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项目计划书

第一篇：项目计划书钻削设备研发计划书（大作业）学院：机械工程学院班级：机研205班学号：202031205040姓名：刘译文摘要：随着社会科学与技术的发展，普通钻削技术已经不能满足社会的需要，由此诞生了振动钻削技术，一般的钻削技术是进行连续的切削，而振动钻削则是一种脉冲式的切削，其主要实现方式是靠激振装置使刀具与工件之间产生相对振动，采用这种振动钻削可以明显的改善切削条件，例如，降低了切削温度，减少了出口毛刺，提高了表面粗糙度等，相对普通钻削技术具有良好的工艺效果。在本课题中，需要研发一种不同于以往的振动钻削设备，其主要采用偏心激振的方式使刀具与工件产生一定频率与振幅的相对轴向振动，已有的大多采用多个电机实现这种运动，而本次设计主要为了减小设备体积，只采用一个电机实现，从而大大的减轻了设备的体积重量。偏心式振动设备采用一个电机使刀具在转动的同时还能轴向振动，使设备体积重量减小，经济性和适用性大大提高，使其在骨科手术中使用更加方便。1.引言随着现代医学的发展，骨骼内固定技术的应用越来越普遍。在骨科相关手术中需要在骨骼上制孔以固定螺丝和钢板等医疗器材以治疗病患，普通的钻削设备在钻孔时会产生许多问题，例如钻削压力大、钻切温度高以及排屑困难等。因此需要采用振动钻削设备，但传统的振动钻削设备体积质量很大，不利于在骨科手术中使用，因此需要研发一种体积足够小的手持式振动钻削设备，本课题主要利用偏心激振方式使刀具与工件之间实现一定频率和振幅的相对轴向振动，偏心式振动钻削设备整体结构小，不但便于在骨科手术时使用，相对于传统钻削还能大大提升钻孔质量。2.钻削设备总体方案确定2.1设计任务2.1.1需求分析随着现代医学的发展，骨骼内固定技术的应用越来越普遍。在骨科相关手术中，需要在骨骼上制孔以固定螺丝和钢板等医疗器材以治疗病患。由于在采用传统的钻削设备进行钻削的过程中,通常都会伴随着钻削压力大、钻切温度高以及排屑困难等问题，往往会使得钻削时加工效率低下、加工成本增加，因此就需要研发一种振动钻削设备，其体积质量需与已有的振动钻削设备相比要足够小，便于在骨科手术中使用。2.1.2确定设计任务要求为了提高振动骨钻削设备的可操作性和应用范围，需要对原有轻量化偏心式低频轴向振动辅助钻削设备设计进步一轻量化和自动化。本题目的主要研究和设计内容，就在于在原有偏心式骨钻削设备的基础上，进行小型化设计并增加自动化控制功能。目标要求：1、利用偏心激振方式在钻孔设备附加轴向振动。2、设备运行稳定可靠。在钻削骨质材料时钻头的轴向振动频率在30-100Hz范围内，振幅大于等于0.02mm。3、使设备主轴转速在200–3000rpm可调。2.2轻量化偏心式低频轴向振动辅助钻削设备功能分析2.2.1主要功能分析振动切削加工技术是一种新型的非传统的特种加工工艺,它主要是在振动切削的加工过程中,给予切削刀具(或者工件)以一定的切削方向，一定量的频率和振幅的脉冲振动，用以改善其切削材料时的切削性能和加工功效。振动切削主要可以采用两种方式来进行实现，一种就是在控制钻削刀具转动的同时，对被加工工件进行一定幅度和频率的轴向振动。另一种是刀具在旋转的同时也在轴向振动，按照产生振动的设备来划分:超声波振动、电磁振动、液压振动和机械振动。本设备需要采用机械式振动,主要依靠偏心激振的方式而产生轴向振动。2.2.2偏心式低频轴向振动辅助钻削设备主要环节与关键技术设计轻量化偏心式低频轴向振动辅助钻削设备是采用偏心方式使钻头在高速转动的同时，刀具与工件产生产生一定频率和振幅的相对轴向振动，与此同时还要保证装置的轻量化。偏心式振动钻孔的主要环节与关键技术是利用摩擦轮与摩擦盘之间的摩擦力使偏心轴转动，此外偏心轴的转动带动振动主轴产生轴向振动，偏心轴的偏心量决定了振动的振幅，振动主轴与摩擦面之间的距离和偏心轴与摩擦面的距离之比决定了钻削刀具的振动频率。2．3总体方案确定2.3.1花键副部件结构方案（1）方案一采用普通花键轴与花键副配合，具体结构如图2.6。图2.6花键副（2）方案二采用GJZ20型号的滚动花键副，具体结构参数如图2.7。（3）方案对比方案一由于花键轴与花键副之间有间隙，将会导致振动主轴一端不能精确支撑，钻头在高速转动时会发生径向跳动，又因为花键轴与花键副之间靠摩擦传动，传动效率低。方案二花键与花键副之间有滚珠，不会有间隙存在，并且两者之间靠滚珠传动，效率更高。因此选择方案二。2．4方案对环境与安全的影响在安全方面，相较于以往的偏心式振动钻削设备，由于减小了体积，将骨钻做成了手持式，避免了体积过大可能在操作过程中产生的误伤，此外因为采用振动钻削技术，所以在钻削时产生的切屑是不连续的断屑，会直接从孔内排出，不会伤人。在环境方面，相较于以往多个电机实现振动钻削，本次设计的偏心式轴向振动