双面卧式攻丝组合机床设计（减速器箱盖后面螺纹）
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总体方案设计 6 2 总体方案设计 2. 工艺方案 根据工件示意图，工件材料 HT2040，HB170241。该零件主要是在工件单面进行多孔加工，属大批量的中、小零件加工，因为是只完成攻丝工序，所以选择单工位组合机床。工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件都固定不动。因为被加工零件直径较大，厚度却较小。所以选择立式机床。 机床工作循环如下： 上料工件夹紧滑台快进滑台锁紧主轴启动攻丝靠模带动丝锥工进主轴反转进给滑台快退丝锥后退滑台快退工件松开下料 本设计是攻丝这一单一工序。 2.2 配置形式 零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。 考虑到被加工的零件是钻 4 个 M8 螺孔，而且这 4 个螺孔是沿 301 圆周方向性三等分平均分布，并针对零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度以及定位、夹紧方法、工艺过程、所采用的刀具及切削用量、现场的环境和条件、生产率要求等。 由于此设计是对 4 个孔攻丝，用一个工位完成。 制定工艺方案 1)装卸、夹紧；2)攻丝。 2.2.1 确定组合机床的配置形式和结构方案 通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。但是还要考虑下列因素的影响。 . 加工精度的影响 工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案，例如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床，加工精度要求低时，可采用移动夹具的多工位组合机床；工件各孔间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔同轴度要求高时，应单独采用精加工等。 . 工件结构状况影响 工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。例如，对于外形尺寸和重量较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床， 总体方案设计 7对多工序的中小型零件，则宜采用移动夹具的多工位组合机床；对于大直径的深孔加工，宜采用具有刚性主轴的立式组合机床等。 . 生产率的影响 生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要因素。例如，从其他因素考虑应采用单工位组合机床，但由于满足不了生产率的要求，就不得不采用多工位组合机床，甚至自动线来进行加工。而在多工位组合机床时，还要考虑：工位数不超过 23 个，并能满足生产率要求时，应选用移动工作台式组合机床；工位数超过 4 个时才选用回转工作台或鼓轮式组合机床。 . 现场条件的影响 使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如使用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，则宜采用机械传动的结构形式；使用单位刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置得情况，都将影响组合机床的结构方案。 2.3 “三图一卡”的编制 编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。 “三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。 2.3.1.被加工零件图 被加工零件图是根据选定的工艺方案，表明零件的形状、尺寸、硬度、以及在所设计的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准、夹压点的图纸。是组合机床设计的主要依据，也是制造、验收和调整机床的重要技术条件。 .在被加工零件图上标注的内容有： a）加工零件的形状、主要轮廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗燥度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。 b）本工序所选定的定位基准，夹紧部位及夹紧方向。 c）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。 遵循绘制被加工零件图的规定画出零件图见图 2.1。 总体方案设计 8 图 2.1 2.3.2 加工示意图 加工示意图是被加工零件工艺方案在图案上的反应，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，使刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。 在加工示意图在标注的内容有： 机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。 