Z3050摇臂钻床毕业设计

范文一：Z3050摇臂钻床毕业设计

江苏联合职业技术学院南京分院南京高等职业技术学校

毕业设计论文

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第 1章摇臂钻床简介 ................................................ 1 1.1 摇臂钻床的主要结构 ................................................................................... 1 1.2 摇臂钻床安全操作规程 ............................................................................... 2 1.3 电气控制线路分析 ....................................................................................... 3 第 2章 PLC简介 ......................................................................................................... 6 2.1 PLC的概述 .................................................................................................... 6 2.2 PLC控制的主要特点 .................................................................................... 7 2.3 安装与布线 ................................................................................................... 7 第 3章 Z3050控制系统 PLC 改造设计 ..................................................................... 8 3.1 系统主要组成部分 ......................................................................................... 8 3.2 PLC的选型 .................................................................................................... 8 3.3 PLC应用中应注意的问题 ............................................................................ 9 3.4 PLC的 I/O分配表 ...................................................................................... 11 3.5 PLC的 I/O接线图 ...................................................................................... 12 3.6 PLC的程序设计 .......................................................................................... 13 3.7 PLC软件工作过程与分析 .......................................................................... 14 总结 ............................................................................................................................ 15 参考文献 ...................................................................................................................... 16 致谢 ............................................................................................................................ 17 附录 1:Z3050钻床电气原理图 ................................................................................ 18 附录 2:Z3050摇臂钻床 PLC 控制原理图 ................................................................ 19

【内容提要】

传统机床配套的电控系统以继电器、接触器的硬接线为基础,技术上比较落后, 特别是其触点的可靠性问题, 直接影像了产品的质量和生产效率。本论文是研究机械加工中常用的 Z3050 摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。将把 PLC 控制技术应用到改造 Z3050 摇臂钻床电气控制系统中去,从而大大提高摇臂钻床的工作性能。

【关键词】可靠性 Z3050 摇臂钻床 PLC控制技术

第 1章摇臂钻床简介

1.1 摇臂钻床的主要结构

摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端, 在他的外面套有外立柱, 外立柱可绕内立柱回转 360度。摇臂的一端为套筒,它套装在外立柱做上下移动。由于丝杆与外立柱连成一体, 而升降螺母固定在摇臂上, 因此摇臂不能绕外立柱转动, 只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件, 由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上,可以通过手轮操作,使其在水平导轨上沿摇臂移动。

1.1.1 摇臂钻床的运动形式

当摇臂钻床进行加工时,由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上, 而外立柱紧固在内立柱上, 摇臂紧固在外立柱上, 然后进行钻削加工。钻削加工时,钻头一边进行旋转切削,一边进行纵向进摇臂钻床给,其运动形式为:

(1)摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动;

(2)进给运动为主轴的纵向进给;

(3)辅助运动有:摇臂沿外立柱垂直移动,主轴箱沿摇臂长度方向的移动,摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。

1.1.2 摇臂钻床电气拖动特点及控制要求

(1)摇臂钻床运动部件较多,为了简化传动装置,采用多台电动机拖动。例如 Z3050型摇臂钻床采用 4台电动机拖动,他们分别是主轴电动机(M1) ,摇臂升降电动机(M2) ,液压泵电动机(M3)和冷却泵电动机(M4) ,这些电动机都采用直接启动方式。

(2) 为了适应多种形式的加工要求, 摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围, 一般情况下多由机械变速机构实现。主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。

(3) 摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动, 为此这两项运动有一台主轴电动机拖动,分别经主轴传动机构,进给传动机构实现主轴的旋转和进给。

(4) 在加工螺纹时, 要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。

(5) 摇臂升降电动机要求能正反向旋转。

(6)内外主轴的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、电气 — 机械装置,电气 — 液压或电气 — 液压 — 机械等控制方法实现。若采用液压装置, 则备有液压泵电机, 拖动液压泵提供压力油来实现, 液压泵电机要求能正反向旋转,并根据要求采用点动控制。

(7) 摇臂的移动严格按照摇臂松开 → 移动 → 摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。

(8) 冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液,只要求单向旋转。

(9) 具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。

(10) 为了安全,本机床设有“开门断电”功能

1.2 摇臂钻床安全操作规程

(1) 工作前对所用钻床和工卡量进行全面检查,确认无误时方可工作。

(2)严禁戴手套操作,女生发辫应挽在帽子内。

(3) 工件装夹必须牢固可靠。钻小件时,应用工具夹持,不准用手拿着钻。

(4) 使用自动走刀时,要选好进给速度,调整好行程限位块。手动进刀时,一般按照逐渐增压和逐渐减压原则进行,以免用必过猛造成事故。

(5) 钻头上绕有长铁屑时,要停车清除。禁止用风吹、用手拉,要用刷子或铁钩清除。

(6)精铰深孔时,拔取圆器和销棒,不可用力过猛,以免手撞在刀具上。

(7)不准在旋转的刀具下,翻转、卡压或测量工件。手不准触摸旋转的刀具。

(8)使用摇臂钻时,横臂回转范围内不准有障碍物。工作前,横臂必须卡紧。

(9) 横臂和工作台上不准存放物件, 被加工件必须按规定卡紧, 以防工件移位造成重大人身伤害事故和设备事故。

(10)工作结束时,将横臂降到最低位置,主轴箱靠近立柱,并且都要卡紧。

1.3 电气控制线路分析

Z3050摇臂钻床电气控制原理图(附录 1)

(1) 主电路分析

Z3050型摇臂钻床共有四台电机,除冷却泵电机采用断路器直接启动外, 其余三台异步电机均采用直接启动。

M1 是主轴电动机:由交流接触器 KM1控制,只要求单方向旋转,主轴的正反转由机械手柄操作。 M1装于主轴箱顶部, 拖动主轴及进给传动系统运转。 FR1作为电动机 M1的过载及断相保护,短路保护由断路器 QF1中的电磁脱扣装置来完成。

M2 是摇臂升降电动:,装于立柱顶部,用接触器 KM2和 KM3控制其正反转。由于电机 M2是间断性工作,所以不设过载保护。

M3 是液压泵电机:用接触器 KM4和 KM5控制其正反转。由热继电器 FR2作为过载及断相保护。该电机的主要作用是拖动油泵供给液压装置压力油, 以实现摇臂、立柱以及主轴箱的松开和夹紧。

摇臂升降电机 M2和液压油泵电机 M3共用断路器 QF3中的电磁脱扣器作为短路保护。

M4 是冷却泵电机:有断路器 QF2直接控制并以实现短路、过载及断相保护。主电路电源电压为交流 380V ,由断路器 QF1作为电源引入开关。

(2) 控制电路分析

控制电路电源由控制变压器 TC 降压后供给 110V 电压, 熔断器 FU1作为短路保护。

开车前的准备工作:为了保证操作安全,本钻床设有“开门断电”功能。所以开车前应将立柱下部及摇臂后部的电气箱门盖关好,方能接通电源。合上 QF3及总电源开关 QF1,则电源显示灯 HL1亮,表示钻床的电气线路已进入带点状态。

主轴电机 M1的控制:按下启动按钮 SB3,接触器 KM1吸合并自锁,使主轴电机 M1启动运行,同时指示灯 HL2亮。按下停止按钮 SB2,接触器 KM1释放,使主轴电机 M1停止转动,同时 HL2熄灭。

摇臂升降控制:按下上升按钮 SB4(或下降按钮 SB5) ,则时间继电器 KT1

线圈通电吸合,其瞬时闭合的触头闭合, KM4接触器线圈通电,液压泵电机启动,正向旋转,供给压力油。压力油经分配阀体进入摇臂的“松开油腔” ,拖动活塞移动, 活塞推动菱形块, 降摇臂松开, 同时活塞杆通过弹簧片压下位置开关 SQ2,使其常闭触头断开,常开触头闭合。前者切断了接触器 KM4的线圈电路, KM4主触头断开, 液压泵电机 M3停止工作。后者使交流接触器 KM2(或 KM3) 的线圈通电, KM2(或 KM3) 的主触头接通的电源,摇臂升降电机启动旋转,电动摇臂上升(或下降) 。如果此时摇臂尚未松开,则位置开关 SQ2的常触头则不能闭合,接触器 KM2(或 KM3) 的线圈无电,摇臂就不能上升 (或下降 ) 。

当摇臂上升或下降所到需位置时,松开按钮 SB4(或 SB5) ,则接触器 KM2(或 KM3) 和时间继电 KT1器同时释放,停止工作,随之摇臂停止上升 (或下降 ) 。

由于时间继电器 KT1断电释放,经 1-3秒时间延时后,其延时闭合的常闭触头闭合,使接触器 KM5吸合液压泵电机反向旋转,随之泵内压力油经分配阀进入摇臂的“夹紧油腔”使摇臂夹紧。在摇臂夹紧后,活塞杆推动弹簧片压下的位置开关 SQ3,其常闭触头断开, KM5断电释放, M3最终停止工作,完成了摇臂的松开 -上升(或下降) -夹紧的整套动作。

组合开关 SQ1a 和 SQ1b 作为摇臂升降的超程限位保:当摇臂上升到极限位置时,压下 SQ1a 使其断开,接触器 KM2断电释放, M2停止运行,摇臂停止上升;当摇臂下降到极限位置时,压下 SQ1b 使其断开,接触器 KM3断电释放, M2停止运行,摇臂停止下降。

摇臂的自动夹紧由位置开关 SQ3控制:如果液压夹紧装置出现故障,必能自动夹紧摇臂,或者由于 SQ3的调整不当,在摇臂夹紧后不能使 SQ3的常闭触头断开, 都会使液压泵电机 M3因长期的过载运行而损坏。为此电路中设有热继电器 FR2,其整定值因根据点 M3的额定电流进行整定。

摇臂升降电机 M2的正反转接触器 KM2和 KM3不允许同时获电工作, 以防止电源相间短路。

立柱和主轴箱的夹紧与放松控制:立柱和主轴箱的夹紧 (或放松) 既可以同时进行也可以单独进行,由转换开关 SA1和复合按钮 SB6(或 SB7)进行控制。 SA1三个位置,搬到中间位置时,立柱和主轴箱夹紧 (或放松 ) 同时进行;扳

到左边位置时,立柱夹紧(或放松) ;扳到右边时,主轴箱夹紧(或放松) 。复合按钮 SB6是松开控制按钮, SB7是夹紧控制按钮。

立柱和主轴箱同时松开、夹紧:降转换开关 SA1扳到中间位置,然后按下松开按钮 SB6,时间继电器 KT2\KT3线圈同时得点。 KT2的延时闭合的常开触头经 1-3秒延时闭合,时寄存器 KM4获电吸合,液压电机 M3正传,压力油进入立柱和主轴箱的松开油腔,使立柱和主轴箱同时松开。

松开 SB6,时间继电器 KT2和 KT3的线圈断电释放, KT3延时闭合的常开触头瞬时分开,寄存器 KM4断电释放,液压泵电机 M3停转。 KT2延时分断的常开触头经 1-3秒后分断, 电磁阀 YA1、 YA2线圈断电释放, 立柱和主轴箱同时松开的操作结束。

立柱和主轴箱同时夹紧的工作原理与松开相似, 只要按下 SB7, 使接触器 KM5得电吸合,液压泵电机 M3反转即可。

立柱和主轴箱单独松开、夹紧:如果希望单独控制主轴箱, 可将转换开关 SA1扳到右边位置。按下松开按钮 SB6(或夹紧按钮 SB7)时间继电器 KT2和 KT3的线圈同时得电,这是只有电磁阀 YA2单独通电吸合,从而实现主轴箱的单独松开(或夹紧) 。

松开复合按钮 SB6或 SB7,时间继电器 KY2和 KT3的线圈断电释放, KT3的通电延时闭合的常开触头瞬时断开,接触器 KM4或 KM5的线圈断电释放, 液压泵电机 M3停转。经 1-3秒的延时后 KT2延时分断的常开触头分断, 电磁阀 YA2的线圈断电释放,主轴箱松开或夹紧的操作结束。

同理,把转换开关 SA1扳到左侧,则使立柱单独松开或夹紧。

冷却泵电机 M4的控制:扳动断路器 QF2就可以接通或切断电源,操纵冷却泵电机 M4的工作或停止。

(3) 照明、指示电路分析

照明、指示电路的电源也由控制变压器 TC 降压后提供 24V 、 6V 的电压, 由熔断器 FU2、 FU3做短路保护, EL 时照明灯, HL1时电源指示灯, HL2是主轴指示灯。

第 2章 PLC简介

2.1 PLC的概述

可编程控制器是一种为工业机械控制所设专用计算机, 在各种自动控制系统中有着广泛的应用, 它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品, 逐渐发展成为以微处理器为核心, 把自动化技术、计算机技术, 通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制, 因而称为可编程程序逻辑控制器 (Programmable Logic Controller)简称 PLC 。随着技术的发展, 其控制功能不断增强, 可编程程序控制器还可以进行算术运算, 模拟量控制、顺序控制、定时、计数等,并通过数字,模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。

随着可编程控制器技术的发展, 转统机械设备的控制柜逐渐被新一代的智能化仪表所代替, 对于日益复杂的控制功能, 转统控制柜显得无能为力, 而可编程控制器具有可编程序的特点,运行时可以根据要求,选择控制算法、适应性强、可编程控制器采用软件代替硬件的方法, 可以简化线路, 使控制设备的性能价格比不断提高。

从广义上来说, 可编程控制器也是一种计算机控制系统, 只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言。所以 PLC 与计算机控制系统的组成十分相似, 也具有中央处理单元 (CPU)、存储器、输入/输出 (I/O) 接口、电源等。可编程控制器的发展分为三个阶段:第一阶段 (七十年代中期 ) 为实用化发展阶段;第二阶段 (七十年代末期 ) 为成熟阶段;第三阶段 (九十年代 ) 为加速发展阶段。在这一时期,各大公司进一步完善原有产品, 不断开发出新的产品系列, 并加强联网功能以构成分布式控制系统。在软件方面, 可编程控制器不断向上端发展意与计算机兼容。因此, 凭借其优异的控制性能和快捷的柔性系统构成,使 PLC 成为当今增长速度最快的工业自动化控制设备。

2.2 PLC控制的主要特点

(1) 可靠性高、抗干扰能力强。高可靠性是 PLC 最突出的特点之一,其平均无故障时间可达几十万小时。

(2)编程简单易学。 PLC 编程大多采用类似与继电器控制电路的梯形图。

(3) 设计、安装容易、调试周期短,维护简单。 PLC 已实现了产品的系列化、标准化、通用化。设计者可在规格繁多、品种齐全的 PLC 中选用性能价格比高的产品。

(4)模块品种丰富、通用性好、功能强大。除了单元式小型 PLC 外,多数采用模块式结构,并形成大、中、小系列产品。

(5) 体积小、能耗低。

2.3 安装与布线

(1) 动力线、控制线以及 PLC 的电源线和 I/O线应分别配线,隔离变压器与 PLC 和 I/O之间应采用双胶线连接。

(2) PLC 应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。

(3) PLC 的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线, 屏蔽层应一端或两端接地, 接地电阻应小于屏蔽层电阻的 1/10。

(4) PLC 基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设,以防止外界信号的干扰。

(5) 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆, 输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。

第 3章 Z3050控制系统 PLC 改造设计

3.1 系统主要组成部分

(1)三菱 FX2N

(2)接触器五个

① KM1交流接触器 CJ0-20B 线圈电压 110V

② KM2-KM5交流接触器 CJ0-10B 线圈电压 110V

(3)空气开关三个

① QF1低压断路器 DZ5-20/330FSH10A

② QF2低压断路器 DZ5-20/330H0.3-0.45A

③ QF3低压断路器 DZ5-20/330H6.5A

(4)热继电器二个

① FR1热继电器 JR0-20/3D6.8-11A

② FR2热继电器 JR0-20/3D1.5-2.4A

(5)变压器一台

(6)电机四台

① M1主轴电机 Y112M-44KW 、 1400r/min

② M2摇臂升降电机 Y90L-41.5KW 、 1400r/min

③ M3液压油泵电机 Y802-40.75KW 、 1390 r/min

④ M4冷却泵电机 AOB-2590W 、 2800 r/min

(7)按钮导线若干

3.2 PLC的选型

在 PLC 系统设计时,首先应确定控制方案,下一步工作就是 PLC 工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。 PLC 及有关设备应是集成的、标准的, 按照易于与工业控制系统形成一个整体, 易于扩充其功能的原则选型所选用 PLC 应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统, PLC 的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制

器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间, 因此, 工程设计选型和估算时, 应详细分析工艺过程的特点、控制要求, 明确控制任务和范围确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,估算输入输出点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的控制系统。

(1) 输入输出(I/O)点数的估算

I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加 10%~20%的可扩展 ,余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商 PLC 的产品特点,对输入输出点数进行圆整。

(2) 存储器容量的估算

存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器容量。设计阶段,由于用户应用程序还未编制,因此,程序容量在设计阶段是未知的, 需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算, 通常采用存储器容量的估算来替代。

存储器内存容量的估算没有固定的公式,许多文献资料中给出了不同公式, 大体上都是按数字量 I/O点数的 10~15倍,加上模拟 I/O点数的 100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个字) ,另外再按此数的 25%考虑余量。

(3) 控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

本设计中选用三菱 FX-2N-40MR (输入 14点,输出 13点,共 12点;内存容量估算 25 X (10~15) =400字 )

3.3 PLC应用中应注意的问题

PLC 是专门为工业生产服务的控制装置, 通常不需要采取什么措施, 就可以直接在工业环境中使用。但是,当生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,都不能保证 PLC 的正常运行,因此在使用中应注意以下问题。

(1) 温度

PLC 要求环境温度在 0~55℃, 安装时不能放在发热量大的元件下面, 四周通风散热的空间应足够大,基本单元和扩展单元之间要有 30mm 以上间隔;开关柜上、下部应有通风的百叶窗,防止太阳光直接照射;如果周围环境超过 55℃, 要安装电风扇强迫通风。

(2) 湿度

为了保证 PLC 的绝缘性能,空气的相对湿度应小于 85%(无凝露) 。

(3) 震动

应使 PLC 远离强烈的震动源,防止振动频率为 10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶等。

(4) 空气

避免有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将 PLC 安装在封闭性较好的控制室或控制柜中,并安装空气净化装置。 5. 电源 PLC 供电电源为 50Hz 、 220(1±10%) V 的交流电, 对于电源线来的干扰, PLC 本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境,可以安装一台带屏蔽层的变比为 1:1的隔离变压器, 以减少设备与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接 LC 滤波电路。 FX 系列 PLC 有直流 24V 输出接线端, 该接线端可为输入传感器 (如光电开关或接近开关)提供直流 24V 电源。当输入端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源,由于纹波的影响,容易使 PLC 接收到错误信息。

(5) 电源

PLC 供电电源为 50Hz 、 220(1±10%) V 的交流电,对于电源线来的干扰, PLC 本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境,可以安装一台带屏蔽层的变比为 1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接 LC 滤波电路。

3.4 PLC的 I/O分配表

表 3-1 PLC的 I/O分配表

3.5 PLC的 I/O接线图

图 3-1 PLC的 I/O接线图

3.6 PLC的程序设计

图 3-2 PLC程序梯形图

3.7 PLC软件工作过程与分析

主轴电机 M1的控制:

