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摘 要

随着科学技术的进步与成熟应用，工业制造业得到了长足的发展。钻床在机械加工中占据着极其重要的地位，主要应用于工件孔加工中。普通钻床虽然可以出色的完成加工任务，但是其运动方向单一，不能通过一次定位完成多个位置的钻孔工作，通常需要人工来移动工件方能完成，致使其效率低下，加工精度大打折扣，且存在安全隐患，容易造成人员受伤。随着生活节奏的加快，普通钻床加工能力越来越不能满足人们对高效率、高产能机械的要求。

基于以上需求，多轴钻床应运而生，其相对于传统普通转床具有很大的优势。由于当前零部件通常在一个平面内有多个钻孔，多轴钻床可以在不移动工件的前提下，对多个不同位置的转孔进行加工。生产效率、加工精度大大提升，且降低了现场人员的劳动量，具有很高的安全性，为推动加工制造业自动化生产做出了巨大贡献。

本文根据多轴钻床液压系统的工作要求，设计了其液压系统，首先其工作循环为：动力滑台快进、工进、快退及原位停止。在设计过程中，本文对多轴钻床液压系统进行了运动分析及其负载分析，其次初选了液压缸的工作压力，绘制了液压系统原理图。依据钻床液压动力系统工作参数对选取、确定了驱动电机参数及型号，并进行了校核、验算。随后对液压缸直径、壁厚及活塞杆参数进行了设计、计算，并进行了强度的校核。本文亦对相关液压原件进行了选型，并完成液压缸装配图及非标件零件图的绘制。

关键词：多轴钻床；液压系统；负载分析；液压缸

ABSTRACT

With the progress and mature application of science and technology, industrial manufacturing industry has made great progress. Drilling machine plays an important role in machining, which is mainly used in workpiece hole machining. Although the ordinary drilling machine can finish the processing task excellently, its movement direction is single, and it can't complete the drilling work of multiple positions through one time positioning. Generally, it needs to move the workpiece manually to complete, resulting in low efficiency, greatly reduced processing accuracy, and potential safety hazard, which is easy to cause personal injury. With the acceleration of the pace of life, the processing ability of ordinary drilling machine can not meet people's requirements for high efficiency and high productivity machinery.

Based on the above requirements, multi axis drilling machine came into being, which has great advantages compared with the traditional conventional rotary machine. Because the current components usually have multiple holes in a plane, the multi axis drilling machine can process multiple rotating holes at different positions without moving the workpiece. The production efficiency and processing accuracy are greatly improved, and the labor volume of field personnel is reduced, with high safety, which makes a great contribution to promoting the automatic production of processing and manufacturing industry.

According to the design requirements of the hydraulic system of the multi axis drilling machine and the relevant parameters, the circulation flow of the hydraulic system is determined as follows: no-load fast forward of the power slide, no-load working forward of the power slide, no-load fast backward of the power slide and no-load in-situ stop of the power slide. In the design process, this paper analyzes the movement and load of the hydraulic system of the multi axis drilling machine, and selects the working pressure of the working cylinder of the hydraulic system as 4 × 10⁶ Pa, and formulates the hydraulic drive system and the schematic diagram of the drive system. According to the working parameters of the hydraulic power system of the drilling machine, the parameters and models of the driving motor are selected, checked and calculated. Then the diameter, wall thickness and piston rod parameters of hydraulic cylinder are designed and calculated, and the strength is checked. In this paper, the relevant hydraulic components are also selected, and the assembly drawing of hydraulic cylinder and the drawing of non-standard parts are completed.

