車床用手動中心架結(jié)構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD】

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南京工程學院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題目： 車床用手動中心架結(jié)構(gòu)設(shè)計 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： D機加工121 學 號：231120318 學生姓名： 荊劍 指導教師： 劉桂芝 2016年 03月 08 日 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學生姓名 荊劍 學 號 231120318 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導教師姓名 劉桂芝 職 稱 研究員級高工 所在院系 工業(yè)中心 課題來源 D.自擬課題 課題性質(zhì) A.工程設(shè)計 課題名稱 車床用手動中心架結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計的 內(nèi)容和意義 采用通過對傳統(tǒng)中心架與專用中心架的對比，進行手動中心架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使其滿足工人在各種環(huán)境中實際加工工件時的要求。 畢業(yè)設(shè)計的具體內(nèi)容： 1、外文翻譯 需要上網(wǎng)查閱各種文獻，挑選出適合自己的外文原文，并且進行符合原文原意的中文翻譯； 2、編寫開題報告，從對本課題研究的意義，文獻綜述，研究內(nèi)容，研究計劃，特色與創(chuàng)新幾個方面來進行開題報告的編寫； 3、完成畢業(yè)設(shè)計論文15000字的任務要求， (1)中心架主要零件 包括:中心架支架、中心架體、安裝板、球形螺栓、軸、套、鎖緊塊、壓板等 (2)機械制圖 a CAD繪制中心架裝配圖1號 1張 b CAD繪制零件圖紙,零件CAD圖紙折合0號1.5張 （約15個零件） (3) 設(shè)計計算 a壓板鎖緊力計算 b中心架整體拖動力的計算， c確定中心架支撐范圍） (4) 技術(shù)經(jīng)濟分析 a翻譯有關(guān)外文 b課題成本計算 (5) 翻譯有關(guān)外文資料 畢業(yè)設(shè)計的 內(nèi)容和意義? 本課題對手動中心架進行了設(shè)計，其意義如下： 1. 在對這次畢業(yè)設(shè)計的課題進行了初步了解之后，隨著普通車床和數(shù)控車床的不斷發(fā)展，車床在加工長徑比較大的細長桿件時，中心架是必不可少的輔助部件。 2. 現(xiàn)有車床中心架的優(yōu)點: 結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等,但實際使用表明還存在許多的不足如卡爪易磨損，裝夾不可靠，剛度達不到使用標準。 3.大學四年學習了很多的專業(yè)課知識，比如機械原理，數(shù)控機床，金屬材料的加工與熱處理，材料力學，理論力學等，本人在進行課程設(shè)計的過程中學會了如何利用書本上的知識來發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題。經(jīng)過了各種實習的磨練，從一開始什么都不懂，到拿到具體的課題就明白從哪個角度著手，再分析實際加工過程所要遇到的一些問題。將理論與實際相結(jié)合，從而完成每一個課程設(shè)計任務，同時也為自己畢業(yè)以后參加工作打下一個堅實的基礎(chǔ)。 4.畢業(yè)設(shè)計是大學生涯最后一個環(huán)節(jié)，本次課題的設(shè)計，我們需要查找關(guān)于該課題的很多文獻，通過對各類文獻的比較，我們可以了解中心架目前發(fā)展趨勢，所處的水平，從而總結(jié)出我們自己的一些觀點。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 本次課題主要是對經(jīng)濟類型中精度機床功能部件手動中心架的設(shè)計與改進，在車床上典型的功能部件有，中心架，尾架，刀架等。目前，普通車床是切削加工中最常用的一種機床，其歷史悠久，應用很廣，在金屬切削中車削加工約占全部機械加工的40%—60%。由于電子技術(shù)的飛躍發(fā)展和各種新的工藝方法的出現(xiàn), 對普通車床的發(fā)展有很大的影響, 目前世界各國的普通車床產(chǎn)量普遍有下降的趨勢。[1] 所以普通車床在以后的行業(yè)發(fā)展中需要作出一些改變。比如車床在加工過程中，由于進行高速種切削，所以單位時間內(nèi)產(chǎn)生的切屑量也越來越多，而且切削油的用量也越來越大。因此，近來看到了一些排屑容易的床身結(jié)構(gòu)，切屑盤也逐漸加大，采取防屑措施、改進切削油。[3]普通車床未來的發(fā)展方向：需要提高切削速度，提高自動化程度，提高剛度，采取模塊化設(shè)計，加強安全保護措施，降低噪聲等。相對于普通車床而言，數(shù)控車床自動化程度較高，對工人操作水平的要求相對降低。