孔攻丝机床及夹具设计论文

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1、 第 1 章 组合机床总体设计 1 . 1 攻螺纹组合机床常用的通用部件及选用 1 . 1 通用部件的选用原则 通用部件的选用是组合机床设计的主要内容之一。 选用的方法是: 根据所需的功率、进给力、进给速度等要求, 选用动力部件及其配套部件。 选用原则是: 1 ) 切削功率应满足加工所需的计算功率( 包括切削所需功率、 空转功率、 传动功率) 。 2 ) 进给部件应满足加工所需的最大计算进给力、工作行程和工作循环的要求。 3 ) 动力箱与多主轴箱尺寸相适应和匹配。 4 ) 应满足加工精度的要求。 5 ) 尽可能按通用部件的配套关系选用有关的通用部件。 1 . 2 攻螺纹组合机床常用的通用部件及

2、其选用 1 . 2 . 1 动力滑台 动力滑台是由滑座滑鞍和驱动装置组成实现直线进给运动的动力部件。 根据被加工零件即 D 1 8 0 N柴油机箱体的工艺要求: 底面 1 2 - M 6攻丝, 孔深 1 6 m m 螺纹深1 4 m m , 在滑鞍上安装动力箱, 动力箱带动主轴箱完成攻丝工序。 动力滑台根据驱动和控制方式的不同可分为液压滑台机械滑台和数控滑台三种类型。 根据需要选用液压动力滑台, 型号为 1 H Y 0 4 0 - I A ， 台面宽 4 0 0 m m ， 长 8 0 0 m m ，行程长 4 0 0 m m ，滑台及滑座总高 3 2 0 m m其特点是: 采用双矩形导轨结构

3、形式, 导向的长度大, 导向性好； 滑座体为箱形框架结构, 滑座底面中间增加了结合面, 结构刚度高，导轨寿命长。 1 . 2 . 2 攻丝卡头及攻丝靠模装置 1 . 攻丝卡头 攻丝卡头用于连接丝锥和攻丝主轴, 保证丝锥与被加工的螺纹底孔自动对中,并保证丝锥顺利地引进； 补偿丝锥每分钟引进量与攻丝主轴每分钟进给量之差值。 2 . 攻丝靠模装置 攻丝装置的进给运动直接由靠模螺杆靠模螺母得到。 其优点是: 靠模经磨制可以得到较准确的螺距, 而且靠模杆带动丝锥进给比较轻, 其中攻丝接杆可以补偿靠模系统与丝锥自行引进的进给差, 攻丝时可以得到较高的精度。 ( 1 ) 通用的 T O 2 8 1 型攻丝靠

4、模装置 这种攻丝靠模装置通常由攻丝靠模和攻丝卡头配合组成攻丝装置。这种装置易于调整, 只要松开压板, 便可方便的将丝锥取出, 且在变动被加工螺孔时, 易装卸调换，只是整个结构轴向尺寸较大。 ( 2 ) 通用的 T O 2 8 2 攻丝靠模装置 这种攻丝靠模装置轴向尺寸较小, 主要用于活动攻丝模板和钻攻复合模板。 考虑以上因素, 选用通用的 T O 2 8 1 型攻丝靠模装置。 3 . 攻丝靠模实现的方式 攻丝靠模实现的方式有两种: ( 1 ) 把攻丝靠模直接装在主轴箱内, 组成用于整台机床全部是攻丝工序的攻丝装置, 它的特点是刚性好, 结构简单, 但调整更换丝锥不方便。 ( 2 ) 另一种是攻

5、丝模板, 将靠模装置装在模板上, 模板用固定在主轴箱上的导杆导向。这种方法结构复杂, 刚度亦差。 考虑到以上因素, 在设计中采用了前一种方法。 1 . 2 . 3 主运动驱动装置- - - - 动力箱 动力箱是将电机的动力传递给多主轴箱, 它与多主轴箱配套使用。 1 T D 系列动力箱的性能参考 表 5 - 3 8 、表 5 - 3 9 。 1 . 2 . 4 . 支承部件 组合机床的支承部件往往是通用和专用两部分的组合。本设计中卧式机床的床身是由通用的侧底座和专用的中间底座组合而成, 此种结构的优点是加工和装配工艺性好, 安装和运输较方便。 ( 1 ) 中间底座其顶面安装夹具, 侧面与侧底座

6、相连接, 并通过端面定位销定位。 中间底座其结构尺寸需根据工件的大小形状等来确定。 中间底座其一般按专用部件进行设计, 但为了不致使组合机床的轮廓尺寸过分繁多, 中间底座的主要尺寸应符合如下的国家标准规定： 中间底座长 中间底座宽 8 0 0 5 0 0 5 6 0 6 3 0 7 1 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 _ _ _ _ 6 3 0 7 1 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 2 5 0 _ _ _ _ _ _ 7 1 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 2 5 0 _ _ _ _ _ _ 7 1 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 注:

7、 1 . 高度 6 3 0 m m 为优先采用值, 可根据具体情况采用 5 6 0 m m 和 7 1 0 m m ； 2 . 当中间底座长度 1 2 5 0 m m 时, 可从优先数系 R 1 0 G B 3 2 1 6 4 中选用。 因此根据组合机床的联系尺寸，选中间底座的长为 8 0 0 ，宽为 8 0 0 ，高为3 5 0 . 5 ( 2 ) 侧底座( 1 C C 系列) 侧底座的长度应于滑台相适应， 选用 1 C C 4 0 1 型号， 它的高度有 5 6 0 6 3 0 m m两种，采用 5 6 0 m m ，宽度 6 0 0 m m ，长度 1 3 5 0 。 1 . 2 . 5

