2865_大直径钻铣床设计及控制

毕业设计方案题目数控立式铣钻机床设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自08**学生**学号20080403315指导教师**二〇一二年四月六日学院机械工程学院专业机械工程及自动化学生** 学号20080403315设计题目数控立式铣钻机床设计一、选题背景与意义1.国外数控钻铣床现状与发展趋势国外数控钻铣床的生产厂家主要集中在德国、美国和日本。

从机械结构上看，其发展经历了十字架型（轻型）、门型（小型）、龙门型（大型）3个阶段，相应的型号种类繁多。

能够代表数控钻铣床技术最高水平的厂家主要集中在德国，目前，国外已有厂家在龙门式切割机上安装一个专用切割机械手，开发出五轴控制系统的龙门式专用切割工具，该系统可以在空间切割出各种轨迹，利用特殊的跟踪探头，在切割过程中控制切割运行轨迹。

我国工厂的板材下料中应用最为普遍的是数控铣床和等离子切割，所用的设备包括手工下料、仿形机下料、半自动切割机下料及数控切割机下料等。

与其他切割方式比较而言，手工下料随意性大、灵活方便，并且不需要专用配套下料设备。

但手工切割下料的缺点也是显而易见的，其割缝质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后道加工工序的工作量大，同时劳动条件恶劣。

用仿形机下料，虽可大大提高下料工件的质量，但必须预先加工与工件相适应的靠模，不适于单件、小批量和大工件下料。

半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一种形状的切割。

上述3种切割方式，相对于数控切割来说由于设备成本较低、操作简单，所以在我国的中小企业甚至在一些大型企业中仍在广泛使用。

随着国内经济形势的蓬勃发展以及以焊代铸趋势的加速，数控铣床的优势正在逐渐为人们所认识。

数控铣床不仅使板材利用率大幅度提高，产品质量得到改进，而且改善了工人的劳动环境，劳动效率进一步提高。

目前，我国金属加工行业使用的数控铣床是以火焰和普通等离子切割机为主，但纯火焰切割，已不能适应现代生产的需要，该类切割机可满足不同材料、不同厚度的金属板材的下料以及金属零件的加工的需要，因此需求量将会越来越大，但与国外的差距仍极为明显，主要表现为：发达国家金属加工行业90%为数控切割机下料，仅10%为手工下料；而我国数控切割机下料仅占下料总量的10%，其中数控铣床下料所占比例更小。

湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）2013 ~ 2014 学年第二学期课程名称机电控制技术指导教师职称学生姓名专业班级学号题目铣床电气控制课程设计成绩起止日期2014 年6 月18 日～2014 年 6 月23 日目录清单湖南工业大学课程设计任务书2013—2014学年第二学期机械工程学院（系、部）专业班级课程名称：机电控制技术设计题目：铣床电气控制课程设计完成期限：自2014 年 6 月18 日至2014 年 6 月23 日共1 周指导教师（签字）：2014年6月25 日系（教研室）主任（签字）：2014年6月28 日机电控制技术课程设计设计说明书（题目）铣床电气控制课程设计起止日期：2014 年6 月18 日至2014 年6 月23 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2014年6月18日目录1、引言 (1)2、设计任务 (1)3、电机功率和转速 (1)4、铣床的电气控制线路设计 (2)4.1 确定机床的工作过程 (2)4.2 机床电气传动的特点及控制要求 (3)4.3 控制电路图设计 (5)4.4 选择电器元件 (11)4.5 制定电动机和电气元件明细表 (15)5、铣床的可编程控制器控制系统的设计 (16)5.1 主电路接线图 (16)5.2 I/O分配表 (16)5.3 PLC接线图 (17)5.4 PLC梯形图和指令表语句 (18)6、设计总结 (21)7、参考文献 (22)1、引言我国传统的铣床控制系统都是采用继电器、接触器等硬件逻辑控制电路，不但接线复杂，而且经常出现故障，可靠性比较差。

