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1、吉林大學本科畢業(yè)設計 目目 錄錄 1 緒論.1 2 設計任務書.2 2.1 產品用途和使用范圍3 2.2 關于機床的主要加工功能和系統(tǒng)組成的建議3 2.3 關于總體布局的建議4 2.4 主要技術指標和相關重要參數(shù)4 2.5 主要工作原理4 2.6 國內外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢5 2.7 國內外同類產品對比7 2.8 關于采用新技術、新結構、新材料、新工藝的建議7 2.9 擬采用的技術路線7 3 組合機床的總體設計.7 3.1 組合機床的配置形式7 3.2 機床加工示意圖11 3.3 機床的聯(lián)系尺寸11 4 組合機床通用部件及其選用.13 4.1 攻絲靠模裝置和攻絲卡頭13 4.2 攻絲裝置及攻絲靠模

2、頭14 4.3 主軸箱的設計15 5 進給機構的設計.19 6 電氣部分設計.20 6.1 整個機床的動作順序20 6.2 電器原理圖20 總 結.23 致 謝.24 參考文獻.25 附錄 127 附錄 229 吉林大學本科畢業(yè)設計 1 中中文文摘摘要要 本文是關于雙面臥式攻絲機床設計的說明。此機床要求：在兩個面同時進 行自動攻絲。 本文主要內容包括設計的必要性分析；通過對設計的機床的功能分解與功 能合成，以及對方案的設計從而提出新的加工方案。通過對定位方式的選擇和 對工件工藝性的分析，以及對零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和功 率計算卡這“三卡一圖”的分析，提出對組合機床的總體設計方案

3、。文中對組 合機床的通用部件及專用部件的選擇都做了較為詳細的說明。由于要實現(xiàn)自動 化，所以對液壓傳動系統(tǒng)和單片機的電氣控制系統(tǒng)的設計顯得尤為重要，本文 也對此做了闡明，并編寫了程序。另外，本文還對設計做了小結。 關鍵詞 組合機床，攻絲，單片機。 全全套套圖圖紙紙，加加153893706 2 設計任務書 2 Abstract This text is concerning two-lyings offend the silk combination machine bed design of say. The design request of this machine bed is: proc

4、eed at the same time in two the auto offend the silk. The main contents in this text includes the necessity analysis of the design; The function that pass the machine to design to bed resolves to synthesize with function, and the design of the other party case from but put forward to process the pro

5、ject newly. Pass to the choiceof the fixed method with to work an analysis for craft analysis, and to spare parts work preface diagram, processing sketch map, machine bed contact size diagram with power calculation stucking “three figures and one card”, put forword to the total design project of the

6、 combination machine bed. The text inside all did to the in general use parts of the combination bed and the choice of the appropriation parts than for expatiation. Because of realizing automation, so press to spread to move the system to the liquid to control with the electricity of SCM the design

7、of the system seems to be particularly for importance, this text also makes to clarify to this, writing the procedure. Moreover, this text returns to this time designed to make the sub-footing. Key phrase Combination machine bed, offend the silk,SCM. 吉林大學本科畢業(yè)設計 3 1 1 緒論緒論 機械工業(yè)是重要的基礎工業(yè)，是國民經濟發(fā)展的先導部門。歷

8、史的實踐一 再證明：先進的技術裝備與先進的制造技術在國民經濟發(fā)展中，起著何等重 要的作用；而先進的裝備與先進的制造技術則是由先進的機械工業(yè)來提供的。 馬克思講得何等的深刻：“大工業(yè)必須掌握它特有的生產資料，即機器的本 身，必須用機器生產機器，這樣，大工業(yè)才建立起與自己適應的技術基礎， 才得以自立。 ”過去是這樣，現(xiàn)在是這樣，將來也還是這樣。 當然，由于現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展，特別是由于微電子技術、電子計 算機技術的迅猛發(fā)展，機械工業(yè)已發(fā)生了而且還在繼續(xù)發(fā)生極為深刻的變化： 機械技術與微電子技術的緊密結合，特別是與微計算機技術的緊密結合，現(xiàn) 代機械技術所擁有的技術較以往遠為高，遠為新，遠為廣，遠

9、為復雜而先進； 機電一體化技術與產品是十分突出的表現(xiàn)之一。 這一深刻的變化反映在：機械工程、機械工業(yè)的面貌與內容方面發(fā)生了 根本性的變化。過去，理論上主要以力學作為基礎，實踐上主要以經驗作為 基礎，現(xiàn)在，作為基礎的理論遠不限于力學，還有系統(tǒng)論、控制論、信息論、 傳感理論、信號處理理論、電子學、計算機學等等，作為實踐的基礎遠不限 于經驗，而且還涉及各有關的學科，同時，本身也在行成自己的科學體系- -制造理論、工藝理論。 本文是介紹專用攻絲組合機床的設計說明書，是根據(jù)作者親自設計實踐 總結出來而編寫的。為讀者了解此專用攻絲組合機床的工作原理，工作過程 及機構提供了說明。為了便于閱讀，本文在結構上層

