毕业设计（论文）专用钻孔机设计.doc

1、单位代码 0 2 学 号 080105635 分 类 号 TH6 密 级 毕 业 设 计 说 明 书专用钻孔机设计院 （ 系 ） 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 I 页摘 要随着科学技术的发展，制造技术的进步，以及社会对产品质量和品种多样化的要求越来越强烈。中、小批量生产的比例明显增加，要求现代钻孔机成为一种精密、高效、复合、集成功能和低成本的自动化加工设备。同时，为满足制造业向更高层次发展，为柔性制造单元、柔性制造系统，以及计算机集成制造系统提供基础设备，也要求钻孔机向更高水平发展

2、。在公交车制造中，座椅都是连接上去的。过去，一般都采用人工钻孔的方法进行拼接，人工钻孔的效率低，连接的质量不高，不适合大批量生产。现在采用的方法是：设计一个专用的钻孔机，专门用来钻公交座椅连接孔。这一连接方法的加工效率较高，连接的质量也很好。本设计通过对钻孔工艺分析，确定了卧式自动钻孔机设计方案。根据设计参数，选择了电动机，对主要结构进行了详细地设计，并对位置调节机构、联接机构等也进行了简单地设计。关键字：钻孔机，电动机，连接黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 II 页AbstractAuthor：FengweiTutor：KanghongweiWith the devel

3、opment of science and technology, manufacturing technology progress, and society to product quality and the requirements of the species diversity is more and more intense. And the proportion of small batch production increased significantly, the requirements of modern drilling machine became a kind

4、of precise, efficient, composite, the integrated function and low cost of automation processing equipment. At the same time, to meet manufacturing to a higher level, for flexible manufacturing unit, flexible manufacturing system, as well as computer integrated manufacturing system provides a basis f

5、or equipment, also calls for drilling machine to a higher level development.In the bus manufacturing, seats are connected up. In the past, typically use the artificial drilling method for joining together, artificial drilling efficiency is low, the quality of the connection is not high, not suitable

6、 for mass production. Now the method is: to design a special drilling machine, is dedicated to the drill hole bus seat connection. The connection method of processing efficiency is higher, the connection of very good quality too.The design of the bored through process analysis and determined the hor

7、izontal automatic drilling machine design. According to the design parameters, and choose the motor, the main structure design in detail, and the position control agencies, connecting structure and so on also of a simple design.Key words：Drilling machine、 Electric motors、 Connection黄 河 科 技 学 院 毕 业 设

8、 计 说 明 书 第 III 页目 录绪 论 .1一、工艺方案的分析与设计 .41.1 工艺方案的分析与设计 .41.2 传动方案分析与钻孔工作位置示意 .4二、总体设计 .52.1 电动机的选择 .52.2 工作台设计及计算 .72.3 进给传动系统设计计算 .92.4 脚踏板设计 .162.5 轴承的选取 .16结 论 .18致 谢 .19参考文献 .20黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页绪 论钻孔机是指利用比目标物更坚硬、更锐利的工具通过旋转切削或旋转挤压的方式，在目标物上留下圆柱形孔或洞的机械和设备统称。也有称为钻机、打孔机、打眼机、通孔机等。通过对精密部件

9、进行钻孔，来达到预期的效果，钻孔机有半自动钻孔机和全自动钻孔机。在机械加工中，金属钻孔设备和钻孔设备是切削加工的基础工艺装备。目前钻孔设备不断更新换代，高速主轴采用陶瓷轴承、液体静压轴承、空气静压轴承、磁浮轴承后，其主轴转速可达 10000-50000/min，有的甚至可达 150000r/min。采用滚珠丝杠的进给机构其速度可达 4060m/min，直线电机可达90120m/min，精密数控加工中心的加工加速度可以达到 2g(g 为重力加速度)。钻孔设备的快速发展为现代制造业的发展提供了基本的前提和技术保障，但无论是什么样的金属钻孔设备，都必须依靠与工件直接接触、从工件上切除材料的钻孔设备才

10、能发挥作用。钻孔设备性能和质量直接影响到钻孔设备生产效率的高低和加工质量的好坏，直接影响到整个机械制造业的生产技术水平和经济效益。正因为如此，国外制造业才有“企业的红利在刀刃上”的说法，汉语成语中的“工欲善其事，必先利其器” 、 “磨刀不误砍柴功”也对钻孔设备在切削加工中的重要性进行了生动而深刻的描述。如一 20 万千瓦发电机转子轴，其净重为 30吨，而其锻件毛坯达 6070 吨，需切除的切屑占了零件毛重的 50%以上，很难想象如果没有高效的钻孔设备如何能完成这样的加工任务。国际上一位切削与机床方面的权威专家对切削钻孔设备的作用作了如下评价：“改进钻孔设备对降低切削成本比其它任何单一过程的改变

11、更具有潜力。合理地选择和应用现代切削钻孔设备是降低生产成本，获得主要经济效益的关键。 ”美国的兹拉丁曾说过：“一台价值 25 万美元的 NC 机床，其效率的发挥在很大程度上取决于一把价值 30 美元立铣刀的性能” 。当今世界正处在先进制造技术快速发展的时期。随着数控钻孔机的问世，现代制造业发展了一系列的数控加工技术，如加工中心(MC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)、并联钻孔机等。这些技术与高速加工技术、自动钻孔倒角机技术、钻孔加工工艺紧密结合，使机械加工中的黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页劳动强度大大降低，辅助时间