按下启动按钮 SB3, Y0有输出, KM1吸合,主轴电机 M1启动,同时 HL2指示灯亮,按下 SB2,Y0停止输出, KM1断开,主轴电机 M1停转,同时 HL2灭。摇臂钻床升降控制:

摇臂放松:按下上升按钮 SB4, 时间继电器 T0计时, M0得电并自锁, Y3有输出, KM4吸合,电机 M3启动正转。

摇臂上升:摇臂夹紧机构使行程开关 SQ3释放, SQ2压合———→ Y3停止输出可没失电, M3停转,同时 Y1有输出, KM2线圈得电, M2正转,摇臂上升。摇臂夹紧:当摇臂钻床上升到所需位置后, 松开按钮 SB4———→ Y1停止输出, KM2线圈失电, M2停转,摇臂停止上升, 3秒后 Y4有输出, KM5线圈得电, M3反转,摇臂夹紧, SQ2释放, SQ3压合———→ Y4停止输出, KM5线圈失电, M3停转,摇臂夹紧完成。

摇臂下降控制:

摇臂放松:按下上升按钮 B45,时间继电器 T0开始计时, M0得电并自锁, Y3有输出, KM4吸合,电机 M3启动正转。

摇臂上升 :摇臂放松机构使行程开关 SQ2释放, SQ3压合———→ Y3停止输出, KM4失电, M3停转,同时 Y2有输出。 KM3线圈得电, M2反转,要比下降。摇臂夹紧:当摇臂下降到所需位置后, 松开按钮 SB5, ———→ Y3停止输出, KM3失电, M2停转,摇臂停止下降,三秒后 Y4有输出, KM5线圈得电, M3反转, 摇臂夹紧, SQ2释放, SQ3压合———→ Y4停止输出, KM5线圈失电, M3停转, 摇臂夹紧完成。

立柱和主轴箱的夹紧和放松控制:

由液压和电气控制系统协调完成,立柱和主轴箱的放松或夹紧可以同时进行,也可以单独动作,由转换开关 SA 和复合开关 SB6或 SB7进行控制。 SA 又三个位置,扳倒中间位置时,立柱和主轴夹紧(或放松)同时进行;扳到左边,立柱夹紧(或放松) ;扳倒右边,主轴夹紧(或放松) 。复合按钮 SB6是松开控制按钮, SB7是夹紧控制按钮。

总结

本次设计的内容主要是利用 PLC 对 Z3050摇臂钻床的控制部分进行改造。我先对本次的设计进行了总体的思考和分析, 使自己对 Z3050摇臂钻床的基本结构、运动情况、加工工艺要求等有一定的了解。 Z3050摇臂钻床主要有底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。对 Z3050摇臂钻床电气控制部分进行分析得出它需要完成开门断电功能、主轴电动机的正反转控制功能、刀架的快速移动功能、冷却泵电动机的控制。然后根据电气控制电路的线路图,编译 PLC 的梯形图,编译通过后,利用 PLC 实验台进行实验仿真。由于 PLC 极高的可靠性,极丰富的指令集,易于掌握,便捷的操作,丰富的内置集成功能,实时特性。因此使 Z3050摇臂钻床在完成原有的功能特点外, 还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。

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致谢

本文的设计工作通过上网广泛搜集资料和在图书馆查阅书籍,根据设计的要求记录相关的资料、数据信息。并在我们的指导老师周刘喜精心指导下完成的。在我们的设计过程中老师您在百忙之中抽出时间为我们查漏补缺。在我们的学业和论文的设计工作中倾注着老师辛勤的劳动成果。在此我们要向指导老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。在论文即将完成之际, 我们的心情无法平静, 从开始进入课题到论文的顺利完成, 有多少可敬的师长、同学、朋友给了我们无言的帮助。在此,向所有关心和帮助过我们的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意!请接受我们诚挚的谢意 ! 在这里由衷的对你们说一句:你们辛苦了。谢谢你们!

附录 1:Z3050钻床电气原理图

Z3050摇臂钻床电气控制原理图

附录 2:Z3050摇臂钻床 PLC 控制原理图 Z3050摇臂钻床 PLC 控制原理图

范文二：机械机床毕业设计35Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计

摘要 :本次设计课题为“ Z32K 型摇臂钻床变速箱的改进设计” 。主要是对 Z32K 型摇臂钻床的升降系统进行了改进、分析与设计, 并对其主要传动零件进行设计及强度校核。了解和掌握 Z32K 型摇臂钻床在实际使用过程中出现的问题,在理论分析,计算的基础上,针对 Z32K 型摇臂钻床的升降系统是单手柄集中操作, 操作起来比较麻烦, 摇臂钻床体架太重, 费力又费时, 将其手动改进为自动升降, 并提出了具体可行的解决方案。

关键词 :摇臂钻床手动、自动升降系统电动机齿轮强度校核

Abstraction :This design topic is

Keywords : universal raidial drilling machine manual operating and automatic fluctuation system electric motorgear strength cheeks.

第一章概述

1.1摇臂钻床的简介

机床的品种和规格繁多, 为了便于区别、使用和管理, 将各种机床都进行了分类和和编制型号。分类方法也有多种。主要是按照加工的性质和所用的刀具进行分类。根据国家规定的机床型号的编制方法, 目前将机床分为 12大类:车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床及其他机床。在每一类机床中,又可以按照工艺范围、步型型式和结构等等,可以分为若干组,每一组又可以分为若干系列。如钻床又包括:坐标镗钻床、深孔钻床、摇臂钻床、台式钻床、立式钻床、卧式钻床、中心孔钻床及其他钻床。在上述的基本分类方法的基础上, 还可以根据机床的其他特征进一步进行分类。同类型机床按照应用范围(通用性程度) ,可以分为通用机床(或者称万能机床) 、专门化机床和专用机床三大类。其中通用机床是可以加工多种工件,完成多种多样工序的加工范围较广的机床,如卧式车床、摇臂钻床等等。摇臂钻床是摇臂绕立柱回转和升降的,主轴箱在摇臂上作水平运动的钻床。对于大,中型工件上的孔,通常采用摇臂钻床加工。加工时工件固定不动,移动主轴(刀具)可以方便地对准被加工孔的位置。摇臂钻床广泛用于大、中型零件的多孔加工。

摇臂钻床主要由立柱,摇臂,主轴箱,和底座等部分组成。主轴箱装在摇臂上,可沿立柱上下移动,以适应加工不同高度工件的要求。此外,摇臂还可以随外立柱在 360°范围回转,因此主轴很容易调整到所需要的加工位置。为了使主轴在加工时保持确定的位置, 摇臂钻床还具有内立柱, 摇臂及主轴箱的夹紧机构, 当主轴的位置调整确定后,可以快速将它们夹紧。摇臂钻床的其他变形如万向摇臂钻床摇臂和主轴箱可以回转或倾斜, 使主轴可在空间任意方向都可以进行钻削,适用于重型机器,机车车辆,船舶和锅炉等制造业中加工大型工件。车式摇臂钻床的底座有车轮, 可以在轨道上移动, 适用于桥梁和机床等行业窄长形工件的孔加工。

1.2摇臂钻床的国内发展动态及趋势

目前国内摇臂钻床生产厂家有许多家, 但是在这个行业做的较好的厂家不是很多。其中沈阳机床股份有限公司中捷摇臂钻床厂的产品国内市场占有率高达 70%,出口产品遍及中东、北美、西欧等 86个国家和地区。进入市场经济后, 国内机床行业竞争日趋激烈,与中捷摇臂钻厂生产相同型号产品的企业有 40多家, 中捷摇臂钻厂产品领先优势受到挑战。为了应对挑战, 中捷摇臂钻厂在产品卖得正火的时候, 提出了进行跨越产品结构调整。第一, 用先进技术改造传统产品。如普通摇臂钻床实现了五轴联动, 价格由几万元上升到几十万元, 达到中国摇臂钻床最高水平。第二,向国际先进水平靠拢,不断扩大产品领先优势。 ZK 系列、桥式和动桥系列产品,十几项技术居国内领先地位。 ZK3050获得自主知识产权,并成为国家重点新产品; Z3580A 万向摇臂钻,在任何空间、任意方向、任意位置上实现钻削功能, 不仅填补了国内空白, 在国外也不多见。在国际著名的芝加哥机床展览会上,中捷摇臂钻厂参展产品被一位美籍华商相中并当场拉走。德国、意大利、西腊、瑞典、伊朗等国家和地区纷纷提出做中捷牌摇臂钻的代理经销商。在上海国际机床展览会上, 沈阳机床股份有限公司参展的数控钻铣床,同时被国内三家企业看好。

摇臂钻床和大多数机床一样, 将向数控自动化、机电一体化和智能化方向发展。摇臂钻床未来的发展趋势是:应用电子计算机技术,简化机械结构,提高和扩大自动化工作的功能, 使机床适应于纳入柔性制造系统工作; 提高功率主运动和进给运动的速度, 相应提高结构的动、静刚度以适应采用新型刀具的需要, 提高切削效率; 提高加工精度并发展超精密加工机床, 以适应电子机械、航天等新兴工业的需要。

第二章原动机的选择

机械系统通常是由原动机、传动装置、工作机和控制操纵部件及其它辅助部件组成。工作机是机械系统中的执行部分,原动机是机械系统的中的驱动部分, 传动装置则是把原动机和工作机有机地联系起来, 实现能量传递和运动形式转换不可缺少的部分, 而其中原动机在机械系统中所起的作用是:(1) 把自然界的能源变成机械能; (2)把发电机等变能机所产生的各种形态的能量转换为机械能。 2.1常用原动机的运动形式

常用原动机有以下三种运动形式,具体见表 2-1:

表 2-1 原动机运动形式

2.2原动机的驱动方式

原动机的驱动方式分为单机集中驱动和多机分别驱动。由一台原动机通过传动装置驱动执行机构工作, 叫做单机集中驱动。而多机分别驱动自然而然是用多台原动机来驱动各执行机构工作。两种驱动方式中, 单机集中驱动传动装置复杂, 操作麻烦, 功率大, 但价格便宜。而多机分别驱动传动装置简单, 电动机功率小, 但成本比较高。

2.3原动机选择应考虑的因素

1)必须考虑到现场能源的供应情况及工作环境因素;

2)必须考虑原动机的机械特性与工作机的匹配情况;

3)必须考虑到维修是否方便,操作是否简单,工作是否可靠;

4)必须考虑到工作机对原动机所提出的起动、过载、运转平稳性等方面的要求;

5)必须考虑到其经济效益及其成本,这也是非常重要的一项。

2.4原动机的性能比较

表 2-2 原动机性能比较

2.5确定原动机的选择

考虑到 Z32K 型摇臂钻床的现场工作环境及工作需求, Z32K 型摇臂钻床的起动力矩和调速范围等要求, 我选择电动机作为其原动机。由于生产机械装置及工作机所处的工作环境各不相同,电动机的工作环境也自然而然就各不一样。在绝大多数情况下, 电动机工作的周围大气中有不同分量的灰尘和水分, 有的处于潮湿之处甚至水下工作, 有的周围含有腐蚀性气体甚至爆炸物, 为了保证电动机能在不同的工作环境中顺利地安全运行, 电动机的外壳也就有多种型式, 其型式有:开启式、防护式、封闭式、防爆式。由于 Z32K 型摇臂钻床工作常处于灰尘较多的场合,其外壳选用封闭式,电动机型号为 Y 系列, Y90L-4,额定功率 1.5KW ,满载转速 1400r/min,额定转矩 2.2N ·m ,质量 27Kg 。

第三章机械传动设计方案的拟定与比较

机械系统设计中的首要环节就是拟定传动设计方案。其拟定的合理与否, 在很大程度上决定了机械产品的合理、先进和具备市场竞争力的程度。在机械系统设计中,为了达到预定的运动和动力要求。可以采用不同的传动方案。

3.1传动设计方案评价的目的

机械运动方案的拟定和设计, 最终要求通过分析比较提供最优的方案。一个方案的优劣只有通过系统能够方案的评价来确定。从工作机系统设计的全过程来看, 评价工作不仅在整个机械传动方案设计完成后是需要的, 而且评价工作在设计全过程中的每一阶段也是需要的。一个机械传动运动方案要求某一工艺动作过程, 这一工艺动作过程又可以分解成若干个动作, 采用一些执行机构来加以实现。由于机械系统传动方案评价指标是多方面的。选用某一机构型式时往往对各评价指标反应不一。有时也会相互矛盾。因此, 需要建立一个评价体态, 进行全面的, 综合性的评价。由此可以得出整个最优机械传动运动方案。

3.2机械传动设计方案评价的原则

机械传动设计方案评价的原则有:(1) 保证评价的客观性评价的目的是为了决策,因此评价是否客观,就会影响决策是否正确。为了保证评价的客观性, 要求评价资料的全面性和可靠性, 要求防止评价人员的倾向性, 评价人员组成要有代表性等等。 (2)保证方案的可比性各个方案要求在实现基本功能上要有可比性和一致性, 有的方案个别功能突出或有新颖之处。只能表明它在这个方面的优越之处,不能代替其他方面的要求,更不能掩盖其它方面的不足。否则,会失去综合评价的作用。陷入 “突出一点, 不顾其余” 的错误。这种主观偏面的做法。显然不利于评选最优方案。 (3) 要有评价指标体系评价指标体系是全面反映系统目标要求的一种评价模式。因此, 评价体系应主要考虑机械传动运动方案总功能所涉及到的对机构系统的各方面要求和指标。不考虑或少考虑其他方面的要求建立的评价指标体系, 不仅是定性的要求, 而且应该将各个评价的指标进行量化。评价指标体系的建立要求依据科学知识和专家的经验, 要体现评价指标体系的科学性、全面性格外专家经验性。

3.3系统设计方案的比较与确定

根据 Z32K 型摇臂钻床的工作情况,以及结合毕业设计课题,我现对摇臂钻床的升降系统进行改进,现拟定以下三种传动方案供选择:

方案一:手动升降系统手柄 →锥齿轮轴 →锥齿轮 →螺母

方案二:自动升降系统新增电动机 →齿轮 1→齿轮 2→锥齿轮 1→锥齿轮 2→螺母

方案三:原电动机 →齿轮 →四联滑移齿轮 →双联齿轮 →齿轮 →锥齿轮轴 →锥齿轮 →螺母

表 3-1 系统传动方案性能的比较

方案一:升降时费力又费时,再加上手柄长度较长,在实际操作过程中,当拖板接近变速箱时,进给手柄与升降手柄容易打在一起,操作者易受伤。方案二:在丝杆的端头装上小型电动机和减速器, 使丝杆转动, 螺母固定实现自动升降。那是一种传动的自动升降系统。很多机床都用的上。但是针对 Z32K

型摇臂钻床来说,虽然弥补了自动升降的缺点,但又派生出另外的缺点:(1)钻床立柱的顶端面积是有限的, 而附加的电动机和减速器体积较大, 结构复杂, 安装困难,也增加了成本,再说提重吊环的安装问题也难以解决。 (2)增加一个动力源、减速器和一组控制电路,使成本增加。

方案三:直接利用原有电动机作为升降系统的动力源。在变速箱内附加若干齿轮,在原有的主运动传动系统中,通过齿轮的变化啮合,把动力传到螺母上, 使螺母转动,从而实现自动升降。方案的优点:(1)利用原电动机作为动力源, 成本低。 (2)附加零件部件结构简单、容易生产。 (3)充分利用了变速箱的有限空间, 使原机床的各部分结构和机床外观不受影响。 (4) 控制电路部分保持不变, 操作简单、方便。 (5)升降平稳、快捷、工作效率高。

根据以上的评价比较和分析,最终选择方案三作为升降系统的传动方案。

图 3-1 变速箱传动示意图

第四章绘制变速箱中升降系统的传动机构运动简图

在生产中实际使用的各种机械在外形、构造和用途等各方面各不大相同。组成机械 (机器) 的各种机构及各个机构和形状也是很复杂的。但各构件间的运动是由原动件的运动规律及个运动副的类型和机构的运动尺寸来决定的, 与各构件之间的相对运动和整个机构的运动状态与机构中所包含的运动副数量、类型以及运动副之间的相对位置 (也即机构的运动尺寸) 有关。而与组成构件的零件形状和数量、构件的外形及其截面积的形状和尺寸以及运动副的具体构造等等因素都无关。因此,在研究机构的运动时,为了便于分析,常常不计或者是略去那些与机构运动无关的因素, 而是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示机构的运动特性, 并根据运动学尺寸按比例画出各运动副之间的相对位置。如转动副中心间的距离和移动副导路中心位置等等。这种简单的运动图形是机构分析和设计的模型。如果仅仅以机构和运动副组成的符号表示机构, 其图形若不按照精确比例绘制, 目的是为了进行初步的结构组成分析, 弄懂动作原理等等, 则称这种简图为机构示意图或者机构简图。

绘制机构运动简图的步骤与方法:1)为了将机构运动简图表示清楚,在绘制时应该恰当地选择投影面。 2)认清机架、输出机构和输入机构。 3)搞清楚机构运动传递路线。 4)了解两构件间的相对运动关系。 5)选用适当的比例。 6) 原动件标箭头表示运动方向。

根据以上步骤,初步绘制出了 Z32K 型摇臂钻床改进后的变速箱升降系统的传动机构运动简图。

机

图 4-1 升降系统运动机构简图

1— 电动机; 2、机 -2—轴; 4—花键轴; 3、 5、机 -4—直齿轮;机 -3—双联齿轮; 6—四联滑移齿轮;机 -6—锥齿轮轴; 7—锥齿轮;机 -1、机 -5—轴承

第五章传动部分运动及动力分析

5.1部分传动连接设计

由 Z32K 型摇臂钻床变速箱装配图和升降系统机构运动简图可以知道,升降系统的传动路线为:电动机 →2轴 →4轴 →机 -2过度轴 →机 -6锥齿轮轴 →锥齿轮 7→螺母。为了设计和加工方便,机 -6锥齿轮轴的各部分参数大部分上与原来手动系统中与升降手柄相连接的圆锥齿轮轴相同, 而在末端又将方头改为平键槽,采用平键与机 -4齿轮连接。机 -3过度齿轮的产生,因为固定机 -6圆锥齿轮轴径向位置的箱体孔中心高度受原有带动螺母及丝杆运动的圆锥齿轮位置的限制,其箱体孔较接近箱体孔内壁,使得机 -4齿轮的分度圆直径受到限制,而固定在花键径向位置的箱体孔的距离较远,所以必须在四联滑移齿轮和机 -4齿轮之间加上过渡齿轮连接,从而这样产生了机 -3齿轮。我将机 -3齿轮设计为双联齿轮,那是因为:为了提高工作效率,初定升降速度为 800mm/min,已知:原有丝杆螺距 P=6,原有带动螺母及丝杆运动的圆锥齿轮齿数 Z=36,机 -6圆锥齿轮齿数 Z=20。通过计算得出;要求机 -6圆锥齿轮轴的转速 N=240r/min。又已知电动机的转速 N=1400r/min, 与电动机轴相连最近的齿轮齿数 Z=18(为了方便下面的计算,又将其写成 18Z 51=) ,四联滑移齿轮的小齿数 70Z =28,假如机 -3过渡齿轮为单联齿轮,那么机 -6的齿数 Z=54,为了能让传动的模数一致 m=2,则机 -6的齿轮分度圆直径为 108mm ,而箱体孔内壁限于机 -6的齿轮的分度圆直径为 72mm , 所以必须将机 -3过渡齿轮设计为双联齿轮, 以减少齿轮和分度圆直径, 由于花键轴、机 -2过渡轴与机 -6圆锥齿轮轴径向位置的各箱体孔之间呈三角形分布,因此机 -3双联齿轮的分度圆直径在设计上能作适当的调整。

5.2传动比、各轴转速、功率及转矩的计算

已知假定了升降系统速度为 800mm/min,又已知:18Z 51=, 55Z 69=,

28486659Z 70、、、 =, 36Z 7=, 206=-机 Z ,电动机转速 N=1400r/min,电动机功率为 P=1500KW, 圆锥齿轮的传递效率为 %951=η, 圆柱齿轮传递效率为

%982=η,联轴器的传递效率为 %5. 993=η,电动机的转速 min /14000r n =,所

以:

min /r 1400n n 02==轴 , KW 4925. 1995. 05. 1·

P P 32=?=η=轴 , 1855i 24=

min /r 45855

1400i n n 2424=?==轴 KW 46265. 198. 04925. 1·P P 224=?=η=轴轴

为了使 4轴转速经过过渡轴机 -2传到机 -6锥齿轮轴上,

min /r 24020

6800i n n 676=?=

?=--机机 ,初步确定各齿轮参数如下表: 表 5-1 齿轮参数

所以有:

2864i 24==

轴机 min /r 375. 20016

458i n n 2

442=?

