downward fleetly by the hydraulic oil jar. Hydraulic motor can achieve the central locomotion. The first mean of my graduation design integrate the traditional design and modern design commutatively, the second is CAD, and the third is the design of modularity, and so on. The characteristic of the design of the hydraulic pressure drill shows as follows:

1.Considering the working characteristic of the hydraulic pressure drill press, I take measures at the aspects of the compact configuration ,making simple, using conveniently、 maintenance safely and economic. I divide it into three module .They are hydraulic pressure system, electrical control system and machine drive system. Seeing form the whole layout, I divide it into upside chest and base chest.

2. For reducing the room, I design the base chest into the form of the control tank. The pedestal oil box located the under layer, the super stratum is the integration control area of the hydraulic pressure and electrical control. Join the drive electromotor with the hydraulic pressure pump by the link flange .All the hydraulic pressure control clique install on the assemble piece. It will reduce the collectivity area.

3. The design can realize downwards and forward movement automatically and fleetly. Bore deepness semiautomatic control equipment, velocity display device reduce the worker’s laboring intensity, increase productivity consumedly.

4. Because of the characteristics of the hydraulic pressure system and electrical control system, they display the advantage of the selection of the element and whole design, and reduce the produce cost consumedly.

Key words: the design of module; link flange; integration control

摘要

Abstract

第1章引言

1.1.1金属切削机床国内现状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3

1.1.2液压传动技术在金属切削机床中的应用与发展┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3

1.1.3钻削机床┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8

1.2.1本毕业设计的研究意义和内容安排┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈9

1.2.2设计研究的意义┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈9

1.2.3本论文的内容安排┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈10

第2章液压台式钻床设计

2.1整体方案的设计与选择┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11

2.2液压传动系统的设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈13

2.2.1液压传动系统的设计要求┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈13

2.2.2分析液压系统的工况┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈13

2.2.3液压油缸(实现上下进给进动)的设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14

2.2.4液压马达(实现主轴的旋转)的设计与选用┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈17

2.2.5拟定液压系统的原理图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20

2.2.6液压油泵的设计及液压元件的选择┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20

2.2.7液压系统性能的验算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈24

2.2.8液压系统工作介质的选择┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈24

2.3电气控制系统的设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25

2.3.1电气控制系统的设计要求 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25

2.3.2电气控制系统的设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈26

2.3.3选择电气元件 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈27

2.3.4制定电气元件明细表 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈29

第3章机械传动部分的设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈29

3.1底座油箱及工作台的设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈29

3.2 立柱组件的设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈31

3.3 悬臂组件的设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈32

3.4 进给油缸组件的设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈34

3.5 液压马达及钻夹头组件设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈35

3.6 钻孔深度控制装置的设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈36

3.7钻床主轴转速的显示装置的设计 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈37

总结 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈39

参考文献 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈41

致谢┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈42

1.3钻削机床

钻削机床又称为钻床，是孔加工用机床，主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的各种孔。在钻床上加工时，不件不动，刀具作旋转主动力，同时沿轴向移动，作进给运动。钻床可完成钻孔、扩孔、铰孔、刮平面以及攻螺纹等工作。

钻床可分为台钻、立式钻床、摇臂钻和深孔钻等

1.4本毕业设计的研究意义和内容安排

1.4.1意义

液压传动技术是一门新兴的技术，是研究以有压液体为能源介质实现各种机械的传动与控制的学科。由于液压传动技术相对于电气传动、机械传动具有单位功率的重量轻、结构尺寸小、反应速度快及大范围内能实现无级调速且高速性好等特点，它的发展非常迅速，现已广泛应用于机械制造、电子、工程机械、交通运输、军事器械、冶金、宇宙航天、海洋开发等新的技术领域。

由于液压传动技术的诸多突出特点，液压技术应用于机电产品制造行业已非常广泛，液压设备在制造行业中占据着相当重要的位置，若将液压技术与传统的钻削设备相结合，将大大减轻钻削机床的重量，减小其结构尺寸，而且能实现无级变速和传递较大的功率。因此，将液压技术应用于钻床设备中对机械加工制造行业和国民经济的发展有着重要的意义。

1.4.2本论文的内容与安排

本设计是一台液压台式钻床，是一种以传统台式钻床为基础，并结合现代液压传动与控制技术、电气控制技术为一体的钻削加工设备，考虑其结构的紧凑性、制造加工简单、使用维护安全方便、经济性好等，在方案设计时采用模块化设计，将整个设计分为液压传动与控制系统、电气控制系统及机械传动系统三大模块来进行。由于液压传动技术的诸多特点，使得液压台钻与传统台钻相比有结构紧凑、运动平稳、安全可靠，而且可以频繁换向等优越性，同时，在元件的选择和设计上由于液压元件已标准化、通用化和系列化，大大简化了设计过程。整个设计过程从开始到完成持续了两个多月，这次设计让我对大学四年的学习、工作和生活来了一次总结，在设计过程中，我结合在中联重科的工作经历，让我在将理论知识与实践的结合过程中又上了一个新台阶，让我较全面地了解液压传动技术和台式钻床的知识，为以后走上社会能够解决更多的实际问题。

第2章液压台式钻床设计

2.1 整体方案的设计与选择

<一>、拟定设计方

由统台式钻床可以得出两种待选方案：案

1、分析两种选择方案

A两执行元件（进给油缸、主运动马达）由一个动力源（液压泵）驱动，油箱、电机、泵及控制阀类组合在一起置于底座箱内，工作台和立柱置于底座箱上，悬臂可以绕立柱在360度范围内旋转，同时悬臂在上下推进螺旋副的作用下可以沿立柱上下移动。液压泵由电动机驱动输出液压油，液压油分两路，一路输送给液压油缸，从而实现钻削时的上下进给运动；一路送给液压马达，以实现钻削时的主轴旋转运动。设计原理图如下：

参考文献

[1]王懋瑶. 液压传动与控制教程[M].天津: 天津大学出版社,1999.

[2]徐灏. 机械设计手册第二版第五卷[M].北京:机械工业出版社,2000.

[3]张维纪. 金属切削原理及刀具[M].浙江:浙江大学出版社,2002.

[4]齐占庆. 机床电气控制技术第三版[M].北京:机械工业出版社,1999.

[5]戴曙. 金属切削机床[M].北京: 机械工业出版社,2005.

[6]濮良贵.纪名刚.机械设计第七版[M].北京:高等教育出版社,2004.

[7]大连理工大学工程画教研室.机械制图[M]. 北京:高等教育出版社,2002.

[8]北京科技大学，东北大学．工程力学[M]．北京：高等教育出版社，1997: 25-40, 87, 150-160.

[9]吴常德.计算机绘图实例导航Auto CAD2000[M]．北京：机械工业出版社，2002.

[10]周士昌. 液压气动系统设计运行禁忌470例[M].北京: 机械工业出版社,2002.

