1、编号： 本科毕业设计（论文）经济型数控车床攻丝过载保护装置设计下属学院 机械与建筑学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12 机械 1 班 学 号 124174214 姓 名 胡鼎 指导教师 任睿 完成日期 2016 年 4 月 26 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文经济型数控车床攻丝过载保护装置均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）： 年 月 日摘 要【摘要】该论文主要介绍了经济性数控车床攻丝过载保护装置，这种攻丝装置主要在较小的数控车床上设计的，根据数控车床进给装置主轴功率要求，分析并且具体讨
2、论机电关联和工件转动，由此测量稳定的扭矩，选定合适的丝锥。利用离合器装置来进行过载保护，防止丝锥的折断 1。介绍离合器的选用与计算。根据每一次的丝锥转矩大小确定攻丝机的极限转矩，从而确定出攻丝时需要保护的范围。从主传动系统入手，确定最好机床主轴功率与转矩特性的匹配方案，计算和校核相关运动参数和动力参数。该论文主要写了关于攻丝过载保护装置的设计方案以及方法，从而获得最为方便的方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统的设计中，本文通过对主传动系统的分析与研究，绘制工作零件图与攻丝过载保护装置的装配图。【关键词】攻丝；过载保护；离合器；传动比Abstract【ABSTRACT】The paper m
3、ainly introduces the design of automatic tapping machine overload protection device, the tapping machine is mainly in smaller bench type drilling machine design, according to the requirements of the CNC machine tools in the main drive system and the spindle power, analysis and discuss specific elect
4、rical and mechanical association classification speed of main drive system design principle. Tapping machine torque limit is determined according to every tap torque to determine the tapping machine to protect. Starting from the main drive system, determine the best spindle power and torque characte
5、ristics matching scheme, calculating and checking the related movement parameters and dynamic parameters. The paper mainly to write a about tapping machine spindle drive system design And method, have been calculated according to the kinematic parameters of gearbox of center distance minimum as the
6、goal, to determine the transmission system to the corresponding transmission scheme, so as to obtain the most convenient scheme and the design of the high efficiency. In the design of the main drive system of machine tool, in order to simplify the structure, making axial size is more reasonable, tri
