车床主轴箱箱体左侧8M8螺纹攻丝机夹具设计.doc

1前言1.1课题名称及其具体要求1.1.1课题名称车床主轴箱箱体左侧8-M8螺纹攻丝机夹具设计1.1.2题目内容及要求本题目的主要内容是设计一台能加工的通孔，总共八个孔的右侧面螺纹攻丝机夹具，机床类型为卧式单面，液压驱动，由PLC控制的一台机床,其余设计内容均自定。1.1.3实验、数据及图纸要求 本设计完成后必须包括被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图、夹具装配总图，折合A0图纸共2张。此外，设计说明书需6千字。1.2研究目及意义目前，组合机床的需求量很大，国家鼓励其出口。而国内汽车工业的迅速发展也势必导致各类零部件加工量的增大。因此，组合机床可多刀、多轴、多面、多工位加工的优点就显得犹为突出。本设计就是在攻丝组合机床的设计基础上，设计一台能加工的通孔，总共八个孔的右侧面螺纹攻丝机夹具。1.3国内外数控车床研究概况国外研究状况1952年美国生产出了第一台数控机床，此后，日本、德国、意大利等国家的一些木工机床的制造厂家应用机电一体化技术，相继推出了各种先进的机床。目前，螺纹加工机床已经与液压系统，气压系统和数控系统结合生产出了很多先进的攻丝机，例如：西班牙的才CMA攻丝机系列，等等。目前，机床加工正在向复合化，高速化，精密化，高效能化，智能化，环保化方向发展而螺纹加工正在向高效率，高自有度，高生产率，高自动化，高定位速度和高切削速度，低成本方向发展。国内研究状况我国自改革开放以来，虽然机床加工机械的技术水平及产品质量有着显著的提高，但与先进的发达国家相比差距较大，主要存在的问题有：水平低、仿制多、品种少、自动化程度不高，外观质量不高，机床机械合格率低，远低于同类机械产品的平均合格率。螺纹加工机床和其他机床一样发展缓慢。国内生产的中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞力。但在中、高档数控机床方面，与国外一些先进产品相比，仍存在较大差距。螺纹加工的数控化程度也很低。虽然我国现在的水平很低不过我们有很好的发展前景：首先，我国的政策调整有利于车床行业的发展；第二，产业转移给车床行业的发展带来了机遇；第三，下游行业成长较快；第四，数控车床消费增长较快。而螺纹加工的攻丝机只是车床中的一个部分，当然也具有很好的发展前景。目前国内有很多的组合机床仍然采用继电器控制，使用不便，且较为落后。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。 图2-2 攻丝装置原理图1电机；2多轴箱；3主轴； 4靠模螺母；5靠模螺杆；6攻丝卡头由于攻丝过程中，只是靠模螺杆5带动丝锥轴向移动，因此主轴与靠模螺杆连接处轴向可以相对滑动，一般用滑键连接，滑动的最大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：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组合机床方案确定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。4. 组合机床夹具设计41机床夹具的用途及使用优点一、保证产品质量；二、提高劳动生产率；三、扩大机床的工艺范围，解决复杂或困难的工艺问题；四、改变原机床的用途，扩大机床使用范围；五、减轻操作的劳动强度，做到安全生产。4.2定位支承系统设计4.2.1定位六法及定位面工件采用三面定位，以底面为主要定位面，后面为导向面，左侧面为止推面。采用此方法限制了六个自由度，为完全定位。4.2.2定位支承元件及布置选择常用定位元件支承板，使用两块。为便于排屑，沿纵向用倒角并设沟槽。为提高支承板耐磨性，采用钢制造。导向面使用一个导向板（限位板），止推面使用一个支承钉。4.2.3夹紧机构设计一、夹紧动力夹紧动力选用螺纹螺栓配合的机械力进行夹紧。二、夹紧力确定1）确定摩擦系数根据机床夹具设计手册，取工件与支承压板之间摩擦系数：2）安全系数由于刀具钝化等原因，准确地确定夹紧力较困难。