轴机轴机 ,

KW 433. 198. 046265. 1·P P 242=?=η=轴机

4436i 62==

机机 ,

min /r 9. 2449

375. 200i n n 6

226=?

机机机机 ,

KW 405. 198. 0433. 1·P P 226=?=η=机机 min /r 11. 13636

9. 244i

n n 67=?

机 KW 335. 195. 0405. 1·P P 167=?=η=机

各参数确定之后,重新计算的升降速度为:136.11?6=816.66r/min 各轴转矩为:

电动机轴 m N 23. 10N

9550T ?=?

=电 2轴 m N 179. 10995. 023. 10T T 32?=?=η?=电轴

4轴 m N 48. 301855

98. 0179. 10i T T 24

　 242?=??=η?=轴轴机 -2轴 m N 275. 602864

98. 048. 30i T T 24　 422

?=??=η?=轴机轴机机 -6锥齿轮轴 m N 75. 554436

98. 0275. 60i T T 6

262?=??=η?=机机机机 7锥齿轮 m N 33. 952036

95. 075. 55i T T 1

　 67?=??=η?=机各参数值列表如下:

表 5-2 各轴参数

5.3齿轮材料的选择

5.3.1、齿轮材料的基本要求

从对齿轮的失效分析可知, 为了使齿轮能够正常工作, 应对齿轮的材料提出如下基本要求:

(1)齿面应有足够的硬度和耐磨性,以防止齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等失效。

(2) 轮齿心部应有足够的强度和较好的韧性, 以防止齿根折断忽然抵抗冲击载荷。

(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能,以便加工和提高力学性能。 5.3.2、常用材料及热处理

适合制造齿轮的材料有很多, 最常用的是钢、铸铁, 有些场合也采用非金属材料。 1、钢

钢具有强度高、韧性好、便于制造和热处理等优点。大多数齿轮毛坯都采用

优质碳素钢和合金钢通过锻造而成, 并通过热处理改善和提高力学性能。按热处理后齿面硬度的不同,钢制齿轮分为软齿面齿轮和硬齿面齿轮两种。

软齿面齿轮的齿面硬度小于或等于 350HBS ,通常适用于一般用途、中小功率以及精度要求不高的场合, 例如一般用途的减速器。由于齿面硬度不高, 这种齿轮的毛坯在进行调质或正火的热处理之后再进行精加工, 一般采用插齿或滚齿等方法。

对于一对软齿面的齿轮来说, 在传动的过程中, 小齿轮的轮齿啮合次数比大齿轮的多,同时小齿轮的齿根较薄,使得小齿轮的轮齿弯曲强度较弱。因此,通常使小齿轮的齿面硬度要比大齿轮的齿面硬度高 30~50HBS 或更多,以保证大、小齿轮的使用寿命相接近。在一般情况下, 通常选用不同的材料或不同的热处理可以实现这个要求。

硬齿面齿轮的齿面硬度大于 350HBS ,常用于高速重载及受有冲击载荷的或要求结构紧凑的重要机械传动中, 例如机床、汽车变速箱等。这种齿轮的毛坯在进行调质或正火后, 进行精切齿, 然后再进行表面淬火处理, 使得齿轮的耐磨性提高,承载能力增大。

硬齿面齿轮与软齿面齿轮比较,其综合承载能力可提高 2~3倍。或者说, 在相同的承载能力下,硬齿面的齿轮传动要比软齿面的结构尺寸小得多。所以, 除非受到工艺或生产等条件的限制,一般情况下应尽可能采用硬齿面齿轮。 2、铸钢

对于齿轮的直径尺寸较大(大于 400~600mm ) ,或结构复杂不易锻造的齿轮毛坯,可用铸钢来制造。例如低速、重载的矿山机械中的大齿轮。

3、铸铁

灰铸铁具有较好的减磨性和加工性能, 而且价格低廉, 但它的强度较低, 抗冲击性能差,因此,常用于开式、低速轻载、功率不大及冲击振动的齿轮的传动中。

球墨铸铁的力学性能和抗冲击能力较灰铸铁高, 可代替灰铸铁、铸钢和调质钢铸造大直径齿轮。

4、非金属材料

非金属材料的弹性好,耐磨性好,可注塑成型,成本低,但承载能力小,适用高

速轻载以及精度要求不高场合。例如食品机械、家电产品以及办公设备等。常用齿轮的材料见下表 5-3:

表 5-3 常用齿轮的材料及其力学性能

根据上述齿轮材料的介绍,我设计改进后新增的齿轮中,机 -6锥齿轮材料选用 40Cr ,直齿轮机 -4的材料选用 20CrMnTi ,机 -3双联齿轮选用 20CrMnTi 。

5.4直齿圆锥齿轮的尺寸设计计算及校核

圆锥齿轮传动用于传递两个相交轴之间的运动和动力, 圆锥齿圆按照分度圆上的饿齿向, 圆锥齿轮可以分为直齿、斜齿和曲齿齿轮三种类型。直齿圆锥齿轮易于制造, 则安装也比较简单, 适用于低速、轻载传动的场合, 应用也比较广泛。斜齿圆锥齿轮应用较少。而曲齿圆锥齿轮传动平稳、承载能力高, 常应用于高速重载的场合。但是设计和制造较为麻烦,复杂。圆锥齿轮 7是直齿圆锥齿轮。 5.4.1圆锥齿轮的各参数设计计算

已知:齿数 1Z =36,模数 1m =2,配对齿轮齿数 2Z =20,模数 2m =2 分度圆直径:72362z m d 111=?=?=

分度圆锥角:?===δ2936

z z 121

齿顶高: 221m h h 1=?=?=*??

齿根高: 4. 22) 2. 01(m ) c h (h 1f =?+=?+=*

全齿高: 4. 44. 22h h h 1f 1=+=+=? 顶隙 c : 4. 022. 0m c c =?=?=*

齿顶圆直径: 498. 7529cos h 2d d 111a =???+=? 齿根圆直径: 802. 6729sin h 2d d 1f 11f =???-= 锥矩: 4397. 74d d 2

1R 2

121=+?=

齿顶角: 54. 1R

h ==θ?

齿根角: 85. 1R

h arctg f

f ==θ 当量齿角: 16. 41cos z Z 1

1v =δ=

根锥角: 15. 271f 1f =θ-δ=θ 顶锥角: 54. 3011=θ+δ=θ?? 当量齿轮分度圆半径:16. 41cos 2d r 1

1v =δ=

当量齿轮齿顶圆半径:16. 43h r r 11v v =+=??

当量齿轮齿顶压力角:48. 33r cos r 1v 1v 1v =?

?=???

不发生根切的最少齿数:15cos ) sin /h 2(Z 2min =????=* 5.4.2 受力分析

进行受力分析, 为了简便起见, 近似假定载荷沿齿宽分布均匀, 并集中作用于齿宽中点节线处的法向平面内,和圆柱齿轮传动机构相似,齿面的法向为 n F , 也可以分解为圆周力 t F ,径向力 r F 和轴向力 a F ,求得各分力公式为:

R 1

1t d ) 5. 01(T 2F ?-=

(5-1)

11t 1r cos tg F F δ???= (5-2)

11t 1a sin tg F F δ???= (5-3)

?=cos /F F 1t n (5-4) 计算结果如下:

N 87. 17881072) 44

. 7420

5. 01(75

. 552d ) R b 5. 01(T 2d ) 5. 01(T 2F 3

1111

R 1

1t =???-?=-=

?-=

- N 46. 56929cos 20tg 87. 1788cos tg F F 11t 1r =????=δ???= N 66. 31520sin 20tg 87. 1788sin tg F F 11t 1a =????=δ???=

N 68. 190320cos /87. 1788cos /F F 1t n =?=?= 5.4.3结构设计

结构设计大体如下图 5-1所示,各详细参数具体见锥齿轮 7零件图(见 CAD 图纸 YBZC-05)

图 5-1 锥齿轮

5.4.4计算载荷

上面所述的 n F , t F 和 r F 等均是作用在齿轮上的名义载荷。在实际工作中, 还应该考虑原有动力机和工作机的振动和冲击,轮齿啮合过程中产生的动载荷。由于制造安装误差或者受载后轮齿产生的弹性变形以及轴套、轴承箱体的变形, 使得载荷沿齿宽方向分布均匀, 同时啮合的各轮齿之间载荷分布不均匀等等。为此,应该将名义载荷乘以载荷系数,作为计算载荷,进行齿轮的强度计算时,按计算载荷进行计算,与圆周力对应的计算载荷为:

t tc F K F ?= (5-5)

式中:K—载荷系数

K=?β???K K K K V A (5-6) 其中:A K —使用系数,用来考虑原动机和工作机的工作特性等引起的动力过载对齿轮受载的影响,其值可以查如下表 5-4:

表 5-4 使用系数 A K

根据上述表格,我设计计算时取使用系数 A K =1.25。

V K —动载系数,用来考虑齿轮副在啮合过程中,因啮合误差(基节误差、齿形误差和轮齿变形等) 所引起的内部附加动载荷对轮齿受载的影响。其值, 对于直齿圆柱齿轮传动, 可以取 V K =1.05~1.4; 斜齿圆柱齿轮传动, 可以取 V K =1.02~1.2;直齿锥齿轮传动,可以取 V K =1.1~1.4。齿轮精度低、速度高时, V K 取大值;反之取小值。因而我设计计算时取 V K =1.3

βK —齿向载荷分布系数,用以考虑由于轴的变形和齿轮制造误差等引起的载荷沿齿宽方向分布不均匀的影响。对于直齿圆柱齿轮传动, 若两轮之一为软齿轮时, 取 βK =1~1.2,两轮均为硬齿面时,取 βK =1.1~1.35;直齿圆锥齿轮传动,可以取 βK =1.1~1.3,宽径比 B/d1较小、齿轮在两支承中间对称布置、轴的刚性大时, βK 取小值;反之,取大值。因而我在设计计算时取 βK =1.2。

?K —齿间载荷分配系数,用以考虑同时啮合的各对齿轮轮齿间载荷分配不均匀的影响。对于直齿圆柱齿轮传动,取 ?K =1~1.2;斜齿圆柱齿轮传动,齿轮精度等级高于 7级(含 7级) , ?K =1~1.2,齿轮精度等级低于 7级, ?K =1.2~1.4; 直齿圆锥齿轮传动,可以取 ?K =1。齿轮制造精度等级低、齿面为硬齿面时, ?K 取大值; 精度等级低、齿面为软齿面时, ?K 取小值。因而我在设计计算时取 ?K =1。所以 K=?β???K K K K V A =1.25?1.3?1.2?1=1.95

29. 348887. 178895. 1KF F t tc =?==N

5.4.5齿面接触疲劳强度的校核

1)确定许应力,查《机械设计原理与方法》 P368页图 10— 38得

lim H σ=1500MPa

lim H S =1.0~1.2,取 lim H S =1.1; ST Y =2 所以 MPa 6. 1363MPa 1

. 11500

S lim H lim H HP ==σ=

σ 2)验算齿面接触疲劳强度条件计算工作转矩 T=9.55?mm N ?=?9401911

. 13634

. 1106 确定载荷系数 K=1.95

查图 H Z =2.5, E Z =MPa 8. 189,因为不是很多, εZ =0.90 计算齿面接触应力

+????

??=σεu

bd )

1u (T K 2Z Z Z 2

1E H H =??+?????MP 8

. 13827. 46)

18. 1(9401995. 129

. 08. 1895. 221247.75MP

所以齿面接触疲劳强度满足要求。

5.4.6轮齿弯曲强度的校核

1)确定许应力,查《机械设计原理与方法》 P368页图 10— 38得

lim F σ=480MPa

lim F S =1.4~1.5,取 lim F S =1.5; u =1.8 所以 MPa 640MPa 5

. 12

480S Y lim F ST lim F FP =?=?σ=

2)验算轮齿弯曲强度条件计算工作转矩 T=9.55?mm N 9401911

. 13634

. 1106?=? 确定载荷系数 K=1.95

05. 462. 15. 2Y Y 1Sa 1Fa =?=? 85. 0~65. 0Y =ε,取 0.80

计算轮齿弯曲应力

=???????=????=

σε8. 062. 15. 22

3827. 4694019

95. 12Y Y Y bdm T K 21Sa 1Fa F 33.78

5.5锥齿轮轴机 -6的设计计算及校核

5.5.1锥齿轮部分主要参数设计计算

已知:齿数 2Z =20,模数 2m =2,配对齿轮齿数 1Z =36,模数 1m =2

分度圆直径:40202z m d 222=?=?=

分度圆锥角:?===δ6120

z z 212

齿顶高: 221m h h 2=?=?=*??

齿根高: 4. 22) 2. 01(m ) c h (h 2f =?+=?+=*

全齿高: 4. 44. 22h h h 2f 2=+=+=? 顶隙 c : 4. 022. 0m c c =?=?=*

齿顶圆直径: 94. 4161cos h 2d d 222a =???+=? 齿根圆直径: 07. 3661sin h 2d d 2f 22f =???-= 锥矩: 4397. 74d d 2

1R 2

121=+?=

齿顶角: 71. 1R

h ==θ?

? 齿根角: 05. 2R

h arctg f

f ==θ 当量齿角: 253. 41cos z Z 2

2v =δ=

根锥角: 2145. 592f 2f =θ-δ=θ 顶锥角: 4714. 6222=θ+δ=θ?? 当量齿轮分度圆半径:253. 41cos 2d r 2

2v =δ=

当量齿轮齿顶圆半径:253. 43h r r 22v v =+=??

当量齿轮齿顶压力角:458. 62r cos r 2

v 2v 2v =?

?=???

5.5.2 轴端部分参数设计

轴端部分设计的目的是合理地确定轴端部分的外部形状和全部尺寸。由于影响轴端部分结构设计的因素很多, 固轴端部分没有标准的结构型式, 在满足规定的功能要求和设计约束的前提下, 其结构设计方案具有较大的灵活性、设计时应该多加考虑如下因素:(1)便于轴上各零件(如轴承等)的装拆和调整) ; (2) 保证轴承上的各零件的定位和固定可靠; (3)具有良好的加工工艺性; (4)力求受力合理,应力集中小,工作能力强,节约材料和减轻重量。基于上述要求,将锥齿轮轴端的结构设计大体如下图 5-2所示,各详细参数具体见 CAD 图纸 YBZC-04。

图 5-2 锥齿轮轴

5.5.3锥齿轮轴的固定

为了保证装配质量,机 -6齿轮轴与手动升降系统的齿轮轴的轴心中心高等高。由于机 -6的径向受载荷一般,所以由滚动轴承的支承轴向位置,轴向位置由卡簧固定。为了方便调整机 -6齿轮轴轴向位置,因轴承套与箱体孔的配合面

较大,所以对机 -6圆锥齿轮与 210圆锥齿轮的轴心的垂直度影响不大。

5.6机 -4齿轮设计计算及校核

5.6.1 尺寸设计计算

已知:机 -4齿轮的齿数 Z=36,模数 m=2

齿轮机 -4选渐开线标准直齿圆柱齿轮,下面对机 -4齿轮各部分参数进行设计计算(1)齿数:齿数一般应为整数,已知 Z=36; (2)模数:模数也是已知的, m=2; (3)压力角:渐开线齿廓上的各点的压力角 ?规定为标准值,当只提“压力角” ,而不指明哪个外圆时,即指分度圆压力角为 ?=?20; (4)分度圆直径:分度圆就是具有标准模数和标准压力角的圆, d=mz=72(5)齿顶高:分度圆与齿顶圆间的间的径向距离 , 齿顶高用齿顶高系数和模数的乘积表示 , 即 2m h h =?=*??;

(6) 齿根高 :分度圆与齿根高的径向距离 , 即 5. 2m ) c h (h f =?+=*

*?;

(7)顶隙:齿根高比齿顶高大一些,以便上顶圆和另一齿轮的齿根圆间形成间隙—顶隙 C , 既有利于储存的润滑油, 也避免两齿轮卡死, 顶隙用顶隙系数 *C 和模数的乘积来表示,即 5. 0225. 0m C C =?=?=*; (8)齿顶圆直径 :过所有齿顶端的圆称为齿顶圆 , 齿顶圆直径用 ?d 表示 , ???+=h 2d d 1=76;

(9)齿根圆直径:过所有齿槽底部的圆称齿根圆,齿根圆直径用 f d 表示, 675. 2272h 2d d f f =?-=?-=; (10)齿高:齿高等于齿顶高加上齿根高,即 5. 4h h h f =+=?; (11)基圆直径:产生渐开线的圆称基圆,基圆直径用 b d 表示, 66. 6720cos =??=d d b ; (12)齿距:相邻两个轮齿同侧齿廓之间的弧线长度称该圆上的齿距,用 P 表示, P=πm=6.28; (13)齿厚:在任意半径圆周上,一个轮齿两侧齿廓之间的弧线长度称齿厚,用 S 表示, S=P/2=3.14; (14)齿槽宽:一个齿槽两侧齿廓之间的弧线长度称齿槽宽,用 e 表示, e=P/2=3.14;(15)标准中心距:中心距是齿轮传动的基本尺寸,齿轮箱体上轴承孔的尺寸就由中心距来决定的, 为了使一对渐开线标准齿轮传动平稳, 在确定中心距时, 应该保证相啮合的两轮齿的齿侧无间隙存在, 对于一对模数相等无间隙啮合的标准齿轮, 其分度圆上的齿厚和齿槽宽相等, 其齿轮中心距为标准中心

距,计算公式为 80r r r r a 21' 2' 1=+=+= 将各参数列表如下:

表 5-5 齿轮设计参数

5.6.2结构分析

机 -4齿轮结构设计大体如下图 5-3所示,各详细参数具体见 CAD 图纸 YBZC-06。

图 5-3 齿轮

5.6.3受力分析

对轮齿上的作用力进行分析是进行齿轮承载能力的计算、设计支承齿轮的轴以及选用轴承的基础。在工程上为了简化计算, 常把作用在齿面上沿齿宽接触线

范文三：机械机床毕业设计73Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计

中文摘要及关键词 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

英文摘要及关键词 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

第一章概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1摇臂钻床的简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2摇臂钻床的国内发展动态及趋势 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

第二章原动机的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1常用原动机的运动形式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2原动机的驱动形式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3原动机选择应考虑的因素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.4原动机的性能比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.5确定原动机的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第三章机械传动设计方案的拟订与比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.1传动设计方案评价的目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2传动设计方案评价的原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.3系统设计方案的比较与确定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

第四章绘制变速箱中升降系统的传动机构运动简图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

第五章传动部分运动和动力分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.1部分传动连接设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.2传动比、各轴转速、功率及转矩的计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.3齿轮材料的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.3.1齿轮材料的基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.3.2常用材料及热处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.4直齿圆锥齿轮的尺寸设计计算及校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5.4.1圆锥齿轮的各参数设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5.4.2受力分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5.4.3结构设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5.4.4计算载荷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.4.5齿面接触疲劳强度的校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

5.4.6轮齿弯曲强度校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5.5锥齿轮轴的设计计算及校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5.5.1锥齿轮部分主要参数设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5.5.2轴端部分参数设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5.5.3锥齿轮轴的固定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5.6机 -4齿轮设计计算及校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.6.1 尺寸设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.6.2结构分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.6.3受力分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.7双联齿轮的设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.8 过渡轴的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.8.1轴的失效形式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.8.2轴的材料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.8.3过渡轴的强度校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.8.4过渡轴的固定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31第六章轴承的选择与校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6.1轴承的分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6.2滚动轴承及类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6.3 滚动轴承的失效形式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6.4 轴承的选择计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33第七章键的选择和键联接强度计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.1 键的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.2 键联结强度计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35第八章设计小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

中文摘要及关键词

关键词 :摇臂钻床手动、自动升降系统电动机齿轮强度校核英文摘要及关键词

Abstraction :This design topic is

Keywords : universal raidial drilling machine manual operating and automatic fluctuation system electric motorgear strength cheeks.

