序言金屬切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法，是機械制造行業(yè)中最基本的加工方法，金屬切削加工過程是由金屬切削機床來實現(xiàn)的金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器在現(xiàn)代機械制造行業(yè)中，隨著加工零件方式多樣化及工藝合理化的發(fā)展的要求，加工零件的方法也呈現(xiàn)出多樣化，如：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓和輥軋等，在這其中機床切削加工的工作量約占總制造工作量的40%～60%(其中鉆床占11.2%),所以在目前的機械制造行業(yè)中金屬切削機床是主要的加工設備而機床的技術性能又直接影響機械制造行業(yè)的產(chǎn)品質量和勞動生產(chǎn)率，所以為了提高國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學技術水平，必須對機床的發(fā)展作出新的要求隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術的進步，尤其是計算機的出現(xiàn)和數(shù)控技術的發(fā)展，我國的機械制造行業(yè)正朝著立式化、精密化、高效率和多樣化的方向發(fā)展我國機床工業(yè)自1949年建立以來，雖然在短短的時間內(nèi)取得了很大的成就，但與世界先進水平相比還有較大的差距就現(xiàn)狀看，主要表現(xiàn)在：我國機床工業(yè)起步晚、技術不成熟；大部分高精度和超精度機床的性能還不能滿足要求，精度保持度也差，特別是高效立式化和數(shù)控機床的產(chǎn)量、技術水平和質量等方面都明顯落后[8]。

據(jù)有關部門統(tǒng)計我國數(shù)控機床的產(chǎn)量僅是全部機床產(chǎn)量的1.5%，產(chǎn)值數(shù)控化僅為8.7%（至1990年底）；我國數(shù)控機床基本上是中等規(guī)格的車床、銑床和加工中心等，而精密、大型、重型或小型數(shù)控機床還遠遠不能滿足要求；另外我國機床在技術水平和性能方面的差距也很明顯，機床理論和應用技術的研究也明顯落后所以我們要不斷學習和引進國外先進科學技術，大力發(fā)展研究，推動我國機床工業(yè)的發(fā)展由以上現(xiàn)狀分析我們可以看出，在機床加工中鉆床的加工工作量在總制造工作量中占有很大的比重鉆床為孔加工機床，按其結構形式不同可以分為搖臂鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床、多軸鉆床等主要用來進行鉆孔、擴孔、絞孔、攻絲等長期以來我國的機械制造工業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來完成，但是傳統(tǒng)的鉆床在大批量生產(chǎn)時存在許多的不足之處：(1)立式化程度不高，難以進行大批量的生產(chǎn)；(2)工作效率低，且工人的工作環(huán)境惡劣；(3)占用人力較多，操作固定不易出錯；(4)精度不高，工件裝夾費時；(5)加工產(chǎn)品質量不高；針對以上傳統(tǒng)鉆床的不足之處及生產(chǎn)中存在的問題，我們有必要對傳統(tǒng)鉆床進行結構改進通過對傳統(tǒng)鉆床手動的進給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)及人工送料系統(tǒng)的改進和設計，從而提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率，實現(xiàn)立式化，降低勞動強度及工作量。

當前傳統(tǒng)鉆床問題的存在主要在于立式化程度、生產(chǎn)效率、工作環(huán)境及產(chǎn)品質量在生產(chǎn)過程中，手動的操作、繁鎖的裝夾、大量生產(chǎn)力的投入和單一的生產(chǎn)流程導致了鉆床加工的立式化程度低、生產(chǎn)效率低、工作環(huán)境惡劣和產(chǎn)品質量不高，因此，我們要解決的問題在于如何實現(xiàn)鉆床加工的立式化、減少生產(chǎn)力的投入生產(chǎn)和與其它工藝流程相結合，同時也要考慮經(jīng)濟問題經(jīng)過分析，我們可以從機構設計和控制系統(tǒng)兩方面去考慮通過對鉆床機構的改造來實現(xiàn)立式化控制的要求，提高產(chǎn)品的加工精度及質量；通過導入先進的控制系統(tǒng)來進行立式操控，從而實現(xiàn)立式化，便于導入到其它生產(chǎn)流程中去為了解決問題和便于設計改造，我們將鉆床分為傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)、送料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)五個部分，下面分別對各部分的問題提出解決方案：(1)傳動系統(tǒng) 為滿足改進后的加工及工作要求，在做出相應的計算后對傳動系統(tǒng)進行改進和調整2)進給系統(tǒng) 傳統(tǒng)的鉆床主軸進給系統(tǒng)主要由主軸、主軸套筒、主軸套筒鑲套、齒輪齒條和軸承等組成主軸在加工時即要作旋轉運動，也要作軸向的進給運動機床主軸被裝置在主軸套筒內(nèi)，套筒放置在主軸箱體孔的鑲套內(nèi)，主軸上側由花鍵連接機床加工時，旋轉運動由花鍵傳入，而進給運動則由齒輪通過齒條帶動套筒在鑲套內(nèi)運動。

