【小型数控钻孔机设计11000字（论文）】

小型数控钻孔机设计目录TOC\o"1-3"\h\u30517摘要 I摘要随着我国制造业的快速发展，对数控机床的零部件加工制造提出了更高的要求、更高的速度、更高的效率、更高的精度、更高的自动化程度和更高的集成度。目前，高精度、高效率的数控加工设备是我国制造业必须解决的主要问题，也是我国制造业远远落后于发达国家的根本原因。因此，开发和分析高精度、高效率的数控加工设备，改善和提升数控加工设备的综合能力是非常重要的。这对从整体提升我国的制造加工水平，缩短与发达国家之间的技术差距具有重要的现实意义。本文全面的介绍了自行设计与制造的小型数控钻孔机的组成及原理，然后对各主要部分进行了简单的分析。首先，确定该小型数控钻孔机的结构为龙门式结构框架，根据示意图确定各主要部分的型号选型，以及框架结构的搭建，并在soildworks上制作三维图模型，其次再对其主要部件进行计算校核，验证自己选型的合理性，最后对该小型数控钻孔机进行技术经经济性分析。经过反复验证计算，确定最后的小型数控钻孔机在实际运行操作上的可行性与实用性，在理论方面具有良好的指导意义。关键词：小型数控钻床；龙门式；结构设计一、绪论钻孔机的工作形式就是使用比被加工工件硬度更高的刀具通过高速旋转刀头对工件表面进行切削和钻孔等一系列常规加工，然后加工工件。同时，钻孔机也有许多不同的名称，最常见的有通孔机、打眼机、打孔机、钻机。随着当今社会环境的快速发展，以及电子科技的不断发展，不同用途和功能的电子设备也在陆续问世。与此同时，电子技术的发展也越来越完善和迅速。各行各业都在推动电子信息技术的发展。这也适用于零件加工，因为数控发动机是电子技术在这方面的重要体现。数控机床功能齐全，性能高，数控编程简单方便，可大大提高加工智能化。数控机床代表了加工领域未来的发展方向。数控钻床是集液压技术、气体动力系统、传统机械结构、电气技术、微电子技术和信息技术于一体的高科技数字化工作机械。它是集速度、自动化、高效率、精度、全方位一体化为一体的全自动工作机器。如今，随着科学技术的迅速发展，出现了各种新的实用工作机器。随着我国电子科学技术的进步，电子设备的制造和应用都在迅速发展，各行各业都在更新电子信息技术。数控机床是电子技术在加工领域的重要标志。数控钻床用途广泛，性能优良。数控编程简单方便，可大大提高钻床的智能化加工水平。数控钻床是加工领域未来的发展方向。到目前为止，大多数数控钻床采用自动空间加工和测试工件。此外，加工精度通常高于传统钻床，加工速度是传统钻床的数倍。所谓数控机床，是指处理由数字信息控制的信号的计算机。数控钻床的出现和广泛使用导致了传统钻床的大规模拆卸。与数控钻床相比，传统钻床自动化程度较低，工件的精度完全取决于工人的技能。处理速度慢，效率低，人力资源浪费大。在这样一个快速的信息时代，我们没有跟上时代的步伐。此外，现有的传统钻井工具大多陈旧，维修率高，维修难度大，维修成本高。就其优缺点而言，数控钻床完全取代了传统钻床。从钻床设备控制的角度来看，传统的中小型工厂仍然采用人工控制，而大型民营企业和国有企业则更多地使用机具来实现自动化控制。到目前为止，技术被认为是工业自动化的三大支柱之一，另外两大支柱是工业机器人和技术。自21世纪以来，中国数控钻床的数量显著增加。数控机床的自动化程度从半自动到全自动，但我们一直在探索技术的应用和发展。引进国外先进钻井技术后，还淘汰了一些国内老旧的钻井设备。数控钻床的制造和T&K人才的培养越来越受到重视，数控机床在中国发展迅速。二、方案设计数控钻床的总体设计包括夹头系统设计、直线进给系统设计、阀体结构设计、三角业务系统配置等。