工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。 主轴的结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、主轴之间连接方式。 2.3.3 绘制加工示意图的有关计算 .刀具的选择 选择刀具，应考虑工艺要求与加工尺寸精度、工件材质、表面粗糙度及生产率的要求。只要条件允许应尽量选用标准刀具。为了提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾 总体方案设计 9端与导向套之间有 3050mm 距离，以便于排出切削和刀具磨损后又一定的向前调整量。 所以，根据零件要加工的孔是 4 个 M8 螺孔，参照以上要求，依据加工 M8 螺孔选择 M8 丝锥。 导向套的选择 a) 选择导向类型 组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证。因此，正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。导向装置有两大类，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于 40mm 或摩擦表面线速度小于 20m/min 时，一般采用固定式导向，刀具或刀杆的导向部分，在导向套内即转动又作轴向移动。固定导向装置一般由中间套、可换导套华人压套螺钉组成。中间套的作用是在可换导套磨损后，可较为方便的更换，不会破坏钻模体上的孔的精度。所以本设计选择固定式导向套。 b) 确定导向数量、选择导向参数 导向数量应根据刀件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。通常对于小孔加工用单个导向加工。 导向的主要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度、导套离工件端面的距离等。导套的直径为 8mm，导套长度1l 为（24）d =1632mm，取 16mm导套到工件端面的距离2l =d =8mm（工件材料为铸铁时） 初定切削用量 查表 2.1 攻丝切削速度： 表 2.1 加工材料 铸铁 钢及其合金 铝及其合金 切削速度v（米/分） 2.55 1.55 515 因为加工材料是铸铁，所以初选 v 为 3 米/分。 由1000dnv= 计算出n=119.37 /minr 1122iinfnfnf= fv= in 各主轴转速（转/分） if 各主轴进给量（毫米/转） fv 丝锥每分进给量（毫米/分） 得到 fv =119.37 /minmm 总体方案设计 10 切削功率9746T vPD= 查组合机床设计书表 3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工 M8 螺纹，被加工材料是铸铁时，攻丝主轴的直径是 17 mm，扭矩是 5000N mm 由此得：9746T vPD=0.192kw 初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆、浮动卡头 a)主轴类型 主轴型式主要取决于进给抗力和主轴-刀具系统结构上的需要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩 M，查组合机床设计书表 3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工 M8 螺纹，被加工材料是铸铁时，攻丝主轴的直径是 17mm，扭矩是 5000N mm主轴类型为前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴。攻丝靠模规格为 1。主轴外伸选长主轴。130,115 1510014DLmmd=，接杆莫氏圆锥号为 1。 b) 接杆连接 选择接杆主要是决定其号数，应根据刀具莫氏锥号和主轴外伸部分的内孔直径 d1而定。选择接杆 1（接杆 1-L T0635-41，螺母 23 T0642-41，垫 22 T0654-41，平键 420 GB1096-72）121D =20,D =23,B=10,B =1,L=185485,l=85. c) 攻丝卡头和攻丝靠模装置 攻丝卡头主要型式：丝锥超前进给的单向补偿攻丝卡头和主轴超前进给的单向补偿攻丝卡头。选主轴超前进给的攻丝卡头。 攻丝靠模装置的原理是“自引法”攻丝。选通用的 TO281 型攻丝靠模装置。这种装置易于调整。 总体方案设计 11 图 2.2 攻丝靠模装置 如图 2.2 所示，攻丝靠模装置由靠模杆 1、靠模螺母 7 及支承套筒 2 等元件组成。丝锥通过心杆和攻丝卡头 8 装在靠模杆 1 的前端。靠模杆的中部支承在衬套 4上，并与靠模螺母 7 相啮合。靠模杆的尾部与攻螺纹主轴相连接。攻螺纹主轴借助双键将主运动传给靠模杆，靠模杆随着转动可在主轴孔内移动一段距离，即攻螺纹靠模的工作行程。套筒装在靠模头前壁上，并用两个压板 3 固定，两个压板之连的布置角度决定于多轴箱的主轴数和主轴的分布情况。 靠模螺母借助结合子 6与套筒相连接，当靠模杆回转时，因靠模螺母固定不动而迫使靠模杆向前进给，并推动丝锥切人工件。带丝锥遇故障使靠模杆不能前进时，转矩增大导致压板打滑靠模螺母跟随靠模杆同步回转而停止进给，避免机构或丝锥损坏。所以装配时压板的压力要适当。 