毕业设计方案-钻铣床工作台及变速箱结构设计.doc

毕业设计方案毕业设计方案题 目 钻铣床工作台及变速箱结构设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 二一四 年 三 月 三十一 日 - 6 -济南大学学院 机械工程学院 专业 机械工程及自动化 钻铣床工作台及变速箱结构设计 一、选题背景与意义1、国内外研究现状：目前，中国钻铣床市场，随着经济起飞而有显着发展，使市场竞争日趋激烈。分析钻铣床行业最近几年的产销变化、中国产品的水平、现在的市场特点以及未来的发展空间。中国钻铣床市场近况、钻铣床行业概况和近几年产销变化随国民经济的飞速发展，当前中国钻铣床市场有较大的发展。我国机床行业近期发展有了长足的进去，国内机床行业出口比往年增加10%。但国内机床生产技术还落后德国很多。工作台作为钻铣床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。钻铣床的生产也就变得十分重要我国工作台行业经过近几年技术改造，无论是生产能力还是产品技术水平都有长足进步，但是与国外产品相比还有很大不足。核心运行部件的技术水平和运行速度、产品精度保持性、机床可靠性，以及整体机床制造工艺水平与质量几个方面还不足。 实际上，国产钻、铣床具有“天时、地利、人和”的有利条件，比起国外数控系统漂洋过海进入我国市场有着不言而喻的优势，我们也可以看到，国产钻、铣床相对于同类型的国外钻、铣床，在售后服务、性价比等方面有着绝对优势，在中低端应用领域，国产钻、铣床不仅在价格上占有绝对优势，而且在产品质量和可靠性方面上也绝不逊色于任何国外厂家的产品。须知，在航空制造企业，设备的更新换代是非常快的，产能落后、耗能大的设备将被淘汰，之后将进行技术改造，这是一个巨大的潜在市场，同时又是国产数控系统进入航空制造业的一个契机，抓住机遇，迎头赶上。因此工作台的设计具有重要意义。2、选题的目的及意义：钻铣床在生产中应用非常广泛，其工作台和变速箱是保证加工精度的关键部分。本设计的任务是设计一种钻铣床的工作台和变速箱，完成钻铣等加工任务。通过对钻铣床工作台的设计，学会设备改造方案的拟定、比较、分析等，通过对设备改造的机械部分设计来掌握基本理论课程有关的知识，掌学习设备典型零件的计算方法和步骤以及正确的架构设计方法，通过设计，提高自己分析解决问题的能力。通过对X-Y工作台的设计，能够正确的机床等基本理论课程有关的知识，学会设备改造方案的拟定、比较、分析以及进行必要的计算；通过对设备改造的机械部分设计，掌握设备典型零件的计算方法和步骤以及正确的架构设计方法；通过设计，树立正确的设计思想，培养自己分析问题解决问题的能力；提高自己应用手册、标准的能力。本设计的工作台机结构简单，实现方便且能保证一定的精度。通过微机控制技术的简单应用，实现对机床的控制，是机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步提高。本设计所设计的X-Y工作台能够用于钻床上钻削技工，并能用于铣床上进行铣削加工，功能比传统的普通工作台高。二、设计内容1、设计内容研究设计分析了进给系统和零部件的结构设计、参数确定及主要零件的计算校核等合理的传动方案，首先要满足机器的功能要求，例如转速和运动形式、传递功率的大小；同时要适应一定的工作条件，满足结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、转速、经济等要求。要通过分析比较多种方案，来选择能保证重点要求的较好方案。本设计主要对钻铣床工作台及变速箱进行了优化，在保证加工方便，性能可靠地基础上提高了加工精度以及加工效率。工作台作为机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一特定的机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的多更能性发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在铣床和镗床等机床上。通过对工作台的设计，学会设备改造方案的拟定、比较、分析以及进行必要的计算；通过对设备改造的机械部分设计，掌握设备典型零件的计算方法和步骤以及正确的架构设计方法；通过设计，树立正确的设计思想，培养自己分析问题解决问题的能力；提高自己应用手册、标准的能力。本设计所设计的工作台采用了低摩擦直线导轨和精密丝杠，采用开环控制系统，其结构简单，实现方便且能保证一定的精度。本设计所设计的工作台不仅可以用于铣床上进行铣削加工，而且还能够用于钻床上钻削技工，所以功能远高于传统的普通工作台。总体上来看此设计设计合理、结构简单、性能可靠、精度较高、操作简单，调整维修方便。提高了设备的稳定性和可靠性，提高了加工效率。2、预期研究成果或结论：（1）电动机带动齿轮传动，设计思路合理（2） 机床刚性好，能承受重负荷切削工作。机床具有足够的功率和宽广的主轴变速范围。能使用硬质合金刀进行高速切削，充分发挥刀具效能。（3）主轴变速有冲动装置，便于变速，机床能迅速有效地进行制动。（4）机床重要的传动零件均用合金钢制成，容易磨损的零件均用耐磨材料制成，导轨贴塑，保证了机床有足够的使用寿命。