根据设计要求和工作机设计的实际情况，提出了几个通用系统，并进行了综合分析。通过对比，确定最符合设计要求的系统，最终确定最合理的总体设计方案。（一）总体方案的确定在本设计中，小型数控钻床可以接受门户网站的整体布局结构，因为与其他布局类型相比，这种结构简单，节省材料，承受较大的工作量，结构稳定，尺寸灵活。其总体布局如下图所示。2-1：图2-1小型数控钻床总体布局其机械系统的基本组成如图2-2：图2-2小型数控钻床基本组成（二）钻床控制系统单片机是目前世界上应用最为广泛的单片机系列。从最早的、、到后来的、，兼容结构和指令但具有各种新特性的单片机越来越多，几乎所有单片机厂家的产品中都可以找到兼容的产品，熟悉了串行编程和应用意味着我们有一个庞大的单片机家族，它可能适用于大多数的单片机应用。由于数控钻床的主要功能是旋紧、钻孔、打磨、研磨，所以选择了连续控制系统。根据机床的要求，采用8位微机。由于该系列单片机具有集成度高、速度快、功能强大、可靠性好、抗干扰能力强、性价比高等特点，采用的是系列的单片机进行控制。的基本特征如下：具有8位的中央处理单元(CPU)；片内有时钟发生电路(或),每执行一条指令时间为或者；具有5个中断源，配备两个优先级；具有21个特殊功能寄存器；具有128字节的RAM；可寻址的外部数据存储器和的外部程序存储器；具有两个16位定时器/计数器；具有四个I/0口，32根I/0线；具有位寻址能力，适用逻辑运算；具有一个全双工串行接口。从上述特性得知：一块的功能相当于微型计算机系统，足以担当本次设计小型数控钻床控制系统的重任。（三）钻床工作原理信号由人机界面产生，送至微控制器进行处理，再送至发动机等控制。动力来自引擎，通过快速旋转开关传递。旋转楔可以在z轴输入系统控制中控制刀具的旋转与工作截面相交。三轴发动机通过开关发电，使工作平面和操作系统能够定位或切断控制轴。（四）机身部分设计本设计采用门户站点主体结构，采用顶梁代替梁。钻头可以在X方向上水平移动，也可以在Z方向上垂直上下移动。您可以使用安装在Y轴上的滚动条来水平移动。其机架框架如图2-3。图2-3机架框架图2-4底座为了确保系统在运行时拥有足够的稳定性，在设计钻床时特别注意了以下几点：在设计机器的过程中，必须保证机器能够承受工作时产生的振动。减少X、Y、Z轴运动物体的质量，减少轴运动时的惯性冲击;运动物体的质量和重力的降低，仍然可以降低发动机的工作压力;为了使工作计算机具有较强的抗震和抗冲击能力，必须在允许的范围内增加固定部件的重量。这台数控钻床的底座是用大理石做的。由于其应力变化小，稳定性高，比铸铁具有更强的抗震性，在加热时不会发生太大变化，并保持高精度，所以这种材料非常适合用于高精度平台。底座部分设计如图2-4。（五）导轨的选用控制面板的作用是根据设计过程中的业务需求和方向来支持和限制业务单元的移动。其主要功能包括:业务单位、工件质量和工件切削应力。常用的控制面板有很多种。按正确的操作类型可分为滚动控制器、滑动控制器、液压控制器等。其最主要的功能为承载和导向，所以在挑选时必须充分考虑其导向精度、精度保持性、在该型号中，小型数控钻床采用滑动导轨代替传统数控工作台，具有刚性、运动稳定性好、可用性好、制造简单等诸多因素，能够实现控制器尺寸与业务单元之间的平衡。对于滚动导轨其摩擦系数，滚动导轨的移动单元所需的功率远远小于滑动导轨，因此运动平稳;由于滑动控制器很小，所以功耗相对较低，在特定范围内仍能保持较高的分辨率。因此，滚动控制器具有稳定的服务精度和定位精度。直线导轨包括钢球、滑轴、转向轴、保持架、偏转器、分配器、紧固夹等。其工作原理是:当移动单元相对于控制尺寸移动时，控制关闭并微调后，其钢球沿职业通道滚动。