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CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕业设计所明书设计题目： 木工三排钻的设计开发 学生姓名： 学院名称： 专业名称： 班级名称： 学 号： 指导教师： 教师职称: 学 历： 年 4 月3 日木工三排钻的设计开发摘 要家具制造是一个历史悠久且前景广阔的行业，我国从古至今各式各样的家具数不胜数，传统的家具为手工制作，生产效率低下，近代家具行业已经进入了机械化的时代，兴起了以可拆为主的板式家具。板式家具中各部件之间已无法采用古代的“榫卯连接”，这就要求我们去寻找新的连接方式，现有的家具多使用圆榫胶接的固定式家具，或使用各类现代五金件连接，通过在木板侧面和两面打孔进行连接。在此过程“32mm系统”就此在实践中诞生，并已成为世界板式家具通用的体系，现代板式家具结构设计都被要求按“32mm系统”执行。32系统是为了统一加工设备及各种零部件的通用选取而行业通用的一套系统。现有的人工用手枪钻打孔的方式，效率低下，要到达32mm系统定位困难，且耗费时间。因此发展产生了自动排钻的设备。本文选取排钻设备中比较适用的三排钻进行研究，分析三排钻的结构及组成将机械机构设计、电气编程控制，加工工艺等有机融合研制与开发一款三排钻，提高生产效率。本课题设计，设计出一套可用于家具打孔的三排钻，并对机械结构设计、机械传动设计以及零件强度计算，并建立一套模型。关键词：三排钻；木工；家具；机械；仿真建模Design and Development of Woodworking Drill AbstractFurniture manufacturing is a long history and promising industry, China has a wide variety of furniture from ancient times so far, the traditional furniture for handmade, low production efficiency, modern furniture industry has entered a mechanized era, the rise of the demolition Main board furniture. Plate furniture, between the various components can not be used in the ancient mortise connected, which requires us to find a new way of connection, the existing furniture and more use of tenon mortar fixed furniture, or the use of various types of modern hardware The connection is made by connecting holes on both side and sides of the board. In this process 32mm system was born in practice, and has become the worlds common system of plate furniture, modern panel furniture design are required to 32mm system implementation. 32 system is a unified system for unifying the general selection of processing equipment and various components. The existing artificial pistol drilling hole way, inefficient, to reach 32mm system positioning difficult and time-consuming. So the development of automatic drilling equipment produced.This paper chooses the three rows of drills