钻床主轴设计

第十四组题目：钻床主轴进给控制系统程序设计控制要求：钻头从初始位置开始向右进行钻深孔工作，钻孔过程中，钻头向右钻一段距离后返回初始位置，然后再向右钻一段距离后再返回初始位置，如此反复，完成钻深孔工作过程。

钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1,钻头进给至SQ2光电开关处后返回原点，然后再进给至SQ3光电开关处后返回原点，依此类推，最后返回原点停止，至此完成钻床主轴进给控制系统全过程。

工艺流程图：钻床主轴工作示意图按照任务书的要求，完成控制设计。

0.前言PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

编程序控制器简称PLC，是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和传统的继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器，近年来在工业生产的许多领域，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门得到了广泛的应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一。

由于PLC的应用日益广泛，学习和掌握其原理与应用设计对于工业领域的广大科技工作者以及大专院校电气和机电等有关专业的学生而言很有必要目录0. 前言1. 课程设计的任务和要求 1.1 控制要求1.2 课程设计任务书1.3 设计思想2. 总体设计2.1 操作面板示意图2.2 端子分配图3. PLC程序设计3.1 顺序功能图3.2 PLC控制梯形图4. 程序模拟调试说明5. 结束语6. 参考文献1.1.3 设计思想满足设计要求，设备要求设置多种工作方式，手动和自动（包括连续，单周期）工作方式。

PLC钻床主轴进给控制系统程序设计介绍：PLC钻床主轴进给控制系统是一种由程序控制的自动化设备，用于控制钻床的主轴运动和进给动作。

通过PLC编程实现了对钻床主轴的启停控制、前进和后退控制、速度调节等功能。

本文将介绍PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计。

程序设计步骤：1.确定功能需求：根据钻床主轴的控制要求，确定需要实现的功能模块，如启停控制、方向控制、速度调节等。

2.确定I/O配置：根据钻床主轴的硬件接口，确定所需的输入输出信号，如启动信号、停止信号、方向信号、速度信号等。

然后将这些信号连接到PLC的输入输出模块。

3.确定运动控制算法：根据钻床主轴的运动特性，确定相应的运动控制算法，如PID控制算法、速度闭环控制算法等。

4.编写PLC程序：根据功能需求和运动控制算法，使用PLC编程软件编写相应的控制程序。

程序包括输入输出模块的配置、运动控制算法的实现以及信号的判断和处理逻辑。

示例程序：以下是一个简单的PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计示例。

主程序：1.初始化程序，包括I/O模块的初始化和变量的初始化。

2.读取输入信号，包括启动信号、停止信号、方向信号和速度信号。

3.判断启动信号和停止信号的状态，根据状态进行相应的处理。

如果启动信号为ON且停止信号为OFF，则进行下一步。

4.根据方向信号设置主轴的运动方向，如果方向信号为正，则设置主轴向前运动；如果方向信号为负，则设置主轴向后运动。

5.根据速度信号设置主轴的运动速度。

6.控制主轴的启停，如果启动信号为ON，则启动主轴；如果停止信号为ON，则停止主轴。

7.主程序循环运行，不断读取输入信号并进行处理。

总结：PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计是一个复杂而关键的任务，需要充分了解钻床主轴的运动特性和控制要求。

通过合理的功能需求分析和运动控制算法设计，再结合PLC编程软件的使用，可以编写出稳定可靠的PLC钻床主轴进给控制系统程序。

摘要组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的工序集中的一种高效专用机床。

而且其生产效率高，加工精度稳定，自动化程度高，使工人劳动强度降低。

本次设计的是一台加工“汽车制动室支架”的组合钻床，主要用来一次性加工完成汽车制动室支架的二个零件,共计10个孔，一次安装两个工件，左主轴箱钻4孔，右主轴箱钻6孔，我负责设计的是右主轴箱和中间底座的设计。

根据所加工孔的位置及速度要求，算出切削速度和主轴转速，确定右主轴箱轮廓尺寸、主轴的型式和直径。

再根据驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，合理布置传动轴的位置，把驱动轴和各主轴连接起来，使各主轴获得所需转速和转向，完成钻孔。

