微型孔数控钻床的设计.doc

唐 山 学 院

毕 业 设 计

设计题目：微型孔数控钻床的设计

系 别： 机电系
班 级： 10级机机械设计制造及其自动化
姓　 　名：
指 导 教 师：
本设计包含完整说明说及全部CAD图纸 QQ229780692
2012年11月3日

唐山学院毕业设计任务书
题 目
微型孔数控钻床的设计
专 业
机械设计制造及其自动化
班级
2010级
学生姓名

承担指导任务单位
河北机车技师学院
导师
姓名

导师职称
高讲
一、毕业设计内容
设计一台微型孔加工专用数控钻床机械部分，并对其各主要部件进行设计。
二、基本要求
设计要求：本钻床能够实现孔径加工范围为0.1mm～3mm，钻孔深度大于10mm，待加工工件长宽小于600mm×400mm。
三、设计组成
技术参数有：轴向力系数、切削速度、钻孔直径进给量、最大负荷丝杠牵引力、公称直径、摩擦角、丝杠螺纹升角等等。
四、应收集的资料：
通过查阅资料及浏览相关方面网页了解此方面信息，对一些易损件进行强度分析校核，并进行结构改进，同时查阅了机械设计手册等文献。
五、进度计划：
2012年9月2日：进行毕业设计指导，组织学员选择设计题目。
2012年9月3日—10日：审定学员毕业设计大纲，发放毕业设计任务书。
2012年9月11日—17日：审查学员毕业设计开题报告，开始撰写毕业设计。
2012年9月18日—10月6日：学员组织材料，撰写初稿。
2012年10月7日—14日：审查初稿，指导学员修改论文。
2012年10月15日—20日：进行二次论文修改指导、定稿。
2012年10月21日—25日：审订论文格式，告知打印一式两份。
2012年10月26日—11月3日：最终定稿，告知准备论文答辩。
教研组主任签字

时 间
年 月 日
注：可根据内容加页。
唐山学院毕业设计开题报告
题 目
微型孔数控钻床的设计
专 业
机械设计制造及其自动化
班级
2010级
学生姓名

一、选题背景
孔加工技术在机械制造领域中获得越来越广泛的运用，机械产品日趋精密复杂，且需求频繁改型，特别是宇航、造船、军事等领域所需的机械零件，精度要求高，形状复杂，批量小，对孔的加工精度和表面质量也提出更高的要求，特别是在不锈钢，耐热钢，钛合金，高温合金等难加工材料上加工精密微细孔。
二、主要研究方法
通过机电结合，实现了机床主运动的“零运动”，称为“电主轴” 。
三、预期目标
因为其综合运用了机电结合，工作效率高，有其特殊的应用场合，并且能使我把四年学习的知识综合运用起来，达到了预期的目标，取得了很好的效果。
指导教师签字

时 间
2012 年 9 月 3 日
注：可根据报告的内容加页。
唐山学院毕业设计评语及成绩
学生姓名

专业
机械设计制造及其自动化
班级
2010级
学号

毕业设计题目
微型孔数控钻床的设计
指导教师姓名

指导教师职称
高讲
指导教师评语：

专家评语：

签字：
年 月 日
答辩小组意见：

答辩小组组长签字：
年 月 日

成绩：

院长（主任）签字：
年 月 日

摘 要
摘 要
目前，机械行业正向高自动化，数控化方向发展，这已成为这一传统行业的发展趋势。
本次设计是一台能够实现微型孔加工的专用数控钻床机械部分的设计，随着电气传动技术的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主传动的机械结构已得到极大的简化，取消了带传动和齿轮传动，机床主轴有内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床主运动的“零运动”，称为“电主轴” 。在电部分硬件电路设计采用了集成度和灵敏度高的MCS-51系列中的8031单片机扩展系统，对机床电机进行开环控制。
设计特点：通过机电结合，充分利用软硬件资源，优化了系统结构，简化了加工过程，提高了自动化程度。
关键词：数控钻床 电主轴 单片机 步进电动机

VI

目录
目 录
摘 要 V
1 引言 1
2 总体设计 1
2.1 设计任务 1
2.2 总体方案的确定 2
2.2.1 系统的运动方式和伺服系统 2
2.2.2 计算机系统 2
2.2.3 主传动系统 2
2.2.4 X-Y工作台的传动方式 2
2.2.5 立柱、导轨和床身 2
3 机械部分设计 3
3.1 X、Y工作台设计 3
3.1.1 工作台外形尺寸及重量估算 3
3.1.2 钻削力计算和扭矩M计算 3
3.1.3 直线滚动导轨的确定 4
3.1.4 滚珠丝杠的设计计算 5
3.1.5 步进电机的选用 7
3.1.6 确定齿轮传动比 9
3.1.7 确定齿轮模数及有关尺寸 9
3.1.8 步进电机惯性负载的计算 10
3.1.9 键的选择 10
3.1.10 轴承的校核 11
3.1.11 滚动轴承的预紧 13
3.1.12 滚动轴承的润滑 13
3.2 主轴箱进给系统设计 13
3.2.1 进给机构设计 13
3.2.2 主轴设计 17
3.3 立柱与套筒的设计 22
结 论 21
参考文献 22
致 谢 23

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