鉆攻零件側(cè)孔機床左右攻絲靠模的設(shè)計【2013年最新整理畢業(yè)論文】

摘 要 機械制造業(yè)是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備 機床的先進程度。組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。本文對組合機床上的攻絲機構(gòu)進行了分析，并依據(jù)攻絲的內(nèi)容、要點和常用方法，選用合適的絲錐，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計了一種用于鉆攻組合機床左右攻絲的靠模機構(gòu)，并繪制了組合機床聯(lián)系尺寸圖和兩種攻絲靠模機構(gòu)及其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。 關(guān)鍵詞 ： 攻絲； 攻絲靠模； 組合機床 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 equipment machine 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 錄 1 緒論 . 1 1.1 本課題的 研究背景及意義 . 1 1.2 本論文的主要工作 . 1 2 攻絲加工的內(nèi)容、要求和特點 . 2 2.1 攻絲加工的內(nèi)容和要求 . 2 2.2 攻絲加工的要點 . 2 3 攻絲裝置與活動攻絲模板 . 3 3.1 攻絲靠模機構(gòu) . 3 3.2 攻絲裝置 . 9 4 多軸箱的傳動設(shè)計與動力計算 . 10 4.1 傳動設(shè)計 . 10 4.2 傳動軸與三軸定距 驗算 . 12 4.3 主軸箱的動力計算 . 13 結(jié)論與展望 . 15 參考文獻 . 16 致謝 . 17 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒 論 1.1 本課題的研究背景及意義 現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到 ，特別是形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量的 40% 60%，機床的技術(shù)性能直接影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟性，進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平?？梢赃@樣說，如果沒有機床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機床，現(xiàn)代社會目前所達到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。 攻絲是內(nèi)螺紋制作中廣為人知的一種方法。因為它可以借 助刀具的幾何形狀確定內(nèi)螺紋的成型，所以該方法無需專用機床。在普通機床、生產(chǎn)線或者現(xiàn)代加工中心上都可以采用這種加工方法?，F(xiàn)在，攻絲的適用范圍不斷擴大、功率不斷提高。例如盲孔螺紋加工的極限范圍現(xiàn)在已經(jīng)達到 3 d的切削長度；使用新研發(fā)的 Sprint Plus 絲錐可以切制高強度鋼的螺紋。刀具采用了 HSS-E-PM 刀具材料，兼具突出的韌性和較高的耐腐蝕、耐磨性能。切削刃材料的高耐熱性、配合特殊的切削刃幾何形狀和現(xiàn)代多層硬質(zhì)合金鍍層，還使得對長切屑軟鋼進行切內(nèi)螺紋加工，可以滿足某些特殊的切削要求，達到更高的切削速度，由 此獲得更高的生產(chǎn)率；對軟鋼進行切內(nèi)螺紋加工的時候，還可進行干式加工 (有無MMS)。 一個國家要繁榮富強，必須實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化的先進技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機器、儀器和工具等。然而，一個現(xiàn)代化的機械制造業(yè)必須要有一個現(xiàn)代化的機床制造業(yè)做后盾。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術(shù)水平的提高，使本國國民經(jīng)濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎(chǔ)上。 