攻絲組合機(jī)床

2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE30PAGE31吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1緒論 12設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 22.1產(chǎn)品用途和使用范圍 32.2關(guān)于機(jī)床的主要加工功能和系統(tǒng)組成的建議 32.3關(guān)于總體布局的建議 42.4主要技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)重要參數(shù) 42.5主要工作原理 42.6國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 52.7國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品對(duì)比 72.8關(guān)于采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的建議 72.9擬采用的技術(shù)路線 73組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 73.1組合機(jī)床的配置形式 73.2機(jī)床加工示意圖 113.3機(jī)床的聯(lián)系尺寸 114組合機(jī)床通用部件及其選用 134.1攻絲靠模裝置和攻絲卡頭 134.2攻絲裝置及攻絲靠模頭 144.3主軸箱的設(shè)計(jì) 155進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 196電氣部分設(shè)計(jì) 206.1整個(gè)機(jī)床的動(dòng)作順序 206.2電器原理圖 20總結(jié) 23致謝 24參考文獻(xiàn) 25附錄1 27附錄2 291緒論機(jī)械工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先導(dǎo)部門(mén)。歷史的實(shí)踐一再證明：先進(jìn)的技術(shù)裝備與先進(jìn)的制造技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，起著何等重要的作用；而先進(jìn)的裝備與先進(jìn)的制造技術(shù)則是由先進(jìn)的機(jī)械工業(yè)來(lái)提供的。馬克思講得何等的深刻：“大工業(yè)必須掌握它特有的生產(chǎn)資料，即機(jī)器的本身，必須用機(jī)器生產(chǎn)機(jī)器，這樣，大工業(yè)才建立起與自己適應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)，才得以自立。”過(guò)去是這樣，現(xiàn)在是這樣，將來(lái)也還是這樣。當(dāng)然，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是由于微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械工業(yè)已發(fā)生了而且還在繼續(xù)發(fā)生極為深刻的變化：機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)的緊密結(jié)合，特別是與微計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)所擁有的技術(shù)較以往遠(yuǎn)為高，遠(yuǎn)為新，遠(yuǎn)為廣，遠(yuǎn)為復(fù)雜而先進(jìn)；機(jī)電一體化技術(shù)與產(chǎn)品是十分突出的表現(xiàn)之一。這一深刻的變化反映在：機(jī)械工程、機(jī)械工業(yè)的面貌與內(nèi)容方面發(fā)生了根本性的變化。過(guò)去，理論上主要以力學(xué)作為基礎(chǔ)，實(shí)踐上主要以經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，現(xiàn)在，作為基礎(chǔ)的理論遠(yuǎn)不限于力學(xué)，還有系統(tǒng)論、控制論、信息論、傳感理論、信號(hào)處理理論、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)等等，作為實(shí)踐的基礎(chǔ)遠(yuǎn)不限于經(jīng)驗(yàn)，而且還涉及各有關(guān)的學(xué)科，同時(shí)，本身也在行成自己的科學(xué)體系制造理論、工藝?yán)碚?。本文是介紹專(zhuān)用攻絲組合機(jī)床的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，是根據(jù)作者親自設(shè)計(jì)實(shí)踐總結(jié)出來(lái)而編寫(xiě)的。為讀者了解此專(zhuān)用攻絲組合機(jī)床的工作原理，工作過(guò)程及機(jī)構(gòu)提供了說(shuō)明。為了便于閱讀，本文在結(jié)構(gòu)上層次清晰，主次分明，內(nèi)容上簡(jiǎn)明扼要，言語(yǔ)通俗。2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)組合機(jī)床是由通用部件及專(zhuān)用部件組成的，加工一種（或幾種）零件的一道或（幾道）工序的高效率的專(zhuān)用機(jī)床，它的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70%-80%，其余20%-30%的專(zhuān)用部件是由被加工零件的形狀、輪廓尺寸、工藝和工序決定，如夾具、主軸箱、刀具和工具等。