卧式专用攻丝机床设计

1、卧式专用攻丝机床设计 50摘要在工业高速发展的现代化浪潮中，各种机械设计和制造业中，专用机床的应用越来越广泛，越来越转化为生产力，从这个意义上讲，对专用机床的研究具有重要的现实意义。本课题是针对某型号汽车变速箱箱体设计一台卧式专用攻丝机床。所设计的机床需完成对箱体端面6个M10-6H孔的攻丝这一道工序。经过设计计算完成了机床总体方案的确定，切削用量的计算，合理的选择刀具，及着重设计计算专用机床的多轴箱，并校核传动部件。绘制机床尺寸联系图，多轴箱装配图和多轴箱体加工图。使设计的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好。关键词：专用机床，通用部件，机床尺寸联系图，攻丝，多轴箱ABSTRACTWith

2、 the high development of the industry in the wave of modernization. In a variety of mechanical design and manufacturing.Machine tools is more and more widely used,and more and more be into productivity. In this sense, of machine tools has important practical significance.This issue is about designin

3、g a horizontal special tapping machine for a type of automobile transmission box. The machine is designed to be completed tapping 6 M10-6H hole for the end of box. With designing and calculationding, determining the machine overall program, calculation of cutting parameters, reasonable choice tool,

4、emphasis on design and calculation the special machine of multi-axle, check transmission parts are Need to be done. And should be draft machine size relationship drawing, multi-axle assembly drawing and processing of multi-axis box drawing. Let the design of the machine structure be simple, easy to

5、use, high efficiency, and good quality.Keywords: special machine, general components, machine size relationship drawing, tapping, Multi-axle目 录1 绪论.11.1 选题背景及其意义.11.2 本课题设计方向.12 概述.32.1 专用机床及其特点.32.2 专用机床国内外研究现状.43 攻丝专用机床总体设计.73.1 专用机床方案确定.73.2 确定切削用量.83.3 专用机床总体设计.104 多轴箱设计.244.1 对多轴箱传动系统的一般要求. .24

6、4.2 确定各轴上齿轮的齿数及模数.244.3 润滑油泵的安置.304.4 手柄轴的安置.304.5 攻螺纹行程的控制.304.6 确定各轴上齿轮的排布.324.7 多轴箱坐标验算.344.8 传动件的计算校核.385 结论.49参考文献.50致谢.51 1 绪论1.1 选题背景及其意义传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，生产效率低且加工精度不稳定，专用机床能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在专用机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削、镗削、磨削、攻丝等工序，生产效率高，加工精度稳定。近些年来，专用机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、仪表、缝纫机、自行车

7、、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得了广泛的使用。专用机床最适用于大批量生产的部门，但目前在一些中、小批量生产部门也已开始推广使用。专用机床最适宜于加工壳体类零件，例如汽缸盖、汽缸体、变速器壳体、电机座等。这些零件从平面到孔的全部加工工序，几乎都可以由专用机床来完成。对于轴套类、轮盘类、叉架类及盖板类零件的部分加工工序。也都可以由专用机床来完成。本课题针对某型号汽车变速箱箱体设计卧式专用攻丝机床，有利于提高大批量生产的变速箱的生产效率，提高加工精度稳定性，节约社会资源。专用机床的设计能使我们综合运用机械制造的基本理论，并结合生产实践中学到的技能知识，独立的分析和解决问题，也

8、是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件的一次实践机会。1.2 本课题设计方向专用机床是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了设计和制造的周期，因此，专用机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到了广泛的应用，并可用以组成自动生产线。在专用机床诸多零件中，多轴箱与专用机床密切相关，是专用机床的重要组成部件。它是选用通用零件按专用要求设计的，所以是专用机床设计过程中工作量较大的零部件，就多轴箱设计来说，工作量主要集中在传动系统的设计上，轴的设计必须保证各轴的转速

9、、旋向、强度和刚度，而且应当考虑有无让刀，有无调位机构等。因此，本课题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，合适地确定机床工序集中程度，合理地选择专用机床的通用部件，恰当的专用机床的配置型式，合理地选择切削用量，以及工具、刀具及主轴箱就是本次设计主要内容。具体的工作就是要制定工艺方案，进行机床结构方案的分析和确定，进行专用机床总体设计，专用机床的部件设计，使其具有工程意义，实现其在实际应用中的价值。本设计完成后必须包括机床联系尺寸总图、专用机床多轴箱装配图、多轴箱箱体图各一张，折合A0图纸共2张。此外，设计说明书需1.5万字。2 概述2.1 专