1.2 本 論文的主要工作 本次設(shè)計工作將設(shè)計一種應(yīng)用于鉆攻組合機床的左右攻絲靠模機構(gòu)。目的是使設(shè)計出的機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好。能夠與現(xiàn)有組合機床合理配合，從而選擇最佳的工藝方案，合適地確定零件加工工序集中程度，合理地選擇組合機床的通用部件，恰當?shù)慕M合機床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及選用高效率的絲錐，靠模心桿等就是本次設(shè)計主要內(nèi)容。具體的工作就是要了解攻絲特點，掌握常用靠模機構(gòu)的特征和設(shè)中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 2 計原理，進行機構(gòu)設(shè)計方案的分析和確定。并對主軸箱傳動進行了設(shè)計和校核驗算。 2 攻絲加工的內(nèi)容、要求和特點 2.1 攻絲加工的內(nèi)容和要求 錐在工件孔中切削出內(nèi)螺紋的加工方法稱為攻螺紋；攻絲屬于比較困難的加工工序，因為螺紋加工屬于封閉式切削加工，其每齒的加工負荷比其它刀具都要大，并且絲錐沿著螺紋與工件接觸而非常大，切削螺紋時它必須容納并排除切屑，因此，可以說絲錐是在很惡劣的條件下工作的。為了使攻絲順利進行，應(yīng)事先考慮叫能出現(xiàn)的各種問題，如工件材料的性能、選擇什么樣的攻絲機構(gòu)及機床、選用多高的切削速度、進給量等。 攻絲加工的螺紋多為三角螺紋，為零件間連接結(jié)構(gòu)，常用的攻絲加工的螺紋有；牙型角為 60的公制螺紋，也叫普通螺 紋；牙型角為 55的英制螺紋；用于管道連接的英制管螺紋和圓錐管螺紋。本節(jié)主要涉及的攻絲加工的是公制內(nèi)螺紋，熟悉有關(guān)螺紋結(jié)構(gòu)尺寸、技術(shù)要求的常識，是學習攻絲工藝的重要基礎(chǔ)。 普通螺紋的基本尺寸如下： (1)螺紋大徑： d D (螺紋大徑的基本尺寸與公稱直徑相同 ) (2)中徑： d2 D2 d 0.6495P (3)牙型高度： H O.5413P (4)螺紋小徑： d1 D1 d 1.0825P 如圖 2-1中 M10-7H 的螺紋，為普通右旋內(nèi)螺紋。查表得螺距 P 1.5，其基本尺寸： 螺紋大徑： D 10； 螺紋中徑： D2 D 0.6495P 9.02 螺紋小徑： D1 D 1.0825P 8.36 中徑公差帶代號 7H 小徑公差帶代號 7H 牙型高度： H O.5413P 0.82 螺紋有效長度： L 20.0 螺紋孔口倒角： C1.5 2.2 攻絲加工的要點 (1)工件上螺紋底孔的孔口要倒角，通孔螺紋兩端都倒角。 (2)工件夾位置要正確，盡量使螺紋孔中心線置于水平或豎直位置，使攻絲容易判斷絲錐軸線是否垂直于工件的平面。 (3)在攻絲開始時，要盡量把絲錐放正，然后對絲錐加壓力并轉(zhuǎn)動絞手，當切入 1-2圖 2-1 絲錐的基本結(jié)構(gòu) 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 3 圈時，仔細檢查和校正絲錐的 位置。一般切入 3-4 圈螺紋時，絲錐位置應(yīng)正確無誤。以后，只須轉(zhuǎn)動絞手，而不應(yīng)再對絲錐加壓力，否則螺紋牙形將被損壞。 (4)攻絲時，每扳轉(zhuǎn)絞手 1/2-1圈，就應(yīng)倒轉(zhuǎn)約 1/2 圈，使切屑碎斷后容易排出，并可減少切削刃因粘屑而使絲錐軋住現(xiàn)象。 (5)攻不通的螺孔時，要經(jīng)常退出絲錐，排除孔中的切屑。 (6)攻塑性材料的螺孔時，要加潤滑冷卻液。對于鋼料，一般用機油或濃度較大的乳化液要求較高的可用菜油或二硫化鉬等。對于不銹鋼，可用 30號機油或硫化油。 (7)攻絲過程中換用后一支絲錐時，要用手先旋入已攻出和螺紋中， 至不能再旋進時，然后用絞手扳轉(zhuǎn)。在末錐攻完退出時，也要避免快速轉(zhuǎn)動絞手，最好用手旋出，以保證已攻好的螺紋質(zhì)量不受影響。 (8)機攻時，絲錐與螺孔要保持同軸性。 (9)機攻時，絲錐的校準部分不能全部出頭，否則在反車退出絲錐時會產(chǎn)生亂牙。 (10)機攻時的切削速度，一般鋼料為 6-15 米 /分；調(diào)質(zhì)鋼或較硬的鋼料為 5-10 米 /分；不銹鋼為 2-7 米 /分；鑄鐵為 8-10 米 /分。在同樣材料時，絲錐直徑小取較高值，絲錐直徑大取較低值。 