内容简介：: 题目名称台式钻床的改造和设计题目类别设计类题目性质结合实际专业机械电子工程参加本题目学生人数论文类虚拟题目题目来源、教师准备情况、主要培养学生哪些能力1）、意义液压传动技术是一门新兴的技术，是研究以有压液体为能源介质实现各种机械的传动与控制的学科。由于液压传动技术相对于电气传动、机械传动具有单位功率的重量轻、结构尺寸小、反应速度快及大范围内能实现无级调速且高速性好等特点，它的发展非常迅速，现已广泛应用于机械制造、电子、工程机械、交通运输、军事器械、冶金、宇宙航天、海洋开发等新的技术领域。由于液压传动技术的诸多突出特点，液压技术应用于机电产品制造行业已非常广泛，液压设备在制造行业中占据着相当重要的位置，若将液压技术与传统的钻削设备相结合，将大大减轻钻削机床的重量，减小其结构尺寸，而且能实现无级变速和传递较大的功率。因此，将液压技术应用于钻床设备中对机械加工制造行业和国民经济的发展有着重要的意义。2）、本毕业设计课题是设计一台液压台式钻床，其结构紧凑、体积小、使用和维护方便安全可靠，能实现自动进给和快退，同时有钻孔深度半自动控制装置，大大减轻了劳动强度，提高了劳动效率。毕业设计过程使我们能将大学四年所学的知识综合运用起来，较全面地了解液压传动技术和台式钻床的知识，为以后走上社会能够解决更多的实际问题。题目内容及要求主要内容：设计一台液压台式钻床，从该机床的主运动和进给运动均采用液压的方式来考虑其设计，设计的重点是液压传动与控制系统、电气系统和机械传动系统设计，要求完成方案设计和整体设计，完成设计说明书，完成总装图和主要零部件的工作图以及相关技术文件。1）、台钻整体结构的布局的选择和设计计算；2）、液压系统的设计（液压系统图设计、电动机选择、液压泵和液压马达的选择、液压缸的设计、各种阀类的选择）3）、底座油箱、工作台、立柱及悬臂组件的设计、4）、钻床总装配图一张，液压系统图一张、绘制所有零件图（Auto CAD），设计说明书打印。实践环节安排实习长春第一机床厂实验金工实习基地计算机应用计算机绘图30学时中、外文参考资料：1王懋瑶. 液压传动与控制教程 M 天津: 天津大学出版社 1999.2徐灏. 机械设计手册第二版第五卷 M 北京:机械工业出版社 2000. 3张维纪金属切削原理及刀具 M 浙江:浙江大学出版社 2002.4齐占庆机床电气控制技术第三版 M 北京:机械工业出版社 1999.5戴曙金属切削机床 M 北京: 机械工业出版社 2005.6濮良贵.纪名刚.机械设计第七版 M 北京:高等教育出版社 2004.7大连理工大学工程画教研室.机械制图 M 北京:高等教育出版社 2002.8北京科技大学，东北大学工程力学 M 北京：高等教育出版社 1997: 25-40, 87,150-160.9吴常德. 计算机绘图实例导航Auto CAD2000M 北京：机械工业出版社 2002. 10周士昌.液压气动系统设计运行禁忌470例 M 北京: 机械工业出版社 2002.11 王忠发机械设计 M. 北京:北京理工大学出版社 1998二113一13612 郑铭等低压电器选用及维修手册 M 机械工业出版社 1995教研室主任审批签字分院院长审批签字注：题目类别和题目性质请用符号填在相应栏内。长春理工大学光电信息学院毕业设计（论文）分院机电工程分院专业机械电子工程班级学生姓名指导教师张广杰设计（论文）起止日期2013年3月26月21教研室主任题目名称（包括主要技术参数）及要求1.题目：台式钻床的改造和设计2.要求：1）、液压传动技术是一门新兴的技术，是研究以有压液体为能源介质实现各种机械的传动与控制的学科。由于液压传动技术相对于电气传动、机械传动具有单位功率的重量轻、结构尺寸小、反应速度快及大范围内能实现无级调速且高速性好等特点，它的发展非常迅速，现已广泛应用于机械制造、电子、工程机械、交通运输、军事器械、冶金、宇宙航天、海洋开发等新的技术领域。由于液压传动技术的诸多突出特点，液压技术应用于机电产品制造行业已非常广泛，液压设备在制造行业中占据着相当重要的位置，若将液压技术与传统的钻削设备相结合，将大大减轻钻削机床的重量，减小其结构尺寸，而且能实现无级变速和传递较大的功率。因此，将液压技术应用于钻床设备中对机械加工制造行业和国民经济的发展有着重要的意义。2）、本毕业设计课题是设计一台液压台式钻床，其结构紧凑、体积小、使用和维护方便安全可靠，能实现自动进给和快退，同时有钻孔深度半自动控制装置，大大减轻了劳动强度，提高了劳动效率。毕业设计过程使我们能将大学四年所学的知识综合运用起来，较全面地了解液压传动技术和台式钻床的知识，为以后走上社会能够解决更多的实际问题。论文开题报告（设计方案论证）液压传动技术是一门新兴的技术，是研究以有压液体为能源介质实现各种机械的传动与控制的学科。由于液压传动技术相对于电气传动、机械传动具有单位功率的重量轻、结构尺寸小、反应速度快及大范围内能实现无级调速且高速性好等特点，它的发展非常迅速，现已广泛应用于机械制造、电子、工程机械、交通运输、军事器械、冶金、宇宙航天、海洋开发等新的技术领域。由于液压传动技术的诸多突出特点，液压技术应用于机电产品制造行业已非常广泛，液压设备在制造行业中占据着相当重要的位置，若将液压技术与传统的钻削设备相结合，将大大减轻钻削机床的重量，减小其结构尺寸，而且能实现无级变速和传递较大的功率。因此，将液压技术应用于钻床设备中对机械加工制造行业和国民经济的发展有着重要的意义。设计一台液压台式钻床，从该机床的主运动和进给运动均采用液压的方式来考虑其设计，设计的重点是液压传动与控制系统、电气系统和机械传动系统设计，要求完成方案设计和整体设计，完成设计说明书，完成总装图和主要零部件的工作图以及相关技术文件。1）、台钻整体结构的布局的选择和设计计算；2）、液压系统的设计（液压系统图设计、电动机选择、液压泵和液压马达的选择、液压缸的设计、各种阀类的选择）3）、底座油箱、工作台、立柱及悬臂组件的设计、4）、钻床总装配图一张，液压系统图一张、绘制所有零件图（Auto CAD），设计说明书打印。3.查阅文件：1王懋瑶. 液压传动与控制教程 M 天津: 天津大学出版社 1999.2徐灏. 机械设计手册第二版第五卷 M 北京:机械工业出版社 2000. 3张维纪金属切削原理及刀具 M 浙江:浙江大学出版社 2002.4齐占庆机床电气控制技术第三版 M 北京:机械工业出版社 1999.5戴曙金属切削机床 M 北京: 机械工业出版社 2005.6濮良贵.纪名刚.机械设计第七版 M 北京:高等教育出版社 2004.7大连理工大学工程画教研室.机械制图 M 北京:高等教育出版社 2002.8北京科技大学，东北大学工程力学 M 北京：高等教育出版社 1997: 87, 150-169吴常德. 计算机绘图实例导航Auto CAD2000M 北京：机械工业出版社 2002. 10周士昌.液压气动系统设计运行禁忌470例 M 北京: 机械工业出版社 2002.11 王忠发机械设计 M. 北京:北京理工大学出版社 1998二113一13612 郑铭等低压电器选用及维修手册 M 机械工业出版社 19954拟采取的研究路线,：设计了一种集可编程控制器，机械，光电，气动为一体的机电一体化半自动产品。