钻攻零件侧孔机床左右攻丝靠模的设计【4张图纸】【优秀】
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钻攻零件侧孔机床左右攻丝靠模的设计
说明书 21页 11000字数+开题报告+任务书+外文翻译+文献综述+4张CAD图纸
钻攻零件侧孔机床左右攻丝靠模的设计说明书.doc
靠模杆.dwg
任务书.doc
右攻丝组合机构总图.dwg
封面.doc
左攻丝组合机构装配图.dwg
开题报告.doc
支撑套筒.dwg
文献综述.doc
诚信承诺书.doc
目 录
1绪论3
1.1本课题的研究背景及意义3
1.2本论文的主要工作3
2攻丝加工的内容、要求和特点4
2.1攻丝加工的内容和要求4
2.2攻丝加工的要点4
3攻丝装置与活动攻丝模板5
3.1攻丝靠模机构5
3.2攻丝装置10
4多轴箱的传动设计与动力计算11
4.1传动设计11
4.2传动轴与三轴定距验算13
4.3主轴箱的动力计算14
结论与展望15
参考文献16
致谢16
摘 要
机械制造业是一个国家经济发展的重要支柱。而制造业的生产能力主要取决于制造装备——机床的先进程度。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本文对组合机床上的攻丝机构进行了分析，并依据攻丝的内容、要点和常用方法，选用合适的丝锥，结合现有技术设计了一种用于钻攻组合机床左右攻丝的靠模机构，并绘制了组合机床联系尺寸图和两种攻丝靠模机构及其关键结构部件。
关键词：攻丝； 攻丝靠模； 组合机床
图3-1所示为通用的第I类攻丝靠模机构。这种攻丝靠模主要用于组成攻丝装置，并由攻丝装置组成在整台机床或机床的某一面上全部完成攻丝工序的组合机床。
第I类攻丝靠模由靠模杆4,靠模螺母11及支承套筒8等主要元件组成。丝锥1通过心杆2和攻丝卡头3装在靠模杆4的前端，靠模杆的中部支承在铜套7上并与靠模螺母11相啮合，靠模杆的尾部与攻丝主轴相连接。攻丝主轴借助双键将主运动传给靠模杆，靠模杆可在主轴孔内移动一段距离，这个距离就是攻丝靠模的工作行程。支承套筒8装在靠模头的壳体6上，并用两个压板5固定，两个压板之间的布置角度决定于主轴箱的主轴数和主轴的分布情况。靠模螺母11借助接合子10与支承套筒8相连接并用螺母12固定，当靠模杆回转时，通过本身的靠模螺纹和固定的靠模螺母而产生进给运动，从而推动丝锥切削工件。
靠模杆与靠模螺母相配螺纹的螺距应当同本靠模杆前端所夹持的丝锥螺距的名义尺寸相同，这样便保证了靠模杆在回转过程中每转的进给量与丝锥螺距一致。但是靠模螺母的螺距同丝锥螺距之间不可能没有误差，因此在攻丝卡头3内和支承套筒8内均装有压力弹簧，使心杆2和靠模杆4在需要的情况下能作微量的轴向窜动，用于补偿上述的螺距误差。
在正常工作时，靠模螺母11连同支承套筒8一起是固定不动的，这样当靠模杆旋转时，才能在靠模螺母的强迫下作进给运动。但是如果在工作过程中由于发生故障而使靠模杆不能再继续向前进给时，应有可能使靠模螺母随同靠模杆作同步回转而停止其进给运动，用于防止机构的损坏，为此，在使用这种攻丝靠模机构时，必须注意不要把两个压板5压得太紧。
第I类攻丝靠模由于其结构特点所决定，通常仅适用于单独完成攻丝工序的攻丝装置上。这是由于：一方面 当采用这种攻丝靠模装置时，丝锥至靠模头端面的距离较大，同其它刀具配合使用时往往不相
3.1.2第II类攻丝靠模
（一）通用攻丝靠模机构介绍
图3-2所示为通用的第II类攻丝靠模机构。这种攻丝靠模主要用于组成活动攻丝模板，并同钻一攻复合主轴箱配合使用，以实现在一个动力头上同时完成攻丝工序和其它工序的加工。图中所示为靠模杆完成攻丝工序后返回原位，而且动力头工作进给行程终了时攻丝靠模机构所处的位置。
- 内容简介：
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中国地质大学长城学院毕业设计任务书学生姓名赵少帅学号05208310班 级机制3班指导教师李敬职称教授单 位河北农大毕业设计题目钻攻零件侧孔机床左右攻丝靠模的设计毕业设计主要内容和要求：已知：主轴箱规格：400400攻丝左主轴箱主轴的坐标： 轴号坐标1 2 3 4 5 6 7 8X250.000 250.000 185.000 185.000 133.000 133.000 74.000 74.000Y186.000 150.000 150.000 186.000 189.500 146.500 144.500 196.500各轴加工零件上螺纹为：14轴攻M6； 58轴攻M8；攻丝右主轴箱主轴的坐标： 轴号坐标1 2 3 4 5 6 X276.000 276.000 217.000 217.000 181.000 181.000 Y196.500 144.500 146.500 189.500 193.000 143.000 各轴加工零件上螺纹为：12轴攻M10； 36轴攻M6；要求：根据上述给定的技术参数，综合运用所学机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、金属工艺学、公差与测量、金属材料、机械制造基础、AutoCAD等课程的知识，设计左右攻丝靠模，以保证切削螺纹时主运动与进给运动之间保持严格的运动联系，并在发生故障而使靠模不能正常工作时，其具有防护功能，防止机构损坏。设计并绘制与钻攻零件侧孔机床配套的左右攻丝靠模的总图及重要零件的工作图。毕业设计主要参考资料：1大连组合机床研究所编.组合机床设计（机械部分）.大连:机械工业出版社,1975.2大连组合机床研究所编.