which are more applicable in the drilling equipment, and analyzes the structure and composition of the three rows of drill. The organic integration of the mechanical design, electrical programming control and processing technology is developed and developed to improve the production efficiency.This topic design, design a set of three holes can be used for furniture drilling, and the mechanical structure design, mechanical transmission design and part strength calculation, and the establishment of a model.Keywords: hree rows of drills，Carpentry，Furniture，Machinery，imulation modelingII目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论31.1背景31.2选题的意义和目的31.2.1选题的意义31.2.2选题的目的41.3三排钻的发展现状41.3.1现状41.3.2三排钻的发展趋势51.4本章小结5第二章 三排钻的组成62.1三排钻的工作原理62.2三排钻的组成62.2.1排头箱62.2.2运动支架72.2.3夹紧装置72.2.3控制系统72.3本章小结7第三章 三排钻方案的设计83.1设计需求93.2电机参数的选取93.2.1排头箱3电机选取93.2.2排头箱进位电机的选取93.2空气缸的设计选取113.4主轴设计12本章小结12第四章关键零部件设计及仿真建模134.2排头箱设计134.2.1主轴设计134.2.2轴承的选取144.2.3导轨设计154.2.4齿条的设计154.2.5排头箱座板设计154.2.6电机固定板164.2.7排头箱盖板174.2.8电机托板174.2.9排头箱整体设计184.3运动支架设计194.3.1齿轮194.3.2传动轴194.3.3导轨194.3.2框架设计214.4压紧机构设计214.4.1空气缸214.4.2压紧头214.4.2上部压紧臂224.4.5夹紧块设计224.4.6压紧机构总成224.5支架底座设计234.6三排钻总体建模23第五章结论25结论25致谢25参考文献26第一章 绪论1.1背景家具制造是一个历史悠久且前景广阔的行业，我国从古至今各式各样的家具数不胜数，传统的家具为手工制作，生产效率低下，近代家具行业已经进入了机械化的时代，兴起了以可拆为主的板式家具。板式家具中各部件之间已无法采用古代的“榫卯连接”，这就要求我们去寻找新的连接方式，现有的家具多使用圆榫胶接的固定式家具，或使用各类现代五金件连接，通过在木板侧面和两面打孔进行连接。在此过程“32mm系统”就此在实践中诞生，并已成为世界板式家具通用的体系，现代板式家具结构设计都被要求按“32mm系统”执行。32系统是为了统一加工设备及各种零部件的通用选取而行业通用的一套系统，“32mm系统”指的是以32mm为模数的，制有标准“接口”的家具结构与制造体系“32mm系统”需要零部件上的孔间距为32mm的整数倍，即应使其“接口”都为32mm的整数倍，接口处都在32mm方格网点上，打孔，切板，等都根据32的倍数或者约数来确定。这个制造体系的标准化部件为基本单元，可以组装为采用圆榫胶接的固定式家具。传统的手工操作的方式，已经很难满足现代化的批量化操作，人工用手枪钻打孔的方式，效率低下，要到达32mm系统定位困难，且耗费时间。因此发展产生了自动排钻的设备。自动排钻的设备有主要以三排钻为主。三排钻被广泛的应用与家具的制造1.2选题的意义和目的1.2.1选题的意义将机械机构设计、电气编程控制、加工、电机选型等多学科知识有机融合，研制与开发用于板材打孔三排钻，将有效地提高生产的效率。家具的制造开孔位置要求非常高，且开孔量非常剧大，不同家具的开孔位置及开孔规格等差异性均非常大，使用人工打孔的方式效率底下，且容易开孔位置不精准，容易造成板材的浪费，因此设计一款能自动对板材打孔的设备，具有非常的的实际价值，本文将设计一款三排钻。