中间底座的结构、尺寸则需要根据工件的大小、形状以及组合钻床的配置形式等来确定。

由于组合钻床能够进行多工位加工，提高自动化程度，缩短加工时间和辅助时间。

而且组合钻床大部分都是由通用部件组成，研制周期较短，便于设计、制造和使用维护，成本低。

而且机床易于改造，产品和工艺变化时，通用部件还能重复利用，经济性较好。

所以组合机床在大批量生产中的应用十分广泛。

关键词：组合钻床；主轴箱；中间底座AbstractCombination machine is based on the workpiece processing needs,take a large number of general part as the foundation,with a few of dedicated part which composes the focus on process of a efficient special machine.Moreover its production efficiency is high,machining accuracy is stable, degree of automation is high,cause the workers labor intensity to reduce.This design is a combination drilling machine of processing "automobile brake room stent" , mainly uses for complete two parts of automobile brake room stent which processing a one-time, the total 10 holes,one-time installs two workpieces, the left spindle box drills 4 ,the right spindle box drills 6 , what I am responsible to the design of the right spindle box and the middle base .According to processes the hole the position and the speed request,calculated to cutting speed and the spindle speed ,determines the right spindle box outline of size,the spindle type and the diameter.Then according to drive shaft position and speed,various spindle position and rotational speed request,reasonable arrangement transmission shaft location,connects the drive shaft and various spindle ,causes various spindle to obtains needs the rotational speed and change direction , completes the drill hole.The middle base’s structure , size has to be based on the workpiece size, the shape as well as the combination drilling machine configuration form and so on to determined.Due to the combination drilling machine carries on the multi-location processing,improves the degree of automation, reduces processing time and auxiliary time.Moreover the combination drilling machine majority is composed of general part,the development cycle is short,and is advantageous for the design, the manufacture and use maintenance, the cost is low. Moreover the machine easy to transform, when product and process changes, the general part can also the reuse,the efficiency be good.So combination of machine tools is very widespread in production in enormous quantities application.Keywords: combination drilling machine spindle box middle base目录1 组合机床概述 (1)1.1 引言 (1)1.2 组合机床组成及特点 (1)1.3 组合机床的工艺范围及配置形式 (2)1.3.1 组合机床的工艺范围 (2)1.3.2 组合机床的配置形式 (3)1.4 组合机床的设计步骤 (5)1.4.1 调查研究 (5)1.4.2 总体方案设计 (5)1.4.3 技术设计 (6)1.4.4 工作设计 (6)2 组合钻床设计 (7)2.1 零件分析 (7)2.2 组合钻床设计的组成及设计任务 (7)2.2.1 组合钻床设计的组成 (7)2.2.2 本课题主要任务 (7)2.3 工艺方案及基准的选择 (8)2.3.1 确定组合钻床工艺方案的机本原则 (8)2.3.2 组合钻床工艺方案的一般步骤 (9)2.3.3确定切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度 (10)2.4 组合钻床主轴箱概况 (10)2.4.1 组成 (10)2.4.2主轴箱的通用零件 (10)2.5 工序与计算 (11)2.5.1 加工条件 (11)2.5.2计算切削速度、主轴转速 (11)3多轴箱的设计 (13)3.1 多轴箱的基本结构和表达方法 (13)3.1.1 多轴箱的简介 (13)3.1.2多轴箱的组成 (13)3.1.3多轴箱总图绘制方法 (13)3.2多轴箱通用零件 (13)3.2.1 通用箱体类零件 (14)3.2.2 通用主轴 (14)3.2.3 通用传动轴 (14)3.2.4 通用齿轮和套 (14)3.3通用多轴箱的设计分析 (15)3.3.1 绘制多轴箱设计原始依据图 (15)3.3.2 确定多轴箱轮廓尺寸 (16)3.3.3 主轴型式和直径的确定 (16)3.3.4主轴箱所需进给力计算 (18)3.3.5 主轴箱所需功率计算 (18)3.3.6 动力部件 (19)3.3.7多轴箱传动设计 (19)3.3.8 计算传动轴的坐标 (23)3.3.9 润滑油泵和手柄轴的安置 (24)4 中间底座的设计 (26)4.1引言 (26)4.2中间底座的作用及基本要求 (26)4.2.1 中间底座的作用 (26)4.2.2 对于中间底座的基本要求 (26)4.3中间底座的设计原则 (27)4.3.1合理选择截面形状和尺寸 (27)4.3.2合理布置加强筋 (27)4.4中间底座壁厚、加强筋厚度的选择 (27)4.5如何提高连接处的局部刚度和接触刚度 (28)4.6中间底座结构工艺性 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录............................................................................................................... 错误！未定义书签。