10、次清晰，主次分明，內 容上簡明扼要，言語通俗。 2 設計任務書 4 2 2 設計任務書設計任務書 組合機床是由通用部件及專用部件組成的，加工一種（或幾種）零件的 一道或（幾道）工序的高效率的專用機床，它的通用部件和標準件約占 70%- 80%，其余 20%-30%的專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。組合機床一般采用多軸、多刀、 多工序、多面、多工位同時加工，是一種工序集中的高效率機床，是一種自 動化或半自動化的機床。 組合機床有大型和小型兩種。此次設計的攻絲組合機床為大型組合機床。 大型組合機床的配置形式主要有兩種：具有固定式夾具機床；夾具

11、移動 的機床。其中固定式夾具的機床按加工所需的動力頭數(shù)量及其安裝方式可分 為：臥式；立式；傾斜式；符合式。夾具移動的機床按夾具的運動 方式及立柱形式可分為：往復移動式；回轉式；鼓輪式；中央立柱 式。本次設計的組合機床為具有固定工作臺的臥式雙面攻絲組合機床。 2.12.1 產品用途和使用范圍產品用途和使用范圍 攻絲組合機床是零件生產線上的專用加工設備，并且與零件輸送線配套 連接工作。本次設計的攻絲組合機床是專用于加工工件兩側面的螺紋孔。 2.22.2 關于機床的主要加工功能和系統(tǒng)組成的建議關于機床的主要加工功能和系統(tǒng)組成的建議 本次設計的攻絲組合機床要加工 M102.5-16 M61.5-8 兩

12、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床來加工被加工工 件兩側面的螺紋孔，工件的進給運動由液壓傳動實現(xiàn)，通過單片機來實現(xiàn)開， 停控制。攻絲在主軸的旋轉由步進電機和齒輪傳動實現(xiàn)，同樣是通過單片機 控制來實現(xiàn)步進電機的起，?？刂坪碗姍C的調速。 吉林大學本科畢業(yè)設計 5 系統(tǒng)組成有：動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和 測控系統(tǒng)。 動力系統(tǒng)：為操作部件提供動力源，如絲錐攻絲，液壓滑臺的移動等， 動力裝置為步進電機和液壓系統(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)行機構和部件，包括攻絲靠模 裝置，機床專用夾具，多軸箱等。 制動系統(tǒng)：攻絲主軸上

13、的制動系統(tǒng)是在絲錐退回原始位置，即攻絲電動 機線路被切斷時起制動作用。它可消除主軸反轉時的轉動慣性，使絲錐能在 攻絲電動機線路被切斷的瞬間就很快準確地在原始位置停止。 傳動系統(tǒng)：該系統(tǒng)是連接動力系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)所需的中心環(huán)節(jié)，主要有 齒輪傳動和液壓傳動等。 輔助系統(tǒng)：為完成攻絲這一功能的一系列必需的設備。包括冷卻、潤滑、 排屑、夾緊、送料和下料等輔助設備。 測控系統(tǒng)：是控制機床按照所規(guī)定的動作順序和要求的軌跡來完成攻絲 功能的系統(tǒng)，主要有單片機和形成開關。 2.32.3 關于總體布局的建議關于總體布局的建議 為保證機床可靠的工作，應讓裝夾機構，進給機構，液壓機構等配合絲 錐攻絲，并使他們之間工作

14、協(xié)調。在布置整個機構時，布局應當合理，并且 減少占地空間，避免干涉。同時也要考慮工人操作的安全和勞動強度的降低。 本機床的布置方式為中間布置夾具。工作臺的左右兩側（相對于操作者） 放置上下料滑軌，前后兩側放置橫向液壓滑臺，液壓滑臺上放置攻絲裝置 （電動機、多軸箱、攻絲靠模機構） 。電動機，液壓部分用外殼罩住，這樣能 保證工作人員的安全性。本機床分兩部分安裝，兩部分安裝好后，再連在一 起。構成一個整體，從而提高安裝效率和質量。 2 設計任務書 6 2.42.4 主要技術指標和相關重要參數(shù)主要技術指標和相關重要參數(shù) 生產技術節(jié)拍：2 分鐘/件 位置精度要求：0.3 最大加工直徑：M10 2.52.

