阀盖4φ14通孔钻削专机总体结构夹具及液压系统设计毕业设计Word文件下载.docx

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钻床为孔加工机床，按其结构形式不同可以分为摇臂钻床、立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床等。

主要用来进行钻孔、扩孔、绞孔、攻丝等。

长期以来我国的机械制造工业中孔类加工多数由传统钻床来完成，但是传统的钻床在大批量生产时存在许多的不足之处：

（1）立式化程度不高，难以进行大批量的生产；

（2）工作效率低，且工人的工作环境恶劣；

（3）占用人力较多，操作固定不易出错；

（4）精度不高，工件装夹费时；

（5）加工产品质量不高；

针对以上传统钻床的不足之处及生产中存在的问题，我们有必要对传统钻床进行结构改进。

通过对传统钻床手动的进给系统、夹紧系统及人工送料系统的改进和设计，从而提高产品质量和生产效率，实现立式化，降低劳动强度及工作量。

当前传统钻床问题的存在主要在于立式化程度、生产效率、工作环境及产品质量。

在生产过程中，手动的操作、繁锁的装夹、大量生产力的投入和单一的生产流程导致了钻床加工的立式化程度低、生产效率低、工作环境恶劣和产品质量不高，因此，我们要解决的问题在于如何实现钻床加工的立式化、减少生产力的投入生产和与其它工艺流程相结合，同时也要考虑经济问题。

经过分析，我们可以从机构设计和控制系统两方面去考虑。

通过对钻床机构的改造来实现立式化控制的要求，提高产品的加工精度及质量；

通过导入先进的控制系统来进行立式操控，从而实现立式化，便于导入到其它生产流程中去。

为了解决问题和便于设计改造，我们将钻床分为传动系统、进给系统、夹紧系统、送料系统和控制系统五个部分，下面分别对各部分的问题提出解决方案：

（1）传动系统为满足改进后的加工及工作要求，在做出相应的计算后对传动系统进行改进和调整。

（2）进给系统传统的钻床主轴进给系统主要由主轴、主轴套筒、主轴套筒镶套、齿轮齿条和轴承等组成。

主轴在加工时即要作旋转运动，也要作轴向的进给运动。

机床主轴被装置在主轴套筒内，套筒放置在主轴箱体孔的镶套内，主轴上侧由花键连接。

机床加工时，旋转运动由花键传入，而进给运动则由齿轮通过齿条带动套筒在镶套内运动。

为了实现立式化控制的要求，主轴进给机构改进主要有：

主轴旋转运动依然由电动机传入，而进给则由液压传动替代手动的齿条传动，通过液压控制系统来实现进给动作。

（3）夹紧系统传统钻床的夹紧主要是手工操作，由夹具夹紧工件。

为了便于实现立式化控制，工件夹紧由夹具完成，动力源由夹紧液压缸导入，通过液压控制系统来实现夹紧动作的立式化。

（4）送料系统在生产过程中，钻床的送料主要由人工输入，这使得投入了大量的生产力，消耗了大量的工时，使的生产率不高，为此我们通过导入立式送料系统来减少生产力的投入和工时的消耗。

立式送料系统机构传动要根据生产的需求作出相应的设计需求，动力源可由电机或液压系统传入，二者均可实现立式化控制。

（5）控制系统当前机床控制系统主要由计算机数控、继电器电气控制和PLC控制等，由于继电器电气控制系统，其联动关系复杂，维修困难，故障率高，经常影响正常生产，计算机数控造价高、系统复杂，而PLC控制系统可靠性好、造价低、抗干扰能力强、柔性好、编程简单、使用方便、扩充灵活、功能完善，所以我们利用PLC控制技术来实现对进给系统、夹紧系统和送料系统的液压控制系统的控制。

本文主要是通过应用机床设计的一般方法对传统钻床的机构和控制系统进行设计及改进。

研究的主要内容是普通台式钻床传动系统的改进、进给系统的设计、进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计等四个方面。

其中重点在于进给系统、进给系统液压缸和PLC控制系统的设计。

进给系统设计主要是解决主轴高速旋转与轴向进给两个自由度的实现；

进给系统液压缸设计包括液压缸的设计、液压缸与主轴的配合和液压缸油路控制；

PLC控制系统的设计主要是通过应用PLC控制程序来实现对液压油路的动作控制及钻床加工过程的动作控制。

我们通过对传统台式钻床的改进及设计，要达到的目标在于通过改进钻床能够实现工作立式化，最终能满足以下要求：

（1）能实现立式化连续生产，改善产品加工质量，提高生产效率；

（2）降低工作人员劳动强度和工作量；

（3）钻床系统工作平稳，满足工作要求；

（4）经济因素合理[3]；

1零件的工艺性分析以及生产类型的制定

1.1阀盖的作用

装有阀杆密封件的阀零件，用于连接或是支撑执行机构，阀盖与阀体可以是一个整体，也可以分离。

1.2分析零件（阀盖）的工艺性

通过对零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。

该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。

以下是阀盖需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1.左右端面粗糙度为25，孔φ35，粗糙度为12.5，此孔为加工其他孔的基准。

孔φ35内表面，粗糙度为12.5，孔φ20，粗糙度为25.