3 攻絲裝置與活動攻絲模板 3.1 攻絲靠模機構(gòu) 3.1.1 第 I 類攻絲靠模 圖 3-1 所示為通用的第 I 類攻絲靠模機構(gòu)。這種攻絲靠模主要用于組成攻絲裝置，并由攻絲裝置組成在整臺機床或機床的某一面上全部完成攻絲工序的組合機床。 第 I類攻絲靠模由靠模桿 4,靠模螺母 11 及支承套筒 8等主要元件組成。絲錐 1 通過心桿 2 和攻絲卡頭 3 裝在靠模桿 4 的前端，靠模桿的中部支承在銅套 7 上并與靠模螺母圖 3-1 第 I 類攻絲靠模 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 4 11 相嚙合，靠模桿的尾部與攻絲主軸相連接。攻絲主軸借助雙鍵將主運動傳給靠模桿，靠模桿可在主軸孔內(nèi)移動一段距離，這個距離就是攻絲靠模的工作行程。支承套筒 8 裝在靠模頭的殼體 6 上，并用兩個壓 板 5固定，兩個壓板之間的布置角度決定于主軸箱的主軸數(shù)和主軸的分布情況。靠模螺母 11 借助接合子 10 與支承套筒 8相連接并用螺母 12 固定，當靠模桿回轉(zhuǎn)時，通過本身的靠模螺紋和固定的靠模螺母而產(chǎn)生進給運動，從而推動絲錐切削工件。 靠模桿與靠模螺母相配螺紋的螺距應(yīng)當同本靠模桿前端所夾持的絲錐螺距的名義尺寸相同，這樣便保證了靠模桿在回轉(zhuǎn)過程中每轉(zhuǎn)的進給量與絲錐螺距一致。但是靠模螺母的螺距同絲錐螺距之間不可能沒有誤差，因此在攻絲卡頭 3內(nèi)和支承套筒 8內(nèi)均裝有壓力彈簧，使心桿 2 和靠模桿 4 在需要的情況下能作微量的軸向竄動，用于 補償上述的螺距誤差。 在正常工作時，靠模螺母 11連同支承套筒 8 一起是固定不動的，這樣當靠模桿旋轉(zhuǎn)時，才能在靠模螺母的強迫下作進給運動。但是如果在工作過程中由于發(fā)生故障而使靠模桿不能再繼續(xù)向前進給時，應(yīng)有可能使靠模螺母隨同靠模桿作同步回轉(zhuǎn)而停止其進給運動，用于防止機構(gòu)的損壞，為此，在使用這種攻絲靠模機構(gòu)時，必須注意不要把兩個壓板5壓得太緊。 第 I類攻絲靠模由于其結(jié)構(gòu)特點所決定，通常僅適用于單獨完成攻絲工序的攻絲裝置上。這是由于：一方面 當采用這種攻絲靠模裝置時，絲錐至靠模頭端面的距離較大，同其它刀具配合使用時 往往不相 3.1.2 第 II 類攻絲靠模 （一）通用攻絲靠模機構(gòu)介紹 圖 3-2 所示為通用的第 II 類攻絲靠模機構(gòu)。這種攻絲靠模主要用于組成活動攻絲模板，并同鉆一攻復合主軸箱配合使用，以實現(xiàn)在一個動力頭上同時完成攻絲工序和其它工序的加工。圖中所示為靠模桿完成攻絲工序后返回原位，而且動力頭工作進給行程終了時攻絲靠模機構(gòu)所處的位置。 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 5 第 II類攻絲靠模由靠模桿 7靠模螺母 5和彈簧鍵 8 等主要零件組成?？磕U的前端裝有心桿 2 和絲錐 1,靠模桿的中部具有靠模螺紋部分拜同靠模螺母相嚙合，靠模桿 的尾部借助彈簧鍵與主軸相連接。此時主軸外伸部分的結(jié)構(gòu)形式與第 I類攻絲靠模所用的攻絲主軸不同而和一般的通用鉆孔主軸相同。 主運動通過彈簧鍵 8靠模桿 7 和銷子 3傳給心桿 2。在靠模桿回轉(zhuǎn)時，借助靠模螺紋使其作進給運動，此時靠模桿可在主軸孔內(nèi)作相對移動。為了保證靠模桿的每轉(zhuǎn)進給量與絲錐的螺距一致，靠模螺紋的螺距應(yīng)與絲錐的螺距相同并保持嚴格的制造公差。但實際上靠模螺紋的螺距同絲錐的螺距之間不可能沒有誤差，因此設(shè)有補償彈簧 6，并使銷子 3有可能在靠模桿的長槽中作軸向竄動，以補償上述螺距誤差?？磕Ｂ菽?5以 D/d 配合裝在活動攻 絲模板上，并用銷子 10 防轉(zhuǎn)，壓板 4 固定。壓板的安裝位置決定于主軸箱的主軸數(shù)和主軸的分布情況。正常工作時，靠模螺母是固定不動的，如果在工作過程中發(fā)生故障而使靠模桿不能再繼續(xù)向前進給時，靠模螺母便向后推開壓板 4 而作軸向移動并離開銷子10，這樣靠模桿的進給運動便停止了，從而起到了保護機構(gòu)的作用。為此，壓板 4的厚度應(yīng)取得小些 (通常為 2.53.5 毫米 )，使其剛性較差，以便能起到保險作用。并且還要注意靠模螺母的安裝方向必須正確，使它在發(fā)生故障的情況下能作軸向移動。 采用第 II 類攻絲靠 模時，絲錐至工件端面間的距離 (即絲錐的軸向位置 )可用如下兩種方法進行調(diào)整 :在裝配時，可旋轉(zhuǎn)靠模螺母使靠模桿作軸向移動，調(diào)整完畢后再打入限位銷 10；在使用過程中進行調(diào)整時，可用緊定螺釘旋入彈簧鍵 8 的螺孔 a中，壓縮彈簧 9并使鍵脫離主軸的鍵槽，然后旋轉(zhuǎn)靠模桿而使其作軸向移動。