车床用手动中心架结构设计-开题报告

本科毕业设计本科毕业设计(论文论文)开题报告开题报告 学生姓名 指导教师姓名 课题来源 D.自拟课题课题性质A.工程设计 课题名称车床用手动中心架结构设计 毕业设计的 内容和意义 采用通过对传统中心架与专用中心架的对比，进行手动中心架结构的设计， 使其满 足工人在各种环境中实际加工工件时的要求。 毕业设计的具体内容： 1、外文翻译 需要上网查阅各种文献，挑选出适合自己的外文原文，并且进行符合 原文原意的中文翻译； 2、编写开题报告，从对本课题研究的意义，文献综述，研究内容，研究计划，特 色与创新几个方面来进行开题报告的编写； 3、完成毕业设计论文 15000 字的任务要求， (1)中心架主要零件 包括:中心架支架、中心架体、安装板、球形螺栓、轴、套、 锁紧块、压板等 (2)机械制图 a CAD 绘制中心架装配图 1 号 1 张 b CAD 绘制零件图纸,零件 CAD 图纸折合 0 号 1.5 张 （约 15 个零件） (3)设计计算 a 压板锁紧力计算 b 中心架整体拖动力的计算， c 确定中心架支撑范围） (4)技术经济分析 a 翻译有关外文 b 课题成本计算 (5)翻译有关外文资料 毕业设计的 内容和意义 本课题对手动中心架进行了设计，其意义如下： 1.在对这次毕业设计的课题进行了初步了解之后， 随着普通车床和数控车床的不断 发展，车床在加工长径比较大的细长杆件时，中心架是必不可少的辅助部件。 2.现有车床中心架的优点: 结构简单、使用方便等,但实际使用表明还存在许多的 不足如卡爪易磨损，装夹不可靠，刚度达不到使用标准。 3.大学四年学习了很多的专业课知识，比如机械原理，数控机床，金属材料的加工 与热处理，材料力学，理论力学等，本人在进行课程设计的过程中学会了如何利用书本 上的知识来发现问题分析问题解决问题。经过了各种实习的磨练， 从一开始什么都 不懂， 到拿到具体的课题就明白从哪个角度着手，再分析实际加工过程所要遇到的一些 问题。将理论与实际相结合，从而完成每一个课程设计任务，同时也为自己毕业以后参 加工作打下一个坚实的基础。 4.毕业设计是大学生涯最后一个环节， 本次课题的设计， 我们需要查找关于该课题 的很多文献， 通过对各类文献的比较， 我们可以了解中心架目前发展趋势， 所处的水平， 从而总结出我们自己的一些观点。 文献综述 本次课题主要是对经济类型中精度机床功能部件手动中心架的设计与改进， 在车床 上典型的功能部件有，中心架，尾架，刀架等。目前，普通车床是切削加工中最常用的 一种机床，其历史悠久，应用很广，在金属切削中车削加工约占全部机械加工的 40% 60%。由于电子技术的飞跃发展和各种新的工艺方法的出现, 对普通车床的发展有很 大的影响, 目前世界各国的普通车床产量普遍有下降的趋势。 1 所以普通车床在以后的 行业发展中需要作出一些改变。比如车床在加工过程中，由于进行高速种切削，所以单 位时间内产生的切屑量也越来越多，而且切削油的用量也越来越大。因此，近来看到了 一些排屑容易的床身结构，切屑盘也逐渐加大，采取防屑措施、改进切削油。 3普通车 床未来的发展方向： 需要提高切削速度， 提高自动化程度， 提高刚度， 采取模块化设计， 加强安全保护措施，降低噪声等。相对于普通车床而言，数控车床自动化程度较高，对 工人操作水平的要求相对降低。从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制 造业带来了革命性的变化。 随着计算机技术和现代设计技术的飞速发展以及装备制造业 对数控机床的大量需求， 数控机床的应用范围在不断扩大并不断发展以更适应生产加工 的需要。 2“十二五”是国产数控机床发展的一个新机遇期，全球已经走出金融危机造 成的经济最困难时期， 国内需求拉动的效果非常明显。 “高挡数控机床与基础制造设备” 科技重大专项已全面启动和实施。 3数控车床是在数控机床中占有比例较大、自动化程 度较高、结构较复杂的先进加工设备， 因此有必要了解数控车床技术发展现状和趋势。 当前数控车床的发展趋势：高速，高精度化，智能化，开放式，网络化，高柔性化，绿 色化。 随着数控车床在机械行业中的广泛应用， 客户对数控车床的加工能力和加工范围的 要求也越来越高。机床的生产厂家不仅要提高主机的性能和精度， 还要向用户提供可靠 方便的工装夹具，以保证用户加工出合格的零件。 4 车床车削长轴时，如工件伸出夹具长度超过直径 15 倍时的光滑轴（如车床光杆， 丝杠） ， 须用卡盘顶针， 跟刀架装卡。 或用前后顶针跟刀架装卡。 阶台轴 （如车床主轴） ， 须用卡盘、中心架装卡。有些特长工件也可以采用卡盘，顶针，中心架，跟刀架同时装 夹。使用这种附加的装卡工具，可以增加工件装卡刚度，保证加工质量，避免零件表面 产生鼓面，减少振动，提高工件表面形状精度和表面光洁度，同时可以采用大切削用量 驾加工，提高劳动生产率。 5 一般来说，当轴的长度和直径之比越大，则刚度越小，故机床在加工细长类轴时， 需采用中心架，因为中心架是保证这些工件加工精度的主要附件之一。磨削工件时，固 定轴的方法一般是采用轴的一端用头架卡盘夹紧，或用头架顶尖顶紧， 另一端用尾架的 顶尖将轴支撑起来。由于工件的长径比值较大，加上在工件的自重和切削力的作用下， 易使工件弯曲变形，造成工件在加工时发生振动和被磨成腰鼓形。 文献综述 如图 1 所示。但假如在工件中间部分使用一只中心架，如图 2 所示，可以增加轴的 刚度，以保证工件在加工过程中不至于出现腰鼓形不直度和“让刀”现象。另一方面， 此做法也能避免系统振动现象的产生，从而防止了轴的加工误差变大。 产生上述原因是应为在加工过程中，尤其是当刀具靠近轴中部的时候，工件会受 到自身重力和刀具径向切削力的作用，产生变形，使轴产生不同程度的弯曲，使加工产 生误差，从而导致加工完成后的轴成为腰鼓形，即中间大，两端较小的形状。纵截面一 致性和圆度无法得到保证。所以为避免此类情况的发生， 加工时需采用液压中心架作为 辅助支撑，以此来限制轴的变形，达到提高加工精度的目的。 中心架的结构形式， 按机床的不同结构和零件的不同要求而变化， 其结构形式大致 可以分为闭式中心架，开式中心架如图 3 所示和专用中心架。 文献综述 随着机械工业制造设备的发展，数控机床已经广泛应用，长轴类零件，外圆及轴端 部分加工极为普遍。中心架一般是固定在机床导轨上，中心架触头卡在工件中部外圆。 通常闭式中心架用于磨削内孔和阶梯轴，开式中心架用于磨长轴，丝杆和曲轴颈。加工 零件外圆时，闭式中心架因刀具不能越过中心架，不能对零件外圆进行连续加工，开式 中心架存在一个无法准确定心的问题。定心不准确同样会引起精度的不足。 6 现有车床中心架的优点: 结构简单、使用方便等,但经实际使用表明尚存不足 7-9: (1)人工调整 3 个支撑点对中，效率低; (2)工件与支撑块之间为滑动摩擦，易磨损，寿命短; (3) 3 个圆柱支撑点，属于悬臂结构，刚度差，易振动。 (4) 安全性差。传统中心架，靠一根紧定螺钉，紧固上下盖，加工中，如果工件对 中效果不好，旋转中极易将中心架扭断，造成设备、人身事故。 本人设计的中心架是自定心，滚轮手动中心架。 如图所示： 文献综述 普通车床中心架的顶块组件部分如图 1 所示, 其作用是支撑在车床上加工的悬臂 较长的轴类零件. 加工时中心架上的 3 块顶块与工件直接接触, 该形式不适用于精加 工工序应用。如曲轴精磨以后的精车法兰盘工序就属于这种情况, 此时工件高速旋转, 加之有切削力的作用, 3 块顶块与精磨后的主轴颈表面接触, 造成零件加工表面磨损与 划伤. 