1、车床主轴箱箱体左侧 8-M8 螺纹攻丝机设计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8M机，机床类型为卧式单面，液压驱动，由 PLC 控制，一台机床年产量为 3-6 万件。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、组合机床多轴箱图、夹具装配总图、液压系统原理图、控制系统原理图各一张，折合 A0图纸共 4 张。此外，设计说明书需 1.5 万字。1.2研究目的及意义目前，组合机床
2、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，将 PLC 控制技术和液压控制技术应用到其中，以便进一步提高组合机床的自动化程度。1.3国内外同类研究概况1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
3、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。2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
4、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
5、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 ，%807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
6、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
7、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
8、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）
9、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 ，当靠模工P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 。杆P杆 工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
10、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 。m60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
11、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402HT24170HB的通孔 8 个， 个孔在 3 个圆上规律分布。M被加工零件的外形如图 3-1 所示。图
12、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8M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
13、削速度 min/84V查机械加工工艺手册得：螺纹间距 ， f25.1选 min/20r切削速度： DV min/027.51283 满足要求每分钟进给量 fSVf锥式中： 主轴系统的进给量（ ） ；fVin/丝锥每分钟自行引进量（ ） ；锥S m丝锥每分钟转速（ ） ；nin/r丝锥的螺距，多头螺纹为导程（ ） 。f i/25.01.203mVf 3.2.2确定 F.P.T1）切削扭矩 的计算T根据专用机床设备设计表 7-24 查得：5.14.9wPDT式中： 工件螺距（ ） ；wPm加工直径（ ） 。D mNTw 70.582.1895195414.2）切削力 的计算FDTF N17.258
14、0.52总切削力 F46总3）切削功率 的计算P根据专用机床设备设计表 7-24 查得： DTVP9740 kW103.827.5.总功率 kP32.01.8总考虑到功率损失， 4.18总实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
15、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
16、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
17、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
18、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
19、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
20、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 。8丝锥的具体结构和尺寸如图 3-2 所示：)(md)(1)(ml)(L830.627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8MmT70.58md17再查表 7-30（通用攻丝主轴
21、的系列参数） ，确定主轴类型为：前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴确定主轴直径： d20mD16/3/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：丝锥“超前”进给的单向补偿攻丝卡头；主轴或攻丝靠模“超前”进给的单向补偿攻丝卡头。在
22、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0281T2081T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。
23、型主要用于组028T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、第类攻丝靠模规格）：md20选用型号为 的攻丝靠模装置02816T其具体参数为：，mMD50P75.1， ，d1631D82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
24、、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LL工时应按最长孔计算）与刀具切入长度 和切出长度 之12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m105间选择，误差大时取大值。切出长度 根据专用机床设2L备设计表 7-32 查得：锥52式中： 丝锥前端锥部的长度。锥L由于加工深度一定，选择 。mL31206工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 。m103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
25、 第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。 mL136510 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
