车床主轴箱箱体左侧8-M8螺纹攻丝机设计组合机床设计Word下载.doc
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而国外同行业则较多采用PLC先进技术集成控制来实现生产自动化，已形成一系列自动化程度较高的生产流水线，大大提高了生产效率和节省了成本。
2．组合机床概述
2.1．组合机床及其特点
组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。
它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。
在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工质量稳定。
组合机床与通用机床，其他专用机床比较，具有以下特点：
（1）组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。
（2）由于组合机床用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。
（3）组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。
（4）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。
（5）当被加工产品更新时，采用其他类型的专门机床时，其大部分部件要报废。
用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。
（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。
图2-1表示由通用部件和少量专用部件组成的卧式组合机床。
图2-1卧式组合机床及其组成部件
1—中间底座；
2—夹具；
3—主轴箱；
4—动力箱
5—滑台；
6—滑座；
7—床身（侧底座）
组合机床常用的通用部件有：
动力部件、输送部件、支承部件、控制部件和辅助部件。
其中动力部件有4种：
（1）主运动动力部件—动力箱、多轴箱、单轴头；
（2）进给运动部件—液压滑台、机械滑台；
（3）既能实现主运动又能实现进给运动的部件—动力头；
为单轴头变化主轴转速的跨系列通用部件。
动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。
其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。
而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。
固定在动力箱上的主轴箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递给各主轴的切削刀具，由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据被加工零件设计，不能制造成完全通用的部件，但其中有很多零件（例如：
主轴、传动轴、齿轮和箱体等）是通用的。
床身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。
组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。
移动的或回转的工作台的重复定位精度直接影响组合机床的加工精度。
除了上述主要部件之外，组合机床还有各种控制部件，主要是控制机床按顺序动作，以保证机床按规定的程序进行工作。
组合机床的通用部件，绝大多数已颁布成国家标准，并按标准规定的名义尺寸、主参数、互换尺寸等定型，各通用部件之间有配套关系。
因此，在进行本设计时，主要根据被加工零件的尺寸、形状和技术要求等来完成组合机床的整体设计。
2.2．攻丝组合机床的结构方案
通用机床加工螺纹的特点是主运动和进给运动之间保持严格的传动比关系，即内联系传动。
攻丝组合机床也不例外，根据实现内联系传动系统所选用的机构不同，攻丝组合机床可以分为下列两大类：
1）采用攻丝动力头的攻丝组合机床
攻丝动力头用于同一方向单纯攻丝工序。
利用丝杠进给，攻丝行程较大，但结构复杂，传动误差大，所以加工螺纹精度较低（一般低于7H级），因此未能得到广泛的应用。
2）采用攻丝靠模装置的组合机床
用攻丝靠模装置加工内螺纹的特点是，攻丝主轴系统的进给运动由攻丝靠模机构得到。
靠模机构由靠模螺杆和靠模螺母组成，其螺距应等于被加工螺孔的螺距，当靠模螺杆每转一转时，则带动丝锥向前进给一个螺距，要求尽量接近。
攻丝靠模应用于攻丝装置中的情况如图2-2所示。
从图中可见，电机传动主轴通过靠模螺杆带动丝锥回转，靠模螺杆5通过攻丝卡头6与丝锥连接，攻丝卡头6是攻丝主轴靠模系统进给量与丝锥自行引进量的补偿环节。
当主轴及靠模螺杆5正转时，由于靠模螺
母4的作用，使靠模螺杆按螺母的螺距带动丝
锥进给，攻丝结束后，主轴反转，丝锥退回。
由于攻丝过程中，只是靠模螺杆5带动丝图2-2攻丝装置原理图
锥轴向移动，因此主轴与靠模螺杆连接处轴向1—电机；
2—多轴箱；
3—主轴；
可以相对滑动，一般用滑键连接，滑动的最大4—靠模螺母；
5—靠模螺杆；
6—攻丝卡头
距离即攻丝的最大行程，一般不超过。
此种攻丝方法，靠模可以经磨制得到较准确的螺距，由于靠模螺杆带动丝锥进给比较轻巧，同时又有攻丝接杆补偿攻丝主轴靠模系统与丝锥自行引进的进给差，因而攻丝时可得到较高的精度。
该靠模装置除了具有结构简单、制造成本较低的特点外，还由于每根靠模螺杆都各自具有自己的螺距数值，因此可用一个攻丝装置方便地加工出不同尺寸规格的螺纹，且可各自选用合理的切削用量，目前应用很广泛。
综上所述，可知攻丝工序的工作循环如下：
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Nobookmarknamegiven.
