攻絲機(jī)與絲錐的設(shè)計(jì)及制造

1、攻絲機(jī)與絲錐的設(shè)計(jì)及制造摘要：在機(jī)械行業(yè)中想要企業(yè)提高生產(chǎn)效益、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、從 而降低制造成本，主要是進(jìn)行產(chǎn)品的新加工工藝改善，面對我公司螺栓公差 與普通車床加工的螺母公差不理想的配合，互換性差等的問題存在。追其原 因發(fā)現(xiàn)螺母的中徑尺寸、牙型角等參數(shù)在加工過程中都難于保證，為解決這 些問題。從而提出改變加工工藝：用攻絲機(jī)與絲錐配套進(jìn)行攻絲來加工螺母。 而是先對攻絲機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)及制造，經(jīng)校驗(yàn)設(shè)計(jì)及制造成功。此后從市場上 高價(jià)購買回幾條標(biāo)準(zhǔn)絲錐進(jìn)行螺母加工，在加工過程中發(fā)現(xiàn)絲錐容易被攻 斷，基于絲錐的使用壽命和購買價(jià)格高等因素的考慮，決定自行設(shè)計(jì)及制造 絲錐給予現(xiàn)存問題的解決，從而增加經(jīng)濟(jì)

2、效益。關(guān)鍵詞：設(shè)備簡單、投資費(fèi)用少、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品配合保證、可 降低操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度和技術(shù)要求。刖言攻絲機(jī)與絲錐設(shè)計(jì)及制造（一）原因：在攻絲機(jī)與絲錐未設(shè)計(jì)及制造出 之前，所有螺栓和螺母的加工都是用傳統(tǒng)方法（普通車床）來進(jìn)行加工的， 發(fā)現(xiàn)質(zhì)量都難能以保證，影響其之間的配合。（二）目的：主要改善我公 司螺栓公差與普通車床加工的螺母公差的配合不理想，互換性差的問題及增 加經(jīng)濟(jì)效益。改變加工工藝，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)要提高生產(chǎn)效率、保證 產(chǎn)品的配合合格率；降低操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度和技術(shù)要求。預(yù)期使螺栓與螺母 配合合格率達(dá)到100%的目標(biāo)。自2002年我公司車間購買滾絲機(jī)以來，加工螺栓的產(chǎn)品數(shù)量成倍增長， 直

3、到2004年，年產(chǎn)量高達(dá)三十萬左右，面對加工出來的這么一大批數(shù)量的 螺栓要與螺母配合，（螺母為傳統(tǒng)加工，即普通車床車削），采用傳統(tǒng)的樣 板調(diào)整試配合法，由于螺栓與螺母的中徑尺寸制造誤差，導(dǎo)致配合后出現(xiàn)“一 夫一妻”的現(xiàn)象，大大降低了螺栓與螺母的互換性，從而在大大降低了生產(chǎn) 效益的同時(shí)也大大增強(qiáng)了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了產(chǎn)品的制造成本。第1頁共7頁基于上面問題的存在，要求螺栓與螺母配合互換性好，提高生產(chǎn)效益、 降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、從而降低制造成本。面對這種“壓力”，我公司車間 每位領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員和員工都一直在積極學(xué)習(xí)、探索和創(chuàng)新，都具有強(qiáng)烈的 責(zé)任感和使命感，終于在2004年11月26日成功設(shè)

4、計(jì)并制造出攻絲機(jī)與絲 錐并投入生產(chǎn)，取得了驕人的成績，較原來生產(chǎn)制造的加工工藝（車床車削） 的總體生產(chǎn)效率提高了；螺栓與螺母配合互換自由；可以大大降低操作工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度及技術(shù)要求；從此產(chǎn)品制造成本大大降低了；得到了公司領(lǐng)導(dǎo)和 財(cái)務(wù)的一致認(rèn)可。現(xiàn)分別介紹攻絲機(jī)與絲錐的設(shè)計(jì)及制造的原因、目的、攻絲機(jī)和絲錐的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；生產(chǎn)出的產(chǎn)品特點(diǎn)；比較絲錐攻絲與車床車削工藝的經(jīng)濟(jì)性；比 較自行設(shè)計(jì)及制造的絲錐與在市場購買的絲錐的經(jīng)濟(jì)性；設(shè)計(jì)步驟及設(shè)計(jì)過 程中存在問題的解決方案和待解決的問題。攻絲機(jī)設(shè)計(jì)及制造的原因：在未制造出攻絲機(jī)之前，我公司車間的所有 螺栓和螺母都是用普通車床來加工的，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量都難能以保證

