机械机床毕业设计83超声波枪钻机床设计说明书

机械机床毕业设计85超声深孔钻床设计超声深孔钻床是一种用高频振动的超声波作为切削工具进行加工的机床。

它具有加工效率高、精度高、切削效果好等优点，在航天、航空、汽车、模具等行业具有广泛的应用。

本文将对机械机床毕业设计85超声深孔钻床进行设计与分析。

一、设计需求1.加工工件要求：加工直径为85mm的深孔；2.加工精度要求：钻孔直径公差在±0.05mm范围内；3.设计深孔钻床结构：采用立式结构；4.主要设计参数：工件最大直径、钻孔深度、主轴转速、钻孔速度、进给速度等。

二、设计方案1.立式结构设计：选用立式结构的深孔钻床，便于工件装夹和加工操作，能够满足工件要求。

2.主轴系统设计：主轴系统是深孔钻床的核心部件，需要满足加工直径为85mm的工件要求。

根据工件要求，确定主轴转速为1000rpm，并根据锥度计算主轴座部分的设计尺寸。

3.进给系统设计：进给系统包括工作台和进给机构，需要满足加工深孔的要求。

根据工件要求，确定钻孔速度为0.1mm/s，进给速度为0.05mm/s。

根据进给速度和加工深孔长度计算进给时间和行程。

4.冷却系统设计：深孔钻床在加工过程中会产生大量的热量，需要冷却系统进行冷却。

设计采用冷却液循环系统，保证工件和刀具的冷却。

5.安全系统设计：在深孔钻床设计过程中，需要考虑安全问题。

设计安装限位开关和急停开关，确保在紧急情况下能够及时停机。

三、设计分析通过以上设计方案的分析，深孔钻床能够满足加工85mm直径深孔的要求。

主轴系统保证了主轴的稳定性和刚性，进给系统保证了钻孔的速度和进给的准确性，冷却系统保证了加工过程中的散热，安全系统保证了操作的安全性。

此外，还需要进行结构强度和刚度的分析，以确保深孔钻床在加工过程中不会发生变形和振动。

通过有限元分析和实验验证，可以对深孔钻床的结构进行优化，提高其加工精度和刚性。

四、总结本文对机械机床毕业设计85超声深孔钻床进行了设计与分析。

通过立式结构、主轴系统、进给系统、冷却系统和安全系统的设计，确保深孔钻床能够满足加工85mm直径深孔的要求。

目录摘要 (1)前言 (2)第一章.超声和深孔加工技术的发展趋势 (4)1.1 超声振动加工技术发展趋势 (4)1.2 深孔加工发展状况 (5)第二章.机床主要参数的确定 (6)2.1 电机功率的确定 (6)2.2 主运动参数的确定 (6)2.3 标准公比 值和标准转速数列 (7)第三章.确定结构式和绘制转速图 (9)3.1 求级数z (9)3.2 确定结构式 (9)3.3 绘制转速图 (10)第四章.确定各级传动副齿轮的齿数 (12)4.1 确定齿轮的齿数 (12)4.2 验算传动比 (13)4.3 各轴及齿轮的计算转速的确定 (14)第五章.传动零件的初步计算 (16)5.1 传动轴直径初定 (16)5.2 主轴主要结构参数的确定 (16)5.3 齿轮模数计算和齿轮中心距的计算 (17)5.4 皮带的相关计算 (18)第六章.主要零件的验算 (21)6.1 齿轮的强度验算 (21)6.2 主轴的验算 (22)6.3 花键的验算 (26)致谢 (28)参考文献 (29)英文文献............................................... 错误！未定义书签。

摘要该设计是设计一超声深孔钻床，利用超声震动加工深孔。

振动钻削，即在钻头(或工件)正常工作进给的同时，对钻头(或工件)施加某种有规律的振动，使钻头在振动中切削，形成脉冲式的切削力波形，使切削用量按某种规律变化，以达到改善切削效能的目的。