第一章概述

1.1摇臂钻床的简介

1.2摇臂钻床的国内发展动态及趋势

第二章原动机的选择

常用原动机有以下三种运动形式,具体见表 2-1:

表 2-1 原动机运动形式

2.2原动机的驱动方式

2.3原动机选择应考虑的因素

1)必须考虑到现场能源的供应情况及工作环境因素;

2)必须考虑原动机的机械特性与工作机的匹配情况;

3)必须考虑到维修是否方便,操作是否简单,工作是否可靠;

4)必须考虑到工作机对原动机所提出的起动、过载、运转平稳性等方面的要求;

5)必须考虑到其经济效益及其成本,这也是非常重要的一项。

2.4原动机的性能比较

表 2-2 原动机性能比较

2.5确定原动机的选择

第三章机械传动设计方案的拟定与比较

机械系统设计中的首要环节就是拟定传动设计方案。其拟定的合理与否, 在

很大程度上决定了机械产品的合理、先进和具备市场竞争力的程度。在机械系统设计中,为了达到预定的运动和动力要求。可以采用不同的传动方案。

3.1传动设计方案评价的目的

3.2机械传动设计方案评价的原则

3.3系统设计方案的比较与确定

根据 Z32K 型摇臂钻床的工作情况,以及结合毕业设计课题,我现对摇臂钻床的升降系统进行改进,现拟定以下三种传动方案供选择:

方案一:手动升降系统手柄 →锥齿轮轴 →锥齿轮 →螺母

方案二:自动升降系统新增电动机 →齿轮 1→齿轮 2→锥齿轮 1→锥齿轮 2→螺母

方案三:原电动机 →齿轮 →四联滑移齿轮 →双联齿轮 →齿轮 →锥齿轮轴 →锥齿轮 →螺母

表 3-1 系统传动方案性能的比较

方案一:升降时费力又费时,再加上手柄长度较长,在实际操作过程中,当拖板接近变速箱时,进给手柄与升降手柄容易打在一起,操作者易受伤。方案二:在丝杆的端头装上小型电动机和减速器, 使丝杆转动, 螺母固定实现自动升降。那是一种传动的自动升降系统。很多机床都用的上。但是针对 Z32K 型摇臂钻床来说,虽然弥补了自动升降的缺点,但又派生出另外的缺点:(1)钻床立柱的顶端面积是有限的, 而附加的电动机和减速器体积较大, 结构复杂, 安

装困难,也增加了成本,再说提重吊环的安装问题也难以解决。 (2)增加一个动力源、减速器和一组控制电路,使成本增加。

根据以上的评价比较和分析,最终选择方案三作为升降系统的传动方案。

图 3-1 变速箱传动示意图

第四章绘制变速箱中升降系统的传动机构运动简图在生产中实际使用的各种机械在外形、构造和用途等各方面各不大相同。组

成机械 (机器) 的各种机构及各个机构和形状也是很复杂的。但各构件间的运动是由原动件的运动规律及个运动副的类型和机构的运动尺寸来决定的, 与各构件之间的相对运动和整个机构的运动状态与机构中所包含的运动副数量、类型以及运动副之间的相对位置 (也即机构的运动尺寸) 有关。而与组成构件的零件形状和数量、构件的外形及其截面积的形状和尺寸以及运动副的具体构造等等因素都无关。因此,在研究机构的运动时,为了便于分析,常常不计或者是略去那些与机构运动无关的因素, 而是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示机构的运动特性, 并根据运动学尺寸按比例画出各运动副之间的相对位置。如转动副中心间的距离和移动副导路中心位置等等。这种简单的运动图形是机构分析和设计的模型。如果仅仅以机构和运动副组成的符号表示机构, 其图形若不按照精确比例绘制, 目的是为了进行初步的结构组成分析, 弄懂动作原理等等, 则称这种简图为机构示意图或者机构简图。

根据以上步骤,初步绘制出了 Z32K 型摇臂钻床改进后的变速箱升降系统的传动机构运动简图。

机

图 4-1 升降系统运动机构简图

1— 电动机; 2、机 -2—轴; 4—花键轴; 3、 5、机 -4—直齿轮;机 -3—双联齿轮; 6—四联滑移齿轮;机 -6—锥齿轮轴; 7—锥齿轮;机 -1、机 -5—轴承

第五章传动部分运动及动力分析

5.1部分传动连接设计

5.2传动比、各轴转速、功率及转矩的计算

已知假定了升降系统速度为 800mm/min,又已知:18Z 51=, 55Z 69=,

28486659Z 70、、、 =, 36Z 7=, 206=-机 Z ,电动机转速 N=1400r/min,电动机功率为 P=1500KW, 圆锥齿轮的传递效率为 %951=η, 圆柱齿轮传递效率为

%982=η,联轴器的传递效率为 %5. 993=η,电动机的转速 min /14000r n =,所

以:

min /r 1400n n 02==轴 , KW 4925. 1995. 05. 1·

P P 32=?=η=轴 ,

1855i 24=

min /r 45855

1400i n n 2424=?==轴 KW 46265. 198. 04925. 1·P P 224=?=η=轴轴

为了使 4轴转速经过过渡轴机 -2传到机 -6锥齿轮轴上,

min /r 24020

6800i n n 676=?=

?=--机机 ,初步确定各齿轮参数如下表: 表 5-1 齿轮参数

所以有:

2864i 2

4==轴机 min /r 375. 20016

458i n n 2

442=?

轴机轴机 ,

KW 433. 198. 046265. 1·P P 242=?=η=轴机

4436i 6

2==机机 ,

min /r 9. 2449

375. 200i n n 6

226=?

机机机机 ,

KW 405. 198. 0433. 1·P P 226=?=η=机机 min /r 11. 13636

9. 244i

n n 67=?

机 KW 335. 195. 0405. 1·P P 167=?=η=机

各参数确定之后,重新计算的升降速度为:136.11?6=816.66r/min 各轴转矩为:

电动机轴 m N 23. 10N

9550T ?=?

=电 2轴 m N 179. 10995. 023. 10T T 32?=?=η?=电轴

4轴 m N 48. 301855

98. 0179. 10i T T 24　 242?=??=η?=轴轴机 -2轴 m N 275. 6028

98. 048. 30i T T 2

422?=??=η?=轴机轴机

机 -6锥齿轮轴 m N 75. 5544

98. 0275. 60i T T 62　

262?=??=η?=机机机机 7锥齿轮 m N 33. 9520

95. 075. 55i T T 1

　 67?=??=η?=机各参数值列表如下:

表 5-2 各轴参数

5.3齿轮材料的选择

5.3.1、齿轮材料的基本要求

从对齿轮的失效分析可知, 为了使齿轮能够正常工作, 应对齿轮的材料提出如下基本要求:

(1)齿面应有足够的硬度和耐磨性,以防止齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等失效。

(2) 轮齿心部应有足够的强度和较好的韧性, 以防止齿根折断忽然抵抗冲击载荷。

(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能,以便加工和提高力学性能。 5.3.2、常用材料及热处理

适合制造齿轮的材料有很多, 最常用的是钢、铸铁, 有些场合也采用非金属材料。 1、钢

钢具有强度高、韧性好、便于制造和热处理等优点。大多数齿轮毛坯都采用优质碳素钢和合金钢通过锻造而成, 并通过热处理改善和提高力学性能。按热处理后齿面硬度的不同,钢制齿轮分为软齿面齿轮和硬齿面齿轮两种。

软齿面齿轮的齿面硬度小于或等于 350HBS ,通常适用于一般用途、中小功

率以及精度要求不高的场合, 例如一般用途的减速器。由于齿面硬度不高, 这种齿轮的毛坯在进行调质或正火的热处理之后再进行精加工, 一般采用插齿或滚齿等方法。

对于齿轮的直径尺寸较大(大于 400~600mm ) ,或结构复杂不易锻造的齿轮毛坯,可用铸钢来制造。例如低速、重载的矿山机械中的大齿轮。

3、铸铁

球墨铸铁的力学性能和抗冲击能力较灰铸铁高, 可代替灰铸铁、铸钢和调质钢铸造大直径齿轮。

4、非金属材料

非金属材料的弹性好,耐磨性好,可注塑成型,成本低,但承载能力小,适用高速轻载以及精度要求不高场合。例如食品机械、家电产品以及办公设备等。常用齿轮的材料见下表 5-3:

表 5-3 常用齿轮的材料及其力学性能

根据上述齿轮材料的介绍,我设计改进后新增的齿轮中,机 -6锥齿轮材料选

用 40Cr ,直齿轮机 -4的材料选用 20CrMnTi ,机 -3双联齿轮选用 20CrMnTi 。

5.4直齿圆锥齿轮的尺寸设计计算及校核

已知:齿数 1Z =36,模数 1m =2,配对齿轮齿数 2Z =20,模数 2m =2 分度圆直径:72362z m d 111=?=?=

分度圆锥角:?===δ2936

z z 121

齿顶高: 221m h h 1=?=?=*??

齿根高: 4. 22) 2. 01(m ) c h (h 1f =?+=?+=*

全齿高: 4. 44. 22h h h 1f 1=+=+=? 顶隙 c : 4. 022. 0m c c =?=?=*

齿顶圆直径: 498. 7529cos h 2d d 111a =???+=? 齿根圆直径: 802. 6729sin h 2d d 1f 11f =???-= 锥矩: 4397. 74d d 2

1R 2

121=+?=

齿顶角: 54. 1R

h ==θ?

? 齿根角: 85. 1R

h arctg f

f ==θ 当量齿角: 16. 41cos z Z 1

1v =δ=

根锥角: 15. 271f 1f =θ-δ=θ

顶锥角: 54. 3011=θ+δ=θ?? 当量齿轮分度圆半径:16. 41cos 2d r 1

1v =δ=

当量齿轮齿顶圆半径:16. 43h r r 11v v =+=??

当量齿轮齿顶压力角:48. 33r cos r 1v 1v 1v =?

?=???

不发生根切的最少齿数:15cos ) sin /h 2(Z 2min =????=* 5.4.2 受力分析

R 1

1t d ) 5. 01(T 2F ?-=

(5-1)

11t 1r cos tg F F δ???= (5-2)

11t 1a sin tg F F δ???= (5-3)

?=cos /F F 1t n (5-4) 计算结果如下:

N 87. 17881072) 44

. 7420

5. 01(75

. 552d ) R b 5. 01(T 2d ) 5. 01(T 2F 3

1111

R 1

1t =???-?=-=

?-=

- N 46. 56929cos 20tg 87. 1788cos tg F F 11t 1r =????=δ???= N 66. 31520sin 20tg 87. 1788sin tg F F 11t 1a =????=δ???= N 68. 190320cos /87. 1788cos /F F 1t n =?=?= 5.4.3结构设计

结构设计大体如下图 5-1所示,各详细参数具体见锥齿轮 7零件图(见 CAD 图纸 YBZC-05)

图 5-1 锥齿轮

5.4.4计算载荷

t tc F K F ?= (5-5)

式中:K—载荷系数

K=?β???K K K K V A (5-6) 其中:A K —使用系数,用来考虑原动机和工作机的工作特性等引起的动力过载对齿轮受载的影响,其值可以查如下表 5-4:

表 5-4 使用系数 A K

根据上述表格,我设计计算时取使用系数 A K =1.25。

V K —动载系数,用来考虑齿轮副在啮合过程中,因啮合误差(基节误差、齿形误差和轮齿变形等) 所引起的内部附加动载荷对轮齿受载的影响。其值, 对于直齿圆柱齿轮传动, 可以取 V K =1.05~1.4; 斜齿圆柱齿轮传动, 可以取 V K =1.02~

1.2;直齿锥齿轮传动,可以取 V K =1.1~1.4。齿轮精度低、速度高时, V K 取大值;反之取小值。因而我设计计算时取 V K =1.3

大时, βK 取小值;反之,取大值。因而我在设计计算时取 βK =1.2。 ?K —齿间载荷分配系数,用以考虑同时啮合的各对齿轮轮齿间载荷分配不均匀的影响。对于直齿圆柱齿轮传动,取 ?K =1~1.2;斜齿圆柱齿轮传动,齿轮精度等级高于 7级(含 7级) , ?K =1~1.2,齿轮精度等级低于 7级, ?K =1.2~1.4; 直齿圆锥齿轮传动,可以取 ?K =1。齿轮制造精度等级低、齿面为硬齿面时, ?K 取大值; 精度等级低、齿面为软齿面时, ?K 取小值。

因而我在设计计算时取 ?K =1。所以 K=?β???K K K K V A =1.25?1.3?1.2?1=1.95

29. 348887. 178895. 1KF F t tc =?==N

5.4.5齿面接触疲劳强度的校核

1)确定许应力,查《机械设计原理与方法》 P368页图 10— 38得

lim H σ=1500MPa

lim H S =1.0~1.2,取 lim H S =1.1; ST Y =2

所以 MPa 6. 1363MPa 1. 11500S lim H lim H HP ==σ=

2)验算齿面接触疲劳强度条件

计算工作转矩 T=9.55?mm N ?=?

9401911. 13634. 1106 确定载荷系数 K=1.95

查图 H Z =2.5, E Z =MPa 8. 189,因为不是很多, εZ =0.90

计算齿面接触应力

=+??????=σεu

bd )

1u (T K 2Z Z Z 21E H H =??+?????MP 8. 13827. 46) 18. 1(9401995. 129. 08. 1895. 221247.75MP

所以齿面接触疲劳强度满足要求。

5.4.6轮齿弯曲强度的校核

1)确定许应力,查《机械设计原理与方法》 P368页图 10— 38得 lim F σ=480MPa

lim F S =1.4~1.5,取 lim F S =1.5; u =1.8

所以 MPa 640MPa 5

. 12480S Y lim F ST lim F FP =?=?σ=σ 2)验算轮齿弯曲强度条件

计算工作转矩 T=9.55?mm N 9401911

. 13634. 1106?=?

确定载荷系数 K=1.95 05. 462. 15. 2Y Y 1Sa 1Fa =?=?

85. 0~65. 0Y =ε,取 0.80

计算轮齿弯曲应力

=???????=????=σε8. 062. 15. 22

3827. 469401995. 12Y Y Y bdm T K 21Sa 1Fa F 33.78

5.5锥齿轮轴机 -6的设计计算及校核

5.5.1锥齿轮部分主要参数设计计算

已知:齿数 2Z =20,模数 2m =2,配对齿轮齿数 1Z =36,模数 1m =2

分度圆直径:40202z m d 222=?=?= 分度圆锥角:?===δ6120

36z z 212 齿顶高: 221m h h 2=?=?=*

齿根高: 4. 22) 2. 01(m ) c h (h 2f =?+=?+=**?

全齿高: 4. 44. 22h h h 2f 2=+=+=?

顶隙 c : 4. 022. 0m c c =?=?=*

齿顶圆直径: 94. 4161cos h 2d d 222a =???+=?

齿根圆直径: 07. 3661sin h 2d d 2f 22f =???-=

锥矩: 4397. 74d d 2

1R 2121=+?= 齿顶角: 71. 1R h ==θ?? 齿根角: 05. 2R h arctg

f f ==θ 当量齿角: 253. 41cos z Z 2

22v =δ= 根锥角: 2145. 592f 2f =θ-δ=θ

顶锥角: 4714. 6222=θ+δ=θ?? 当量齿轮分度圆半径:253. 41cos 2d r 2

22v =δ= 当量齿轮齿顶圆半径:253. 43h r r 22v v =+=?? 当量齿轮齿顶压力角:458. 62r cos r 2

v 2v 2v =??=???

