对自动螺母攻丝机的成功改造.pdf

一 予 l 汽牟 科技 设备 工装 对 自动螺母攻丝机的成功改造 东 风 汽车 公 司 标 准 件 厂 方金堂 I f 一 擒要 为 了解 决 自动 螺母 攻 丝饥 效率 低 下和 质 量不 稳 定 的 问题 采 用 气 缸 凸轮 进斟 机 构 替代原机床的弹簧摆杆进料机柑 从而在攻丝过程 中产生恒定的压力 保证攻丝的稳定性 提高 攻 丝 的质 量和攻 丝速度 以改造 S Z 4 2 1 6 A攻 丝机 为倒 阐述 了气 缸 凸轮进 料机 柑 的设计 方 法 以及 相应 机构 的配 套改 进 J 主 矾螺 母 攻 丝 可 调 夹 头 变 速 机 构宅 曩 句 政 丝 书 l 前言 目前 国 内生 产和使 用的 各种类型 的 自 动螺母攻丝机普遍存在以下两个缺 点 即攻 丝效率低下和攻丝质量不稳定 针对这些缺 点 我 们对现有攻丝机的使用单位进行调查 研 究 屙时对 国外先进设备也进行分析研究 与吸收 根据 我国 目前 的制造与 生产 情况 在原机床 的基础上作 了一些 重大 的改进或 重新 设计 从而克服 了原 机床 设计上 的一些 先天缺陷 使我国攻丝机的设计水平上了一 个新 台阶 现 以 S Z 4 2 1 6 A 自动螺母攻丝机 的改造为例 将有 关的具体 设计方案 和改进 措施作一简要的叙述 希望得到同行的指 正 以待进一步提高 2 S Z 4 2 1 6 A 自动螺母攻 丝机工作 原 理概述 S Z 4 2 1 6 A 自动 螺 母 攻 丝 机 专 供 攻 制 Ml 2 M I 4 Ml 6三 种 外 形 符 合 GB 5 2 7 6 标准 所规定 的二级精度 六角 螺母普通 螺纹 之用 如图 l 所 示 将六角螺母坯料放入料 斗 4内 借托板 6的上下运 动使成堆的螺母 坯料依次按序 排列在导板 7的料槽 内 当摆 杆 l 2转 至一 定的位置 图示 之 A 摆杆将 拨动 拉 座 l l及 与拉 座联 成一体 的 滑块 9 顶杆 8一起向右移动 此时螺母坯料从料槽 3 4 落下到板牙 5内 当摆 杆处于 位置 B时 即 开始与拉 座 l l脱离 拉座 靠 压缩 弹簧压 力 推至左端 丝锥的弯柄部分挡在夹头 1的顶 盖上 且弯柄尾部置于夹头 1的斜 面处 当 夹 头 l作 旋转 运 动 时 丝锥 2也 作 旋 转运 动 并在斜 面 的接触点 上产生 圆周 力 此 力 的轴 向分 力使丝锥作进 给运 动 丝锥即可开 始 向螺母坯料攻丝 1走 Z 兰 棒3 焉 音 嚣4 料 斗5板 牙6 托 较 导杖B璜轩9滑块1 O弹量1 1扭 座1 2摆 轩 图 1 S Z 4 2 1 6 A 自动 螺母 攻丝 机原 理 图 攻毕螺母 后的丝 锥 由于其 弯柄止挡 在 夹头缺 口底 都 因此 它只 能作 旋转运 动而 不再进给 此 时摆 杆 l 2又旋 至位置 A 开始 把顶杆 向右推 移 料槽 内的螺母 坯料 又重 新 落入板牙内 进行 下一个循 环 维普资讯 1 9 9 5年 第 2期 总第 l z 5期 3 原机床设计存在的主要问题 1 由攻 丝机工 作原 理可 以看 出 原 设 计 的进 科机 构 是 利 用摆 杆 的 旋转 拨 动 拉 座 借弹簧力打送螺母坯料进入丝锥的攻丝 刃 部 靠丝 锥尾 部 的反 力 使 坯料 与丝 锥 接 触 利用夹头 圆周运动产生的轴 向分力进行 攻丝 这样 由于弹簧在压鳍复位时产生的冲 击力 易使丝锥牙形 受损 I 同时由于攻丝时弹 簧 的伸缩长度 不同 压力 不同 导致 攻丝 精 度 不好 质量 不高 而 且极 易产生 烂扣 现 象 尤 其是高速 运转 时 烂扣 现象更 严重 因此采用弹簧送科机构 是妨碍攻丝速度提 高 造 成生产效率 低下 产 品质量不 稳定 的 主要 原 因 2由于 原机 床设 计无丝 锥调整 装置 在 丝锥长度有误差的情况下无法进 行调节 而该 误差影响 