组合机床设计参考图册.大连:机械工业出版社,1975.沈阳工业大学，大连铁道学院，吉林工学院编.组合机床设计.大连:上海科学出版社,1985.4保定第二机床厂编.组合机床动力部件产品样本.保定:1992.5第一机械工业部,组合机床研究所.ZD27-1多轴箱指导资料.大连:1975.6戴 曙.金属切削机床设计.北京:机械工业出版社,1985.7白成轩.机床夹具设计新原理.北京:机械工业出版社,1997.8张进生.机械制造工艺与夹具设计指导.北京:机械工业出版社,1995.9荆长生.机械制造工艺学.西北工业大学出版社,1996.10机床设计手册编写组.机床设计手册.北京:机械工业出版社,1986.11刘朝儒,彭福荫,高政.机械制图.北京:高等教育出版社,2000.12龚定安.机床夹具设计原理.陕西:陕西科学技术出版社,1981.13任家隆.机械制造技术.北京:机械工业出版社,2000.14徐发仁.机床夹具设计.重庆:重庆大学出版社,1996.15庞怀玉.机械制造工程学.北京:机械工业出版社,1998.16东方人华主编. AutoCAD 2002 机械设计范例入门与提高.2003.17冯涛.AutoCAD 2002 机械设计绘图实例教程.北京:机械工业出版社,2002.毕业设计应完成的主要工作：设计并绘制该机床左右攻丝靠模的总图；设计并绘制其总图的重要工作零件图；整理资料，编写完成设计说明书。毕业设计进度安排：序号毕业设计各阶段内容时间安排备注1查阅资料，熟悉有关的资料，完成开题报告；2011.12.102011.12.202完成外文翻译； 2011.1.212011.12.313完成文献综述；2012.1.12012.1.204设计并绘制左右攻丝靠模总图及重要零件工作图；2012.1.212012.4.25整理资料，编写设计说明书；2012.4.32012.4.176修改完善；2012.4.182012.4.287准备答辩；2012.4.292012.5.15课题信息：课题性质： 设计R 论文 课题来源： 教学 科研 生产R 其它发出任务书日期： 2011.12. 指导教师签名： 年 月 日教研室意见：教研室主任签名：年 月 日 学生签名： 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计题目 钻攻零件侧孔机床左右攻丝靠模的设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 赵少帅 学 号 05208310 指导教师 李敬 职 称 教授 2012年 5 月 5 日中国地质大学长城学院毕业设计开题报告学生姓名赵少帅学号05208310专业班级机制3班指导教师李敬职称教授单 位河北农大课题性质设计R 论文课题来源科研 教学 生产R 其它毕业设计（论文）题目钻攻零件侧孔机床左右攻丝靠模的设计一、课题研究的目的通过本次研究，掌握机械设计的一般方法，培养完善的设计思想，锻炼分析问题、解决问题的能力，特别是掌握总体设计和零部件设计的方法与技巧。综合运用机械设计与原理及其他有关的专业知识，去分析和解决生活工作中的问题，做到理论联系实际，进一步巩固自己所学到的知识。进行实际设计工作基本技能的训练，包括训练计算，绘图能力和运用设计资料等。二、课题研究的意义 攻丝属于比较困难的加工工序，因为螺纹加工属于封闭式切削加工，其每齿的加工负荷比其他刀具都要大，并且丝锥沿着螺纹与工件接触面非常大，切削螺纹时它必须容纳并排除切屑，因此，可以说丝锥是在很恶劣的条件下工作的。为了使攻丝顺利进行，应事先考虑可能出现的各种问题，如工件材料的性能、选择什么样的攻丝机构及机床、选用多高的切削速度、进给量等。三、课题研究现状1952年美国生产出了第一台数控机床，此后，日本、德国、意大利等国家的一些木工机床的制造厂家应用机电一体化技术，相继推出了各种先进的机床。目前，螺纹加工机床已经与液压系统，气压系统和数控系统结合生产出了很多先进的攻丝机，例如：西班牙的才CMA攻丝机系列，等等。目前，机床加工正在向复合化，高速化，精密化，高效能化，智能化，环保化方向发展，而螺纹加工正在向高效率，高自有度，高生产率，高自动化，高定位速度和高切削速度，低成本方向发展。我国自改革开放以来，虽然机床加工机械的技术水平及产品质量有着显著地提高，但与先进的发达国家相比差距较大，主要存在的问题有：水平低、仿制多、品种少、自动化程度不高，外观质量不高，机床机械合格率低，远低于同类机械产品的平均合格率。螺纹加工机床和其他机床一样发展缓慢。四、课题研究内容1.设计方案的拟定；2.组合机床总体设计（三图一卡）；3.主轴箱的设计；4.夹具的设计；5.重要零件的设计；6.编制设计说明书；五、进度安排1.第一阶段：2011年11月到2011年12月，确定毕业设计题目，查阅并收集整理相关资料；2.第二阶段：2012年1月到20012年2月，确定研究方法，分析处理数据，撰写设计大纲；3.第三阶段：2012年3月到2012年4月，构思设计内容，设计开题报告，完成设计初稿的撰写；4.第四阶段：2012年4月到2012年 5月，设计修改润色，完成设计终稿，送交指导老师评审，进行答辩。六、预期结果掌握攻丝靠模装置的设计过程，并且通过对攻丝装置的设计了解其他机构的运行原理和工作状况，基本完成设计任务，绘制出总装配图和主零件的零件图。七、参考文献1大连组合机床研究所编.组合机床设计（机械部分）.大连:机械工业出版社,1975.2大连组合机床研究所编.组合机床设计参考图册.大连:机械工业出版社,1975.沈阳工业大学，大连铁道学院，吉林工学院编.