10、用机床及其特点专用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。在专用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。专用机床与通用机床，具有以下特点：（1）专用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）由于专用机床用多刀加工，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）专用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

11、用和维修方便。（4）在专用机床上加工零件时，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。用专用机床时，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）专用机床易于联成专用机床自动线，以适应大规模的生产需要2。图2-1表示由通用部件和少量专用部件组成的卧式专用机床。图2-1 卧式专用机床及其组成部件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）专用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

12、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专用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、

13、中间底座等是专用机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。专用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专用机床的加工精度。除了上述主要部件之外，专用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。专用机床的通用部件，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专用机床的整体设计。2.2 专用机床国内外研究现状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机

14、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CMA攻丝机系列等。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，高自由度，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1。专用机床的出现只有50年的历史。我国专用机床事业是从无到有、逐渐发展起来的，从1956年开始自行设计、制造了专用机床并得到很大发展。如北京、上海、辽宁、山东、江苏等发展很快，西北、西南地区也有新的发展。国家重点地安排了一批工厂，如大连机床厂、常州机床厂、大

15、河机床厂、长沙机床厂、上海第十机床厂等20多个工厂，生产专用机床通用部件，为全国各地机械加工部门用专用机床武装自己创造了非常有利的条件。专用机床制造技术由过去的以机加工为主的单机及自动线向综合成套方向转化。专用机床行业通过技术成套带动装备成套。加强了相应配套技术与产品的研究开发，发展了清洗机、试验机、装配拧紧机、测量机等产品，开发了自动排屑、大流量、冷却液过滤等技术；专用机床的控制技术由传统的程序控制技术想数控、计算机管理与监控方向发展。专用机床行业生产的专用机床的控制技术，已完成了由接触器到继电器控制向可编程序控制器的转变，从而大大提高了专用机床的工作可靠性，使故障大为降低；专用机床的开发设

16、计手段由过去的人工设计，转向计算机辅助设计（CAD）。目前，大连机床厂、常州机床厂、武汉机床集团公司、安阳第二机床厂、保定第二机床厂，济宁机床厂和大连专用机床所等，在专用机床设计中开始应用CAD技术，可完成多轴箱、液压系统、电控系统的辅助设计及绘图。国内专用机床行业虽然取得了较大的进步与发展，但是，在制造技术高速发展的今天，由于基础薄弱，从整体上看，也国外先进水平、与国内用户的要求还存在着一定的差距，主要表现在：产品可靠性较差，可调可变性较差，缺少必要的适应多品种加工的新品种，系列化、通用化、模块化程度低，致使制造周期过长，满足不了用户要求1。纵观世界四大机床展览会（欧洲的EMOE、美国的芝加

17、哥展IMTS、日本的国际机床展JIMTOF、中国的国际机床展CIM）的概况，可以从中看到未来机床的发展乃是进一步开发“三高”（高精度、高效率、高自动化）和“三性”（多样性、成套性、综合性）的机床，着对专用机床的发展无疑是个极大的促进。为此，专用机床技术未来的发展应着重于以下几个发面。（1）提高生产率。目前专用机床及自动线的生产效率虽在不断提高，但自动线工作循环时间很不平衡，一般为12min，有的只用1030s，潜力较大。提高生产率的主要方法是改善机床布局，增加同时工作的刀具，减少加工余量，提高切削可靠性以及缩短辅助时间等。未来减少自动线的停车损失，可提高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的

18、管理。（2）扩大工业范围。现在专用机床及其自动线一般以不是完成一个工件的某几道工序，而常常用于完成工件的全部加工工序。除过去完成平面铣削、钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、镗孔外，现在已扩大到能完成车削、仿形车削、磨削、拉削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验以及打印分类等）工作。（3）提高加工精度。在专用机床及其自动线上纳入很多精加工工序，如进行1级孔的精镗，保证孔的加工位置精度在0.02mm等。为了使自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自动测量和自动补偿技术，能做到调刀不停车。（4）提高自动化程度。专用机床本身是向全自动方向发展，越来越多的专用机床用于组成自动线。因此，重点需要解决工