2.3．组合机床发展趋势
一、提高通用部件的技术水平；
二、发展适应中、小批生产的组合机床；
三、采用新刀具；
四、发展自动检测技术；
五、扩大工艺范围。
3．组合机床总体设计
3.1．组合机床方案确定
3.1.1．被加工零件特点
被加工零件在攻丝机体左侧，材料为，硬度为，攻丝孔径为的通孔8个，个孔在3个圆上规律分布。
被加工零件的外形如图3-1所示。
图3-1被加工零件外形图
3.1.2．机床布局确定
工件底面为主要定位面。
因为底面有3个脚所以用3个支承块支撑，用短销和支承钉定位。
装夹方便、平稳，故可采用卧式机床。
3.1.3．工件定位基准的确定
由于工件采用底面为定位面，根据该零件的特点，可采用孔和2面定位。
3.1.4．夹压表面及夹紧方式
由于要加工的工件是箱体而且上表面是空的，为了确保工件夹压稳定，为了保证定位基准和定位面的良好接触，采用开口长压板作定位夹紧。
3.2．确定切削用量
3.2.1．选择切削用量
由于攻丝孔径只有一种，所以可以采用同样的主轴和刀具使得所有刀具的每分钟进给量相同。
根据《专用机床设备设计》表7-18查得：
高速钢丝锥攻丝切削速度
查《机械加工工艺手册》得：
M8螺纹间距，
M10螺纹间距，
选
切削速度：
∴
M10
∴满足要求
每分钟进给量
式中：
——主轴系统的进给量（）；
——丝锥每分钟自行引进量（）；
——丝锥每分钟转速（）；
——丝锥的螺距，多头螺纹为导程（）。
?
3.2.2．确定F.P.T
1）切削扭矩的计算
根据《专用机床设备设计》表7-24查得：
——工件螺距（）；
——加工直径（）。
（M10）
2）切削力的计算
∴总切削力
∴总切削力（M10）
3）切削功率的计算
∴总功率
（M10）
考虑到功率损失，∴
3.3．组合机床总体设计——三图一卡
三图一卡的内容主要包括：
被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡。
3.3.1．被加工零件工序图
一、被加工零件工序图的作用及内容
被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位及被加工零件的材料、硬度、重量和本道工序加工前毛坯或半成品状况的图纸。
因此，它是在原零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，加上必要的说明绘制成的。
它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。
图上应表示出：
1）被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。
尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的肋、壁布置及有关结构的形状及尺寸。
以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。
2）加工用定位基准、夹压部位及夹压方向。
以便依此进行夹具的定位支承（包括辅助定位支承）、限位、夹紧、导向系统的设计。
3）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求（主要指定位基准）。
4）必要的文字说明。
如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。
二、绘制被加工零件工序图的注意事项
1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出本机床的加工内容。
绘制时，应按一定比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。
凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记。
加工用定位基准、机械夹压位置及方向、辅助支承均须使用规定的符号表示出来。
2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。
为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不采用极坐标系。
但有时因所选定位基准与设计基准不重合,则需对加工部位要求的位置尺寸精度进行分析换算。
此外，应将零件图上的不对称位置尺寸公差应换算成对称尺寸公差，其公差数值的决定要考虑两方面，一是要能达到产品图纸要求的精度，二是采用组合机床能够加工出来。
3）应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。
3.3.2．加工示意图
一、加工示意图的作用和内容
零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。
加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。
因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。
它是刀具、辅具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。
其内容为：
1）应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。
2）根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度）。
3）决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。