15、5 主要工作原理主要工作原理 機床動作順序：當工件裝夾完畢后，按下啟動開關，前后攻絲裝置沿滑 臺快速進給，接近工件時，慢進，然后碰到死擋塊停止進給，啟動攻絲機構， 開始攻絲，待攻絲完畢后，絲錐反轉退出，緊接著攻絲裝置快速退回到原始 位置，完成一個加工循環(huán)。 2.62.6 國內外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國內外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 我國加入WTO 以后,制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存。組合機床行業(yè)企業(yè) 適時調整戰(zhàn)略,采取了積極的應對策略,出現(xiàn)了產、銷兩旺的良好勢頭,截至 2002 年9 份組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床產品一項,據(jù)不完全統(tǒng)計產量已達 800 余臺,產值達3 個億以上,較2001 年同比增長了10 %

16、以上, 另外組合機床 行業(yè)工業(yè)增加值、產品銷售率、全員工資總額、出口交貨值等經濟指標均有不 同程度的增長,新產品、新技術較去年均有大幅度提高,可見行業(yè)企業(yè)運營狀況 良好。 2.6.1 行業(yè)企業(yè)產品結構的變化 組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內燃機、農機、工程機械、化 工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備,隨著我國加入WTO 后與 世界機床行業(yè)進一步接軌,組合機床行業(yè)企業(yè)產品開始向數(shù)控化、柔性化轉變。 吉林大學本科畢業(yè)設計 7 從近兩年的企業(yè)生產情況看,數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升,而傳統(tǒng) 的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢,中國機床工具工業(yè)學會的機床工具行 業(yè)企業(yè)主要經濟

17、指標報表的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產 情況看,2000年生產數(shù)控機床590 臺,產值10 731 萬元,生產加工中心118 臺, 產值4 601 萬元; 2001 年生產數(shù)控機床685臺,產值17 969 萬元,生產加工中 心129 臺,產值5 760萬元;而2002 年,截至9 月份,數(shù)控機床、加工中心產量、 產值已接近2001 年全年水平,故市場在向數(shù)控、高精制造技術和成套工藝裝備 方面發(fā)展。 2.6.2 組合機床技術裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和 成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用,因而被廣泛應用于工程機 械

18、、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床 自動線主要采用機、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產批量比較大 的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定 份額) ,完成鉆孔、擴孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內 鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多,有大型組合機 床和小型組合機床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式,還有 多工位回轉臺式組合機床等;隨著技術的不斷進步,一種新型的組合機床 柔性組合機床越來越受到人們的青睞,它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼 隨行夾具和刀具的自動更換,配以可編程序

19、控制器( PLC) 、數(shù)字控制(NC) 等, 能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng),并能靈活適應多品種加工的可調可變的 組合機床。另外,近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機(清洗機、 裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線) 等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來 越大。由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產品,是 根據(jù)用戶特殊要求而設計的,它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān) 2 設計任務書 8 控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及組合機床自動線總體技術水平 比發(fā)達國家要相對落后,國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國 外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資

20、規(guī)模的擴大,并使產品生產成本提 高。因此,市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝,研制新產品,由過去的“剛 性”機床結構,向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖?動化裝備。 攻絲組合機床可以用來加工緊固螺紋，錐螺紋，外螺紋以及大直徑螺紋等。 在我國機械工業(yè)部門，用組合機床完成的全部加工工序中，加工螺紋的工序占 有相當大的比重。據(jù)統(tǒng)計，包括有攻絲工序的組合機床約占組合機床總數(shù)的22%， 全部工序為攻絲的組合機床約占總數(shù)的10%。 2.72.7 國內外同類產品對比國內外同類產品對比 與國外同類產品相比較而言，本機床在生產效率和經濟效益方面有一定 的差距。例如，原 Cross 公司的加

21、工直列式 4 缸體自動線，生產節(jié)拍為 27s， 年產量可達到 76 萬件。美國 Ingersoll 銑床公司的直列式 4 缸體自動線，生 產節(jié)拍為 40s，實際年產量 30 萬件。國外已采用柔性組合機床，該機床采用 柔性通用部件和普通通用部件，實現(xiàn)可調可換。例如德國三坐標加工模塊， 主軸箱庫及更換裝置，刀庫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床。 2.82.8 關于采用新技術、新結構、新材料、新工藝的建議關于采用新技術、新結構、新材料、新工藝的建議 采用單片機對機床的進給和加工過程進行控制。 采用液壓系統(tǒng)準確地控制進給。液壓驅動的優(yōu)點有：位