本产品主要面向广大的发展中国家的V带生产厂家，将现代技术与丰富的人力资源有机结合，在不降低检测精度的前提下，尽量采用成熟技术、标准控制设备等，以实现“组装化”设计，达到高可靠性，易于安装、调试、操作、维修等目的,本产品以PLC作为核心控制部件，适应性广、工作可靠。（5）进度安排：3月2日3月15日查阅文件，书籍材料。3月16日3月29日翻译英文材料。3月30日4月26日写课题论文，写初稿。4月27日5月17日完善论文，定稿。5月18日6月7日绘制设计草图、打印。6月8日6月21日整理，熟悉文件。记事：指导教师审阅意见：年月日3摘要本文主要介绍了台式钻床的改造和设计，通过导入液压进给系统和PLC控制系统将台式钻床改造为自动钻床，并可通过PLC实现自动控制。该钻床在钻削过程中可以用液压油缸来实现自动进给和快速退回；主运动可以由液压马达来实现。本设计采用设计方法有：传统的设计方法与现代研究方法相结合；计算机辅助设计；模块化设计等。液压台钻设计的主要特点：1、考虑到液压台式钻床的使用环境及工况特点，从结构紧凑、加工及制造简单、使用和维护安全方便、经济性好等方面着手，将总设计分为液压系统、电气控制系统和机械传动系统三大模块来进行；在整体布局上分为上装和下装两大部分。2、为了减少布局空间，将台钻下装部分设计成箱体控制柜的形式，底座油箱置于下层，上层为液压及电气集成控制区，将驱动电机用联接法兰联成一体，将所有的液压控制阀集成安装在一个大的阀块体上，大大减小了台钻的整体布局。3、本设计在可以实现在钻孔加工时的自动进给和快退；钻孔深度半自动控制及速度显示装置，在很大程度上减轻了劳动强度，提高生产效率。4、由于液压传动技术和电气控制技术的诸多特点，在元件的选择、设计上突显其优越性，大大降低了生产成本。关键词: 模块化设计;联接法兰;集成控制AbstractThis thesis mainly illustrates the improving and design of Bench-type drilling machine. The drill press can be move forward automatically and downward fleetly by the hydraulic oil jar. Hydraulic motor can achieve the central locomotion. The first mean of my graduation design integrate the traditional design and modern design commutatively, the second is CAD, and the third is the design of modularity, and so on. The characteristic of the design of the hydraulic pressure drill shows as follows: 1.Considering the working characteristic of the hydraulic pressure drill press, I take measures at the aspects of the compact configuration ,making simple, using conveniently、 maintenance safely and economic. I divide it into three module .They are hydraulic pressure system, electrical control system and machine drive system. Seeing form the whole layout, I divide it into upside chest and base chest. 2. For reducing the room, I design the base chest into the form of the control tank. The pedestal oil box located the under layer, the super stratum is the integration control area of the hydraulic pressure and electrical control. Join the drive electromotor with the hydraulic pressure pump by the link flange .All the hydraulic pressure control clique install on the assemble piece. It will reduce the collectivity area. 3. The design can realize downwards and forward movement automatically and fleetly. Bore deepness semiautomatic control equipment, velocity display device reduce the workers laboring intensity, increase productivity consumedly. 4. Because of the characteristics of the hydraulic pressure system and electrical control system, they display the advantage of the selection of the element and whole design, and reduce the produce cost consumedly. Key words: the design of module; link flange; integration control目录摘要Abstract第1章引言1.1.1金属切削机床国内现状31.1.2液压传动技术在金属切削机床中的应用与发展3 1.1.3钻削机床81.2.1本毕业设计的研究意义和内容安排91.2.2设计研究的意义91.2.3本论文的内容安排10第2章液压台式钻床设计 2.1整体方案的设计与选择11 2.2液压传动系统的设计13 2.2.1液压传动系统的设计要求13 2.2.2分析液压系统的工况13 2.2.3液压油缸(实现上下进给进动)的设计14 2.2.4液压马达(实现主轴的旋转)的设计与选用17 2.2.5拟定液压系统的原理图20 2.2.6液压油泵的设计及液压元件的选择202.2.7液压系统性能的验算24 2.2.8液压系统工作介质的选择24 2.3电气控制系统的设计 25 2.3.1电气控制系统的设计要求 25 2.3.2电气控制系统的设计 26 2.3.3选择电气元件 27 2.3.4制定电气元件明细表 29第3章机械传动部分的设计 29 3.1底座油箱及工作台的设计29 3.2 立柱组件的设计 31 3.3 悬臂组件的设计 323.4 进给油缸组件的设计 343.5 液压马达及钻夹头组件设计 353.6 钻孔深度控制装置的设计 363.7钻床主轴转速的显示装置的设计 37总结 39 参考文献 41致谢42第1章引言1.1金属切削机床国内发展现状（1）金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以有“工作母机”之称。