设计一台立式三轴攻丝专机毕业设计.doc

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1、 目 录目录 1设计总说明 2Design Instruction 41.前言6 1.1本课题的研究意义及背景7 1.2本课题的国内外研究概况8 1.3本论文的主要工作及结构92.螺纹攻丝机专题原理设计 2.1专机工艺方案的拟定 2.2工艺方式的选择 2.3总体方案设计3运动设计 3.1传动方案的设计 3.2传动装置的总传动比 3.4减速器的传动方案设计 3.5传动装置的传动比分配 3.6切削用量的选择 3.7各轴的传动速度额计算4.动力计算 4.1基本参数计算 4.2电机的选择5.结构设计 5.1减速器的设计 5.2多轴箱的设计6.夹具的设计7.结束语参考文献感谢信 设计总说明 次毕业设计是

2、基于导师在工厂的多年的工作经验自选的设计课题。同时也是基于专机的日益增加企且有单一工件大批量的生产效率高。 随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，专机的 研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器的设计和 制造都是用机床大批量完成的。现代大型工业技术的飞速发展，降低了专机的实现成本， 软件支持机制也使得实现变得更为简单，因此，研究专机的设计具有十分重要的理论意义 和现实意义。 在工业高速发展的现代化浪潮中，各种机械设计和制造业中，专机的应用越来越广泛， 越来越转化为生产力，从这个意义上讲，对专机的研究具有重要的现实意义。专机是根据 工件

3、加工需要，以通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。专机是 按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件 组成的专用机床。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了 设计和制造的周期，因此，专机兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到了 广泛的应用，并可用以组成自动生产线 。 专机是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效、 高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许 多工业生产领域。其中，特别是汽车工业，是专机最大的用户。如德国大众汽车厂在 Salzgit

4、ter 的发动机工厂，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是专机。因此， 专机的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、 产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。 B型三支管是使用在水暖管道上的重要部件，为热水提供多支分流通道。为了提高加工这三个 M8 的螺纹孔的效率和质量，采用专机进行加工，机床设计三个 轴同时加工三个M8 的螺纹孔，这样能使螺纹孔之间的距离得到精确的保证，使用专机同 时可以使得加工效率提高倍，同时大大提高螺纹质量，减轻操作工人的劳动强度。 本次设计工作将设计一台立式四轴攻丝专机。因此，目的是使设计出的机床结构

5、简单、 使用方便、效率高、质量好。从而选择最佳的工艺方案，合适地确定机床工序集中程度， 合理地选择专机的通用部件，恰当的专机的配置型式，合理地选择切削用量，以及设计高 效率的工具、刀具及主轴箱就是本次设计主要内容。具体的工作就是要制定工艺方案，进 行机床结构方案的分析和确定，进行专机总体设计，专机的部件设计和施工设计。 关键词：螺纹 专机 攻丝 Design Instruction This design is based on the mentor in factory many years of work experience of free design task. At the sam

6、e time is also based on the plane,Profit increase enterprises and have a single piece of large Numbers of high production efficiency. With the rapid development of modern industrial technology, especially as it in the rapid development of automation field, the planeResearch has become the most machi

7、ne manufacturing industry an important direction of, in the modern industrial use, most of the machine design andManufacturing is done with large quantities of machine tools. Modern large industrial technology rapid development, and to reduce the cost of the realization of the plane,Software support

8、 mechanism also makes the realization become more simple, therefore, the study of the plane design has very important theoretical significanceAnd the reality. In the industrial development of the modernization of the tide, all kinds of mechanical design and manufacturing, chartered plane used more w

9、idely,More and more into productivity, and in this sense, the study of plane has an important practical significance. Plane is according toThe processing need to general parts as the foundation, match with a few special parts of a kind of high efficient special machine tool. Plane isAccording to the

10、 series of standardized design of general parts and the shape of the parts on the processing and processing technology requirements of the special parts designComposition of the special machine tool. Due to the general parts have standardization and serialization, can according to need flexible conf

11、iguration, so as to shorten the design and manufacture of cycle, therefore, chartered plane has the advantages of low cost and high efficiency, the large, mass production in getting it .A wide range of applications, and can be used to form an automatic production line. Special plane is a kind of spe