22、控精度高，有 較好的速度和加速度值，轉換方便，占地面積小，短節(jié)拍工作也十分可靠。 吉林大學本科畢業(yè)設計 9 2.92.9 擬采用的技術路線擬采用的技術路線 先查找相關資料，在進行總體設計，再查找具體資料，解決設計中遇到 的各種技術難點。 3 3 組合機床的總體設計組合機床的總體設計 3.13.1 組合機床的配置形式組合機床的配置形式 攻絲組合機床的配置型式，可以有臥式，立式，復合式幾種類型；根據(jù)現(xiàn) 實螺紋加工采用的方法不同，通常可以分為： 3.1.1 用攻絲動力頭進行螺紋加工 采用攻絲動力頭加工螺紋時，要求機床主軸的回轉運動與進給運動保持一 定的關系。螺紋的加工深度一般都不大，當螺孔數(shù)量較多時

23、可以采用攻絲動力 頭加工，如圖3-1所示。 實踐證明，這種攻絲動力頭的結構復雜，加工精度較低，因而未得到廣泛應用。 圖3-1 攻絲動力頭原理圖 1電機；2主軸箱；3攻絲接桿；4滑座；5螺母；6絲杠 2 設計任務書 10 3.1.2 用絲杠螺母進給或凸輪進給的機械動力頭進行螺孔的加工 這些動力頭均可由配換進給齒輪和選取適當?shù)闹鬏S轉速來實現(xiàn)不同直徑和 不同螺距的螺孔加工。利用這種動力頭可以配置成工件固定不動的攻絲機床， 也可以配置成工件移動的多工位機床。這兩種動力頭的工作行程較大，可達 吉林大學本科畢業(yè)設計 11 225250毫米。 由于這幾種動力頭組成的攻絲機床結構較復雜，配置型式不靈活，加工精

24、 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 用攻絲裝置進行螺孔的加工 攻絲裝置可以用來組成攻絲組合機床，也可以用來組成一個工位全部是攻 絲工序的多工位組合機床。 攻絲裝置主要由電機，主軸箱，攻絲靠模機構和攻絲形成控制機構組成， 如圖3-2所示。 圖3-2 攻絲裝置原理圖 1電機；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備結構比較簡單，在一個攻絲裝置上可以比較容易 地按較合理的切削用量實現(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床有三種配置型式： 攻絲裝置直接固定在

25、床身上。這種配置方案結構比較簡單，但調整和 更換絲錐不方便，尤其是主軸數(shù)量較多時就更為突出，如圖3-3所示。 攻絲裝置安裝在手動滑臺上。為了保證更換和調整絲錐時有足夠的空 間，利用手動滑臺將攻絲裝置從工作位置后移，退到夾具以外。手動滑臺的最 大調整行程為300毫米。對于自動線上的攻絲機床應當考慮這種方案，以減少 自動線的停車時間，如圖3-4所示。 3 組合機床的總體設計 12 圖3-3 攻絲裝置直接固定在機床床身上的組合機床 圖3-4 具有手動滑臺的組合機床 攻絲裝置安裝在動力滑臺上。對于需要在箱體內壁攻絲或要求攻絲裝 置行程較大時，可將攻絲裝置安裝在液壓或機械動力滑臺上，如圖2-5所示。 圖

26、3-5 具有他驅式動力滑臺的組合機床 工作時，動力滑臺快速向前，使攻絲裝置接近工件，碰上死擋后鐵后，動 力滑臺停止，攻絲裝置電機啟動進行攻絲。待加工結束后絲錐退出工件螺孔后， 動力滑臺快速退到原位停止。 綜上所述，根據(jù)設計要求選用臥式攻絲機床，用攻絲裝置進行螺紋的加 工，攻絲裝置安放在液壓滑臺上。 工作時，由電機1經齒輪傳動帶動主軸3及靠模桿5旋轉。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。加工結束后，電擊反轉，靠模桿退回 原位。攻絲工作循環(huán)由攻絲行程控制機構控制。最大行程為60毫米?？磕Ｂ菽?吉林大學本科畢業(yè)設計 13 和靠模桿是按被加工螺紋孔的螺距制造的，并保證嚴格的制造公差。

27、在絲錐接 桿和靠模桿之間設有誤差補償環(huán)節(jié)。 3.23.2 機床加工示意圖機床加工示意圖 在一個攻絲裝置的各個攻絲靠模軸上安裝有不同直徑的絲錐時，必須按最 大直徑的絲錐來確定攻絲裝置至被加工零件斷面的距離尺寸。 工作行程長度應根據(jù)攻絲深度來確定，可按下列公式計算： 對于不通孔 l=l1+(2-3)t+l2 對于不通孔 l=l1+2(2-3)t+l2 圖3-6 加工示意圖 3.33.3 機床的聯(lián)系尺寸機床的聯(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。在確定機床裝料高 度時，首先要考慮工人操作的方便性；對于流水線要考慮車間運送工件的滑 軌高度；對于自動線要考慮中