5、，后來螺栓采 用滾壓機(jī)滾壓加工，螺栓的質(zhì)量得到保證的同時(shí)螺栓強(qiáng)度也得到了提高。但 發(fā)現(xiàn)螺栓公差與普通車床加工出來的螺母公差的配合仍不理想，互換性差， 追其原因，發(fā)現(xiàn)是螺母的中徑尺寸、牙型角等參數(shù)在加工過程中都難于保證。 要想較好地達(dá)到產(chǎn)品的配合要求，則要求機(jī)床操作人員的技術(shù)水平要高，但 也都不可能排除有費(fèi)品出現(xiàn)。基于這些問題的存在考慮，我公司車間技術(shù)人 員提出進(jìn)行攻絲機(jī)的設(shè)計(jì)及制造，并取得了成效。絲錐的設(shè)計(jì)及制造的原因：在攻絲機(jī)制造好準(zhǔn)備投產(chǎn)時(shí)，從市場上高價(jià) 購買回幾條標(biāo)準(zhǔn)的絲錐進(jìn)行螺母加工，在加工過程中發(fā)現(xiàn)絲錐容易被攻斷， 追其原因，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)絲錐的導(dǎo)向性不好，測量得主偏角Kr太大為17，后

6、來改變主偏角Kr為X，效果較好，但仍然不理想，絲錐仍容易，再進(jìn)一步 認(rèn)真的分析和總結(jié)，最終得出絲錐易斷的的二個(gè)原因；：主偏角Kr過大； ：絲錐的切削刃強(qiáng)度不夠。基于絲錐的使用壽命和購買價(jià)錢高等因素的考 慮，決定自行設(shè)計(jì)和制造絲錐。選擇切削性能好的9CrSi材料做絲錐，設(shè)計(jì) 切削導(dǎo)向角度為X.X。X.X。，前角為XX，設(shè)計(jì)為四刀刃絲錐，可增大 切屑的容屑面積，并通過熱處理加強(qiáng)切削刃的強(qiáng)度，經(jīng)試用后，加工出來的 螺母與螺栓配合達(dá)到了產(chǎn)品的配合要求，互換自由。第2頁共7頁攻絲機(jī)與絲錐設(shè)計(jì)及制造的目的：主要改變產(chǎn)品的加工工藝，在生產(chǎn)成 本降低的同時(shí)要提高生產(chǎn)效率；可降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)也可降低

7、 技術(shù)要求；且要提高產(chǎn)品質(zhì)量?；谏鲜龅囊蟠嬖?，為了解決問題從而進(jìn) 行設(shè)計(jì)及制造此設(shè)備。此設(shè)備適用于攻絲材料為延伸率為6 N10%,抗拉強(qiáng) 度為。bV1KN/mm的各種碳素鋼、合金鋼和白色金屬，包括對M27M80的普 通螺紋加工，亦可對工件進(jìn)行矯直。攻絲機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1：整體剛性好。各受力部件結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、定位、夾緊裝置可靠且簡單。2：安裝準(zhǔn)確快捷、拆卸方便。工件夾具和刀具裝夾部位都設(shè)有簡便的更換 裝置，需要時(shí)可隨時(shí)按需更換。3：攻絲機(jī)刀架中心與夾具的夾緊中心自對基準(zhǔn)性好，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì) 量，大大減少了對刀時(shí)間。4：攻絲機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)簡單，采用馬達(dá)與減速機(jī)配用的二級(jí)傳動(dòng)，主軸的傳 動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小

