1、苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书学号 125307118 苏州市职业大学毕业设计（论文）题目 球面专用车削设备设计摘 要： 我这次毕业设计的题目是球面切削专用设备。该专用设备的设计方案主要依据仿形车削的工作原理。其中包括床头箱的设计和进给机构的设计。床头箱要满足 4 级变速，并能在更换工件时迅速制动。进给机构包括纵向进给液压缸、横向进给液压缸，曲柄滑块机构和型槽。车刀的纵、横两方向移动均采用液压驱动，因此液压系统的设计是否合理直接影响到机床的工作性能。在液压系统中，床鞍及滑块的运动方向分别由各自的三位四通电磁换向苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书阀控制，其运动速度由安装在各自油缸
2、回油路上的调速阀及二位二通电磁换向阀联合控制。由溢流阀调整系统油压，调整后的数值可由压力表测出。该设备的电气部分采用 PLC 控制。它可靠性高，抗干扰能力强，结构简单，功耗低，并由实际情况考虑，决定采用 F1 三菱系列 PLC。一个好的专用设备应该达到：1）提高生产率和工人劳动生产率，显著减轻工人劳动强.2）工作稳定可靠，使用寿命长。3）易于维修，成本低。根据理论验证，上述方案基本达到要求。关键词: 仿形车床 液压系统 PLCAbstractThe topic of this graduation project of mine is that the sphere cuts the dedi
3、cated device . Operation principle of main basis profile modelling turning of design plan of this dedicated device . Include the design of the bedside case and enter to the design of the organization. The bedside case wants satisfied 4 grades to change speed, and can apply the brake rapidly while ch
4、anging the work piece . Enter to the organization including getting vertical, 苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书trough of slippery organizations of crank and type.The vertical , two horizontal directions of the lathe tool move and adopt the hydraulic pressure to urge , so the design systematic in hydraulic pressu
5、re influences the working performance of the lathe directly rationally. Among hydraulic pressure system, bed saddle slip sport direction of piece control by ones own 3 electromagnetic reversing valve of Stone separately, sport its speed install in each cylinder going back to transfer speed valve and
6、 2 electromagnetic reversing valves 2 times jointly control oil passaging. Is it flow valve adjust systematic oil pressure , adjust number value after can be measured by the manometer to overflow.A fine dedicated device should reach : 1)Boost productivity and worker labor productivity, lighten worke
7、r work strong notably. 2)It is reliable that the work is steady, have long performance life. 3)Easy to maintain, with low costs. Verify according to theory above-mentioned schemes reach demanding basically. Keywords copying lathe , hydraulic pressure system , PLC目 次 1 绪论 .12 球面车削专用设备总体设计 .12.1 零件加工方
8、案设计 .4苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书2.2 机床运动的确定 .72.3 机床主要技术参数的确定2.3.1 主轴转速的确定 .92.3.2 进给量的确定 .102.3.3 主运动驱动电动机功率的确定 .103 主传动设计 .153.1 主传动的运动设计 .153.1.1 选定公比 .153.1.2 齿轮齿数的计算 .163.2 主传动的结构设计 .163.3 各齿轮的设计计算 .173.3.1 齿轮接触疲劳强度计算 .203.3.2 确定主要几何参数和尺寸 .203.4 主轴组件的设计 .203.4.1 主轴组件的功用 .203.4.2 主轴组件的基本要求 .203.4.3 主轴
9、组件的布局 .203.4.4 主轴的设计计算 .203.5 传动轴的设计计算 .204 液压进给机构设计 .254.1 进给机构结构设计 .254.2 纵向进给液压缸性能参数的计算 .254.2.1 纵向进给液压缸主要尺寸的确定 .254.2.2 纵向进给液压缸活塞杆的稳定性验算和强度校核 .254.3 横向进给液压缸主要参数的确定 .255 液压系统的设计 .255.1 液压系统的组成 .255.2 液压缸的结构设计 .255.3 计算在各工作阶段液压缸所需流量 .255.3.1 纵向进给液压缸 .255.3.2 横向进给液压缸 .255.4 油泵电机的选择 .256 电气部分设计 .256