為了實現(xiàn)立式化控制的要求，主軸進給機構改進主要有：主軸旋轉運動依然由電動機傳入，而進給則由液壓傳動替代手動的齒條傳動，通過液壓控制系統(tǒng)來實現(xiàn)進給動作3)夾緊系統(tǒng) 傳統(tǒng)鉆床的夾緊主要是手工操作，由夾具夾緊工件為了便于實現(xiàn)立式化控制，工件夾緊由夾具完成，動力源由夾緊液壓缸導入，通過液壓控制系統(tǒng)來實現(xiàn)夾緊動作的立式化4)送料系統(tǒng) 在生產(chǎn)過程中，鉆床的送料主要由人工輸入，這使得投入了大量的生產(chǎn)力，消耗了大量的工時，使的生產(chǎn)率不高，為此我們通過導入立式送料系統(tǒng)來減少生產(chǎn)力的投入和工時的消耗立式送料系統(tǒng)機構傳動要根據(jù)生產(chǎn)的需求作出相應的設計需求，動力源可由電機或液壓系統(tǒng)傳入，二者均可實現(xiàn)立式化控制5)控制系統(tǒng) 當前機床控制系統(tǒng)主要由計算機數(shù)控、繼電器電氣控制和PLC控制等，由于繼電器電氣控制系統(tǒng)，其聯(lián)動關系復雜，維修困難，故障率高，經(jīng)常影響正常生產(chǎn)，計算機數(shù)控造價高、系統(tǒng)復雜，而PLC控制系統(tǒng)可靠性好、造價低、抗干擾能力強、柔性好、編程簡單、使用方便、擴充靈活、功能完善，所以我們利用PLC控制技術來實現(xiàn)對進給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)和送料系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)的控制本文主要是通過應用機床設計的一般方法對傳統(tǒng)鉆床的機構和控制系統(tǒng)進行設計及改進。

研究的主要內(nèi)容是普通臺式鉆床傳動系統(tǒng)的改進、進給系統(tǒng)的設計、進給系統(tǒng)液壓缸的設計和PLC控制系統(tǒng)的設計等四個方面其中重點在于進給系統(tǒng)、進給系統(tǒng)液壓缸和PLC控制系統(tǒng)的設計進給系統(tǒng)設計主要是解決主軸高速旋轉與軸向進給兩個自由度的實現(xiàn)；進給系統(tǒng)液壓缸設計包括液壓缸的設計、液壓缸與主軸的配合和液壓缸油路控制； PLC控制系統(tǒng)的設計主要是通過應用PLC控制程序來實現(xiàn)對液壓油路的動作控制及鉆床加工過程的動作控制我們通過對傳統(tǒng)臺式鉆床的改進及設計，要達到的目標在于通過改進鉆床能夠實現(xiàn)工作立式化，最終能滿足以下要求：(1)能實現(xiàn)立式化連續(xù)生產(chǎn)，改善產(chǎn)品加工質量，提高生產(chǎn)效率；(2)降低工作人員勞動強度和工作量；(3)鉆床系統(tǒng)工作平穩(wěn)，滿足工作要求；(4)經(jīng)濟因素合理[3]；1 零件的工藝性分析以及生產(chǎn)類型的制定1.1 閥蓋的作用裝有閥桿密封件的閥零件，用于連接或是支撐執(zhí)行機構，閥蓋與閥體可以是一個整體，也可以分離1.2 分析零件（閥蓋）的工藝性通過對零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全該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難獲得以下是閥蓋需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1.左右端面粗糙度為25，孔φ35，粗糙度為12.5，此孔為加工其他孔的基準。