從20世紀中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的飛速發(fā)展以及裝備制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求，數(shù)控機床的應用范圍在不斷擴大并不斷發(fā)展以更適應生產(chǎn)加工的需要。[2]“十二五”是國產(chǎn)數(shù)控機床發(fā)展的一個新機遇期，全球已經(jīng)走出金融危機造成的經(jīng)濟最困難時期，國內(nèi)需求拉動的效果非常明顯?！案邠鯏?shù)控機床與基礎(chǔ)制造設(shè)備”科技重大專項已全面啟動和實施。[3]數(shù)控車床是在數(shù)控機床中占有比例較大、自動化程度較高、結(jié)構(gòu)較復雜的先進加工設(shè)備， 因此有必要了解數(shù)控車床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。當前數(shù)控車床的發(fā)展趨勢：高速，高精度化，智能化，開放式，網(wǎng)絡(luò)化，高柔性化，綠色化。 隨著數(shù)控車床在機械行業(yè)中的廣泛應用，客戶對數(shù)控車床的加工能力和加工范圍的要求也越來越高。機床的生產(chǎn)廠家不僅要提高主機的性能和精度，還要向用戶提供可靠方便的工裝夾具，以保證用戶加工出合格的零件。[4] 車床車削長軸時，如工件伸出夾具長度超過直徑15倍時的光滑軸（如車床光桿，絲杠），須用卡盤頂針，跟刀架裝卡?；蛴们昂箜斸樃都苎b卡。階臺軸（如車床主軸），須用卡盤、中心架裝卡。有些特長工件也可以采用卡盤，頂針，中心架，跟刀架同時裝夾。使用這種附加的裝卡工具，可以增加工件裝卡剛度，保證加工質(zhì)量，避免零件表面產(chǎn)生鼓面，減少振動，提高工件表面形狀精度和表面光潔度，同時可以采用大切削用量駕加工，提高勞動生產(chǎn)率。[5] 一般來說，當軸的長度和直徑之比越大，則剛度越小，故機床在加工細長類軸時，需采用中心架，因為中心架是保證這些工件加工精度的主要附件之一。磨削工件時，固定軸的方法一般是采用軸的一端用頭架卡盤夾緊，或用頭架頂尖頂緊，另一端用尾架的頂尖將軸支撐起來。由于工件的長徑比值較大，加上在工件的自重和切削力的作用下，易使工件彎曲變形，造成工件在加工時發(fā)生振動和被磨成腰鼓形。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 如圖1所示。但假如在工件中間部分使用一只中心架，如圖2所示，可以增加軸的剛度，以保證工件在加工過程中不至于出現(xiàn)腰鼓形不直度和“讓刀”現(xiàn)象。另一方面，此做法也能避免系統(tǒng)振動現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而防止了軸的加工誤差變大。 產(chǎn)生上述原因是應為在加工過程中，尤其是當?shù)毒呖拷S中部的時候，工件會受到自身重力和刀具徑向切削力的作用，產(chǎn)生變形，使軸產(chǎn)生不同程度的彎曲，使加工產(chǎn)生誤差，從而導致加工完成后的軸成為腰鼓形，即中間大，兩端較小的形狀。縱截面一致性和圓度無法得到保證。所以為避免此類情況的發(fā)生，加工時需采用液壓中心架作為輔助支撐，以此來限制軸的變形，達到提高加工精度的目的。 中心架的結(jié)構(gòu)形式，按機床的不同結(jié)構(gòu)和零件的不同要求而變化，其結(jié)構(gòu)形式大致可以分為閉式中心架，開式中心架如圖3所示和專用中心架。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 隨著機械工業(yè)制造設(shè)備的發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)廣泛應用，長軸類零件，外圓及軸端部分加工極為普遍。中心架一般是固定在機床導軌上，中心架觸頭卡在工件中部外圓。通常閉式中心架用于磨削內(nèi)孔和階梯軸，開式中心架用于磨長軸，絲桿和曲軸頸。加工零件外圓時，閉式中心架因刀具不能越過中心架，不能對零件外圓進行連續(xù)加工，開式中心架存在一個無法準確定心的問題。定心不準確同樣會引起精度的不足。[6] 現(xiàn)有車床中心架的優(yōu)點: 結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等,但經(jīng)實際使用表明尚存不足[7-9]: (1)人工調(diào)整3 個支撐點對中，效率低; (2)工件與支撐塊之間為滑動摩擦，易磨損，壽命短; (3) 3 個圓柱支撐點，屬于懸臂結(jié)構(gòu)，剛度差，易振動。 (4) 安全性差。傳統(tǒng)中心架，靠一根緊定螺釘，緊固上下蓋，加工中，如果工件對中效果不好，旋轉(zhuǎn)中極易將中心架扭斷，造成設(shè)備、人身事故。 本人設(shè)計的中心架是自定心，滾輪手動中心架。 如圖所示： 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 普通車床中心架的頂塊組件部分如圖1 所示, 其作用是支撐在車床上加工的懸臂較長的軸類零件. 加工時中心架上的3 塊頂塊與工件直接接觸, 該形式不適用于精加工工序應用。如曲軸精磨以后的精車法蘭盤工序就屬于這種情況, 此時工件高速旋轉(zhuǎn), 加之有切削力的作用, 3 塊頂塊與精磨后的主軸頸表面接觸, 造成零件加工表面磨損與劃傷. 此外, 由于接觸面處的溫度急劇升高造成工件表層組織的變化。 