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時(shí)加工，是一種工序集中的高效率機(jī)床，是一種自動(dòng)化或半自動(dòng)化的機(jī)床。組合機(jī)床有大型和小型兩種。此次設(shè)計(jì)的攻絲組合機(jī)床為大型組合機(jī)床。大型組合機(jī)床的配置形式主要有兩種：⒈具有固定式夾具機(jī)床；⒉夾具移動(dòng)的機(jī)床。其中固定式夾具的機(jī)床按加工所需的動(dòng)力頭數(shù)量及其安裝方式可分為：⒈臥式；⒉立式；⒊傾斜式；⒋符合式。夾具移動(dòng)的機(jī)床按夾具的運(yùn)動(dòng)方式及立柱形式可分為：⒈往復(fù)移動(dòng)式；⒉回轉(zhuǎn)式；⒊鼓輪式；⒋中央立柱式。本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床為具有固定工作臺(tái)的臥式雙面攻絲組合機(jī)床。2.1產(chǎn)品用途和使用范圍攻絲組合機(jī)床是零件生產(chǎn)線上的專(zhuān)用加工設(shè)備，并且與零件輸送線配套連接工作。本次設(shè)計(jì)的攻絲組合機(jī)床是專(zhuān)用于加工工件兩側(cè)面的螺紋孔。2.2關(guān)于機(jī)床的主要加工功能和系統(tǒng)組成的建議本次設(shè)計(jì)的攻絲組合機(jī)床要加工M10×2.5-16M6×1.5-8兩種螺紋孔，所有螺紋孔在同一工位加工，故采用臥式雙面攻絲組合機(jī)床來(lái)加工被加工工件兩側(cè)面的螺紋孔，工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)，?？刂啤９ソz在主軸的旋轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機(jī)和齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，同樣是通過(guò)單片機(jī)控制來(lái)系統(tǒng)組成有：動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)：為操作部件提供動(dòng)力源，如絲錐攻絲，液壓滑臺(tái)的移動(dòng)等，動(dòng)力裝置為步進(jìn)電機(jī)和液壓系統(tǒng)（液壓泵和控制油路）。執(zhí)行系統(tǒng)：為完成攻絲這一功能所需的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和部件，包括攻絲靠模裝置，機(jī)床專(zhuān)用夾具，多軸箱等。制動(dòng)系統(tǒng)：攻絲主軸上的制動(dòng)系統(tǒng)是在絲錐退回原始位置，即攻絲電動(dòng)機(jī)線路被切斷時(shí)起制動(dòng)作用。它可消除主軸反轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，使絲錐能在攻絲電動(dòng)機(jī)線路被切斷的瞬間就很快準(zhǔn)確地在原始位置停止。傳動(dòng)系統(tǒng)：該系統(tǒng)是連接動(dòng)力系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)所需的中心環(huán)節(jié)，主要有齒輪傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)等。輔助系統(tǒng)：為完成攻絲這一功能的一系列必需的設(shè)備。包括冷卻、潤(rùn)滑、排屑、夾緊、送料和下料等輔助設(shè)備。測(cè)控系統(tǒng)：是控制機(jī)床按照所規(guī)定的動(dòng)作順序和要求的軌跡來(lái)完成攻絲功能的系統(tǒng)，主要有單片機(jī)和形成開(kāi)關(guān)。2.3關(guān)于總體布局的建議為保證機(jī)床可靠的工作，應(yīng)讓裝夾機(jī)構(gòu)，進(jìn)給機(jī)構(gòu)，液壓機(jī)構(gòu)等配合絲錐攻絲，并使他們之間工作協(xié)調(diào)。在布置整個(gè)機(jī)構(gòu)時(shí)，布局應(yīng)當(dāng)合理，并且減少占地空間，避免干涉。同時(shí)也要考慮工人操作的安全和勞動(dòng)強(qiáng)度的降低。本機(jī)床的布置方式為中間布置夾具。工作臺(tái)的左右兩側(cè)（相對(duì)于操作者）放置上下料滑軌，前后兩側(cè)放置橫向液壓滑臺(tái)，液壓滑臺(tái)上放置攻絲裝置（電動(dòng)機(jī)、多軸箱、攻絲靠模機(jī)構(gòu)）。電動(dòng)機(jī)，液壓部分用外殼罩住，這樣能保證工作人員的安全性。本機(jī)床分兩部分安裝，兩部分安裝好后，再連在一起。構(gòu)成一個(gè)整體，從而提高安裝效率和質(zhì)量。2.4主要技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)重要參數(shù)生產(chǎn)技術(shù)節(jié)拍：2分鐘/件位置精度要求：Φ0.3最大加工直徑：M102.5主要工作原理機(jī)床動(dòng)作順序：當(dāng)工件裝夾完畢后，按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，前后攻絲裝置沿滑臺(tái)快速進(jìn)給，接近工件時(shí)，慢進(jìn)，然后碰到死擋塊停止進(jìn)給，啟動(dòng)攻絲機(jī)構(gòu)，開(kāi)始攻絲，待攻絲完畢后，絲錐反轉(zhuǎn)退出，緊接著攻絲裝置快速退回到原始位置，完成一個(gè)加工循環(huán)。