组合机床设计.大连:上海科学出版社,1985.4保定第二机床厂编.组合机床动力部件产品样本.保定:1992.5第一机械工业部,组合机床研究所.ZD27-1多轴箱指导资料.大连:1975.6戴 曙.金属切削机床设计.北京:机械工业出版社,1985.7白成轩.机床夹具设计新原理.北京:机械工业出版社,1997.8张进生.机械制造工艺与夹具设计指导.北京:机械工业出版社,1995.9荆长生.机械制造工艺学.西北工业大学出版社,1996.10机床设计手册编写组.机床设计手册.北京:机械工业出版社,1986.11刘朝儒,彭福荫,高政.机械制图.北京:高等教育出版社,2000.12龚定安.机床夹具设计原理.陕西:陕西科学技术出版社,1981.指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：审查结果： 同 意 不 同 意教研室主任签名：年 月 日中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 赵少帅 学 号： 05208310 2012 年 1 月 20 日文献综述1 绪论攻丝属于比较困难的加工工序，因为螺纹加工属于封闭式切削加工，其每齿的加工负荷比其他刀具都要大，并且丝锥沿着螺纹与工件接触面非常大，切削螺纹时它必须容纳并排除切屑，因此，可以说丝锥是在很恶劣的条件下工作的。为了使攻丝顺利进行，应事先考虑可能出现的各种问题，如工件材料的性能、选择什么样的攻丝机构及机床、选用多高的切削速度、进给量等。我国自改革开放以来，虽然机床加工机械的技术水平及产品质量有着显著地提高，但与先进的发达国家相比差距较大，主要存在的问题有：水平低、仿制多、品种少、自动化程度不高，外观质量不高，机床机械合格率低，远低于同类机械产品的平均合格率。螺纹加工机床和其他机床一样发展缓慢。2 攻丝加工的内容、要求和特点在金属切削机床上进行加工时，为了保证工件加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度等要求，在加工方法确定后，需要解决的主要问题之一是，使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置（即工件的定位），并把工件压紧夹牢，以确保这个确定了的位置在加工过程中稳定不变（即工件的夹紧），这就是工件在机床上的正确安装。2.1攻丝加工的内容和要求攻丝加工的螺纹多为三角螺纹，为零件间连接结构，常用的攻丝加工的螺纹有；牙型角为60的公制螺纹，也叫普通螺纹；牙型角为55的英制螺纹；用于管道连接的英制管螺纹和圆锥管螺纹。2.2攻丝加工的要点(1)工件上螺纹底孔的孔口要倒角，通孔螺纹两端都倒角。 (2)工件夹位置要正确，尽量使螺纹孔中心线置于水平或竖直位置，使攻丝容易判断丝锥轴线是否垂直于工件的平面。 (3)在攻丝开始时，要尽量把丝锥放正，然后对丝锥加压力并转动绞手，当切入1-2圈时，仔细检查和校正丝锥的位置。一般切入3-4圈螺纹时，丝锥位置应正确无误。以后，只须转动绞手，而不应再对丝锥加压力，否则螺纹牙形将被损坏。 (4)攻丝时，每扳转绞手1/2-1圈，就应倒转约1/2圈，使切屑碎断后容易排出，并可减少切削刃因粘屑而使丝锥轧住现象。 (5)攻不通的螺孔时，要经常退出丝锥，排除孔中的切屑。 (6)攻塑性材料的螺孔时，要加润滑冷却液。对于钢料，一般用机油或浓度较大的乳化液要求较高的可用菜油或二硫化钼等。对于不锈钢，可用30号机油或硫化油。 (7)攻丝过程中换用后一支丝锥时，要用手先旋入已攻出和螺纹中，至不能再旋进时，然后用绞手扳转。在末锥攻完退出时，也要避免快速转动绞手，最好用手旋出，以保证已攻好的螺纹质量不受影响。 (8)机攻时，丝锥与螺孔要保持同轴性。 (9)机攻时，丝锥的校准部分不能全部出头，否则在反车退出丝锥时会产生乱牙。 (10)机攻时的切削速度，一般钢料为6-15米/分；调质钢或较硬的钢料为5-10米/分；不锈钢为2-7米/分；铸铁为8-10米/分。在同样材料时，丝锥直径小取较高值，丝锥直径大取较低值。3 攻丝装置与活动攻丝模板3.1攻丝靠模机构切削螺纹要求主运动和进给运动之间保持严格的运动联系，在组合机床上攻制螺纹与在车床上车削螺纹或在磨床上磨削螺纹不同，在车床或磨床上加工螺纹，是由机床传动链来实现进给运动，由机床本身来保证所加工的螺纹精度;而在组合机床切削螺纹(除旋风车削螺纹外)，都是用丝锥本身作为实现进给运动的，而丝锥的主运动则是由攻丝主轴传递而获得，因此，无论是采用攻丝装置还是活动攻丝模板进行攻丝，攻丝靠模机构是用于使丝锥引入工件和补偿靠模螺距与丝锥螺距之间的误差，以保证攻出所需螺距的螺纹。3.2攻丝装置攻丝装置由第I类攻丝靠模组成，它用于在整台机床或机床的某一面上全部完成攻丝工序的加工。在所有具有攻丝工序的组合机床中，由攻丝装置组成的组合攻丝机床应用最为广泛。攻丝主轴箱是用于按工件的具体加工要求来布置攻丝主轴及其传动元件的，它通过按一定速此排列的传动齿轮把动力从电动机传递给各攻丝主轴，从而使攻丝主轴获得所要求的座标位置、转速和转向等。攻丝主轴箱上还装有攻丝行程控制机构，用于控制攻丝行程从而保证获得所要求的螺孔深度。4 多轴箱的传动设计与动力计算4.1传动设计根据设计任务书画出驱动轴、主轴坐标位置。以攻丝右主轴箱主轴为例六轴攻丝多轴箱各主轴主轴、驱动轴坐标，并以右轴箱为主进行了传动计算。4.2传动轴与三轴定距验算多轴箱体上的孔系是按照计算的坐标加工的，而装配要求两轴间齿轮能正常啮合。因此，必须验算根据坐标计算确定的实际中心距A，是否符合两轴间齿轮啮合要求的标准中心距R，R与A的差值为=R-A。