我们通过对传统台式钻床的改进及设计，要达到的目标在于通过改进钻床能够实现工作自动化，最终能满足以下要求：

（1）能实现自动化连续生产，改善产品加工质量，提高生产效率； （2）降低工作人员劳动强度和工作量； （3）钻床系统工作平稳，满足工作要求； （4）经济因素合理；

1.3 本章小结

本章节主要对现代机械制造业作了简单的总概括，并对机床切削加工作出分析。提出当前金属切削加工中存在的一些问题，以及针对钻床加工现存的缺点作出剖析，提出对传统钻床改造的必要性和可行性，并对改造的任务和目标作出简述。 通过对改造任务和目标简述，为设计方案的确定了设计对象。

2 自动钻床的总体方案设计

总体方案设计的构思和方案拟定关系到产品的功能是否齐全、性能是否优良、经济效益是否显著，因此，我们要确定良好的总体方案设计思想，保证产品的功能、经济效益和实用性能。

总体方案设计的内容主要包括以下几个方面： （1） 执行系统的方案设计 ；

（2） 原动机类型的选择和传动系统的方案设计； （3） 控制系统的方案设计； （4） 总体布局设计； （5） 辅助系统的设计；

为了完成普通台式钻床的改造及进给系统的设计，我们依循机床设计的一般步骤

确定自动钻床的总体方案设计。

2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述

本文对普通台式钻床的自动化改造及进给系统设计是以某五金工具厂钢丝钳生产线的自动化改造为背景。

已知：加工对象为钢丝钳，加工工序为在钢丝钳上钻削直径为φ12mm（钻床最大钻削直径）的通孔，钢丝钳材料为Q235。

改造后的全自动钻床应满足以下设计要求： （1） 满足自动连续生产，且生产率为3把/分钟； （2） 自动化改造应是机械、电气和液压的有机结合；

（3） 传动系统设计应包含切削力计算、电动机选择、传动装置设计、床身结构

设计等；

（4） 设计重点为钻床液压进给系统之进给油缸设计； （5） 自动控制系统应以PLC与手动相结合的方式实现；

2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定

与传统台式钻床的加工工艺路线相比较，改造后的全自动钻床基本动作有很大的调整，这其中主要是导入了自动化加工动作。结合设计及生产要求，确定工艺路线如下：

启动（电源及控制模块）→自动送料→自动夹紧→主轴快进→主轴工进→主轴停 留→主轴快退→夹具松开→出料→ 为了完成自动化加工，自动钻床按照上述工艺路线进循环行动作来完成成批工件的加工过程。

根据工艺流程，可确定自动钻床的动作流程图如下（图2-1）：

图2-1自动钻床动作流程图

2.3 执行系统的方案设计

执行系统是机械系统中的重要组成部分，直接完成机械系统预期工作任务。 机械执行系统的方案设计是机械系统总体方案设计的核心，是整个机械设计工作的基础。

本文自动钻床的执行系统主要包括钻头加工和进给液压缸驱动进给。

2.3.1 执行系统的功能原理设计

功能原理设计决定产品的技术水平、工作质量、传动方案、结构型式、制造成本等。因此在进行钻床的功能原理设计时，我们应当考虑钻床功能的可行性、先进性和经济性。

普通台式钻床的改造主要是实现自动化功能。改造后全自动钻床能实现自动化连续生产，提高了生产率，符合了工厂的生产需求，适应了现代机械加工业的发展要求。

2.3.2 执行系统的运动规律

本文设计的重点在于钻床液压进给系统之进给油缸设计，也就是用液压缸驱动来替代手动进给。根据设计，我们要分析的运动规律包括钻头切削运动和进给液压缸驱动进给运动。

钻头加工运动包括旋转切削运动和钻头直线进给运动。 进给液压缸驱动进给运动要完成驱动主轴进给，为直线运动。 钻床执行系统的运动规律如下图示（图2-2）：

主轴直线进给运动

图2-2 自动钻床运动规律简图

主轴旋转切削运动

2.3.3 执行机构的形式设计

在进行执行机构的形式设计时，要遵循以下原则：满足执行构件的工艺动作和运动要求、尽量简化和缩短运动链、尽量减小机构尺寸、选择合适的运动副形式、考虑动力源的形式、使执行系统具有良好的传力和动力特性、使机械具有调节某些运动参数的能力和保证机械的安全运转。

考虑以上设计原则，在实现钻头的旋转切削运动时，动力源与主轴之间的执行机构我们选择带轮传动；在实现钻头的直线进给运动时，我们选择能够往复运动的液压缸。

2.3.4 执行系统的协调设计

执行系统协调设计原则：满足各执行机构动作先后的顺序性要求、满足各执行机构动作在时间上的同步性要求、满足各执行机构在空间布置上的协调性要求、 满足各执行机构在操作上的协同性要求、各执行机构的动作安排要有利于提高劳动生产率、 各执行机构的的布置要有利于系统的能量协调和效率的提高。

自动钻床的主轴带轮传动减少了传动链，且可过载保护；液压缸驱动进给不需要改变运动形式，且易于实现自动化控制。

2.3.5 执行系统方案评价与决策

自动钻床执行系统在功能上能满足钻床加工的工作要求，主轴带轮传动能起到过载保护作用。液压缸执行系统能实现钻床切削加工的进给运动，易于控制，是实现自动化控制的首选机构。

2.4 传动系统方案设计和原动机选择

2.4.1 原动机选择

由自动钻床执行部件的运动规律我们可以选择原动机。主轴旋转运动的原动机选择电动机，进给液压缸原动力选择电动机驱动液压泵 （具体型号在下面章节中计算后