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个/分钟； （2）自动化改造应是机械、电子和气压的有机结合；
（3）传动系统设计应包括切削力计算、电动机的选择、传动装置设计、床身结构设计等；
（4）设计重点为钻床气动进给系统之进给气缸设计； （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
与传统的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
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。因此执行系统的方案设计是机械系统设计总体方案设计的核心，是整个机械设计的基础。
本文自动钻床的执行系统主要包括：钻头加工和进给气压缸驱动进给。 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设计时，应该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，符合实际的生产要求，适应了现代机械加工工业的发展要求。 2.3.2 执行系统的运动规律
本文设计的重点在于钻床气压进给系统及进给气缸的设计，也就是用气压缸驱动来代替手动进给。根据设计，要分析的运动规律包括钻削运动和进给气压缸驱动进给运动。钻头加工运动包括旋转切削运动和钻头直线进给运动。进给气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：
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图2.2 自动钻床运动规律简图
2.3.3 执行系统的形式设计
在进行执行系统的形式设计时，应遵循以下原则：满足执行机构的工艺动作和运动要求、尽量简化和缩短运动链、尽量减少机构尺寸、选择合理的运动副形式、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应该选择带轮传动；在实现钻头的直线进给运动时，应该选择能够往复运动的气压缸。
2.3.4 执行系统的协调设计
执行系统的协调原则：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要求、满足个执行机构在操作上的协调性要求、各执行机构的动作安排要有利于提高劳动生产率、各执行机构的布置要有利于系统的能量协调和效率的提高。
2.4 传动系统的方案设计
2.4.1 原动机的选择
由自动钻床执行部件的运动规律可以确定原动机。主轴旋转运动的原动机选电动机，进给气压缸原动力选择电动机驱动空气压缩机。
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2.4.2 传动系统方案设计
全自动钻床的总传动比的确定要建立在计算切削力和传动效率的基础上，当确
定自动钻床的工作效率后，查表选择电动机，对照钻床的工作参数确定总的系统传动比。
根据以上分析，确定传动系统的运动简图如下：
图2.3 传动系统运动简图
2.5 送料夹紧系统的方案设计
为了实现自动化，提高生产率，工件的移动与夹紧必须各自设计单独系统来完成。在生产过程中，钻床的送料主要由人工输入，这使得投入了大量的生产力，消耗了大量的工时，生产率不高，为此应该通过导入自动送料系统来减少生产力的投入和工时的消耗。自动送料系统机构传动要根据生产的需求作出相应的设计需求，动力源可由气压系统传入。工件在料仓靠重力落下，送料缸的活塞杆伸出，推动工件向右运动实现工件的定位。
而为了保证钻床加工孔的尺寸精度和位置要求,在批量生产中一般都采用钻床夹具装夹工件，动力源可由夹紧气压缸导入，通过气压控制系统来实现夹紧动的自动化。
2.6 控制系统的方案设计
综合考虑全自动钻床的改造要求、功能要求、控制要求及经济因素，控制系统采用PLC与手动相结合的方法进行控制。
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PLC即可编程控制器，它是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，进过30多年的发展，可编程控制器已成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。PLC不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制
要求，同时也照顾到操作维修人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言，独具风格地使用以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户编制的程序清晰直观、调试和查错容易，且编程方便易学。
结合PLC的特点可以得出在控制系统方案设计时选择PLC作为主要的控制方式，另外根据实际的工作要求，配合适当的手动控制元件。
图2.4 钻床自动化改造检测及控制功能框图
2.7 钻床总体布局设计
机床总布局的设计任务是解决机床各部件间的相对运动和位置关系，并使机床具有一个协调完美的造型。工件的形状、尺寸及重量，很大程度上左右着机床的布局形式。
全自动气动钻床在普通钻床的原有机构的基础上导入了气压装置，主轴箱要做动。
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