在现代机械制造工业中，加工机器零件的方法多种多样，如铸造、锻造、焊接、切削加工和各种加工等。切削加工是将金属毛坯加工成具有较高精度的形状、尺寸和较高表面质量零件的主要加工方法。在加工精密零件时，目前主要还是依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面质量。因此，金属切削机床是机器零件的主要设备。它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40% 60%。所以机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。机床“母机”的属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，是国民经济各各部门赖经发民的基础。可见，金属切削机床在民工经济现代化建设中起着重大的作用。（2）金属切削机床的发展金属切削机床是人类在改造自然的长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的。最原始的机床是依靠双手的往复运动，在工件上钻孔。最初的加工对象是木料。为加工回转体，出现了依靠人力使工件往回转的原始车床。在原始加工阶段，人既是提供机床的动力，又是操纵者。当加工对象由木材逐步过渡到金属时，车圆、钻孔等都要求增大动力。于是就逐渐出现了水力、风力、和畜力等驱动的机床。随着生产发展的需要，1516世纪出现了铣床和磨床。到18世纪，出现了刨床。18世纪末，蒸汽机的出现，提供了新型巨大的能源，使生产技术发生了革命性的变化，加工过程出现专业分工，出现了各类型的机床。19世纪末，机床已采用了天轴-皮带集中拖动，性能很低。20世纪以来齿轮变速箱的出现并在机床上得到普遍应用，使机床技术有了迅速的发展。机械发展的这个阶段，机床的动力已由自然力代替了人力，工业革命以来，人只需操纵机床，生产力已不受人的体力的限制。近年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等到的发展并应用于机床领域，登机床的发展进入了一个新时代。人只需规定电脑的工作程序，由电脑去操作机床。自动化、精密化、高效化和多样化成为这一时代机床发展的特征，用以满足社会生产多种多样越来越高的需求，推动社会生产力的不断向前发展。新技术的发展和客观需求的多样化，决定了机床必须多品种；技术的加速更新和产品更新换代的加快，使机床主要面对多品种的中小批生产。因此现代机床不仅要保证加工精度、效率和高度自动化，还必须有一定的灵活性，使之能够很方便地适应加工任务的改变。提高机床的精密度不仅只是现代机床技术发展的基础，也是当前发燕尾服某些新、高技术产品的迫切需要。19501980年的30年间，普通机械加工的精度已达到了5um；精密加工精度提高了近两个数量级，而超精密加式则已进入了纳米时代。不断提高劳动生产率和自动化程度是机床发展的基本方向。近年来，数控机床已成为机床发展的主流。数控机床无需人工操作，而是靠数控程序完成加工循环。因此调整方便，适应灵活多样的产品，使得中小批生产自动化成为可能。同时，数控机床在防护罩封闭的条件下自动加工，不用怕切屑飞溅在操作者身上。可用大流量切削液喷射冷却，从而实现高速切削，充分发挥刀具的切削性能。工序集中，一次装夹完成尽可能多的工序，这对于重大型及形状复杂的零件的加工非常有利。屏幕模拟，即在加工前先输出加工程序，在荧光屏上模拟每一道工序，检查合格后再加工，这样可以避免编程错误和操作者在操作过程中因个人情绪所带来的影响。显然，机床发展到数控化阶段，不公机床的动力无需人力，而且机床的操作也由机器完成了。人的工作只是编制加工程序和调整刀具等到，为机床的自动加工准备好条件，然后则由电脑控制机床自动完成加工过程。80年代是数控机床、数控系统大发展的时代。到80年代末，全世界数控机床在加工设备中所占的比例明显提高。例如，美国通用电器公司，数控机床已占70%；从1982年起，日本的机床工业产值连年独占鳌头，数控机床产量连续多年处于世界的首位。在机床数控化过程中，机械部件的成本在机床系统中的比重不断下降，电子硬件与软件的比重不断上升。到90年代，机械部分成本下降为30%，而电子硬件和软件的成本却上升为70%。随着计算机技术的迅速发展，32位微处理器的出现，开辟了机床数控技术革命性发展的新时代。它显著提高了数控机床的速度、加工精度以及功能。我国的机床工业是在新中国成立后建立起来的。在半封建半殖民地的中国，基本上没有机床制造工业。直至解放前夕，全国只有少数几个机械修配厂生产结构简单的少量机床。1949年机床年产量仅1500多台，解放后40多年来，我国机床工业获得了高速发展。目前我国已形成了布局比较合理、比较完整的机床工业体系。机床的产量不断上升，机床产品除满足国内建设的需要以外，而且有一部分已远销国外。我国已制定了完整的机床系列型谱。生产工艺的机床品种也日趋齐全。现在已经具备了成套装备现代化工厂的能力。目前我国已能生产从小型仪表机床到重型机床的各种机床，也能生产出各种精密的、高度自动化的以及高效率的机床和自动线。我国机床的性能也在逐步提高，有些机床已接近世界先进水平。我国的数控技术也有了新的发展，目前我国已能生产100多种数控机床，并研制出六轴五联动的数控系统，可用于更加复杂型面的加工。我国的机床工业已经取得了很大的成就，但与世界先进水平相比，还有较大的差距。我国的机床大部分高精度和超精密机床的性能还不能满足要求，精度保持性也不理想，特别是高效自动化和数控化机床的产量、技术水平和质量等方面都明显落后。到1990年底，我国数控机床的产量仅是全部机床产量的1.5%，产值数控化率仅为8.7%。而同期日本机床产值数控化率为80%，德国为54.2%，我国数控机床基本上是中等规格的车床、铣床和加工中心等。精密、大型、重型、或小型数控机床，还远远不能满足需要。在技术水平和性能方面的差距了很明显。国外已做到1519轴联动，分辨率达0.10.01um,而我国目前只能到56轴联动，分辨率为1um.国内产品的质量与可靠性也不够稳定，特别是先进数控系统的开发和研制还需作进一步的努力。1.2液压传动与控制技术的应用、发展和特点液压传动与控制是以液体作为介质来实现种机械量的输出的。它是一门新的学科，虽然发展历史不长，但发展的速度非常快。从1795年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域；1906年开通应用于国防战备武器。