19、件夹压自动化和装卸自动化。（5）提高专用机床及其自动线的可调性。这是以中小批量甚至单件生产为对象的，大多是采用数控技术来提高其可调性。例如，自动换刀和自动控制切削用量的专用机床及可自动更换多轴箱的专用机床。（6）创造超小型专用机床。为了适应仪表工业加工小型箱体的需要，应积极创制超小型专用机床。这种机床可由超小型气、液压动力部件配置而成，体积小、效率高，并能达到高的加工精度。（7）发展专能专用机床及自动线。这种机床不要每次按具体对象专门设计，可以作为通用品种成批生产，用户根据自己需要，配上刀具及工艺装备，即可组成加工一定对象的高效机床。（8）除以上机械加工中的发展之外，专用机床的重要发展方向是非

20、机械加工当中的自动检测技术，它为专用机床扩大工业范围、提高使用价值，增添了新的途径。总之，经过几十年的发展，我国的专用机床专业正以豪迈的步伐向着世界先进水平迈进。可以预期，随着技术的不断发展和人们的不懈努力，新型、完善的专用机床的投入和使用，将有力地推动全国人民去实现工业、农业、国防和科学技术现代化，而专用机床技术必将在新的世纪获得更大的发展，以新的姿态矗立于新世纪的前沿。3 攻丝专用机床总体设计3.1 专用机床方案确定3.1.1 被加工零件特点被加工零件材料为HT200，硬度为HB170-241，攻丝孔径为M10的6个盲孔，孔深15mm，6个孔在2个圆上规律分布。被加工零件图如图3-1所示。

21、图3-1 汽车变速箱箱体零件图3.1.2 机床布局确定工件底面为主要定位面。底面用2个支承块支撑，用圆柱销和圆锥销定位。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，可采用一面两孔定位。3.1.4 夹压表面及夹紧方式由于工件的加工面是箱体的前端面，又是属于大批量生产，所以采用上顶面气压加紧。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M10一种，所以可以采用同样的主轴和刀具使得所有刀具的每分钟进给量相同。根据参考文献10表7-18查得：高速钢丝锥攻丝切削速度查机械加工工艺手册得：M10的螺纹间距 ，攻丝主轴转速，切削

22、速度： （3-1） 满足要求每分钟进给量 （3-2）式中 主轴系统的进给量（）； 丝锥每分钟自行引进量（）； 丝锥每分钟转速（）； 丝锥的螺距（）。3.2.2 确定F.P.T（1）切削转矩的计算根据文献2表6-20查得： （3-3）式中 工件螺距（）；加工直径（）。（2）切削力的计算 （3-4）总切削力（3）切削功率的计算根据文献2表6-20查得： （3-5）式中 切削转矩（） 切削速度（）；加工直径（）。总功率考虑到功率损失，3.3 专用机床总体设计专用机床是由一系列的通用部件与特点的专用部件组成的。总体设计中包括绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。3.3

23、.1 被加工零件工序图（1）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，表示一台专用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。它是专用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

24、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。（2）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

25、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，二是采用专用机床能够加工出来。3 应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求2。图3-2即为本次设计卧式专用攻丝机床所要加工零件的工序图：图3-2 被加工零件工序图3.3

26、.2 加工示意图（1）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，加工示意图是专用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，也是整台专用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

27、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。（2）加工示意图的画法及注意事项1 加工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，

28、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2。（3）刀具选择根据攻丝孔的深度及直径

29、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，其直径为。丝锥的具体结构和尺寸如图3-3所示：图3-3 丝锥外形图 图中：d=10mm；d1=8mm；l=24mm；L=70mm。(4)初定主轴型式、尺寸和外伸长度攻螺纹类主轴按支撑型式分两种：1）前后支撑均为圆锥滚子轴承主轴。2）前后支撑均为推力球轴承和无内环滚针轴承的主轴。本设计中，采用第一种前后支承均为圆锥滚子轴承主轴。攻螺纹圆锥滚子轴承主轴材料采用40Cr钢。根据文献2表3-5（攻螺纹主轴直径的确定）查得： (3-6)加工铸铁时T=0.195DP式中 d主轴直径（mm） T转矩（N·m） D螺距大径（mm）