（5）机床三向运动均有限位装置，机床安全性好。（6）机床有完善的润滑系统，重要的传动零件和轴承均有完善的润滑装置。同时设有指示器便于检查。（7）方案合理，分析计算准确，机器操作简单，可靠性好、经济实用，价格功能比好。（8）采用滚珠丝杠传动可以达到工作台移动精度要求，而且比较经济合理。三、设计方案1、设计手段依据所学的理论知识，结合已有钻床的研究来完成该设计方案。首先，查阅大量的相关资料，扩展自己的理论知识面和解决目前还没掌握的理论；其次，就是根据具体的需要再进行相关的实验，记录每次的实验结果以及实验过程中所出现的问题；最后，比较相关实验资料，设计出一种最优方案。2、方案内容根据毕业设计对工作台的要求，设计方案如下：方案一：液压进给系统1、电机 2、液压泵 3、电磁溢流阀 4、单向阀 5、蓄能器 6、压力表 7、压力继电器 8、电磁换向阀 9、液压缸 10、工作台图1工作台自动升降液压系统原理图要实现工作台的快速升降, 采用液压方式。要实现空槽位置的标准,必须要用铣槽数量计数器来控制液压站工作。液压系统由电机、液压泵、电磁溢流阀、蓄能器、电磁换向阀、液压缸、油箱等零部件组成( 见图1) 。图1 中可见, 工作台的升降动作是由液压缸来完成的。根据加工要求, 工作台的升降运动必须在几秒钟内完成, 因而需要液压缸在大部分时间里保持不动, 液压泵将始终处在工作状态, 这样会造成液压泵发热, 至使油温升高。为避免上述问题出现, 本系统采用压力继电器控制油压, 从而间接控制液压泵的工作。既保持了油路中的油压, 又使液压泵在大部分时间里空转, 避免了液压泵发热现象。在液压泵卸载情况下, 用蓄能器来保持液压缸的正常压力。工作台升降控制由数据控制器控制电磁换向阀来实现。工作台在下降的最低点位。避免在钻头突然碰到硬质岩层时,由于节流阀短时没有油流,节流阀的背压作用消失而导致钻杆自重全部压在硬质岩石上造成的钻杆损坏。该系统的工作进给回油路上采用单向顺序阀,一方面顺序阀可以建立一定的背压;另一方面当回油压力超过顺序阀设定的开启压力之后,顺序阀开启。方案二：滚珠丝杠图1 机床进给结构简图当工作台沿床鞍导轨移动时， 台面对导轨（移动方向） 的平行度N 是评定机床几何精度的重要指标。在工作台极限（最大行程） 位置处， 由于工作台的自重及承载， 导致工作台弯曲变形， M 及N 的数值加大， 因此对工作台进行优化设计就很有必要。 丝杆与工作台通过螺纹连接，由电动机提供动力，通过联轴器带动丝杆转动，当设定电动机正转为工进时，电动机转动时工作台会纵向移动，从而可实现对工件的铣削当丝杆转动时工作台可进行移动，该机构能够实现快进、快退及过载保护等，实现自动进给具有结构简单, 制造容易, 可以推广应用。钻铣床进给传动系统机械传动部件的设计, 有效地提高了机构设计的质量和效率。纵向进给系统和横向进给系统都采用滚珠丝杠传动，纵向进给系统动力由手轮提供，横向进给系统一边采用步进电机快速进给，一边采用手轮工作进给，从而保持较高的效率与精度；垂直进给系统采用涡轮蜗杆，再由涡轮齿条传动。四、参考文献1. 数控机床J. 机电工程技术,2006,(02):4-6. 2袁晓明. 基于模块化设计的开放式数控系统J. 组合机床与自动化加工技术,2006,(05):52-54. 3袁晓明,殷苏民. 基于模块化设计的开放式数控系统研究J. 煤矿机械,2006,(07):81-83. 4刘伟达. 内燃机活塞环-缸套摩擦磨损过程性能研究J. 柴油机设计与制造,2006,(03):25-28+37. 5陈志育,秦现生,任松涛. 基于PC+NC结构的数控系统的研究与开发J. 组合机床与自动化加工技术,2007,(04):56-61. 6杨国良,吴强,高锋. 教学型数控钻铣床后置处理的实现J. 计算机时代,2007,(07):48-50. 7王正方,王勇,曲大伟. 螺旋折流板换热器折流板的数控加工J. 中国石油大学学报(自然科学版),2007,(04):106-111. 8吴跃新. 内燃机活塞环缸套材料摩擦磨损性能研究D.昆明理工大学,2003. 9袁晓明. 基于组件技术的开放式数控系统研究与开发D.江苏大学,2007. 10赵如广. 靠“钻冷门”抢占市场记安徽工学院机械厂厂长肖玉坤J. 中国机电工业,1994,(02):34. 11宋群,孙波,章亦葵,赵忠堂. 由数控钻铣床组成的生产线的自动控制系统J. 组合机床与自动化加工技术,1995,(06):19-25. 12蔡芸,吴金强,罗志刚. 三坐标即刷电路板数控钻铣床主从式系统的通信J. 机电工程技术,2002,(02):44-45+64. 13陈金如. 磨削啤酒标模切刀的一种方法J. 印刷技术,2002,(36):55. 14Hongtao Li,Xinmin Lai,Chengfeng Li,Zhongqin Lin,Jiancheng Miao,Jun Ni. Development of meso-scale milling machine tool and its performance analysisJ. Frontiers of Mechanical Engineering in China,2008,3(1):. 15B. Lela,D. Baji?,S. Jozi?. Regression analysis, support vector