从上个世纪60年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展，不断地对液压技术提出了新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系纺，液压传动控制技术具有许多突出的优点，近些年来被广泛应用于机械制造、电子、工程机械、交通运输、军事器械、冶金、石油化工、航空、航海、轻工、农机等各个方面，也被应用于宇宙航行、海洋开发、核能建设等新的技术领域中。与机械传动、电力传动等方式相比，液压传动具有如下诸多优点：1) 单位功率的重量轻、结构尺寸小。因此，飞机上的操舵装置、起落架、炮塔瞄准系统、导弹发射系统与控制均采用液压。2) 反应速度快。因此，液压传动与控制可在高速状态下启动、制动和换向。3) 大范围内实现无级调速，而且调速性能好。4) 能传递较大的力或转矩。5) 易于实现功率放大。即以微小的信号输入而得到较大的功率输出。6) 操纵、控制调节比较方便、省力，晚实现自动化。尤其与机械、电气控制结合起来，能实现复杂的顺序动力和远程控制。7) 液压系统易于实现过载保护。由于用油作为传动介质，帮能自动润滑，元件使用寿命较长。8) 液压元件已标准化，系列化、通用化，便于设计和选用。而且液压元件的布置更换方便，成本较低。当然，液压传动也存在一些不足：1) 液压传动装置以液体作为传动介质，无法避免泄漏。2) 液压传动装置由于在能量转换过程中存在着机械摩擦损失、压力损失和泄漏损失等，不宜作远距离传输。3) 液压传动装置对油温比较敏感，不易在低温和高温条件下工作。4) 液压元件制造精度要求高，使用维护要求严；而且液压传动装置在出现故障时不易追查原因，不易迅速排除。1.3钻削机床钻削机床又称为钻床，是孔加工用机床，主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的各种孔。在钻床上加工时，不件不动，刀具作旋转主动力，同时沿轴向移动，作进给运动。钻床可完成钻孔、扩孔、铰孔、刮平面以及攻螺纹等工作。钻床可分为台钻、立式钻床、摇臂钻和深孔钻等1.4本毕业设计的研究意义和内容安排1.4.1意义液压传动技术是一门新兴的技术，是研究以有压液体为能源介质实现各种机械的传动与控制的学科。由于液压传动技术相对于电气传动、机械传动具有单位功率的重量轻、结构尺寸小、反应速度快及大范围内能实现无级调速且高速性好等特点，它的发展非常迅速，现已广泛应用于机械制造、电子、工程机械、交通运输、军事器械、冶金、宇宙航天、海洋开发等新的技术领域。由于液压传动技术的诸多突出特点，液压技术应用于机电产品制造行业已非常广泛，液压设备在制造行业中占据着相当重要的位置，若将液压技术与传统的钻削设备相结合，将大大减轻钻削机床的重量，减小其结构尺寸，而且能实现无级变速和传递较大的功率。因此，将液压技术应用于钻床设备中对机械加工制造行业和国民经济的发展有着重要的意义。 1.4.2本论文的内容与安排本设计是一台液压台式钻床，是一种以传统台式钻床为基础，并结合现代液压传动与控制技术、电气控制技术为一体的钻削加工设备，考虑其结构的紧凑性、制造加工简单、使用维护安全方便、经济性好等，在方案设计时采用模块化设计，将整个设计分为液压传动与控制系统、电气控制系统及机械传动系统三大模块来进行。由于液压传动技术的诸多特点，使得液压台钻与传统台钻相比有结构紧凑、运动平稳、安全可靠，而且可以频繁换向等优越性，同时，在元件的选择和设计上由于液压元件已标准化、通用化和系列化，大大简化了设计过程。整个设计过程从开始到完成持续了两个多月，这次设计让我对大学四年的学习、工作和生活来了一次总结，在设计过程中，我结合在中联重科的工作经历，让我在将理论知识与实践的结合过程中又上了一个新台阶，让我较全面地了解液压传动技术和台式钻床的知识，为以后走上社会能够解决更多的实际问题。第2章液压台式钻床设计2.1 整体方案的设计与选择、拟定设计方由传统台式钻床可以得出两种待选方案：案1、分析两种选择方案A两执行元件（进给油缸、主运动马达）由一个动力源（液压泵）驱动，油箱、电机、泵及控制阀类组合在一起置于底座箱内，工作台和立柱置于底座箱上，悬臂可以绕立柱在360度范围内旋转，同时悬臂在上下推进螺旋副的作用下可以沿立柱上下移动。液压泵由电动机驱动输出液压油，液压油分两路，一路输送给液压油缸，从而实现钻削时的上下进给运动；一路送给液压马达，以实现钻削时的主轴旋转运动。设计原理图如下：2-1液压台式钻床结构原理图B两执行元件（进给油缸和液压马达）由一个动力源（液压马达）分两路驱动，立柱和油缸做成一体，活塞杆与悬臂做成一体，电动机、液压泵、油箱采用外置的液压站式，其设计原理图如下示： 2-2 液压台式钻床结构原理图1、放油塞 2、油箱 3、工作台 4、回油管 5、进给油缸安装座 6、进给油缸 7、钻夹头8、液压马达 9、悬臂 10、输油软管 11、活塞杆 12、注油空气塞 13、电动机 14、滤油器 15 隔板从以下三个方面考虑：A结构的紧凑性台式钻床应力求体积小，重量轻、结构紧凑，a方案明显比b方案结构布局要紧凑，而且其结构简单。B工作环境方面台钻常置于加工场所，铁屑、灰尘较多，a方案将电动机、液压元件等置于控制柜中，这样大大减少铁屑等对其影响，较b方案合理。C实用性台式钻床属于轻、小功率机床，采用一泵驱动控制两执行元件较b方案实用，而且b方案系统较复杂，增大了布局空间。综合以上分析，本毕业设计采用第一种方案。2.2液压传动系统的设计2.2.1确定液压系统工作要求本设计的要求用电动机来驱动液压泵，泵输出的压力油经两路分别驱动进给液压油缸和主运动液压马达。主轴的最大行程为100mm，工作进给量在20-60mm /min,快进退时Vmax=500mm/min，启动换向时间为0.1s,最大钻孔直径为12.7mm.2.2.2分析液压系统的工况为了分析液压系统的工作情况，下面先以一种传统台钻的工况为参考背景，采用逆向反推的方法来设计。例：一传统台钻的最大钻孔直径为12.7mm,驱动电动机的转速为4801500r/min,级数为5级，主轴最大行程为100mm, 工作进给出V应在20-50mm/min, 快速进给为500mm/min,启动换向时间为0.1t,总效率为0.95,传动比为1.54.我们先以上例的相关参数来计算其主轴在钻削12.8mm孔时转矩、钻削力Fz、Fn.1、由T=9550.P/n得电动机的转矩Td:Td=95500.6/480=11.94N.M当值取12.7时，切削力最大，电动机转速取小值，由i=n1/n2得：钻床主轴此时的转矩Tz=Td/1.5=11.94/1.5=7.96N.M2、力Fz , Fz的计算：由公式M=Fzo2P+Fzfdo+Fzbe得：由于横刃上切削力产生的扭矩较小，可以忽略不计，上式中：2P=do/2,Fzo=Fzf/2, Fzo=M/2.5do=T/2.5do=7.96/(2.5 0.0127)=250.7N圆周力 Fzf=2Fzo=501.4N - 形成消耗主要功率的扭矩Tz轴向力 Fn=2Fxo+2Fxf+ Fx,此处取经验值Fn=150N.