验算标准：中心距允差（0.0010.009）mm并对传动轴4坐标进行了计算校验5 结论随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，钻攻组合机床的研究已经成为机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器和机构的设计和制造都是用机床大批量完成的，通常由机械软件CAD设计画图而成并且用机床来实现。现代大型工业技术的飞速发展，降低了组合机床的实现成本，软件功能的不断强大也使得机构实现变得更为简单，因此，攻丝靠模机构的设计在钻攻组合机床的发展中具有十分重要的理论意义和现实意义。参考文献1 大连组合机床研究所编.组合机床设计（机械部分）.大连:机械工业出版社,1975.2 大连组合机床研究所编.组合机床设计参考图册.大连:机械工业出版社,1975.3 沈阳工业大学，大连铁道学院，吉林工学院编.组合机床设计.大连:上海科学出社,1985.4 保定第二机床厂编.组合机床动力部件产品样本.保定:1992.5 第一机械工业部,组合机床研究所.ZD27-1多轴箱指导资料.大连:1975.6 戴 曙.金属切削机床设计.北京:机械工业出版社,1985.7 白成轩.机床夹具设计新原理.北京:机械工业出版社,1997.8 张进生.机械制造工艺与夹具设计指导.北京:机械工业出版社,1995.9 荆长生.机械制造工艺学.西北工业大学出版社,1996.10 机床设计手册编写组.机床设计手册.北京:机械工业出版社,1986.11 刘朝儒,彭福荫,高政.机械制图.北京:高等教育出版社,2000.12 龚定安.机床夹具设计原理.陕西:陕西科学技术出版社,1981.13 任家隆.机械制造技术.北京:机械工业出版社,2000.14 徐发仁.机床夹具设计.重庆:重庆大学出版社,1996.15 庞怀玉.机械制造工程学.北京:机械工业出版社,1998.16 东方人华主编. AutoCAD 2002 机械设计范例入门与提高.2003.17 冯涛.AutoCAD 2002 机械设计绘图实例教程.北京:机械工业出版社,2002.本科毕业生毕业设计诚信承诺书毕业论文（设计）题目钻攻零件侧孔机床左右攻丝靠模的设计学生姓名赵少帅专业机制学号05208310指导老师李敬 职称教授所在系别工程技术系诚信承诺本人慎重承诺和声明：我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业论文中不剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，不篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校的处理。 学生（签名）： 年 月 日摘 要机械制造业是一个国家经济发展的重要支柱。而制造业的生产能力主要取决于制造装备机床的先进程度。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本文对组合机床上的攻丝机构进行了分析，并依据攻丝的内容、要点和常用方法，选用合适的丝锥，结合现有技术设计了一种用于钻攻组合机床左右攻丝的靠模机构，并绘制了组合机床联系尺寸图和两种攻丝靠模机构及其关键结构部件。关键词：攻丝； 攻丝靠模； 组合机床Abstract:The machinery Manufacture is an important pillar of economic development in a country. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipmentmachine tool .Modular machine tools have advantages of high efficiency and low cost. It is widely used in large batch production and can be consisted automatic production line. On the machine tool tapping institutions, and based on tapping the contents of the main points and commonly used method, the appropriate choice of the tap, with the existing technical design one for tapping left and right combination of drilling and tapping machine by model institutions, and draw the contact size combination machine diagram and two kinds of tapping by model agency and its key structural components.Key words : Tapping,； Tapping mold,； Modular machine tool目 录1绪论31.1本课题的研究背景及意义31.2本论文的主要工作32攻丝加工的内容、要求和特点42.1攻丝加工的内容和要求42.2攻丝加工的要点43攻丝装置与活动攻丝模板53.1攻丝靠模机构53.2攻丝装置104多轴箱的传动设计与动力计算114.1传动设计114.2传动轴与三轴定距验算134.3主轴箱的动力计算14结论与展望15参考文献16致谢21中国地质大学长城学院2012届毕业设计1 绪 论1.1本课题的研究背景及意义现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。