4）选择标准的或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定它们的结构、参数及尺寸。
5）标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。
6）根据机床要求的生产率及刀具、被加工零件材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。
7）决定机床动力部件的工作行程及工作循环。
二、加工示意图的画法及注意事项
1）加工示意图的绘制顺序是：
先按比例用细实线绘出工件加工部位和局部结构的展开图，加工表面用粗实线画。
为简化设计，相同加工部位的加工示意（指对同一规格的孔加工，所用刀具、导向、主轴、接杆等的规格尺寸、精度完全相同），允许只表示其中之一，亦即同一主轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根。
但必须在主轴上标注轴号（与工件孔号相对应）。
当轴数较多时，可缩小比例，用细实线画出工件加工部位的外形简图，并在孔旁标注孔号，以便设计和调整机床。
2）一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。
当被加工孔间距很小或需设置径向结构尺寸较大的导向装置时，相邻主轴必须严格按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向是否干涉。
3）主轴应从主轴箱端面画起。
刀具画加工终了位置（攻丝加工则应画开始位置）。
标准的通用结构只画外形轮廓，但须加注规格代号。
对一些专用结构，为显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。
三、刀具选择
根据攻丝孔的深度及直径大小，并结合加工条件及要求，根据《机械加工工艺手册》，选择的刀具为丝锥，其直径分别为。
丝锥的具体结构和尺寸如图3-2所示：
）
图3-2丝锥外形图
四、初定主轴类型、尺寸和外伸长度
根据《专用机床设备设计》表7-29（攻螺纹主轴直径的确定）查得：
当螺纹为，扭矩时，主轴直径
再查表7-30（通用攻丝主轴的系列参数），确定主轴类型为：
（组P146）
前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴
确定主轴直径：
（组P44\P146）
攻丝靠模规格代号：
2
具体结构如图3-3所示：
图3-3主轴外伸图
五、选择攻丝卡头
攻丝卡头用于连接丝锥和攻丝主轴（或靠模装置），其主要作用是：
1）保证丝锥与被加工的螺纹底孔自动对中，并保证丝锥顺利引进。
2）补偿丝锥每分钟引进量与攻丝主轴（或靠模装置）每分钟进给量之差值，保证丝锥引进与攻丝装置进给同步。
因此，要求攻丝卡头有很好的定心性及补偿灵活性，径向尺寸应较小，以适应中心距小的螺孔加工。
攻丝卡头的主要形式有：
①丝锥“超前”进给的单向补偿攻丝卡头；
②主轴或攻丝靠模“超前”进给的单向补偿攻丝卡头。
在此，可选用主轴“超前”进给的单向补偿攻丝卡头。
主轴“超前”进给是指攻丝主轴每分钟进给量大于丝锥每分钟的引进量，其差值由攻丝卡头中的压力弹簧来补偿。
弹簧的预压力，最好稍大于丝锥开始切入被加工螺纹底孔所需的轴向力，而小于丝锥的进给拉力。
其具体结构如图3-4所示。
图3-4主轴“超前”进给的单向补偿攻丝卡头
1—卡头芯杆；
2—销；
3—套罩；
4—卡头体；
5—压力弹簧
六、攻丝靠模装置
攻丝靠模装置的原理是“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。
常用的攻丝靠模装置有型和型。
型攻丝靠模通常由攻丝靠模机构和攻丝卡头配合组成攻丝装置，并由攻丝装置配置成攻丝组合机床。
型主要用于组成活动攻丝模板和钻攻复合模板。
根据，查得《专用机床设备设计》表7-42（第Ⅰ、第Ⅱ类攻丝靠模规格）：
选用型号为的攻丝靠模装置
其具体参数为：
，
，，
这类靠模用于组成固定式攻螺纹装置时，有较好的敞开性，装卸和调整较为方便。
松开压板后，整套靠模就可以很方便地从靠模头前端抽出，利用攻螺纹卡头上的调整
螺母，能方便地调整丝锥的轴向位置。
缺点是轴向尺寸很大。
其具体结构如图3-5所示。
七、确定动力部件的工作循环及工作行程
动力部件的工作循环是指：
加工时动力部件从原始位
置开始运动到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。
一般包括快速引进、工作进给、快速退回等动作。
1．工作行程长度的确定
工作进给长度应等于工件加工部位长度（多轴加
工时应按最长孔计算）与刀具切入长度和切出长度之
和。
如图3-6所示。
图3-6工作进给长度
切入长度L1应根据工件端面的误差情况在之
间选择，误差大时取大值。
切出长度根据《专用机床设
备设计》表7-32查得：
（组P45）
L切？
？
——丝锥前端锥部的长度。
由于加工深度一定，选择。
2．快进、快退长度
按加工具体情况而定，保证加工所有刀具均退至夹具
套内，不影响工件装卸，因此取快进长度为。
3．动力部件总行程长度
动力部件的总行程除应保证要求的工作循环行程外，图3-5第Ⅰ类攻丝靠模
还要考虑装卸和调整刀具方便，即考虑前、后备量。
1—靠模杆；
2—套筒；
3—压板
前备量是指因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力4—衬套：
5—弹簧；
6—结合子
部件尚可向前调节的距离。
后备量是指考虑刀具从接杆中7—靠模螺母；
8—攻丝卡头