2.6國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)加入WTO以后,制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略,采取了積極的應(yīng)對(duì)策略,出現(xiàn)了產(chǎn)、銷(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭,截至2002年9份組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)800余臺(tái),產(chǎn)值達(dá)3個(gè)億以上,較2001年同比增長(zhǎng)了10%以上,另外組合機(jī)床行業(yè)工業(yè)增加值、產(chǎn)品銷(xiāo)售率、全員工資總額、出口交貨值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng),新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年均有大幅度提高,可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。2.6.1行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專(zhuān)用設(shè)備,隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床行業(yè)進(jìn)一步接軌,組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看,數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升,而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì),中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看,2000年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床590臺(tái),產(chǎn)值10731萬(wàn)元,生產(chǎn)加工中心118臺(tái),產(chǎn)值4601萬(wàn)元;2001年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床685臺(tái),產(chǎn)值17969萬(wàn)元,生產(chǎn)加工中心129臺(tái),產(chǎn)值5760萬(wàn)元;而2002年,截至9月份,數(shù)控機(jī)床、加工中心產(chǎn)量、產(chǎn)值已接近2001年全年水平,故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。2.6.2組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額),完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床———柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換,配以可編程序控制器(PLC)、數(shù)字控制(NC)等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶(hù)特殊要求而設(shè)計(jì)的,它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后,國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大,并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此,市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu),向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶(hù)需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。攻絲組合機(jī)床可以用來(lái)加工緊固螺紋，錐螺紋，外螺紋以及大直徑螺紋等。在我國(guó)機(jī)械工業(yè)部門(mén)，用組合機(jī)床完成的全部加工工序中，加工螺紋的工序占有相當(dāng)大的比重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，包括有攻絲工序的組合機(jī)床約占組合機(jī)床總數(shù)的22%，全部工序?yàn)楣ソz的組合機(jī)床約占總數(shù)的10%。2.7國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品對(duì)比與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比較而言，本機(jī)床在生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益方面有一定的差距。例如，原Cross公司的加工直列式4缸體自動(dòng)線，生產(chǎn)節(jié)拍為27s，年產(chǎn)量可達(dá)到76萬(wàn)件。美國(guó)Ingersoll銑床公司的直列式4缸體自動(dòng)線，生產(chǎn)節(jié)拍為40s，實(shí)際年產(chǎn)量30萬(wàn)件。國(guó)外已采用柔性組合機(jī)床，該機(jī)床采用柔性通用部件和普通通用部件，實(shí)現(xiàn)可調(diào)可換。例如德國(guó)三坐標(biāo)加工模塊，主軸箱庫(kù)及更換裝置，刀庫(kù)及換刀裝置以及配套用的支承部件，控制裝置等組成的即可換箱，用能更換單軸主軸箱刀具的組合機(jī)床。2.8關(guān)于采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的建議Ⅰ采用單片機(jī)對(duì)機(jī)床的進(jìn)給和加工過(guò)程進(jìn)行控制。