【文章內(nèi)容簡介】 顯示出巨大的優(yōu)越性。 本論文的主要工作及結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計工作將設(shè)計一臺立式三軸攻絲專機。因此，目的是使設(shè)計出的機床結(jié)構(gòu)簡單、 使用方便、效率高、質(zhì)量好。從而選擇最佳的工藝方案，合適地確定機床工序集中程度， 合理地選擇專機的通用部件，恰當(dāng)?shù)膶C的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計高效率的工具、刀具及主軸箱就是本次設(shè)計主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進行機床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進行專機總體設(shè)計，專機的部件設(shè)計和施工設(shè)計。 摘要部分，指出了本課題的研究概況，本課題的研究方法，第 1 章是概述，主要介紹 了本課題的研究背景及意義，指出本課題在國內(nèi)外的研究概況，并給出了本論文的主要工 作及結(jié)構(gòu)。 第 2 章是本論文的主體部分，主要給出了本次課題研究即攻機油泵的三個連接螺紋孔 的螺紋攻絲專機的總體設(shè)計。 在接下去的幾個部分分別給出了通過本課題的研究之后得出的結(jié)論，并對此方向的課 題進行展望，表達了對學(xué)院老師特別是導(dǎo)師的感謝，給出完成本論文所需要的參考文獻， 最后，附上相關(guān)的設(shè)計圖紙。 專機工藝方案的擬定 加工零件工序圖 加工零件示意圖 本專機加工如圖所示的三個螺紋孔要保持三個孔之間的中心距和孔內(nèi)螺紋的光潔度， 且同時加工三個螺紋孔。 主要加工工藝工藝：工序10 ：粗銑端面 工序20 ：鉆3M8孔工序30 ：精銑端面 工序40 ：在專機上攻3M8的螺紋 工藝方案的擬訂是專機設(shè)計的關(guān)鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了專機的結(jié)構(gòu)配 置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點，按一定的原則、結(jié)合專機常用工藝 方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后擬出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝 方案。 確定專機工藝方案的基本原則 專機工藝方案的基本原則 [1]粗精加工分開原則 粗加工的切削負荷較大，切削產(chǎn)生的熱變形、較大夾壓力引起 的工件變形以及切削振動等，對精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。 因此，在擬訂工件一個連續(xù)的多工序工藝過程時，應(yīng)選擇粗精加工工序分開的原則。 [2]工序集中原則 專機運用多刀集中在一臺機床上完成一個或多個工件的不同表面的復(fù) 雜過程，從而有效的提高生產(chǎn)率。因此，在擬訂工藝方案時，在保證加工質(zhì)量和操作維修 方便的情況下，應(yīng)適當(dāng)提高工序集中程度，以便減少機床臺數(shù)、占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效益。本機床由于螺紋孔直徑較小，精度較高，要求主軸和機床剛度較好，所以 工序應(yīng)集中，并且四個孔的相對位置精度要求較高所以工序集中加工。通過絲錐對孔進行 一次性加工，從而保證精度，質(zhì)量，生產(chǎn)率。 