南京林業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文共44頁第1頁1前言1.1課題名稱及其具體要求1.1.1課題名稱車床主軸箱箱體左側(cè)8-M8螺紋攻絲機(jī)設(shè)計(jì)1.1.2題目內(nèi)容及要求本題目的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一臺(tái)能加工88M的通孔，總共八個(gè)孔的右側(cè)面螺紋攻絲機(jī)，機(jī)床類型為臥式單面，液壓驅(qū)動(dòng)，由PLC控制，一臺(tái)機(jī)床年產(chǎn)量為3-6萬件。其余設(shè)計(jì)內(nèi)容均自定。1.1.3實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)及圖紙要求本設(shè)計(jì)完成后必須包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖、組合機(jī)床多軸箱圖、夾具裝配總圖、液壓系統(tǒng)原理圖、控制系統(tǒng)原理圖各一張，折合A0圖紙共4張。此外，設(shè)計(jì)說明書需1.5萬字。1.2研究目的及意義目前，組合機(jī)床的需求量很大，國家鼓勵(lì)其出口。而國內(nèi)汽車工業(yè)的迅速發(fā)展也勢(shì)必導(dǎo)致各類零部件加工量的增大。因此，組合機(jī)床可多刀、多軸、多面、多工位加工的優(yōu)點(diǎn)就顯得猶為突出。本設(shè)計(jì)就是在攻絲組合機(jī)床的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，將PLC控制技術(shù)和液壓控制技術(shù)應(yīng)用到其中，以便進(jìn)一步提高組合機(jī)床的自動(dòng)化程度。1.3國內(nèi)外同類研究概況1國外研究狀況1952年美國生產(chǎn)出了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，此后，日本、德國、意大利等國家的一些木工機(jī)床的制造廠家應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，相繼推出了各種先進(jìn)的機(jī)床。目前，螺紋加工機(jī)床已經(jīng)與液壓系統(tǒng)，氣壓系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合生產(chǎn)出了很多先進(jìn)的攻絲機(jī)，例如：西班牙的才CMA攻絲機(jī)系列，等等。目前，機(jī)床加工正在向復(fù)合化，高速化，精密化，高效能化，智能化，環(huán)保化方向發(fā)南京林業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文共44頁第2頁展而螺紋加工正在向高效率，高自有度，高生產(chǎn)率，高自動(dòng)化，高定位速度和高切削速度，低成本方向發(fā)展。2國內(nèi)研究狀況我國自改革開放以來，雖然機(jī)床加工機(jī)械的技術(shù)水平及產(chǎn)品質(zhì)量有著顯著的提高，但與先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家相比差距較大，主要存在的問題有：水平低、仿制多、品種少、自動(dòng)化程度不高，外觀質(zhì)量不高，機(jī)床機(jī)械合格率低，遠(yuǎn)低于同類機(jī)械產(chǎn)品的平均合格率。螺紋加工機(jī)床和其他機(jī)床一樣發(fā)展緩慢。國內(nèi)生產(chǎn)的中檔普及型數(shù)控機(jī)床的功能、性能和可靠性方面已具有較強(qiáng)的市場競力。但在中、高檔數(shù)控機(jī)床方面，與國外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比，仍存在較大差距。螺紋加工的數(shù)控化程度也很低。雖然我國現(xiàn)在的水平很低不過我們有很好的發(fā)展前景：首先，我國的政策調(diào)整有利于車床行業(yè)的發(fā)展；第二，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移給車床行業(yè)的發(fā)展帶來了機(jī)遇；第三，下游行業(yè)成長較快；第四，數(shù)控車床消費(fèi)增長較快。而螺紋加工的攻絲機(jī)只是車床中的一個(gè)部分，當(dāng)然也具有很好的發(fā)展前景。目前國內(nèi)有很多的組合機(jī)床仍然采用繼電器控制，使用不便，且較為落后。而國外同行業(yè)則較多采用PLC先進(jìn)技術(shù)集成控制來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，已形成一系列自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)流水線，大大提高了生產(chǎn)效率和節(jié)省了成本。南京林業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文共44頁第3頁12345672組合機(jī)床概述2.1組合機(jī)床及其特點(diǎn)組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。組合機(jī)床與通用機(jī)床，其他專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)：（1）組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的%80%70，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。（2）由于組合機(jī)床用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。（3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。（4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。（5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類型的專門機(jī)床時(shí)，其大部分部件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。（6）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。圖2-1表示由通用部件和少量專用部件組成的臥式組合機(jī)床。圖2-1臥式組合機(jī)床及其組成部件1中間底座；2夾具；3主軸箱；4動(dòng)力箱5滑臺(tái)；6滑座；7床身（側(cè)底座）南京林業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文共44頁第4頁組合機(jī)床常用的通用部件有：動(dòng)力部件、輸送部件、支承部件、控制部件和輔助部件。其中動(dòng)力部件有4種：（1）主運(yùn)動(dòng)動(dòng)力部件動(dòng)力箱、多軸箱、單軸頭；（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)；（3）既能實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件動(dòng)力頭；為單軸頭變化主軸轉(zhuǎn)速的跨系列通用部件。動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其中還有能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力頭。