Ⅱ采用液壓系統(tǒng)準(zhǔn)確地控制進(jìn)給。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有：位控精度高，有較好的速度和加速度值，轉(zhuǎn)換方便，占地面積小，短節(jié)拍工作也十分可靠。2.9擬采用的技術(shù)路線先查找相關(guān)資料，在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，再查找具體資料，解決設(shè)計(jì)中遇到的各種技術(shù)難點(diǎn)。3組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)3.1組合機(jī)床的配置形式攻絲組合機(jī)床的配置型式，可以有臥式，立式，復(fù)合式幾種類(lèi)型；根據(jù)現(xiàn)實(shí)螺紋加工采用的方法不同，通?？梢苑譃椋?.1.1采用攻絲動(dòng)力頭加工螺紋時(shí)，要求機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)保持一定的關(guān)系。螺紋的加工深度一般都不大，當(dāng)螺孔數(shù)量較多時(shí)可以采用攻絲動(dòng)力頭加工，如圖3-1所示。實(shí)踐證明，這種攻絲動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度較低，因而未得到廣泛應(yīng)用。圖3-1攻絲動(dòng)力頭原理圖1—電機(jī)；2—主軸箱；3—攻絲接桿；4—滑座；5—螺母；6—絲杠3.1.2用絲杠螺母進(jìn)給或凸輪進(jìn)給的機(jī)械動(dòng)力頭進(jìn)行螺孔的加工這些動(dòng)力頭均可由配換進(jìn)給齒輪和選取適當(dāng)?shù)闹鬏S轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)不同直徑和不同螺距的螺孔加工。利用這種動(dòng)力頭可以配置成工件固定不動(dòng)的攻絲機(jī)床，也可以配置成工件移動(dòng)的多工位機(jī)床。這兩種動(dòng)力頭的工作行程較大，可達(dá)3組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)225—250毫米。由于這幾種動(dòng)力頭組成的攻絲機(jī)床結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，配置型式不靈活，加工精度又較低，所以，在多數(shù)情況下，均由攻絲裝置所替代。3.1.3用攻絲裝置進(jìn)行螺孔的加工攻絲裝置可以用來(lái)組成攻絲組合機(jī)床，也可以用來(lái)組成一個(gè)工位全部是攻絲工序的多工位組合機(jī)床。攻絲裝置主要由電機(jī)，主軸箱，攻絲靠模機(jī)構(gòu)和攻絲形成控制機(jī)構(gòu)組成，如圖3-2所示。圖3-2攻絲裝置原理圖1—電機(jī)；2—主軸箱；3—主軸；4—靠模螺母；5—靠模桿；6—攻絲接桿這種加工方法所用的設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在一個(gè)攻絲裝置上可以比較容易地按較合理的切削用量實(shí)現(xiàn)不同直徑，不同螺距的螺紋加工，且加工精度較高，制造成本也較低，因而，在目前采用較為廣泛。由攻絲裝置組成的攻絲組合機(jī)床有三種配置型式：Ⅰ攻絲裝置直接固定在床身上。這種配置方案結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但調(diào)整和更換絲錐不方便，尤其是主軸數(shù)量較多時(shí)就更為突出，如圖3-3所示。Ⅱ攻絲裝置安裝在手動(dòng)滑臺(tái)上。為了保證更換和調(diào)整絲錐時(shí)有足夠的空間，利用手動(dòng)滑臺(tái)將攻絲裝置從工作位置后移，退到夾具以外。手動(dòng)滑臺(tái)的最大調(diào)整行程為300毫米。對(duì)于自動(dòng)線上的攻絲機(jī)床應(yīng)當(dāng)考慮這種方案，以減少自動(dòng)線的停車(chē)時(shí)間，如圖3-4所示。圖3-3攻絲裝置直接固定在機(jī)床床身上的組合機(jī)床圖3-4具有手動(dòng)滑臺(tái)的組合機(jī)床Ⅲ攻絲裝置安裝在動(dòng)力滑臺(tái)上。對(duì)于需要在箱體內(nèi)壁攻絲或要求攻絲裝置行程較大時(shí)，可將攻絲裝置安裝在液壓或機(jī)械動(dòng)力滑臺(tái)上，如圖2-5所示。圖3-5具有他驅(qū)式動(dòng)力滑臺(tái)的組合機(jī)床工作時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)快速向前，使攻絲裝置接近工件，碰上死擋后鐵后，動(dòng)力滑臺(tái)停止，攻絲裝置電機(jī)啟動(dòng)進(jìn)行攻絲。待加工結(jié)束后絲錐退出工件螺孔后，動(dòng)力滑臺(tái)快速退到原位停止。綜上所述，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用臥式攻絲機(jī)床，用攻絲裝置進(jìn)行螺紋的加工，攻絲裝置安放在液壓滑臺(tái)上。工作時(shí)，由電機(jī)1經(jīng)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)主軸3及靠模桿5旋轉(zhuǎn)。由于靠模桿螺母4的作用，使靠模桿5按規(guī)定的螺距引進(jìn)。加工結(jié)束后，電擊反轉(zhuǎn)，靠模桿退回原位。攻絲工作循環(huán)由攻絲行程控制機(jī)構(gòu)控制。最大行程為60毫米。靠模螺母和靠模桿是按被加工螺紋孔的螺距制造的，并保證嚴(yán)格的制造公差。