5.5.2 轴端部分参数设计

图 5-2 锥齿轮轴

5.5.3锥齿轮轴的固定

为了保证装配质量,机 -6齿轮轴与手动升降系统的齿轮轴的轴心中心高等高。由于机 -6的径向受载荷一般,所以由滚动轴承的支承轴向位置,轴向位置由卡簧固定。为了方便调整机 -6齿轮轴轴向位置,因轴承套与箱体孔的配合面较大,所以对机 -6圆锥齿轮与 210圆锥齿轮的轴心的垂直度影响不大。

5.6机 -4齿轮设计计算及校核

5.6.1 尺寸设计计算

已知:机 -4齿轮的齿数 Z=36,模数 m=2

齿轮机 -4选渐开线标准直齿圆柱齿轮,下面对机 -4齿轮各部分参数进行设

范文四：Z3050摇臂钻床毕业设计-Z3050摇臂钻床PLC控制设计

毕业设计论文

论文题目, Z3050摇臂钻床PLC控制设计

作者姓名, 系部及专业, 电气自动化班级及学号, 联系电话,

电子邮箱, 指导教师, 提交日期, 2014 年 6 月 20 日

第1章摇臂钻床简介................................................ 1

1.1 摇臂钻床的主要结构................................................................................... 1

1.2 摇臂钻床安全操作规程............................................................................... 2

1.3 电气控制线路分析....................................................................................... 3 第2章 PLC简介......................................................................................................... 6

2.1 PLC的概述.................................................................................................... 6

2.2 PLC控制的主要特点.................................................................................... 7

2.3 安装与布线................................................................................................... 7 第3章 Z3050控制系统PLC改造设计..................................................................... 8

3.1 系统主要组成部分......................................................................................... 8

3.2 PLC的选型.................................................................................................... 8

3.3 PLC应用中应注意的问题............................................................................ 9

3.4 PLC的I/O分配表...................................................................................... 11

3.5 PLC的I/O接线图...................................................................................... 12

3.6 PLC的程序设计.......................................................................................... 14

3.7 PLC软件工作过程与分析.......................................................................... 15 总结............................................................................................................................ 16

参考文献...................................................................................................................... 17 致谢............................................................................................................................ 18

附录1:Z3050钻床电气原理图................................................................................ 19 附录2:Z3050摇臂钻床PLC控制原理图................................................................ 20

【内容提要】

传统机床配套的电控系统以继电器、接触器的硬接线为基础，技术上比较落后，特别是其触点的可靠性问题，直接影像了产品的质量和生产效率。本论文是研究机械加工中常用的 Z3050 摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。将把 PLC 控制技术应用到改造 Z3050 摇臂钻床电气控制系统中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。

【关键词】可靠性 Z3050 摇臂钻床 PLC控制技术

第1章摇臂钻床简介

1.1 摇臂钻床的主要结构

摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。由于丝杆与外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。 1.1.1 摇臂钻床的运动形式

当摇臂钻床进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进摇臂钻床给，其运动形式为: (1)摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动;

(2)进给运动为主轴的纵向进给;

(3)辅助运动有:摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。

1.1.2 摇臂钻床电气拖动特点及控制要求

(1)摇臂钻床运动部件较多，为了简化传动装置，采用多台电动机拖动。例如Z3050型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机(M1)，摇臂升降电动机(M2)，液压泵电动机(M3)和冷却泵电动机(M4)，这些电动机都采用直接启动方式。

(2) 为了适应多种形式的加工要求，摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围，一般情况下多由机械变速机构实现。主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。

(3) 摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的旋转和进给。

(4) 在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。

(5) 摇臂升降电动机要求能正反向旋转。

(6)内外主轴的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、电气—机械装置，电气—液压或电气—液压—机械等控制方法实现。若采用液压装置，则备有液压泵电机，拖动液压泵提供压力油来实现，液压泵电机要求能正反向旋转，并根据要求采用点动控制。

(7) 摇臂的移动严格按照摇臂松开?移动?摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。

(8) 冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。 (9) 具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。

(10) 为了安全，本机床设有“开门断电”功能

1.2 摇臂钻床安全操作规程

(1) 工作前对所用钻床和工卡量进行全面检查，确认无误时方可工作。 (2)严禁戴手套操作，女生发辫应挽在帽子内。

(3) 工件装夹必须牢固可靠。钻小件时，应用工具夹持，不准用手拿着钻。 (4) 使用自动走刀时，要选好进给速度，调整好行程限位块。手动进刀时，一般按照逐渐增压和逐渐减压原则进行，以免用必过猛造成事故。 (5) 钻头上绕有长铁屑时，要停车清除。禁止用风吹、用手拉，要用刷子或铁钩清除。

(6)精铰深孔时，拔取圆器和销棒，不可用力过猛，以免手撞在刀具上。 (7)不准在旋转的刀具下，翻转、卡压或测量工件。手不准触摸旋转的刀具。 (8)使用摇臂钻时，横臂回转范围内不准有障碍物。工作前，横臂必须卡紧。 (9) 横臂和工作台上不准存放物件，被加工件必须按规定卡紧，以防工件移位造成重大人身伤害事故和设备事故。

(10)工作结束时，将横臂降到最低位置，主轴箱靠近立柱，并且都要卡紧。

1.3 电气控制线路分析

Z3050摇臂钻床电气控制原理图(附录1)

(1) 主电路分析

Z3050型摇臂钻床共有四台电机，除冷却泵电机采用断路器直接启动外，其余三台异步电机均采用直接启动。

M1 是主轴电动机:由交流接触器KM1控制，只要求单方向旋转，主轴的正反转由机械手柄操作。M1装于主轴箱顶部，拖动主轴及进给传动系统运转。FR1作为电动机M1的过载及断相保护，短路保护由断路器QF1中的电磁脱扣装置来完成。

M2 是摇臂升降电动:，装于立柱顶部，用接触器KM2和KM3控制其正反转。由于电机M2是间断性工作，所以不设过载保护。

M3 是液压泵电机:用接触器KM4和KM5控制其正反转。由热继电器FR2作为过载及断相保护。该电机的主要作用是拖动油泵供给液压装置压力油，以实现摇臂、立柱以及主轴箱的松开和夹紧。

摇臂升降电机M2和液压油泵电机M3共用断路器QF3中的电磁脱扣器作为短路保护。

M4 是冷却泵电机:有断路器QF2直接控制并以实现短路、过载及断相保护。主电路电源电压为交流380V，由断路器QF1作为电源引入开关。

(2) 控制电路分析

控制电路电源由控制变压器TC降压后供给110V电压，熔断器FU1作为短路保护。

开车前的准备工作:为了保证操作安全，本钻床设有“开门断电”功能。所以开车前应将立柱下部及摇臂后部的电气箱门盖关好，方能接通电源。合上QF3及总电源开关QF1，则电源显示灯HL1亮，表示钻床的电气线路已进入带点状态。

主轴电机M1的控制:按下启动按钮SB3，接触器KM1吸合并自锁，使主轴电机M1启动运行，同时指示灯HL2亮。按下停止按钮SB2，接触器KM1释放，使主轴电机M1停止转动，同时HL2熄灭。

摇臂升降控制:按下上升按钮SB4(或下降按钮SB5)，则时间继电器KT1

线圈通电吸合，其瞬时闭合的触头闭合，KM4接触器线圈通电，液压泵电机启动，正向旋转，供给压力油。压力油经分配阀体进入摇臂的“松开油腔”，拖动活塞移动，活塞推动菱形块，降摇臂松开，同时活塞杆通过弹簧片压下位置开关SQ2，使其常闭触头断开，常开触头闭合。前者切断了接触器KM4的线圈电路，KM4主触头断开，液压泵电机M3停止工作。后者使交流接触器KM2(或KM3)的线圈通电，KM2(或KM3)的主触头接通的电源，摇臂升降电机启动旋转，电动摇臂上升(或下降)。如果此时摇臂尚未松开，则位置开关SQ2的常触头则不能闭合，接触器KM2(或KM3)的线圈无电，摇臂就不能上升(或下降)。

当摇臂上升或下降所到需位置时，松开按钮SB4(或SB5)，则接触器KM2(或KM3)和时间继电KT1器同时释放，停止工作，随之摇臂停止上升(或下降)。

由于时间继电器KT1断电释放，经1-3秒时间延时后，其延时闭合的常闭触头闭合，使接触器KM5吸合液压泵电机反向旋转，随之泵内压力油经分配阀进入摇臂的“夹紧油腔”使摇臂夹紧。在摇臂夹紧后，活塞杆推动弹簧片压下的位置开关SQ3，其常闭触头断开，KM5断电释放，M3最终停止工作，完成了摇臂的松开-上升(或下降)-夹紧的整套动作。

组合开关SQ1a和SQ1b作为摇臂升降的超程限位保:当摇臂上升到极限位置时，压下SQ1a使其断开，接触器KM2断电释放，M2停止运行，摇臂停止上升;当摇臂下降到极限位置时，压下SQ1b使其断开，接触器KM3断电释放，M2停止运行，摇臂停止下降。

摇臂的自动夹紧由位置开关SQ3控制:如果液压夹紧装置出现故障，必能自动夹紧摇臂，或者由于SQ3的调整不当，在摇臂夹紧后不能使SQ3的常闭触头断开，都会使液压泵电机M3因长期的过载运行而损坏。为此电路中设有热继电器FR2，其整定值因根据点M3的额定电流进行整定。

摇臂升降电机M2的正反转接触器KM2和KM3不允许同时获电工作，以防止电源相间短路。

立柱和主轴箱的夹紧与放松控制:立柱和主轴箱的夹紧(或放松)既可以同时进行也可以单独进行，由转换开关SA1和复合按钮SB6(或SB7)进行控制。SA1三个位置，搬到中间位置时，立柱和主轴箱夹紧(或放松)同时进行;扳

到左边位置时，立柱夹紧(或放松);扳到右边时，主轴箱夹紧(或放松)。复合按钮SB6是松开控制按钮，SB7是夹紧控制按钮。

立柱和主轴箱同时松开、夹紧:降转换开关SA1扳到中间位置，然后按下松开按钮SB6，时间继电器KT2\KT3线圈同时得点。KT2的延时闭合的常开触头经1-3秒延时闭合，时寄存器KM4获电吸合，液压电机M3正传，压力油进入立柱和主轴箱的松开油腔，使立柱和主轴箱同时松开。

松开SB6，时间继电器KT2和KT3的线圈断电释放，KT3延时闭合的常开触头瞬时分开，寄存器KM4断电释放，液压泵电机M3停转。KT2延时分断的常开触头经1-3秒后分断，电磁阀YA1、YA2线圈断电释放，立柱和主轴箱同时松开的操作结束。

立柱和主轴箱同时夹紧的工作原理与松开相似，只要按下SB7，使接触器KM5得电吸合，液压泵电机M3反转即可。

立柱和主轴箱单独松开、夹紧:如果希望单独控制主轴箱，可将转换开关SA1扳到右边位置。按下松开按钮SB6(或夹紧按钮SB7)时间继电器KT2和KT3的线圈同时得电，这是只有电磁阀YA2单独通电吸合，从而实现主轴箱的单独松开(或夹紧)。

松开复合按钮SB6或SB7，时间继电器KY2和KT3的线圈断电释放，KT3的通电延时闭合的常开触头瞬时断开，接触器KM4或KM5的线圈断电释放，液压泵电机M3停转。经1-3秒的延时后KT2延时分断的常开触头分断，电磁阀YA2的线圈断电释放，主轴箱松开或夹紧的操作结束。

同理，把转换开关SA1扳到左侧，则使立柱单独松开或夹紧。

冷却泵电机M4的控制:扳动断路器QF2就可以接通或切断电源，操纵冷却泵电机M4的工作或停止。

(3) 照明、指示电路分析

照明、指示电路的电源也由控制变压器TC降压后提供24V、6V的电压，由熔断器FU2、FU3做短路保护，EL时照明灯，HL1时电源指示灯，HL2是主轴指示灯。

第2章 PLC简介

2.1 PLC的概述

可编程控制器是一种为工业机械控制所设专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。

随着可编程控制器技术的发展，转统机械设备的控制柜逐渐被新一代的智能化仪表所代替，对于日益复杂的控制功能，转统控制柜显得无能为力，而可编程控制器具有可编程序的特点，运行时可以根据要求，选择控制算法、适应性强、可编程控制器采用软件代替硬件的方法，可以简化线路，使控制设备的性能价格比不断提高。

从广义上来说，可编程控制器也是一种计算机控制系统，只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言。所以PLC与计算机控制系统的组成十分相似，也具有中央处理单元(CPU)、存储器、输入,输出(I,O)接口、电源等。可编程控制器的发展分为三个阶段:第一阶段(七十年代中期)为实用化发展阶段;第二阶段(七十年代末期)为成熟阶段;第三阶段(九十年代)为加速发展阶段。在这一时期，各大公司进一步完善原有产品，不断开发出新的产品系列，并加强联网功能以构成分布式控制系统。在软件方面，可编程控制器不断向上端发展意与计算机兼容。因此，凭借其优异的控制性能和快捷的柔性系统构成，使PLC成为当今增长速度最快的工业自动化控制设备。

2.2 PLC控制的主要特点

(1) 可靠性高、抗干扰能力强。高可靠性是PLC最突出的特点之一，其平均无故障时间可达几十万小时。

(2)编程简单易学。PLC编程大多采用类似与继电器控制电路的梯形图。 (3) 设计、安装容易、调试周期短，维护简单。PLC已实现了产品的系列化、标准化、通用化。设计者可在规格繁多、品种齐全的PLC中选用性能价格比高的产品。

(4)模块品种丰富、通用性好、功能强大。除了单元式小型PLC外，多数采用模块式结构，并形成大、中、小系列产品。

(5) 体积小、能耗低。

2.3 安装与布线

(1) 动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。

(2)PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。

(3)PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

(4)PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设，以防止外界信号的干扰。

(5) 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

第3章 Z3050控制系统PLC改造设计

3.1 系统主要组成部分

(1)三菱FX2N

(2)接触器五个

? KM1交流接触器CJ0-20B线圈电压110V

? KM2-KM5交流接触器CJ0-10B线圈电压110V

(3)空气开关三个

? QF1低压断路器DZ5-20/330FSH10A

? QF2低压断路器DZ5-20/330H0.3-0.45A

? QF3低压断路器DZ5-20/330H6.5A (4)热继电器二个

? FR1热继电器JR0-20/3D6.8-11A

? FR2热继电器JR0-20/3D1.5-2.4A (5)变压器一台

(6)电机四台

? M1主轴电机Y112M-44KW、1400r/min

? M2摇臂升降电机Y90L-41.5KW、1400r/min

? M3液压油泵电机Y802-40.75KW、1390 r/min

? M4冷却泵电机AOB-2590W、2800 r/min

(7)按钮导线若干

3.2 PLC的选型

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制

器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

(1) 输入输出(I/O)点数的估算

I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%,20%的可扩展，余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。 (2) 存储器容量的估算

存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。

存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10,15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数(16位为一个字)，另外再按此数的25%考虑余量。 (3) 控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

本设计中选用三菱FX-2N-40MR(输入14点，输出13点，共12点;内存容量估算25 X (10~15)=400字)

3.3 PLC应用中应注意的问题

PLC是专门为工业生产服务的控制装置，通常不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。但是，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都不能保证PLC的正常运行，因此在使用中应注意以下问题。

(1) 温度

PLC要求环境温度在0~55?，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔;开关柜上、下部应有通风的百叶窗，防止太阳光直接照射;如果周围环境超过55?，要安装电风扇强迫通风。

(2) 湿度

为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。 (3) 震动

应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。 (4) 空气

避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，并安装空气净化装置。 5( 电源 PLC供电电源为50Hz、220(1?10%)V的交流电，对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接LC滤波电路。 FX系列PLC有直流24V输出接线端，该接线端可为输入传感器(如光电开关或接近开关)提供直流24V电源。当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

(5) 电源

PLC供电电源为50Hz、220(1?10%)V的交流电，对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接LC滤波电路。

3.4 PLC的I/O分配表

表3-1 PLC的I/O分配表

输入编址输出编址

总停止按钮 KM1主电机用接触X0 Y0

SB1 器

主电机停止 KM2摇臂升降电机X1 Y1

按钮SB2 正转用接触器

主电机启动 KM3摇臂升降电机X2 Y2

按钮SB3 反转用接触器

KM4液压泵电机正X3 上升按钮SB4 Y3

转用接触器

KM5液压泵电机反X4 下降按钮SB5 Y4

转用接触器

松开控制

X5 Y5 电磁铁YA1

按钮SB6

夹紧控制

X6 Y6 电磁铁YA2

按钮SB7

组合开关 HL2主电机工作指示X7 Y7

按钮SQ1a 灯

组合开关 HL3摇臂升降电机正X10 Y10

按钮SQ1b 转指示灯

HL4摇臂升降电机反X11 行程开关SQ2 Y11

转指示灯

HL5液压泵电机正转X12 行程葬送SQ3 Y12

指示灯

HL6液压泵电机反转X13 组合转换开关SA1 Y15

指示灯

3.5 PLC的I/O接线图

图3-1 PLC的I/O接线图

3.6 PLC的程序设计

图3-2 PLC程序梯形图

3.7 PLC软件工作过程与分析

主轴电机M1的控制:

按下启动按钮SB3，Y0有输出，KM1吸合，主轴电机M1启动，同时HL2指示灯亮，按下SB2,Y0停止输出，KM1断开，主轴电机M1停转，同时HL2灭。

摇臂钻床升降控制:

摇臂放松:按下上升按钮SB4,时间继电器T0计时，M0得电并自锁，Y3有输出，KM4吸合，电机M3启动正转。

摇臂上升:摇臂夹紧机构使行程开关SQ3释放，SQ2压合———?Y3停止输出可没失电，M3停转，同时Y1有输出，KM2线圈得电，M2正转，摇臂上升。

摇臂夹紧:当摇臂钻床上升到所需位置后，松开按钮SB4———?Y1停止输出，KM2线圈失电，M2停转，摇臂停止上升，3秒后Y4有输出，KM5线圈得电，M3反转，摇臂夹紧，SQ2释放，SQ3压合———?Y4停止输出，KM5线圈失电，M3停转，摇臂夹紧完成。

摇臂下降控制:

摇臂放松:按下上升按钮B45，时间继电器T0开始计时，M0得电并自锁，Y3有输出，KM4吸合，电机M3启动正转。

摇臂上升:摇臂放松机构使行程开关SQ2释放，SQ3压合———?Y3停止输出，KM4失电，M3停转，同时Y2有输出。KM3线圈得电，M2反转，要比下降。

摇臂夹紧:当摇臂下降到所需位置后，松开按钮SB5，———?Y3停止输出，KM3失电，M2停转，摇臂停止下降，三秒后Y4有输出，KM5线圈得电，M3反转，摇臂夹紧，SQ2释放，SQ3压合———?Y4停止输出，KM5线圈失电，M3停转，摇臂夹紧完成。

立柱和主轴箱的夹紧和放松控制:

由液压和电气控制系统协调完成，立柱和主轴箱的放松或夹紧可以同时进行，也可以单独动作，由转换开关SA和复合开关SB6或SB7进行控制。SA又三个位置，扳倒中间位置时，立柱和主轴夹紧(或放松)同时进行;扳到左边，立柱夹紧(或放松);扳倒右边，主轴夹紧(或放松)。复合按钮SB6是松开控制按钮，SB7是夹紧控制按钮。

总结

本次设计的内容主要是利用PLC对Z3050摇臂钻床的控制部分进行改造。我先对本次的设计进行了总体的思考和分析，使自己对Z3050摇臂钻床的基本结构、运动情况、加工工艺要求等有一定的了解。Z3050摇臂钻床主要有底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。对Z3050摇臂钻床电气控制部分进行分析得出它需要完成开门断电功能、主轴电动机的正反转控制功能、刀架的快速移动功能、冷却泵电动机的控制。然后根据电气控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真。由于PLC极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性。因此使Z3050摇臂钻床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。

参考文献

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[10]宋银宾.电机拖动基础[M].北京:冶金工业出版社，1993:124-150.