目录一.主传动的运动设计1.主电机的选定2.转速图的拟定3.齿轮的确定4.齿轮的布置二.传动件的估算与验算1.传动件的估算与验算2•齿轮模数的估算和计算3•轴承选择三.夹具设计1・工艺加工过程2 •设计夹具四致五参考资料1-1主传动的运动设计1.主电机的选定山总体设讣方案可知：Z5140钻床的总功率为4kW,转速为1450 r/min,根据机械设计手选取电机为JO2-32,其外型见下图，其安装尺寸见下表：其螺栓直径为。

2. 转速图的拟定拟定立式钻床的主传动系统的转速图，山总体设汁方按可知：主轴的转速围JB9—59一GB52166GB921 — 66GB7766, 一(4JO3 — 112^JO3 —铀燃图寂豔5(1〜3如注阀) 8(4・5迦肖阳)P匚为31.5〜1400 r/min,异步电动机的转速为1450 r/mino1. 选定公比0中型通用机床，常用的公比e 为1・26或1.41,考虑到适当减小本钻床的相 对速度损 失，选定0二1・41。

=46Z = 1 + -1?A = 1 + -I ^- = 11.8,取 Z=12 lg°lgl.41按标准转速数列为：31, 45, 63, 90, 125, 180, 1250, 355, 500, 710, 1000, 1450r/min o2. 选择结构式1） 确定变速组的数LI 和各变速组中传动副的数LI大多数的机床广泛应用滑移齿轮的变速方式，为了满足结构设计和操纵方便 的要求，通常采用双联或三联滑移齿轮。

该机床的变速围较大，必须经过较长的 传动链减速才能把电动机的转速降到主轴所需的转速，故主轴转速为12级的变 速系统需要2个或3个变速组，即Z=12=4X3,或Z=12=4X2X2-4,或Z=12=3 X2X2o 为了结构紧凑和主轴箱不过分的大，故选取Z=12=4X2X2-4.2） 确定不同传动副数的各变速组的排列次序按着传动顺序，各变速组排列方案有：12=4X2X2-4 12=2X2X4-4 12=2X4X2-4因本钻床在结构上有特殊要求，根据设计要点，应遵守“前多后少”的原则, 选择12=4X2X2-4的方案。

1. 绪论1.1 课题背景及目的组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效专用机床，是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。

组合机床是根据工件加工要求，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。

通用零部件通常占整个机床零部件的70％～90％，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。

由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本。

将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。

组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。

通用部件按其功能通常分为五大类。

1.动力部件。

动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。

2.支撑部件。

支撑部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。

3.输送部件。

输送部件是具有定位和加紧装置、用于安装工件并运送到预定工位并运送到预定工位的通用部件。

4.辅助部件。

辅助部件包括定位、加紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。

主轴箱是组合机床的重要组成部分。

包括通用主轴箱和专用主轴箱，本设计的是通用主轴箱，包括主轴，传动轴，动力部件以及其他辅助装置。

主轴箱设计具有以下特点：1.传动方案紧凑。

2.为了实现较小轴间距，我们采取了将径向、轴向轴承都取错开排列方式。

3.用径向滚珠轴承代替滚针轴承。

4.在结构空间受限的情况下，为了提高主轴、传动轴的刚度，在结构上将主轴、传动轴尽可能取较大外径。

5.主轴箱与动力箱动力传递取联轴器传动。

6.提高齿轮的结构强度。

图1.1组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。

加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削外螺纹以及加工外圆和端面等。

前言毕业设计是按照教学计划的规定，必须进行的一个重要的综合性教学环节，使学生所学的知识在实践中得到具体应用。

通过这次设计，能使学生全面了解和掌握一些机械设备方面的知识，便于使自己形成一套设计的思维模式，而且使所学的知识系统化地由理论转向实践，以培养学生对知识的综合运用能力，为毕业后走上工作岗位打下一个良好的基础。