用后一種方法調(diào)整時，靠模桿的軸向調(diào)整行程只能為靠模螺紋螺距的整數(shù)倍，而且有時需要啟動攻絲全軸才能使彈簧鍵上的螺孔露出在主軸的外部。由此可見，絲錐軸向位置的調(diào)整方法顯然不如采用第 I類攻絲靠模時方便，尤其是在多軸加工時更是如此。 （二）靠模桿在 主軸孔內(nèi)最大重合長度（ L1） 采用第 II 類攻絲靠模機構(gòu)時，由于在工作時靠模桿要在主軸孔內(nèi)產(chǎn)生相對移動，因圖 3-2 第 II 類攻絲靠模 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 6 此需要根據(jù)機床的具體工作情況對靠模桿尾部伸入主軸孔內(nèi)的最大重合長度 L1 進行計算。 為了了解由第 II類攻絲靠模組成的活動攻絲模板的工作過程和 L1值的計算方法，應(yīng)首先了解活動攻絲模板的典型結(jié)構(gòu)，圖 3-3 所示即為鼓輪式機床上使用的活動攻絲模板的典型結(jié)構(gòu)實例。 攻絲模板的兩根導桿 4 借助夾緊套 5 緊固在主軸箱的前蓋上，模板可沿導桿移動。該攻絲模板裝有通用的第 II 類攻絲靠模，在模板體上鉆有油孔并連通各靠模螺母，由燈 芯油杯 1對靠模螺母進行潤滑。為了保證加工時的位置精度和穩(wěn)定性，工作時活動攻絲模板以定位套 2（兩個）和支撐塊 3與夾具相定位。 機床工作時，懸掛在主軸箱前面的活動攻絲模板隨著動力頭作快速引進，當動力頭轉(zhuǎn)為工作進給后，攻絲模板與夾具定位并停止不動，動力頭繼續(xù)工作進給對工件進行加工時，導桿上的彈簧便被壓縮。主軸箱上的攻絲主軸和用于其它工序加工的主軸是分別由兩個電動機驅(qū)動的，在動力頭轉(zhuǎn)為工作進給的同時 (或滯后一段時間，視具體需要而定 )，由動力頭電氣控制擋鐵發(fā)出信號起動攻絲電動機進行攻絲，達到要求深度后，由主軸箱上的攻 絲行程控制機構(gòu)發(fā)出信號使攻絲電動機反轉(zhuǎn)，當靠模桿退回原位后即自動切斷攻絲電動機，待動力頭繼續(xù)工作進給至行程終點后，動力頭便快速退回并在原位停止。 從工作過程來看，攻絲工序一定要比其它加工工序先結(jié)束，通常希望在動力頭工作進給的全部時間中，攻絲工序 (包括正轉(zhuǎn)攻進和反轉(zhuǎn)退回 )應(yīng)至少提前 0.1 分鐘結(jié)束，即從動作循環(huán)時間上需保證 : T動 T 攻 0.l(分 ) 式中， T動 起動攻絲電動機以后動力頭工作進給的時間 (分 )； T攻 攻絲工序（包括攻進和退回 ）所需時間（分）。 圖 3-3 活動攻絲模板的典型 結(jié)構(gòu) 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 7 因此，在動力頭的工作進給過程中，如何確定攻絲主軸起動工作時間，就必須特別加以注意。如果時間安排不當而使攻絲工序在動力頭工作進給完了后仍未結(jié)束其工作，這樣便延長了機床的工作循環(huán)時間，降低了機床的生產(chǎn)率。若在電氣互鎖欠嚴密的情況下，甚至有可能造成絲錐未退離工件而動力頭便快速退回的情況，就會損壞機構(gòu)。 圖 3-4 所示為多工位機床同時完成攻絲工序和其它工序加工時一的動力頭工作循環(huán)示意圖。從圖中可見，在動力頭工作進給過程中確定攻絲主軸起動工作的時間不外乎有兩種情況 :一種情況如圖 3-4 a 所示，當動 力頭的工作進給行程較小時，攻絲主軸可以在動力頭由快速引進轉(zhuǎn)換為工作進給的同時起動工作。另一種情況如圖 3-4 b 所示，此時動力頭的工作進給行程較大，因此在動力頭轉(zhuǎn)為工作進給井滯后一段時一間之后，才起動攻絲主軸進行攻絲。無論屬于上述哪一種情況，都必須保證在動力頭工作進給至終點之前結(jié)束攻絲工作。 由于攻絲工序是在動力頭的工作進給過程中完成的，而攻絲時靠模桿的進給速度與動力頭的工作進給速度也不相等，此時靠模桿的尾部將在主軸孔內(nèi)產(chǎn)生相對移動，因此必須保證靠模桿在主軸孔內(nèi)的重合長度能滿足如下工作要求 :在重合長度最大的情 況下，靠模桿不致于同主軸孔的底部相碰 ；在重合長度最小的情況下，彈簧鍵的工作部分不致脫離主軸而影響其正常工作。 在靠模桿已經(jīng)返回原位并且動力頭工作進給行程終了的情況下，靠模桿在主軸孔內(nèi)的重合長度 L1 是最大的（見圖 3-3 和 3-2），設(shè)計時應(yīng)按下列公式確定 L1 的值，并應(yīng)使主軸孔的深度大于 L1。 