致谢

本文的设计工作通过上网广泛搜集资料和在图书馆查阅书籍，根据设计的要求记录相关的资料、数据信息。并在我们的指导老师周刘喜精心指导下完成的。在我们的设计过程中老师您在百忙之中抽出时间为我们查漏补缺。在我们的学业和论文的设计工作中倾注着老师辛勤的劳动成果。在此我们要向指导老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。在论文即将完成之际，我们的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我们无言的帮助。在此，向所有关心和帮助过我们的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意～请接受我们诚挚的谢意!在这里由衷的对你们说一句:你们辛苦了。谢谢你们～

附录1:Z3050钻床电气原理图

Z3050摇臂钻床电气控制原理图

附录2:Z3050摇臂钻床PLC控制原理图

Z3050摇臂钻床PLC控制原理图

范文五：Z3050×16Ⅰ摇臂钻床毕业设计

毕业设计 (论文 ) 中英文摘要

1引言

本设计以介绍钻床的钻削原理、钻床的种类。并突出介绍 Z3050×16/Ⅰ 摇臂钻床主要用途及适用范围、使用环境要求、技术特性、主要参数、液压系统、 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的安装、 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的精度检验、 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的保养及调整、 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的操作规程。并且做了相关零件的测绘(包括 1张外形图、 1张润滑图等)

1.1 钻削原理的简介

1.1.1钻小孔的精孔钻

钻削直径在 (2~16)mm 的内孔时 , 可将钻头修磨成图 1-1所示的几何形状 , 使其具有较长的修光刃和较大的后角 , 刃口十分锋利 , 类似铰刀的刃口和较大的容屑槽 , 可进行钻孔和扩孔 , 使孔获得较高的加工精度和表面质量。

图 1-1精钻孔

钻孔或扩孔时 , 进给要均匀。对钻削碳钢时加工精度可达 IT(6~8), 表面粗糙度可达 Ra(3.2~1.6) μm 。采用的切削用量:Vc =(210)m/min,f=(0.08~ 0.2)mm/r。冷却润滑液为乳化液或植物油。

1.1.2半孔钻

工件上原来就有圆孔 , 要扩成腰形孔 , 这就需要钻半孔了。若采用一般的钻头进行钻削, 会产生严重的偏斜现象, 甚至无法钻削加工。这时可将钻头的钻心修整成凹形,如图 1-2所示,突出两个外刃尖,以低速手动进给,即可钻削。

图 1-2半钻孔

实际钻削时,还会遇到超过半孔和不超过半孔的情况,由于两者的切削分力情况不同,必须对半孔钻的几何参数作必要的修正,若条件可能的话, 使用相的钻套,就更好了。

1.1.3平底孔钻

平底又分平底解体 4通孔和平底盲孔,如图 1-3(b )、(c )所示。这时,可把麻花钻磨成两刃平直且十分对称的切削刃,并把前角修磨成 3°~ 8°,后角为 2°~3°特别是后角不能大,大了以后不仅引起“扎刀”,而

且孔底面呈波浪形,重则会造成钻头折断事故。若钻削盲孔时,应把钻心磨成如图 1-5(c)所示的凸形钻心,以便钻头定心,使钻削平稳。

图 1-3平底钻孔

1.1.4薄板钻

在 (0.1~1.5)mm 厚的薄钢板、马口铁皮、薄铝板、黄铜皮和紫铜皮上钻孔,不能用普通钻头,否则钻出的孔就会出现不圆、成多角形、孔口飞边、毛刺很大,甚至薄板扭曲变形,孔被撕破。大的薄板很难固定在机床上,若用手握住薄板钻孔, 当用普通麻花钻的钻尖刚钻透时, 钻头失去定心的能力, 工件发生抖动,刀刃突然多切,扎入薄板,切削力急增,易使钻头折断或手扶不住,造成事故。

图1-4所示的薄板钻,钻时钻尖先切人工件,起定心作用,两个风力的外尖迅速把中间切离, 得到所要求的孔用它钻薄板的干净利落, 安全可靠。

图 1-4薄板钻

当钻削较厚的板料时,应将外缘刃尖磨成短平刃,以增强外缘刃尖的强度和改善散热条件。钻黄铜皮时,外缘刃刀尖处的前角为 0°。

1.1.5在平板玻璃上钻孔

利用研磨的原理,在平板玻璃上钻孔。将研磨剂涂敷在研磨头和玻璃表面,研磨头安装在钻床或电钻上,使研磨头旋转,在适当的压力下,研磨剂中的磨粒对玻璃起切削作用, 从而在玻璃上研磨出一个和研磨头外圆一样大的圆孔研磨头如图 7-10所示,材质为 45钢, L 大于玻璃 2倍厚度, d 0

为玻璃孔径,并在端面开槽,以便使磨料进入磨削区。磨料为碳化硅,粒度为 150#~180#,用煤油调成糊状,研磨时涂抹在研磨头和玻璃之间。

图 1-5研磨头

并在它的底下垫上较软的东西。被加工的孔快要通时, 进给压力要减小, 也可翻转 180°再研。厚度为 3mm 的玻璃加工一个孔只需要 2min ,而且加工出来的孔,轮廓整齐无细微脆裂,粗糙度也好。

1.1.6前排屑扩孔钻头

在普通钻床或车床上由普通麻花钻孔时, 切屑总是沿着钻头的螺旋形容屑槽向后排出。这样,它对钻削过程产生以下不利影响:切屑向后排出,随着扩孔深度的增加,切屑不断增长,随钻头一起旋转甩出,危及操作者的安全; 切屑向后排, 影响冷却液的进入, 使切削温度增高, 钻头的耐用度下降, 同时切屑划伤已加工表面, 使表面粗糙度增大。为了解决扩孔中的排屑问题, 刃磨了。

图 1-6前排屑钻头

前排屑钻头采用锋角 2Φ为 100°~120°, 去掉横刃, 外刃磨出 15°~ 30°的刃倾角,控制切屑流向。外刃长度为 (1~1.5) 倍切削深度。切削时, 切削速度选择为 (2~8)m/min,进给量为 0.2mm/r左右。在正的刃倾角的作用下, 切屑排向待加工表面。冷却液从钻头的螺旋槽流入, 没有切屑的干扰, 很容易流入切削区,冷却效果好。这种前排屑扩孔钻,不仅用于精扩,而且可用于毛坯孔的扩孔,纠正毛坯孔的歪斜。

采用前排屑扩孔钻,可以提高产品质量,提高钻头的使用寿命 30%,降低表面粗糙度。刃磨时,要求外刃刃磨对称,否则形成单刃切削,引起孔径扩大。还要根据工件材料的不同,硬度高低选择不同的刃倾角。

1.1.7精孔扩孔钻头

钻孔一般只作为粗加工工序,对孔的精度和孔的表面粗糙度要求不高。但在特殊的情况下,也可用钻头来加工精度较高、粗糙度较低的孔。为了钻出精度较高的孔,就必须采取措施,减少棱边与孔壁的摩擦、刮伤和避免切

屑对孔壁的擦伤,避免切削过程中定心不稳和振动和切屑瘤的产生,改善切削层的变形,减小残留面积高度,注意钻头本身的精度和切削运动中的位置精度。图 1-7 所示的是钢料精孔钻的几何参数。一般在钢料上要钻出精孔, 应采用扩孔的方法。在外刃上磨出大于 15°的正刃倾角, 以控制切屑向待加工表面排出,并将外刃与棱边处修圆。在扩钢料孔时,切削速度为 (2~ 8)m/min,进给量为 (0.14~0.2)mm/r,单边加工余量为 (0.5~0.8)mm ,孔的表面粗糙度可达到 R α(3.2~1.6) μm , 如果进一步避免刀瘤, 提高钻头与工

件的相对运动精度。

图 1-7硬质合金下排屑精孔钻

1.1.8钻削难切材料时应注意的问题

难切削材料的切削的加工特点主要是切削力和切削热大, 切削表面硬化现象严重,切屑难于控制和刀具磨损严重。要在难切削材料上钻孔,比其它切加工。

(1)钻削硬度高、强度高的材料时,产生的切削力大和切削热也多,为了提高刀具耐用度, 首先应选用硬质合金钻头, 如整体和镶片的硬质合金钻头, 如选高速钢麻花钻,应使外刃前角减小,以增加刃口强度和改善散热条件。

(2)钻削硬化严重的不锈钢、高温合金、高锰钢等材料时,这些材料切削加工硬化程度可达 100%~200%, 深度可达 0.1mm 以上。钻削时要求钻头刃口锋利,以减小挤压和使硬化加剧。钻头用钝后要及时刃磨,特别是在进给的过程中,不要随意停止进给,使钻头在切削表面摩擦,造成切削表面严重硬化,给下一步切削造成困难,所以进刀和退刀要果断。选择切削用量时,切削深度和进给量不宜太小,应避免在硬化层上切削,加速刀具磨损。

(3)要选择合理的钻头几何参数和切削用量。群钻的出现,为改变钻头几何参数和适应不同材料的钻孔,提供了宝贵经验,特别是对难切削材料更为重要。通过长期实践证明,改变钻头的几何参数与形状,是提高钻削效率、保证钻孔质量、提高钻头耐用度的有效途径。钻削难切削材料时,要选择较低的切削速度,较大的进给量为好,有利于提高钻头耐用度。

(4)选用以冷却性能好的切削液。切削难切削材料的切削温度比切削 45钢在相同条件下高 100℃~300℃。为了降低钻削温度, 钻孔时必需使用切削液。

1.1.9在台钻上钻小孔时用肥皂润滑

在台钻上钻孔时,若采用液体润滑液,液体润滑液在钻头旋转离心力的作用下,不仅污染环境,而且还会弄脏操作者的衣服。为此,工人采用肥皂做固体润滑,效果十分好。方法是在钻孔时,将肥皂涂在旋转的钻头上。

2钻床的简介

钻床是具有广泛用途的通用性机床,可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。

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。

2. 1钻床的主要结构功能和种类

钻床的主要结构功能

本机床是离合器从动盘摩擦片的钻孔及锪孔的专用钻床。

摩擦片采用内孔定位,选择设定的程序,机床自动完成摩擦片的钻孔及锪孔,根据不同摩擦片,可更换夹具,来满足需要。

本机主轴由电动机(JW6334B3)驱动,主轴转速 1400r/min,功率 0.37KW 。本机主轴升降由步进电机 1控制,步进电机 1驱动丝杆螺母副来实

丝杆螺母的型号为 SFUR32054DFC7458P1,步进电机型号为 DM8891A 。该机构主要控制锪孔深度。

摩擦片的钻孔位置,由步进电机 2和步进电机 3联动实现,其中,步进电机 2通过变速箱变速后,控制摩擦片的旋转角度。步进电机 3控制工作台的前进与后退。

2.1.1钻床

钻、扩、铰孔—般在钻床上进行, 根据钻床结

构的不同,常用的钻床分为三种。

台钻这是一种小型台式钻床, 常用的型号是

Z512,如图 2-1所示。其结构十分简单,主轴 1

直接由电动机 2通过带塔轮 3传动变速; 主轴的轴

向移动则由手柄 5操纵, 使钻头进给; 钻头到工件

的距离町通过升降手柄调整。台式钻床小巧灵活、

传动平稳、操作方便,转速最高达 4000r /min 。多

用于加工小型工件上的 φ12mm 以下的小孔。

立钻 (立式钻床) 常用的型号是 Z525、 Z535,

如图 2-3所示。主轴 6由电动机 3通过变速箱

4获得各种转速,可根据钻孔的图 2-1 台钻外形 1-主轴 2-电动机 3-带塔轮 4--V 带 5-进给手柄

大小来选择。主轴除做旋转运动外,还通过进给箱 5中的传动机构使之按需要的进给量作直线移动。工作台 7和进给箱都可沿立柱的导轨面作上下移动。

立式钻床适用于加工中、小型工件上的孔。在立钻上加工完一个孔后,必须移动工件方能再钻第二个孔,这对于大型工件上孔的加工来说,显然是不适宜的。

摇臂钻床图 2-2所示是摇臂钻床, 常用型号有 Z35。它有一个能绕立柱 5转动 o 360的摇臂 3,摇管带着主轴箱 4可沿立柱作垂直的上下移动,使主轴箱的高低位置适合于工件的加工部位。同时主轴箱还能在摇臂上做大范围的移动, 并且用电动胀闸锁紧到机床加工范围的任何位置上。因此,在加工多孔的工件时,工件可以不动,只要调整摇臂和主轴箱在摇臂上的位置,即可方便地对准孔中心。因而摇臂钻适宜在笨重的大工

件以及多孔工件上钻孔。

2.1.2钻孔钻孔是采用钻头在实心材料上加工孔的一种方法,见图 2-4a 。常用的钻头是麻花钻头, 为排出大量切屑, 麻花钻具有较大容屑空间的排屑槽, 因而刚度与强度受很大削弱,加工内孔的精度低,表面粗糙度粗。一般钻孔后精度达 ITl2级左右,表面粗糙度 Ra 达 80~20μm 。因此,钻孔主要用于精度低于 IT11级以下的孔加工;或用作精度要求较高的孔的预加工。

图 2-3立钻外形 1-底座 2-立柱 3-电动机 4-主轴变速箱 5-进给箱 6-主轴 7-工作台图 2-2摇臂钻外形 1-底座 2-工作台 3-摇臂 4-主轴箱 5-立柱 6-柱子

钻孔时钻头容易产生偏斜,从而导致被加工孔的轴心线歪斜。为防止和减少钻头的偏斜,工艺上常采用下列措施:

①钻孔前先加工孔的端面,以保证端面与钻头轴心线垂直。

②先采用 90°顶角直径大而且长度较短的钻头预钻一个凹坑, 以引导钻头钻削,此方法多用于转塔车床和自动车床,防止钻偏。

③仔细刃磨钻头,使其切削刃对称。

④钻小孔或深孔时应采用较小的进给量。

⑤采用工件回转的钻削方式,注意排屑和切削液的合理使用。

⑥钻孔直径—般不超过 75mm ,对于孔径超过 35mm 的孔,宜分两次钻削。第一次钻孔直径约为第二次的 0.5~0.7倍。

a) b) c)

2.1.3扩孔

扩孔是采用扩孔钻对已钻出、铸出或锻出孔的进一步加工的方法, 见图 2-6b 。扩孔时,切削深度较小,排屑容易,加之扩孔钻刚性较好,刀齿较多,因而扩孔精度和表面粗糙度均比钻孔好。扩孔的加工精度一般可达 IT10~IT11,表面粗糙度 Ra 为 6.3~3.2μm 。此外,扩孔还能纠正被加工孔的轴心线歪斜。因此, 扩孔常作为精加工 (如铰孔 ) 前的准备工序,也可作为要求不高的孔的终加工工序。

扩孔余量一般为孔径的 l /8左右, 因扩孔钻的刀齿较多, 故扩孔的走刀量一般较大(0.4~2mm/r) ,生产率高。对于孔径大于 100mm 的孔,扩孔应用较少, 而多采用镗孔。

2.1.4铰孔

铰孔是采用铰刀对未淬硬孔进行精加工的一种方法,见图

2-4c 。铰孔时, 图 2-4常用的孔加工方法

a) 钻孔 b)扩孔 c)铰孔

由于余量较小,切削速度较低,铰刀刀齿较多,刚性好而且制造精确,加之排屑冷却润滑条件较好等,铰孔后孔本身质量得到提高,孔径尺寸精度一般为 IT7~IT9级,手铰可达 IT6级,表面粗糙度 Ra 为 3.2~0.4μm ,铰孔主要用于加工中小尺寸的孔,孔的直径范围一般为 φ3mm ~φ150mm 。铰孔对纠正孔的位置误差的能力很差,因此,孔的有关位置精度应由铰孔前的预加工工序保证。此外,铰孔不宜加工短孔、深孔和断续孔。铰孔时常出现孔径扩大和表面粗糙度不佳等缺陷。

2.2钻床的种类和外形图

钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动, 钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单,加工精度相对较低,可钻通孔、盲孔,更换特殊刀具,可扩、锪孔,铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型:

① .台式钻床:可安放在作业台上,主轴垂直布置的小型钻床。

2-4 台式钻床

②

立式钻床:主轴箱和工作台安置在立柱上,主轴垂直布置的钻床。

2-5 立式钻床

③.摇臂钻床:摇臂可绕立柱回转、升降,通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。

2-6 摇臂钻床

④ .铣钻床:工作台可纵横向移动,钻轴垂直布置,能进行铣削的

钻床。

2-7 钻铣床

⑤ 深孔钻床:使用特制深孔钻头,工件旋转,钻削深孔的钻床。

2-8 深孔钻床

⑥ 平端面中心孔钻床:切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。

2-8 平端面中心孔钻床

⑦ 卧式钻床:主轴水平布置,主轴箱可垂直移动的钻床。

2-9 卧式钻床

⑧ 多轴钻床:立体钻床,有多个可用钻轴,可灵活调节。

2-10 多轴钻床

2. 3 钻床的加工特点

加工特点:加工过程中工件不动, 让刀具移动, 将刀具中心对正孔中心, 并使刀具转动 (主运动 ) 。

钻床的特点是工件固定不动,刀具做旋转运动,并沿主轴方向进给,操作可以是手动,也可以是机动。

(1) 台式钻床:钻孔一般在 13毫米以下,最小可加工 0.1毫米的孔, 其主轴变速是通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现,主轴进给是手动的。

(2) 立式钻床:立式钻床的主轴不能在垂直其轴线的平面内移动,转孔时要使钻头与工件孔的中心重合,就必须移动工件。因此,立式钻床只适合加工中小型工件。

(3) 摇臂钻床:适用于加工大型工件和多孔工件, 有一个能绕立柱作 360度回转的摇臂。

2. 4钻床的检验标准、检验项目

2.4.1检验标准

钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同,其专用标准有: GB6477.4-86《金属切削机床术语钻床》, GB2815-89、 JB/T5763-91《钻床联接尺寸标准》, GB9461-88、 JB/Z108-89《摇臂钻床参数及系列型谱标准》, GB4017-97、 JB/T6335-92《摇臂钻床精度及技术条件》,

JB/GQ1092-86、 JB/GQ1087-86《滑座摇臂钻床精度及技术条件》, JB4242.1~JB4242.3-86、 JB/T6336-92《万向摇臂钻床精度及技术条件》 , GB2813-89、 JB/Z13689《台式钻床参数及系列型谱》, JB5756-91《台式钻床主轴端部》 , JB/T5764-91《台式钻床主轴技术条件》 , JB5246-91《台式钻床精度》 , JB/T3061-92《台式钻床技术条件》 , GB2814-89、 JB/Z125-89《立式钻床参数及系列型谱》, GB4019-97、 JB/T3769-93《方柱立式钻床精度及技术条件》 , GB4018-83、 JB/T3768-93《圆柱立式钻床及技术条件》 , JB3756-84《轻型圆柱立式钻床精度》, JB4148-85《十字工作台立式钻床精度》等,出口产品不得低于一等品。

2.4.2检验项目

除按相关标准和相应标准检验外,其专业标准的主要检验项目有:①底座工作台面的平面度。

②工作台面的平面度 (摇臂钻无此项 ) 。

③工作台跳动 (摇臂钻无此项 ) 。

④主轴锥孔轴线的径向跳动。

⑤主轴回转轴线的径向跳动。

⑥主轴回转轴线对底座工作面垂直度。

⑦主轴套筒垂直移动对底座工作面垂直度。

⑧主轴在主轴轴向力作用下主轴轴线对工作台面垂直度的变化。

此外,摇臂钻床还应检验:

①摇臂转动对底座工作面平行度。

②夹紧立柱和主轴箱时主轴轴线的位移量。精度检验时必须参照 JB2670-82《金属切削机床精度检验通则》进行。

2. 5钻床的操作规程

1、操作前要穿紧身防护服,袖口扣紧,上衣下摆不能敞开,严禁戴手套,不得在开动的机床旁穿、脱换衣服,或围布于身上,防止机器绞伤。必须戴好安全帽,辫子应放入帽内,不得穿裙子、拖鞋。