同时通过认真的设计，可以提高学生分析和解决问题的能力，以便更好的适应社会。

本设计的主要内容有：组合机床的概述、组合机床通用部件及其选用、组合机床总体设计、组合机床主轴箱设计、组合机床技术设计五个部分。

本设计以提高生产率和保证加工精度为目的，以较充足的专业课知识为基础，结合毕业设计任务书，在收集和参考大量资料的前提下独立完成。

设计基本上做到：图纸绘制基本符合国家标准，做到布局合理，图纸也基本能够正确、完整、清晰的表达出零件的形状及尺寸。

计算说明书的条理较清晰，语言通顺流畅，图表和公式的编辑也基本符合毕业论文撰写规范。

在设计过程中，尽量采用通用部件，为组合机床的生产提供便利条件。

其中主轴箱的设计是重点，也是难点。

主轴箱设计应充分考虑被加工零件的形状及加工要求，合理布置传动及齿轮的位置。

尤其在齿轮设计上，更要反复验算转速，努力作出最合理的设计方案。

摘要组合机床使用系列化、标准化的通用部件和少量的专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高校专用机床，其生产率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。

组合机床的通用部件和标准件约占70-80%,这些部件是系列化的,可以进行成批生产.其余20-30%的专用部件是由被加工零件的形状,轮廓尺寸,工艺和工序来决定。

在批量生产中这了提高生产率，必须要缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个装夹多外工件同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床及自动线。

关键词：组合机床，主轴箱，切削AbstractAggregate machine-tool use seriation , the standardized general part and the few special-purpose parts compose the university special purpose machine which multiple spindle, the multi-knives, the multi-working procedures, the multi-surface or the multi-locations simultaneously process, its productivity compared to general engine bed high several times to several dozens times, may carry on drills, the boring, the articulation, attacks machinings and so on the silk, turning, milling. The aggregate machine-tool general part and the standard letter approximately compose 70-80%, these parts are the seriation , may carry on the mass productions. Other 20-30% special-purpose part is by is processed the components the shape, the overall size, the craft and the working procedure decided.This enhanced the productivity in the volume production, must have to reduce the process period and the non-cutting time, moreover causes the non-cutting time and the process period superposition as far as possible, causes each attire to clamp many outside work pieces simultaneously to carry on the multi-knife processing, implements the working procedure high degree of concentration, thus widely uses the aggregate machine-tool and from generatrix .Key word: Aggregate machine-tool, headstock, cutting目录前言 (i)摘要 (ii)Abstract (iv)第一章概述 (1)第一节组合机床的组成 (1)第二节组合机床的类型 (2)一、具有固定夹具的单工位组合机床 (2)二、具有移动夹具的多工位组合机床 (3)三、转塔式组合机床 (4)第二章组合机床设计概述 (5)第一节组合机床及其特点 (5)第二节组合机床工艺范围及加工精度 (6)一、组合机床的工艺范围 (6)二、组合机床的加工精度 (6)第二节采用组合机床的经济分析 (7)第三节组合机床的发展趋势 (8)一、提高通用部件的水平 (8)二、发展适应中、小批生产的组合机床 (8)三、采用新刀具 (8)四、发展自动监测技术 (9)五、扩大工艺范围 (9)第三章组合机床通用部件及其选用 (9)第一节通用部件的类型 (10)一、通用部件的分类 (10)二、通用部件的型号、规格及配套关系 (10)第二节常用通用部件 (11)第三节通用部件的选用 (11)第四章组合机床总体设计 (12)第一节组合机床方案设计 (13)一、拟定方案阶段、 (13)二、技术设计阶段 (13)三、工作设计阶段 (13)第二节零件分析 (13)一、气缸体的功用和结构特点 (13)二、基准的选择 (14)三、加工阶段的划分 (14)第五章绘制“三图一卡” (15)第一节加工工序图 (16)一、被加工零件工序图的作用和要求 (16)二、被加工零件工序图的内容 (16)三、编制被加工零件工序图的注意事项 (16)第二节加工示意图 (17)一、被加工零件示意图的作用： (17)二、被加工零件示意图的内容： (17)三、选择刀具、导向及有关计算 (17)四、加工示意图简图 (20)第三节机床联系尺寸图 (21)一、被加工零件联系尺寸图的作用: (21)二、被加工零件联系尺寸图的内容： (21)三、动力部件的选择 (21)四、组合机床其它尺寸的确定 (22)五、机床联系尺寸图简图: (24)第六章多轴箱——右主轴箱设计 (24)第一节多轴箱的基本结构 (24)第一节通用多轴箱设计 (25)一、绘制多轴箱设计原始依据图 (25)二、主轴、齿轮的确定及动力运算 (28)三、多轴箱传动设计 (30)四、多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 (33)第三节多轴箱的传动设计方案 (36)一、传动设计方案分析 (36)二、传动系统的设计计算 (36)第四节绘制多轴箱总图及零件图 (40)外文资料 (41)中文译文 (50)致谢 ................................................ 错误！未定义书签。