根据实际加工的需要，适当选择振动参数(频率v，振幅A以及频率v与工件转速n的比例关系)，可以控制切屑的大小和形状，得到满意的切屑，避免切屑堵塞。

可提高生产效率几倍到十几倍，提高加工精度1—2级，且加工表面质量也有较大改善。

超声振动深孔加工钻床是利用超声振动系统对钻头施加振动，使钻头在振动中切削，使切削用两按规律变化，从而达到改善切削效能的目的。

关键词：超声振动，深孔加工，枪钻车床。

超声波振动钻床主轴设计运用轴向超声波振动钻削技术加工微小孔(0.5mm以下)，可以延长钻头寿命，提高孔的精度和孔壁表面质量，减小钻削出口毛刺，具有优良的工艺效果。

本文介绍了一种超声波振动钻床主轴设计方法，采用该设计方案，无须改动机床其它结构，只以超声波振动主轴替换钻床原有主轴，即可完成对机床的改装，结构紧凑，使用方便。

1.键槽2.传动轴3.后匹配块4、6.压电陶瓷5.电极7.前匹配块8.变幅杆9.集流环10.弹性卡爪11.圆套主轴结构简图1主轴结构设计普通钻床主轴下端安装钻夹，应能完成回转运动和轴向进给运动，超声波振动钻床主轴除应完成以上运动外，还需具备轴向超声波振动功能。

超声波振动主轴中的振动子可采用夹芯式压电陶瓷换能器(图中CDE段)，其电声转换效率可达90%左右，结构十分紧凑。

它由一对压电陶瓷片、电极和前、后匹配块组成，由于用于微小孔加工的超声波换能器功率较小，发热量相对较少，可不设专门的冷却系统。

前匹配块与变幅杆可做成一体。

普通钻夹头结构复杂，质量较大，容易破坏主轴系统谐振状态，导致钻头振幅大幅度减小。

所以在变幅杆末端设计结构简单的弹性夹头，弹性夹头带有四个弹性卡爪，用于装夹钻头。

在变幅杆小端上装有集流环，用于传送换能器工作所需的电流。

后匹配块与阶梯传动轴作成一体，传动轴小端开有键槽，与钻床皮带轮作滑动配合，以便带动主轴系统回转。

在变幅杆小端和传动轴小端分别装有一个向心球轴承，用于支承安装主轴，轴承外圈与钻床主轴套筒过渡配合，带有齿槽的套筒可带动主轴进行轴向进给。

2换能器及变幅杆设计原理把超声频变化的电压加在压电陶瓷的两极上，其厚度将随电压的变化而变化，于是产生了纵向超声波振动，该纵向振动波将向前后两个方向传播。

当传播波的介质改变时，在界面上将发生波的折射和反射，反射量的比率取决于两种介质的密度比。

密度比越大，反射量越多。

由于钢与空气的密度比非常大，可以认为传播到主轴两端的波全部被反射回来。

摘要超声无损检测是在现代工业生产中应用的非常广泛的一种无损检测方法，它对于提高产品的质量和可靠性有着重要的意义。

尽管随着电子技术的发展，国出现了一些数字化的超声检测仪器，但其数据处理及扩展能力有限，缺乏足够的灵活性。

而虚拟仪器是近年来刚刚发展起来的一种新的仪器构成方式，它是一种计算机技术、通讯技术和测量技术相结合的产物，具有很大的灵活性和扩展性，具有旺盛的生命力。

因而本设计尝试将虚拟仪器技术和超声检测技术相结合，基于A T89C52单片机开发的超声探伤仪智能系统的硬件组成、软件设计和抗干扰措施,以脉冲反射式超声探伤仪为代表研制完成一个良好的数字化的超声检测平台，该系统具有测量、数字显示、A/D转换等功能,并具有工作稳定、性能好等优点。