当钢球移动到滑块的极限边缘时，它会移动到控制器的另一端，以重现之前运动的循环。这样钢球就可以在运动中不断运动，从而利用转向箭头来实现运动装置的滑动。在处理过程中产生的灰尘和杂物会渗入到滑动槽中，影响球体的直线控制器的正常运动，因此会在锥台两侧安装端面保护装置，防止这种现象的发生。小型数控钻床采用GGB型定容四向滚动直线控制副。对控制器尺寸的基本要求是足够准确可靠，并且能够在移动过程中稳定地完成移动设备的直线运动。和接触角的钢珠相接触的设计，它能承受截面各方向的径向应力、径向压力和力。适用于钻头的X、Y、Z轴设计。它在安装过程中也非常灵活。它还能使通孔在载荷作用下保持较小的通孔，从而提高有效通孔的硬度。冷却罩的设计使冷却罩在实际使用中四个方向的平均负荷。无论控制单元如何加注润滑油，这种设计系统都能在每条回路上产生相同的润滑效果，从而降低了转向阻力，延长了整个控制单元的使用寿命。导轨的圆弧设计可实现导轨的自适应功能，在预加载的情况下，安装过程中的相对误差也可以得到补偿，而不会影响控制器的运动。控制球的尺寸大大减少了运动单元与控制球之间的摩擦，提高了整体的平稳性，增加了发动机启动所需的功率，与光滑控制球的尺寸相比，大大降低了噪音。所选导轨副型号为，额定动载，额定静载，额定力矩，，。三个方向进给系选用同一型号导轨副，X向导轨长，Y向导轨长，Z向导轨长。图2-5导轨副型号（六）传动方式的确定1.滚珠丝杠螺母副的选用大多数工作机器的输入系统是线性的,而发动机的输出功率是旋转。因此，在设计进给系统时，常用的运动变换系统包括啮合机构、换挡机构和垂向机构。钻头已经启动，其工作方式示意图如下：图2-6丝杠螺母机构丝杠螺母机构在进给系统中的作用就是将电机产生的旋转动力经过该机构转变为运动单元的水平直线运动。其摩擦形式也分为滑动和滚动。滑动式铅酸电池具有结构简单、加工简单、制造成本低、自维护等优点，但其传动效率不高。只有。虽然铅酸电池的结构是由发光间隙控制的，但其复杂性和制造成本高于滑动，但其发光间隙小，因此其传输效率高，一般为。因此滚动式的丝杠螺母机构在数控化机床上被广泛的使用。滚动丝杠螺母副通常用于高精度机床和数控机床的进给系统中。这次设计的钻床需要在进给系统中插入一副耳机。2.滚珠丝杠螺母机构的特点（1）滚珠丝杠的效率更高。与滑动的相比，滚珠丝杠内部的滚珠大大减小了运动单元与丝杠之间的摩擦，从而提高了3-4倍的效率。同样，在相同负载下，发动机启动时间也会大大缩短。。（2）动作要快，不要太快。由于球体的存在，滑块在动态范围内与静态范围内的差别不大，因此滑块旋转更加灵活，可以很容易避免低速滑动。(3)能消除轴向斥力，轴向冲击大。耳机可以在加工过程中增加负载，减少轴向间隙，提高输入系统的定位精度。（4）磨损小，精度保持性好。相较滑动摩擦，滚动摩擦对丝杠的磨损更小，而且丝杠和螺母都经过淬火，增加其刚度和使用寿命，便于保持较高的精度。（5）摩擦系数小，无自锁现象。该机构可使发动机产生的旋转力与运动单元的水平直线运动相互作用，即运动的可逆性存在。(6)工艺复杂，成本高。滚珠丝杠以及螺母等零件形状复杂，加工工艺以及工件表面粗糙度要求高，因此成本不断增加。3.滚珠丝杠螺母副的支撑方式机床丝杠一般的安装方法有两端固定、自由固定和支承固定。第一种是实心头沿径向和轴向面同时对准，这只适用于铅锤对的短期冲击;第二类固体封头也受到径向和轴向压力的影响。支撑头受径向压力影响，可能会有少量轴向滑动，可有效减小铅垂线因自身重力引起的变形。最后一个两端固定，承受径向和轴向压力。此时可在铅锤上添加适当的预紧力，以加强铅锤的强度，从而有效防止轻微的热变形。