1.2.2选题的目的经过本课题设计，可以使我在设备总体方案设计、机械结构设计、机械传动设计以及零件强度计算、编写技术文件、查阅文献和设计软件应用能力方面得到综合的提升，巩固和综合运用所学知识，掌握正确设计思想与方法，培养我们的工程应用、综合分析、解决问题和独立工作的能力，同时对我们的思想品德、工作态度以及作风等方面会有很大的影响。对于增强事业心和责任感，提高毕业生全面素食具有重要意义。是我们在校期间的最后学习和综合训练阶段，是学习、研究与实践成果的全面总结。通过本毕业设计将设计出一款能股对宽度901800mm， 厚度 70mm板材就进行加工最大深度 70mm的三排钻，并进行理论的分析和模型的建立1.3三排钻的发展现状1.3.1现状国际上木工机械的数控化和自动化已很普及，目前国外顶级木工机械制造企业开始追求的是整个加工工序无人化的生产线，家具工业的全自动化生产线已经达到具体产品全套数控化设备连线的技术水平，新型木工机械的新技术出现自动化程度的新动向；木工机械的数控化是木工机械生产自动化的基础和先决条件，没有数控化就不可能实现自动化，目前我国木工机械的数控化空白点还很多，提升我国木工机械的数控化水平，开发出全系列木工用的的数控设备是十分有必要的。目前国内传统排钻，大多数是用数字模式和数显显示器输出控制结果的组合控制，使用步进电动机或者气缸驱动的低档数控木工机械，对每一款产品的定位，需要人工调试，根据前一版打样的结果来判别误差，同时还需要根据打版师傅的经验调准下一版打孔的尺寸。现有的木工排孔行业通用使用的是32系统，而32位系统的实现必须通过排钻来实现。于此对排钻的研究分析也显的十分有必要,很多板式家具企业，他们对排钻设备的原理了解不够透彻，不清楚设备的具体性能与调试方式，他们缺乏一种合理的、经济的来指导排钻作业，致使现在的板式家具企业在钻孔步骤的生产效率低下，机器的产能达不到设计标准，严重制约了企业经济效益，和产品的质量。1.3.2三排钻的发展趋势全球木工机械正向提高木材利用率，提高木材加工精度，提高生产效率和自动化程度。家具工业随着市场需求水平的提高，对于板材的打孔，使用三排钻进行处理有利于提高工作效率，减轻劳动强度，提高加工效率，目前全国各种三排钻的生产厂家已经逐渐增多，不同规格的各种产品不断的出现，增加了家具厂商和木工的选择，三排钻的使用也越来月广泛。1.4本章小结本章介绍了木工三排钻应用范围及现阶段传统的木工钻孔方法，对比了国内外木工打孔的现状，提出了本毕业设计的研究课题，设计出一款木工三排钻。第二章 三排钻的组成本章研究三排钻的原理、概念、类型、以及市场上各种三排钻结构组成及优缺点，对三排钻总体方案设计并且对于重要参数的选择及各种零件的选型作出初步的规划。2.1三排钻的工作原理将木板放置在三排钻平台上，调节三排钻竖直的排座架的位置（排架底部有标尺）后，按空气缸的按钮，高压空气驱动空气缸，将木板夹紧，排座架特定设置好的钻头，伸出，有电机带动对木板进切钻孔，在此同时水平的排架也对板材的侧面进行打孔。由于行业的需求三排钻的设计满足32mm系统。“32mm系统”是以32mm为模数的，制有标准“接口”的家具结构与制造体系。这个制造体系的标准化部件为基本单元，可以组装为采用圆榫胶接的固定式家具，或使用各类现代五金件连接的拆装式家具。“32mm系统”需要零部件上的孔间距为32mm的整数倍，即应使其“接口”都为32mm的整数倍，接口处都在32mm方格网点上，至少应保持平面坐标系中有一致方向满足要求，从而保证实现模块化并可用排钻一次打出，这样可提高效率并确保打眼的精度。三排钻上一个排头箱有一系列的钻夹头，所有的钻夹头，之间的具体均为32mm，每个钻夹头均安装在带齿轮的轴上，相邻的钻夹头转向相反，其上安装的钻头也分为左右，电机带动最中间的一个齿轮转动，由各个齿轮的传动，将带动所有钻夹头一起转动。在钻孔的时候，不同位置的钻夹头上安装左旋或者右旋的转头，即可对木板一步加工多个孔，孔之间的距离为32mm的整数倍。排头箱可沿着机器方向运动，即能实现对木板面上任何距离位置打孔，同时水平的排头箱可对木板的侧面打孔。2.2三排钻的组成三排钻由支架底座、控制面板、挡杆、排头尺、排头压料梁、水平排头、运动支架、主电箱、三联件气压箱、垂直V1排头箱、垂直V2排头箱等构成。市场上成品的三排钻有各种各样的结构，通过对比各钟产品的优缺点，决定参考市场上MZMZ7321F的成品设备的一些参数来进行设计。