8、 计算切削功率并选用动力箱 5 . 14. 1195. 0pDT = DTvP740. 9= 其中 T : 主轴切削扭矩mmN ；D : 螺纹大径, D = 6 m m ；p : 螺纹螺距, p = 1 m m ； P : 主轴切削功率( K w ) ； v : 切削速度(minm) 按推荐, 加工材料为铸铁时 v = 4 8minm，已经取 v = 5 . 6 5minm 计算得: T = 2 . 3 9 6mmN P = ( 2 . 4 5 . 6 5 ) / ( 9 . 7 4 0 3 . 1 4 6 ) = 0 . 0 7 3 9 K w 此时, 各主轴的转速按下面的公式计算: 主轴n

9、= Dv 1000= 665. 51000 = 3 0 0 r / m i n 1 2 根轴的切削功率为12P: 12P= P 1 2 = 0 . 0 7 3 9 1 2 = 0 . 8 9 K w 主轴箱所需要的功率, 应等于切削功率空载消耗功率及与负载成正比的功率损失之和, 即: 主P = 切P + 空P +损P 主P : 主轴箱总功率； 切P : 各主轴切削功率总和， 切P =12P= 0 . 8 9 K w ； 空P : 各轴空载消耗功率的总和，根据 91P 页轴的空转功率表格, 可计算出 空P = 0 . 2 1 0 K w ； 损P : 各轴损失功率的总和，损P 一般取传递功率的

10、1 % ，损P = 0 . 0 3 K w 。 计算得: 主P = 0 . 8 9 + 0 . 2 1 0 + 0 . 0 3 = 1 . 1 3 K w 在确定攻丝电机功率时, 应考虑丝锥钝化的影响, 一般按计算功率的1 . 5 2 . 5 倍选取。 主P ( 1 . 5 2 . 5 ) = 1 . 7 1 2 . 8 2 5 K w 根据 115P页动力箱的选用标准, 选用的动力箱型号为 1 T D 4 0 , 电动机功率是 3 . 0 K w , 驱动轴转速是 4 8 0 r / m i n 。 1 . 2 . 6 . 根据通用部件的配套关系选用与动力箱匹配的其他通用部件 参考 P 1

11、4 页表 2 - - - 3 名义尺寸( m m ) 部件名称 标准 3 2 0 4 0 0 液压滑台 G B 3 6 6 8 . 4 - 8 3 1 H Y 3 2 1 H Y 3 2 M 1 H Y 4 0 1 H Y 4 0 M 动力箱 G B 3 6 6 6 . 5 - 8 3 1 T D 3 2 1 T D 4 0 侧底座 G B 3 6 6 6 . 6 - 8 3 1 C C 3 2 1 1 C C 3 2 2 1 C C 4 0 1 1 C C 4 0 2 选用 液压滑台 动力箱 侧底座 1 H Y 4 0 1 T D 4 0 1 C C 4 0 1 第二章 组合机床的概述 2

12、. 1 组合机床及其特点 组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种或几种零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。 组合机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点： （1 ） 组合机床上的通用部件和标准部件约占全部机床零、部件总量的7 0 - 8 0 % , 因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。 （2 ） 由于组合机床可以采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高， 产品质量稳定，劳动强度低。 （3 ） 组合机床的通用部件是

13、经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。 （4 ） 在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。 （5 ） 当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复使用，不必另行设计和制造。 （6 ） 组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。 2 . 2 组合机床的工艺范围、加工精度及配置形式 组合机床可以完成的工艺有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削、刮平面、倒角、切槽及滚压等。而且现在随着

14、综合自动化技术的不断发展, 其工艺范围也在不断的扩大。 就设计的攻丝组合机床而言, 若润滑条件良好, 在铸铁件上加工出的螺孔可以达到 2 级精度, 表面粗糙度达到 R a 1 . 6 微米。 螺孔的位置精度由于攻丝时以工件底面为定位基准, 加上其他误差的影响, 一般可以达到 0 . 2 5 m m , 机床精度较高时可以达到 0 . 1 5 m m 。 2 . 3 组合机床的设计步骤 2 . 3 . 1 拟订方案阶段 1 . 制定工艺方案 这是设计组合机床最重要的一步。 工艺方案制定的正确与否, 将决定机床能否达到“体积小, 重量轻, 结构简单, 使用方便, 效率高, 质量好”的要求。 为了使

15、工艺方案制定得合理, 必须从认真分析被加工零件的图纸开始, 深入现场全面了解被加工零件的结构特点, 加工部位, 尺寸精度, 表面粗糙度和技术要求,定位夹紧方式, 工艺方法和加工过程所采用的刀具, 切削用量及生产率等要求, 分析其优缺点, 从而确定零件在机床上完成的工艺方法及内容, 决定刀具的种类结构形式和数量及切削用量等。 2 . 确定机床的配置形式 根据确定的工艺方案, 确定机床的配置形式, 并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。 3 . 总图设计- - - 三图一卡 在选定工艺方案并确定机床配置形式结构方案的基础上, 进行方案图纸的设计。 2 . 3 . 2 技术设计阶段 根据已经确定的工艺和结构方案, 按照加工示意图和机床联系尺寸图等开展部件设计, 绘制夹具主轴箱等的装配图。 2 . 3 . 3 工作设计阶段 ( 1 ) 绘制所有专用零件图并绘制出润滑冷却管路系统图及机床总图。 ( 2 ) 编制设计说明书。 2 . 4 组合机床的发展趋向 2 . 4 . 1 提高通用部件的水平 提高通用部件的水平可以提高部件的精度和动静性能，因而使被加工零件的精度明显提高, 表面粗糙度减小。 2 . 4 . 2 优化装夹方案 在我所设计的攻丝组合机床上， 为了降低工人的劳动强度、 节省装夹工件的时间和保证定位的快速、 可靠， 我设计的夹具夹紧装