为以后进一步的更深入的超声数字信号处理研究打下了良好的基础。

关键词：无损检测；超声波探伤；AT89C52；虚拟仪器；L a b V I E WAbstractA s a k i n d o f N DT(N o n-D e s t r u c t i v e Te s t i n g)，U T (U l t r a s o n i c Te s t i n g)i s w i d e l y u s e d i n m o d e r ni n d u s t r y,w h i c h p l a y s a v e r y i m p o r t a n t r o l e i ni m p r o v i n g t h e q u a l i t y a n d t h e r e l i a b i l i t y o f p r o d u c t.A l t h o u g h a l o n g w i t h t e c h n i c a l d e v e l o p m e n t i ne l e c t r o n i c s,s o m e d i g i t a l U T i n s t r u m e n t s h a v e b e e n d e v e l o p e d a t h o m e,i t s e x p a n d-a b i l i t y a n d t h ea b i l i t y o f p r o c e s s i n g d a t a l i m i t e d.V I(V i r t u a l I n s t r u-m e n t)i s a n e w I n s t r u m e n t s t r u c t u r e d e v e l o p e dr e c e n t y e a r s a n d i s a n o u t c o m e w h i c h c o m b i n e s t h e c o m p u t e r t e c h n i q u e,t h e c o m m u n i c a t i o n t e c h n i q u e t o g e t h e r w i t h t h e m e a s u r e t e c h n i q u e,w h i c h h a sh u g e e x p a n d a b i l i t y,f l e x i b i l i t y a n d t h e p r o s p e r o u sv i t a l i t y.S o a m e t h o d o f t r y i n g t o c o n j o i n t h e V I a n d t h e U T i s b r o u g h t o u t a n d a d i g i t a l U T D e v i c e b a s e d o n A t y p e u l t r a s o n i c f l a w d e t e c t o r h a s b e e n m a d e, t h e h a r d w a r e c o m p o s i t i o n,s o f t w a r e d e s i g n a n da n t i2-i n t e r f e r e n c e m e a s u r e s o f t h e i n t e l l i g e n tu l t r a s o n i c f l a w d e t e c t o r s y s t e m b a s e d o n A T89C52 m o n o l i t h i c u n i t a r e d e s c r i b e d.T h e s y s t e m h a sa c c u r a t e m e a s u r e m e n t,d i g i t d i s p l a y,A/D c h a n g e, n d i t h a s h i g h s t e a d y f u n c t i o n w h i c h w i l lb e h e l p t o t h e f u r t h e r r e s e a rc h o n u l t r a s o n i cd i g i t a l s i g n a lp r o c e s s i n g i n f u t u r e.K e y w o r d s：N DT(N o n-D e s t r u c t i v e Te s t i n g)；U T(U l t r a s o n i c Te s t i n g) AT89C52；L a b V I E W；V I (V i r t u a l I n s t r u m e n t)目录摘要 (1)Abs tr a c t (2)目录 (4)第一章绪论 (6)设计的背景及意义 (7)第二章超声波及超声检测的原理 (9)2.1超声波的基本性质 (9)2.1.1超声波的速度及波长 (9)2.1.2超声波的衰减 (10)2.2超声换能器 (11)2.2.1超声换能器的定义及分类 (11)2.2.2超声换能器的主要性能参数 (12)2.3超声波探伤的原理 (13)2.3.1超声波探伤方法的分类 (13)2.3.2脉冲反射式超声探伤仪的原理 (14)第三章系统硬件设计 (18)3.1系统硬件整体结构框图 (18)3.2单元电路 (19)3.2.1AT89C52单片机 (19)3.2.2发射电路 (21)3.2.3信号调理电路 (23)3.2.4600v电源电路 (32)3.2.5.+5v电源电路以及-5v电源电路 (33)3.3上位机处理设计 (35)3.3.1基于L a b V I E W的单片机串口通讯设计 . 353.3.2基于L a b V I E W的软件设计 (37)第四章总结 (41)第五章主要参考文献 (42)第六章致谢词 (43)第一章绪论随着现代工业和科学技术的发展，无损检测技术在设备和装备的运行、产品质量的保证、提高生产率、降低成本等领域发挥着越来越大的作用，无损检测也已经发展成为一门独立的综合性学科，而超声波探伤技术在无损检测领域占有极其重要的地位，在很多领域均获得非常广泛的应用。