为了提高支撑刚度，滚珠丝杠副以两端都以固定的形式安装。最后确定滚珠丝杠部分的装配如图：图2-7滚珠丝杠装配图（七）工作台的尺寸确定工作台的主要功能就是在加工过程中承载工件，暂定工作台的尺寸长×宽×高为,重量约为，最大行程为，T形槽螺栓，T形槽宽度，总高度。具体构造三维图如图：图2-8工作台构造三维图（八）本章小结本章主要介绍了钻头主要结构的选择、控制系统的配置和工作原理。最后，还确定了关键工作部件(如机箱、控制面板、桌面)的选择尺寸，以及电源部件的接线和支撑方式。三、机械部分计算与校核（一）切削参数的计算1.切削力的计算工件加工时的切削应力与工作时加工材料的硬度以及被吃刀量和需要加工的孔径大小有关，可以按《机械加工工艺手册》中的计算公式来进行计算。方向的切削力为：考虑到钻床钻削铜板或铝板上的孔，所以工件材其中料以铜来设计，其中的最大孔径为计算。查手册中有关数据得，，，，进给量查得，取。则2.切削功率的计算切削扭矩：查表，可知：，，，，所以：切削速度：式中：为刀具耐用度，查表取；取，，，，，因此：切削功率：（二）滚珠丝杠的选择计算1.最大动载荷Q的计算在选择滚珠丝杠的具体参数时应当着重考虑其当量动载荷Q来选择：式中的为工作时丝杠的最大载荷；为工作寿命；为载荷性质系数，无冲击，一般情况取，有较大的冲击或震动时取，本设计取；为硬度系数取为。丝杠的工作时最大负载是工作时，施加到耳机上的轴向负荷由机器的折射率控制。因为固定装置的稳定性在加工过程中不会导致理论上的位移，在加工零件时对耳机产生力为：式中的为轴方向的切削应力，由3.1.1计算结果得；为工作台和工件质量取极限下的重量，取。即丝杠的工作寿命为：其中，为工作寿命，以为一个单位，为丝杠使用寿命，对于数控机床可以取。为丝杠的转速，这里取。计算当量动载荷为：根据当量动载荷选择滚珠丝杠副的型号，按滚珠丝杠的额定动载荷大于等于的原则确定滚珠丝杠副的型号为，即内循环方式，基本导程为，公称直径为，丝杠内径为，丝杠外径为，螺纹为左旋，刚球直径，负荷钢球圈数为，4级精度的传动滚珠丝杠副。该滚珠丝杠的额定动载荷为，而，符合设计要求。轴向刚度。预紧力，三个方向的进给系选用同一型号滚珠丝杠，因为Y向负载最大，所以只需对Y向的丝杠进行校核，如图为Y向的丝杠。2.效率计算滚珠丝杠的传动效率：式中的为螺纹的螺旋升角，；为丝杠上螺纹的摩擦角，其摩擦系数。由式得知摩擦角约等于；为滚珠丝杠的导程。所以该滚珠丝杠的传动效率为。3.刚度的验算数控钻床的滚珠轴承精度很高。工作量P的压力会延长或缩短。同时，M对另一侧或另一侧的弯曲也有很大的影响。同时，耳机的高度也会相应改变，从而降低其传输精度和定位精度。因此，有必要计算耳机在满负荷下的形状变化及其对精度的影响。《材料力学》中指出，丝杠在因承受工作载荷的作用而发生一个螺距的变化量,可按下式计算：式中的为丝杠轴向的工作负载；为滚珠丝杠的螺距；为材料的弹性模量，本设计中丝杠的材料为，取其；A为滚珠丝杠的横截面积。所以变化量为：丝杠因承受扭矩作用而引起一个螺距的变化量，因为在实际的传动过程中扭矩不大，因此该变化量忽略不计。导程变化总误差为：查《机械设计》得丝杠在4级精度下允许的误差，所以滚珠丝杠的选用符合要求。4.稳定性验算滚珠丝杠在工作时主要承受的力是轴向力。当轴向力超过螺杆的极限时，就会发生弯曲，失去固有的稳定性。因此，必须对其挤出带材的稳定性进行检查。丝杠失稳时的临界负载，可用欧拉公式计算：其中：为材料的弹性模量，本设计中丝杠的材料为，取；为截面的惯性力矩，本设计中丝杠为实心杆，因此其截面惯性力矩为；为滚珠丝杠的总长，对Y向丝杠校核，；为丝杠的轴端系数，根据固定的方式有关，该部分采取的是两段固定的方式，取.