7、al by the design method of gear modulus, making the calculation becomes reasonable and easy to find more accurate answers. In this paper, by analysis and research of the main drive system of trigeminy slip gear characteristics, drawing parts drawing and tapping machine assembly drawing.【KEYWORDS】Tap
8、ping machine; overload protection; main drive gear; transmission ratio目 录1 绪论 .51.1 数控车床在国民的地位及其发展 .51.2 国内数控车床发展及趋势 .51.3 数控车床攻丝过载保护装置 .61.4 本课题设计内容及要求 .62 数控机床与离合器的选择 .72.1 数控车床的选择 .72.2 离合器的选择 .83 离合器设计 .113.1 数控车床主传动轴以及切削力计算 .113.2 离合器的计算与选择 .123.2.1 弹簧压力计算 .123.2.2 弹簧设计 .133.3 离合器的选择 .144 离合器内花
9、键套设计 .154.1 花键套设计 .154.1.1 花键套的技术要求 .154.1.2 毛胚的选择 .154.1.3 确定切削用量及一些工序 .164.2 转速的计算 .194.3 常用材料及热处理 .195 设计结构以及说明 .225.1 结构设计的内容、技术要求以及方案 .225.2 装配图及零件图 .226 校核 .236.1 刚度校核 .236.2 轴承寿命校核 .247 结论 .25参考文献 .26致谢 .271 绪论1.1 数控车床在国民的地位及其发展在当今社会中，人们为了提高生产效率和提高产品的质量，运用各种机器与设备来制造各种金属零件。既提高了产品的质量，又解放了劳动力。由于
10、是机械制造的零件，其精准度与形状都不是人工操作所能比拟的。特别是制造那种形状复杂、精准度要求高、粗糙度要求高的小型零件。用人工劳动力来制造，需要及其长的时间以及精力。而如果用机床来制造，则能快速的将几十道加工工序完成。所以，用数控车床来制造设备是现在很重要的一道工序。在当今的机械制造厂生产中，数控机床加工的工作量站到了总的工作量的一半以上。其机械化程度越高也是标志着一个国家的发达程度。国家的高度发展能从它的机械化程度中体现出来。可以这样说，没有车床的发展，就没有现在高端城市的发展。机床的发展随着社会的进步而逐渐的改善。最开始的机床是由木制的，由人工或者家畜驱动的，主要用于木料和陶瓷的加工。而对
11、于现在真正意义上的车床则是在 18 世纪中期在欧美一些工业发展程度高的国家先开始发展起来的。当时开始从手工厂到机械工厂过度。越来越需要各种机器。这样就变相的推动了机床的迅速发展。为了使蒸汽机的发明公仔机床上，1771 年左右制造出了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797 年发明了带有机动刀架的车床，这也是第一次用机械代替了人手的的运动。这次的改革不仅解放了双手，并且使机床的加工精度有了一个质的飞跃，从而形成了现代机床的雏形 2。在 19 世纪末，车床、钻床等加工机床已经基本形成了。纵观世界上车床的发展历史，随着机械工业化的不断扩大和科学技术的发展而发展的，并且还在不断的提高着生产效率，加工的精度
12、扩大了产品的品种等等。现代的数控车床还是继续的沿着这一方向发展，并且往更加发达的方向发展。1.2 国内数控车床发展及趋势我国的车床发展是在新中国成立后开始发展起来的。解放前，中国由于长期的封闭统治时期和帝国主义侵略导致了我国的发展十分的落后，没有一个好的机械制造业，也没有好的机床的制造商 3。直到解放之后，全国上下开始有了少些城市的一些小规格的机械生产厂家，生产些少量的简单皮带等。直到解放后，人民政府开始重视了机床的发展，开始认识到机床的发展力度，生产力的发展与国家的发展密切的相关。在解放时期，一些原本小的机械厂家逐渐的改建成了专业厂，几年之后，又新增一系列的机械类生产厂家。经过了 50 多年