此外, 由于接触面处的温度急剧升高造成工件表层组织的变化。 为解决以上问题, 曾将顶块的材料由 45 钢用铜或尼龙棒代替, 但磨损较快, 浪费 较大。 经分析认为: 造成以上弊病的原因是由于顶块与工件表面间的摩擦性质决定的, 此 时的顶块与工件表面间的摩擦是滑动摩擦, 容易造成工件已加工表面的磨损、划伤及升 温. 为此, 将 3 块顶块改装成如图 2 所示的形式, 装上滚动轴承, 则此时顶块与工件表 面间的摩擦变为滚动摩擦。经试用, 前述弊病得以解决, 使用效果良好。 10 本人设计的是滚动顶块： 文献综述 参考文献： 1、刘金声. 从普通车床技术性能分析看发展趋势. 唐山. 唐山功臣技术学院学 报.1998-04-01 2、王福印. 我国数控车床技术发展的现状与思考J.西部大开发(中旬 刊),2011(2):37-43. 3、李强,李东茹. 国产数控机床及其关键技术发展现状及展望J.航空制造技 术.2010(10):26-30. 4、刘桂芝. 数控机床专用夹紧机构套圈式中心架的设计J. 机床与液压, 2011, 39(18):20-22. 5、浅谈中心架和跟刀架加工长轴的使用方法. 辽宁. 中国学术期刊. 1982-06-30 6、邱琦, 璩玮. 中心架的设计与加工J. 精密制造与自动化, 2010(1):36-38. 7、王杰 数控车床用机械可调式中心架J 金属加工( 冷加工)，2009 (9):39 41 8、边辉 中心架联动机构的研究J 制造技术与机床，2010(6):139 140 9、卢学玉，谢能斌 液压自定心中心架凸轮曲线的推导研究J 机械 设计与制造，2008(4):24 25 10、王守河车床中心架的改装 机械制造 中国学术期刊1997-03-15 研究内容 1.要计算中心架在支撑最大直径零件加工时所需要承受的载荷，自身的刚度能否达 到要求； 机架的设计主要应保证刚度， 强度和稳定性。机架的强度和刚度都需要从静态和动 态两方面来考虑。 2.卡爪的设计，材料的选择将直接影响到被加工工件的表面质量以及卡爪的使用寿 命； 将滚轮作为顶块，将传统中心架的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了支撑架和工件间 的磨损，提高了滚轮的使用寿命; 3.中心架对于机床导轨的锁紧问题，将直接威胁到工件加工中的工人的安全。 利用丝杠螺纹自锁提供夹紧力，安全可靠。 研究计划 研究周期与时间安排 毕业设计起止日期：2.226.03（第 1 周第 15 周） 第 1 周（2.22-2.26）收集资料，学习有关书籍文献，参观工厂，搜集设计过程中所 要遵照的有关国家标准并进行学习 第 2 周（2.29-3.04）提出完成课题的基本思路和方法，暨完成该课题所采用的技术 路线、方案，要设计和完成的任务 第 3 周（3.07-3.11）完成开题报告（含文献综述等）及外文翻译 第 4 周（3.14-3.18）完成装配图、中心架拖动机构草图设计 第 5 周（3.21-3.25）压板锁紧力计算，中心架整体拖动力计算，确定中心架支撑直 径范围确定 第 6 周（3.28-4.01）完成装配图、中心架设计拖动机构设计 第 7 周（4.04-4.08）毕业设计中期检查 第 8 周（4.11-4.22）进行零件图 CAD 绘制 第 9 周（4.18-4.22）完成零件图计算机绘图 第 10 周（4.25-4.29）进行各零件及课题成本分析完成各零件成本及课题成本计算 第 11 周（5.02-5.06）递交论文初稿 第 12 周（5.09-5.13）修改论文并定稿 第 13 周（5.16-5.20）论文评审及答辩资格确定 第 14 周（5.23-5.27）准备毕业设计（论文）答辩 第 15 周（5.30-6.03）毕业设计（论文）答辩 第 16 周