为了保证丝锥稳定可靠地攻入工件，又不干扰丝锥的自行引进，应使靠模杆每转进给量与丝锥的自行引进量一致，即保证靠模杆螺距与丝锥螺距名义尺寸相同。而靠模螺距和丝锥螺距的制造误差，可以通过套筒 2 内压簧 5 和配用攻螺纹卡头的方法进行补偿。 确定动力部件的工作循环及工作行程 动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。 工作进给长度1L 应等于工件加工部位长度L 与刀具切人长度1L 和切出长度2L之和。因为是盲孔，所以2L =0，1L =510mm=10mm,L =12-4=8mm，再多加上一部分余量， 总体方案设计 12 得工件进给长度1L =18mm 快退长度等于快速引进与工件进给长度之和。快速引进是指动力部件把主轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置，其长度按加工具体情况确定。快退 138mm=120mm+18mm 动力部件总行程长度除了应保证要求的工作循环工作行程外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即前后备量。 总行程 138+82=220mm 图 2.3 加工示意图 2.3.5 机床联系尺寸图 一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力滑台，动力箱，各种工艺切削头，侧底座，立柱，立柱底座及中间底座加上专用部件主轴箱，刀、辅具系统，夹具，液、电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开张主轴箱、夹具设计提供依据。 动力滑台的选择 总体方案设计 13 通常根据滑台的驱动方式所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。初选 1HY 型液压滑台： a) 选择动力滑台及附属部件 根据动力滑台中，液压滑台与机械滑台的优缺点的比较：快进转工进时，转换位置精度较低且考虑到过载保护方面的原因，选择液压滑台，根据前面计算得到的动力滑台每分钟进给量应比滑台的最小进给量大 50%，选择 1HY25型系列液压滑台。 具体液压滑台的主要技术参数见下表 2.2： 表 2.2 型号 台面宽 台面长 行程 进给力 快进速度 最小进给量 1HY25 250mm 500mm 400mm 10000N 10/minm 25/minmm 根据 1HY25 系列液压滑台，选择该系列滑台的附属部件、支承部件以及配套设施部件，经过查组合机床设计简明手册可知，如下表 2.3 所示： 表 2.3 部件 型号 立柱 滑台侧底座 立柱侧底座 1HY25 1HY25M 1HY25G A B A B 250 400 1CL25 1CL25M 1CC251 1CC252 1CC251M 1CC252M 1CD251 1CD252 1CD251M 1CD252M 由于该机床所选择的加工方式是立式单面，则该液压滑台的配置型式为立式。其具体配置时联系尺寸以及相关部件的位置关系根据组合机床设计简明手册中表 53 来确定，相关的图纸亦见参考书。 b) 确定进给速度 液压滑台是靠液压系统中变量叶片泵供油，进口节流调速来实现液压滑台的工作进给速度在一定范围内的无级调节。液压在确定刀具的切削用量是所规定的工作进给速度应大于滑台最小进给速度，1HY 型滑台为无级变速，工作进给速度为4800/minmm范围内快速移动速度为定值。则选取滑台的型号为 1HY25 型 c) 确定滑台进程 由于滑台的行程除保证足够的工作行程外还应留有前备量和后备量。前备量 总体方案设计 14 的作用是使动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差及刀具磨损后能向前调整，前备量一般取值范围为 1020mm 本设计取前备量为 20mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地以方便装卸刀具，后备量一般不小于 4050mm本设计取为 50mm 所以总行程为： 工作行程+前备量+后备量=138+20+62=220mm 动力箱的选用 动力箱主要依据主轴箱所需的电动机功率来选用。主轴箱所需的电动机功率为 P主=P切+P空+P附 P切=4 p =40.192=0.768kw P空可根据轴的直径及转速查资料，得 0.008kw P附是所传功率的 1%。 得 P主=0.784 估算P主=P切=0.7680.85=0.90 查组合机床设计简明手册，选择 1TD40型动力箱。电动机型号 Y100L-6，电动机功率 3.0kw，电动机转速 960 /minr，驱动轴转速为 480 /minr，动力箱输出轴至箱底面高度为 170mm. 确定装料高度 装料高度是指及穿个上工件的定位基准面到地面的垂直距离。我国过去设计组合机床一般取装料高度 H=850mm。 为提高通用部件及支撑部件的刚度并考虑自动线设计时中间底座内袄安装夹具输送、冷却排屑装置，新颁布的组合机床标准推荐装料高度 H=1060mm，与国际标准（ISO）一致。在现阶段，设计组合机床时，装料高度视具体情况在 H=850 1060mm之间选取。 本机床装料高度取 H=935mm。 确定夹具轮廓尺寸 根据工件尺寸和形状，考虑工件的定位件、夹紧机构、刀杆导向装置的要求空间；并应满足排屑和安装的需要 夹具底座的轮廓尺寸由与之配合的滑台底座轮廓尺寸，工件的轮廓尺寸形状，具体结构为：底座直径为 700mm，高为 356mm。 