临界负载与工作负载之比称为为稳定性安全系数。如果稳定性安全系数大于许用稳定性安全系数，则该压杆安全不致失稳。故此滚珠丝杠不会失稳。滚珠丝杠高速下会产生共振，所以需要检查滚珠丝杠的临界转速，即无共振的最高转速。在这个操作系统中，滚珠丝杠的转速不高，长度也比普通钻机短，所以不需要检查临界转速。通过步进电机直接驱动滚珠丝杠。由于步进电机在一定速度下具有自支撑能力，因此无需安装机械制动装置。（三）纵向步进电机的选择及计算1.选择步进电机在进行步进电机选择时有以下几点需要满足：工件加工过程中，步进电机上最大的负载转矩必须小于电机的额定转矩；电机的转子惯量应与负载惯量相匹配；空载进行快速定位时丝杠电机上的转矩也需要小于选择步进电机的最大转矩。2.最大负载转矩计算在选择步进电机时应当根据加工工件时最大负载转矩小于等于电机的额定转矩。最大切削负载转矩T可根据下式计算，即:由前文数据得知钻床最大进给力，为工作台和工件的最大质量，取；钻削时工作台停止移动，故；为脉冲当量，这里取；丝杠导程，预紧力，总机械效率取，因此由于滚珠丝杠上施加的预紧力而产生的摩擦力矩为：查《角接触推力球轴承组配技术手册》可知单个角接触轴承的摩擦力矩为，故一对轴承的摩擦力矩。其摩擦力可忽略不计。电机与丝杠直连，其传动比。3.负载惯量计算步进电机的转子惯量应与负载惯量有关，而负载惯量的计算方式如下。（1）工件和工作台折算到电机轴上的惯量，工件与工作台的最大质量，可按下式计算，即：其中，v为工作台的移动速度（m/s），丝杠导程，w为步进电机的角速度（rad/s），m为加工时工件和工作台的总重量（kg）。（2）丝杠加在电机轴上的惯量，丝杠名义直径为，，丝杠材料钢的密度。根据下式公式，丝杠加在电机轴上的惯量为：（3）联轴器加在锁紧螺母等的惯量可以查阅资料得到：（4）负载总惯量为：按照数控机床惯量匹配条件，，所选步进电机的转子惯量应在范围内。根据以上计算公式，根据参数选择满足要求的型反应式步进电动机。型步进电动机的主要参数如下：相数为；步距角；相电流；最大静转矩；电压；电阻；尺寸外形；重量0.65kg；转子转动惯量，额定转矩；最大转矩，机械时间常数。4.空载转矩计算当运动单元空载时从静止转变为快移动速度模式时，需要施加的转矩为：（1）空载加速时，主要克服的是惯量。选用该步进电机总惯量为：（2）加速时间经常取的倍，取所以：空载加速转矩不得超过电机最大输出转矩，型步进电动机的，满足设计要求。三个方向进给系选择相同的步进电机。（四）滚珠丝杠轴承的选择及校核1.丝杠轴承的选择轴承的类型与滚珠丝杠副的固定方式以及应力状态等有着密切的联系。为了保持高精度的数控钻床的给水系统,有必要正确安装耳机,选择合适的支护结构,以确保其精度高。但是，提高硬度和精度也是保证系统高机动性的有效途径。一般在计算机和连接器之间添加接触点，以提高连接器的接触长度和硬度。在钻井工程中，操作技术允许使用工作机器的主体，但通常使整个座椅和支架更加刚性。因为耳机插孔通常需要特定的轴向干涉，所以选择导光板也是非常重要的。目前，在中国，风筝有两种连接方式。一种是径向基函数和圆锥基函数的组合。其结构简单，但轴向冲击不好。另一种是推力轴承或径向推力轴承和径向轴承的组合，在一定程度上提高了轴的硬度。由于缺陷，轴承在运行时产生的热量和轴承与轴之间的间隙增大，轴承的基本尺寸也增大。近年来，各地制造商已经发射了能承受实际工作中巨大轴向力的月球探测器。与一般轴承相比，接触角可以达到，轴承的耳数较大，因此轴承的直径比标准轴承的直径小。与传统的月面结构相比，中推式月面结构的轴向粗糙度至少提高一倍，非常方便。