毕业设计（论文）-内螺纹球阀攻丝机机械部分设计（含全套CAD图纸） .doc

内螺纹球阀攻丝机机械部分设计 学 生：指导老师：由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，cad图纸等，联系153893706摘 要：随着人民生活水平的提高, 内螺纹球阀的使用量正逐年上升。本课题是为中小企业研究一种新型的内螺纹球阀攻丝机，以求克服了以住车床、钻床或手动攻丝的局限和不足，提高内螺纹球阀攻丝机加工的精度和生产效率，而且结构简单，容易操作。内螺纹球阀攻丝机是专用螺纹孔加工设备，攻丝机由床身、攻丝头、传动系统、夹具等组成，本设计主要内容是内螺纹球阀攻丝机的机械部分设计，主要对攻丝过程进行加工工艺分析，对攻丝机的机械部分进行总体方案设计、攻丝机的夹具、传动系统进行选型和详细的计算和结构设计等。关键词：攻丝机；内螺纹球阀；靠模装置；夹具设计；the design on mechanical part of internal thread ball valve tapping machinestudent:leng dongtutor:xiang yangabstract:along with the advancement of science and technology the ball valves use is year after year continues to climb in. this topic is for small and medium-sized enterprise research a new type of threaded ball valve tapping machine, in order to overcome in order to live lathe, drilling or manual tapping limitations and the insufficiency, improve threaded ball valve tapping machining precision and production efficiency, but also simple structure, easy to operate. threaded ball valve tapping machine is special threaded hole processing equipment, tapping machines by lathe bed, tapping head, transmission system, fixture and other components, this design main content is threaded ball valve tapping machine mechanical parts design, main processing tapping process analysis, tapping machine mechanical parts in overall scheme design, tapping machine fixture, transmission system for selection and detailed calculation and structure design, etc.keywords:tapping machine; threaded ball valve; modeling device; fixture design1 前言1.1 攻丝机的原理及类型攻丝机是一种在机件壳体、设备端面、螺母、法兰盘等各种具有不同规格的通孔或盲孔的零件的孔的内侧面加工出内螺纹、螺丝或叫牙扣的机械加工设备。攻丝机也叫攻牙机、螺纹攻牙机、螺纹攻丝机、自动攻丝机等。根据驱动动力种类的不同，攻丝机可以分为手动攻丝机、气动攻丝机、电动攻丝机和液压攻丝机等；根据攻丝机主轴数目不同，可分为单轴攻丝机、二轴攻丝机、四轴攻丝机、六轴攻丝机、多轴攻丝机等；根据加工零件种类不同，攻丝机又可分为模内攻丝机、万能攻丝机、热打螺母攻丝机、法兰螺母攻丝机、圆螺母攻丝机、六角螺母攻丝机、盲孔螺母攻丝机、防盗螺母攻丝机等多种型号；根据攻丝机加工过程的自动化程度不同，攻丝机可分为全自动攻丝机、半自动攻丝机和手动攻丝机等；根据攻丝机攻牙时是否同时钻孔，攻丝机又分钻孔攻丝机、扩孔攻丝机等。全自动攻丝机自动化程度最高，工作时，只要把零件毛坯放入料斗中即可自动进料，自动定位，自动夹紧，自动攻牙、自动卸料，一个工人可以同时操作多台设备，生产效率高，可显著节约劳动力成本！优质攻丝机具有设计新颖、结构合理、简便易用、自动化程度高、使用方便、效率高、免维护、性价比极高等特点，优质的螺母攻丝机加工出的各种螺母螺纹光洁度高，成品合格率高1。1.2 国内外研究情况随着经济的快速增长和科学技术的不断提高，机床制造也得到了快速的发展。