在絲錐接桿和靠模桿之間設(shè)有誤差補(bǔ)償環(huán)節(jié)。3.2機(jī)床加工示意圖在一個(gè)攻絲裝置的各個(gè)攻絲靠模軸上安裝有不同直徑的絲錐時(shí)，必須按最大直徑的絲錐來(lái)確定攻絲裝置至被加工零件斷面的距離尺寸。工作行程長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)攻絲深度來(lái)確定，可按下列公式計(jì)算：對(duì)于不通孔l=l1+(2-3)t+l2對(duì)于不通孔l=l1+2(2-3)t+l2圖3-6加工示意圖3.3機(jī)床的聯(lián)系尺寸3.3.1確定裝料高度裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機(jī)床裝料高度時(shí)，首先要考慮工人操作的方便性；對(duì)于流水線要考慮車(chē)間運(yùn)送工件的滑軌高度；對(duì)于自動(dòng)線要考慮中間底座的足夠高度，以便允許內(nèi)腔通過(guò)隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求。如工件最低孔的位置、主軸箱最低主軸高度和通用部件高度尺寸的限制。本次設(shè)計(jì)選擇裝料高度為1093.3.2確定夾具輪廓尺寸主要確定夾具底座的長(zhǎng)、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積要求。夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的剛度，同時(shí)要考慮機(jī)床的裝料高度、中間底座的剛度、排屑的方便性和便于設(shè)置定位、夾緊機(jī)構(gòu)。一般不小于240mm。3.3.3確定中間底座尺寸中間底座的高度輪廓尺寸，在長(zhǎng)度方面應(yīng)滿足夾具的安裝要求。它在加工方向的尺寸，實(shí)際已由加工示意圖所確定，圖中已規(guī)定了在加工終了時(shí)工件端面至多軸箱端面的距離圖3-7機(jī)床聯(lián)系尺寸圖4組合機(jī)床通用部件及其選用4組合機(jī)床通用部件及其選用4.1攻絲靠模裝置和攻絲卡頭為了獲得較高的螺紋加工精度和在同時(shí)加工多個(gè)不同直徑、不同螺距的螺紋孔時(shí)選用合理的切削用量，目前在組合機(jī)床上攻制螺紋普遍采用攻絲靠模裝置。本次設(shè)計(jì)采用通用的T0282型攻絲靠模裝置，如圖3-1所示。它的特點(diǎn)是沒(méi)有單獨(dú)的攻絲卡頭，而由靠模桿兼作卡頭體。結(jié)構(gòu)及工作原理支承在靠模螺母5中的靠模桿7通過(guò)彈簧8從主軸獲得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而借助于銷(xiāo)子3將運(yùn)動(dòng)傳遞給芯桿2和絲錐1。靠模桿中部具有靠模螺紋而同靠模螺母嚙合，因此在靠模桿回轉(zhuǎn)的同時(shí)便從靠模螺母中選出或旋進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)絲錐的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和退回。此時(shí)靠模桿尾部可在軸孔中作相對(duì)移動(dòng)。主軸為一般通用的長(zhǎng)鉆削類(lèi)主軸。為保證靠模桿的進(jìn)給速度和絲錐的自行引進(jìn)速度相等，靠模螺紋的螺距應(yīng)和絲錐公稱(chēng)螺距相等，在25毫米長(zhǎng)度上的螺距累積誤差為+0.015毫米靠模螺母5以D/d配合裝在攻絲模板上，并用銷(xiāo)子10防轉(zhuǎn)，用壓板4在軸向上固定。正常工作時(shí)靠模螺母是固定不動(dòng)的。如工作中發(fā)生故障使靠模桿不能前進(jìn)時(shí)，靠模螺母向后移動(dòng)推開(kāi)壓板4，靠模桿停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而起到了保護(hù)機(jī)構(gòu)的作用。為此，壓板4的厚度應(yīng)取小些（通常2.5-3.5毫米）。同時(shí)還要注意靠模螺母的安裝方向必須正確。圖4-1T0282型攻絲靠模裝置結(jié)構(gòu)及外觀4.2攻絲裝置及攻絲靠模頭攻絲靠模裝置是用來(lái)配置攻絲組合機(jī)床的。在被加工零件的一面或幾個(gè)面上全部為攻絲程序時(shí)，這種攻絲組合機(jī)床應(yīng)用最為廣泛。攻絲靠模頭實(shí)際上是加厚了的主軸箱前蓋，前端安裝攻絲靠模裝置并使其與攻絲主軸相連接，上面裝有用以潤(rùn)滑靠模螺紋的油池。與攻絲動(dòng)力頭相比，攻絲裝置除了具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低的特點(diǎn)外，由于絲錐的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由攻絲靠模裝置的靠模螺紋實(shí)現(xiàn)的，而每根靠模桿都各自具有自己的靠模螺紋螺距，因此在攻絲裝置上可以很方便的實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格螺紋的加工，并且具有可以選用各自較合理的切削用量的可能性。圖4-2攻絲裝置結(jié)構(gòu)1—攻絲電機(jī)；2—制動(dòng)器；3—攻絲主軸箱；4—攻絲行程控制機(jī)構(gòu)；5—攻絲靠模頭；6—攻絲靠模裝置；7—絲錐4.3主軸箱的設(shè)計(jì)4.3.1攻絲主軸直徑的確定在鑄鐵和鋼件上攻擊本螺紋時(shí)，攻絲主軸的直徑由表1查取。