28、間底座的足夠高度，以便允許內腔通過隨行夾 具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。其次是機床內部結構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 3 組合機床的總體設計 14 高度和通用部件高度尺寸的限制。本次設計選擇裝料高度為 1090mm。 3.3.2 確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長、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、夾緊機構、 刀具導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，同時要考慮機床 的裝料高度、中間底座的剛度、排屑的方便性和便于設置定位、夾緊機構。

29、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，在長度方面應滿足夾具的安裝要求。它在加 工方向的尺寸，實際已由加工示意圖所確定，圖中已規(guī)定了在加工終了時工 件端面至多軸箱端面的距離 圖 3-7 機床聯(lián)系尺寸圖 吉林大學本科畢業(yè)設計 15 4 4 組合機床通用部件及其選用組合機床通用部件及其選用 4.14.1 攻絲靠模裝置和攻絲卡頭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加工多個不同直徑、不同螺距的 螺紋孔時選用合理的切削用量，目前在組合機床上攻制螺紋普遍采用攻絲靠 模裝置。本次設計采用通用的 T0282 型攻絲靠模裝置，如圖 3-1 所示。它的

30、 特點是沒有單獨的攻絲卡頭，而由靠模桿兼作卡頭體。 結構及工作原理 支承在靠模螺母 5 中的靠模桿 7 通過彈簧 8 從主軸獲得旋轉運動，進而 借助于銷子 3 將運動傳遞給芯桿 2 和絲錐 1。靠模桿中部具有靠模螺紋而同靠 模螺母嚙合，因此在靠模桿回轉的同時便從靠模螺母中選出或旋進，以實現(xiàn) 絲錐的進給運動和退回。此時靠模桿尾部可在軸孔中作相對移動。主軸為一 般通用的長鉆削類主軸。 為保證靠模桿的進給速度和絲錐的自行引進速度相等，靠模螺紋的螺距 應和絲錐公稱螺距相等，在 25 毫米長度上的螺距累積誤差為 +0.015 毫米。 但實際上二者的螺距不可能沒有誤差，因此，為了確保絲錐的自行引進，結 構

31、中設有螺距補償彈簧 6 以實現(xiàn)進給誤差的自動補償。在補償過程中，傳遞 扭矩的銷子 3 可在靠模桿的長槽中竄動。 靠模螺母 5 以 D/d 配合裝在攻絲模板上，并用銷子 10 防轉，用壓板 4 在 軸向上固定。 正常工作時靠模螺母是固定不動的。如工作中發(fā)生故障使靠模桿不能前 進時，靠模螺母向后移動推開壓板 4，靠模桿停止進給運動，從而起到了保護 機構的作用。為此，壓板 4 的厚度應取小些（通常 2.5-3.5 毫米） 。同時還要 注意靠模螺母的安裝方向必須正確。 4 組合機床通用部件及其選用 16 圖 4-1 T0282 型攻絲靠模裝置結構及外觀 4.24.2 攻絲裝置及攻絲靠模頭攻絲裝置及攻絲

32、靠模頭 攻絲靠模裝置是用來配置攻絲組合機床的。在被加工零件的一面或幾個 面上全部為攻絲程序時，這種攻絲組合機床應用最為廣泛。 攻絲靠模頭實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，上面裝有用以潤滑靠模螺紋的油池。 與攻絲動力頭相比，攻絲裝置除了具有結構簡單，制造成本較低的特點 外，由于絲錐的進給運動是由攻絲靠模裝置的靠模螺紋實現(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。 吉林大學本科畢業(yè)設計 17 圖 4-2 攻絲裝置結構 1攻絲電機；2制動器；3攻絲主軸箱；

33、4攻絲行程控制機構；5攻絲靠模頭； 6攻絲靠模裝置；7絲錐 4.34.3 主軸箱的設計主軸箱的設計 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，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，主軸直徑應為 20 毫米； 加工螺紋直徑為 M6，主軸直徑應為 15 毫米； 表 1 在鑄件和鋼件上攻螺紋時，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） M51215 M6 15 15 M8 17 20 M10 20 20 4 組合機床通用部件及其選用 18 4.3.2 攻絲電機的選擇 生產廠家一般用三相交流電源，如無特殊要