2.φ41外圆面，粗糙度为25；

φ50外圆，粗糙度为12.5；

φ50外圆右端面，粗糙度为12.5；

φ53外圆右端面，粗糙度为25；

φ53外圆，左端面，粗糙度为25。

3.孔φ14H8，粗糙度为12.5；

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的孔，上述各孔的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。

1.3零件的生产类型

1.3.1计算生产纲领

生产纲领：

企业在计划期内应当生产产品的品种、规格及产量和进度计划。

计划期通常为1年，所以生产纲领也通常称为年生产纲领。

零件的生产纲领可按式1-1计算：

N=Qn（1+α）（1+β）=48000×

2×

1.05×

1.01=101808件（1-1）

取Q=102000件

注：

Q—产品的年产量，台/年；

n—每台产品中该零件的数量，件/台；

α—备品率，5%；

β—废品率，1%；

1.3.2确定生产类型

生产类型是是产品的品种、产量和生产的专业化程度在企业生产系统技术、组织、经济效果等方面的综合表现。

不同的生产类型所对应的生产系统结构及其运行机制是不同的，相应的生产系统运行管理方法也不相同。

选择生产类型为大批大量生产。

1.4选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1.4.1.选择毛坯

该零件材料为铸钢，零件结构比较简单，生产类型为中批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用模锻成形。

这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。

零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。

毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

1.4.2.确定机械加工余量

根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查2-28表得。

锻件孔的精铰：

0.05mm.粗铰：

0.95mm.钻：

0.94mm.

1.4.3.确定毛坯尺寸

毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。

（1）确定圆角半径

查表得：

外圆角半径r=2.5mm

内圆角半径R=8mm

（2）确定模锻斜度

模锻斜度为：

5°

～10°

。

2选择加工方法，制定工艺路线

2.1定位基准的选择

粗基准的选择：

按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；

若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。

现以零件的侧面为主要的定位粗基准。

精基准的选择：

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择以圆柱体的Φ12H7孔为精基准。

2.2零件表面加工方法的选择

（1）左右端面为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra25，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，需进行粗铣

（2）Φ35孔公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra12.5，需进行钻和粗铰。

（3）Φ35内表面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra12.5，用平面锪钻。

（4）Φ20孔为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra25，需进行钻。

（5）φ41外圆面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra25，粗车即可。

（6）φ50外圆右端面，为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为12.5，对φ35H11孔的垂直度为0.05，采用粗车半精车

（7）φ50外圆，公差等级为IT11，粗糙度为12.5，采用粗车半精车。

（8）φ53外圆右端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为25，粗车即可。

（9）φ53外圆为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为25，粗车即可。

（10）φ53外圆左端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为25，粗车即可。

（11）M36外螺纹为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，采用粗车。

（12）φ28.5孔公差等级为IT8，粗糙度为12.5，采用钻，铰。

（13）φ28.5孔右端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为12.5，用平面锪钻

（14）倒角粗糙度为25，粗车即可。

（15）4-φ14孔为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra12.5，需进行钻。

2.3制定工艺路线

工序Ⅰ：

粗铣左右两水平端面。

工序Ⅱ：

钻、粗铰Φ35的孔。

工序Ⅲ：

锪钻鍃平Φ35内表面。

工序Ⅳ：

钻Φ20的孔。

工序Ⅴ：

粗车φ41外圆面。

工序Ⅵ：

粗车、半精车φ50外圆右端面。

工序Ⅶ：

粗车、半精车φ50外圆。

工序Ⅷ：

粗车φ53外圆右端面

工序Ⅸ：

粗车φ53外圆。

工序Ⅹ：

粗车φ53外圆左端面。

工序Ⅺ：

粗车M36外螺纹

工序Ⅻ：

车倒角。

工序XIII：

钻、粗铰、精铰φ28.5的孔。

工序XIV：

锪钻鍃平φ28.5孔右端面

工序XV：

钻4-