為解決以上問題, 曾將頂塊的材料由45 鋼用銅或尼龍棒代替, 但磨損較快, 浪費較大。 經(jīng)分析認為: 造成以上弊病的原因是由于頂塊與工件表面間的摩擦性質(zhì)決定的, 此時的頂塊與工件表面間的摩擦是滑動摩擦, 容易造成工件已加工表面的磨損、劃傷及升溫. 為此, 將3 塊頂塊改裝成如圖2 所示的形式, 裝上滾動軸承, 則此時頂塊與工件表面間的摩擦變?yōu)闈L動摩擦。經(jīng)試用, 前述弊病得以解決, 使用效果良好。[10] 本人設(shè)計的是滾動頂塊： 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 參考文獻： 1、劉金聲. 從普通車床技術(shù)性能分析看發(fā)展趨勢. 唐山. 唐山功臣技術(shù)學院學報.1998-04-01 2、王福印. 我國數(shù)控車床技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與思考[J].西部大開發(fā)(中旬刊),2011(2):37-43. 3、李強,李東茹. 國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].航空制造技術(shù).2010(10):26-30. 4、劉桂芝. 數(shù)控機床專用夾緊機構(gòu)——套圈式中心架的設(shè)計[J]. 機床與液壓, 2011, 39(18):20-22. 5、淺談中心架和跟刀架加工長軸的使用方法. 遼寧. 中國學術(shù)期刊. 1982-06-30 6、邱琦, 璩瑋. 中心架的設(shè)計與加工[J]. 精密制造與自動化, 2010(1):36-38. 7、王杰． 數(shù)控車床用機械可調(diào)式中心架［J］． 金屬加工( 冷加工)，2009 (9):39 － 41． 8、邊輝． 中心架聯(lián)動機構(gòu)的研究［J］． 制造技術(shù)與機床，2010(6):139－ 140． 9、盧學玉，謝能斌． 液壓自定心中心架凸輪曲線的推導研究［J］． 機械 設(shè)計與制造，2008(4):24 － 25． 10、王守河．車床中心架的改裝． 機械制造 ．中國學術(shù)期刊．1997-03-15 研究內(nèi)容 1.要計算中心架在支撐最大直徑零件加工時所需要承受的載荷，自身的剛度能否達到要求； 機架的設(shè)計主要應保證剛度，強度和穩(wěn)定性。機架的強度和剛度都需要從靜態(tài)和動態(tài)兩方面來考慮。 2.卡爪的設(shè)計，材料的選擇將直接影響到被加工工件的表面質(zhì)量以及卡爪的使用壽命； 將滾輪作為頂塊，將傳統(tǒng)中心架的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小了支撐架和工件間的磨損，提高了滾輪的使用壽命; 3.中心架對于機床導軌的鎖緊問題，將直接威脅到工件加工中的工人的安全。 利用絲杠螺紋自鎖提供夾緊力，安全可靠。 研究計劃 研究周期與時間安排 畢業(yè)設(shè)計起止日期：2.22—6.03（第1周—第15周） 第1周（2.22-2.26）收集資料，學習有關(guān)書籍文獻，參觀工廠，搜集設(shè)計過程中所要遵照的有關(guān)國家標準并進行學習 第2周（2.29-3.04）提出完成課題的基本思路和方法，暨完成該課題所采用的技術(shù)路線、方案，要設(shè)計和完成的任務 第3周（3.07-3.11）完成開題報告（含文獻綜述等）及外文翻譯 第4周（3.14-3.18）完成裝配圖、中心架拖動機構(gòu)草圖設(shè)計 第5周（3.21-3.25）壓板鎖緊力計算，中心架整體拖動力計算，確定中心架支撐直徑范圍確定 第6周（3.28-4.01）完成裝配圖、中心架設(shè)計拖動機構(gòu)設(shè)計 第7周（4.04-4.08）畢業(yè)設(shè)計中期檢查 第8周（4.11-4.22）進行零件圖CAD繪制 第9周（4.18-4.22）完成零件圖計算機繪圖 第10周（4.25-4.29）進行各零件及課題成本分析完成各零件成本及課題成本計算 第11周（5.02-5.06）遞交論文初稿 第12周（5.09-5.13）修改論文并定稿 第13周（5.16-5.20）論文評審及答辯資格確定 第14周（5.23-5.27）準備畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯 第15周（5.30-6.03）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯 第16周（6.06-6.10）整理資料存檔 特色與創(chuàng)新 本論文特色與創(chuàng)新如下： （1）首先保留了傳統(tǒng)中心架結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的優(yōu)點。 （2）利用V 形塊自動定心原理，代替人工對中，提高了效率，降低了勞動強度; （3）采用滾輪頂塊，將傳統(tǒng)中心架的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小了支撐架和工件間的磨損，提高了滾輪的使用壽命; （4）利用絲杠螺紋自鎖提供夾緊力，安全可靠。有4 個滾輪，用來夾緊工件。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 分中心意見 中心意見 分中心主任簽名： 年 月 日 教學主任簽名： 年 月 日