26、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）
27、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。5.21根据前面计算功率 ，即 ，且考虑到攻丝时对转速要求kWP715.0kWP78.103.电 机较低，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。min
28、/rn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IVTD321，电动机的功率为 ， （ 为电动机安装端面至罩壳后面间的610LYk5.1L3203L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IAHY1321C为 。二级进给及压力继电器型号为 。导轨防护装置型号为m40 532F。分级进给装置型号为 。8132FHY940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。IAHY321图
29、3-7 型液压滑台卧式配置时联系尺寸IAHY321三、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)2635(连接固定尺寸，初步定夹具长宽高为 。m40四、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mH106ISO组合机床时，装料高度可根据具体情况在 之间选取。085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、h2mh19中间底座、夹具高度等尺寸的限制（滑台与滑座总
30、高 ，侧底座高度283，夹具底座高度 ，中间底座高度 ） ，本设计的机床装mh5604m1785560料高度 。H983五、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20R使空余边缘尺寸不小于 。m107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：)(2)( 31321 llLL式中： 加工终了位置，主轴箱端面至工件端面间的距离，本设计中1L；m67
31、1主轴箱厚度，本设计 ；2 mL325工件沿机床长度方向的尺寸，本设计 ；3L L362机床长度方向上，主轴箱与动力滑台的重合长度，本设计 ；1l ml154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2滑台， 尺寸的最大范围为 。本设计 ；2l m857l802滑座前端面至侧底座前端面的距离，本设计 。3l m13 )(2)( 1321 llLL)08546567m0根据 ，查专用机床设备设计表 7-10（中间底座主要尺寸）：mL10选定中间底座长为 mL10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，2355选定中间底座宽度为 。710中间底座的长宽为
32、 。m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325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BH1h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BH布位置有关，可按下式确定： 12bh式中： 工件在宽度方向相距最远的两孔距离（ ） 。b m最边缘主轴中心距箱外壁的距离（ ） 。1工件在高度方向相距最远的两孔距离（ ） 。h最低主轴高度（ ） 。1hm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，推荐 ，取 。mb1071mb10主轴箱最低主轴高度 须考
33、虑到与工件最低孔位置（ ） 、机床装料高度（1hh2） 、滑台滑座总高（ ） 、侧底座高度（ ） 、滑座与侧底mH983m2803564座之间调整垫高度（ ）等尺寸之间的关系而确定。对于卧式组合机床， 要保57 1h证润滑油不致从主轴衬套处泄露，通常推荐： h140851 ).(47321 hH562970m5. mbB38710821hH5.4925.根据上述计算值，按多轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定多轴箱轮廓尺寸为 mHB50七、机床联系尺寸图绘制注意事项1）画主视图时，主视图的图形布置应与实际机床工作布置一致，并选择合适比例。为便于机床的调整和维修，滑座与侧底座之间需加 厚的调整垫。m5
34、2）机床各主要组成部件的轮廓尺寸及相关联系尺寸必须标注的完整、恰当，应使机床在长、宽、高三个方向的尺寸链封闭。3）应注明工件、夹具、动力部件、中间底座对称中心线间的位置关系。4）应注明电动机的型号、功率、转速及所选标准通用部件的型号规格和其主要轮廓尺寸，并对组成机床的所有部件进行分组编号，作为部件和零件设计的原始依据。3.3.4机床生产率计算卡根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度、切削用量、动力部件的快进及工进速度等，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，用以反映机床的加工过程，完成每一动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床的负荷率等。一、理想生产率 Q指完成年生产纲领 （包括备
35、品及废品率在内）所要求的机床生产率。它与全年A工时总数 有关，一般情况下，单班制生产 取 ，则KKh20件 4.00A3026AM2 Y132S-4 5.5kW 380V 1440rmin 11.6AM3 Y801-4 0.55kW 380V 1390rmin 1.50A7.3主电路设计M1 电机由接触器 KM1、KM2 控制实现正反向运转；M2 电机由 KM3 控制，工作时，由液压系统控制液压滑台的前进与后退，以保证攻丝深度；M3 电机由 KM4 控制，工作时，冷却液开启。所有的电机均设过载保护。主电路如图 6-1 所示。7.4控制电路设计根据设计题目要求，采用 PLC 控制。各按钮、行程开
36、关、线圈和指示灯的作用见第六章 PLC 控制系统设计中端子分配图的设计图 6-2。控制电路见图 7-2 所示。7.5控制电源的确定及总体电路的审核完善由于交流控制电路比较复杂，需要控制电源变压器，选用 220V 作为控制电路电压。信号指示采用 6V 交流供电。根据各局部电路之间的相互关系，考虑必要保护环节的设置，审核各电器元件触头的使用是否合理等问题，完善后的电气原理图见图纸：电气控制电路原理图。图 7-1 主电路图 7-2 控制电路7.6电器元件的选择7.6.1电器元件的可靠性随着科学技术和工业生产的发展，自动化控制系统的规模越来越大。一个大型的自动控制系统常需要几万个元件。因此，整个系统的
37、可靠性与其所用元件的可靠性有着密切的关系。若某一个串联系统，其中只要有一个元件失效，就会使整个系统发生故障，其整个设备停工所造成的损失要远远超过该元件本身的价格。因此，如何正确选用好元件，对控制系统电路的设计是很重要的。7.6.2电器元件选择的基本原则一、根据对控制元件功能的要求，确定电器元件类型。以继电接触器控制系统为例，当元件用于通、断功率较大的主电路时，应选用交流接触器；若元件用于切换较小的电路（如控制电路）时，则应选择中间继电器；若还伴有延时要求时，则应选用时间继电器。二、确定元器件承载能力的临界值及使用寿命。主要是根据电器控制的电压、电流及功率大小来确定元件的规格。三、确定元器件预期