12、cial high automation technology and equipment, current, because it is still large quantities of high efficiency and mechanical productsHigh quality and efficiency of the production of the critical equipment, they have been widely used in automobiles, tractors, internal combustion engines and compres

13、sors xuMany industrial production field. Among them, especially in the automotive industry, is the largest user plane. Such as Volkswagen in the car factoryGermany engine factory, in mass production of machinery industry departments, the equipment is used in great quantities in the plane. Therefore,

14、The technical performance and special plane integrated automation level, to a great extent determine the industrial department of these products production efficiency,The product quality and enterprise production organization structure, but also, to a great extent determine the enterprise products c

15、ompetitiveness. Type B three tubes are to be used in plumbing pipes of the important component, provide hot water for more than a diversion channel. In order to improve the processing the three the M8 threaded hole efficiency and quality, adopt the special plane for processing, machine tool design t

16、hree axis and processing three the M8 threaded hole, this can make the distance between the threaded hole get accurate assurance, use special plane can make with processing efficiency improving times, and greatly thread quality, reduce operating workers working intensity. This design work will desig

17、n a vertical four shaft tapping plane. Therefore, the purpose is to make the machine design of simple structure,Easy to use, high efficiency and good quality. Thus to select the best method to determine the appropriate concentration degree machine working procedure,A reasonable choice of plane gener

18、al parts, the right type machine configuration, a reasonable choice cutting amount, and the design highThe efficiency of the tool, cutting tool and spindle box is the main content of design. The specific job is to make the processing plan intoLine machine structure project analysis and determined, t

19、he plane on the overall design, plane design and construction parts design.KEY WORDS: thread special machine tapping 1.前言1.1 本课题研究的意义与背景 随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，专机的 研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器的设计和 制造都是用机床大批量完成的。现代大型工业技术的飞速发展，降低了专机的实现成本， 软件支持机制也使得实现变得更为简单，因此，研究专机的设计具有十分重要的理论意义 和现实意义

20、。 在工业高速发展的现代化浪潮中，各种机械设计和制造业中，专机的应用越来越广泛， 越来越转化为生产力，从这个意义上讲，对专机的研究具有重要的现实意义。专机是根据 工件加工需要，以通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。专机是 按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件 组成的专用机床。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了 设计和制造的周期，因此，专机兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到了 广泛的应用，并可用以组成自动生产线。 总体方案的设计主要包括制定工艺方案（确定零件在专机上完成工艺内容及加工方 法，选择

21、定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等）、 确定机床配置形式、制订影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。总体方案 的拟定是设计专机最关键的一步。方案制定得正确与否，将直接影响机床能否达到合同要 求，保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。对于同一加工内容， 有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采用哪种方案时，必须对各种可行的 方案作全面分析比较，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合专机常用工艺方 法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺 方案。 在专机诸多零件中，多轴箱和夹具与专机密切

22、相关，是专机的重要组成部件。它是选 用通用零件按专用要求设计的，所以是专机设计过程中工作量较大的零部件，就多轴箱 设计来说，工作量主要集中在传动系统的设计上，轴的设计必须保证各轴的转速、旋向、 强度和刚度，而且应当考虑有无让刀，有无调位机构等。 夹具是专机的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计 的。它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等 作用的。专机夹具和一般夹具所起的作用看起来好象很接近，但是其结构和设计要求却有 着很显著的甚至是很根本的区别。专机夹具的结构和性能，对专机配置方案的选择，有很 大的影响。 因此，本课题基于使设计出的机

23、床结构简单、使用方便、效率高、质量好提出的要求， 着重选择最佳的工艺方案，合适地确定机床工序集中程度，合理地选择专机的通用部件， 恰当的专机的配置型式，合理地选择切削用量，以及设计高效率的夹具、工具、刀具及主 轴箱就是本次设计主要内容。具体的工作就是要制定工艺方案，进行机床结构方案的分析 和确定，进行专机总体设计，专机的部件设计和施工设计，使其具有工程意义，实现其在实际应用中的价值。 1.2 本课题国内外研究概况 近 20 年来，专机自动线技术取得长足进步，自动线在加工精度、生产效率、利用率、 柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着专机自动线技术发展达到了高水平。自动 线的技术发展，刀具、