34、求通常采用三相交流異步電 動機。我國目前采用新設計的 Y 系列三相異步電動機，它適用于不易燃，不 易爆，無腐蝕氣體的場合和要求具有良好啟動性能的機械中。 計算攻絲時主軸扭矩，因為材料為鑄鐵，所以用公式： 4-1 31.41.5 195 10 w TD P 其中 D螺紋大徑（mm） ；工件螺距（mm） ； T切削扭矩（Nm） ； w P 對于 M102.5 螺紋孔： 31.41.5 111 195 10 w TDP 1.41.5 0.195 102.519.34N m 對于 M61.5 螺紋孔： 31.41.5 222 195 10 w TDP 1.41.5 0.195 61.54.42N m

35、計算攻螺紋的切削速度： 對于 M102.5 螺紋孔： 1.2 1 1 0.90.5 1 64.8 100.5 /min 902.5 v Zv vov ym c dk vm T P 5.66/minm 對于 M61.5 螺紋孔： 1.2 2 2 0.90.5 2 64.8 60.5 /min3.96/min 901.5 v Zv vov ym c dk vmm T P 選取攻螺紋的切削速度為。4/minm 則攻絲主軸的轉速為： M10 的螺紋主軸 1 1 10001000 4 127 /min 10 v Nr D M6 的螺紋主軸 吉林大學本科畢業(yè)設計 19 2 2 10001000 4 212

36、 /min 6 v Nr D 計算切削功率： M10 的螺紋主軸 3 111 2127 19.34100.257 60 PTwKW M6 的螺紋主軸 3 222 2212 4.42100.098 60 PTwKW 由于機床左右兩側加工的螺紋孔完全相同（16 個 M10，8 個 M 8） ，所以 只計算一側電機的功率。 12 16816 0.2578 0.0984.896PPPKW 取多軸箱的傳動效率為 85% 則 4.896 5.76 0.85 PKW 多軸箱 取齒輪式動力箱的效率為 97% 則5.94 0.97 P PKW 多軸箱 計算 取電動機功率為計算功率的 1.52.5 倍（考慮絲錐鈍

37、化的影響） 8.91 14.85PKW 電機計算 （1. 5-2. 5）P 型號滿載轉速 r/min 同步轉速 r/min 額定功率 KW 外伸軸直徑 和長度 Y160L-6970 10001142110 因為載荷平穩(wěn)，電動機按額定功率輸出即可。 4 組合機床通用部件及其選用 20 4.3.3 攻絲主軸靠模系統(tǒng)的制動 為了防止由于攻絲主軸靠模系統(tǒng)在其電機反轉停止時的轉動慣量所造 成的控制擋鐵超程，以達到絲錐能迅速準確地停止在原位上的目的，在普通 電機的軸端裝上制動器。 4.3.4 攻絲行程的控制 本次設計的機床屬于大型標準攻絲主軸箱，因此采用通用的 T7941 攻絲 行程控制機構來控制攻絲行程

38、。 4.3.5 攻絲主軸箱的潤滑 采用葉片潤滑油泵進行潤滑。 4.3.6 刀具的冷卻 組合機床對冷卻系統(tǒng)有特殊的要求： 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； 多點冷卻； 采用電泵； 冷卻液必須在開始工作進給時就供給，并保證在整個加工過程中連續(xù) 不斷。 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。 吉林大學本科畢業(yè)設計 21 5 5 進給機構的設計進給機構的設計 本次設計選用液壓動力滑臺作為進給機構。 相對于機械動力滑臺，液壓滑臺有如下優(yōu)點： 在相當大的范圍內，進給量可以無級變速； 零件磨損小，使用壽命長； 可以獲得較大的

39、進給力； 通過液壓換向閥，很容易實現(xiàn)多次進給； 過載保護簡單可靠； 由行程調速閥來控制滑臺的快進轉工進，轉換精度高，工作可靠。 液壓滑臺也有一些缺點： 進給量由于載荷的變化和溫度的影響不夠穩(wěn)定； 液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費能源； 調整維修比較麻煩。 本次設計的攻絲組合機床是在自動化的生產線上工作的，要求可以長時 間的穩(wěn)定運行，而且液壓站是可提供的，所以選用液壓動力滑臺。 多軸箱固定在液壓滑臺上，當按下開始按鈕時，液壓臺便快速進給，當 發(fā)出緩進信號時，液壓臺便慢進，當碰到死擋鐵時，液壓滑臺便停止進給； 攻絲裝置開始攻絲，攻絲到終點時，停留，發(fā)出工退信號，退回原位置時， 液壓臺開始慢退，然后快

