双头立式钻床机械结构设计.doc

1、目 录目 录I摘要IIAbstractIII第一章 绪论11.1本课题的背景和研究意义11.2本课题解决的问题和设计时主要的工作3第二章 双头钻床结构设计的总体方案42.1钻床总体结构42.2设计方案选择4第三章 可调式双头钻头的设计93.1预选加工材料，加工直径93.2计算高速钢麻花钻轴向切削力及扭矩103.3钻头中各轴及齿轮的计算113.4双头钻头内各轴的设计17第四章 传动系统减速箱设计194.1减速箱内各齿轮设计194.2双头钻头内各轴的设计20第五章 传动系统电机的选择235.1计算折算到电机主轴上的转矩23第六章 钻头进给系统的设计246.1钻头轴向进给丝杠螺母副的计算和选型246

2、.2齿轮传动比计算276.3步进电机的计算和选型286.4轨道的选择31第七章 X-Y工作台的设计327.1工作台滚珠丝杠螺母副的计算和选型327.2轨道的选择33总 结34致 谢35参考文献36- III -摘要此次设计为立式双头钻床的机械设计。设计主要介绍了立式双头钻床的设计原理、调整方法及设计计算过程。通过预先给定的加工要求可确定所需的计算参数，进而依据立式双头钻床的设计原理来设计计算并校核各个部位的零件，然后进行组装。本次设计可从五大方面进行设计。通过预先给定的加工要求计算并进行了可调式双头钻头的设计、传动系统减速箱的设计、传动系统电机的选用、X-Y工作台的设计、钻头轴向进给系统的设计

3、共五部的设计。通过设计并组装后的钻床可以一次加工两孔，且两钻头间的距离可调，从而实现可以在一个工件上加工多对两两间距不同的孔。在人力和设备不增加的情况下使用立式双头钻床可以成倍提高钻床的加工效率，并可以保证较高的加工精度和孔间相对位置精度。关键词：滚珠丝杠；电动机；变速箱；可调式双头钻头。Abstract The machine design is to devise an adjustable vertical double-headed drilling machine.The design mainly introduced the design principle,adjusting

4、and design calculation process for devise a adjustable vertical double-headed drilling machine.Through the processing requirements given in advance can determine the computation parameters,then based on the design principle,which is about adjustable vertical double-headed drilling machine,to design,

5、calculate and check each place parts,and then to assemble all the parts.The design can be devised from five aspects.Through the processing requirements given in advance，five parts of the design,the adjustable double transmission system,design of the reducer drive system for the motor selection,desig

6、n of X-Y workbench,design of axial feeding system for drill bits,can be calculated and devised.Through design and assembly of the drilling machine,two holes can be formed after one processing,and the distance between the two holes can be adjusted.So as to realize processing some groups of holes with

7、 different space between two holes.Adjustable vertical two-headed drilling machine can multiply processing efficiency without increase human and equipment,and can guarantee a high machining accuracy and precision of the relative position between holes.Key words：Ball screw；motor；gearbox；Adjustable tw

8、o-headed drill bit.第一章 绪论1.1本课题的背景和研究意义机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备的重要任务。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。国家的工业、农业、国防和科学技术的现代化程度都与机械工业的发展程度相关。因此，大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机械是促进国民经济发展，加速我国社会主义现代化建设的一个重要内容。钻床是一种加工行业应用较为广泛的一种钻式机床设备，本类机床主要用于加工一些零部件的钻孔和孔洞的加工，转头是这类机床的主要加工器具，在目前钻床行业来看，随着我国的工业机床研发水平的不断推进和国际机床行业的竞争压力国内的钻床行业发展

9、较为迅猛，技术和钻床的生产工业也有了很大的提升，相比于改革开放左右，机床和钻床还没在国内大范围兴起的时候钻床的技术大多会从国外引进，在通过欧美和前苏联的一些设计方案的摸索下国内不少厂家在现今的钻床行业已经独占鳌头，国内的钻床设备行业也随着机械的精进而不断的发展着，目前行业中较多厂家都拥有对钻床的批量生产能力。钻床主要用在工件上孔的加工。通常钻头的旋转为主运动，钻头的轴向移动为进给运动。普通钻床的结构比较简单，加工精度较低，可钻通孔、盲孔。在钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔,在钻床上配万能工作台还能进行分割钻孔、扩孔、铰孔。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。加工过程中工件不动，让刀具

10、移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。钻床主要分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、台式钻床、深孔钻床和中心孔钻床等。为了满足模具制造业发展的需要，又开发了除钻削深孔以外，还可以进行铣削、攻丝等的多功能钻床。20世纪70年代初，钻床还是普遍采用普通继电器控制的。如70年代-80年代进入中国的美国ELDORADO公司的MEGA50，日本神崎高级精工制作所的DEG型，德国TBT公司的T30-3-250等。80年代后期数控技术逐渐开始在深孔钻床上应用，特别是90年代以后这种先进的技术才迅速推广。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔钻床，进给系统由机械无级变速器改为采用交流伺服电机驱动的