38、的工作环境及供应情况。如防油、防尘、贷源等。四、确定元器件在应用时所需的可靠性等。确定用以改善元器件失效率用的老化或其他筛选试验。采用与可靠性预计相适应的降额系数。进行一些必要的计算或校核。7.7电气位置图的绘制7.7.1电器布置原则一、体积大和较重的电器应安装在控制板的下面。二、安放发热元件时，必须注意电柜内所有元件的温升保持在它们的允许极限内。对散发很大热量的元件，必须隔离安装，必要时可采用风冷。三、为提高电子设备的抗干扰能力，除采取接参考电位电路或公共连接等措施外，还必须把灵敏的元件分开、屏蔽或分开加屏蔽。四、元件的安排必须遵守规定的间隔（参见 GB5226-85）和爬电距离。并应考虑有
39、关的维修条件。经常需要维护检修操作调整用的电器，安装位置要适中。五、尽量把外形及结构尺寸相同的电器元件安装在一起，以利于安装和补充加工。布置要适当、均称、整齐、美观。7.7.2常用配线方式一、根据机床电器布置位置，绘制机床内部接线图。对于简单的电气系统，可直接画出两个元件之间的联线。对于复杂的电气系统，接线关系采用符号标准，不直接画出两元件之间的连接。二、分线盒进线和出线的连线关系要表示清楚，接线板的线号要排列清晰，且便于查找及配线施工。常用的配线方式参见机床电气自动控制表 6-18。根据表 6-18，本设计采用的配线方式为行线槽配线方式。行线槽配线方式各种场合均适用，且便于施工、维修，适合于
40、大批量生产。7.7.3电气元件位置图的绘制元件位置图上必须明确电气元件的安装位置。其代号必须与有关电路图和清单上所用的代号一致，并注明有关接线安装的技术条件。位置图一般还应留出为改进设计所需的空间及导线槽的位置。电气元件位置图见图纸。表 7-1 选择电器元件汇总表电器代号 图 区 名称和用途 技 术 数 据 数 量KM1 KM2KM3KM4SB1、SB2SB3、SB4SB5、SB6SB7、SB8SB9、SB10SQ1、SQ2SQ3、SQ4FU1FU2FU3HL1YA1YA2YA3QFFR1FR2FR3223467、812、1314、1515、169、1011234161213141234接 触
41、 器接 触 器接 触 器接 触 器按 钮按 钮按 钮按 钮按 钮行程开关行程开关熔 断 器熔 断 器熔 断 器指 示 灯电 磁 铁电 磁 铁电 磁 铁自动开关热继电器热继电器热继电器CJ10-10CJ10-10CJ10-20CJ10-5LA10LA10LA10LA10LA10LXK3-S3LXK3-S3RL6-63 500V 35ARL6-25 500V 16ARL6-25 500V 6AZSD-0 6VMQ2MQ2MQ2DZ10JR20-1010R 整定 4AJR20-164S 整定 12AJR20-107R 整定 1.5A1111222222233311111111毕业设计总结本次毕业设计
42、主要是进行 PLC 控制的攻丝组合机床设计。在这短短四个月的设计过程中，主要进行了资料收集、组合机床总体设计、夹具设计、PLC 控制系统设计、电气控制系统设计、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：本组合机床类型为卧式，液压驱动，PLC 控制。操作方便，易于控制。主轴箱、侧底座、中间底座等均为标准件，可反复多次利用。且采用攻丝靠模装置，工作时刀具与加工孔的对中性较好，不容易产生刀具中心线与加工孔中心线偏移而造成加工不准确。被加工零件装入夹具时，定位也比较准确，夹紧力适当，不会破坏工件其他
43、表面的加工精度。采用的 PLC 型号为 FX0S-30MR，简单易懂且操作方便。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。此外，因没有
44、进行过实地的工厂参观，各类电器元件也因没见过实物而没有一个整体的印象，所以在进行中间底座、侧底座、电气元件等方面的选择时，有选择型号过大而造成浪费的现象出现。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。2007 年 6 月 10日致 谢本次毕业设计是在袁成荣副教授的指导下完成的。感谢袁成荣副教授的谆谆教导和悉心指导！在这短短几个月的毕业设计过程中，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，袁成荣副教授都给予了极大的支持和帮助！正是在袁成荣副教授的热情指导下，本次毕业设计才能顺利完成！袁老师渊博的知识、严谨的治学态度、宽以待人的长者风范，无一不让
45、学生受益终生！袁老师不仅在学习上热情指导，而且对学生的生活以及其他方面都给予了亲切关怀，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，谨向我的指导老师袁成荣副教授和帮助过我的同学们和学校表示最真挚的感谢！丁飞2007 年 6 月 10 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、袁哲俊 刀具设计手册 机械工业出版社4、陈远龄 机床电气自动控制 重庆大学出版社 20045、许小杨 专用机床设备设计
46、 重庆大学出版社6、吴圣庄 金属切削机床概论 吉林工业大学出版社7、徐鸿本 机床夹具设计手册 辽宁科学技术出版社 8、谢家瀛 组合机床设计简明手册 机械工业出版社 1994 9、成大先 机床设计手册（第 3 版 第 3、5 册） 化学工业出版社10、郑忠 新编工厂电气设备手册（上、下册） 兵器工业出版社 199811、钟肇新 可编程控制器原理及应用（第二版） 华南理工大学出版社 199912、冯辛安 机械制造装备设计北京：机械工业出版社, 199913、唐一平 Advance Manufacturing Technology 科学出版社 200014、Warren S.seamws:Compu
47、ter numerical control .Delmar Publishing inc, 198815、Hideo MATSUKA.Japanese open control system for Manufacturing Equipment .Int Japan Socprec Eng 1996.16、Rajashera K,et.al.Sensorless control of AC Motor Drives. New York IEEE PRESS. 199517、E.Budak.Y.Altintas Prediction of Milling force coefficients
48、from ortbogonal cutting Data.Trans ASME Journal of Manufacturing science and Enginnering , 1996附录一：PLC 程序控制指令表ORY3M8726M5Y1096M43M8X70Y31M6ENDUTLDOUTRLODOUTANIRLDOUTANIOUTX0Y21MX50Y1M4X0Y61X75Y3XM12Y10M9X5Y107ANIRLDOUTRLDOUTANIRLDANRSOANDLUTIORLDUTANIORLDM70XY3T2K10Y3T2X6M50Y2X4M30Y6T1K0Y6T1X25M0X32Y4X10OUTANDIRLOUANIRLDOUANIRLDOUTANIRLDOUANIRLDSEOUTANIRDLOUTANIRLD
