陕西理工学院毕业设计
毕业论文﹙设计﹚任务书
院(系) 机 械 工 程 学 院 专业班级 机自055 学生姓名 符永富 一、毕业论文﹙设计﹚题目 数控平面钻床液压进给钻削动力头设计 二、毕业论文﹙设计﹚工作自2009年3月9日 起至2009年6 月 20日止
三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 校 内 四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：
钢结构在工业与民用建筑中的应用广泛，H钢的钻孔加工已成为钢结构行业中的关键技术之一。采用数控平面钻床液压进给钻削动力头实现H钢的孔加工是较为理想的加工方式之一。采用模块化的设计思路，设计一种数控平面钻床自控行程钻削动力头，要求运动行程可控，结构简单、紧凑，合理；制造成本低、钻削过程简单，可使钻头快速接近工件，钻完快速自动返回。
设计要求及任务：
（1）查阅资料，熟悉数控平面钻床液压进给钻削动力头国内外研究概况； （2）完成数控平面钻床液压进给钻削动力头的总体方案设计； （3）完成传动系统，进给系统设计计算；
（4）完成主要零件——主轴及其相关安装零部件的设计计算及校核； （5）完成液压进给控制系统设计； （6）绘制动力头装配图及主轴零件图； （7）绘制进给系统控制原理图； （8）按要求编写详细设计说明书一份；
指 导 教 师 李玉玲 系(教研室)
系(教研室)主任签名 批准日期 接受论文 (设计)任务开始执行日期 2009-3-9 学生签名
陕西理工学院毕业设计
数控平面钻床液压进给钻削动力头设计
姓名：符永富
（陕理工机械工程学院机械设计制造及其自动化专业 055班，陕西 汉中 723003）
指导教师：李玉玲
[摘要] 数控平面钻床液压进给钻削动力头是一种将动力头的主运动与进给运动集为一体的设备。具有结构
紧凑、体积小、重量轻、刚性好等特点。又由于动力头的进给运动采用液压驱动，因此具有钻进平稳、无极调速、辅助时间少，钻进效率高等优点。
本论文采用模块化的设计思路，将动力头的设计分为主运动传动系统，液压进给系统，控制系统和机械结构设计等四个方面的主要内容。主运动传动系统主要是选择主运动的传动方式和进行与主运动相关零件的设计计算；进给系统主要对液压缸的设计计算与轴向进给的驱动设计；控制系统主要是液压控油回路与PLC控制系统的设计；机械结构设计主要是进行整体零部件的布置和主轴及相关零件的设计计算。通过以上各模块的设计，使主轴在自控行程进给时能达到“快进-工进-停留-快退-停止”的功能。
本课题所设计的数控平面钻床液压进给钻削动力头主要用于H钢的钻孔加工。钻孔范围10-30mm，最大工作形成200mm。
[关键词] 钻削动力头 液压进给 设计计算 主轴
陕西理工学院毕业设计
The Design of NC flat surface Drilling Machine for
Hydraulic Feed drilling driving head
Yongfu-FU
(Grade05,Class5,Machine Design Manufacture and Automation,School of Mechanical Engineering,Shanxi
University of Technology,Hanzhong,723003, Shanxi)
Tutor: Li Yuling
【Abstract】 The Hydraulic Feed drivlling driving Heed of NC flat surface is a equipment which integrate the main
motion and feed motion,so it will be compact,light and rigid.Because of it’s Hydraulic Feed driving Head,it can achieve classless speed,little auxiliary time,and great efficiency.
This paper cuts the design for driving head into main motion,hydraulic feed motion,control system and feature of mechanical structure under the moduling ideology.The main movement system mainly selects the way of main motion transmission and finishes the computation of interrelated spare parts;feed system design is formed by the design and calculation of hydraulic equipment and axial motion;it is the hydraulic return circuit and PLC control system design that compose the control system;feature design of mechanical structure is made up of the arranging of all spare parts and design and calculation of sprindle and interrelated parts.As done,the motion of sprindle can achieve “Fast Forward—Implementation—Suspended—Rewind—Stop”.
The driving head designed above applying mainly in the drilling of H type structural steel,with cutting range intensively 10-30mm,and maximal working stroke 200mm.
【Key words】 drilling driving head , hydraulic feed motion , design and calculation , spindle.
陕西理工学院毕业设计
目 录
目 录 ................................................................. 4 引 言 ................................................................... 1 1 . 数控平面钻床液压进给钻削动力头概况 ................................... 2 1.1 研究现状 ............................................................ 2 1.2 应用领域 ............................................................ 3 2 . 数控平面钻床液压进给钻削动力头总体方案设计 ........................... 4 2.1 钻削动力头系统运动方案要求 .......................................... 4 2.2 总体方案的确定 ...................................................... 5 2.2.1方案的选择 ...................................................... 5 2.2.2 方案的确定 ..................................................... 7 3.主要参数设计计算 ....................................................... 8 3.1 切削力计算 .......................................................... 8 3.2 钻削扭矩计算 ........................................................ 9 3.3 切削功率计算 ....................................................... 10 3.4 预计工作时间 ....................................................... 10 4 . 主运动传动系统的设计 ................................................ 11 4.1 电动机的选择 ....................................................... 11 4.2 带传动的设计 ....................................................... 13 4.2.1 传动方式 ...................................................... 13 4.2.2 同步带与同步带轮的设计计算 .................................... 14 4.2.3 同步带轮的张紧和带轮的安装 .................................... 18 4.2.4 同步带轮轴承的选用 ............................................ 19 5 . 进给系统的设计 ...................................................... 21 5.1 进给系统的方案确定 ................................................. 21 5.2 液压缸的选用 ....................................................... 22 5.2.1 主要尺寸的确定 ................................................ 22 5.2.2液压缸最低速度验算 ............................................. 24 5.2.3 缸筒壁厚 ...................................................... 24 5.3 弹簧的设计计算 ..................................................... 25 5.3.1弹簧工作条件的确定 ............................................. 25
陕西理工学院毕业设计
5.3.2 弹簧的参数计算 ................................................ 26 5.3.3弹簧的设计验算: ................................................ 27 5.4 液压进给控制系统设计 ............................................... 27 5.4.1 液压进给控制系统的方案确定 .................................... 27 5.4.2液压进给系统工作状态及工作循环设计 ............................. 28 5.4.3 液压进给系统工作原理 .......................................... 28 6. PLC控制系统设计 ...................................................... 32 6.1 PLC控制系统分析 .................................................. 32 6.2 PLC控制系统设计 .................................................. 32 7. 主轴及其相关零部件的设计计算与校核 ................................... 37 7.1 拟定主轴上零件的装配方案 ........................................... 37 7.2 主轴的材料与热处理 ................................................. 38 7.3 确定主轴的最小直径 ................................................. 39 7.4 主轴的结构尺寸设计 ................................................. 39 7.5 主轴的校核 ......................................................... 40 7.5.1 主轴的扭转强度 ................................................ 40 7.5.2 主轴的扭转刚度校核计算 ........................................ 40 7.5.3 主轴的花键校核 ................................................ 41 7.6 主轴轴承 ........................................................... 42 7.6.1 主轴轴承的选用 ................................................ 42 7.6.2主轴轴承的寿命计算 ............................................. 42 8. 综合评价 ............................................................. 44 设计总结 ................................................................ 45 致 谢 .................................................................. 46 参考文献 ................................................................ 47
英文翻译 附录