攻丝是内螺纹制作中广为人知的一种方法。因为它可以借助刀具的几何形状确定内螺纹的成型，所以该方法无需专用机床。在普通机床、生产线或者现代加工中心上都可以采用这种加工方法。现在，攻丝的适用范围不断扩大、功率不断提高。例如盲孔螺纹加工的极限范围现在已经达到3d的切削长度；使用新研发的Sprint Plus丝锥可以切制高强度钢的螺纹。刀具采用了HSS-E-PM刀具材料，兼具突出的韧性和较高的耐腐蚀、耐磨性能。切削刃材料的高耐热性、配合特殊的切削刃几何形状和现代多层硬质合金镀层，还使得对长切屑软钢进行切内螺纹加工，可以满足某些特殊的切削要求，达到更高的切削速度，由此获得更高的生产率；对软钢进行切内螺纹加工的时候，还可进行干式加工(有无MMS)。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。1.2本论文的主要工作本次设计工作将设计一种应用于钻攻组合机床的左右攻丝靠模机构。目的是使设计出的机构结构简单、使用方便、效率高、质量好。能够与现有组合机床合理配合，从而选择最佳的工艺方案，合适地确定零件加工工序集中程度，合理地选择组合机床的通用部件，恰当的组合机床的配置型式，合理地选择切削用量，以及选用高效率的丝锥，靠模心杆等就是本次设计主要内容。具体的工作就是要了解攻丝特点，掌握常用靠模机构的特征和设计原理，进行机构设计方案的分析和确定。并对主轴箱传动进行了设计和校核验算。2 攻丝加工的内容、要求和特点2.1攻丝加工的内容和要求锥在工件孔中切削出内螺纹的加工方法称为攻螺纹；攻丝属于比较困难的加工工序，因为螺纹加工属于封闭式切削加工，其每齿的加工负荷比其它刀具都要大，并且丝锥沿着螺纹与工件接触而非常大，切削螺纹时它必须容纳并排除切屑，因此，可以说丝锥是在很恶劣的条件下工作的。为了使攻丝顺利进行，应事先考虑叫能出现的各种问题，如工件材料的性能、选择什么样的攻丝机构及机床、选用多高的切削速度、进给量等。攻丝加工的螺纹多为三角螺纹，为零件间连接结构，常用的攻丝加工的螺纹有；牙型角为60的公制螺纹，也叫普通螺纹；牙型角为55的英制螺纹；用于管道连接的英制管螺纹和圆锥管螺纹。本节主要涉及的攻丝加工的是公制内螺纹，熟悉有关螺纹结构尺寸、技术要求的常识，是学习攻丝工艺的重要基础。普通螺纹的基本尺寸如下：(1)螺纹大径：dD (螺纹大径的基本尺寸与公称直径相同)(2)中径： d2D2d0.6495P(3)牙型高度：HO.5413P(4)螺纹小径：d1D1d1.0825P如图2-1中M10-7H的螺纹，为普通右旋内螺纹。查表得螺距P1.5，其基本尺寸：螺纹大径：D10；螺纹中径： D2D0.6495P9.02图2-1 丝锥的基本结构螺纹小径：D1D1.0825P8.36中径公差带代号7H 小径公差带代号7H 牙型高度：HO.5413P0.82螺纹有效长度：L20.0螺纹孔口倒角：C1.52.2攻丝加工的要点(1)工件上螺纹底孔的孔口要倒角，通孔螺纹两端都倒角。 (2)工件夹位置要正确，尽量使螺纹孔中心线置于水平或竖直位置，使攻丝容易判断丝锥轴线是否垂直于工件的平面。 (3)在攻丝开始时，要尽量把丝锥放正，然后对丝锥加压力并转动绞手，当切入1-2圈时，仔细检查和校正丝锥的位置。一般切入3-4圈螺纹时，丝锥位置应正确无误。以后，只须转动绞手，而不应再对丝锥加压力，否则螺纹牙形将被损坏。 (4)攻丝时，每扳转绞手1/2-1圈，就应倒转约1/2圈，使切屑碎断后容易排出，并可减少切削刃因粘屑而使丝锥轧住现象。 (5)攻不通的螺孔时，要经常退出丝锥，排除孔中的切屑。 (6)攻塑性材料的螺孔时，要加润滑冷却液。对于钢料，一般用机油或浓度较大的乳化液要求较高的可用菜油或二硫化钼等。对于不锈钢，可用30号机油或硫化油。 (7)攻丝过程中换用后一支丝锥时，要用手先旋入已攻出和螺纹中，至不能再旋进时，然后用绞手扳转。在末锥攻完退出时，也要避免快速转动绞手，最好用手旋出，以保证已攻好的螺纹质量不受影响。 (8)机攻时，丝锥与螺孔要保持同轴性。 (9)机攻时，丝锥的校准部分不能全部出头，否则在反车退出丝锥时会产生乱牙。 (10)机攻时的切削速度，一般钢料为6-15米/分；调质钢或较硬的钢料为5-10米/分；不锈钢为2-7米/分；铸铁为8-10米/分。在同样材料时，丝锥直径小取较高值，丝锥直径大取较低值。3 攻丝装置与活动攻丝模板3.1攻丝靠模机构图3-1 第I类攻丝靠模3.1.1第I类攻丝靠模图3-1所示为通用的第I类攻丝靠模机构。这种攻丝靠模主要用于组成攻丝装置，并由攻丝装置组成在整台机床或机床的某一面上全部完成攻丝工序的组合机床。第I类攻丝靠模由靠模杆4,靠模螺母11及支承套筒8等主要元件组成。丝锥1通过心杆2和攻丝卡头3装在靠模杆4的前端，靠模杆的中部支承在铜套7上并与靠模螺母11相啮合，靠模杆的尾部与攻丝主轴相连接。攻丝主轴借助双键将主运动传给靠模杆，靠模杆可在主轴孔内移动一段距离，这个距离就是攻丝靠模的工作行程。支承套筒8装在靠模头的壳体6上，并用两个压板5固定，两个压板之间的布置角度决定于主轴箱的主轴数和主轴的分布情况。靠模螺母11借助接合子10与支承套筒8相连接并用螺母12固定，当靠模杆回转时，通过本身的靠模螺纹和固定的靠模螺母而产生进给运动，从而推动丝锥切削工件。