目录1.零件的分析 (2)零件的作用 (2)零件的工艺分析 (2)2.工艺规程的设计 (3)确定毛坯的制造形式 (3)基准的选择 (3)制定工艺路线 (3)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)确定切削用量及基本工时 (6)3.夹具的设计 (12)问题的提出 (12)夹具设计 (13)4.总结 (14)5.参考文献 (15)设计说明本次设计是在我们学完了大学的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。

因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

1.零件的分析零件的作用给零件是CA6140车床拨叉，它位于车床变速机构中，主要起到换挡作用。

通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的出齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。

宽度为30mm的面的尺寸精度不高或者他们之间的空隙很大时，滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合，从而影响整个传动系统的工作。

所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。

零件的工艺分析831003拨叉共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。

分析如下：（1）以Φ25H7mm花键孔为中心的加工表面。

这一组包括：Φ25H7mm的花键孔及倒角，30×80mm的台阶面，两个M8的通孔和一个Φ5的圆锥孔。

（2）以40×75mm的端面为基准的加工表面。

这一组加工表面包括：18H11mm的槽，40×75mm的端面。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：30×80mm的台阶面与Φ25H7mm的花键孔中心线的平行度公差为。

南 京 理 工 大 学毕业设计说明书(论文)作 者:王昌健 学 号： 054908221015 教学点:苏州市职业大学 专 业:机电一体化 题 目:小型超声波钻床设计指导者：(姓 名) (专业技术职务)评阅者：(姓 名) (专业技术职务)2010年 11 月陆春元 讲师 副教授 许海南京理工大学毕业设计（论文）评语学生姓名：王昌健班级、学号：054908221015题目：小型超声波钻床设计综合成绩：指导者评语：该生很好地完成了毕业设计任务书规定的工作，介绍了超声波的工作原理、河特点。

重点分析超声波钻床的机械结构特点，对超声波钻床的变幅杆、换能器、床身结构尺寸进行分析研究，确定了超声波钻床的设计方案，绘制了超声波钻床主要部件的零件图和装配图。

并通过试验验证了超声波钻床的加工特性和存在的设计缺陷。

毕业设计说明书、开题报告等文本内容写作规范，图纸表达基本符合工程图纸要求，整体来说符合毕业设计相关要求。

该生毕业设计整体来说完成的比较出色，但也有某些不足的地方，如在工程图纸表达上还存在尺寸标注不全、公差不合理等情况，这主要是因为平时缺乏相关工程项目开发的经验。

鉴于以上情况和该生毕业设计过程中良好表现，成绩评定为82分。

允许提交答辩。

指导者(签字)：年月日毕业设计（论文）评语评阅者评语：对超声波加工的工作原理掌握透彻、超声波钻床的机械结构设计方案合理、结构尺寸分析计算准确，论文说明书、开题报告等文本内容写作规范，图纸表达基本符合工程图纸要求，整体来说符合毕业设计相关要求。

评阅者(签字)：年月日答辩委员会（小组）评语：能准确介绍超声波加工的工作原理，对超声波钻床机械结构设计方案的介绍思路清晰，对超声波钻床的机械结构设计与强度分析计算原理运用准确，设计效果良好。

对答辩组提出的问题回答准确，达到毕业设计要求。

答辩委员会（小组）负责人(签字)：年月日超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。

超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或于磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。