或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的动力部件尚能向后退的距离。
理想情况是保证刀具退离夹具导套外端面的距离大于接杆插入主轴孔内（或刀具插入接杆孔内）的长度。
因此，动力部件的总行程为快退行程长度与前后备量之和。
依此作为选择标准动力滑台或设计专用动力部件的依据。
3.3.3．机床联系尺寸图
一、联系尺寸图的作用及内容
一般来说，组合机床是由标准的通用部件——动力滑台、动力箱、各种工艺切削头、侧底座、立柱、立柱底座及中间底座加上专用部件——主轴箱、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成。
联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足加工要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。
联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。
联系尺寸图的主要内容如下：
1）以适当数量的视图（一般为主、左、右视图）按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相对位置，表明机床的配置型式及总体布局，主视图的选择应与机床实际加工状态一致。
2）图上应尽量减少不必要的线条及尺寸，但反映各部件的联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的极限位置及行程尺寸，必须完整齐全。
各部件的详细结构不必画出，留在具体设计部件时完成。
3）为便于部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号、电动机型号、功率及转速，并注明机床部件的分组情况及总行程。
二、选择动力箱
确定攻丝电机功率时，应考虑到丝锥钝化的影响，一般按计算功率的倍选取。
根据前面计算功率，即，且考虑到攻丝时对转速要求较低，如果选用的电动机转速过高，将导致传动比较大，使机床结构庞大，不利于成本的降低，一般采用同步转速为左右的电动机。
根据《组合机床设计简明手册》表5-38选用动力箱型号为，电动机型号为，电动机的功率为，（为电动机安装端面至罩壳后面间的轴向长度）。
根据前面计算的行程，选择动力滑台为型，滑台侧底座为型，行程为。
二级进给及压力继电器型号为。
导轨防护装置型号为。
分级进给装置型号为。
由于攻丝时，工作行程不是很长，液压滑台可固定在滑轨上，由固定块受力。
所以当进给力大于滑台所受最大进给力时，仍可使用该滑台滑轨。
根据选定的动力滑台型号为，其卧式配置时具体联系尺寸如图3-7所示。
图3-7型液压滑台卧式配置时联系尺寸
三、夹具轮廓尺寸确定
综合考虑工件的轮廓尺寸形状、结构以及夹具底座与机床其他部件连接固定尺寸，初步定夹具长宽高为。
四、机床装料高度
机床装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。
为提高通用部件及支承部件的刚度并考虑自动线设计时中间底座内要安装夹具输送装置、冷却排屑装置，新颁布的组合机床标准推荐装料高度，与国际标准一致。
在现阶段设计组合机床时，装料高度可根据具体情况在之间选取。
由于受工件最低孔位置、多轴箱最低主轴高度和所选通用部件、中间底座、夹具高度等尺寸的限制（滑台与滑座总高，侧底座高度，夹具底座高度，中间底座高度），本设计的机床装料高度。
五、中间底座轮廓尺寸
中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装连接的需要。
根据选定的动力箱滑台、侧底座等标准的位置关系，并考虑到毛坯误差和装配偏移，中间底座支承夹具底座的空余边缘尺寸，算出的长度应圆整，并按优选数系选用。
攻丝时需要使用冷却液，应使空余边缘尺寸不小于。
中间底座外形图如图3-8所示。
图3-8中间底座外形图
中间底座长度方向尺寸可按下式确定：
——加工终了位置，主轴箱端面至工件端面间的距离，本设计中；
——主轴箱厚度，本设计；
——工件沿机床长度方向的尺寸，本设计；
——机床长度方向上，主轴箱与动力滑台的重合长度，本设计；
——加工终了位置，滑台前端面至滑座前端面的距离，对于通用的标准动力滑台，尺寸的最大范围为。
本设计；
——滑座前端面至侧底座前端面的距离，本设计。
根据，查《专用机床设备设计》表7-10（中间底座主要尺寸）：
选定中间底座长为
又根据被加工零件的宽度为，夹具底座宽度为，以及其他联系尺寸，选定中间底座宽度为。
∴中间底座的长宽为。
六、确定多轴箱轮廓尺寸
标准通用多轴箱的厚度是一定的，卧式为。
因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱宽度和高度及最低主轴高度。
如图3-9所示，被加工零件轮廓以点划线、多轴箱轮廓用粗实线表示。
多轴箱宽度、高度的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定：
——工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）。
——最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）。
——工件在高度方向相距最远的两孔距离（）。
——最低主轴高度（）。
图3-9多轴箱轮廓尺寸的确定
为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间，
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