8、。5：攻絲機(jī)整體設(shè)備簡單，便于是常的保養(yǎng)和維修。6：由于攻絲機(jī)的設(shè)備簡單，所以制造成本較低且工藝性好。絲錐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1：絲錐的材料塑性、韌性好，硬度為HRC5759。2：絲錐的導(dǎo)向性好，切削性能好，切削刃強(qiáng)度高。3：經(jīng)試用絲攻的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，容屑槽面積大，排屑順暢，散熱冷卻都快， 從而使絲攻的使用壽命增長。4：絲錐的結(jié)構(gòu)較簡單，所以制造成本較低且工藝性好。生產(chǎn)出的產(chǎn)品特點(diǎn)1：產(chǎn)品質(zhì)量保證，合格率達(dá)100%。2：螺栓與螺母公差都容易達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求，配合容易且互換性好。3：產(chǎn)品尺寸精度較高，中徑尺寸控制得好，牙型角保證為60。4：螺紋強(qiáng)度較高因此使用壽命較長，制造成本較低。絲錐攻絲工藝與車削加工

9、工藝的經(jīng)濟(jì)性分析工藝基本的組成由可變費(fèi)用V與不變費(fèi)用C兩部分組成。可變費(fèi)用與零 件（或產(chǎn)品）年產(chǎn)量有關(guān)，客觀存在包括材料或毛坯費(fèi)，操作工人的工資，第3頁共7頁機(jī)床的維護(hù)費(fèi)，萬能機(jī)床和萬能夾具的折舊費(fèi)用。單件工藝（或）成本Ed （單位為元/件）可用下式表示：Ed=V+C/NV每個(gè)零件的可變費(fèi)用，單位為元/件；C全年的不變費(fèi)用，單位為元；N工件的年產(chǎn)量，單位為元/件；如下圖為單件工藝成本與年產(chǎn)量之間的關(guān)系:如曲線的A區(qū)相當(dāng)于單件小批生產(chǎn)時(shí)設(shè)備負(fù)荷很低的情況，此時(shí)若N略 有變化，Ed就會(huì)有很大變化。曲線的B區(qū)相當(dāng)于大批大量生產(chǎn)的情況，此時(shí)， 不變費(fèi)用對單件成本影響很小。A、B之間相當(dāng)于成批生產(chǎn)情況。

10、經(jīng)以上的工藝成本組成分析，現(xiàn)比較兩工藝方案的經(jīng)濟(jì)性工藝方案1：毛坯的生產(chǎn)（鍛造）一一退火一一粗車毛坯端面及倒角一一掉 頭粗車毛坯端面及倒角一一車螺紋內(nèi)孔一一攻絲。工藝方案2：毛坯的生產(chǎn)（鍛造）一一退火一一粗車毛坯端面及倒角一一掉 頭粗車毛坯端面及倒角一一車螺紋內(nèi)孔一一車螺紋。可見兩工藝方案中少數(shù)工序不同，多數(shù)工序相同，可通過計(jì)算少數(shù)不同 工序的單件工序成本進(jìn)行比較。Ed1=V1+C1/NEd2=V2+C2/N若產(chǎn)量N為一定數(shù)時(shí)，可根據(jù)上面兩式直接算出Ed1和Ed2，若EdEd2, 則第二方案經(jīng)濟(jì)性好。若產(chǎn)量N為一變量時(shí)，可根據(jù)上述方程式作出曲線圖進(jìn)行比較。如下圖 所示，圖中Nk為兩條曲線交點(diǎn)，

11、稱為臨界產(chǎn)量。當(dāng)產(chǎn)量NVNk時(shí)，Ed2VEd， 第二方案為可取方案，當(dāng)NNk時(shí)，則第一方案為可取方案。從對兩工藝方案的經(jīng)濟(jì)性分析，結(jié)合我公司車間的生產(chǎn)情況，工藝方案： 1為可取方案。自行設(shè)計(jì)及制造絲錐與在市場購買絲錐的經(jīng)濟(jì)性分析例如：購買M56X5.5絲錐584元/支，購買M64X6絲錐881元/支。而自制M56X5.5絲錐材料費(fèi)單價(jià)12000元/噸，每支耗材料5.56kg，價(jià)錢 66.7元，加工費(fèi)99元，成本166元/支。自制M64X6絲錐材料費(fèi)單價(jià)12000元/噸，每支耗材料8.28kg，價(jià)錢 99.4元，加工費(fèi)99元，成本199元/支。自行設(shè)計(jì)及制造上述2支絲錐可節(jié)約成本584+881-