30、P螺距（mm）当螺纹为M8，扭矩时，主轴直径（与相近）再查表4-2（通用攻螺纹主轴系列参数及其型号标记）， 确定主轴直径：攻丝靠模规格代号：2具体结构如图3-4所示：图3-4 主轴外伸图(5)攻丝专用机床结构方案的确定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。攻丝专用机床也不例外。根据实现内联系传动系统所选用的机构不同，攻丝专用机床可以分为下列两大类:1 采用攻丝动力头的攻丝专用机床当被加工零件的孔数量较多，深度不大，且全部为攻丝攻丝工序时，可采用攻丝动力头。攻丝动力头结构复杂。传动误差大，攻丝卡头不易完全补偿，所以加工精度低。加工的螺孔精度一般低于3级，

31、因此未能得到广泛的应用。2 采用攻丝靠模装置的攻丝专用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，当靠模螺杆没转一转时，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3-5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通过攻丝接杆6与丝锥连接，攻丝接杆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。图3-5 攻螺纹装置结构示意图当主轴及靠模螺杆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

32、。此种攻丝方法，靠模可以经磨制得到较准确的螺距，由于靠模杆带动丝锥进给比较轻巧，再加上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，则攻丝时可得到较高的精度（一般可加工出2级精度螺孔）。与攻丝动力头比较，攻丝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。所以，在本题中采用攻丝靠模装置的攻丝专用机床。（6）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安其使用条件不同，分为、两种。第类攻丝靠模（即T

33、0281）适用于单独完成攻丝工序的攻丝装置上，尤其在用于组成固定式攻丝装置时，具有较好的敞开性，装卸、调整都很方便、因此。常把靠模头设计成一个加大了厚度的专用的多轴箱前盖，并将它直接紧固在攻丝多轴箱的前端组成攻丝装置。第类攻丝靠模（即T0282）适用于组成活动攻丝模块，并同钻、攻复合多轴箱配合使用，以实现在一个多轴箱上和其它刀具配合，同时完成攻丝和其它工序的加工。由于本次设计的专用攻丝机床，属于单独完成一个工序，又是大批量生产，所以选用第类攻丝靠模装置（T0281型）这类靠模装置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，

34、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3-6所示。动力由攻螺纹主轴通过双键传到攻螺纹靠模杆1，再经平键传递给攻螺纹卡头8上的丝锥。靠模螺母7通过结合子6和弹簧5装在套筒2内，套筒由压板3压在靠模板上。攻螺纹时，靠模杆一边转动一边向前移动，其进给量与丝锥进给量相同（两者螺距制造得一样）。压板3的压力调整要适当，只有这样，当丝锥遇阻，阻力矩增大时，靠模螺母才能随套筒2一起打滑并与靠模杆同步回转而使进给停止，避免损坏丝锥和传动件。考虑到在制造靠模螺母和丝锥时不可能把他们的螺距加工得完全一样，因此在如图3-3-2-4所示的攻螺纹卡头和攻螺纹靠模套筒2

35、内均装有压力弹簧5，使芯杆1和靠模干1在需要时能作微量的轴向窜动以补偿他们之间的螺距误差。 （7）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。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。其具体结构如图3-7所示。 1-靠模杆 2-套筒 3-压板 4-衬套 5-弹簧 6-结合子 7-靠模螺母 8-攻螺纹卡头 图3-6 T0281型攻螺纹靠模装置 1卡头芯杆 2销 3罩套

36、 4卡头体 5压力弹簧图3-7 攻螺纹卡头（8）动力部件工作循环及行程的确定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，又返回到原位的动作过程。图3-8 工作循环图1 工作进给长度的确定 式中：工作进给长度 切入长度 加工长度 切出长度 切入长度一般为510mm，取8mm。 切出长度为0。 =15+8=23mm 2 快速引进长度确定快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度由具体情况确定。本工序选取快速引进长度为77mm。3 动力部件总行程的确定动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程为400mm，前备量为40mm，后备量为260mm。3.3.3 机床

37、联系尺寸图（1）联系尺寸图的作用及内容一般来说，专用机床是由标准的通用部件动力滑台、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