综合上述计算，初步确定液压台钻的圆周力 Fz=501.4N ，轴向力 Fn=150N。 2.2.3液压油缸(实现上下进给运动)的设计计算前先设悬置于油缸活塞杆下端的液压马达及主轴组件的净重为10kg，即G=100N，下面以钻削45号钢材料为例来估算油缸在进行工进时的总的机械载荷F工： F工=Fn+F惯+F封+F回上式中：Fn为轴向力，Fn=150N；F惯为活塞上的惯性力，F惯=（G/g）(v/t)=(-100/9.8) (0.01/0.1)=1.02N；F封为密封阻力，由公式（11-7）得F封=P摩AI (N), 式中的P摩-克服油缸密封件摩擦阻力所需要的空载压力，如选Y型密封圈，设油缸工作压力P16Mpa, 由表11-2查得 P摩0.35 Mpa,取P摩=0.01Mpa；AI-进油工作腔有效面积（单位为m2），此值属未定值，初估为30cm2启动时- F封=0.11050.003=30N运动时- F封=0.11050.0030.5=15N ；F回 -此处回油压力主要由活塞杆下端的重力（G=100N）引起，F回=P出.A2即F回=100N, 式中的 A2为有杆腔活塞面积。分析油缸在工作中的情况，得知在工进时受力最大，作用在活塞上的总机械载荷F工= Fn+F惯+F封+F回=150+1.02+15+100=216.2N。A、确定油缸的结构尺寸一般按表11-3经验数据，先确定系统工作压力。工作压力取P工=0.011 Mpa，则油缸工作腔有效工作面积：AI=F/P工=216.2 /(0.11105)=19.625 cm2活塞直径D=50mm,查机械设计手册中表43.4-5中,按工作压力选取d/D,由于工作压力=Qmin/Vmin (cm2)式中的: Qmin-流量阀最小稳定流量,在此处取调速阀最小稳定流量为25/min； Vmin-活塞最低进给速度，此处取20mm/min AI -油缸有效工作面积从以上可知AI=19.625 cm2，又Qmin/Vmin=25/2=12.5Qmin/Vmin,验算说能满足最小稳定速度要求。B、计算油缸工作时的压力、流量和功率考虑到本毕业设计的为液压台式钻床，属于轻、小功率机床设备。所以从经济、实用的角度来考虑其工作状况：起动-工作进给-快速退回。（1）计算工作压力根据有关资料，系统的背压在0.5-0.8MPa内选取,工进时背压取0.8MPa，快速时背压由活塞杆下端的重力G引起，取0.5MPa 。由公式计算得出：工作进给时 P=F/ AI+A2/ AI =216.2/(19.62510-5)+14.710-4/(19.62510-4) 1106=0.1850Mpa快速退回时 P=F/A2+0.5106AI/A2=0.2015Mpa（2）计算液压缸的输入流量根据工进时V工max=0.00083m/s, 快退时V快max=0.01m/s由公式计算得出：工作进给时 Q= AI V工max=19.6250.0008310-4=0.098L/min快速退回时 Q= A2 V快max=14.70.0110-4=0.882 L/min(3) 计算液压缸的输入功率工作进给时 P工进=P Q =0.1850 1000 0.01628=3W快速退回时 P快退=P Q =0.2015 1000 0.147=29.6W将以上计算结果列于下表：表2.2-1工作阶段工作压力(Mpa)输入流量(L/min)输入功率(W)工作进给0.18500.0983快速退回0.20150.88229.62.2.4液压马达(实现主轴的旋转)的设计与选用本设计(液压台式钻床)的主运动(钻削运动,主轴的旋转)拟用液压马达来实现，液压马达是一种将液体压力能转换成机械能（旋转运动）的能量转换装置，即输入具有一定压力p和流量Q的压力油，输出转矩M和角速度w连续回转运动。液压马达种类较多，下面我先来简单介绍一下几种常用的液压马达：a、齿轮马达齿轮马达结构简单、制造容易、成本低、体积小、重量轻、工作可靠，但负载转矩不大，速度平稳性要求不高，噪声限制不严，常用于钻床及通风设备。 b、叶片马达c、转速较高，扭矩较小，动作灵敏，常用于磨床回转工作台，机床操纵机构。 d、柱塞马达负载大，有变速要求，负载转矩较小，低速平稳性要求高。适应于起重机铰车、铲车等。从前面设计要求和计算中知，在钻削12.8mm孔时转矩=7.96N.M，此处采用液压马达来实现，即T马=7.96N.M。下面我们来计算液压马达的排量q和所需的流量Q马。（1）、计算液压马达所需的排量qq=2 T马 106/(p nm)上式中： p-液压马达进、出口压力差，此值属未定值，根据工况要求，初步估算为p=3.5Mpa 。 nm -液压马达的机械效率，一般情况下为0.90-0.97,此处取nm=0.95。故可得：q=2 T马 x106/(p nm) =6.28 7.96 106/(3.5 106 0.95) =15 (ml/r)（2）计算压马达所需的流量Q马按液压马达在工作中的最大转速来计算其所需的最大流量Q马max： Q马max= q nmax/1000 (l/min)上式中： q -液压马达的排量（ml/r） nmax-液压马达的最高转速 (rpm), 此值属未定值，一般，钻床的转速在290-2600r/min,此处取nmax为1500r/min.故 Q马max =15 1500 /1000 =22.5(l/min)由于液压台式钻床属于轻、小功率机床设备，出于要求设计实用、经济性好及生产制造的方便性，现初步拟定选齿轮液压马达，再根据上述计算的参数，现选择GM5-25型齿轮液压马达。由于本设计中液压马达在输出转矩的同时还需承受轴向进给载荷，所以在安装使用前还须对其结构作适当的改制，具体的改制内容将在装配图中体现。GM5-25的相关技术参数如下表示：表2.2-2型号排量（ml/r)压力（Mpa）转速（rpm）额定最低输出转矩/N.M重量/kgGM5-2525162800 50063.72.7表2.2-4 电磁铁动作表型号ABSdddD1LGM5-25114.589.58010922.52019.536L1aHbb1GzaWF244A6x32233644m:1.512307M22x1.5电磁铁动作DT1DT2DT3DT4工作进给+快速退回+/-紧急卸荷+2.2.5拟定液压系统的原理图2-2液压系统工作原理图1.齿轮式液压泵 2.溢流阀 3.三位四通电磁换向阀 4.二位二通电磁换向阀 5.调速阀 6.单向阀7.平衡阀块 8.压力继电器 9.进给油缸 10.压力表 11. 压力继电器 12.齿轮式液压马达 13.压力14.调速阀 15.油箱 16. 二位二通电磁换向阀 17.滤油器2.2.6液压油泵的选用及及液压元件的选择（1）、确定液压泵的实际工作压力pB pB =p工 + p总上式中： p工-分析两执行元件的工作压力可知，由于液压马达和进给油缸为并联方式，所以在此取大值，即：p工=3.5Mpa.p总- p沿 + p 局之和，由于两执行元件的进口油路均设有调速阀，故p总可以估算为（0.1-0.5）Mpa，此处取p总 =0.1 Mpa。因此，液压泵的实际工作压力 pB =p工 + p总 =3.5 + 0.1 =3.6 （Mpa）。