Key words: multi axis drilling machine; hydraulic system; load analysis; hydraulic cylinder

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

1.1课题来源 1

1.2课题研究意义 1

1.3国内外研究现状 1

第二章 卧式双面多轴钻床液压系统设计 3

2.1 液压系统工作要求 3

2.2 工况分析 3

2.3 拟定液压系统原理图 5

2.3.1 执行元件参数确定 5

2.3.2 液压系统原理图 7

2.4 液压元件的选择 8

2.4.1 液压泵参数的计算 8

2.4.2 电动机的选择 9

2.4.3 液压阀及过滤器的选择 10

2.4.4 油管规格的选择 10

2.4.5 油箱容积的确定 10

第三章 液压系统性能验算 11

3.1 压力损失的验算及确定压力阀的调整值 11

3.1.1 快进工况下系统压力损失的验算及确定压力阀的调整值 11

3.1.2 工进工况下系统压力损失的验算及确定压力阀的调整值 11

3.1.3快退工况下的压力损失验算及确定压力阀的调整值 11

3.2 液压系统发热与温升的验算 12

第四章 液压缸的设计 13

4.1 液压缸安装形式确定 13

4.2各附件的结构和材料设计 13

4.3 缸体壁厚的校核 13

4.4 液压缸工作行程的确定 14

4.5 活塞杆的设计与计算 14

4.6 导向套的设计与计算 15

4.7 端盖与缸底的设计与计算 15

4.8 缓冲装置的设计 16

4.9 排气装置 16

4.10 密封件的选用 16

第五章 总结与展望 17

5.1 总结 17

5.2 展望 17

参考文献 18

致 谢 19

第一章 引言

1.1课题来源

卧式双面多轴机床，又称多轴钻孔器，是一种钻孔、攻牙的专用机床设备，多用于中小型工件孔的加工。本课题所设计的卧式双面多轴钻床液压系统，主要运动为：工件的定位与夹紧，动力由液压系统提供，像左右运动由动力滑台实现；切削动力由电动机主轴箱的主轴提供。工作时工件装入定位夹紧装置，工件开始定位与夹紧，然后动力滑台实现进给与快退等动作，加工过程中，钻床还需提供切削液。工件加工完成后，各个元件复位，等待下一个循环工程。本课题对所设计的卧式双面多轴钻床液压系统的运动分析、涉及到的一些主要参数需要计算、绘制设计原理图与驱动系统及液压元件、验算系统性能等，并完成液压缸装配图及非标件零件图的绘制。

1.2课题研究意义

机械制造业的发展致使多轴钻床应用而生，像一些机械类零部件的加工以及大批量的生产，大型卡车零部件的加工、孔类零件的加工制造等等许多的地方都有涉及。多轴钻床与传统的钻床相比较有着明显的优势，首先多轴钻床的使用加工速度比普通钻床有着明显的提升，同一工件在同一部位往往有许多的小孔，这些小孔在普通机床上无法同时被加工，必须要加工完一个才能在加工下一个孔，必须要有人工来在一旁参与加工。如果加工的是小型的零部件还可以考虑这种方法，但是当工件体积庞大结构复杂时，这种方法的不合理性就体现了出来而且还极易容易发生危险，生产效率低且成本大大增加。所以大批量生产多孔工件时，需要用专门的机床进行加工，现实生活的需要导致了这种专用机床的出现-多轴钻床。而本文就是从多轴钻床液压系统的设计上由给定的参数要求，一步步的设计出符合现代化工业标准的先进的多轴钻床设备。

1.3国内外研究现状

在现代化的发展中，机械制造行业里的企业对机床有着广泛的需求。普通的简单的钻床劳动量很大需要投入大量的人力物力，并且该机床的专用性也很低，这些特点导致了普通机床的效率十分的低下，已经与现代化的发展背道而驰，难以满足现代化企业。而多轴钻床操控非常的简单易行，很容易掌握且不易发生错误与故障，提高安全性与生产率从而延长钻床的使用效率。随着科学技术的不断进步与发展，专用机床正越来越多的被投入到机械制造业中。因而专用钻床的性能很大程度上与企业发展息息相关。多轴钻床又属于工艺装备。所以多用机床的先进程度、种类、形式和规格都取决于工艺需要。只有定出先进的制造工艺，才能设计出合理的专用机床。

王猛^[1]（2014）在《钻孔组合机床液压系统智能化控制的研究》论文中指出，进入21世纪各国经济发展空前迅速，组合机床在我国未来的发展趋势应该是数控技术被广泛应用，柔性技术得到逐步发展，综合自动化技术显著提高，加工工序高度集中，以上发展趋势也是为了适应经济全球化制造业竞争愈加激烈而提出的。

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