攻絲機床都是借助電動機正轉(zhuǎn)進行攻絲，加工完了電動機反轉(zhuǎn)使絲錐退出工件。電動 機的反向和停止是由攻絲行程控制機構(gòu)來操縱的。為了確保攻絲電動機的可靠反向和停 止，在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計上，除了一般動作控制信號外，還必須增設(shè)互鎖保險開關(guān)。為了 在絲錐退回原位電動機能及時停止，不因慣性轉(zhuǎn)動造成絲錐超程，破壞攻絲機構(gòu)的原位狀 態(tài)，在電動機停轉(zhuǎn)時，一般應(yīng)采用剎車機構(gòu)以制動。當(dāng)一個主軸箱上攻絲主軸少于8根時 可以不用。對特大的攻絲主軸箱有時還應(yīng)設(shè)置兩個或更多的剎車機構(gòu)，以確保可靠的制動。本設(shè)計的主軸箱的主軸只有三根，所以不需要 專機工藝方案的擬訂 a. 分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝 根據(jù)分析、研究被加工零件機油泵端面連接螺紋孔，在機油泵上加工，技術(shù)要求及生 產(chǎn)綱領(lǐng)。深入現(xiàn)場調(diào)查分析零件（或同類零件）的加工工藝方法，定位和加緊，所采用的 設(shè)備、刀具及切削用量，生產(chǎn)率情況及工作條件等方面的現(xiàn)行工藝資料，以便制定出切合 實際的合理工藝方案。 專機的工藝方法及所能獲得的加工精度；表面粗糙度和形位精度。 在攻絲前最好在孔口倒角，以使絲錐容易進入空中，有利于準確的保證攻絲深度。攻絲一 般都采用一個工步一次加工出需要的深度。但當(dāng)螺紋孔較深時，可以利用二次進給的方法 來攻絲。第一次攻到一段距離后，絲錐反轉(zhuǎn)退回，但不全部退出工件，然后絲錐又正轉(zhuǎn)攻 進，一直到需要的深度。這樣可以減少因切削阻塞使扭力矩增大，甚至使絲錐折斷。這種 分兩次攻絲的進給運動，也是通過特殊的攻絲行程控制機構(gòu)自動控制的。其工作原理與通 用的攻絲行程控制機構(gòu)類似。亦可以在通用的攻絲行程控制機構(gòu)上增加兩個行程開關(guān)和擋 鐵來實現(xiàn)。 確定專機配置型式及結(jié)構(gòu)方案應(yīng)考慮的問題 根據(jù)工件的特點、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案等，可大體確定采用哪種基本配 置型式的機床。配置方案不同對機床的復(fù)雜程度、通用化程度、結(jié)構(gòu)工藝性、加工精度、 機床重新調(diào)整的可能以及經(jīng)濟性等都有不同的影響。因此，確定機床配置型式和結(jié)構(gòu)方案 時應(yīng)考慮以下主要問題。在確定機床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時，首先要考慮如何穩(wěn)定地保證零件的加工精度。影響加工精度的主要因素有夾具誤差和加工誤差兩方面。夾具誤差：一般精加工的夾具公差為零 件公差的 1/3～1/5。固定式夾具單工位組合機床可達到的加工精度很高。 加工方式的選擇 技術(shù)分析 螺紋孔M8 精度等級：IT13 材料： hpb591 硬度： HB180 盲孔 加工深度L= 刀具的選擇 螺紋加工的刀具主要有以下幾種： 。其結(jié)構(gòu)簡單，通用性好。多用于普通車床。 ，一次性能切出全部螺紋。也多用余普通車床。 ，其結(jié)構(gòu)簡單使用方便，既可手用，又可以機 用。 ，可以手用也可以機用。 。一般用于銑刀。 由于本設(shè)計是用專用機床進行加工的，刀具的類型的選擇決定于所切螺紋的性質(zhì)、所 切螺紋在工件上的位置、工件的構(gòu)造與尺寸及生產(chǎn)的批量。 