（2）、确定液压泵的流量 QB QB =K Qmax上式中： K -泄漏系数，取1.1 , Qmax-当两执行元件（液压油缸和液压马达）进油量均为最大时， Qmax = Q 快退 + Q马max =0.882 + 22.5 =23.382 (l/min)代入上式： QB =K Qmax =1.1 23.382 = 25.72 (l/min)按压力为 3.6 Mpa ，流量为 25.72 l/min ，同时考虑到液压台钻的实用性、经济性等要求，可选择YBC-20/80 型齿轮泵。YBC-20/80 型齿轮泵的相关技术参数如下表示：表2.2-4型号公称排量(ml/r)压力（Mpa)额定最大转速（r/min)额定最大容积效率（%）外形尺寸（mm）（长x宽x高）重量（kg）YBC-20/80168122500300090128x140x1051.75 表2.2-5尺寸型号AA1CC1LL1L2BB1B2YBC-20/80105858668140114591224432.5尺寸型号bb1HWDd1d2ee1YYBC-20/80164.5156.632 h816 f713 h1228203.5 f9（3）液压泵驱动电机的选择考虑到齿轮式液压泵为定量泵，故先求出最大工进、快速退回时所需的功率，按最大所需功率选取电动机功率。A 、最大工进时所需的功率，由下式得：PI = pB（QImax + Q马Imax ） / (6 10000000 n)上式中： pB -液压泵的实际工作压力，pB = 3.6 （Mpa） n-液压泵的总效率，取0.95，QImax-进给油缸最大工进时所需的流量，为0.098l/min，Q马Imax-液压马达的最大流量，为22.5 l/min,故：PI = 3.6100000022.598 / (6 10000000 0.95)=1.4 （KW） B 、快速退回时所需的功率，由下式得：P退回= pB（QImax + Q马Imax ）/ (6 10000000 n)pB-快退时液压泵的实际工作压力，pB = 3.6 （Mpa）n-液压泵的总效率，取0.95，QImax-进给油缸快速退回时所需的流量，为0.882 L/min，Q马Imax-液压马达的最大流量，为22.5 l/min,一般情况下，在主轴快退时，液压马达可以停转，即Q马Imax =0，但在计算电机功率时，应该考虑在主轴快退时，液压马达继续运转。故： P退回=3.6100000023.382/ (6 10000000 0.95)=1.47 （KW）综上所分析和计算可以查电动机的产品样本，选择 Y90S-2 型三相异步电动机，其额定功率为1.5 KW,满载转速为2840r/min。（4）液压控制元件的选择控制元件的规格应该根据系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，在标准元件的产品样本中选取。1)方向阀进给油路按P=3.5Mpa，Q=0.882l/min选取 WE5G6.2型三位四通电磁换向阀；液压马达控制油路按P=3.5Mpa，Q=22.5l/min选取WE10A10型二位二通电磁换向阀。2)单向阀，按P=0.2015Mpa，Q=0.882l/min 选取S型管式直通单向阀S6A1。3)调速阀，在进给油路，按P=0.1850Mpa , Q=0.098/min 选取2FRM5-20 /0.2L；在液压马达控制油路按P=3.5Mpa , Q=22.5/min选取2FRM10-30/25L。4)压力继电器，按液压系统设计的要求，工作进给时，若工作压力超过0.1850 Mpa时，压力继电器将动作；当液压马达的进油口压力超过3.5 Mpa时，压力继电器将动作。本设计中选取按工作压力选HED10A205型压力继电器。5)溢流阀，一般将压力调至3.5Mpa，流量为26l/min.选DBC10A-1-30/4XYUW220R24型溢流阀。6）滤油器，取WLX-04-80型滤油器。7）压力表，液压油缸进油口处压力表选YZ-60型；液压马达进油口处压力表Y-60型。8）液位计，由于液压台钻比较简单，从经济实用的角度考虑，选择YWZ-80T型液位计。（5）油管及其他辅助装置的选择 1、查JB827-66钢管公称通径、外径、臂厚、连接螺纹及推荐流量表（或计算）。在液压泵之后按流量25.72 l/min，查表取通径为10mm；在泵之前稍粗一些，选12mm；其余油管取通径为8mm。2、确定油箱的容量一般取泵流量的3-5倍，由于液压台钻属于轻、小功率设备，所以这里取3倍，其有效容积：V = 3 x Q泵 = 3 x 25.72=77L2.2.7液压系统性能的验算由于该液压系统较简单，此项验算从略；加之属于小功率设备，且为间歇式工作方式，所以不必进行系统温升的验算。2.2.8液压系统工作介质的选择在液压传动系统中，石油型介质-液压油具有优良的润滑性能，在应用中占主导地位。液压介质是液压系统中最重要的材料成分，是系统的生命线。所以液压介质质量的好坏将直接影响到系统的正常运行。一般情况下，对液压介质有如下要求：1）黏度适宜和黏温特性好，一般液压系统所用的液压油的黏度范围为v=(11.535.3)x10-6m2/s。2）润滑性能好，液压应具有良好的润滑性和很高的油膜强度。3）稳定性要好，液压系统所用的油液必须具有抗剪切稳定性，不致受机械剪切作用而使黏度显著变化。4）消泡性好，液压油具有能够迅速而充分地放出气体而不致形成泡沫。5）凝固战俘低，液压油的凝固点应该低于工作环境的最低温度，保证低温流动性，在低温下能够正常工作。6）闪点高、杂质少。从液压台钻的工作环境、实用性、经济性考虑，选择YA-N46普通液压油。2.3电气控制系统的设计2.3.1电气控制系统的设计要求液压油泵的驱动由电动机M来实现，且只有一种转向（正转）；液压进给油缸的工作和快速退回由三位四通电磁换向阀的左右电磁铁（互锁）通电来实现；液压马达的起动、运行及停止由二位二通电磁换向阀来控制，而且液压马达的停止还能由可调限位行程开关来控制二位二通电磁换向阀的通断电来实现；系统的紧急卸荷由压力继电器来控制二位二通电磁换向阀来远程控制溢流阀来实现。2.3.2电气控制系统设计（1）根据机床设计要求，拟定电气原理图如下：图 2-3 液压台钻电气原理图（2）、根据电气传动的要求，由接触器KM1来控制电动机M，液压台钻的电源（380V）由闸刀开关Q引入，由于台钻属于间歇工作类工钻，无须设过载保护，其短路保护由FU1来实现。（3）、控制电路考虑台钻的整体布局和操作的方便，其控制按纽置于控制柜门上，SB、SB4分别用来控制电动机的起动和停止；SB1、SB2分别来实现对三位四通电磁换阀的左右电磁铁DT1、DT2（两者互锁）的通断电，从而实现进给油缸的工进和快退；SB3、SB5用来控制液压马达的启动和停止。当两执行元件（进给油缸和液压马达）的工作压力超过压力继电器（参看图2-2）的动作压力时，压力继电器动作，从而发出控制指令来电磁铁DT4断电，最终实现溢流阀远程卸荷。（4）信号指示电路当电源引入开关Q合上后，红色的电源指示灯HL1发光显示，表示机床电气线路入于通电状态，可以进行下一步操作。HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6 的作用如表：指示灯备注栏HL1当闸刀开关Q合上，HL1亮，表示电源已引入HL2用于指示机床处于工作进给状态HL3用于指示机床处于快速退回状态HL4用于指示液压马达处于工作状态HL5用于指示压力继电器动作，液压泵卸荷状态HL6用于指示电动机处于起动运转状态2.3.3 选择电气元器件A、电源引入开关Q Q主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可以按电机的额定电流来选。对于轻载、小功率的设备，常选用HK系列闸刀开关。本设计中选取HK2-15/3型闸刀开关，其额定电流为15A。B、熔断器FU1 FU1用于对电动机M起短路保护。熔体电流IR： IR = （1.5-2.5）Ied ，式中：Ied 为电动机的额定电流， Ied =P/(1.7320.89380)=1500/585.76=2.56 A，故 IR = （1.52.5） 2.56=3.846.4A,根据上述计算可以取:RL1-15型熔断器,配用额定电流为10A的熔体。 C、接触器KM1 根据电动机的额定电流Ied=2.56 A，控制回路的电源为110V，需主触头三对，动合辅助触头一对，根据上述情况，可以选取CJ10-5型接触器。D、控制变压器T 变压器最大负载时是KM1工作，由式：PT=KTPXC=1.26=7.2 VA ,再根据式: PT=0.6PXC+1.5PST=0.66+1.56=12.6 VA, 可知变压器容量应该大于12.6VA ,考虑到电磁换向阀等,可以选用BK-50型变压器,电压等级为380V/110-6.3,可以满足辅助回路的各种电压需要。 2.3.4制定电气元件明细表表23-1 符号名称型号规格数量Q闸刀开关HK2-15/33级 500V 15A1KM1交流接触器CJ10-55A 线圈电压110V1FU1熔断器RL1-15500V 熔体10A3T控制变压器BK-5050VA 380/110-6.3V1SB、SB1、SB2SB3、SB4、SB5控制按纽LA10SB.SB1.SB2.SB3 为绿色SB4.SB5为红色6HL1、HL2、HL3HL4、HL5、HL6信号灯ZSD-06.3V 绿色3 红色36 第3章机械传动部分的设计3.1 底座箱体及工作台的设计底座箱体是液压台钻的支承部件，内部分两层，下层部分为油箱部件；上层又分为液压、电气控制两大模块，其中液压机械部分由一台Y90S-2 型三相异步电动机通过连接法兰和联轴器与液压油泵联接，液压油泵输出的液压油经输油管送至总液压阀块，总液压阀块上集成了整个液压系统的控制阀类，然后分成两路从总液压阀块出来送至两面执行元件（进给油缸和液压马达），压力表安装于底座箱体上层正面门板上，便于观察；液压台钻的电气部分也分为两个模块：控制按纽和指示灯安装于底座箱体上层正面门板上，其它电气元件安装在底座箱体上层的电气模块区的安装板上，安装板为插座式，便于安装和检修。工作台用来装夹工件，安装于底座箱体右上部。（1）、底座油箱的三视图如下示：图3.1 底座箱体的三视图（2）、结构及工艺尺寸的设计从液压台钻的实际工况考虑，布局不宜过大，初步确定其底座箱体（下装部份）的长x宽x高为800 x 560 x 780，整个箱体框架由结构钢板焊接而成，顶面由于承受工作台和立柱等需选择板厚大一些，此处取20mm；箱体中层板厚考虑到承载电动机、总液压阀块和电气组件，故不宜太薄，取15mm,其余处板厚取12mm。工作台用螺栓固定于底座箱体的正右上方，其长x宽x高为350 x 400 x 60。底座箱体内分为两层，下层为油箱部分，其长x宽x高为800 x 550 x 350；底座由L型钢制成。油箱由油位计、放油螺塞、滤油器、隔板（隔板底部制成T形，用强力磁铁固定于油箱内腔底部，其安装时从清洗口放入）、注油口螺塞（带空气滤清器）、清洗口盖板及液压油等组成。上层为液压模块和电气模块，其详细布局定位尺寸参见装配图。3.2立柱组件的设计立柱组件属于液压台钻的上装部分，用于支承悬臂组件和液压进给油缸、液压马达、钻夹头组件等，主要由立柱支座、立柱等组成。（1）立柱组件的三视图如下：图3.2 立柱组件三视图（2）、结构及工艺尺寸的设计从液压台钻整体布局的角度考虑，立柱组件的总高度取538mm，立柱支座高度取161mm，立柱的高度取482mm，立柱、立柱支座的直径(如上图2.4.2)分别为90mm,140mm,201mm。立柱上的传动螺纹为梯形螺纹，其d(螺纹大径)为90mm，d1(螺纹小径)为82mm，立柱支座的固定螺栓的型号为M14；详细布局定位尺寸参见装配图。3.3悬臂组件的设计悬臂组件也属于液压台式钻床的上装部分，其大头和一进推螺旋副组合与立柱联接在一起，旋动进推螺旋副可以实现悬臂组件沿立柱上下升降运动；悬臂的小端的上部用来安装进给油缸；其结构尺寸如下图的三视图示：图3.3悬臂组件三视图（2）、结构布局及工艺尺寸的设计如上图3.3所示，悬臂的长 x宽 x高为600 x 160 x 200,材料为Q235A钢（6=140Mpa），从悬臂的实际工作情况进行分析计算，取悬臂的内腔截面为如图中的A A的“回”字形。从材料力学的角度分析可知，液压台钻在进行钻孔时，悬臂的总载荷F=300N，此时悬臂A A截面处的弯矩最大，下面根据悬臂的实际受力情况确定A A截面处的尺寸。由前边计算知，如图3.3中的B=150mm,H=150mm,ymax=H/2=75mm,从材料力学中知“回”字形截面的惯性矩(当B=H,b=h时),Iz=(B4-b4)/12，我们首先来求最最大的弯矩Mmax:Mmax =F L =300 0.6 =180 Nm接下来我们来确定截面尺寸，因为B，H已知，所以只需求b,h,又为了考虑选择板材时方便，取b=h,这样一来，可以得：由6 Mmax / WZ 得WZ 180/（140106）=1.258x10-6m3, 又Iz=(B4-b4)/12，计算得出b=0.143m,为了考虑结构和加工的工艺性，取b=0.14m。所以可以确定：“回”字形截面处的板厚为5mm.悬臂在工作时可以绕立柱在360度范围内转动，其定位可以顺时钟转动其大端的手柄来推动圆环块压紧立柱来实现；立柱的大端下部与一推进螺旋副联接，绕立柱轴线转动推进螺旋副上的小手柄可以实现悬臂沿立柱上下升降。立柱的小端上方有四个螺纹孔，用于安装进给油缸的定位；其下方有8个螺纹孔，其中外围4个用安装液压马达的导向定位杆，其余4个用于安装活塞杆的导向定位法兰。具体的结构形状请参见装配图。3.4 进给油缸组件的设计进给油缸是油压台钻的进给执行元件，根据设计的要求和从经济实用的角度来考虑，确定采用单杆活塞缸。从前边的设计和计算参数：活塞行程L=100mm，D=50mm，d=25mm，工进时V工max=0.00083m/s, 快退时V快max=0.01m/s，设计进给油缸的结构参数如下图所示：图3.4液压进给油缸从液压台钻的设计要求出发，当油缸活塞运行到上止点时，液

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