L1=K+L2+（ 1 S分動 /S 分攻） L 攻 L3 式中， K 絲錐攻絲到前端時，靠模桿尾部在主軸孔內(nèi)的最小重合長度。 K 值通常應(yīng)大于靠模桿尾部的直徑，當采用通用的攻絲靠模時，按不同規(guī)格的靠模取 K = 25 3 5(毫米 )； L2 動力頭工作進給至行程終端時，活動攻絲模板對主軸箱的相對位移，即活動攻絲模板沿導桿移動的距離 (毫米 )； L攻 攻絲行程長度 (毫米 )； L3 當攻絲主軸是在活動攻絲模板與夾具定位并滯后一段時間之后才起動工作的情況下 (如圖 3-4b)所示，攻絲主軸起動前攻絲模板對主軸箱已有的相對位移 (毫米 )； S分動 動力頭的工作進給速度 (毫米 /分 )； 圖 3-4 同時鉆孔與攻絲的動力頭工作循環(huán) a b 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 8 S分攻 攻絲靠模桿的進給速度 (毫米 /分 )； S 分攻 = tn； t一一靠模螺紋的螺距，通常等于絲錐的螺距 (毫米 )； n 攻絲主軸的轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn) /分 )。 （三）靠模桿 在主軸孔內(nèi)最大重合長度（ L1）的計算 本設(shè)計的靠模機構(gòu)應(yīng)用于臥式組合鉆攻機床，鉆孔和攻絲同用一個活動鉆模版，動力頭的工作循環(huán)如圖（ 3-4b）所示。已知： t=2 毫米（攻制 M10 螺孔） n=75 轉(zhuǎn) /分 s分動 =60 毫米 /分 s分攻 = tn=150 毫米 /分 采用 3 號規(guī)格的通用攻絲靠模時，?。?K=35 毫米 由于鉆孔的深度較大，即動力頭工作進給的行程大，因此攻絲主軸是在動力頭工作進給了 40 毫米之后才起動工作的，但是，為了適應(yīng)鉆孔工作的需要，活動鉆模版是在動力頭開始工作進給的時候便和夾具相定位，即在攻絲主軸起動之 前，活動主軸模版和主軸箱之間實際上已存在相對位移 L3，從圖（ 3-4b）所示的動力頭工作循環(huán)中可得到： L2=85 毫米 L3=40 毫米 L 攻 =40 毫米 首先看看在動力頭工作進給至終點之前攻絲工序是否已提前結(jié)束，以驗算攻絲主軸起動的時間是否合適： 攻絲主軸起動工作之后，動力頭工作進給至終點所需的時間為： T動 =（ L2 L3） / s 分動 =0.75 分 攻絲工序（包括絲錐攻進和退回）所需的時間為： T攻 =2 L 攻 /s 分攻 =0.53 分 T 動 T 攻 =0.75 0.53=0.22 分 即攻絲工序比動力頭工作進給至 終點提前 0.22 分鐘結(jié)束工作，可滿足機床的正常工作要求。然后確定 L1： L1=K+ L2+(1 s分動 /s 分攻 ) L 攻 L3 =35+85+(1 60/150) 40 40 =104 毫米 將計算結(jié)果化整后取 L1=105 毫米。 在這個實例中，由于 L3 0，因此還需要對動力頭處于原位時靠模桿尾部在主軸孔內(nèi)的重合長度進行驗算，此時其重合長度為： L1 L2=105 85=20 毫米 此重合長度保證了靠模桿上的彈簧鍵不致脫離主軸孔，因此不影響機構(gòu)的正常工作。 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 9 為了了解攻絲主軸起動工作的時間究竟安排在動力頭整個工作進給 行程的哪一個部位上比較合適，我們對上述實例進行分析： 若攻絲主軸是在動力頭轉(zhuǎn)為工作進給的同時起動工作的（即 L3=0），可得 L1=144 毫米，即要求主軸的深度大于 144 毫米，這樣便不能采用通用主軸（使用于 2、 3、 4號規(guī)格靠模桿的通用主軸的孔深為 115 毫米）而需要采用專用主軸才能滿足這個要求?，F(xiàn)在我們是在動力頭轉(zhuǎn)為工作進給之后 40 毫米時才起動攻絲主軸進行攻絲的，由此求得 L1=105毫米，即在這種情況下，可選用通用主軸。 3.2 攻絲裝置 攻絲裝置由第 I類攻絲靠模組成，它用于在整臺機床或機床的某一面上全部完成攻絲工 序的加工。在所有具有攻絲工序的組合機床中，由攻絲裝置組成的組合攻絲機床應(yīng)用最為廣泛。 圖 3-5 所示為攻絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。攻絲裝置由攻絲主軸箱 7 和攻絲靠模頭 5 組成。攻絲靠模頭上裝有第 I 類攻絲靠模，主運動由攻絲主軸 6傳給靠模桿 4，在靠模桿 4的前端裝有攻絲卡頭 3 心桿 2 和絲錐 1，實際上靠模頭就是加厚了的主軸箱前蓋。