立式钻床主轴箱的结构设计摘要组合机床是一种专用机床，它是由系列化标准化的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成。

组合机床随着生产力的发展，是由万能机床和专用机床发展而来的。

此次设计的任务是机床立式主轴箱的设计。

这次设计的内容有主轴箱设计及其各部件的主要参数。

主轴箱的设计是这次任务的重点，它是组合机床的重要部件之一。

它是由通用部件，按照被加工零件的加工要求，根据专用要求设计的。

合理的安排主轴箱内部每一根轴的的位置，选择合适的各级传动比，将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴,使之得到要求的转速和转向从而实现对零件的加工。

其次，合理安排各主轴和传动轴上齿轮所在的排数；确定主轴和传动轴的支撑方式和预紧方法也是非常重要的工作。

本文依据主轴箱的设计原则完成了对结构型式的选择及动力计算，传动系统的设计与计算，主要轴和轴承以及齿轮的校核，主轴箱总图设计。

关键词主轴箱；传动轴；齿轮；立式钻床Structure design of vertical drilling machinespindle boxAbstractCombined machine tool is a kind of s pecial machine tool. It’s composed of u niversal Parts which systematic and unitized and according to t he shape of the processed parts and special parts of the design of requirements of the machining process. Following with the development of productive forces, combined machine tool developed by u niversal machine tools and special machine tools.This design’s task is the design of vertical machine tool spindle box. This design’s content is the design of spindle box and the parts of this’s major parameter. The key point of this task is the design of spindle box, it is one of the major part of combined machine tool. It is design by universal Parts, and according to p rocessed parts’s processing requirements and p articular requirements. In order to i mplementation of parts processing, arrange the site of each shaft in the spindle box, choose appropriate All levels of drive ratio, let m otivation and sport to the work spindle through motor or power part. By means of it, it can acquire speed and steering. Next, reasonable arrangement the row number of main shaft and shaft’s gear; it is also a very important work that to ensure main shaft and shaft’s support way and pre-tightening methods.In this paper, according to the spindle box’s design princ iples, it complete structure form’s choose and dynamic calculation. The design and calculation of the transmission system. Main shaft and bearing, as well as the check of gear. The design of the spindle box general layout.Keywords The spindle box; Transmission shaft; Gear目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计的主要内容 (5)第2章立式钻床主轴箱总体设计 (6)2.1 已知主要技术参数 (6)2.2 主轴主运动方案设计 (6)2.2.1 主电机的选择 (6)2.2.2 变速方式的选择 (7)2.2.3 主传动转速图的拟定 (7)2.3 本章小结 (11)第3章主要零件的设计计算 (12)3.1 齿轮参数的计算 (12)3.1.1 齿轮参数的确定 (12)3.1.2 滑移齿轮的确定 (12)3.2 计算各传动轴的直径 (14)3.3 主轴的基本尺寸参数的确定 (16)3.3.1 主轴平均直径 (16)3.3.2 主轴内孔直径 (16)3.3.3 主轴前端悬伸量的选择 (17)3.3.4 主轴合理跨距的选择 (17)3.4 主轴轴承 (17)3.4.1 主轴轴承的选用 (17)3.4.2 主轴轴承的配置 (18)3.5 本章小结 (19)第4章主要零件的校核计算 (20)4.1 齿轮的校核 (20)4.2 主轴的校核 (22)4.2.1 主轴刚度验算 (22)4.2.2 主轴扭转刚度验算 (23)4.2.3 主轴临界转速验算 (23)4.2.4 主轴材料和热处理的选择 (24)4.3 主轴轴承的校核 (24)4.4 本章小结 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录 (29)第1章绪论1.1课题背景近年来，随着电子技术的发展学技术的进步，机床行业也在不断地发生变化，机床的精度、效率、性能、自动化水平有了大幅度的提高。