通常工厂里的产品不多，和内外圈厚度匹配的内外圈都是在工厂里挑选的。内圈和外圈可通过螺母和端头挤压，并可在工厂获得预紧力。为了增加滚珠丝杠的刚度，丝杠选用两端固定的方式，固定的轴承都为的角接触轴承，主要有以下的优点：(1)韧性高，便携性强;(2)钢球多，接触角大;(3)能承受径向和轴向载荷，使铅垂线强度最大。因为月球可以降低月球探测器的启动速度，从而降低发动机的启动压力，提高整个系统的灵敏度。所以依据上述的描述，选择轴承的型号为，内径，外径，宽度，基本额定动载荷，基本额定静载荷，极限转速（脂润滑）为。2.滚珠丝杠轴承校核轴承的基本额定寿命可由《机械设计》上的公式确定：式中：为丝杠工作时的最大载荷；为基本额定寿命；为寿命指数，对于球轴承；n为轴承的工作转速，取；C为基本额定动载荷，。故所选轴承合格。（五）联轴器的选择由于电机的轴和导线必须始终在同一条线上，运行过程中不会有相对位移，因此选择刚性开关。由于支撑状态很小，需要稍微移动扭矩，所以选用简单的泡沫开关，用两个垂直的图钉来传递扭矩。由于两个不同的叶片是连接在一起的，所以工厂需要设计调整特殊的尺寸。结合丝杠和电机轴的尺寸确定联轴器的尺寸为，圆锥销从GB117-86标准中选取，其中电机端圆锥销为，丝杠端圆锥销为。（六）主轴系统结构设计1.确定轴的最小直径主轴的结构形状由零件加工工艺决定。必须考虑工作条件与主轴质量等级之间的关系。轴材料必须是45钢，必须调制:根据机械设计表16-2，根据许用剪应力计算力矩传动轴的最小偏差：式中：P为轴传递的功率，这里按切削功率来计算，由3.1.2可知：；n为轴的转速，这里取；为许用切应力；为与轴的材料有关的系数，该主轴系统中轴的材料选择为45号钢。查表得：，，所以综合安全因素和圆锥销对主轴强度的影响考虑，这里取最小直径主轴的具体直径情况与设计方案如图：主轴与联轴器通过圆锥销进行连接固定，根据连联轴器部分，由《机械设计课程设计手册》可以查得圆锥销的尺寸取。2.主轴电机的选择主电机是数控钻床的主要部件之一，其型号和性能直接影响着今后的调速和加工空间。电机和脉冲步进电机转矩恒定，功率低，因此它们的应用仅限于简单的运动，如线性输入。直流电动机结构复杂、价格昂贵、经济不实用，其内部变频器和电刷在实际运行中容易出现故障，在主操作系统中难以承担重任。因此，数控钻床的驱动电机采用交流调速电机，惯性矩相对较小，动态响应速度快，无刷，可达到的最大转速比相同功率的直流电机要大。目前来说适用于本钻床的系列交流主轴电机，它们的连续运转额定功率分别为7.5kw、11kw、15kw、18.5kw、22kw五种规格，电机的最高转速，额定转速，最低转速。在丝杠螺母副部分已经算出主轴传递全部功率时的最低切削速度n，即电机的额定转数，为。所以电机所需最大功率由于所需切削功率并不是很高所以选择电机功率即可，电动机额定转速为额定最高转速为最低转速3.主轴轴承的选用主轴轴承主要承受得的载荷是轴向载荷、径向载荷，其中轴向载荷是主要的，所以选用角接触轴承，同时可以承受轴向和径向载荷。其主要选择如下：现选用型号，基本尺寸为：，外径，宽度，基本额定动负荷，基本额定动载荷，极限转速为（在正常润滑下）。4.主轴轴承的疲劳寿命校核由公式可知，轴承的基本额定寿命为：式中的P为当量动载荷，由公式可计算得，其中为冲击载荷系数，取1.1；为径向载荷，因钻削时主要受轴向力，径向力很小，在次计算中忽略这部分；为轴向载荷，为；X、Y为径向动载荷系数和轴向动载荷系数，，；所以；为基本额定寿命；为寿命指数，球轴承；滚子轴承；n为轴承工作转速，；C为基本额定动载荷，。故所选轴承合格。5.轴的强度校核理论上，在运行过程中，冲击力主要是轴向压力和传动力矩。