40、退到原位。 5 進給機構的設計 22 6 6 電氣部分設計電氣部分設計 本次設計要求工作的自動線上，生產過程完全自動化，所以對電氣部分 的要求十分嚴格，電氣部分的設計也顯得特別重要。本次設計采用單片機對 加工過程進行控制。 6.16.1 整個機床的動作順序整個機床的動作順序 啟動機床； 左右滑臺快進； 左右滑臺緩進； 絲錐工進； 攻絲到終點； 絲錐工退； 左右滑臺緩退； 左右滑臺快退，回到原位； 完成一次加工。 6.26.2 電器原理圖電器原理圖 見圖紙 5 本次設計的電器控制基于單片機的控制。8255A 直接 MCS-51 總線接口， 由于 8031 內部存儲空間有限，擴展了一個 ROM27

41、64 和一個 RAM6264。8255A 的片選信號及口地址選擇線分別由 8031 的 P2.7 和 P0.1、P0.0 經地址鎖存器 74LS373 鎖存后提供。 6.2.1 單片機控制伺服閥的結構原理圖 單片機與 PWM 功率放大器接口由 0832，運算器 U3和 U4組成。0832 接成 電流開關方式工作狀態(tài)，故轉換的結果是電流量。電流從 I1輸出由 U3運算放 大器處理之后輸出的電壓為-VREFD/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。運算放大器 U4的作用是進行電平轉 換，它把 05V 的輸入電壓轉換成-2.5+2.

42、5V 的電壓。U4放大系數(shù)為 1，同 時在它的負輸入端加上了 2.5V 參考電壓；所以，當 U3輸出為 0V 時，U4輸出 吉林大學本科畢業(yè)設計 1 為-2.5V； 6 電氣部分設計 24 U3輸出為 5V 時，U4輸出為+2.5V。實際上，U4的輸出電壓 VU4為： VU4=-（VU3-2.5V） 其中，VU3是運算放大器 U3的輸出電壓。 U4的輸出電壓去控制 PWM 功率放大器，就可以使伺服電機以不同的速度 實現(xiàn)正反轉。 伺服閥控制液壓滑臺的油液流動，來實現(xiàn)工作臺的進給。 圖 6-1 單片機控制伺服閥的結構原理圖 6.2.2 單片機控制步進電機的結構原理圖 單片機通過光藕控制步進電動機。

43、當單片機的輸出口輸出高電平時，光 電藕合器輸入端電流為 0，則輸出開路，晶體管 VT1不導通，步進電動機繞組 兩端無電壓；當輸出高電平時，4N25 的電流為 10mA，4N25 的電流傳輸比大于 20%，輸出端可以流過大于 2mA 的電流，再經過晶體管放大，產生驅動步進電 機所需的電流。 步進電機將動力傳遞給攻絲主軸，驅動主軸正反轉和調速。 吉林大學本科畢業(yè)設計 25 圖 6-2 單片機控制步進電機的結構原理圖 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 26 總總 結結 經過一個學期的努力，我最終完成了專用攻絲組合機床的設計。為大學 四年的學習畫上一個圓滿的句號。 畢業(yè)設計對于老師來說是對同學這大學四年的學

44、習的最后一次考察，對 于我們來說是對我們大學四年的學習進行一次較為系統(tǒng)的總結。在設計過程 中，我對原來學過的知識又進行了一次較為系統(tǒng)的學習，鞏固的原有知識， 更加深了對原有知識的了解，比如說單片機、機械原理、機械設計、機械制 造、機電一體化、機電控制系統(tǒng)設計及一些計算機輔助設計 （AUTOCAD、CATIA）等。 以前我們所學的知識主要是以課本為基礎，結合實際中的簡單應用，這 次設計就是把所學知識應用到了較為復雜的設計制造中來，立足于生產實際。 在設計過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教老師、同學他們都給了我很大幫助，使我深刻了 解合作的重要

45、性。在設計的最后階段就是設計說明書的編寫，通過編寫設計 說明書把原來設計過程中凌亂的思路整理起來，用增強了我對 Microsoft Word 的操作能力，讓我在個人能力上更進一步。 吉林大學本科畢業(yè)設計 27 致 謝 在這近一個學期的畢業(yè)設計中，我得到老師和同學非常大的幫助?？梢?說如果沒有他們的幫助，我無法順利完成畢業(yè)設計。 一個人的能力是有限的，而集體的力量的無限的。在這次設計中，我最 要感謝的就是我的導師于萍老師，她在百忙之中抽出時間為我們輔導，答疑。 在設計初期我就遇到了一些困難，我在圖書館和網(wǎng)上找了好多天，也沒有找 到有關攻絲組合機床的總體裝配圖的資料，我的設計被迫中斷，是老師的鼓