由于加工工件材料為鑄鐵，加工螺紋直徑為M10，主軸直徑應(yīng)為20毫米；加工螺紋直徑為M6，主軸直徑應(yīng)為15毫米表1在鑄件和鋼件上攻螺紋時(shí)，攻絲主軸的直徑被加工材料鑄鐵剛螺紋規(guī)格主軸直徑（mm）主軸直徑（mm）M51215M61515M81720M1020204.3.2攻絲電機(jī)的選擇生產(chǎn)廠家一般用三相交流電源，如無(wú)特殊要求通常采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。我國(guó)目前采用新設(shè)計(jì)的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，它適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕氣體的場(chǎng)合和要求具有良好啟動(dòng)性能的機(jī)械中。計(jì)算攻絲時(shí)主軸扭矩，因?yàn)椴牧蠟殍T鐵，所以用公式：—4-1其中D—螺紋大徑（mm）；—工件螺距（mm）；T—切削扭矩（N·m）；對(duì)于M10×2.5螺紋孔：對(duì)于M6×1.5螺紋孔：計(jì)算攻螺紋的切削速度：對(duì)于M10×2.5螺紋孔：對(duì)于M6×1.5螺紋孔：選取攻螺紋的切削速度為。則攻絲主軸的轉(zhuǎn)速為：M10的螺紋主軸M6的螺紋主軸計(jì)算切削功率：M10的螺紋主軸M6的螺紋主軸由于機(jī)床左右兩側(cè)加工的螺紋孔完全相同（16個(gè)M10，8個(gè)M8），所以只計(jì)算一側(cè)電機(jī)的功率。取多軸箱的傳動(dòng)效率為85%則取齒輪式動(dòng)力箱的效率為97%則取電動(dòng)機(jī)功率為計(jì)算功率的1.5~~2.5倍（考慮絲錐鈍化的影響）型號(hào)滿載轉(zhuǎn)速r/min同步轉(zhuǎn)速r/min額定功率KW外伸軸直徑和長(zhǎng)度Y160L-697010001142×110因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)按額定功率輸出即可。4.3.3攻絲主軸—靠模系統(tǒng)的制動(dòng)為了防止由于攻絲主軸—靠模系統(tǒng)在其電機(jī)反轉(zhuǎn)停止時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所造成的控制擋鐵超程，以達(dá)到絲錐能迅速準(zhǔn)確地停止在原位上的目的，在普通電機(jī)的軸端裝上制動(dòng)器。4.3.4攻絲行程的控制本次設(shè)計(jì)的機(jī)床屬于大型標(biāo)準(zhǔn)攻絲主軸箱，因此采用通用的T7941攻絲行程控制機(jī)構(gòu)來(lái)控制攻絲行程。4.3.5攻絲主軸箱的潤(rùn)滑采用葉片潤(rùn)滑油泵進(jìn)行潤(rùn)滑。4.3.6刀具的冷卻組合機(jī)床對(duì)冷卻系統(tǒng)有特殊的要求：Ⅰ冷卻液要充分，確保刀具獲得連續(xù)和充分的冷卻，使刀具在加工中保持較低的溫度；Ⅱ多點(diǎn)冷卻；Ⅲ采用電泵；Ⅳ冷卻液必須在開(kāi)始工作進(jìn)給時(shí)就供給，并保證在整個(gè)加工過(guò)程中連續(xù)不斷。Ⅴ采用的冷卻液為蘇打水，濃度為5%的乳化液，其主要成分為氧化膏或硫化切削油。5進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)選用液壓動(dòng)力滑臺(tái)作為進(jìn)給機(jī)構(gòu)。相對(duì)于機(jī)械動(dòng)力滑臺(tái)，液壓滑臺(tái)有如下優(yōu)點(diǎn)：Ⅰ在相當(dāng)大的范圍內(nèi)，進(jìn)給量可以無(wú)級(jí)變速；Ⅱ零件磨損小，使用壽命長(zhǎng)；Ⅲ可以獲得較大的進(jìn)給力；Ⅳ通過(guò)液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)多次進(jìn)給；Ⅴ過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠；Ⅵ由行程調(diào)速閥來(lái)控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。液壓滑臺(tái)也有一些缺點(diǎn)：Ⅰ進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響不夠穩(wěn)定；Ⅱ液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費(fèi)能源；Ⅲ調(diào)整維修比較麻煩。本次設(shè)計(jì)的攻絲組合機(jī)床是在自動(dòng)化的生產(chǎn)線上工作的，要求可以長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，而且液壓站是可提供的，所以選用液壓動(dòng)力滑臺(tái)。多軸箱固定在液壓滑臺(tái)上，當(dāng)按下開(kāi)始按鈕時(shí)，液壓臺(tái)便快速進(jìn)給，當(dāng)發(fā)出緩進(jìn)信號(hào)時(shí)，液壓臺(tái)便慢進(jìn)，當(dāng)碰到死擋鐵時(shí)，液壓滑臺(tái)便停止進(jìn)給；攻絲裝置開(kāi)始攻絲，攻絲到終點(diǎn)時(shí)，停留，發(fā)出工退信號(hào)，退回原位置時(shí)，液壓臺(tái)開(kāi)始慢退，然后快退到原位。6電氣部分設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)要求工作的自動(dòng)線上，生產(chǎn)過(guò)程完全自動(dòng)化，所以對(duì)電氣部分的要求十分嚴(yán)格，電氣部分的設(shè)計(jì)也顯得特別重要。本次設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行控制。6.1整個(gè)機(jī)床的動(dòng)作順序Ⅰ啟動(dòng)機(jī)床；Ⅱ左右滑臺(tái)快進(jìn)；Ⅲ左右滑臺(tái)緩進(jìn)；Ⅳ絲錐工進(jìn)；Ⅴ攻絲到終點(diǎn)；Ⅵ絲錐工退；Ⅶ左右滑臺(tái)緩?fù)?