查 [10] P899 表1049 選用細柄機用絲錐6M8H3 GB346483。 攻絲靠模裝置選擇 在組合機床上攻制螺紋多采用攻絲靠模裝置。其原理仍然是“自引法”攻絲。這種攻 絲裝置的進給運動，直接由靠模螺桿、螺母得到?？磕＝z桿的主要有兩類： 第一類（T0281）由于其結(jié)構(gòu)特點所決定，通常僅適用于單獨完成攻絲的工序的攻絲 裝置上。這是由于采用這種攻絲靠模時，絲錐至靠模頭斷面的額距離較大，與其他刀具配 合使用是往往不相適應(yīng)，而單獨使用時，尤其是用于組成固定式攻絲裝置時卻有較好的敞 開性。 第二類（T0282）這類靠模裝置是比較通用的采用這種靠模裝置時絲錐至端面間的距 離是可以進行調(diào)節(jié)的，由于這個條件所決定通常僅適用于組成活動攻絲模板。此靠模由于絲錐至攻絲模板端面距離較小，而且靠模桿尾部可以與通用鉆孔主軸相配合，因此便于在 同一個主軸箱上與其他刀具配合使用，用于同時完成攻絲工序和其他工序的加工。 由于本專機使用的是多軸同時加工且絲錐至攻絲模板端面距離較小，所以選用第二類 靠模絲桿結(jié)構(gòu)如圖所示： 靠模絲桿結(jié)構(gòu)示意圖：軸上螺紋部分的長度計算：L=攻絲的深度L1+與之配合的螺母的長度L2+8mm =+43+3 = 總體方案設(shè)計 專機的放置方式有多種根據(jù)機床的放置形式可分為立式組合機床和臥式組合機床： 方案一：臥式機床示意圖對于此方案：臥式機床是主軸或主運動方向是水平的。臥式支撐的機床，重心低，剛度大，是中小型機床的首選支撐形式。 方案二：立式機床示意圖對于此方案：立式機床占地面積小，剛度較臥式差，機床的操作位子比較靈活，這種形式適用于加工大尺寸工件的機床和箱體零件的加工，且工作臺移動進給的機床。方案比較結(jié)果： 以上倆方案在可行度上來說都可行。由于所加工零件較小，立式機床找中比較麻煩， 且所設(shè)計機床為中小型機床，故采用方案一臥式支撐的機床。 確定主軸類型、尺寸 主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進行確定。主軸軸頸及軸端尺寸 主要取決于進給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 通用攻螺紋主軸有兩種(1)滾錐軸承攻螺紋主軸(2)滾針軸承攻螺紋主軸。 查[9] 表42 選用滾錐軸承攻螺紋主軸 根據(jù)公式：d= (22) 可算出本設(shè)計中攻螺紋主軸的大致直徑 式中：d——主軸直徑（mm） T——轉(zhuǎn)矩（Nm） D——螺距大徑（mm） P——螺距（mm） 查謝表407的公式：V= cvd0zv/TmPyv m/min (23) T=cTd0zTPyTkT Nm （24） Cv= d0= zv= M= yv = cT =zT= yT = kT = 由于本設(shè)計中D=8mm，P=，所以 查[9]中表35攻螺紋主軸直徑的確定，得螺紋M8的主軸直徑d=17mm 轉(zhuǎn)矩T= Nm 查[9]表36和42 主軸直徑d=20mm 外伸尺寸L=120mm。 傳動方案設(shè)計 方案一:電動機直接接在傳動軸上，直接傳到減速箱，再經(jīng)過減速箱減速，由齒輪傳到主軸上，其示意圖如： 方案一 ：傳動示意圖 方案二：電動機通過帶輪機傳到減速箱，再經(jīng)過減速箱減速，由齒輪傳到主軸上，其示意圖： 方案二：傳動示意圖 方案三：電動機傳到傳動軸上，再經(jīng)過減速箱，由齒輪傳到主軸上，但在減速箱內(nèi)是由三根軸而不是用雙聯(lián)齒輪。其示意圖： 方案三：傳動示意圖 本專機選用的是方案一由電動機直接帶動傳動軸，再由齒輪傳到主軸上，最后傳到攻絲主軸上。由于本專機設(shè)計的是用來攻盲孔螺紋的，所以需要一個過載保護裝置。