攻丝组合机床设计及夹具设计—毕业设计

攻丝组合机床设计及夹具设计—毕业设计内容摘要：

自动化技术的发展 ,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家 ,进一步提高了制造系统的配套水平。 ⑷ 进一步提高工序集中程度 国外为了减少机床数量 ,节省占地面积 ,对组合机床这种工序集中程度高的产品 ,继续采取各种措施 ,进一步提高工序集中程度。 如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库 ,通过换刀加工实现工序集中 ,从而可最大限度地发挥设备的效能 ,获取更好的经济效益。 机床设计的目的 、要求 设计的目的 机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 设计要求 评价机床性能的优劣，主要是根据技术 — 经济指标来判定的。 技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。 机床设计的技术 — 经济指标可以从满 足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设计 5 2 总体方案设计 工艺方案 根据工件示意图，工件材料 HT20～ 40， HB170～ 241。 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。 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 φ 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。 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。 ⑴ . 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，应单独采用精加工攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设计 6 等。 ⑵ . 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，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。 ⑶ . 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 2~ 3 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。 ⑷ . 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。 “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。 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。 ⑴ .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。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设计 7 图 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 ： ⑴ 机床的加工方法，切削用量，工作循 环和工作行程。 ⑵ 工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。 ⑶ 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。 绘制加工示意图的有关计算 ⑴ .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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设计 8 端与导向套之间有 30~ 50mm 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。 ⑵ 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（ 2～ 4） d =16～ 32mm ，取 16mm 导套到工件端面的距离 2l =d =8mm （工件材料为铸铁时） ⑶ 初定切削用量 查表 攻丝切削速度： 表 加工材 料 铸铁 钢及其合金 铝及其合金 切削速度 v （米 /分） ～ 5 ～ 5 5～ 15 因为加工材料是铸铁，所以初选 v为 3米 /分。 由 1000dnv  计算出 n = /minr 1 1 2 2 iin f n f n f     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 = /minmm 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设计 9 切削功率9746TvP D  查《组合机床设 计》书表 319， 320， 321， 322。 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 5000 Nmm 由此得：9746TvP D = ⑷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 319， 320，321， 322。 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 5000 Nmm 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 , 1 1 5 1 5 1 0 014D L m md    ，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 1L T063541，螺母 23 T064241，垫 22 T065441，平键 4 20 GB109672） 1 2 1D = 20 ,D = 23 ,B = 10 ,B = 1, L = 18 5 48 5, 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。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设计 10 图 攻丝靠模装置 如图 ，攻丝靠模装置由靠模杆 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。 ⑸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 =5～ 10mm =10mm ,L =124=8mm ，再多加上一部分余量， 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设计 11 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 加工示意图 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。