13、的建设，我国的机床从无到有，现在已经能生产许多种机械的产业。在一些大型的机床加工体系中，能生产 5000多种机床种类，这些不仅在国内生产，且没年还有一定量的机床出口给国外。我国机床发展十分的迅速，获得的成就也是十分巨大，但是和一些世界顶尖的水平相比较，差距还是比较大的，为了提高我国的工业、农业、机械行业的市场竞争力，改进机床提高产品质量是必不可少的。加强产品工艺的研究，大力开发机床的品种，才能使我国的机床工业与世界上的顶尖国家相看齐 12。加入了 WTO 以后，我国也迎来了更加大的机遇，引进了国外的先进水平无疑能使我国的机床发展业迅速提高，但是所面临的挑战也未曾消失过。国内的生产厂家都面临着挑
14、战，只有想出相对应的策略正确的应对才能在这个弱肉强食的竞争中存活下来。1.3 数控车床攻丝过载保护装置用数控车床进行攻丝一般都是转换成人工攻丝来进行的，用人工方式进行攻丝在切入1 到 2 圈时就要进行检查，看丝锥的位置是否正确，如不正确要倒退回来重新进行。切入3 到 4 圈之后丝锥还是在正常的位置那么以后就只需要转动绞手而不用继续对着丝锥施加压力。不然螺纹牙将会损坏 13。当时用自动刚性攻丝时，处理的不好容易将丝锥折断，折断丝锥就等于一件产品遭到了破坏。为此，此课程设计一种在数控车床进行攻丝时保护丝锥，增加产品的生产效率。为了防止丝锥攻螺纹的时候扭矩过大而产生断裂的情况，从而设计一种离合器装置
15、，使扭矩过大时主轴和传动轴之间断开，让丝锥随着工件一起转动，就做到了保护丝锥的效果。这样的话就要将丝锥的夹具进行设计。在丝锥的夹具中结合离合器装置从而做到这种效果 4。1.4 本课题设计内容及要求（1）.完成数控车床的选择（2）.完成离合器的选择（3）.做到能保护丝锥，减少攻丝过程中的失误2 数控机床与离合器的选择数控车床的种类繁多种类不一，每一种都有每一种的特点和效果，按照不同的用途和方便性，可以从不同的数控车床中进行选择。离合器也是相同，有可以用在汽车上的，也能有用在小机械上的不同的离合器其功能都有不同，一般用在汽车上的较多，但是在不同的环境下也有其不同的用法。2.1 数控车床的选择按照功
16、能的多少分可以分为全功能型数控车床以及经济型数控车床 5：（1）全功能型数控车床：功能较全面，机床的精度想多高，分辨率很高。此数控车床进给速度一般在 15m/min 以上，相比其他车床的速度快。它多数进给采用半闭环直流或者交流伺服系统。拥有 CTR 显示器，有着其他车床没有的功能，比如对图片文字的识别系统，可以和人进行简单的对话，可以进行自我诊断 14。（2）经济型数控车床：更加偏向于普通的数控机床，采用的是步进电动机驱动的开环伺服系统，控制系统采用单板机来实现。也只有写简单的 CRT 字符的显示 6。（3）车削中心：在全功能数控车床之上，用全功能数控车床作为主体，实现多种复杂繁琐的工序的机床
17、。自带配置刀库、换刀装置等、可以完成回转类零件的多种工序，功能十分全面，价格也十分高（4）FMC 车床：此车床实际是有一个数控车床、机器人等结构做成，它能做到完整的自动化，如同人一样进行工件的搬运、装卸、加工 15。考虑到课题的需要性，只用到攻丝的功能，考虑经济性和实际性以及可行性。我们选择经济性数控车床作为本次课题的主体。攻丝时的加工范围也并不是很大所以选用CJK6130 数控车床 C 代表车床，J 表示经济性，6 表示卧式车床，1 表示卧式车床系，30 表示加工零件的最大直径是 300 毫米。图 1-1 为 CJK6130 数控车床CJK6130 数控车床主要技术参数床身上最大回转直径/m
18、m 450 X 轴快速移动/mm/min 6000托板上最大回转直径/mm 200 X 轴最小设定单位/mm 0.001床身导轨宽度/mm 360 X 轴重复定位精度/mm 0.01最大工件长度/mm 400 Z 轴快速移动/mm/min 6000最大车削直径/mm 450 Z 轴最小设定单位/mm 0.001X 轴最大行程/mm 700 Z 轴重复定位精度/mm 0.01Z 轴最大行程/mm 500 刀架类型及工位数 四位电动刀架/排刀架主轴内孔锥度 43 尾座套筒直径/mm 55主轴通孔直径/mm 48 尾座导轨行程/mm 350主轴极数 无极变数 尾座顶尖锥孔 莫氏 4 号主轴转速/rpm 100-3000 尾座套筒位移尺寸/mm 150卡盘类型及尺寸 手动/液压/6 寸/8寸 外形尺寸（长 X 宽 X 高） 1800X1150X1650主轴额定功率/kw 4.0 机床重量/kg 80加紧方式 弹簧夹头卡盘表 1-12.2 离合器的选择采用离合器的装置能做到对丝锥的保护作用，其工作原理是在扭矩超过丝锥所能承受的扭矩时，离合器断开使主轴与传动轴分离，导致丝锥随着工件一起传动，从而保护了丝锥，进给系统停止，保护了工件。离合器的种类：常见的离合器有摩擦片式离合器、电磁离合器、磁粉离合器等。对于数控车床的攻丝，可用到又简便的为摩擦片式离合器比较实用方便。