24、控制和其他相关技术的进步，特别是 CNC 控制技术发展对自动线 结构的变革及其柔性化起着决定性的作用。随着市场需求的变化，柔性将愈来愈成为抉择 设备的重要因素。因此，专机自动线将面临由高速加工中心组成的 FMS 的激烈竞争。 专机是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效、 高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。其中，特别是汽车工业，是专机最大的用户。如德国大众汽车厂在 Salzgitter 的发动机工厂，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是专机。因此， 专机的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了

25、这些工业部门产品的生产效率、 产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。 现代专机和自动线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械 组件等技术的综合反映。近 20 年来，这些技术有长足进步，同时作为专机主要用户的汽 车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断 提高。这些因素有力地推动和激励了专机的不断发展。 专机是由大量的通用部件和少量的专用部件组成且工序集中的高效专用机床. 由万能 机床和专用机床发展而来. 由于专机工序的高度集中，即在一台机床上可同时完成一种或几 种不同工序加工，因此适应了产量大、精度高的生产要

26、求，并且克服了万能机床结构复杂、 劳动强度大、生产效率低、精度不易保证的缺点，以及专用机床通用性差、不适应现代技 术迅速发展、产品经常更新的要求.所以，专机及其自动线已广泛应用到汽车、柴油机、电 动机、仪器仪表以及军工产品等的生产上，并显示出巨大的优越性。 1.3 本论文的主要工作及结构 本次设计工作将设计一台立式三轴攻丝专机。因此，目的是使设计出的机床结构简单、 使用方便、效率高、质量好。从而选择最佳的工艺方案，合适地确定机床工序集中程度， 合理地选择专机的通用部件，恰当的专机的配置型式，合理地选择切削用量，以及设计高效率的工具、刀具及主轴箱就是本次设计主要内容。具体的工作就是要制定工艺方案

27、，进行机床结构方案的分析和确定，进行专机总体设计，专机的部件设计和施工设计。 摘要部分，指出了本课题的研究概况，本课题的研究方法，第 1 章是概述，主要介绍 了本课题的研究背景及意义，指出本课题在国内外的研究概况，并给出了本论文的主要工 作及结构。 第 2 章是本论文的主体部分，主要给出了本次课题研究即攻机油泵的三个连接螺纹孔 的螺纹攻丝专机的总体设计。 在接下去的几个部分分别给出了通过本课题的研究之后得出的结论，并对此方向的课 题进行展望，表达了对学院老师特别是导师的感谢，给出完成本论文所需要的参考文献， 最后，附上相关的设计图纸。 2.攻螺纹专机的原理设计 2.1 专机工艺方案的拟定 2.

28、1.1 加工零件工序图 图2.1 加工零件示意图 本专机加工如图所示的三个螺纹孔要保持三个孔之间的中心距和孔内螺纹的光洁度， 且同时加工三个螺纹孔。 主要加工工艺工艺：工序10 ：粗铣端面 工序20 ：钻3-M8孔工序30 ：精铣端面 工序40 ：在专机上攻3-M8的螺纹 工艺方案的拟订是专机设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了专机的结构配 置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合专机常用工艺 方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟出先进、合理、经济、可靠的工艺 方案。 2.1.2 确定专机工艺方案的基本原则 专机工艺方案的基本原则 1粗精加工分开

29、原则 粗加工的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大夹压力引起 的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。 因此，在拟订工件一个连续的多工序工艺过程时，应选择粗精加工工序分开的原则。 2工序集中原则 专机运用多刀集中在一台机床上完成一个或多个工件的不同表面的复 杂过程，从而有效的提高生产率。因此，在拟订工艺方案时，在保证加工质量和操作维修 方便的情况下，应适当提高工序集中程度，以便减少机床台数、占地面积和节省人力，取得理想的效益。本机床由于螺纹孔直径较小，精度较高，要求主轴和机床刚度较好，所以 工序应集中，并且四个孔的相对位置精度要求较高所以工序集中加工。通过