但在具体分析过程中，会发现强度和轴向力的影响较小。由《机械设计》第四版式16-1可知式中的为扭转切应力，单位为；T为轴所受的扭矩，单位为；为轴的抗扭截面系数，单位为；为轴的许用转矩切应力，单位为；：P为轴传递的功率，这里按切削功率来计算，由3.1.2可知：；n为轴的转速，这里取；d为轴的直径，因为此处轴的直径分几段的不同，所以按平均计算。查《机械设计》第四版表16.2，45号钢的，，所以轴的强度符合要求。（七）本章小结本章主要内容是对一些主要部件的计算部分，首先计算钻床在工作时将会产生的切削应力和切削功率，然后根据数据对钻床各部位进行划取选择,然后选择适当的模型根据钻头上的最大动载荷,计算和电力传输能力在实际工作,验证和稳定性及其影响。电机是根据最大剪切负载转矩来选择的，它小于或等于电机工作时的额定转矩。和月球车一样，它在Y方向上的载荷最大。因此，只需要检查Y方向，就可以选择相同的三路输入系统。接下来，将选择月球表面，并检查其疲劳时间，以确定开关的大小。在设计主轴时，首先要确定主轴的最小起始位置，然后再设计主轴。选择合适的电机作为导轨，选择700AC月球车，检查疲劳寿命，最后检查设计的主轴强度。结合二三章的设计内容，总体的三维装配图如下四、经济性分析与环境安全保护（一）经济性分析此次设计的小型数控钻孔机主要包括三个部分，分别为主轴系统、三个方向的进给系统和机架整体部分。框架结构底部采用大理石材质，比铁更耐用，性价比高，应力变形小。船体结构与标准楼梯踏板装置相同。横梁不是单独设计的，而是用横梁代替横梁，具有相同的功能影响。机架的材质选用，良好的耐热性、可用性、强度、流畅性和抗冲击性;可调底座采用橡胶材质，减振效果好，性价比高。输入系统中的滑块采用滑块代替滑块，提高了钻机的精度，在一定程度上增加了噪声；将丝杠设计为滚珠丝杠，可以最大限度的减小摩擦带来的精度影响，而且丝杠启动时，对电机功率的需求也有所下降。在价格方面，框架部分的总费用在1500元；一共有三条滚珠丝杠副需要定制，每条费用为200元；步进电机三个，每个70元；滚珠直线导轨四条，每条150元；主轴电机一个，费用在200元左右；主轴也需要定制加工，价格在100元左右；角接触轴承螺钉螺母垫片等费用按200元计算。由于此过程是独自完成，人工费用为0，总计费用为3410元。通过经济分析，可以确认该设计更加合理和可行。与国内外其他小型数控钻床相比，可减少资源消耗。具有良好的经济效益和一定的实用性。（二）环境保护与安全性分析该方案采用电力驱动，使用的能源为不污染环境的绿色能源。机械外壳由普通金属制成，不会对环境造成破坏。此外，在设计工作机器时充分考虑并降低了噪声，因此噪声可以大大降低。检查你的工作电脑是否有一定的强度，结构是否稳定安全。此外，还可以在钻头上安装其他检测装置和边界交换器，以改善钻头的结构和功能。总之，这个设计可以成功地满足工作要求，并且对环境是安全的。五、结论在这项研究和总结的指导下，我们系统地检查、验证和完善我们所学课程的理论知识。通过理论和研究解决实际设计问题。我们得到了从理论到实践的全面训练，培养了独立运用所学理论解决问题的能力，为以后的生活提供了坚实的基础。从理论上讲，该小型数控钻床基本满足任务定义的要求，如任务、传动系统设计、整体结构设计等。虽然设计师已经尽力了，但设计中还是不可避免地有一些缺陷。虽然整体设计大大提高了传统设备的性能，但与市场上的产品相比还是比较简单的，还需要改进。此毕业设计设计的是主要用于板类零件钻孔加工的小型数控钻床。本文对其机械系统及控制系统分别做了设计。主要设计思想如下：1.机器的整个结构基础是大理石。因此，该机具有