2、开车前应检查机床传动是否正常、工具、电气、安全防护装置,冷却液挡水板是否完好,钻床上保险块,挡块不准拆除,并按加工情况调整使用。

3、摇臂钻床在校夹或校正工件时, 摇臂必须移离工件并升高, 刹好车, 必须用压板压紧或夹住工作物,以免回转甩出伤人。

4、钻床床面上不要放其他东西,换钻头、夹具及装卸工件时须停车进行。带有毛刺和不清洁的锥柄,不允许装入主轴锥孔,装卸钻头要用楔铁, 严禁用手锤敲打。

5、钻小的工件时,要用台虎钳,钳紧后再钻。严禁用手去停住转动着的钻头。

6、薄板、大型或长形的工件竖着钻孔时,必须压牢,严禁用手扶着加工,工件钻通孔时应减压慢速,防止损伤平台。

7、机床开动后,严禁戴手套操作,清除铁屑要用刷子,禁止用嘴吹。

8、钻床及摇臂转动范围内,不准堆放物品,应保持清洁。

9、工作完毕后,应切断电源,卸下钻头,主轴箱必须靠近端,将横臂下降到立柱的下部边端,并刹好车,以防止发生意外。同时清理工具,做好机床保养工作。

3 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床概述

3. 1摇臂钻床的简介

机床的品种和规格繁多,为了便于区别、使用和管理,将各种机床都进行了分类和和编制型号。分类方法也有多种。主要是按照加工的性质和所用的刀具进行分类。根据国家规定的机床型号的编制方法,目前将机床分为 12大类:车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床及其他机床。在每一类机床中, 又可以按照工艺范围、步型型式和结构等等,可以分为若干组,每一组又可以分为若干系列。如钻床又包括:坐标镗钻床、深孔钻床、摇臂钻床、台式钻床、立式钻床、卧式钻床、中心孔钻床及其他钻床。在上述的基本分类方法的基础上,还可以根据机床的其他特征进一步进行分类。同类型机床按照应用范围 (通用性程度) , 可以分为通用机床 (或者称万能机床) 、专门化机床和专用机床三大类。其中通用机床是可以加工多种工件,完成多种多样工序的加工范围较广的机床,如卧式车床、摇臂钻床等等。

摇臂钻床是摇臂绕立柱回转和升降的,主轴箱在摇臂上作水平运动的钻床。对于大,中型工件上的孔,通常采用摇臂钻床加工。加工时工件固定不动,移动主轴(刀具)可以方便地对准被加工孔的位置。摇臂钻床广泛用于大、中型零件的多孔加工。

摇臂钻床主要由立柱,摇臂,主轴箱,和底座等部分组成。主轴箱装在摇臂上,可沿立柱上下移动,以适应加工不同高度工件的要求。此外,摇臂还可以随外立柱在 360°范围回转, 因此主轴很容易调整到所需要的加工位置。为了使主轴在加工时保持确定的位置,摇臂钻床还具有内立柱,摇臂及主轴箱的夹紧机构,当主轴的位置调整确定后,可以快速将它们夹紧。摇臂钻床的其他变形如万向摇臂钻床摇臂和主轴箱可以回转或倾斜,使主轴可在空间任意方向都可以进行钻削,适用于重型机器,机车车辆,船舶和锅炉等制造业中加工大型工件。车式摇臂钻床的底座有车轮,可以在轨道上移动,适用于桥梁和机床等行业窄长形工件的孔加工。

3.1.1摇臂钻床 -摇臂钻床的运动形式

当进行加工时,由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上,而外立柱紧固在内立柱上,摇臂紧固在外立柱上,然后进行钻削加工。钻削加工时,钻头一边进行旋转切削,一边进行纵向进给,其运动形式为:

(1)摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动;

(2)进给运动为主轴的纵向进给;

(3)辅助运动有:摇臂沿外立柱垂直移动,主轴箱沿摇臂长度方向的移动,摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。

3.1.2摇臂钻床 -摇臂钻床电气拖动特点及控制要求

(1)摇臂钻床运动部件较多,为了简化传动装置,采用多台电动机拖动。例如 Z3040型摇臂钻床采用 4台电动机拖动,他们分别是主轴电动机, 摇臂升降电动机,液压泵电动机和冷却泵电动机,这些电动机都采用直接启动方式。

(2)为了适应多种形式的加工要求,摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围,一般情况下多由机械变速机构实现。主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。

(3)摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动,为此这两项运动有一台主轴电动机拖动,分别经主轴传动机构,进给传动机构实现主轴的旋转和进给。

(4)在加工螺纹时,要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。

(5)摇臂升降电动机要求能正反向旋转。

(6)内外主轴的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、电气—机械装置,电气—液压或电气—液压—机械等控制方法实现。若采用液压装置,则备有液压泵电机,拖动液压泵提供压力油来实现,液压泵电机要求能正反向旋转,并根据要求采用点动控制。

(7)摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。

(8)冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液,只要求单向旋转。

(9)具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。 3.1.3摇臂钻床 -摇臂钻床操作规则

1:操作者必须熟悉摇臂钻床操作顺序和性能, 严禁超性能使用摇臂钻床。

2:操作者必须经过培训、考试或考核合格后,持证上岗。

3:开机前,按润滑图表注油,检查各手柄是否放在规定的位置上。 4:开启鸿昌摇臂钻床总电源。

5:按压主轴箱与立柱松开按钮,按压摇臂升降按钮,并移动主轴或转动摇臂。

6:选择低速档,调好进给量,空转 10分钟后,可试自动进给。 7:进给退出,主电机停止,按压总停按钮。

8:关闭鸿昌摇臂钻床电控总开关,关闭电控柜空气开关。 9:清洁机床,按设备润滑图表注油,立柱、摇臂抹油。

3. 2 规格型号及含义

3.2.1规格:

Z3040×12(Ⅰ) 、 Z3040×12(Ⅱ) 、 Z3040×16(Ⅰ) 、 Z3040×16(Ⅱ) Z3050×12(Ⅰ) 、 Z3050×12(Ⅱ) 、 Z3050×16(Ⅰ) 、 Z3050×16(Ⅱ) 3.2.2

含义:

3. 3 主要用途及适用范围

Z3040×12(Ⅰ) 、 Z3040×12(Ⅱ) 、 Z3040×16(Ⅰ) 、 Z3040×16(Ⅱ) Z3050×12(Ⅰ) 、 Z3050×12(Ⅱ) 、 Z3050×16(Ⅰ) 、 Z3050×16(Ⅱ) 型摇臂钻床,主要适用于在大中型铸件、刚件上钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等加工。

加工能力如下表

3. 4 使用环境要求

适合本机床工作的条件:温度 0℃~45℃,湿度 30%~85%,大气压 86– 106kpa ,空气清洁度较好,粉尘浓度不得大于 10mg/㎡ , 不得含酸、碱、腐蚀和有毒气体;不得有爆炸危险,不得有导电尘埃;厂房内不得有雨雪侵袭;地面平整,清洁,无磕拌物却在;过道通畅,无阻碍物却在;室内光线充足(或照明条件良好) 。机床安装要远离振源、热源、和热流。

3. 5摇臂钻床的技术特性

主要功能

本机床适用于在中大型金属零件上钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹, 主要功能动作实现的手柄、按钮等操作部件集中在主轴箱上。

3.5.1 外柱带动摇臂绕内柱回转±180°;

3.5.2 摇臂沿外柱升级;

3.5.3 主轴箱沿摇臂导轨左右移动;

3.5.4 主轴箱:实现主轴各级转速、进给及操作主轴转速范围 25-2000r/min,共有 16级, 通过旋转集中操作手轮 1-12可实现; 主轴进给量范围 0.04-3.2mm/r共有 16级,通过旋转集中操作手轮 1-11可实现。

3.5.5 摇臂升降及夹紧:摇臂升降是由立柱顶部电机拖动, 由丝杆螺母传动, 实现摇臂升降。其中升降螺母上装有保险螺母, 以保证摇臂不能突然落下; 摇臂夹紧是由液压驱动菱形块实现夹紧, 夹紧后, 菱形块自锁; 摇臂上升或下降夹紧动作结束后,摇臂自动夹紧,由装在油缸座上的电器开关控制。

3.5.6 主轴箱及立柱夹紧:主轴箱与立柱夹紧均是液压驱动, 菱形块夹紧。两动作可以同时进行,也可以分开进行,选择按钮是主轴箱面板上的旋钮 1-6, 其中中间位置为夹紧, 左为立柱单独松夹, 右为主轴箱单独松夹, 动作实现按钮是 1-18, 1-19。

主轴箱操作手柄一览表

3. 6主要参数 3.6.1主要参数表

3. 7 液压系统

机床的液压系统由操纵机构液压系统和夹紧机构液压系统两个部分组成。 3.7.1操纵机构液压系统

操纵阀和预选阀装在主轴箱上部。主轴转速预选阀和进给量预选阀是 16位六通转阀,每个转阀控制着四个差动油缸,实现 16级速度变换。操纵阀是五位六通转阀,控制着正转油缸、反转,变速油缸、空挡油缸及制动油缸。

操纵阀每个位置,其油路状态:

注:“ +”为高压油, “-”为低压油。

各号油路联通部位:

1. 正转油缸 4.空挡油缸

2. 反转油缸 5.油泵出口

3. 预选阀 6.回油路

在变速过程中,高压油进入预选阀,推动各变速油缸,带动滑移齿轮变速, 同时, 正转油缸也分别通过小孔进入高压油, 由于正反转的面积不等 (正转大于反转) , 使压紧摩擦片的拨叉有较小的力压紧正转摩擦片,可使得传动链得到启动。

操纵阀在停止位置时, 油泵来油⑤直接接回油路⑥, 整个系统处于低压状态, 此时制动油缸的弹簧因油路⑤失压被放开而压紧摩擦片, 使传动链制动, 主轴停止回转。

在装油管时, 必须按图所示管号连接, 在接入油管 1和洗滤油网时, 必须使油管 1端部进入网中, 否则, 可能使液压系统发生故障, 而不能保证长期正常使用。

液压系统的压力,使由装于油泵上的溢流阀内的弹簧 3控制的。

3.7.2夹紧机构液压系统

主轴箱、立柱和摇臂的加紧关系及松动均由压力油推动活塞后经菱形块实现, 其中, 摇臂的加紧松动是通过电磁阀单独控制。而主轴箱和立柱的夹紧和松动可同时、也可单独进行, “同时”和“单独”的操作时由装在主轴箱上的旋钮 1-6实现。

夹紧或松开主轴箱或立柱时, 首先将旋钮 1-6旋转到指定位置 (中间为联动松夹,右侧为主轴箱单独松夹,左侧为立柱单独松夹) , 然后按图 3.1中所示的按钮 1-19(或 1-18)启动夹紧电机,油泵供油后,通过分配阀进入夹紧油缸, 推动活塞和菱形块实现夹紧(或松开) 。

本机床夹紧机构的液压系统是闭式循环形式。由于夹紧油缸的活塞面积不等,当大油腔进油时,部分油需要吸油管补充;当小油腔今又时,油路中多余的油液,从油泵渗漏,经回油孔流回油池。因油泵容积效率低而容积差变小,故系统内不会产生背压和超压现象。

3.7.3 冷却液

机床在加工钢件、铰孔、攻螺纹时必须使用冷却液。

使用冷却液时,按下开光 4-3(见图 4.4),启动冷却泵,流量大小可调节旋钮 1-20。使用当中注意通过调整冷却管,使喷嘴对准加工部位,不要使其喷溅,流量按需要调节。不要使用易燃、有害的冷却液。

冷却泵的型号为:AOB-25 功率:0.09Kw

流量:25L/min 扬程:4m

冷却液表

3.7.4 冷却液的清理

冷却液箱在机床底座后面, 属循环使用, 发现不清洁请及时更换。更换方法:准备一个空容器, 将冷却液喷嘴置入空容器内, 打开冷却泵, 使冷却液流入容器中,如有残余,可用莫布擦拭干净,然后放入干净的冷却液。

冷却液中沉积在冷却箱入口处的铁屑等杂物也要及时清理。

4 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的安装

4.1 地基准备

地基要在安装机床前做好。地基深度由所地土壤条件情况确定,但不小于 500mm 。由于摇臂水平方向可旋转, 在确定地基时, 要使该范围与原有相邻设备、固定墙面、安全通道等,水平运动极限位置保持最小距离 800mm 。

4.2机床整体安装

4.2.1机床安装时, 先将地脚螺栓穿在机床底座上, 然后将机床放在地基上, 并用垫脚铁将机床垫起。

4.2.2用清洁的用品擦出底座、外柱、摇臂、主轴等各裸露表面的防锈油。 4.2.3初步调整水平:地基图所示对垫铁按顺序进行调整。

4.2. 4将图中 1处的防松螺钉拆下,接上夹紧油管。

4.2.5 拆除摇臂左端夹紧处的防松板。

4.2.6按住摇臂下降按钮, 将摇臂下降 10mm , 擦除外柱上部的防锈油, 再将摇臂上升 10mm ,擦除外柱下部的防锈油,反复操作直至擦净为止;按下主轴箱松开按钮将主轴箱松开, 旋转主轴箱移动手轮, 将主轴箱移动到左侧, 擦除摇臂导轨上的防锈油,然后将主轴箱复位并夹紧。

4.2.7 用润滑油滴注外柱表面,然后使摇臂下降约 50mm ,将露出一段擦净再次润滑,使摇臂上升约 100mm ,再将露出一段擦净并充分润滑,方可较大幅度地升降摇臂,注意补药划伤外柱表面。

4.2.8 将摇臂上升到立柱顶部,然后再下降到底部检查行程开关是否好用。 4.2.9 仔细调整水平,安装水平的数值在机底座的纵向横向均小于等于 0.04/1000。

4.2.10 调整各项精度,使其值不大于合格证书中记录的实测值,机床调整好后, 将地脚螺栓灌满水泥沙浆, 待完全硬化后紧固地脚螺栓, 再用水泥将底座周围和垫脚固定好。为防止机床水平有变化,还需用水平仪最后校正。

4.3机床解体安装

如果您选择的是解体包装的机床, 开箱后请仔细阅读安装说明, 严格按照要求的顺序进行组装机床:

4.3.1 将机床各部件表面的灰尘,防锈油擦干净。

4.3.2 按要求所示吊运底座,并将底座及 1-4两组垫铁放好,并将地脚螺帽拧上,以防止摇臂套入立柱后,机床倾倒。

4.3.3 根据说明书的方法吊装立柱,将结合面擦净,然后卸下立柱上的吊套,在底座上安装立柱,并将螺钉紧固。

4.3.4 在立柱上安装摇臂,先将绳索栓好,起吊时必须使摇臂处于平衡状态, 在摇臂套入外柱前, 详细的检查并清楚摇臂大孔内的赃物, 擦净立柱外表面, 并在外表面上涂上润滑油。摇臂套入立柱时, 注意将摇臂上的键与立柱上的键槽对正,缓慢套入。摇臂套入立柱后,在摇臂与外柱下部的凸缘间支撑上高度

50~100mm的垫铁。最后将摇臂吊环卸下,再把卸下来的吊环螺孔堵拧上即可。注意:此时摇臂未处于夹紧状态,要防止摇臂转动,注意安全!

4.3.5 安装立柱顶部零件:先将体壳上的盖 4拆下将体壳安到立柱上,紧固螺钉 10; 然后将丝杠手动旋到体壳内,并接好夹紧油管。

4.3.6 将放松螺钉拆下,接上夹紧油管

5 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的精度检验

5.1 几何精度检验

5.2 工作精度检验

6 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的操纵规程

6.1操作步骤

6.1.1步骤

(1)门处的总电源开关 4— 1,按下冷却泵启动按钮 4— 3,打开照明灯开关 1— 16;

(2)紧在工作台上;

(3)具体高度通过按钮 1— 2, 1— 3将摇臂调整到合适的位置;

(4) 1— 6,选择主轴箱立柱夹紧方式(以下以联动夹紧为例) ;

(5) 1— 8,将主轴箱立柱夹紧松开;

(6)手轮 1— 10,将主轴箱沿摇臂导轨方向调整到合适的位置;

(7) 手轮 1— 10,水平旋转摇臂到合适的位置;

(8) 1— 19,使主轴箱立柱同时夹紧。

6.1.2进给钻孔

(1)机启动按钮 1— 5;

(2)转速预选旋钮 1— 12,选择合适的转速;

(3)给预选旋钮 1— 12,选择合适的进给量;

(4)削限位手柄(详见后面的主轴进给) ;

(5)给手柄 1— 15,使之联接到机动进给状态;

(6)手柄 1— 9,接通机动进给;

(7)将正反转手柄 1— 13压下至变速位置 3秒钟左右,实现预选转速和进给量; 然后抬起至水平位置, 再往左方搬动手柄至主轴正转位置, 机动进给钻削即可进行。

6.1.3进给分两种情况

(1)改为手动进给:在前述机动进给过程中,如要换为手动进给,只需向里推进手柄 1— 9,断开机动进给,然后用手控制手柄 1— 9即可;

(2)给:若操纵开始时,不压下机动进给手柄 1— 15,机动进给即不执行; 逆时针旋转手轮 1— 9,实现手动进给钻削。

6.1.4攻螺纹

(1)启动按钮 1— 5;

(2)转速预选按钮 1— 12和进给量旋钮 1— 11,选择主轴转速和进给量;

(3)反转,变速手柄 1— 13,压下至变速位置 3秒左右,然后抬起至正转位置,即可攻螺纹,到深度后,将手柄 1— 13搬到反转位置,使刀具退出。 6.1.5的空挡 /变速说明

将手柄 1— 13向上抬起,即可用手轻便转动主轴,如欲启动主轴,先将 1— 13压下至变速位置直至主轴转动,再搬动至正转(反转)即可。

6.1.6正反转手柄说明

当机床主电机启动后, 将手柄转到正转或反转位置, 主轴即顺时针或逆时针方向转动。

6.1.7给说明

(1)将手柄 1— 15压下,再将手柄 1— 9向外拉出,机动进给即被接通。

(2)将手柄 1— 9向里推进,转动手柄 1— 9,带动主轴向上或向下进给。

(3)将手柄 1— 15置于水平位置,再将手柄 1— 9向外拉出,转动手轮 1— 17即可。

(4)将手柄 1— 7拉出,并转动扭把 1— 8至图所示位置后,转动刻度盘至所需切削深度与箱体的付尺“ 0”线对齐,再转动手柄 1— 8直至与“ 0”线对齐并用另端的锁紧旋钮,将手柄 1— 8顶紧,推进手柄 1— 7,接通进行给,当切削深度达到定程值时,手柄 1— 15自动抬起,完成定程切削。

6.1.8操作程序

(1)给手柄 1— 15抬起,断开机动进给。

(2)动手柄 1— 9压下,断开机动进给。

(3)立柱夹紧。

(4)机停止按钮,是主电机停止转动。

(5)将冷却液关闭。

(6)总电源开关关闭。

6.1.9操纵安全规程

(1)工作前必须全面检查各部操作机构是否正常,将摇臂导轨用细棉纱擦

拭干净并按润滑油牌号注油。

(2)摇臂和主轴箱各部锁紧后,方能进行操作。

(3)摇臂回转范围内不得有障碍物。

(4)开钻前,钻床的工作台、工件、夹具、刃具,必须找正,紧固。

(5)正确选用主轴转速、进刀量,不得超载使用。

(6)超出工作台进行钻孔,工件必须平稳。

(7)机床在运转及自动进刀时,不许变紧固换速度,若变速只能待主轴完全停止,才能进行。

(8) 装卸刃具及测量工件, 必须在停机中进行, 不许直接用手拿工件钻削、不得戴手套操作。

(9)工作中发现有不正常的响声,必须立即停车检查排除故障。

6.2常见的机械故障原因及排除

6.2.1主轴箱夹不紧

原因 :

1. 主轴箱与摇臂结合的 55°导轨在面,配合间隙大,主轴箱夹紧块位置不对。紧油缸与制动架结合处漏油或油管漏油;菱形块,过盈显不够,不能使之立起而

自锁

处理方法:

1. 调整螺钉使已配合的 55°导轨面不能大于 0.04 ㎜有间隙 (一般用空不检查) ,在松开状态下松开螺钉调整夹紧块到适合位置再紧螺钉。

6.2.2立柱夹不紧

1、弹簧板上的螺钉调得太多,使立柱抬得太多,菱形块夹紧机构不能使内处柱结合的锥面压紧

2、调整螺钉调得不适当,使机杆与壳体之间产生间隙

3、液压系统中的压力油太少不能推动油缸里的活塞使菱形块不能处于夹紧的位置

处理方法:

1、重新调整弹簧板上面螺钉,要保证摇臂松开时的作用力,再调整柱顶上的螺钉使其夹紧力达到 1568N (在摇臂末端推力)再用螺钉锁紧螺母

2、如果立柱松开时转转要调整母中 4个螺钉紧固

3、调整液压系统压力油保证 205-291×10%或更换油池中的机油

6.2.3摇臂夹不紧

原因 :

1. 调整螺钉不适当:摇臂在夹紧状态时与外柱配合处有间隙, 限位开关安装距活塞杆较近活塞杆还没到夹紧位置就已经碰到开关,使液压电机停止供油处理方法:

1、拆下倒着:松开锁紧螺母或再调整螺钉既保证摇臂在夹紧时 0.04㎜不能塞入,又要保证菱形块能立起并长自锁

2、在夹紧状态下,调整限位开关位置,使限位开关正常闭触点断开,又要使菱形块处于夹紧位置

6.2.4主轴回档不顺

原因 :

1、弹簧拉力不够,水平轴变形

2、导向套拉毛

处理方法:

1、弹簧拉力不够调整,主轴箱下面,有一个调整螺钉加以调整

2、水平轴变形更换水平轴,导向套拉毛拆下来有重新修复

常见的电气故障排除

修理前的调查研究

(1)问发生故障后,向操作者了解故障发生的前后情况,有利于根据电气设备的工作原理来判断发生故障的部位,及故障的原因。

(2)看熔断器 FUl 或 FU2、 FU4的溶体是否熔断,电动机 M4,变压器 TC 、接触器 KM4、 IO,t5、按钮 SBl 、 SB2电器元件有无烧毁、发热、连线、断线,导线连接螺钉是否松动,有无异常的气味等。

(3)听电动机 M4、变压器 TC 和有些电器元件在正常运行时的声音和发生故障时的声音有无明显差异。

(4)摸电动机 M4、变压器 TC 的外部发生故障时,温度是否显著上升。 2.根据电气控制原理,确定故障发生的范围

从故障现象出发, 按线路工作原理进行分析, 判断故障发生的可能范围, 以便进一步分析,找出故障发生的确切部位。

3.进行外表检查

在判断了故障可能发生的范围后,在此范围内对有关电器元件进行外表检查,常能发生故障的确切部位。例如:接线头脱落,接触器 KM4或 IOd5的触头接触不良或焊牢。接触器线圈烧毁等,都能明显地表明故障点。

4.利用万用表检查

在对线路设备进行外表检查后, 尚未确定或查出故障点, 在断电提下, 可利用万用表的电阻档检测线路及电器元件是否短路或断路; 在通电前提下, 用万用表的电压档来检测线路的电压值是否正常, 三相电压是否平衡, 这样就能有效地找出故障点。

(1)电阻测量法(分段测量法)

如图所示,切断 QSl 电源开关,将十字开关 SA 放置中间断电位置,把万用表选择开关转置电阻档,如图所示,分另 1j 测量 9-15、 15--16、 16--14, J4--PB 、 9--17、 17--18、 18-13、 13一 PE 的通断情况,该通则通,不该通则不通,否则就是故障点,再检查电动机 M4通路及阻值情况。

(2)电压测量法

如图 Z35型摇臂钻床电气控制线路图所示, 在接通 QSl 电源开关前, 首先判断线路是否有短路可能, 在没有短路的情况下, 接通 QSt 电源关, 根据电气原理图测试电路电压数值, 是否符合线路要求, 测试点有 Fill 和 FIJ2熔断器下端电压是否 380v ;测量 3-9两点电压是否为 110将十字开关 SA 放置左位置,测量 9一 PB 两点电压是否为 110v ; 按 SBl 、 SB2按钮分别检测接触器 1114、 KM5线圈获得电压数值;测量电 M 的 U4、 V4、 W4之间获得线电压数值。

5.对检查出的故障应及时修理和恢复

在进行外表检查或利用万用表检查时, 发现一处故障排除一处故障, 有问题及时修复,如:熔断器 FUl 或 FU2, FU4的溶体熔断,应及时更换;接触器 KM4或 1015的触头接触不能正常分断及闭合,要进行正确修理和恢复,修理一处保

证一处畅通,切忌拆东修西,扩大故障范围。

7 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的保养及调整

7.1保养

7.1.1 机床在使用过程中, 应按说明书的各项规定进行润滑, 滤油网要定期清洗,保持油液清洁。

7.1.2 摇臂和立柱的导轨, 应经常保持清洁, 要经常注油, 保持有油, 以免研伤。 7.1.3 要保持工作台、底座上的清洁, 及时将铁屑清理干净, 清理铁屑时勿用手直接抓取,以免伤手。

7.1.4 冷却每个月更换一次, 保持清洁, 冷却液中沉积在冷却箱入口处的铁屑等杂质每天都要处理。

7.1.5 主轴锥孔在装入刀具前擦拭干净。

7.1.6 电气设备的保养

电气设备必须保持清洁,为此,必须定期清楚灰尘、赃物和油垢等,灰尘的清除可用压缩空气吹除。线圈不许用煤油、汽油等清洗。电动机每用一年,要检查和清理轴承, 检查换油至少每年一次。点击轴承用含动物油钙皂及矿物油的润滑脂。所有触头应仔细清楚其上的污物, 磨损触头的必须更换新件, 不允许接触器上有油,烧损或氧化的接触点,应用细锉刀轻轻恢复。

7.2机床调整

7.2.1 主轴箱夹紧力的调整

松开螺钉 2移动零件 3;可调整夹紧力。夹紧力调至在主轴移动手轮边缘世

家 392N 圆周力,主轴箱不得松开即可。螺钉 5及 6调整摇臂与主轴箱导轨结合面的间隙,用 0.04mm 塞尺检验,插入深度不得大于 20mm ,并且达到在主轴箱移动手轮边缘施加圆周力,主轴箱即可移动的要求,调整后须将调整螺钉拧紧。 7.2.2 立柱夹紧力的调整

螺钉 3是调整内外柱锥面间隙的, 调整时须使螺钉受力均匀, 有螺帽 7调整立柱夹紧力。当调整到摇臂末端施加 1568N 水平立柱不得回转。松开后施加 29N 水平力即可转动的要求时,拧紧螺钉 6,将螺帽 7夹紧。

7.2.3 摇臂夹紧力的调整

调整时可在摇臂升降过程中切断总电源, 使摇臂处于松开状态, 适当的调整螺钉 1、 2、 3和 4,使摇臂在夹紧状态是 0.04m 塞尺不得塞入即可。

8 钻床相关零件的测绘(CAD 图)

8. 1绘图软件介绍

AutoCAD (Auto Computer Aided Design, 计算机辅助设计) 是由美国 Autodesk 公司开发的一种通用计算机辅助绘图设计软件包。近几年来, Autodesk 公司对 AutoCAD 软件不断地进行改进和完善,使其功能日益强大。 AutoCAD 已经从最初简易的二维绘图软件发展到现在集三维设计、真实感显示、通用数据库管理及 Internet 通信为一体的通用计算机辅助绘图软件包。它与 3ds max 、 Lightscape 和 Photoshop 等渲染处理软件相结合, 能实现具有真实感的三维透视和动画图形功能。

要实现计算机辅助绘图, 完成图形处理、显示和输出等操作, 除了硬件系统外,还离不开软件系统的支持。随着计算机技术的飞速发展, CAD 软件在工程中的应用层次也在不断地提高, 一个集成的、智能化的 CAD 软件系统已经成为当今 CAD 工程的主流。目前, Autodesk 公司已经发布了 AutoCAD2006版本。它不仅在机械、建筑、电子、石油、化工及冶金等部门得到了大规模的应用,同时也在地理、气象、航海及拓扑等特殊图形,甚至乐谱、幻灯及广告等领域开辟了极其广阔的市场。

作为图形图像软件的一种, AutoCAD2006中文版有着特定的界面和操作方法。

AutoCAD2006对用户的计算机系统有如下几个要求。

●操作系统

推荐采用以下操作系统之一:

Windows XP Professional Service Pack1或 2

Windows XP Home Service Park 1或 Windows XP Home Service Pack 2 Windows XP Tablet PC

Windows 2000 Service Pack4

●处理器

Intel Pentium Ⅲ以上 CPU , 主频最小应为 500MHz , 推荐采用主频为 800MHz 以上或者主频更快的处理器 .

●内存(RAM )

最小配置应为 256MB ,建议配置 512MB 。如果条件允许,则应配置更大容量的内存以提高处理的速度。

●磁盘空间

安装需要 300MB 可用磁盘空间。

●显示器

1024像素 X768像素 VGA ,真彩色(最低) 。

● Web 浏览器

AutoCAD2006提供了完善而强大的网络功能, 这就要求 Web 浏览器应采用具有 Service Pack 1(或更高版本)的 Microsoft Internet Explorer 6.0。 AutoCAD2006中文版是 Autodesk 公司推出的最新绘图软件版本,它提供了一个更加轻松、舒适的绘图环境。综合起来, AutoCAD2006新增加了以下几个主要功能。

●填充图形

图形填充在很多 AutoCAD 图形中会经常用到。这一功能在 2006版本中又有了很大的增强, 可以让用户更有效地使用它。对边界填充和填充 (另名为阴影和渐变)以及填充编辑对话框都进行了改进。它提供了更多、更容易操作的选项, 包括可伸缩屏以访问高级选项。

1. 控制填充原点

在创建填充图案时, 图案的外观与 UCS 原点有关。这种默认的行为创建的图

案外观很难预知, 而且得到的经常是自己不希望的结果。要更改它的外观只能通过使用不同位置的边界实现。

在 2006版本中,在创建和编辑填充图案时可以指定填充原点。新的填充原点可以在【填充】以及【填充和渐变】对话框中控制。用户可以使用当前的原点通过单击一个点来设置新的原点, 或利用边界的范围来确定, 甚至可以指定这些选项中的一个作为默认的行为用于以后的填充操作。

1. 指定填充边界

以前在 AutoCAD 中指定填充区域有许多的限制, 只能拾取区域中边界内的一个点, 而且整个边界都必须在当前屏幕显示范围内可见, 所以只能缩放或平移到整个边界可见或将边界分成多个部分。在创建完填充后, 不能利用其他的对象重新定义边界,这样便只能删除原来的填充重来一次。

在 2006版本中得到了很大的改进,拥护只需要在调整填充边界上花很少的是时间即可。

用户可以在范围不完全在当前屏幕中的区域中选取一个点开填充。例如可以填充整套房子的墙,但可以放大到某个房间来选取点。

新的边界选项允许用户添加、删除、重新创建边界以及察看当前边界。 3.创建分离的填充对象

需要在图形中的多个区域使用相同的填充属性时, 如果一次将所有的区域都选中, 那么只能出现一个填充对象, 这样的结果可不是你所需要的。如果将所有的填充作为一个单一的对象, 则不能在不影响其他填充图案的情况下对某一个填充图案进行修改和删除。所以就只能每次填充一个来完成, 这样才能让它们各自独立。

在 2006版本中,在【填充和渐变】对话框中新增加了一个选项,可以让用户在一次填充操作中创建分离的填充图案。这样的一次操作就等于以前的多次操作。

4. 查找填充面积

有些时候进行边界填充后, 需要确定边界所包含的面积。例如将一块地分成几个部分, 在分的时候必须知道每块地的面积。在以前的版本中这需要分两步走, 第一步是创建填充,第二步是计算面积,而且计算面积也不是一件简单的事情。

而在 2006版本中,确定填充空间的面积将是一件非常简单的事情。 2006版本在填充图案的属性窗口中增加了一个面积属性, 可以察看填充图案的面积。如果选择了多个填充阻雨,累计的面积野花能查询到。

●绘图与编辑

AutoCAD 提供有很多的命令来绘制和编辑任何形状的几何图形。在 2006版本中,这些命令中有很多都被增强了,使绘图和编辑任务变得更加容易完成。 1. 使用普通的编辑命令

矛盾或效率低的命令执行起来会降低效率甚至破坏整个设计过程。虽然这些命令已经用了很长一段时间,但这不代表它们就不需要改变。

在 2006版本中普通的 AutoCAD 编辑命令已被更新,以便提供更协调和更有效的命令交互。 “复制” (COPY )命令包含了一个“放弃” (Undo )选项,它可以在一个复制操作过程中撤消多个复制的对象。使用 “复制” (COPY ) 、 “移动” (MOVE ) 和 “拉伸” (STRETCH ) 等命令在整个编辑进程中可以保留最近的移动距离值。 “拉伸” (STRETCH ) 命令提供了更加灵活和协调的对象选择项。用户可以使用标注的对象选择方法,例如拾取对象, AutoCAD 能自动地将这些对象当成移动的对象。可以在一个 “拉伸” 操作中是可以采用多次框选来选择对象, 这样可同时按不同的选择集拉伸对象。 “旋转” (ROTATE )和“比例缩放” (SCALE )命令包含了复制操作,这样可以使用户在旋转或缩放对象的同时复制对象。使用增强的“参照” 选项可以拾取任意两个点以指定新的角度或比例, 用户不再局限于将基点作为参照点。使用“偏移” (OFFSET )命令可以在不退出命令时多次进行偏移操作。使用命令中的附加选项可以进行撤消操作, 自动删除源对象, 也可以指定新的对象是在当前图形中创建还是在与源对象相同的图层中创建。在“倒角” (CHAMFER ) 和“圆角” (FILLET )命令中包含了撤消选项,使用户可以在命令中撤消倒角或圆角操作。附加的功能使用户可以快速地创建零距离倒角或者零半径倒圆, 这只需要在选择两条线的时候按下 Shift 键即可。 “修剪” (TRIM ) 和 “延伸” (EXTEND ) 命令提供了轻易访问附加对象选择选项。默认的 “全部选择” 项使用户既可以快速地选择所有可视的几何图形作为剪切或延伸边界, 而且在选择对象进行修剪或延伸使“栏选” (Fence )和“窗交” (Crossing )项也可用。当使用栏选项使, 框窗口的最初拾取点将决定选定的对象是怎样进行修剪或者延伸的。 “矩形”

(RECTANGLE )命令提供了新的面积和旋转选项。使用面积选项,用户可以通过指定矩形的面积和一个边长来创建矩形。而旋转选项使用户在创建的过程中可以通过输入旋转角度或拾取两点来旋转矩形。

2. 连接同类的对象

在图形编辑的过程中可能经常会产生一些多余的对象, 这些对象在图形中容易造成混乱,而把这些无用的对象删除掉或合并掉则需要花费很多的时间。在 2006版本中,新的“合并” (JOIN )命令能够将多个同类对象的线段连接成单个对象,这样可以减少文件的大小和改进图形的质量。 JOIN 功能对多段线、直线、圆弧、椭圆弧和样条曲线等都有效。它可以很容易地将任何数量的在同一直线方向上的线段连接成一条线。原始的线段可以是相互交迭的、带缺口的或者端点相连的, 但必须是在同一直线方向上。对于圆弧段或椭圆弧段也一样, 它需要这些圆弧在同一个圆周上。用户可以使用“合并” (JOIN )命令连接在同一个平面而且端点相连的多个样条曲线,可以使用“合并” (JOIN )命令封闭圆弧或椭圆弧,自动地将它们转换成远或椭圆。

3. 创建和编辑多线

AutoCAD 中的多线对象可以让用户创建平行线对象。尽管多线对象在平面布置图这样的图形中非常有用, 但这个工具在创建和编辑这些对象时有些不标准和麻烦。在 2006版本中增加的多线功能可使多线对象更加灵活和容易使用。多线样式和【多线编辑工具】对话框提供了更新、更直接的用户界面。另外,多线对象现在也支持标准的修剪和延伸命令。

4. 访问三维几何图形的对象捕捉

新的“对象捕捉” (OSNAPZ )系统变量使用户可过滤和替换 OSNAP 点中当前标高的 Z 值。如果设置 OSNAPZ 为任何方式得到的, OSNAP 的 Z 值将被替换为当前标高或使用当前 UCS 的 Z 值。

4. 动态块

“动态块” 具有灵活性和智能性, 用户在操作时可以轻松地更改图形中的动态块参照。可以通过自定义夹点或自定义特性来操作动态块参照中的几何图形。这使得用户可以根据需要在位调整块, 而不用搜索另一个块以插入或重定义现有的块。

5. 动态输入

“动态输入” 在光标附近提供了一个命令界面, 可以帮助用户专注于绘图区域。启用“动态输入”时,工具栏提示将在光标附近显示信息,该信息会随照射光标的移动而动态更新。当某条命令为活动时, 工具栏提示将为用户提供输入的位置。

8.2 摇臂钻床零件 CAD 图(见附件)

9 小结

通过这次毕业设计让我对钻床的钻削原理、钻床的种类和 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床主要用途及适用范围、使用环境要求、技术特性、主要参数、液压系统、 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的安装、 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的精度检验、 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的保养及调整、 Z3050×16/Ⅰ摇臂钻床的操作规程, 有了进一步的了解和认识,还了解了钻削加工的过程和所用的相应的刀具及刀具的进一步认识。在制作和寻找整理资料的过程中让我对机械知识和我自身的能力得到了更一步的提高, 培养了我们缜密的思维, 考虑问题要一分为二, 考虑设计所需的条件和材料以及资金消耗等等。在这次设计中, 老师给我们灌输了许多平时书本中没接触的知识,这些都对我们十分有益,会成为我们一生的财富。

10 致谢

本设计的研究工作是在导师高志坚的悉心指导和关心下完成的, 在设计的选题、调研和撰写时倾注了老师大量的心血和精力。导师敏锐的洞察力, 活跃的思维,以及广泛的学识积累,给我留下了深刻的印象。导师为人谦虚,平易近人, 严紧认真,治学一丝不苟,以及宽以待人的作风,深深地影响着我,并将使我受益终身。值此论文完稿之际, 谨向辛勤培养我的导师致以崇高的敬意和衷心的感谢!

11 参考文献

1. 高志坚 . 《设备管理》 . 北京:机械工业出版社 ,2002.3第 1版

2. 机械工程手册编辑委员会 . 《机械工程手册》 . 机械工业出版社 ,1982.3第 1版

3. 机械工业部生产与信息统计司国内贸易部设备成套管理局 . 《中国机械产品成套订货手册》 . 机械工业出版社 ,19896.5第 1版

4. 《沈阳机床厂摇臂钻床使用说明书》 . 沈阳机床有限公司中捷摇臂钻床厂

5. 《沈阳机床厂摇臂钻床维修配件目录》 . 沈阳机床有限公司中捷摇臂钻床厂

6. 机械电子工业部 . 《机械产品目录》 . 机械工业出版社 ,1991.8第 1版

7. 机械电子工业部生产司机械工程学会设备维修与管理专业学会 . 《设备管理与维修工作手册》 . 湖南科学技术出版社 .1989.1第 1版

8. 《机械制图》 . 钱可强 . 高等教育出版社 .2007.7第一版

9. 《 AutoCAD基础知识》常州机电学院内部刊物

10. 常州机电学院图书馆网站

11. 机械专家网站

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