靠模杆与靠模螺母相配螺纹的螺距应当同本靠模杆前端所夹持的丝锥螺距的名义尺寸相同，这样便保证了靠模杆在回转过程中每转的进给量与丝锥螺距一致。但是靠模螺母的螺距同丝锥螺距之间不可能没有误差，因此在攻丝卡头3内和支承套筒8内均装有压力弹簧，使心杆2和靠模杆4在需要的情况下能作微量的轴向窜动，用于补偿上述的螺距误差。在正常工作时，靠模螺母11连同支承套筒8一起是固定不动的，这样当靠模杆旋转时，才能在靠模螺母的强迫下作进给运动。但是如果在工作过程中由于发生故障而使靠模杆不能再继续向前进给时，应有可能使靠模螺母随同靠模杆作同步回转而停止其进给运动，用于防止机构的损坏，为此，在使用这种攻丝靠模机构时，必须注意不要把两个压板5压得太紧。第I类攻丝靠模由于其结构特点所决定，通常仅适用于单独完成攻丝工序的攻丝装置上。这是由于：一方面 当采用这种攻丝靠模装置时，丝锥至靠模头端面的距离较大，同其它刀具配合使用时往往不相3.1.2第II类攻丝靠模（一）通用攻丝靠模机构介绍图3-2所示为通用的第II类攻丝靠模机构。这种攻丝靠模主要用于组成活动攻丝模板，并同钻一攻复合主轴箱配合使用，以实现在一个动力头上同时完成攻丝工序和其它工序的加工。图中所示为靠模杆完成攻丝工序后返回原位，而且动力头工作进给行程终了时攻丝靠模机构所处的位置。图3-2 第II类攻丝靠模第II类攻丝靠模由靠模杆7靠模螺母5和弹簧键8等主要零件组成。靠模杆的前端装有心杆2和丝锥1,靠模杆的中部具有靠模螺纹部分拜同靠模螺母相啮合，靠模杆的尾部借助弹簧键与主轴相连接。此时主轴外伸部分的结构形式与第I类攻丝靠模所用的攻丝主轴不同而和一般的通用钻孔主轴相同。主运动通过弹簧键8靠模杆7和销子3传给心杆2。在靠模杆回转时，借助靠模螺纹使其作进给运动，此时靠模杆可在主轴孔内作相对移动。为了保证靠模杆的每转进给量与丝锥的螺距一致，靠模螺纹的螺距应与丝锥的螺距相同并保持严格的制造公差。但实际上靠模螺纹的螺距同丝锥的螺距之间不可能没有误差，因此设有补偿弹簧6，并使销子3有可能在靠模杆的长槽中作轴向窜动，以补偿上述螺距误差。靠模螺母5以D/d配合装在活动攻丝模板上，并用销子10防转，压板4固定。压板的安装位置决定于主轴箱的主轴数和主轴的分布情况。正常工作时，靠模螺母是固定不动的，如果在工作过程中发生故障而使靠模杆不能再继续向前进给时，靠模螺母便向后推开压板4而作轴向移动并离开销子10，这样靠模杆的进给运动便停止了，从而起到了保护机构的作用。为此，压板4的厚度应取得小些(通常为2.53.5毫米)，使其刚性较差，以便能起到保险作用。并且还要注意靠模螺母的安装方向必须正确，使它在发生故障的情况下能作轴向移动。采用第II类攻丝靠模时，丝锥至工件端面间的距离(即丝锥的轴向位置)可用如下两种方法进行调整:在装配时，可旋转靠模螺母使靠模杆作轴向移动，调整完毕后再打入限位销10；在使用过程中进行调整时，可用紧定螺钉旋入弹簧键8的螺孔a中，压缩弹簧9并使键脱离主轴的键槽，然后旋转靠模杆而使其作轴向移动。用后一种方法调整时，靠模杆的轴向调整行程只能为靠模螺纹螺距的整数倍，而且有时需要启动攻丝全轴才能使弹簧键上的螺孔露出在主轴的外部。由此可见，丝锥轴向位置的调整方法显然不如采用第I类攻丝靠模时方便，尤其是在多轴加工时更是如此。（二）靠模杆在主轴孔内最大重合长度（L1）采用第II类攻丝靠模机构时，由于在工作时靠模杆要在主轴孔内产生相对移动，因此需要根据机床的具体工作情况对靠模杆尾部伸入主轴孔内的最大重合长度L1进行计算。图3-3 活动攻丝模板的典型结构为了了解由第II类攻丝靠模组成的活动攻丝模板的工作过程和L1值的计算方法，应首先了解活动攻丝模板的典型结构，图3-3所示即为鼓轮式机床上使用的活动攻丝模板的典型结构实例。攻丝模板的两根导杆4借助夹紧套5紧固在主轴箱的前盖上，模板可沿导杆移动。该攻丝模板装有通用的第II类攻丝靠模，在模板体上钻有油孔并连通各靠模螺母，由灯芯油杯1对靠模螺母进行润滑。为了保证加工时的位置精度和稳定性，工作时活动攻丝模板以定位套2（两个）和支撑块3与夹具相定位。机床工作时，悬挂在主轴箱前面的活动攻丝模板随着动力头作快速引进，当动力头转为工作进给后，攻丝模板与夹具定位并停止不动，动力头继续工作进给对工件进行加工时，导杆上的弹簧便被压缩。主轴箱上的攻丝主轴和用于其它工序加工的主轴是分别由两个电动机驱动的，在动力头转为工作进给的同时(或滞后一段时间，视具体需要而定)，由动力头电气控制挡铁发出信号起动攻丝电动机进行攻丝，达到要求深度后，由主轴箱上的攻丝行程控制机构发出信号使攻丝电动机反转，当靠模杆退回原位后即自动切断攻丝电动机，待动力头继续工作进给至行程终点后，动力头便快速退回并在原位停止。从工作过程来看，攻丝工序一定要比其它加工工序先结束，通常希望在动力头工作进给的全部时间中，攻丝工序(包括正转攻进和反转退回)应至少提前0.1分钟结束，即从动作循环时间上需保证: T动T攻0.l(分)式中，T动起动攻丝电动机以后动力头工作进给的时间(分); T攻 攻丝工序（包括攻进和退回）所需时间（分）。因此，在动力头的工作进给过程中，如何确定攻丝主轴起动工作时间，就必须特别加以注意。如果时间安排不当而使攻丝工序在动力头工作进给完了后仍未结束其工作，这样便延长了机床的工作循环时间，降低了机床的生产率。若在电气互锁欠严密的情况下，甚至有可能造成丝锥未退离工件而动力头便快速退回的情况，就会损坏机构。图3-4 同时钻孔与攻丝的动力头工作循环ab图3-4所示为多工位机床同时完成攻丝工序和其它工序加工时一的动力头工作循环示意图。