本论文仅考虑一种的重要的机械结构、对于控制面板主电箱、压气箱等不进行详细的分析。2.2.1排头箱一台三排钻有三个排头箱，一种一个为水平方向，二个为竖直方向。排头箱为最核心组件，由电机，齿轮，排钻夹头、导轨、齿条、壳体等构成。竖直的排头箱安装在可移动的支架上，由可移动支架上的一个小型伺服电机带动移动支架上转轴，移动支架上转轴上齿轮，与排头箱上齿条相互运动。带动整个排头箱沿着移动支架上的轨道，竖直上下运动，实现对板材表面的任何位置加工。宽度方向具体的孔距离可由排头箱上的标尺来判定。水平方向的排头箱仅仅需要水平移动，直接通过导轨与本体连接，本体上转轴上齿轮，与排头箱上齿条相互运动，实现对板材侧面的任何位置加工。2.2.2运动支架三排钻上有三个运动支架，其中一个简单，仅仅为放置木板用，另外的两个运动支架内部安装了竖直排头箱。下面是复杂的运动支架的组成运动支架用来实现竖直排头箱的在水平方向的移动，以保证对木板长度方向任意位置的打孔，竖直排头箱安装在其内部，可沿着运动支架上导轨竖直上下运动，运动支架底部有导轨可沿着支架底座水平方向滑动，其上部有个指针，对应支架底座上的标尺，即可定位长度方向孔的位置。运动支架由伺服电机、转轴、导轨、本体支架、齿轮、轴承、木板支撑平台等构成2.2.3夹紧装置夹紧装置用来夹紧木板，并且本身可沿着排头压料梁运动，使用时候调整位置对准移动支架，将木板压在移动支架上面。2.2.3控制系统控制系统能够实现控制上述所有装置的电机的运动、压气箱气体的供应，电器上的内容设计到程序及单片机等等，不在本文的考虑范围内，在此仅仅提出，不做深入的分析。2.3本章小结本章介绍了三排钻的组成，并对各个部分的原理做了详细的讲述，对整个毕设论文从理论上提供了支撑。第三章 三排钻方案的设计本章将根据上章的原理，对三排钻参数进行理论分析，结合电机的选型、齿轮的传动及液压缸的选型。并在大体根据需求的三排钻的总体方案设计，同时将在下章，对所有零部件进行具体的设计和建模，下面根据上上诉的方案建立草图初步决定产品的尺寸规格为260028351640mm ，选取排钻主轴数量为3X21个三排钻草图3.1设计需求本波纹管切割机在设计之初就根据市场上的需求，进行了需要实现的目标功能：三排钻的主要参数：板料最大宽度 1800mm板料最小宽度90mm板料最大厚度70mm主轴中心距32mm垂直主轴钻孔最大深度70mm一个循环最大耗气量4.31L总功率4.1kw净重1000kg机器尺寸260028351640mm围绕这些目标，决定本装置上所有的电机均使用伺服电机，根据上述的设计需求进行产生的选取3.2电机参数的选取电机的选型决定到其余所有零部件的设计，在此节先根据需求和实际经验选取市场上的电机，在本章暂不考虑功率是否满足需求，带所有参数选定后在下章进行具体的验证。3.2.1排头箱3电机选取三排钻上有三个电机，考虑到结构的简洁性，将直接使用电机来带动排钻中间的转轴，参考市场上的木工钻的转速为26003000RPM，选取三个电机的转速参考市场上的成品选取为2800RPM ，决定选取220V，50HZ的交流电机。下面对电机的功率进行估算P=F*V /1000 (P=计算功率 KW， F=所需拉力 N，工作机线速度 M/S) 对于恒定负载连续工作方式，可按下式计算所需电动机的功率： P1(kw)：P=P/n1n2。 （1为电机效率取0.85，2联轴器0.95，3为齿轮效率0.97，4为轴承效率取0.98）一般情况下，同时打孔的数量为35根据市场上的单个木工电钻的功率估算，一个排钻头打孔需要的功率为900W左右。带入公式计算。P电机=1172W，为了保证留有一定的余量，电机的额定功率选取为1500。根据上述内容，电机功率为1500W，电压为220V，根据上述要求，选取市场上成品的电机 韩奥单相电动机YL90S 该电机的转速为2800RPM。3.2.2排头箱进位电机的选取电机通过带动齿轮带动转轴，转轴上带动齿条，带动排头箱的进刀运动，实现对钻头的进给运动。其电机需要的转速不快，需要精确的能够控制进位量和正反转选取伺服电机。下图为结构传动示意。对比市场上成品的排钻，发现进钻刀进刀大概需要5s，根据本文主轴钻孔深度为70mm，设计进刀行程为100mm。钻刀进刀速度V=s/t=0.1/5=0.02m/s初步选取传动齿轮齿数为30，模数为2mm，整个传动系统为了设计的简化和零件的互换性质，传动比为1：1（这样每个齿轮一致），得出齿轮的分度圆直径为60mm故电机转速N=30/=30V/（r）=6rpm根据实际情况留有一定的余量选取电机的转速为20rpm初步选取台湾电机功率为200W，CXIA，PA40-P2-S2，减速比为200的伺服电机（输出转速为20rpm。