；Ⅷ左右滑臺(tái)快退，回到原位；Ⅸ完成一次加工。6.2電器原理圖見(jiàn)圖紙5本次設(shè)計(jì)的電器控制基于單片機(jī)的控制。8255A直接MCS-51總線接口，由于8031內(nèi)部存儲(chǔ)空間有限，擴(kuò)展了一個(gè)ROM2764和一個(gè)RAM6264。8255A的片選信號(hào)及口地址選擇線分別由8031的P2.7和P0.1、P0.0經(jīng)地址鎖存器74LS373鎖存后提供。6.2.1單片機(jī)控制伺服閥的結(jié)構(gòu)原理圖單片機(jī)與PWM功率放大器接口由0832，運(yùn)算器U3和U4組成。0832接成電流開(kāi)關(guān)方式工作狀態(tài)，故轉(zhuǎn)換的結(jié)果是電流量。電流從I1輸出由U3運(yùn)算放大器處理之后輸出的電壓為-VREF·D/256，其中D是輸入0832中的數(shù)據(jù)。由于VREF=-5V，所以U3輸出的電壓是0.5V。運(yùn)算放大器U4的作用是進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，它把0—5V的輸入電壓轉(zhuǎn)換成-2.5—+2.5V的電壓。U4放大系數(shù)為1，同時(shí)在它的負(fù)輸入端加上了2.5V參考電壓；所以，當(dāng)U3輸出為0V時(shí)，U4輸出為-2.5V；6電氣部分設(shè)計(jì)U3輸出為5V時(shí)，U4輸出為+2.5V。實(shí)際上，U4的輸出電壓VU4為：VU4=-（VU3-2.5V）其中，VU3是運(yùn)算放大器U3的輸出電壓。U4的輸出電壓去控制PWM功率放大器，就可以使伺服電機(jī)以不同的速度實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。伺服閥控制液壓滑臺(tái)的油液流動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的進(jìn)給。圖6-1單片機(jī)控制伺服閥的結(jié)構(gòu)原理圖6.2.2單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖單片機(jī)通過(guò)光藕控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)單片機(jī)的輸出口輸出高電平時(shí)，光電藕合器輸入端電流為0，則輸出開(kāi)路，晶體管VT1不導(dǎo)通，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組兩端無(wú)電壓；當(dāng)輸出高電平時(shí)，4N25的電流為10mA，4N25的電流傳輸比大于20%，輸出端可以流過(guò)大于2mA的電流，再經(jīng)過(guò)晶體管放大，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)所需的電流。步進(jìn)電機(jī)將動(dòng)力傳遞給攻絲主軸，驅(qū)動(dòng)主軸正反轉(zhuǎn)和調(diào)速。圖6-2單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)總結(jié)經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的努力，我最終完成了專(zhuān)用攻絲組合機(jī)床的設(shè)計(jì)。為大學(xué)四年的學(xué)習(xí)畫(huà)上一個(gè)圓滿的句號(hào)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于老師來(lái)說(shuō)是對(duì)同學(xué)這大學(xué)四年的學(xué)習(xí)的最后一次考察，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是對(duì)我們大學(xué)四年的學(xué)習(xí)進(jìn)行一次較為系統(tǒng)的總結(jié)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)原來(lái)學(xué)過(guò)的知識(shí)又進(jìn)行了一次較為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，鞏固的原有知識(shí)，更加深了對(duì)原有知識(shí)的了解，比如說(shuō)單片機(jī)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)電一體化、機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（AUTOCAD、CATIA）等。以前我們所學(xué)的知識(shí)主要是以課本為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際中的簡(jiǎn)單應(yīng)用，這次設(shè)計(jì)就是把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到了較為復(fù)雜的設(shè)計(jì)制造中來(lái)，立足于生產(chǎn)實(shí)際。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到了很多困難，可是我從不放棄，盡自己最大的努力解決，自己解決不了的我就去請(qǐng)教老師、同學(xué)他們都給了我很大幫助，使我深刻了解合作的重要性。