46、勵和幫助使我沒有自暴自棄，又經過近一周的努力，我逐漸對，我設計的機 床的總體結構有了了解，畫出了總裝圖。接下來就是部件圖的設計，在設計 過程中，有很多細節(jié)的問題我都搞不清楚，老師把我圖中的錯誤一一指出， 我便開始在圖書館，找相關的書籍。比如在設計制動器時，一些零件的連接 和配合我搞不懂，我們組長同學帶著我去圖書館一塊去翻閱相關書籍，終于 找了有關制動器設計方面的書，幫我又一次解決的了困難。我們組的其他同 學也給了我莫大的幫助，每當我抱怨，煩躁的時候，他們都耐心開導我，鼓 勵我，才使我沒有在困難面前屈服。在這里我還要感謝我的室友，每當我在 畫圖的過程中，遇到了一些畫法上的問題，我便向她們請教，她

47、們便盡其所 能的為我解答。 最后，我真誠的向他們說聲謝謝。 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 28 參考文獻 1 胡乾斌、李光斌、李玲、甘錫英. 單片微型計算機原理與應用. 華中 理工大學出版社 2 張毅剛、彭喜元、姜守達、喬立巖. 新編 MSC-51 單片機應用設計. 哈 爾濱工業(yè)大學出版社 3 高春甫. 機電控制系統(tǒng)設計. 吉林大學出版社 4 侯洪生. 機械工程圖學. 科學出版社 5 寇尊權. 機械設計課程設計. 吉林科學技術出版社 6 譚慶昌、趙洪志、曾平. 機械設計. 吉林科學技術出版社 7 于駿一、鄒青. 機械制造技術基礎. 機械工業(yè)出版社 8 孟少農主編. 機械加工工藝手冊. 機械工業(yè)出

48、版社，1991.3 9 徐灝主編. 機械設計手冊. 機械工業(yè)出版社，1991 10 楊黎明主編. 機械夾具設計手冊. 國際工業(yè)出版社，1996 11 饒凱. 小型機械動力頭攻絲亂扣與攻深控制問題. 組合機床與自動加 工技術，1982.(10) 12 佟偉. 攻絲組合機床及包括有攻絲工序的組合機床的設計. 組合機床 與自動加工技術，1973.(05) 13 曹維乾. 組合機床多軸攻絲主軸箱的設計. 組合機床與自動加工技術， 吉林大學本科畢業(yè)設計 29 1960.(04) 14 李如松. 組合機床與自動線的技術發(fā)展. 組合機床與自動化技術， 1999.(01) 15 李秀敏. 組合機床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)

49、展思考. 航空制造技術，2003.(04) 16 丁國琴. 組合機床主軸箱的計算機輔助設計. 機械工程師，2002.(06) 17 胡雪飛. 組合攻絲機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. 機電一體化設計基礎. 科學出版社，2004 19 Richard Lee. Shop Air Drives Tapping Machine. Cranes Today, 2001.(6) 20. Norris, P. Instrument design, manufacture and calibration for use in monitoring the

50、 field performance of jacked concrete pipes, Report No. OUEL 1919192, Department of Engineering Science,University of Oxford, 1992. 21. Norris, P. The behaviour of jacked concrete pipes during site installation. D. Phil. Thesis, University of Oxford. 1992. 22 Haslem, R. F.Open-Loop and Closed-Loop C

51、ontrol. New York, 1976. 23 Lupini, J. F. The Basic Machines. Technical Report 112, 1983. 24 Poul Joen. Automated drill and tapping machines. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2003.(04) 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 30 附錄附錄 1 1 程序設計程序設計 ORG 000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP KEYJMP ORG 0100H MAIN: SETB IT0 SETB

52、EX0 SETB EA MOV DPTR, #0EF00H MOV A, #02H MOVX DPTR,A HERE: AJMP HERE RX MOV R2, #03H MOV TMOD, #20H MOV TH1,#F3H MOV TL1,#0F3H MOV SCON, #0F0H MOV PCON, #80H 吉林大學本科畢業(yè)設計 31 SETB TR1 SETB 7FH MOV 65H, #00H MOV 64H, #10H MOV 63H, #00H MOV 62H, #01H MOV 61H, #00H SETB EA SETB ES WAIT: JB ES, WAIT RET PRINT: MOV R1, #60H MOV R7, #XXH MOV DPTR, #7FFFH JNB P1.2, HALM LOOP: MOV A, R1 MOVX DPTR, A NOP NOP WAIT: JB P1.0, WAIT INC R1 DJNZ R7, LOOP HALM: SJMP HALM 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 32 附錄附錄 2 2 三維圖三維圖 吉林大學本科畢業(yè)設計 1