10、.1 电气设备概述 .256.1.1 电气控制的主电路部分设计 .25苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书6.1.2 电气控制的变压系统部分设计 .256.2PLC 在本课题中的应用 .256.2.1 采用 PLC 的控制对象分析 .256.2.2 选用和确定 I/O 设备 .256.2.3 选择 PLC 的型号及 I/O 点数的分析 .256.2.4 控制程序设计 .256.2.5 上述控制程序中所应用列的主要元器件介绍 .25结 论 .27致 谢 .28参考文献 .29苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书1 绪论金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器
11、的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机”，习惯上简称为机床。在机械制造工业中，切削加工是将金属毛坯加工成具有一定尺寸、形状和精度的零件的主要加工方法，尤其是在加工精密零件时。目前，主要是依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面粗糙度。所以，金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，在一般情况下约占机器的总制造工作量的 40%60%，它的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质量和劳动生产率。用液压仿形车加工形状复杂的零件可以大大提高生产率及加工精度，显著降低工人劳动强度。在车床上利用液压仿形刀架可以仿照样件的形状自动加工出多台阶的轴类零件或曲线轮廓的旋转表面，加之以电气控制，所以可
12、以大大提高劳动生产率和减轻劳动强度。苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书2 钻削汽车转向节端面孔专用设备2.1 加工零件方案设计分被析本次毕业设计我的课题是钻削汽车转向节端面孔专用设备，指定的被加工零件为“螺杆保护帽”，零件图见图。工件的材料为 钢，被加工的部#45位是 R90 的球面，要求加工后表面粗糙度达到 Ra6.3，年生产率为 50 万件。由于其表面粗糙度要求不高，因此采用粗车加工一次走刀完成。2.2 机床运动的确定一般来说，工艺方法决定机床的运动。由上述分析确定出主轴回转为主运动，由主电动机带动，经床头箱中齿轮传动形成 4 级转速；纵向进给液压缸及横向进给液压缸形成纵、横两方向运
13、动，由液压泵电机带动。2.3 机床主要技术参数的确定2.3.1 主轴转速的确定专用机床用于完成特定的工艺，当该工艺长期稳定时，主轴只需一种固定的转速，但某些专用机床为了工艺上有灵活性和留有一定的技术储备（适应工艺的改变，采用先进刀具，加工其它类似的零件等），也要求主轴变速，但一般变速级数不多。因此，转速范围初定为 350700r/min。2.3.2 进给量的确定由于主轴转速为等比数列，因此进给量也为等比数列排布。该工序为粗车。由新编车工计算手册表 4-1 取最大进给量 =0.9mm/r,最小进给量为masf=0.6mm/rminf2.3.3 主运动驱动电动机功率的确定电动机功率是计算机床零件和
14、决定结构尺寸的主要依据。机床主运动驱动电动苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书机功率，常采用计算和统计分析相结合的方法来确定。这里主要依据计算法。机床主运动驱动电动机的功率 N 为：N= + +切N空 附式中： 消耗于切削的功率，又称为有效工率（千瓦）切空载功率（千瓦）空载荷附加功率（千瓦）附N= V/6000切 zp式中： 切削力的切削分力（牛）z=Pa f=2000 5 0.4=4000 牛zpV切削速度（米/分）= V/6000=4000 100/6000=6.7 千瓦切Nz（2）空载功率 包括传动件摩擦、克服空气阻力等消耗的功率，它与有无载空荷以及载荷的大小无关，而随传动件的增加而
15、增大。= （ +C ）(千瓦)空N950平 均kdni主式中：K系数，K=3050 之间，其中较小的值用于润滑良好、运转灵活的传动件，取 K=35除主轴外所有传动轴轴颈的平均直径（厘米）平 均d=（4+4）/2=4（厘米）平 均参加空运转的各传动轴转速之和（转/分）ni空运转时主轴转速（转/分） =700（转/分）主 主nC系数，C= 1c平 均主d系数，对于滚动轴承 =1.5 1c1c苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书主轴直径（厘米） 取 9 厘米主d主d所以 C=1.5 9/4=3.375因此 =35 4 (1187+3.375 700)/955000=0.52(千瓦)空N（3）载荷
16、附加功率 是指加上切削载荷后所增加的传动件摩擦功率,它随切附削功率的增加而增大。= -附N切 切式中：主传动链的机械效率因此，主传动驱动电动机功率为 N= + + = + +( - )切N附 空 切 空N切 切N= +切 空粗略计算可用经验公式N= 床切n式中：机床总机械效率，对于主运动为回转运动的机床床=0.70.85床则：N= = =9.58（千瓦）床切n7.06由中小型电机选型手册表 3-8 选取主运动驱动电动机为 Y180M-8 型,功率11KW,转速 727r/min,效率 87.5%,功率因数 0.85,额定转矩 1.8N.mm,额定电流6.0A,净重 150kg。苏州市职业大学机
17、电工程学院毕业设计说明书3 主传动设计3.1 主传动设计要求机床的主传动系因机床的类型、性能、规格尺寸等因数的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析。一般应满足下述基本要求：（1）满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数（对于主传动为直线运动的机床，则有足够的每分钟双行程数范围及边速级数）。传动系设计合理，操作方便灵活、迅速、安全可靠等。（2）满足机床传递力要求。主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和扭矩，具有较高的传动效率。（3）满足机床的工作性能的要求。主传动中所有零、部件要有足够的刚度、精度和抗振性，热变形特性稳定。（4）满足产品设计经济性的要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节省材料。降低成本。（5）调整维修方便，结构简单、合理，便于加工和装配。防护性能好，使用寿命长。3.1.1 选定公比 （1）本次课题中被加工的零件“螺杆保护帽”的年产量为 50 万件，属于大批量生产，对于此类专用机床，公比应取小一些，所以取公比 为 1.26由前提可知：最高转速为 =700r/min ,masn最低转速为 =350r/min.i则变速范围为 = / =700/250=2nRmasin则变速级数为 Z=1+ =4gl