攻絲靠模機構(gòu)保證了絲錐的主運動同進給運動之間嚴格的運動聯(lián)系。由于每根靠模桿都各自具有單 .獨的靠模機構(gòu)，因此在攻絲裝置上可以很方便地實現(xiàn)不同規(guī)格螺紋的加工。 攻絲主軸箱是用于按工件的具體加工要求來布 置攻絲主軸及其傳動元件的，它通過按一定速此排列的傳動齒輪把動力從電動機傳遞給各攻絲主軸，從而使攻絲主軸獲得所要求的座標位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。攻絲主軸箱上還裝有攻絲行程控制機構(gòu)，用于控制攻絲行程從而保證獲得所要求的螺孔深度。 由于通用的第 I類攻絲靠模的工作行程僅為 60 毫米，因此只適用于加工不很深的螺孔當上述工作行程能滿足工件的加工要求時，可將攻絲裝置安裝在固定床身上而組成“固定式”攻絲裝置；如果上述工作行程不能滿足工件的加工要求時，則可根據(jù)其工作條件的不同可有兩種形式：如果攻絲靠模的工作行程能夠滿足裝卸工件的要 求，而只是在更換絲錐時形成不夠，則可以將攻絲裝置安裝在手動的移動滑板上；如果在正常工作時公司靠模的工作行程不能滿足裝卸工件的需要時，則應(yīng)將攻絲裝置安裝在能使其實現(xiàn)快速引進和快圖 3-5 攻絲裝置結(jié)構(gòu)示意圖 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 10 速退回的動力滑臺上，機床工作時，滑臺先快速引進至前端并在死擋鐵上停留，然后起動攻絲裝置進行攻絲，待攻絲工作循環(huán)完畢后，滑臺再將攻絲裝置撤回原位。 綜上所述，攻絲裝置在攻絲機床上的安裝方式有三種 : 固定式的、裝在手動滑板上的和裝在動力滑臺上的，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)被加工零件的螺孔位置，考慮工件裝卸和絲錐更換的方便性來確定所采用的形式。 當采用固定 式攻絲裝置進行立式攻絲時可不必采用立式床身，而只是采用四根支桿將攻絲裝置支承在機床夾具的上方，這樣做可以簡化機床的結(jié)構(gòu)。 4 多軸箱的傳動設(shè)計與動力計算 4.1 傳動設(shè)計 （ 1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)書畫出驅(qū)動軸、主軸坐標位置。以攻絲右主軸箱主軸為例六軸攻絲多軸箱各主軸主軸、驅(qū)動軸坐標如下表： 表 4-1 驅(qū)動軸、主軸坐標值 坐標 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5 主軸 6 X Y 276.000 196.500 276.000 144.500 217.000 146.500 217.000 189.500 181.000 193.000 181.000 143.000 （ 2）確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 圖 4-1 齒輪的最小壁厚 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 11 （一）最小齒數(shù)的確定 為保證齒輪齒根強度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度 a 2m,驅(qū)動軸的直徑為 d=30mm,有機械零件設(shè)計手冊知，如圖 4-1 所示齒輪 t=33.3mm,當 m1=3 時。驅(qū)動軸上最小齒輪齒數(shù)為： Zmin 2（ t/m1+2+1.25） d0/m1 =2 (33.3/3+2+1.25) 30/3 =18.9 所以驅(qū)動軸齒數(shù)要大于等于 19。 為減小傳動軸的種類，所有傳動軸的直徑取 30mm. 當 m2=2， d=20 時，齒輪 t=23.3mm。主軸上最小齒輪齒數(shù)為： Zmin 2（ t/m2+2+1.25） d0/m2 =2（ 23.3/2+2+1.25） 20/2 =19.8 所以主軸齒數(shù)要大于等于 20。 （二）多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動軸出輪估算 多軸箱輸入出輪模數(shù)取 m1=3，其余齒輪模數(shù)取 m2=2。主軸 1， 2， 3 要求的轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用升速傳動。主軸齒數(shù)選取 Z=45，傳動齒輪采用 z=45 齒的齒輪，變位系數(shù) x=0.181。