与传统的继电器控制相比，PLC控制具有可靠性高、柔性好、开发周期短以及故障自诊断等特点，特别适合应用于铣床的控制和故障诊断系统，可以减少强电元件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。

故在PLC广泛应用的控制时代，本设计系统的思想就是采用PLC控制铣床。

毕业设计题目钻铣床工作台及变速箱设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0705班学生杨忠刚学号20070403243指导教师冯德振二〇一一年五月二十日摘要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。

关键词：工作台；钻床；铣床；直线导轨；精密丝杠ABSTRACTTo ensure the processing of convenience ，the design of the main table and the transmission of drilling and milling machine has been optimized,, can be reliably based on improving the processing accuracy and processing efficiency.Table as an important part of the machine, but also affect important aspects of machining accuracy. Present a wide variety of table, traditional table can only be installed on a particular machine, along with science and technology with the times, their function is also from the traditional to the modern multi-unitary nature of the development of better, and now some of the work Taiwan, which not only can be installed in drilling, but also can be installed in the milling and boring machine and other machines. Through the design table, learn equipment modification program development, comparison, analysis, and perform the necessary calculations; through the transformation of the mechanical parts of equipment design, control equipment, a typical part of the calculation methods and procedures and the right architecture design; by design , establish the correct design ideas, develop their own ability to analyze and solve problems; to improve their application notes, standards of competence.The design table is designed using low friction linear guides and precision screw, the use of open-loop control system, its structure is simple, easily achievable, and can guarantee a certain accuracy. The design table is designed not only for milling on a milling machine, but also can be used for drilling on the drilling workers, so the function is much higher than conventional ordinary table. The design on the whole reasonable design, simple structure, reliable performance, high precision, simple operation, adjustment and easy maintenance. Improve the stability and reliability of the equipment to improve the processing efficiency.Key words：Table; drilling; milling; linear guide; precision screw目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)1.1设计机构的性能要求 (1)1.2控制方式的确定 (1)1.3伺服系统的确定 (1)1.4工作台参数的初步确定 (1)1.5导轨的选型思路 (2)1.6滚珠丝杠选型思路 (3)1.7丝杠和电机连接零件的选取思路 (4)1.8支承座材料的选取 (5)1.9轴承类型的选取 (5)2 进给系统的设计与计算 (6)2.1设计方案的确定 (6)2.2 机械部分设计与计算 (6)2.2.1纵向进给系统的设计与计算 (6)2.2.2横向进给系统的设计与计算 (12)3 蜗轮、蜗杆设计 (20)3.1概述 (20)3.1.1蜗杆传动简介 (20)3.1.2蜗杆传动的特点 (20)3.1.3蜗杆和涡轮的结构 (20)3.2 蜗轮、蜗杆传动设计过程 (23)3.3蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 (24)3.4校核齿根弯曲疲劳强度 (25)3.5蜗杆传动的润滑 (25)4 结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)1 前言1.1设计机构的性能要求设计的钻铣床能够加工最大面积为400mm×120mm的工件，最大工件重量100kg；XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，快进速度为3.6m/min，加减速时间为0.1秒。

摘要众所周知，在现代机械制造业中，企业对专用机床有着广泛的需求。

一般钻床劳动强度大，专用性能低，生产率不高且不能保证精度；而多轴专用钻床操纵方便、省力、容易掌握，不易发生操作错误和故障，不仅能减少工人的疲劳，保证工人和钻床的安全，还能提高钻床的生产率。

随着科学技术的不断发展，专用钻床广泛应用于制造业。

换句话说，专业化越强，企业越能保证其产品质量。

因此，专用机床的使用，对企业的竞争力有着十分重要的作用。

本文针对一般钻床上述种种缺点及加工对象的具体情况设计一台专用多轴钻床，包括总体设计，导轨的设计，动力部件的设计和液压的设计，力求达到满足性能要求，经济效益和人机关系等技术经济指标，以满足厂方的使用要求。