此电机需产生的扭矩需要输出转化之后能够提供克服排头箱的自身重量及钻头进给的阻力。电机的扭矩N电机=30P/（n）=30*100/（20*）=94Nm考虑到齿轮传动效率，和轴承效率，得到传送到齿条上的扭矩N=N电机*（轴承效率取0.98，），带入计算得到N=74N/m。由机械设计手册有N=F*L，F=N/L（对应此过程为齿轮分度圆半径）带入数据F=2466N。能够承受246kg的重物，根据经验应该满足要求，具体的排头箱的重量将在后续章具体计算时候给出。在后续将对比需要排头箱重量低于该设计值，为留有余量最多重量为200kg电机实物图3.2空气缸的设计选取木板的固定及钻头的进位需要使用空气缸，下面对空气缸的参数尽心计算。考虑安全行及空气的制取参考市场上同类产品，空气的压力选取为0.60.8mpa，计算时按照0.6mpa计算。根据经验单个压紧木板空气杠单个需要的压力设定为200N空气缸压力F=S*P=*R2*P代入以上数据计算得到，空气缸半径为10mm，根据木板厚度及放置木板的便捷性，选取空气缸行程为100mm3.4主轴设计由于三排钻符合32mm系统，各主轴间距离为32mm，因此各传动齿轮的分度圆直径为32mm，选定齿轮齿数为16，模数为2mm本章小结本章对三排钻进行了总体方案的设计，确定了电机的选型、空气缸选型、传动齿轮的齿数模数等，大致对整个机构进行方案性质的定型，将在下章具体对每个关键零部件进行设计和三维仿真。第四章关键零部件设计及仿真建模根据上章的一些选型及参数的确定，我们对三排钻有了大致的方案及外观的设计，在本章将根据上章内容对各个零部件进行建模。下述的所有结构在建模的时候均暂时不考虑公差，所有的公差配合按照轴孔配合关系选取合适个间隙或者过赢量。4.1电机模型建立主轴电机为成品参考上章选型，根据市场上产品外形进行建模不管内部的细节结构1、 主轴电机的输出轴直径为14mm，轴的长度为30mm上面带宽5mm长25mm的键。主轴电机2进位电机模型，主轴直径为14mm，轴的长度为30mm上面带宽5mm长25mm的键4.2排头箱设计单个排头箱有支架，导轨，电机、主轴轴承、排钻盖、轨道等构成，下面分别对各部分进行设计和建模，下述的结构中水平排头箱与竖直排头箱结构有所不同，将在一起进行分析，但主轴、钻夹头等结构一致4.2.1主轴设计1、主轴齿轮的设计主轴齿轮根据上章参数计算的有齿数为16模数为2mm，压力角度为20，宽度为16mm，其轴孔直径为14mm有宽5mm的键槽主轴齿轮2、 轴的设计最中间的排钻轴将固定齿轮，并上部安装钻头夹（见后图），中部固定主轴齿轮，同时上下部安装轴承用以固定轴，最底下用以安装联轴器，与电机的轴相连。其余的轴下部仅仅安装齿轮，不连接联轴器。具体设计见后续附图，和设计图纸 钻头夹 中间主轴 其余主轴4.2.2轴承的选取根据上节轴的设计选取GB-T292_AC-1994,71900，该轴承内经为10，外径为22，宽6mm。轴承模型4.2.3导轨设计导轨用于整个排头箱的进给运动导向，设计成燕尾槽，设计螺纹孔用以安装在排头箱座板上，导轨的长度为400，开有螺纹孔为M164.2.4齿条的设计根据上章参数设计齿条，齿条的模数为2mm长度为120mm厚度为20mm宽度为40mm（不算齿部分）齿条模型4.2.5排头箱座板设计根据上面各部分的设计，以及电机的规格，分别对水平和竖直的排头箱座板进行设计，以满足保证所有零部件的布置，两座板仅仅宽度不同以及孤单难过齿条位置不一样，其具体尺寸可见附带图纸。竖直排头箱座板水平排头箱座板4.2.6电机固定板电机固定板下部用以固定电机，并且其高度方向给联轴器留出高度，上部连接排头箱座板，下面是电机固定板电机固定板4.2.7排头箱盖板排头箱盖板安装在排头箱座板上，上面用孔，可以通过钻头夹，下部有带孔凸台用以固定轴承，四周孔用以连接盖板，下图为竖直和水平排头箱盖板盖板竖直排头箱盖板水平排头箱盖板4.2.8电机托板电机托板用以固定电机底部，水平的电机托班上总成有用以安装导轨的连接板，模型如下竖直电机托板水平直电机托板4.2.9排头箱整体设计根据上诉小结的内容建立总成的装配模型，并且用若干螺栓螺母等将上述设计的零部件组成整体模型。具体的结构可参见附带的图纸。经过UG仿真计算排头箱的重量为180KG，可知上章关于伺服电机选取是合理的，能够提供足够的力矩和合适的速度保证排头箱的上下运动。