此裝置安排在主軸與減速箱之間，也就是說，減速箱的欲動先傳到過載保護裝置上再傳到主軸上。這樣能夠保護絲錐不會因為過載而扭斷。 傳動裝置的總傳動比 初步選定轉(zhuǎn)速為1400r/min的電動機，因為這種電機應(yīng)用很廣泛。 根據(jù)傳動總比的概念可知： i=nm/nw nm表示電動機的滿載轉(zhuǎn)速 nw表示電動機的工作轉(zhuǎn)速 所以傳動裝置的總比i=1400/160= 專機總體運動結(jié)構(gòu)示意圖 如方案一 減速器傳動方案設(shè)計 減速器是應(yīng)用非常普遍的一個機械裝置，其目的是得到我們所需的轉(zhuǎn)速，本專機使用的減速器也是最普遍的利用齒輪的傳動來減速的，其結(jié)構(gòu)如圖所示： 本專機的減速器使用了雙聯(lián)齒輪來減速的，因為使用雙聯(lián)齒輪有利于減小減速器的空 間，不但節(jié)省空間也可以減少軸的數(shù)量，從而減小制造成本。 傳動裝置的傳動比分配 齒輪進行減速，所以在這個設(shè)計中為了方便、簡單、且使得減速箱的體積減小，我們采用了兩隊雙聯(lián)齒輪。在這三對齒輪傳動間分配的傳動比為約2，這樣能使齒輪的齒數(shù)少占的空間就更小。 切削用量的選擇 根據(jù)查閱[2]，所需加工的產(chǎn)品是鋁合金查得的切削速度v=5～15m/min，根據(jù)設(shè)計要 求主軸的轉(zhuǎn)速為160177。5r/min， 進給量為絲錐的導(dǎo)程 f=根據(jù)公式得：V= cvd0zv/TmPyv =所選刀具符合要求 各軸的傳動速度的計算 由電動機直接傳到減速箱，各軸的轉(zhuǎn)動速度可以計算得： 電動機選擇的是1400r/min的轉(zhuǎn)速，攻絲主軸的速度是160177。5r/min,攻絲軸的齒輪的齒數(shù)為17, 減速箱內(nèi)第一根軸的轉(zhuǎn)速： nⅠ=160(47/23)(47/23) (47/23)=減速箱內(nèi)第二根軸的轉(zhuǎn)速： nⅡ=160r/min 攻絲主軸的轉(zhuǎn)速： n攻絲主軸= nⅡ =160r/min 基本參數(shù)計算 4.. 扭矩的計算 先算出一個絲錐攻絲所受的扭矩，查資料[謝得公式 T=cTd0zTPyTkT = * * = Nm 過載保護裝置上必須加上一個預(yù)緊力才能使得減速箱的運動成功的傳到攻絲軸上來，過載裝置上的預(yù)緊力的大小關(guān)系到過載保護裝置能否起到保護作用，預(yù)緊力過大則起不到保護作用，過小則不能將減速箱的運動傳到攻絲軸上來或著是不能成功的攻出螺紋，所以 過載保護裝置中的預(yù)緊力是能否使機床合理有效的完成攻絲動作的關(guān)鍵。 查[3]可得預(yù)緊力F F= M[tan(αβ)2181。r/]/rtanθ M——表示絲錐上的扭矩 α——表示工作面的傾斜角 β——表示工作面的摩擦角，一般取5186。到6186。 r——表示工作面的平均半徑 181?！Ｗo裝置中兩個接觸齒形摩擦系數(shù) θ接觸面的夾角 代入數(shù)據(jù)可以得到 F= 這個力是我們正好能夠加工螺紋的臨界值，所以為了確保能夠順利的加工完成我們用 該適當(dāng)?shù)募哟簏c力。 所以最終的力F預(yù)緊 的大小為 F預(yù)緊=KF K—— 代入式子得到 F預(yù)緊== 電機的選擇 電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇 根據(jù)工作要求和條件，選用一般用途的Y系列的三相異步電動機。結(jié)構(gòu)形式為臥式封閉 式結(jié)構(gòu)。 電動機的功率的計算 根據(jù)我們攻絲所需要的扭矩可以算出每一根攻絲軸上所需的功率 P=M*n/9549= P切削=3P= 空轉(zhuǎn)功率 由于主軸直徑為20mm ，根據(jù)[9]P62