11、滚珠丝杠副，进给用滑台导轨也改为采用滚动直线导轨。钻杆箱传动为了保证高速旋转、精度平稳，由交换皮带轮及皮带，和双速电机驱动的有级传动变为无级调速的变频电机到电主轴驱动，为钻削小孔深孔和提高深孔钻床的水平质量提供了有利条件。长期以在我国的机械制造业中钻床加工的工作量在总的制造工作量中占有很大的比重。制造业中孔类加工多数由传统钻床来完成。单头钻床是机械行业最通用的设备，主要用于工件上孔的加工。但是传统的单孔钻床在大批量生产时存在许多的不足之处。由于单头钻床只有一根主轴，因此，一次只能加工一个孔。如果要加工多孔的工件，只有通过移动夹具多次对刀来实现，工人的劳动强度大,生产效率低，很难进行大批量的生产

12、，而且孔的位置精度较低。随着工业的发展，对产品质量、加工效率、加工零件方式多样性以及工艺发展的要求的不断提升，生产效率低、操作工人劳动强度大、加工精度较低的传统单头钻床已不适用于大批量的产品生产。随着中国经济的快速发展，进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制作装备发展的良机，也遭遇到加入WTO后市场激烈的竞争压力。随着工业的发展，产品质量和加工效率的不断提升，数控机床的大量应用也日趋广泛。但将数控机床作为加工孔的专用设备与多轴钻床相比，投入资金就有点得不偿失了。单孔摇臂钻床作为加工孔的通用机床，生产效率低、操作工劳动强度大，已不适用于大批量的成线生产。于是，多轴

13、钻床加工成为一种提高生产率的有效措施。而多轴加工逐渐成为一种新的加工趋势。 一台普通的多轴钻床一次能把几个乃至十几二十个孔或螺纹加工出来。如配上油压或数控装置，可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止。多轴钻床也称群钻,可用来钻孔或攻牙,一般型号可同时钻2-16孔,提升效率,固定机种轴数不拘,钻轴形式尺寸大小可以依据客户需求进行设计加工。多轴钻床广泛应用于机械行业多孔零部件的钻孔及攻丝加工。如汽车、摩托车多孔零部件：发动机箱体、铝铸件壳体、制动鼓、刹车盘、转向器、轮毂、差速壳、轴头、半轴、车桥等，泵类、阀类、液压元件、太阳能配件等等。多轴钻床可分为可调式和固定式两种规格，可调式多轴钻床在其加工

14、范围内，其主轴的数量、主轴间的距离，相对可以任意调整，一次进给同时加工数孔。在其配合液压机床工作时，可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止.同单轴钻（攻丝）比较，工件加工精度高、工效快，可有效的节约投资方的人力、物力、财力。尤其机床的自动化大大减轻操作者的劳动强度。固定式多轴钻床采用单件（加工件）专机的设计方案，根据其加工件加工频率高、量大之原因，专门量身定制一件一机的设备，在其工作中勿须担心尺寸跑偏而伤脑筋。除用到常规的产品外，还可根据客户的特殊要求进行专项设计。多轴钻床大体分为两种类型：可调式和固定式。可调式：适合加工多样不定性孔件，使用范围较广。缺点是精度方面控制有所欠缺，长期使用跑位

15、率相比略高。适合单件加工量不大，长年更换加工件的企业。固定式：适合加工单种大批量的工件，缺点是加工范围小，只能加工多孔之间位置固定的工件。适合大批量加工的工件。本次设计主要研究可调立式双轴钻床，也可以称为可调立式双头钻床，有两个主轴配两把钻头，同时加工同一零件上的两个孔。若要用一台电动机实现两个钻头的同时转动，需要在设计时着重注意传动系统与减速系统的设计。1.2本课题解决的问题和设计时主要的工作单头钻床是机械行业最通用的设备，主要用于工件上孔的加工。但是传统的单孔钻床在大批量生产时存在许多的不足之处。由于单头钻床只有一根主轴，因此，一次只能加工一个孔。如果要加工多孔的工件，只有通过移动夹具多次对刀来实现，工人的劳动强度大,生产效率低，很难进行大批量的生产，而且孔的位置精度较低。随着工业的发展，对产品质量、加工效率、加工零件方式多样性以及工艺发展的要求的不断提升，生产效率低、操作工人劳动强度大、加工精度较低的传统单头钻床已不适用于大批量的产品生产，而多轴加工逐渐成为一种新的加工趋势。本课题就设计了这么一种双头钻床，这种钻床价格相对低廉，体积小、重量轻、操作方便、可靠性高，且可以同时钻两孔的工作方式大大提高了工作效率，减轻了工作量，提高了工作效率和加工精度。本课题的主要工作包括以下几个方面：1.广泛查阅国内外关于多轴钻床的研究资料，阐述了课题的研究意义，在综