38、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 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2。（2）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。根据前面计算功率，即，且考虑到攻丝时对转速要求较低，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

39、为左右的电动机。根据专用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，电动机的功率为，（为电动机安装端面至罩壳后面间的轴向长度）。根据前面计算的行程及总切削力，选择动力滑台为型，行程为，台面宽度，台面长度，最大进给力，工进速度，快速移动速度。根据型动力滑台，选择滑台侧底座为型，二级进给及压力继电器型号为，导轨防护装置型号为。（3）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，新颁布的专用机床标准推荐装料高度，与国际标准一致。在现阶段设计专用机床时，装料高度可根据具体情况

40、在之间选取。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、中间底座等尺寸的限制（底座上平面到液压滑台平面高度为，中间底座高度为），所依本设计的机床装料高度。（4）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，应使空余边缘尺寸不小于。中间底座长度方向尺寸可按下式确定： （3-7）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； 主轴箱厚度，本设计； 工件沿机床长度方向的尺寸，本设计； 加

41、工终了位置，机床长度方向上主轴箱超出动力滑台的长度，本设计； 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滑台，尺寸的最大范围为。本设计； 滑座前端面至侧底座前端面的距离，本设计。 根据，查文献10表7-10（中间底座主要尺寸）：选定中间底座长为又根据被加工零件的宽度为，以及其他联系尺寸，选定中间底座宽度为。中间底座的长宽为。（5）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布位置有关，可按下式

42、确定： （3-8） （3-9）式中 工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）。 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）。 工件在高度方向相距最远的两孔距离（）。 最低主轴高度（）。图3-9 多轴箱轮廓尺寸确定为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间，推荐，取。主轴箱最低主轴高度须考虑到与工件最低孔位置（）、机床装料高度（）、滑台滑座总高（）、侧底座高度（）等尺寸之间的关系而确定。对于卧式专用机床，要保证润滑油不致从主轴衬套处泄露，通常推荐：取 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（6）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

43、。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。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2。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

44、及机床的负荷率等。它是用户验收机床生产效率的重要依据。 （1）理想生产率理想生产率（单位为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350h，则 （3-10）本设计中，生产纲领为100000件/年，即A=100000件 （2）实际生产率 实际生产率 （单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。即 （3-11）式中 生产一个零件所需时间（min），可按下式计算： （3-12）式中 、分别为刀具第、第工作进给行程长度（）； 、分别为刀具第、第工作进给速度（）； 当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，动力滑台在

45、死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转转所需的时间（）； 、分别为动力部件快进、快退行程长度（）；动力部件快速行程速度。采用机械动力部件取，液压动力部件取；直线移动或回转工作台进行一次工位转换的时间，一般可取 ；工件装、卸（包括定位、夹压及清除铁屑等）时间，它取决于工件重量大小、装卸的方便性及工人的熟练程度。根据各类专用机床的统计，一般取。 件h机床实际生产率满足理想生产率要求。（3）机床负荷率 当时，机床负荷率为二者之比。即 （3-13）根据专用机床的使用经验，适宜的机床负荷率为。该负荷率满足要求。（4） 生产率计算卡 编制生产率计算卡如下表：表3-1 专用机床成产率计算

46、卡被加工零件图 号毛坯种类铸件名 称变速箱壳体毛坯重量材 料HT200硬 度180220HBS工 序 名称右端面钻孔工 序 号序号工步名称加工零件数加 工直径（mm）加工长度（mm）工作行程（mm）切削速度（m/min）转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件1112滑台快进7780000.00960.10.10963多轴箱工进237.82501.53750.0610.040.1014滑台快退10080000.01250.0125备注装卸工件时间取决于操作者的熟练程度，本机床计算时取1min机床生产率总计1.223单件工时1.2

47、23机床生产率49.06件/小时机床负荷率86.7%4.多轴箱设计多轴箱传动系统设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。4.1对多轴箱传动系统的一般要求（1）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。因此，应尽量用用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改动传动比的方法解决。(2)尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时

48、，可用一根强度较高的主轴带动12根主轴的传动方案。(3)为使结构紧凑，主轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为11/1.5），后盖内齿轮传动比允许取至1/31/3.5；尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转速较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。(4)用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭曲变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第排，以减少主轴的弯曲变形。(5)多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条加工路线，以免