12、大大缩短，产品质量和生产效率大大提高，对制造业乃至全球经济的发展起到巨大的推动作用。目前钻孔加工约占整个机械加工工 90%，现代钻孔技术是制造技术的主力军之一，钻孔加工(含磨削)在整个 21 世纪仍是机械制造业的主导加工方法。作为钻孔加工中重要的基础工艺装备，自动钻孔倒角机技术对现代制造的发展起着至关重要的作用。中国是全世界钟表生产和输出的最大国家，占全球制表行业 90%以上，全自动高速表带钻孔机彻底解决表带行业目前投入人力最多，产出最少的手工钻孔工艺现状的困难，全面取代现有的手工钻孔工艺，也间接解决了企业招收熟练钻孔工人困难的严重问题。同时为企业节约了大量的人力成本开支。大力发展数控加工技术

13、及装备，已成为世界各国政府的战略决策，用数控装备武装现代工业和改造传统工业也成为世界各国制造业发展的方向。改革开放后，我国制造业的发展举世瞩目，钻孔设备总产量和技术水平已迈入世界第一方阵，钻孔设备的进口消费量近年已达世界之首，我国已跨入世界制造大国之列，但还不是制造强国。其中我国目前制造业的劳动生产率只相当于美国的 1/23，日本的1/25，德国的 1/18，与先进的工业国家相比，还存在着巨大差距。工业发达国家的数控钻孔设备在两班制工作条件下开动率达到 60-70%，而我国国内许多企业往往只能达到 20-30%，造成我国数控钻孔设备使用率低的原因是多方面的，除了设备配备不合理、技术人员综合素质

14、有待提高、数控钻孔设备的工作环境差、生产技术准备工作滞后等原因外，最重要的一点是钻孔设备与钻孔设备的技术含量不匹配，有相当一部分生产企业还普遍地采用焊接式钻孔设备用于数控钻孔设备加工，不讲究“门当户对” 、 “好马配好鞍” ，致使先进的钻孔设备配备落后的钻孔设备，造成设备潜力没有充分发挥出来，从而造成巨大的浪费。因此，更新观念，广泛应用先进钻孔设备巳成当务之急。在投资钻孔设备的同时，一定要配备相应的钻孔设备，才能保证设备的高效运转，有效地提高生产率，从而获取更大的利润。建国以来，我国钻孔设备行业为机械制造业的发展做了大量的工作，取得了很大的成绩，但随着切削加工速度的提高，难切削加工材料的大量使

15、用，数控设备的普及，对切削加工钻孔设备的要求越来越高。国产钻孔设备在使用寿命、可靠性等方面都与国外发达国家存在明显差距，无论是在产品的品种还是性能和质量上都远远满足不了我国制造业发展的需求。近年来，我国每年进口钻孔设备的黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页金额增长率高达 50%以上，这一事实值得我们认真思考和努力改进。我们需要为此更加努力，为祖国的钻孔机事业贡献自己的力量！黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页设计计算部分一、工艺方案的分析与设计1.1 工艺方案的分析与设计为便于进行加工，在钻孔时，选取刀具进给，工作台固定不动的方式进行加工。其

16、基本的加工工艺路线是：调整固定刀具进给钻孔刀具返回取消固定调整图 1-1 钻孔工艺路线1.2 传动方案分析及钻孔工作位置的示意调节机构主要采用丝杠螺母机构和导轨导套结构。 进给机构选用由手摇带动的滚珠丝杠螺母结构，其传动简图见图 1-1。钻孔位置在车厢的内壁，示意图见图 1-2。图 1-1 调节机构图 1-2 钻孔工作位置示意图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页二、总体设计2.1 电动机的选择经分析比较，选用普通系列的电动机作为主工作机即可满足设计要求。为满足加工要求,应以加工 Q235 钢所需的功率来选电动机。由文献2查得，Q235 钢的抗拉强度为 375-500

17、Mp。2.1.1 切削用量的计算（1）切削速度由表 2-1 查得 q235 钢的切削速度是 0.30.0.42 m/s，取 v=0. 35 m/s 进行计算：初算电机转速：n= = =835r/min103.4Vcd60.35.18考虑到 q235 钢的加工要求表面的光洁度和加工效率可将转速取 n=840r/min（2）进给速度根据 q235 钢硬度，查文献2其进给速度范围为 0.1 0.2 mm/r，取 f=0. 2 mm/r 。 (3) 切削深度= = =4mmpa2d8（4）切削半径r= = =4mm=520-700 （钢bMp35、45）=700-b900 （15Cr 、20Cr）p=

18、1000-1100 (合bMp金钢)加工直径 d毫米V（米/分） f（毫米/转） V（米/分） f（毫米/转）V（米/分） f（毫米/转）1-6 005-01 0.05-0.1 0.03-00.86-12 01-02 0.1-0.2 0.08-0.1512-22 02-03 0.2-0.3 0.15-0.2522-5018-2503-0612-200.3-0.458-150.25-0.35表 2-1 用高速钢钻头加工钢件钻孔切削量表黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 6 页2.1.2 扭矩的计算通过对钻头切削过程进行分析后，可利用积分计算其钻削过程所需要的扭矩大小：=1.2

19、N.m334.018000 .022512rrrbbfMFdSdrd查文献得：钻头主切削刃所受的扭矩为钻头总扭矩的 80%，所以钻头的总扭矩为：=1.2/0.8=1.5 N.me2.1.3 功率的计算工作时所需功率为：131.8W23.1480.5606enPM将 增加 15%来考虑传动中的功率损失，并以此作为实际原动机所需的功率:e151.57 W13.8%电 机 （ +）2.1.4 电动机的选取根据功率和转矩查机械设计课程设计指导手册，选取 ZL18-0.2-3S 型号减速电动机，其中 ZL 表示卧式安装，18 表示出力轴轴径为 18mm，0.2 表示马达功率0.2kw，3 表示减速比为 3，S 表示三相电 220V 或 380V。图 2-1 减速电机安装尺寸