傳動軸的轉(zhuǎn)速為 : n=1000/1.41r/min=706r/min 由于前面選取了主軸直徑為 30，顯然傳動軸直徑都選取 20，這樣為了減少傳動軸種類和設(shè)計題目需要由于傳動軸轉(zhuǎn)速是 706r/min， 則驅(qū)動軸至傳動軸的傳動比為 : 7 0 6 11 0 0 0 1 .4 2i = 所以選擇兩級傳動，且傳動比分配為：一級為 1.2 1.2；二級為 1.4 1.0。 驅(qū)動軸的直徑為 30mm，由機械零件設(shè)計手冊查得知： t=33.3mm,當 m=3 時，驅(qū)動軸上的齒數(shù)為： Zmin 3033 3 . 32 ( 2 1 . 2 5 ) 2 ( 2 1 . 2 5 ) ) 4 4 . 82dmtm 去驅(qū)動齒輪齒數(shù) Z=45。 通用的齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪。材料均為 45 鋼，熱處理為齒部高頻淬火 G54。本機床齒輪的選用按照下表選用 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 12 齒輪種類 寬度（ mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（ mm） 孔徑（ mm） 驅(qū)動軸齒輪 24 32 16 50連續(xù) 16 70 2、 2.5、 3 2、 2.5、 3、 4 15、 20、 30、 35、 40 25、 30、 35、 40、 50 傳動軸齒輪 44（ B 型） 45 2 25、 30、 40、 50 輸出軸齒輪 32 37 3 18、 22、 28、 32、 36 計算各主軸轉(zhuǎn)速使各主軸轉(zhuǎn)速的相對轉(zhuǎn)速損失在 5%以內(nèi)。 由公式： V= 3.141000Dn 知： m i n1 2 3 4 2 8 1 0 0 0 11003 . 1 4 6 . 5 rn n n n 4.2 傳動軸與三軸定距驗算 多軸箱體上的孔系是按照計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗算根據(jù)坐標計算確定的實際中心距 A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標準中心距 R， R與 A 的差值為 =R-A。 驗算標準：中心距允差 （ 0.001 0.009） mm 傳動軸 4坐標計算 1 ABa X X=x1-x3=276.000-217.000=59.000 1 ABb Y Y=y1-y3=196.500-146.500=50.000 2 ACa X X=x1-x2=276.00-276.000=0 2 ACb Y Y=y1-y2=196.500-144.500=52.000 2 2 21 1 1a b L=5981 2 2 22 2 2a b L=2704 221 2 2 12 1 1 22 ( )b L b Lxa b a b=-25.822 222 1 1 22 1 1 22 ( )a L a Lya b a b=26.000 AX X x=276.000-25.822=250.178 AY Y y=196.500+26.000=222.500 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 13 傳動軸與三軸定距驗公式： = 22R X Y 傳動軸 4與軸 1、 2、 3 的中心距誤差 =R-A = 22R X Y 傳動軸 4與軸 1、 2、 3 之間的標準中心距分別為41R、42R、43R 41R=36.6 mm 42R=43R=82mm 傳動軸 4與軸 1、 2、 3 之間的實際中心距分別為41A、42A、43A 41A= 224 1 4 1( ) ( )X X Y Y = 22( 2 5 0 . 1 7 8 2 7 6 . 0 0 0 ) ( 2 2 2 . 5 0 0 1 9 6 . 5 0 0 ) =36.644mm 42A= 224 2 4 2( ) ( )X X Y Y = 22( 2 5 0 . 1 7 8 2 7 6 . 0 0 0 ) ( 2 2 2 . 5 0 0 1 4 4 . 5 0 0 ) =82.063mm 43A= 224 3 4 3( ) ( )X X Y Y = 22( 2 5 0 . 1 7 8 2 1 7 . 0 0 0 ) ( 2 2 2 . 5 0 0 1 4 6 . 