竖直排头箱整体模型水平排头箱整体模型4.3运动支架设计三排钻上有三个运动支架，其中一个简单，仅仅为放置木板用，另外的两个运动支架内部安装了竖直排头箱，由伺服电机、转轴、导轨、本体支架、齿轮、轴承、木板支撑平台等构成，下面分别描述。4.3.1齿轮伺服电机上齿轮已经与齿条配合的两齿轮设计一致。齿数30模数为2mm，厚度为20mm，中间孔直径为15mm键槽宽度为5mm。齿轮模型4.3.2传动轴传动轴为细长敢两端直径分别为15mm的精加工面，与齿轮和轴承配合，精加工面与齿轮配合段有宽5mm长25mm的键槽，中间为10的毛加工面总长为2560，次设计有利于安装传动轴模型4.3.3导轨运动平台有两处导轨，一处与排头箱上的导轨为公母配合关系，对排头箱运动其导向，为燕尾槽长度为400mm。一处与本体支架配合，保证运动支架可以水平左右运动。该燕尾槽长度为200mm导轨模型4.3.4转轴固定板转轴前部和后部均用固定板固定，前部的固定板同事可以安装伺服电机，后端的固定板仅仅固定转轴，固定板上台阶孔用以安装轴承，固定板均焊接在本体上。安装伺服电机安装轴承前端固定板后端固定板4.3.2框架设计框架由槽钢，扁钢焊接而成底部焊接有导轨内部安装有导轨，模型如下，具体结构可见图纸。4.4压紧机构设计压紧机构有上部压紧臂，空气缸，压紧头夹紧块等构成，可以在顶部横梁上滑动，实现对木板的压紧。4.4.1空气缸根据上章内容选取参数对空气缸建模。如下空气缸模型4.4.2压紧头压紧头安装在空气缸下部，直接压紧木板，下图为模型压紧头模型4.4.2上部压紧臂上部压紧臂为钢板拼焊而成上部法兰上安装两夹紧块用以固定上部压紧臂在顶部横梁上滑动，下部可以安装两个空气缸。模型如下长1200宽100高100mm。4.4.5夹紧块设计夹紧块用螺栓安装在上部压紧臂上，保证整个压紧机构在顶部横梁上滑动。模型如下夹紧块模型4.4.6压紧机构总成将上述设计的零部件，进行装配用螺栓连接。得到如下模型，具体详细结构可见图纸。压紧机构总成模型4.5支架底座设计根据前述的所有零部件机构的尺寸，及布置关系设计出整个支架底座系统，该系统有顶部横梁、导轨、标尺等等构成。并且满足最开始的要求尺寸规格260028351640mm。设计出来的支架强度非常大，同时可以保证所有机构的合理布置。整体框架由200X75和100X45的各种角钢焊接而成，其余的零部件通过螺栓连接或焊接在上上面4.6三排钻总体建模前述各节对三排钻上处控制系统外所有的重要机械部分均进行了方针设计和建模，在本节完成，所有机构的装配建模。三排钻总体模型4.7钻头受力分析与电机功率核算木工转头为麻花钻，麻花钻又夹持部分和工作部分组成，工作部分又分为切削部分和导向部分。切削部分负责材料的切削导向部分在钻孔时起引导钻头方向和修光孔壁的作用，同时还是切削部分的备磨部分。设钻头直径为d，设麻花钻的钻心直径为d0一般取为(0.1250.15)d，设螺旋角，根据之前设计的要求钻头转速为2800rpm，进给速度为0.02m/s，考虑加工的最大孔为20mm，木与铁的摩擦系数为0.30-0.50，本文选取0.5进行计算有，标准麻花钻顶角116118，本文选取118进行分析，标准麻花钻的y=120130，准麻花钻的螺旋角=1830。钻削背吃刀量（mm） ，将d=20mm带入有ap=10mm每刃进给量（mmz），进给量f为进给速度除转速有f=0.4mm钻削速度（mmin）将选取的转速2800RPM/min带入有2.9m/s切削层参数钻削厚度（mm） 带入计算有=0.34mm钻削宽度（mm） 带入计算有bD=11.5mm公称横截面积 齿（mm2） ，有AD=2mm2材料切除率(mm3 min) ，带入有Q=2900mm3钻头每一切削刃都产生切削力，包括切向力（主切削力）、背向力（径向力）和进给力（轴向力）。当左右切削刃对称时，背向力抵消，最终构成对钻头影响的是进给力Ff 与切削转矩Mc。（D单位为mm）Ff=309*D*f0.8*(Kp)M=0.21*D2*f0.8*(Kp)Kp为修正系数查表有Kp=0.1计算得到Ff=296.9N M=1N*m功率P=T*n/9550=0.29KW对比上述选择的电机1.5KW,发现主轴上驱动电机符合要求进给电机，进给速度为0.02m/s，进给时候三个钻头总共的向下力为296*3=888，排头箱自重180KG，向下的力F总=3* Ff+Mg=2652P=F总*v=53W根据上章的效率计算得到进给用的伺服电机功率选取200W完全符合需求。