到攻丝 时对 坯料的冲击 力和 轴 向分 力 也 会造 成 加工 产 品 质 量 不 稳 定 3 丝 锥的设计与传动系统配 合存 在误 差 这样会导致丝锥 同时攻双螺母 增 加了 丝锥的 负荷 并 且容易造 成双螺 母 并死 的 现象 使得丝 锥受 力过 甚 扭断丝锥 甚至会 损坏机床 极不安全 4 改 进 措施 4 1 凸轮的设计 利用 凸轮来代 替摆杆 让凸轮控 制顶 杆 的进给运动 参与进料和攻丝的全过程 靠 凸轮 的精度来保持攻丝时的稳定性 从而 避 免过度的冲击力和攻丝时产生 烂扣 现象 根 据研 究 为避免发生双 螺母 并死 每次 送料时 被攻螺母必 须完全脱离 丝锥的攻丝 刃部 这时 顶杆才 能返回 进 入 下一个循 环 动作 如 图 2 由此我 们可 以得 到如下 结 论 1 一个工作循环时 间分配 T T1 T2 Ts T 式 中 r 一个工作循 环所 占的时间 图 2 凸 轮 工作 图 用牙数表示 r 丝锥攻丝时所 占的时 间 r 顶杆快速返 回所 占时 间 r 顶杆待料所 占时 间 r 顶杆快速推进所 占时 间 2 丝锥攻丝时所占时间 由下式确定 T 1 o H t 式 中 z 丝锥 攻 丝 刃部 长度 如 图 H 螺母厚度 卜一 螺母螺距 调节 系数 一般为 2 4 图 3 丝锥 工作 图 3 凸轮 的分配 根据我们的研究 丝 锥的攻 丝所 占时 间 r 应 占整 个工作 循 环的 三分 之二 其 余 的 三分之一由 r rf r 分配 凸轮基圆直径应 根据机床结构 尽可 能 增大 以改 善凸轮受 力情况 但 应注意 不 能 出现干涉 维普资讯 I 汽车科 技 4 2 夹头调节装置的设计 由于在 加工丝 锥时 其 长度 误差 较大 而 且不 同规格 的丝 锥 其长短 不 同 为 了消 去这些误 差 我 们设计 了一套调 节装 置 以 弥 补 原 设 计 之 不 足 1 夹头2 调 节崞 量3螺世l调 整档块 图 4 夹头 调节装 置 如图 4所示 夹头 1固定在主轴上一起 旋转 在调 节时 先松 开螺拴 3 使调 节螺套 2能 自由旋动 利用专用板手可旋动螺套 2 调整档块 4处于理 想盼位置 然后背紧螺栓 3 6 3 即可 这 种调节 装置操 作简 便 调 整 范日 为 0 4 5 mm 4 3 气缸的选 定 气缸 的作用有三 点 一是 保证 螺母在 攻 丝 时的轴 向分 力 使 螺母 能顺 利套上 丝锥 进行 攻丝 f 二是保证 滚轮 与凸轮 紧密 贴合 不致 于在运 行过程 中由于压 力不够 而导致 滚轮 脱离 凸轮 f 三是保证足够 的压力推 动在 攻丝 过程 中的螺母 能够沿着板牙槽滑动 但 气缸 的压力不可过 大 否则 会增加 负荷 1 缸 径 d 的 选 取 根 据 试 验 估 算 S Z 4 2 1 6 A 攻丝 机所 需 的压力 F大 约 在 4 O 7 0 k g的 范 围 比较合 适 那 么 d o 一4 4 F n 式 中 为气压 厂标气 压一 般 为 3 5 k g c m 2 气缸 行 程 s 的 选 取 气缸的行程应根据凸轮的行程来选取 根据我 们的试验 可得下列公式 5 3 O 5 0 mm 式中 5为 轮行 程 国 5原机床 面 糸玩 臣 维普资讯 1 9 9 5年 第 2期 总 第 1 2 5期 4 4 变速 系统 的配套改进 4 4 1 原机床 传动系统 如图 5 1 主轴 的旋转运动 电机 的运转 经一组 变速齿 轮传至 空套 在主 轴上 的 齿轮 一7 4 脱开 离合 器 则齿 轮在主 轴上 空转 合上离 合器 则 齿轮 经离 合 器带 动主轴 主轴转速 一2 3 6 r p m 2 顶杆 的进给运动 运 动经 I轴传至 轴使蜗 杆 一1 带 动 蜗 轮 z 4 5 蜗轮轴 的两 端装有摆 杆 因此 当摆杆作 旋转 运动时 通过 机身上 的拉 座 糈块 等零 件使顶杆作周期 的往复运动 