超声加工系统由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。

超声波发生器的作用是将220v或380v的交流电转换成超声频电振荡信号；换能器的作用是将超声频电振荡信号转换为超声频机械振动；变幅杆的作用是将换能器的振动振幅放大，超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，使工具以一定的能量与工件作用，进行加工。

超声加工技术是超声学的一个重要分支。

超声加工技术是伴随着超声学的发展而逐渐发展的。

对超声学的诞生起重大推进作用的是1912年豪华客轮泰坦尼克(Titanic)号在航中碰撞冰山后沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家提出用声学方法来探测冰山。

这些活动启发了第一次世界大战期间侦察德国潜艇的紧张研究[1]。

1916年以法国著名物理学家郎之万(ngevin)为首的科学家开始究产生和运用水下超声作为侦察手段，并在1918年发现压电效应可使石英板振动，制成了可用作超声源的石英压电振荡器。

这就是现代超声学的开端。

1927午，美国物理学家怔德(R W．Wood)和卢米斯(A．E loomis)最早做了超声加工试验，利用强烈的超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔，他们当时并未应用在工业上。

1951年，美国的科思制成第一台实用的超声加工机，并引起广泛关注，为超声加上技术的发展奠定了基础。

日本是较早研究超声加工技术的国家，20世纪50午代，日本已经设立专门的振动切削研究所，许多大学和科研机构也都设有这个研究课题[2]。

日本研究超声加工的主要代表人物有两位：一位是中央大学的岛川正晖教授，《超音波工学——理论和实际》是他的代表作；另一位是宇都官大学的隈部淳一郎教授，《精密加工、振动切削基础和应用》是他的代表作。

超声波仪器使用说明书版本号：1.0更新日期：XXXX年XX月XX日注意事项：1. 使用前请详细阅读本使用说明书，并确保您已经了解仪器的正确定位、理解相关操作步骤和注意事项。

2. 请确保在使用仪器过程中，仪器周围环境安静、无干扰。

3. 在清洁仪器时，请务必断开电源和其他连接设备。

4. 请保持仪器通风良好，避免阳光直射和潮湿环境。

5. 严禁将本仪器拆卸或修理，如有任何故障，请联系售后服务进行维修。

一、产品简介超声波仪器（以下简称“本仪器”）是一种用于非损伤性材料检测与质量评估的设备，其使用超声波通过材料进行检测和分析。

本仪器具有以下特点：1. 高灵敏度：能够精确检测材料内部的缺陷。

2. 高分辨率：能够显示材料内部结构的细节。

3. 易操作：仪器配备直观且易于操作的界面，便于用户操作。

二、安装与准备1. 安装：将本仪器放置在平稳的工作台上，确保仪器四周空间充足，便于操作和维护。

2. 电源连接：将交流电源线连接至仪器背部的电源插孔上，并插入电源插座，确保电源稳定。

三、仪器操作1. 打开仪器：长按电源按钮，直至仪器显示屏亮起，表示仪器已经启动成功。

2. 参数设置：通过仪器控制面板上的菜单按钮，可对仪器进行相关参数设置，例如频率、增益等。

3. 样品放置：将待检测样品放置在仪器的检测区域中，确保样品充分接触传感器。

4. 检测操作：按下开始按钮，仪器开始进行超声波检测。

检测过程中，仪器将显示实时检测图像，并可以通过菜单按钮选择不同的显示模式。

5. 数据分析：根据检测结果，可以通过仪器上的分析功能对检测图像进行进一步处理和分析，如深度测量、尺寸测量等。

6. 储存与导出：本仪器配备数据存储功能，可以将检测结果保存在仪器内部存储器中，并可以通过USB接口导出至计算机进行进一步分析。

四、维护与保养1. 清洁：仪器应保持清洁，定期使用柔软的干布进行表面清洁，严禁使用含酸、碱等化学性清洁剂。

2. 保护：使用完毕后，请关闭仪器电源，保护屏幕，避免屏幕受到碰撞和划伤。