第五章结论结论论文是以板式家具板件上的孔以及三排钻为研究对象，分析了三排钻的结构组成和原理，设计出了一款实用的三排钻，并对各个零部件进行了三围仿真和建模。对关键设备的选型及参数的设计进行了验证。在本毕业设计的过程中，我对电机的选型、机械结构的原理、空气动力等方面，及二维制图能力和三维方针能力得到了很大的提升，了解到了产品的原理及设计的思路及过程。初步确定方案、画简图、定参数、选设备、理论计算、优化并修改最初方案、具体建模、最后装配并不断优化、重新进行理论计算和强度分析三排钻能有效的提高现代家具行业木工开孔的效率，节约成本和时间，同时三排钻的设计符合32mm系统，能够使家具的开孔符合国际通用标准，对开孔位置有特定的要求，保证了开孔位置的精度。致谢在整个毕业设计的过程中，指导老师给出了相当多的意见，并对整个方案的设计提出了很多关键性的指导，在此过程中，本人学会了使用三维软件，并了解到产品设计的流程，对种子丸化的现状、意义、及设备的结构等有了深刻的理解，本人能力得到了较大的提升，在此致谢，同时对其余在此过程中给予帮帮的人员致以诚挚的谢意参考文献 1张行.板式家具的单元制造方式研究D.中南林业科技大学,2013.2周云.板式家具钻孔工序优化研究D.中南林业科技大学,2013.3明海蓉.基于APS的弘兴家具装备制造公司生产计划流程优化研究D.东北林业大学,2013.4乡碧云,龙国安,钟海龙.全自动数控多轴排钻集成系统的研究J.制造技术与机床,2013,(01):121-124.5赵月容.可重构板式家具生产系统的建模与优化研究D.东北林业大学,2012.61马岩.木工机械的自动化是汉诺威展会的新主题J.林业机械与木工设备,2011,(09):4-9.7陈铭.20世纪中国家具加工技术与设备发展研究D.南京林业大学,2011.8喻虎德.橱柜门五金件槽孔数控专用设备与工艺研究D.东北林业大学,2010. 10刘海波.家具行业名词术语标准化现状的分析研究D.南京林业大学,2007.11刘艳红.批量与设备影响板式家具成本分析D.南京林业大学,2006.12江俊美.我国家具制造业的工业化研究D.中南林业科技大学,2006.13吴智慧.现代木材加工技术第四讲:现代木家具的开榫与钻孔工艺J.家具,2004,(04):26-31.14何玉山.国外木工机械介绍多轴木工钻床(多轴排钻)J.家具,1983,(03):23-24世界最新机械设计理念来源:中国科技期刊摘要:根据目前国内外设计学者进行机械产品设计时的主要思维特点，将产品方案的设计方法概括为系统化、结构模块化、基于产品特征知识和智能。这几种方法的特点及其相互间的有机联系，提出产品方案设计计算机实现的努力方向。关键词：机械产品方案设计方法发展趋势设计文件是将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ASK中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。系统化设计方法系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221技术系统和产品的开发设计方法。1. 将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。2. 将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。3. 将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分（单元）及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。4. 设计元素法用五个设计元素（功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数）描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。5. 图形建模法研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。6. “构思”“设计”法将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又
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