在設(shè)計(jì)的最后階段就是設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)，通過(guò)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)把原來(lái)設(shè)計(jì)過(guò)程中凌亂的思路整理起來(lái)，用增強(qiáng)了我對(duì)MicrosoftWord的操作能力，讓我在個(gè)人能力上更進(jìn)一步。致謝在這近一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到老師和同學(xué)非常大的幫助?？梢哉f(shuō)如果沒(méi)有他們的幫助，我無(wú)法順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。一個(gè)人的能力是有限的，而集體的力量的無(wú)限的。在這次設(shè)計(jì)中，我最要感謝的就是我的導(dǎo)師于萍老師，她在百忙之中抽出時(shí)間為我們輔導(dǎo)，答疑。在設(shè)計(jì)初期我就遇到了一些困難，我在圖書(shū)館和網(wǎng)上找了好多天，也沒(méi)有找到有關(guān)攻絲組合機(jī)床的總體裝配圖的資料，我的設(shè)計(jì)被迫中斷，是老師的鼓勵(lì)和幫助使我沒(méi)有自暴自棄，又經(jīng)過(guò)近一周的努力，我逐漸對(duì)，我設(shè)計(jì)的機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)有了了解，畫(huà)出了總裝圖。接下來(lái)就是部件圖的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有很多細(xì)節(jié)的問(wèn)題我都搞不清楚，老師把我圖中的錯(cuò)誤一一指出，我便開(kāi)始在圖書(shū)館，找相關(guān)的書(shū)籍。比如在設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)，一些零件的連接和配合我搞不懂，我們組長(zhǎng)同學(xué)帶著我去圖書(shū)館一塊去翻閱相關(guān)書(shū)籍，終于找了有關(guān)制動(dòng)器設(shè)計(jì)方面的書(shū)，幫我又一次解決的了困難。我們組的其他同學(xué)也給了我莫大的幫助，每當(dāng)我抱怨，煩躁的時(shí)候，他們都耐心開(kāi)導(dǎo)我，鼓勵(lì)我，才使我沒(méi)有在困難面前屈服。在這里我還要感謝我的室友，每當(dāng)我在畫(huà)圖的過(guò)程中，遇到了一些畫(huà)法上的問(wèn)題，我便向她們請(qǐng)教，她們便盡其所能的為我解答。最后，我真誠(chéng)的向他們說(shuō)聲謝謝。參考文獻(xiàn)1胡乾斌、李光斌、李玲、甘錫英.單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用.華中理工大學(xué)出版社2張毅剛、彭喜元、姜守達(dá)、喬立巖.新編MSC-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社3高春甫.機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).吉林大學(xué)出版社4侯洪生.機(jī)械工程圖學(xué).科學(xué)出版社5寇尊權(quán).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).吉林科學(xué)技術(shù)出版社6譚慶昌、趙洪志、曾平.機(jī)械設(shè)計(jì).吉林科學(xué)技術(shù)出版社7于駿一、鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社8孟少農(nóng)主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1991.39徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，199110楊黎明主編.機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).國(guó)際工業(yè)出版社，199611饒凱.小型機(jī)械動(dòng)力頭攻絲亂扣與攻深控制問(wèn)題.組合機(jī)床與自動(dòng)加工技術(shù)，1982.(10)12佟偉.攻絲組合機(jī)床及包括有攻絲工序的組合機(jī)床的設(shè)計(jì).組合機(jī)床與自動(dòng)加工技術(shù)，1973.(05)13曹維乾.組合機(jī)床多軸攻絲主軸箱的設(shè)計(jì).組合機(jī)床與自動(dòng)加工技術(shù)，1960.(04)14李如松.組合機(jī)床與自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展.組合機(jī)床與自動(dòng)化技術(shù)，1999.(01)15李秀敏.組合機(jī)床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展思考.航空制造技術(shù)，2003.(04)16丁國(guó)琴.組合機(jī)床主軸箱的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).機(jī)械工程師，2002.(06)17胡雪飛.組合攻絲機(jī)床的電氣與液壓控制系統(tǒng)研究.江蘇電器，2005.(02)18朱喜林、張代治.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ).科學(xué)出版社，200419RichardLee.ShopAirDrivesTappingMachine.CranesToday,2001.(6)20.Norris,P.Instrumentdesign,manufactureandcalibrationforus