顶 杆的进 给速 度 一9 4 5 r p m 3 托板的上下运动 运动经 N轴传至 轴使 蜗杆 带动蜗轮 蜗轮轴 上装有一锥 齿轮 与其相配 的另一 锥齿轮的一端装有偏心轮 再经连杆带动托 板作上下运动 托板的运动速度 一2 8 3 5 r p m 4 摆 杆转 速 与 主 轴 转速 n 之 比 为 n 1 l 一 1 l 2 4 9 7 4 4 2 改进 后的传动系统 如 图 6 根据我们的研究计算 为了保证攻 丝质 量和攻 丝速 度 对 s z 4 2 1 6 A 自动螺 母攻 丝 机 必 须保 证 凸轮 的 转速 原摆 杆 的 转 速 和主轴 转速 之 比达 到 l 4 5这一设计值 翻 6改进 启 的矾床 传动 系统 圈 1 为了不损害原机床结构 考虑到变 2 更换电机以适 应生产率提 高的要 速 箱的限制和 传动的稳定性 对 J轴 和 N轴 求 得到主轴的转速 为 上 的齿轮进行 改造 这样得到的凸轮转速 9 4 1 4 5 8 1 r p m 与主轴转 实际比值为 3 凸轮的转速 I i一 1 l 4 4 9 6 7 l 2 0 9 r pm 该值与理 论设计传动 比误差 仅为 4 托板的上下运动速度 0 0 7 3 符合设计要求 3 1 4 m 3 7 维普资讯 汽车科技 4 4 3改进 前 后 主要 参 数 对 比 项目 改进前参数 改进后参数 高百舟苷 主 轴转速 2 3 6 坤 卅 9 4 1 5 m 2 9 8 3 顶 杆进给 速度 一 1 9 6 r 2 1 1 2 2 2 摆 杆与主轴 传动 比 i 2 9 7 4 4 9 6 7 8 0 托板运 动 速度 一 2 2 8 3 5 r pm 3 1 4 r J 1 0 7 6 生产 率 1 8 9件 mi t t 4 2件 mi n 2 2 2 电 型 号 Y9 L一4 Y1 1 2 M一 机 参 功率 1 5 k W 4 k W 1 6 6 7 数 转速 1 4 5 0 r p 1 4 8 0 r p m 4 4 4改进 后I 作 原 理 如 图 7 1可谓 失击2苎单3滚轮主 幕4凸轮5气缸 图 改进 后 的机床 工作 原理 图 5 结束 语 S Z 4 2 1 6 A 自动螺母攻丝机改造成功后 是一项 有相 当价值 的尝试 从理论上讲 不 论 攻丝 时速 度多快 都 能通过凸 轮的精度来 保证攻丝机 的攻丝精 度 从改 造后试验的情 况 来看 提高生产率 2 4倍 是可以肯 定的 在 改造 设计 中采用 了 一些 新的设 计 思 路 具有 独创性 对我 国今后 攻 丝机 的换 代 改进工作将起 到指导和推动作 用 并且缩 短 了与国际上 同类 设备 差距 在 国 内首创 具 有相 当的推 广价值 另外 攻 丝速 度 的提高 给 操作 工 上料 与倒 屑增加 了负 担 在今后 的 改造过 程 中 可 以采取 增大料斗 的措 施 以便减少上 料次 数 同时 增加一 套 自动过滤 与 排屑 装置 如 利用磁性滚 筒 不仅可靠 而且操作方便 不 同规 格的螺母在攻丝 时 由于 丝锥 切 削 力 的变化 速度 也应 相应 变化 这 样才 能 保 证生 产率与 生产 质量 为达 到这 一 目的 如果增 加一 套齿轮变速机构是 得不 偿失的 如今 广 泛使用 的变额 调速 器可 以解决 这 一 问题 致谢 本文撰写过程中承蒙东风汽车公 司标 准件 厂高级 工程 师唐 晓字和工 程师 李 小洋 的悉 心指导 王金 海技 师 的热 5 支 持 在此深表感 谢 收 稿 E I 期 1 9 9 4 1 2 2 0 AEG 将 涉 足 汽 车 业 AEG 即德 国通 用电气公 司 是该 国一 家著 名 的工业及家 用 电器 通 讯器 材 交通 工具制造企业 现为德 国最 大工业企 业集团 一 戴姆勒一本茨的子公司 由于现今世界上 跨 国集团之间的相互 渗透 这就为其 向对方 领 域发 展提 供