12、166-199=1100元， 能長期節(jié)約成本。攻絲機(jī)的設(shè)計(jì)步驟1：三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇：型號(hào)：JO2326；功率：2.2千瓦；電壓： 380伏；電流：5.46安；轉(zhuǎn)速：950轉(zhuǎn)/分鐘；頻率：50赫芝。2：減速器的選擇：型號(hào)：JZR41 ；功率：11千瓦；轉(zhuǎn)速：715轉(zhuǎn)/分鐘； 傳動(dòng)比為1/158.33。3：夾具的設(shè)計(jì)：采用三爪卡盤加各專用夾套。4：刀架的設(shè)計(jì)：采用焊接式固定結(jié)構(gòu)。絲錐的設(shè)計(jì)步驟：（例如：M56X5.5絲攻的設(shè)計(jì)步驟）1：選材：選9CrSi材料，退火處理，加熱溫度為900C。2：加工：滾切螺紋前，工件預(yù)加工到一定尺寸要求（見加工圖紙）。目的 便于在滾壓機(jī)上滾壓加工絲錐，保護(hù)了滾壓

13、機(jī)滾壓輪的使用壽命。3：加工中關(guān)鍵尺寸的保證：M56X5.5滾絲后螺紋中徑052.XX+0 xx。按尺寸 用環(huán)形轆加工。第5頁共7頁4：完成其它設(shè)計(jì)加工尺寸：按尺寸銑出容屑槽，選用凸半圓銑刀，外徑075，寬16，孔徑027，平鍵坑寬6，銑刀偏移中線3.11。5：最終處理熱處理：溫度控制在830C860C，冷卻環(huán)境：油冷， 二次回火，回火后硬度達(dá)HRC5759。絲錐的加工和試用過程中存在問題的解決方案1：在加工絲錐過程中存在問題的解決方案：問題為加工牙型角精度和中徑 難于保證，最初采用車床粗車、半精車、精車，發(fā)現(xiàn)配合公差難達(dá)到要 求；后來用滾絲輪直接滾壓加工，由于9Sr的材料強(qiáng)度高，滾絲輪容 易

14、嘣；最后，先在車床上粗車，留下0.xx0.0Xmm的余量，再用滾絲 機(jī)精滾，經(jīng)試用加工出來的絲錐的牙型角精確且牙紋中徑容易控制，問 題給與解決。2：在試用過程中存在問題的解決方案：問題為導(dǎo)向角度難以確定，解決方 案:在市場上購買回來的標(biāo)準(zhǔn)絲錐測得的導(dǎo)向角前提下，改變設(shè)計(jì)參數(shù)， 最初改變導(dǎo)向角為X，效果較好，但仍然容易斷；最后，從導(dǎo)向角為 X。時(shí)加工出的產(chǎn)品分析總結(jié)后，再次改變設(shè)計(jì)參數(shù)，導(dǎo)向角取為 X.XX.X。經(jīng)試用問題得到了很好的解決。待解決的問題（即以后發(fā)展的方向）現(xiàn)用實(shí)例試驗(yàn)來說明要待解決的問題，比較攻螺母時(shí)間和車螺母時(shí)間、效果、勞動(dòng)強(qiáng)度、技術(shù)要求。螺母型號(hào)攻絲機(jī)車床時(shí)間效果勞動(dòng)強(qiáng)度技術(shù)要求時(shí)間效果勞動(dòng)強(qiáng)度技術(shù)要求M42*4.53min好小低1.5min差大較高M(jìn)56*5.55min好小低3.8min差大較高M(jìn)64*65.5min好小低4min差大較高從上面表格可知：雖然用攻絲機(jī)與絲錐配套來加工螺母的效果好、勞動(dòng) 強(qiáng)度小、工人技術(shù)要求低，但存在時(shí)間較用車床加工長的問題，這也就是有 待我們以后要解決的問題，實(shí)現(xiàn)較快速的加工。通過對整個(gè)項(xiàng)目的介紹，總結(jié)出用攻絲機(jī)與絲錐配套來加工螺母是現(xiàn)實(shí) 可行的，它解決了我公司長期以來出現(xiàn)