然而，机床机械设备的生产能力和水平与发达国家相比还比较落后，由于机床制造业在我国占有相当重要的地位，对经济的发展起着重要作用，因此，我国的机械加工行业也必须成为国际领先的机械制造业2。1.2.1 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加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。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、高自由度、高自动化、高定位速度和高切削速度，低成本方向发展3。1.2.2 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、机床合格率低，远低于同类机械产品的平均合格率，螺纹加工机和其他机床一样发展缓慢。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，数控车床消耗增长较快，而螺纹家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。1.3 内螺纹球阀攻丝机的发展球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的50多年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升，在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。研究内螺纹球阀攻丝机不仅可以提高内螺纹球阀攻丝机加工的精度和生产效率，降低工人的劳动强度，减少对操作者的人身伤害，避免不必要的事故发生，而且会大大促进我国螺纹加工制造的数控化普及，对实现加工机械高精度、高质量、高集成和高自动化的目标具有深远的意义。1.4 本课题的研究内容1.4.1 研究内容本攻丝机主要用于对内螺纹球阀的螺纹孔的加工，本次设计的攻丝机要求能克服了以住车床、钻床或手动攻丝的局限和不足。内螺纹球阀攻丝机是专用螺纹孔加工设备，攻丝机由床身、马达（气动，电动或液压）、攻丝头、传动系统、夹具等组成，要求对攻丝过程进行加工工艺分析，对攻丝机的机械部分进行总体方案设计和布局、攻丝机的夹具、传动系统进行选型和详细的计算和结构设计4。1.4.2 内螺纹球阀攻丝机机械分析通过充分的调查和分析选定内螺纹球阀的方案。1.4.3 内螺纹球阀攻丝机总体方案设计对内螺纹球阀攻丝机得类型，各组成部分的选择和结构简图和外形尺寸和攻丝机夹具的设计。1.4.4 内螺纹球阀攻丝机总体参数和攻丝方案攻丝机构进行运动分析，确定主要技术参数。传动系统及参数的确定，传动路线图；攻丝机的主要部件的设计等。1.5 预期结果和意义本攻丝机主要用于对内螺纹球阀的螺纹孔的加工，本次设计的攻丝机要求能克服了以住车床、钻床或手动攻丝的局限和不足，精确度高，自动化程度高，劳动强度低，工作效率高。2 内螺纹球阀攻丝机总体方案设计2.1 球阀的机构功能和相关参数此攻丝机是专门针对球阀的一种专用攻丝机。需要克服了以住车床、钻床或手动攻丝的局限和不足，具有自动化程度高，操作简单，工作强度低，生产效率高的特点。本次需要加工的内螺纹球阀三维图如图1所示： 图1 内螺纹球阀三维视图fig l three dimensional view of box thread ball valve其内部结构简图如图2所示，本次设计的攻丝机是要解决球阀两端的内螺纹的加工问题。 图2 球阀结构图fig2 structure drawing of ball valve内螺纹球阀尺寸如表1所示表1 球阀尺寸示意图table 1 schematic drawing of ball valve size公称通径管螺纹尺寸（mm）重量wt（g）203/4d=13l=68w=110h=62e=15d=384302.2 设计数据与要求2.2.1 设计主要技术参数1）该攻丝机主要用于各种大中小型零件螺纹的孔加工；2）攻牙头攻丝直径:管螺纹3/4；3）能慢速进刀，快速退刀；4）生产纲领：每年3-6万件。2.2.2 设计主要要求1）能省时省力、不断丝锥、不烂牙；2）要求此次设计的攻丝机具有操作轻便灵活，自动化程度高；3）工件夹紧方便，定位准确迅速，攻丝范围大；4）切削速度快、螺纹精度高；5）操作简单，工作强度低，生产效率高。2.3.3 运动方案设计与选择为最终确定该攻丝机的总体方案，先要确定各主要部分的设计方案，现在就各部分设计方案及选择做如下阐述工艺流程图如图3所示：1.工件装夹3.电机转动开始攻丝2.攻丝机构定位 5.电机反转,攻丝机构退出,攻丝结束4.攻丝完成,电机停转 图3 工艺流程图fig3 process flow diagram2.3 运动方案的比较和选择此处已删除首先，夹紧力方向的选择一般应遵循以下原则：1）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。