关键词：多轴钻床，导轨，生产率，设计ABSTRACTAs we all know, in modern machinery manufacturing industry, companies have a wide range of tools for special needs. General Drilling labor-intensive, low-exclusive performance, productivity is not high and can not guarantee the accuracy; dedicated multi-axis drilling and easy to manipulate, effort, easy to grasp, less prone to operator error and failure, not only can reduce worker fatigue, ensure that workers and drilling of security, but also improve drilling productivity. With the continuous development of science and technology, widely used in manufacturing special drilling. In other words, specialization is stronger, more companies can guarantee the quality of its products. Therefore, the use of special tools for the competitiveness of enterprises have a very important role.This design of a dedicated multi-axis drilling drilling for specific situations in general all these shortcomings and processing objects, including design, dynamic components of the overall design, the design of the rail and hydraulic design, and strive to achieve to meet the performance requirements, economic and human relations and other technical and economic indicators to meet the requirements of the factory.Keywords:multi-axis drilling, rails, productivity, design目录1.绪论 (1)1.1现今机床发展趋势 (1)1.2组合机床技术装备现状与发展趋势 (1)1.3国内钻床概述 (2)1.4当今钻床的设计特点 (2)2.专用钻孔机床的总体方案设计 (4)2.1总体方案设计 (4)2.2主运动系统的设计 (4)2.3进给系统的设计 (4)2.4机床联系图 (4)3.主运动传动系统的设计 (5)3.1切削参数设计计算 (5)3.2电动机选择 (7)3.3带传动的设计计算 (7)3.4齿轮的设计计算 (9)3.5轴的的结构设计 (16)4.液压系统的设计 (21)4.1概述 (21)4.2工况分析 (21)4.3确定液压缸参数 (23)5.专用钻孔机床的部件设计 (25)5.1主轴箱设计 (25)5.2导轨立柱的设计 (26)6.校核计算 (29)6.1轴校核 (29)6.2轴承寿命核算 (31)6.3键校核 (31)7. 结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)1.绪论1.1现今机床发展趋势近年来随着机械加工业的不断发展，对诸多机床的要求也有了明显的变化。

本科机械制造课程设计 (论文)有全套CAD图纸，有需要咨询Q6 9 0 75 2 7 8 6铣床（等臂）杠杆4-钻φ25孔学院：专业班级：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：2015 年5 月目录第一章零件的分析 2 第二章确定毛坯、画毛坯零件图 2 第三章工艺规程设计 3 第四章夹具设计 6 第五章参考文献7 第六章结束语8一、零件的分析（一）零件的作用连杆是柴油机的重要零件之一。

连杆体与连杆盖通过螺栓连接成为一个整体，其大头孔与曲轴相连，小头孔通过活塞销与活塞连接，将作用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。

（二）零件的工艺分析由图可知，其材料为HT200。

该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐的零件。

该零件上的主要加工面N面、R面、Q面、P面、Ф25的孔、2-Ф8的孔和1Ф0的孔。

所要加工的面的粗糙度是6.3和3.2 ，而孔的要求比较高粗糙度要求为1.6和3.2。

Ф8和Ф25的中心距840.2,25的孔的轴线是要做为基准，故其精度要求较高。

参考文献（1）中有关面和孔加工的经济精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。

二、确定毛坯、画毛坯——零件图根据零件材料确定毛坯为铸件。

又由题目已知零件的生产纲领为10000件/年。

通过计算，该零件的质量约为7kg 。

查参考文献（2）表8.2可知，其生产类型为大批生产。

毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。

由于所有的孔径都小于30mm,故在铸造时这些孔都不用铸造出来。

此外，为消除参与应力，铸造后应安排人工时效。

铸件的分型面为B中心线（在毛坯图上表示出）浇口为于零件的侧面。

查参考文献（1），用查表法确定个表面的总余量如下表所示：各加工表面总余量查参考文献（2）表2.3-9可得铸件的主要尺寸的公差，如下表所示：主要毛坯尺寸及公差三、工艺规程设计（一）、定位基准的选择连杆的N面既是装配基准又是设计基准，用它作为基准，符合“基准重合”原则，其余各加工工序也能选用其定位，符合“基准统一”原则。