孔φ35內(nèi)表面，粗糙度為12.5，孔φ20，粗糙度為25.2. φ41外圓面，粗糙度為25；φ50外圓，粗糙度為12.5；φ50外圓右端面，粗糙度為12.5；φ53外圓右端面，粗糙度為25；φ53外圓，左端面，粗糙度為253.孔φ14H8，粗糙度為12.5；根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的孔，上述各孔的技術要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證1.3 零件的生產(chǎn)類型1.3.1 計算生產(chǎn)綱領生產(chǎn)綱領：企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)產(chǎn)品的品種、規(guī)格及產(chǎn)量和進度計劃計劃期通常為1年，所以生產(chǎn)綱領也通常稱為年生產(chǎn)綱領零件的生產(chǎn)綱領可按式1-1計算：N=Qn（1+α）（1+β）=48000×2×1.05×1.01=101808件 (1-1)取Q=102000件注：Q—產(chǎn)品的年產(chǎn)量，臺/年；n—每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量，件/臺；α—備品率，5%；β—廢品率，1%；1.3.2 確定生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是是產(chǎn)品的品種、產(chǎn)量和生產(chǎn)的專業(yè)化程度在企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)技術、組織、經(jīng)濟效果等方面的綜合表現(xiàn)不同的生產(chǎn)類型所對應的生產(chǎn)系統(tǒng)結構及其運行機制是不同的，相應的生產(chǎn)系統(tǒng)運行管理方法也不相同。

選擇生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)1.4選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖1.4.1.選擇毛坯該零件材料為鑄鋼，零件結構比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，為使零件有較好的力學性能，保證零件工作可靠，故采用模鍛成形這從提高生產(chǎn)效率保證加工精度上考慮也是應該的零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定1.4.2.確定機械加工余量根據(jù)鍛件質量、零件表面粗糙度、形狀復雜系數(shù)查2-28表得鍛件孔的精鉸：0.05mm.粗鉸：0.95mm.鉆：0.94mm.1.4.3.確定毛坯尺寸 毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可 （1）確定圓角半徑查表得： 外圓角半徑 r=2.5mm 內(nèi)圓角半徑 R=8mm（2）確定模鍛斜度查表得： 模鍛斜度為：5°～10°2 選擇加工方法，制定工藝路線2.1定位基準的選擇粗基準的選擇：按有關基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準。

現(xiàn)以零件的側面為主要的定位粗基準精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，選擇以圓柱體的Φ12H7孔為精基準2.2零件表面加工方法的選擇（1）左右端面 為未注公差尺寸，表面粗糙度為Ra25，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，需進行粗銑（2）Φ35孔 公差等級為IT11，表面粗糙度為Ra12.5，需進行鉆和粗鉸3）Φ35內(nèi)表面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，表面粗糙度為Ra12.5，用平面锪鉆4）Φ20孔 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，表面粗糙度為Ra25，需進行鉆5）φ41外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，表面粗糙度為Ra25，粗車即可6）φ50外圓右端面， 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為12.5，對φ35H11孔的垂直度為0.05，采用粗車 半精車（7）φ50外圓， 公差等級為IT11，粗糙度為12.5，采用粗車 半精車。

8）φ53外圓右端面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為25，粗車即可9）φ53外圓 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為25，粗車即可10）φ53外圓左端面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為25，粗車即可11）M36外螺紋 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，采用粗車12）φ28.5孔 公差等級為IT8，粗糙度為12.5，采用鉆，鉸13）φ28.5孔右端面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為12.5，用平面锪鉆（14）倒角 粗糙度為25，粗車即可15）4-φ14孔 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，表面粗糙度為Ra12.5，需進行鉆2.3 制定工藝路線工序Ⅰ：粗銑左右兩水平端面工序Ⅱ：鉆、粗鉸Φ35的孔工序Ⅲ：锪鉆鍃平Φ35內(nèi)表面工序Ⅳ：鉆Φ20的孔工序Ⅴ：粗車φ41外圓面。