而只能完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件稱為動(dòng)力滑臺(tái)。固定在動(dòng)力箱上的主軸箱是用來布置切削主軸，并把動(dòng)力箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給各主軸的切削刀具，由于各主軸的位置與具體被加工零件有關(guān)，因此主軸箱必須根據(jù)被加工零件設(shè)計(jì)，不能制造成完全通用的部件，但其中有很多零件（例如：主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和箱體等）是通用的。床身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。移動(dòng)的或回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)的重復(fù)定位精度直接影響組合機(jī)床的加工精度。除了上述主要部件之外，組合機(jī)床還有各種控制部件，主要是控制機(jī)床按順序動(dòng)作，以保證機(jī)床按規(guī)定的程序進(jìn)行工作。組合機(jī)床的通用部件，絕大多數(shù)已頒布成國家標(biāo)準(zhǔn)，并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的名義尺寸、主參數(shù)、互換尺寸等定型，各通用部件之間有配套關(guān)系。因此，在進(jìn)行本設(shè)計(jì)時(shí)，主要根據(jù)被加工零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求等來完成組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì)。2.2攻絲組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案通用機(jī)床加工螺紋的特點(diǎn)是主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間保持嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系，即內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)。攻絲組合機(jī)床也不例外，根據(jù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)系統(tǒng)所選用的機(jī)構(gòu)不同，攻絲組合機(jī)床可以分為下列兩大類：1）采用攻絲動(dòng)力頭的攻絲組合機(jī)床攻絲動(dòng)力頭用于同一方向單純攻絲工序。利用絲杠進(jìn)給，攻絲行程較大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)誤差大，所以加工螺紋精度較低（一般低于7H級(jí)），因此未能得到廣泛的應(yīng)用。2）采用攻絲靠模裝置的組合機(jī)床用攻絲靠模裝置加工內(nèi)螺紋的特點(diǎn)是，攻絲主軸系統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由攻絲靠模機(jī)構(gòu)得到。靠模機(jī)構(gòu)由靠模螺桿和靠模螺母組成，其螺距應(yīng)等于被加工螺孔的螺距工P，當(dāng)靠模螺南京林業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文共44頁第5頁原位快進(jìn)攻進(jìn)（主軸正轉(zhuǎn)）攻退（主軸反轉(zhuǎn)）停止快退123456桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，則帶動(dòng)絲錐向前進(jìn)給一個(gè)螺距桿P，要求桿P盡量接近工P。攻絲靠模應(yīng)用于攻絲裝置中的情況如圖2-2所示。從圖中可見，電機(jī)傳動(dòng)主軸通過靠模螺桿帶動(dòng)絲錐回轉(zhuǎn)，靠模螺桿5通過攻絲卡頭6與絲錐連接，攻絲卡頭6是攻絲主軸靠模系統(tǒng)進(jìn)給量與絲錐自行引進(jìn)量的補(bǔ)償環(huán)節(jié)。當(dāng)主軸及靠模螺桿5正轉(zhuǎn)時(shí)，由于靠模螺母4的作用，使靠模螺桿按螺母的螺距帶動(dòng)絲錐進(jìn)給，攻絲結(jié)束后，主軸反轉(zhuǎn)，絲錐退回。由于攻絲過程中，只是靠模螺桿5帶動(dòng)絲圖2-2攻絲裝置原理圖錐軸向移動(dòng)，因此主軸與靠模螺桿連接處軸向1電機(jī)；2多軸箱；3主軸；可以相對(duì)滑動(dòng)，一般用滑鍵連接，滑動(dòng)的最大4靠模螺母；5靠模螺桿；6攻絲卡頭距離即攻絲的最大行程，一般不超過mm60。此種攻絲方法，靠模可以經(jīng)磨制得到較準(zhǔn)確的螺距，由于靠模螺桿帶動(dòng)絲錐進(jìn)給比較輕巧，同時(shí)又有攻絲接桿補(bǔ)償攻絲主軸靠模系統(tǒng)與絲錐自行引進(jìn)的進(jìn)給差，因而攻絲時(shí)可得到較高的精度。該靠模裝置除了具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低的特點(diǎn)外，還由于每根靠模螺桿都各自具有自己的螺距數(shù)值，因此可用一個(gè)攻絲裝置方便地加工出不同尺寸規(guī)格的螺紋，且可各自選用合理的切削用量，目前應(yīng)用很廣泛。綜上所述，可知攻絲工序的工作循環(huán)如下：錯(cuò)誤!未指定書簽。2.3組合機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)一、提高通用部件的技術(shù)水平；二、發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床；三、采用新刀具；四、發(fā)展自動(dòng)檢測技術(shù)；五、擴(kuò)大工藝范圍。南京林業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文共44頁第6頁3組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)3.1組合機(jī)床方案確定3.1.1被加工零件特點(diǎn)被加工零件在攻絲機(jī)體左側(cè)，材料為4020HT，硬度為241170HB，攻絲孔徑為8M的通孔8個(gè)，8個(gè)孔在3個(gè)圓上規(guī)律分布。被加工零件的外形如圖3-1所示。圖3-1被加工零件外形圖3.1.2機(jī)床布局確定工件底面為主要定位面。因?yàn)榈酌嬗?個(gè)腳所以用3個(gè)支承塊支撐，用短銷和支承釘定位。裝夾方便、平穩(wěn)，故可采用臥式機(jī)床。3.1.3工件定位基準(zhǔn)的確定由于工件采用底面為定位面，根據(jù)該零件的特點(diǎn)，可采用孔和2面定位。3.1.4夾壓表面及夾緊方式由于要加工的工件是箱體而且上表面是空的，為了確保工件夾壓穩(wěn)定，為了保證定位基準(zhǔn)和定位面的良好接觸，采用開口長壓板作定位夾緊。南京林業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文共44頁第7頁3.2確定切削用量3.2.1選擇切削用量由于攻絲孔徑只有8M一種，所以可以采用同樣的主軸和刀具使得所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同。根據(jù)專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)表7-18查得：高速鋼絲錐攻絲切削速度min/84mV查機(jī)械加工工藝手冊(cè)得：螺紋間距mmf25.1，選min/200rn切削速度：DnVmin/027.51020083mDnVV滿足要求每分鐘進(jìn)給量nfSVf錐式中：fV主軸系統(tǒng)的進(jìn)給量（