从图中可见，在动力头工作进给过程中确定攻丝主轴起动工作的时间不外乎有两种情况:一种情况如图3-4 a所示，当动力头的工作进给行程较小时，攻丝主轴可以在动力头由快速引进转换为工作进给的同时起动工作。另一种情况如图3-4 b所示，此时动力头的工作进给行程较大，因此在动力头转为工作进给井滞后一段时一间之后，才起动攻丝主轴进行攻丝。无论属于上述哪一种情况，都必须保证在动力头工作进给至终点之前结束攻丝工作。由于攻丝工序是在动力头的工作进给过程中完成的，而攻丝时靠模杆的进给速度与动力头的工作进给速度也不相等，此时靠模杆的尾部将在主轴孔内产生相对移动，因此必须保证靠模杆在主轴孔内的重合长度能满足如下工作要求:在重合长度最大的情况下，靠模杆不致于同主轴孔的底部相碰;在重合长度最小的情况下，弹簧键的工作部分不致脱离主轴而影响其正常工作。在靠模杆已经返回原位并且动力头工作进给行程终了的情况下，靠模杆在主轴孔内的重合长度L1是最大的（见图3-3和3-2），设计时应按下列公式确定L1的值，并应使主轴孔的深度大于L1。L1=K+L2+（1S分动/S分攻）L攻L3式中，K丝锥攻丝到前端时，靠模杆尾部在主轴孔内的最小重合长度。K值通常应大于靠模杆尾部的直径，当采用通用的攻丝靠模时，按不同规格的靠模取K = 25 3 5(毫米);L2动力头工作进给至行程终端时，活动攻丝模板对主轴箱的相对位移，即活动攻丝模板沿导杆移动的距离(毫米);L攻攻丝行程长度(毫米); L3当攻丝主轴是在活动攻丝模板与夹具定位并滞后一段时间之后才起动工作的情况下 (如图3-4b)所示，攻丝主轴起动前攻丝模板对主轴箱已有的相对位移(毫米);S分动动力头的工作进给速度(毫米/分);S分攻攻丝靠模杆的进给速度(毫米/分)；S分攻= tn；t一一靠模螺纹的螺距，通常等于丝锥的螺距(毫米);n攻丝主轴的转速(转/分)。（三）靠模杆在主轴孔内最大重合长度（L1）的计算本设计的靠模机构应用于卧式组合钻攻机床，钻孔和攻丝同用一个活动钻模版，动力头的工作循环如图（3-4b）所示。已知： t=2毫米（攻制M10螺孔）n=75转/分s分动=60毫米/分s分攻= tn=150毫米/分采用3号规格的通用攻丝靠模时，取：K=35毫米由于钻孔的深度较大，即动力头工作进给的行程大，因此攻丝主轴是在动力头工作进给了40毫米之后才起动工作的，但是，为了适应钻孔工作的需要，活动钻模版是在动力头开始工作进给的时候便和夹具相定位，即在攻丝主轴起动之前，活动主轴模版和主轴箱之间实际上已存在相对位移L3，从图（3-4b）所示的动力头工作循环中可得到：L2=85毫米L3=40毫米 L攻=40毫米首先看看在动力头工作进给至终点之前攻丝工序是否已提前结束，以验算攻丝主轴起动的时间是否合适：攻丝主轴起动工作之后，动力头工作进给至终点所需的时间为：T动=（L2L3）/ s分动=0.75分攻丝工序（包括丝锥攻进和退回）所需的时间为：T攻=2 L攻/s分攻=0.53分 T动T攻=0.750.53=0.22分即攻丝工序比动力头工作进给至终点提前0.22分钟结束工作，可满足机床的正常工作要求。然后确定L1：L1=K+ L2+(1s分动/s分攻) L攻L3=35+85+(160/150)4040=104毫米将计算结果化整后取L1=105毫米。在这个实例中，由于L30，因此还需要对动力头处于原位时靠模杆尾部在主轴孔内的重合长度进行验算，此时其重合长度为：L1L2=10585=20毫米此重合长度保证了靠模杆上的弹簧键不致脱离主轴孔，因此不影响机构的正常工作。为了了解攻丝主轴起动工作的时间究竟安排在动力头整个工作进给行程的哪一个部位上比较合适，我们对上述实例进行分析：若攻丝主轴是在动力头转为工作进给的同时起动工作的（即L3=0），可得L1=144毫米，即要求主轴的深度大于144毫米，这样便不能采用通用主轴（使用于2、3、4号规格靠模杆的通用主轴的孔深为115毫米）而需要采用专用主轴才能满足这个要求。现在我们是在动力头转为工作进给之后40毫米时才起动攻丝主轴进行攻丝的，由此求得L1=105毫米，即在这种情况下，可选用通用主轴。3.2攻丝装置攻丝装置由第I类攻丝靠模组成，它用于在整台机床或机床的某一面上全部完成攻丝工序的加工。在所有具有攻丝工序的组合机床中，由攻丝装置组成的组合攻丝机床应用最为广泛。图3-5 所示为攻丝装置的结构示意图。攻丝装置由攻丝主轴箱7和攻丝靠模头5组成。攻丝靠模头上装有第I类攻丝靠模，主运动由攻丝主轴6传给靠模杆4，在靠模杆4的前端装有攻丝卡头3心杆2和丝锥1，实际上靠模头就是加厚了的主轴箱前盖。攻丝靠模机构保证了丝锥的主运动同进给运动之间严格的运动联系。由于每根靠模杆都各自具有单.独的靠模机构，因此在攻丝装置上可以很方便地实现不同规格螺纹的加工。图3-5 攻丝装置结构示意图攻丝主轴箱是用于按工件的具体加工要求来布置攻丝主轴及其传动元件的，它通过按一定速此排列的传动齿轮把动力从电动机传递给各攻丝主轴，从而使攻丝主轴获得所要求的座标位置、转速和转向等。攻丝主轴箱上还装有攻丝行程控制机构，用于控制攻丝行程从而保证获得所要求的螺孔深度。由于通用的第I类攻丝靠模的工作行程仅为60毫米，因此只适用于加工不很深的螺孔当上述工作行程能满足工件的加工要求时，可将攻丝装置安装在固定床身上而组成“固定式”攻丝装置；如果上述工作行程不能满足工件的加工要求时，则可根据其工作条件的不同可有两种形式：如果攻丝靠模的工作行程能够满足装卸工件的要求，而只是在更换丝锥时形成不够，则可以将攻丝装置安装在手动的移动滑板上；如果在正常工作时公司靠模的工作行程不能满足装卸工件的需要时，则应将攻丝装置安装在能使其实现快速引进和快速退回的动力滑台上，机床工作时，滑台先快速引进至前端并在死挡铁上停留，然后起动攻丝装置进行攻丝，待攻丝工作循环完毕后，滑台再将攻丝装置撤回原位。