中间底座轮廓尺寸 中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装连接的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件（滑台和滑座）及其配套部件（侧底座）的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。非常重要的是，一定要保证加工终了位置时，工件端面至主轴箱前端面的距离不小于加工示意图上要求的距离。同时，要考虑动力部件处于加工终了位置时，主轴箱与夹具轮廓间应有便于机床调整、维修的 总体方案设计 15 距离。为便于切屑及冷却液回收，中间底座周边须有足够宽度的沟槽。因此，中间底座采用侧底座 1CC32。 初步确定多轴箱轮廓尺寸 标准中规定立式配置的多轴箱总厚度为 340mm 宽度和高度按标准尺寸系列表选取，通用主轴箱箱体的前盖厚度为 70mm，基型后盖厚度为 90，其余三种后盖厚度为 50，100，125，绘制机床联系尺寸图时，着重要确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度1h。主轴箱宽度 B、高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定： B=b+2b1 H=h +1h +1b 式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（mm） ； 1b最边缘主轴中心距箱外壁的距离（mm） ； h工件在高度方向相距最远的两孔距离（mm） ； 1h最低主轴高度（mm） 。 b 和 h 为已知尺寸。为保证主轴箱由排布齿轮的足够空间，取 1b =100mm。 主轴箱最低主轴高度1h须考虑到与工件最低孔位置、机床装料高度（H=900 mm） 、滑台滑座总高（3h =250mm） 、侧底座高度（560mm） 、滑座与侧底座之间调整垫高度（5mm）等尺寸之间的关系来确定。对于该组合机床，1h 要保证润滑不致从主轴衬套处泄漏箱外，则： 1h 85140mm 对于本组合机床的设计为： 1h =150mm 若取=1b100 毫米，则可求出主轴箱轮廓尺寸为： B=b+21b =305+2100=515mm H=h+1h +1b =305+150+100=550.5mm 根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为： BH=630630mm 机床联系尺寸图的画法和步骤 a）画主视图 主视图的图形布置应与实际机床工作位置一致，并应选择适当的比例 。 b）画左（右）视图 重点在于表示清楚组合机床各部件在宽度方向的轮廓尺寸及相关位置，配合知识图完成联系尺寸图所要求表达的内容。 c）在联系尺寸图上标注尺寸 具体的要求是：完整、恰当地标注机床各主要组成部件的轮廓尺寸及相关联 总体方案设计 16 系尺寸，应使机床在长、宽、高三个方向的尺寸链封闭。 应表示清楚运动部件的原位、终点状态及运动过程情况（可用工作循环图表示） ，以确定机床最大轮廓尺寸。 应注明工件、夹具、动力部件、中间底座对称中心线间的位置关系。 应注明电动机的型号、功率、转速及所选标准通用部件的型号规格和其主要轮廓尺寸，并对组成机床的所有部件进行分组编号，作为部件和零件设计的原始依据。 在机床各组成部件的设计完成之后，以联系尺寸图为基础进行细化，填加必要的电气、液压控制装置、润滑、冷却、排屑装置等，并加注技术要求等文字说明，便成为机床总图。 2.3.6 生产率卡 理想生产率Q 指完成年生产纲领A（包括备品及废品率在内）所要求的机床生产率。它与全年工时数K有关， 一般情况下， 单班制生产K取 2350h， 两班制生产K取 4600h，则本机床的生产率 Q=KA=1400004600=30.43（件/小时） 实际生产率1Q 指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。 1Q =单T60 (件/小时) 式中：单T 生产一个零件所需要的时间（min） ，它可根据下式计算：单T =切t +辅t =（11fvL+22fvL+停t ）+（装卸移快退快进ttvLLkf+）min 式中：1L 、2L 分别为刀具第、第工作进给行程长度（mm） ； 1fv 、2fv 分别为刀具第、第工作进给量（/minmm） ； 停t 当工件沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，动力滑台 在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 510转所需时间（min ） ； 总体方案设计 17 图 2.4 机床联系尺寸图 快退快进、LL分别为动力部件快进、快退行程长度（mm） ； kfv 动力部件快速行程速度。采用机械动力部件取 56/minm；液压动力部件取 310/minm； 移t 直线移动或回转工作台进行一次工位转换的时间， 一般可取0.1min ； 装卸t工件装、卸（包括定位、夹压及清除铁屑等）时间，它取决于工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。根
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