5 0 0 ) =82.026mm 中心距誤差分別為 4-1=4 1 4 1RA=36.6-36.644 -0.044mm 4-2=4 2 4 2RA=82-82.063 -0.063mm 4-3=4 3 4 3RA=82-82.026 -0.026mm 4-1、 4-2、 4-3都大于 0.009，因此軸 4 與軸 1、軸 4與軸 2、軸 4 與軸 3之間的齒輪需要 采用變位齒輪，變位量為41A=0.044mm，42A=0.063mm，43A=0.026mm。 4.3 主軸箱的動力計算 主軸箱的動力計算，應(yīng)包括計算主軸箱所需功率和進給力兩項。 主軸箱所需要的功率，應(yīng)等于切削功率、空載消耗功率及與負載成正比的功率損失之和，即：主N=切N+空N+損N 式中：主N 主軸箱總功率； 切N 各主軸切削功率的總和； 空N 各軸空載消耗功率的總和； 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 14 損N 各軸損失功率的總和。 式中切N根據(jù)各主軸的切削用量查組合機床切 削力及功率計算圖得到，空N的確定可查表。與負載成正比的功率損失損N，取所傳遞功率的 1%?？誑和損N的計算在傳動結(jié)構(gòu)確定以后才進行。 傳動系統(tǒng)確定前按照下式初步估算主軸箱所需功率主N。 主N=切N 式中： 切N 各主軸切削功率總和； 組合機床主軸箱傳遞效率。 由于在加工黑色金屬時取 =0.80.9；加工有色金屬時，取 =0.70.8。 所以取 =0.8。 所以 主N=切N =0.768/0.8=0.96kw 取 主N=1kw 主軸箱所需的進給力，就是動力滑臺所需的進給力進P，按下式計算： 進P= P =1P + 2P + +nP（ N） 式中： 1P 、 2P 各主軸切削時產(chǎn)生的軸向力，實際上動力滑臺的進給力進P應(yīng)大于各主軸切削產(chǎn)生的軸向力的總和，這是因為還要克服滑臺移動引起的摩擦阻力的緣故。 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 15 結(jié)論與展望 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別 是隨著它在自動化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展，鉆攻組合機床的研究已經(jīng)成為機器制造界的一個重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運用中，大多數(shù)機器和機構(gòu)的設(shè)計和制造都是用機床大批量完成的，通常由機械軟件 CAD 設(shè)計畫圖而成并且用機床來實現(xiàn)。現(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了組合機床的實現(xiàn)成本，軟件功能的不斷強大也使得機構(gòu)實現(xiàn)變得更為簡單，因此，攻絲靠模機構(gòu)的設(shè)計在鉆攻組合機床的發(fā)展中具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實意義。 本課題基于使設(shè)計出的機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定鉆攻工序集中程度，合 理地選擇與組合機床配合的通用部件，恰當?shù)慕M合機床的配置型式，以及設(shè)計高效率的鉆攻方法是本次設(shè)計主要內(nèi)容。 雖然鉆攻組合機床和攻絲靠模機構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，隨之，各種各樣靠模機構(gòu)的設(shè)計也經(jīng)常見于報道，經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計，對資料的查閱和研讀，我學到了很多更加專業(yè)性的知識，了解了當今鉆攻機構(gòu)的發(fā)展動態(tài)和發(fā)展方向。 近幾十年來攻絲靠模機構(gòu)和鉆攻組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、機械、航空及軍工等部門已獲得了廣泛的使用，一些中小批量生產(chǎn)的部門也開始推廣使用。其突出的優(yōu)點在于： 1、 提高生產(chǎn)率 2、 擴大工藝范圍 3、 提高加工精度 4、 提高自動化程度 在機構(gòu)的設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)相關(guān)機構(gòu)的機械設(shè)計及其自動化方面仍值得進一步探討，這也是今后努力的一個方向，欣喜的是越來