30、丝锥对孔进行 一次性加工，从而保证精度，质量，生产率。 攻丝机床都是借助电动机正转进行攻丝，加工完了电动机反转使丝锥退出工件。电动 机的反向和停止是由攻丝行程控制机构来操纵的。为了确保攻丝电动机的可靠反向和停 止，在电气控制系统设计上，除了一般动作控制信号外，还必须增设互锁保险开关。为了 在丝锥退回原位电动机能及时停止，不因惯性转动造成丝锥超程，破坏攻丝机构的原位状 态，在电动机停转时，一般应采用刹车机构以制动。当一个主轴箱上攻丝主轴少于8根时 可以不用。对特大的攻丝主轴箱有时还应设置两个或更多的刹车机构，以确保可靠的制动。本设计的主轴箱的主轴只有三根，所以不需要 2.1.3 专机工艺方案的拟

31、订 a. 分析、研究加工要求和现场工艺 根据分析、研究被加工零件机油泵端面连接螺纹孔，在机油泵上加工，技术要求及生 产纲领。深入现场调查分析零件（或同类零件）的加工工艺方法，定位和加紧，所采用的 设备、刀具及切削用量，生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料，以便制定出切合 实际的合理工艺方案。 b.定位基准的选择 专机的工艺方法及所能获得的加工精度；表面粗糙度和形位精度。 在攻丝前最好在孔口倒角，以使丝锥容易进入空中，有利于准确的保证攻丝深度。攻丝一 般都采用一个工步一次加工出需要的深度。但当螺纹孔较深时，可以利用二次进给的方法 来攻丝。第一次攻到一段距离后，丝锥反转退回，但不全部退出工件，

32、然后丝锥又正转攻 进，一直到需要的深度。这样可以减少因切削阻塞使扭力矩增大，甚至使丝锥折断。这种 分两次攻丝的进给运动，也是通过特殊的攻丝行程控制机构自动控制的。其工作原理与通 用的攻丝行程控制机构类似。亦可以在通用的攻丝行程控制机构上增加两个行程开关和挡 铁来实现。 2.1.4 确定专机配置型式及结构方案应考虑的问题 根据工件的特点、工艺要求、生产率要求及工艺方案等，可大体确定采用哪种基本配 置型式的机床。配置方案不同对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、 机床重新调整的可能以及经济性等都有不同的影响。因此，确定机床配置型式和结构方案 时应考虑以下主要问题。在确定机床配置型式和

33、结构方案时，首先要考虑如何稳定地保证零件的加工精度。影响加工精度的主要因素有夹具误差和加工误差两方面。夹具误差：一般精加工的夹具公差为零 件公差的 1/31/5。固定式夹具单工位组合机床可达到的加工精度很高。 2.2 加工方式的选择 2.2.1 技术分析 螺纹孔M8 精度等级：IT13 材料： hpb59-1 硬度： HB180 盲孔 加工深度L=3.58 2.2.2 刀具的选择 螺纹加工的刀具主要有以下几种： 1.螺纹车刀是一种具有螺纹廓形的成形车刀。其结构简单，通用性好。多用于普通车床。 2.螺纹梳刀相当于一判多齿螺纹车刀，一次性能切出全部螺纹。也多用余普通车床。 3.丝锥是加工中小尺寸螺

34、纹的标准刀具，其结构简单使用方便，既可手用，又可以机 用。 4.板牙是加工中小尺寸的螺纹标准刀具，可以手用也可以机用。 5.螺纹铣刀是用铣削的方法加工螺纹的刀具。一般用于铣刀。 6.滚压螺纹 由于本设计是用专用机床进行加工的，刀具的类型的选择决定于所切螺纹的性质、所 切螺纹在工件上的位置、工件的构造与尺寸及生产的批量。 查 10 P899 表10-49 选用细柄机用丝锥6-M8-H3 GB3464-83。 2.2.3 攻丝靠模装置选择 在组合机床上攻制螺纹多采用攻丝靠模装置。其原理仍然是“自引法”攻丝。这种攻 丝装置的进给运动，直接由靠模螺杆、螺母得到。靠模丝杆的主要有两类： 第一类（T028