根据机床夹具设计手册查得，总安全系数式中：基本安全系数，加工表面光洁度系数，毛面，光面； 刀具磨钝系数，； 断续切削系数，； 疲劳系数，（人力操纵），（动力操纵）。取，满足要求。3）夹紧力计算根据夹紧力所需，选择前法兰式液压夹紧油缸。油缸内活塞杆，行程。4.3组合机床夹具设计因被加工零件为箱体零件，机床为卧式，刀具选用丝锥，本夹具为压板夹紧工件从一侧推入，然后定位夹紧。4.3.1夹具体设计夹具体是夹具的基础件，夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。夹具体要有足够的强度和刚度，只有这样，在加工过程中，夹具体在切削力、夹紧力的作用下，才不会产生不允许的变形和振动。此外，在保证强度和刚度的前提下，夹具体应力求结构简单便于制造、装配和检验；体积小、重量轻以便于操作。 考虑到加工的零件是一个箱体而且上表面是空的，为了使其受力比较好所以采用两边开阔的常压办对加工的零件进行夹紧。夹紧的零件采用双头螺栓，螺母夹紧方式。支撑面采用3个小的支撑块支撑。用一个空和一个面定位。4.3.2角铁的选择考虑到被加工零件尺寸较大，选择标准的角铁满足不了本设计要求，故在标准角铁的尺寸基础上，适当增大以满足要求。角铁所选用的材料均为，毛坯要经时效处理。本设计中角铁使用数量为3个，其中加工孔部位角铁需留出空间以方便加工。其具体尺寸和结构如图4-2、4-3、4-4所示。图4-2 角铁一 4.4夹具总装配图技术要求制定4.4.1精度等级同轴度、平行度和垂直度一般为被加工零件精度1/3左右。4.4.2定位精度要求工件以定位支承块定位，定位面应在同一平面内，允差0.02，支承块在一次安装下加工到所要精度。4.4.3总装配图绘制要求一、被加工零件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面用双点划线绘制在各个视图的合适位置上。二、各零件要进行编号，并填写零件明细表和标题栏。三、标注必要的尺寸、公差配合及技术要求。毕业设计总结本次毕业设计主要是进行PLC控制的攻丝组合机床组合机床夹具设计。在设计过程中，主要进行了资料收集、组合机床总体设计、夹具设计图纸绘制、论文撰写等工作。在设计的过程中，遇到了不少困难。但在老师和各位同学的积极帮助下，许多问题都得以顺利解决。以下是本设计的一些优缺点：优点：机床组合机床夹具设计,被加工零件装入夹具时，定位比较准确，夹紧力适当，不会破坏工件其他表面的加工精度。缺点：因采用的组合机床类型为卧式，在设计夹具时必须充分考虑到工件是否能够定位准确。所以只能采用将工件从右侧面推入，后面和左侧面均有支承钉定位的夹具。虽然定位准确，但不能够实现自动化流水线的加工方式。必须由人工或机械将工件从一侧推入，加工完毕后再将工件取出。对于现今自动化程度较高的生产方式来说，有许多不利因素，比如生产率降低、增加人力物力；电机的频繁起动易减短寿命；工件从一侧推入操作不当易造成事故等等。如采用立式组合机床，工件定位时可采用底面可伸缩的支承钉来定位，既保证了加工精度，又易于实现自动化流水线。希望在以后的工作中，能多加改进，以设计出更合理、更实用、更简便的产品。2009年6月8日致 谢本次毕业设计是在崔虹雯老师的指导下完成的。感谢崔虹雯老师的谆谆教导和悉心指导！在整个毕业设计过程中，无论是在收集资料、研究内容安排方面，还是在图纸绘制、程序调试方面，崔虹雯老师都给予了极大的支持和帮助！正是在崔虹雯老师的热情指导下，本次毕业设计才能顺利完成！崔老师渊博的知识、严谨的治学态度、宽以待人的长者风范，无一不让学生受益终生！崔老师不仅在学习上热情指导，学生将铭记不忘！除此之外，作者还要感谢帮助过我的同学们。在你们的无私帮助下，本次毕业设计中的许多难题都得以顺利解决！我还要感谢学校的帮助如果没有学校图书馆的资料那我就无法完成我的毕业设计。最后，谨向我的指导老师崔老师和帮助过我的同学们和学校表示最真挚的感谢！2009年6月8日参 考 资 料1、戴曙 金属切削机床 机械工业出版社2、林文焕 机床夹具设计 国防工业出版社3、许小杨 专用机床设备设计 重庆大学出版社4、吴圣庄 金属切削机床概论 吉林工业大学出版社5、徐鸿本 机床夹具设计手册 辽宁科学技术出版社 6、冯辛安 机械制造装备设计北京：机械工业出版社, 1999