综上所述，攻丝装置在攻丝机床上的安装方式有三种: 固定式的、装在手动滑板上的和装在动力滑台上的，设计时应根据被加工零件的螺孔位置，考虑工件装卸和丝锥更换的方便性来确定所采用的形式。当采用固定式攻丝装置进行立式攻丝时可不必采用立式床身，而只是采用四根支杆将攻丝装置支承在机床夹具的上方，这样做可以简化机床的结构。4 多轴箱的传动设计与动力计算4.1传动设计（1）根据设计任务书画出驱动轴、主轴坐标位置。以攻丝右主轴箱主轴为例六轴攻丝多轴箱各主轴主轴、驱动轴坐标如下表：表4-1 驱动轴、主轴坐标值坐标主轴1主轴2主轴3主轴4主轴5主轴6XY276.000196.500276.000144.500217.000146.500217.000189.500181.000193.000181.000143.000（2）确定传动轴位置及齿轮齿数图4-1 齿轮的最小壁厚（一）最小齿数的确定为保证齿轮齿根强度，应使齿根到孔壁或键槽的厚度a2m,驱动轴的直径为d=30mm,有机械零件设计手册知，如图4-1所示齿轮t=33.3mm,当m1=3时。驱动轴上最小齿轮齿数为： 2（t/m1+2+1.25）d0/m1 =2(33.3/3+2+1.25)30/3 =18.9所以驱动轴齿数要大于等于19。为减小传动轴的种类，所有传动轴的直径取30mm.当m2=2，d=20时，齿轮t=23.3mm。主轴上最小齿轮齿数为：2（t/m2+2+1.25）d0/m2 =2（23.3/2+2+1.25）20/2 =19.8所以主轴齿数要大于等于20。（二）多轴箱的齿轮模数按驱动轴出轮估算多轴箱输入出轮模数取m1=3，其余齿轮模数取m2=2。主轴1，2，3要求的转速一致且较高，所以采用升速传动。主轴齿数选取Z=45，传动齿轮采用z=45齿的齿轮，变位系数x=0.181。传动轴的转速为:n=1000/1.41r/min=706r/min由于前面选取了主轴直径为30，显然传动轴直径都选取20，这样为了减少传动轴种类和设计题目需要由于传动轴转速是706r/min，则驱动轴至传动轴的传动比为:所以选择两级传动，且传动比分配为：一级为1.21.2;二级为1.41.0。驱动轴的直径为30mm，由机械零件设计手册查得知：t=33.3mm,当m=3时，驱动轴上的齿数为：Zmin去驱动齿轮齿数Z=45。通用的齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均为45钢，热处理为齿部高频淬火G54。本机床齿轮的选用按照下表选用齿轮种类宽度（mm）齿 数模数（mm）孔径（mm）驱动轴齿轮24321650连续16702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50传动轴齿轮44（B型）45225、30、40、50输出轴齿轮3237318、22、28、32、36计算各主轴转速使各主轴转速的相对转速损失在5%以内。由公式：V= 知：4.2传动轴与三轴定距验算多轴箱体上的孔系是按照计算的坐标加工的，而装配要求两轴间齿轮能正常啮合。因此，必须验算根据坐标计算确定的实际中心距A，是否符合两轴间齿轮啮合要求的标准中心距R，R与A的差值为=R-A。验算标准：中心距允差（0.0010.009）mm传动轴4坐标计算=x1-x3=276.000-217.000=59.000=y1-y3=196.500-146.500=50.000=x1-x2=276.00-276.000=0=y1-y2=196.500-144.500=52.000=5981=2704=-25.822=26.000=276.000-25.822=250.178=196.500+26.000=222.500传动轴与三轴定距验公式：=传动轴4与轴1、2、3的中心距误差=R-A =传动轴4与轴1、2、3之间的标准中心距分别为、=36.6 mm =82mm传动轴4与轴1、2、3之间的实际中心距分别为、= =36.644mm=82.063mm=82.026mm中心距误差分别为4-1=36.6-36.644-0.044mm4-2=82-82.063-0.063mm4-3=82-82.026-0.026mm4-1、4-2、4-3都大于0.009，因此轴4与轴1、轴4与轴2、轴4与轴3之间的齿轮需要采用变位齿轮，变位量为=0.044mm，=0.063mm，=0.026mm。4.3主轴箱的动力计算主轴箱的动力计算，应包括计算主轴箱所需功率和进给力两项。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：=+式中：主轴箱总功率； 各主轴切削功率的总和； 各轴空载消耗功率的总和； 各轴损失功率的总和。式中根据各主轴的切削用量查组合机床切削力及功率计算图得到，的确定可查表。与负载成正比的功率损失，取所传递功率的1%。和的计算在传动结构确定以后才进行。 传动系统确定前按照下式初步估算主轴箱所需功率。 =式中：各主轴切削功率总和；组合机床主轴箱传递效率。由于在加工黑色金属时取=0.80.9；加工有色金属时，取=0.70.8。所以取=0.8。所以 =0.768/0.8=0.96kw取 =1主轴箱所需的进给力，就是动力滑台所需的进给力，按下式计算： =+（N）式中： 、各主轴切削时产生的轴向力，实际上动力滑台的进给力应大于各主轴切削产生的轴向力的总和，这是因为还要克服滑台移动引起的摩擦阻力
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