35、1）由于其结构特点所决定，通常仅适用于单独完成攻丝的工序的攻丝 装置上。这是由于采用这种攻丝靠模时，丝锥至靠模头断面的额距离较大，与其他刀具配 合使用是往往不相适应，而单独使用时，尤其是用于组成固定式攻丝装置时却有较好的敞 开性。 第二类（T0282）这类靠模装置是比较通用的采用这种靠模装置时丝锥至端面间的距 离是可以进行调节的，由于这个条件所决定通常仅适用于组成活动攻丝模板。此靠模由于丝锥至攻丝模板端面距离较小，而且靠模杆尾部可以与通用钻孔主轴相配合，因此便于在 同一个主轴箱上与其他刀具配合使用，用于同时完成攻丝工序和其他工序的加工。 由于本专机使用的是多轴同时加工且丝锥至攻丝模板端面距离较

36、小，所以选用第二类 靠模丝杆结构如图所示： 靠模丝杆结构示意图：轴上螺纹部分的长度计算：L=攻丝的深度L1+与之配合的螺母的长度L2+8mm =3.58+43+3 =49.58mm2.3 总体方案设计 专机的放置方式有多种根据机床的放置形式可分为立式组合机床和卧式组合机床： 方案一：卧式机床示意图对于此方案：卧式机床是主轴或主运动方向是水平的。卧式支撑的机床，重心低，刚度大，是中小型机床的首选支撑形式。 方案二：立式机床示意图对于此方案：立式机床占地面积小，刚度较卧式差，机床的操作位子比较灵活，这种形式适用于加工大尺寸工件的机床和箱体零件的加工，且工作台移动进给的机床。方案比较结果： 以上俩方

37、案在可行度上来说都可行。由于所加工零件较小，立式机床找中比较麻烦， 且所设计机床为中小型机床，故采用方案一卧式支撑的机床。 2.3.3 确定主轴类型、尺寸 a.主轴类型 主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸 主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。 通用攻螺纹主轴有两种(1)滚锥轴承攻螺纹主轴(2)滚针轴承攻螺纹主轴。 查9 表4-2 选用滚锥轴承攻螺纹主轴 b.主轴尺 根据公式：d= (2-2) 可算出本设计中攻螺纹主轴的大致直径 式中：d主轴直径（mm） T转矩（Nm） D螺距大径（mm） P螺距（mm） 查谢表40-7的公式：V= cvd0zv/TmP

38、yv m/min (2-3) T=cTd0zTPyTkT Nm （2-4） Cv=64.8mm d0=6.7mm zv=1.2 M=0.9 yv =0.5 cT =0.264zT=1.4 yT =1.5 kT =1.0 由于本设计中D=8mm，P=1.25mm，所以 查9中表3-5攻螺纹主轴直径的确定，得螺纹M8的主轴直径d=17mm 转矩T=5.29 Nm 查9表3-6和4-2 主轴直径d=20mm 外伸尺寸L=120mm。 3.运动设计 3.1 传动方案设计 方案一:电动机直接接在传动轴上，直接传到减速箱，再经过减速箱减速，由齿轮传到主轴上，其示意图如： 方案一 ：传动示意图 方案二：电动

39、机通过带轮机传到减速箱，再经过减速箱减速，由齿轮传到主轴上，其示意图： 方案二：传动示意图 方案三：电动机传到传动轴上，再经过减速箱，由齿轮传到主轴上，但在减速箱内是由三根轴而不是用双联齿轮。其示意图： 方案三：传动示意图 本专机选用的是方案一由电动机直接带动传动轴，再由齿轮传到主轴上，最后传到攻丝主轴上。由于本专机设计的是用来攻盲孔螺纹的，所以需要一个过载保护装置。此装置安排在主轴与减速箱之间，也就是说，减速箱的欲动先传到过载保护装置上再传到主轴上。这样能够保护丝锥不会因为过载而扭断。 3.2 传动装置的总传动比 初步选定转速为1400r/min的电动机，因为这种电机应用很广泛。 根据传动总比的概念可知： i=nm/nw nm表示电动机的满载转速 nw表示电动机的工作转速 所以传动装置的总比i=1400/160=8.753.3 专机总体运动结构示意图 如方案一3.4 减速器传动方案设计 减速器是应用非常普遍的一个机械装置，其目的是得到我们所需的转速，本专机使用的减速器也是最普遍的利用齿轮的传动来减速的，其结构如图所示： 本专机的减