2） 夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向和一致，以减小工件变形。3）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。其次，夹紧力作用点的选择是指在夹紧力作用方向已定的情况下，确定夹紧元件与工件接触点的位置和接角点的数目。1） 夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。2） 夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形9。6.3 夹具结构的选定本次加工零件外形为正六边形，加工方式为攻丝，故本夹具只需要确定除y方向移动和旋转其余4个自由度。故选用夹具型号为v形块来进行夹具设计。此夹具采用双v形块对夹来紧固，为了方便工件的装夹和拆卸节省时间提高劳动效率，夹具采用如下方式进行装夹。其工作方式为右边v形块固定在工作台上不动，左边v形块固定在与螺母相连的活动台，通过旋转螺杆可以控制夹具的夹紧和松开，完成工件的装拆工作10。夹具示意图10所示：图10 夹具示意图fig10 sketch map of the tongs6.3.1 v形块的确定选取v形块的角度为120度，由于此夹具的所受力不大且尺寸较小故选用20钢，渗碳淬火处理。v行块的主要尺寸有：d圆的直径，单位：mmhv形块高度,单位：mmnv形块开口尺寸,单位：mmtv形块的定位高度,单位：mmv形块示意图如图11所示：图11 v形块示意图fig11 v block diagram查机床夹具设计与制造得：当=120时，n=2d-3.46a式中，a=(0.14-0.16)d。用于小直径定位时，取h1.2d由前面可知正六边形上下两端高度38mm,经计算的正六边形的外接圆d=44dmm。取a=0.15，d=6.6mm,得n=65mm,取h=28mm。v形块由螺钉紧固在夹具固定台上，两螺钉宽度为50mm。由于工件长度为68，故此处v形块宽度取为d=88mm,高为l=78mm。球阀轴线距v形块最外端距离l=15.8mm。6.3.2 滑动螺旋的结构和材料 螺旋传到的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支持结构形式。（1）螺纹类型的确定 滑动旋转采用的螺纹类型有矩形，梯形和锯齿形，本设计采用矩形螺纹，又右旋螺纹，单旋。（2）螺杆和螺母的材料 螺纹材料要由足够的强度和耐磨性。螺母材料除要由足够的强度外，还要求在螺杆材料配合时摩擦系数小和耐磨。 由于此螺旋传动要经常运动，且受力不大。转速较低所以查机械设计螺杆选用材料为q235，螺母用zcusn5pb5zn5(铸锡青铜)。（3）确定螺杆中径d2 由前知轴向力，即v形块的夹紧力：螺纹工作高度为h,螺纹螺距为p。查机械设计p96得:式中：h为螺纹高度，对于矩形螺纹,h=0.5p,单位为mm p为材料的许用压力，单位为mpa. 此处取p=10mpa为一般取值为1.2-3.5,本设计去=1.5故代入数据的8.2mm。按要求查机械设计手册取大径d=18mm, 小径=14mm，螺距p=4mm。（4）自锁性的校核 由于机械攻丝时要求夹具一直保持在夹紧的状态故需要此螺旋副有自锁要求。即：式中为螺纹升角；为当量摩擦角；为螺旋副当量摩擦系数；f为摩擦系数，取f=0.15。因为为矩形螺纹所以为零度所以牙侧角=0。所以= = =0.15。满足的要求故此螺纹旋转副能自锁。7 结论本次设计的机器为内螺纹球阀攻丝机，在老师的悉心指导下经过两个多月的努力终于完成了本次设计。本次的设计任务难度比较的大，对知识的要求比较的高，在这次毕业设计中使我不断巩固加深以前学过得知识，而且在查阅相关资料的同时扩大了自己的视野学到了不少知识。本次内螺纹球阀攻丝机主要包括了对基于使设计出的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好提出的要求，着重选择最佳的工艺方案，合理地选择机床的通用部件，恰当的组合机床的配置型式。本说明说主要分为两大部分。一部分是攻丝运动及执行部分标准件的选用以及零件的设计，执行部分主要包括靠模装置是选用，齿轮，轴承的设计以及轴承、键等的选用。运动部分包括滚珠丝杠螺母副的选用，滑台的选用。另外一部分就是夹具的设计。主要设计到了v形块的设计，以及丝杠螺母的设计。总的来说，本文内容充实，条理清晰，设计明确，各部分的设计均达到了攻丝机的要求，在此次设计中，我不但充分巩固了以前所学的理论知识，还在设计过程中不断实践，学习新知识，解决新问题，只是水平有了很高的提升，完成了质的飞跃。参考资料1 谢家瀛.组合机床设计简明手册m.北京：机械工业出版社,2002：45-482 郑文纬，吴克坚.机械原理（第七版）m.南京：高等教育出版社, 1997.7：23-553 赵如福主编.机械加工工艺人员手册m.上海：上海科技出版社,1990：14-284 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