3080x25摇臂钻床安全操作规程1. 操作前准备1.1 清理工作区在操作前，必须先清理工作区，确保周围没有障碍物和杂物。

在地面上使用清洁布擦拭干净，特别需要注意机床周围不得有任何润滑油滴落。

1.2 检查设备在操作前，应该检查设备是否完好无损，确认所有紧急停止开关是否正常可用。

如遇到摇臂钻床有任何故障应立即报修，并在维修完成之后方可使用。

1.3 身着合适的工作服进行钻孔操作时，应选用合适的工作服。

建议使用长袖工作服并将裤腿放松，以避免衣物被缠绕进机械设备中。

1.4 穿戴个人防护装备在操作时，应穿戴好头盔和安全眼镜，以确保眼部和头部受到充分的保护。

1.5 设置保护设备在工作之前，应设置好全部保护设备，如排屑板、安全护罩等。

同时，散热和通风设备应保持畅通。

2. 操作过程2.1 启动机器在启动之前，应熟悉摇臂钻床的各个部件，并确认手柄是否夹紧。

启动机器之后，要等待其完全达到正常速度之后再开始工作。

2.2 调整机器在进行钻孔操作前，必须先进行必要的调整。

调整包括：调整钻头深度、调整角度，并根据具体工作情况选择合适的转速。

2.3 开始钻孔在进行钻孔操作时，必须保持手柄夹紧，同时应利用自动进给装置保持恒定的进给速度。

在钻孔过程中，不得对机器施加过大的负载，应保持其在正常负载范围内。

2.4 定期检查在进行钻孔操作期间，应定期检查机器的各个部件是否正常运转，在检查时，应当先停止钻孔操作，等到机器完全停止运转后才能进行检查。

2.5 注意事项在钻孔过程中要注意以下几点：① 钻孔的材料必须符合机器的使用范围；② 进给速度、转速应当根据材料进行调整并保持恒定；③ 钻孔过程中不得用手或其他物体逼近钻头；④ 钻孔时不可顶挤钻头，以免引起损坏；⑤ 钻孔前应确认机器各个部件的安全性和完整性，以及保护设备的完好性；3. 结束操作3.1 关闭机器在结束操作之前，必须关闭机器。

关闭机器要先将手柄松开，然后再断开电源，确保钻头完全停止运作。

毕业设计课题：JZ-5-Y零件的机械加工工艺规程和铣床夹具专题：专业：机械制造及自动化学生姓名：班级：学号：指导教师：I2015届毕业生毕业设计任务书专业一、毕业设计题目设计图号JZ-5-Y零件的机械加工工艺规程和铣床夹具二、毕业设计内容及要求1.绘制JZ-5-Y零件图一张（3号图纸）；2.编制零件机械加工工艺规程一份（中批生产），包括：（1）机械加工工艺过程卡（2）机械加工工序卡3.设计铣床夹具一套，要求：（1）完成夹具总装配图（1号或2号图纸）；（2）完成夹具上所有非标准件的零件图一套（3～4号图纸）；（3）编写设计说明书一份（不少于30页），说明书应有：封面、目录、封底、设计任务书、设计计算说明及分析、毕业设计小结、参考文献、书目及致谢等内容。

4.其他要求：（1）所有图纸为计算机绘图并打印，同时提交电子文档。

（2）设计说明书为打印稿，同时提交电子文档。

（3）时间安排：请于2015年1月20日之前，将毕业设计（初稿）的电子文档发给指导老师，由指导老师进行初步的审查，指导老师于2月5日之前将毕业设计中存在的主要问题提交给学生，于4月30日之前，将修改后的毕业设计最终稿（纸质稿）交给指导老师，电子稿上传到大学城空间并准备答辩。

上传的资料规范（说明书排版、CAD图纸、工艺文件:都转成.PDF或.SWF文档），指导老师和学生的交流要在空间进行。

IIIII摘要JZ-5-Y零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。

在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

摘要由于生产发展的需要，机床对加工精度、生产效率提出更高的要求。

机床在结 构上发生改变，床身也增大了，尤其对加工尺寸要求相应的增多。

本设备主要是用来对大直径的圆形零部件在圆周上进行铣削加工和规定位置上 进行铣平面或钻孔,它的主要控制系统由 Siemens 的 SINUMERIC 802C base line 控 制,由流水线上的PLC信号进行引导,利用光栅尺作为反馈信号。

在本次设计的过程中,采用了易于控制的步进电机作为动力装置,控制方式采用 闭环控制,采用精度较高、使用较为普遍的光栅尺作为闭环控制的反馈元件。

机械执 行机构采用滚珠丝杠副结构完成机床的横、竖向运动，机械导向机构则采用滚珠导 轨和滑动导轨相结合的方式完成横、竖向导向运动。

数控机床是新型的自动化机床，它具有广泛通用性和很高的自动化程度。

数控 机床实现柔性自动化重要的装置，是发展柔性生产的基础。

数控机床在零件的加工 中，更能显示出它的优越性。

关键词大直径圆形零部件；闭环控制；步进电机AbstractDue to production development needs, machine machining precision and efficiency of production to put forward higher requirement. Machine tools on the structure change, lathe bed also increased, especially for processing dimensional requirements corresponding increaseThis equipment mainly for the large-diameter circle in the round parts on the specified location and milling on the plane or milling drilling, the main control system uses the Siemens SINUMERIC 802C base line controlled by the PLC signal on the line as a guide , Using grating feedback device as a signal.In the design process, is powered by an easy control of the stepper motor, control methods for closed-loop control, sensors using high precision, use the more common types of foot grating feedback as a closed-loop control components. Machinery implementing agencies to complete the structure of a ball screw machine horizontal, vertical movement, machine-oriented organizations to adopt Ball Guides and sliding rails completion of a combination of horizontal and vertical orientation.NC machine tools is a new type of automated machine tools, it has a wide range of generic and a high degree of automation. CNC machine tools to achieve flexible automation equipment important is the development of flexible production base. NC machine tool parts in the processing, it can show the superiorityKeywords Large-diameter circular parts；closed- loop control；step-by-step the electrical machinery目 录1 概 述 (1)1.1绪论 (1)1.2 数控技术的发展水平和趋势 (2)1.2.1国内数控机床的发展水平 (2)1.2.2.数控技术的发展状况及水平 (3)1.3系统方案设计 (6)1.4系统内容设计 (6)2 机械部分的设计与计算 (7)2.1 导向机构的设计 (7)2.2 执行机构的设计 (7)2.2.1竖向运动装置 (7)2.2.2横向运动装置 (8)2.3 传动机构设计和计算 (8)2.3.1 纵向运动装置 (8)2.3.2 横向运动装置 (10)2.3.3 伺服电机的设计、校验 (13)2.3.4 传动齿轮的设计与校验 (17)3 电控部分设计 (20)3.1 SINUMERIK 802C base line的系统介绍 (20)3.2系统的电气组成原理示意图 (21)3.3可编程序控制器(PLC)及其应用 (21)3.4系统的主电路原理图 (22)3.5 系统的I/O电路原理图 (22)3.6控制系统 (25)3.7电柜设计 (26)3.8系统的电源电路原理图 (27)3.8.1控制变压器 (27)3.8.2 I/O系统电源及辅助控制电路 (28)3.9 光栅尺的基本原理 (28)3.10运行程序 (30)结 论 (47)设计体会 (48)致 谢 (49)参考文献 (50)1 概 述1.1 绪论从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变 化。