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1、可旋转中心架的设计 容 摘 要镗床是大型箱体零件加工的主要设备,而中心架在机床加工中是一个很重要的辅助装置,在加工较长的轴类零件时,为了保证零件的加工质量,我们必须使用中心架,而传统的中心架由于结构设计的问题,存在效率低,而且操作繁琐,易磨损,寿命短, 在加工中中心架可能会受力不均而损坏,从而对机床和人身造成伤害等弊端。因此我们通过调查现有中心架并且详细分析了它们的利弊端,设计的这款中心架,在工作的时候可以随着工件一起旋转,避免了传统中心架带来的弊端,对工件表面几乎不产生任何影响。在这次毕业设计中,我们使用了PRO-E软件先进行三维建模,然后分析各部分零件的设计合理性,对每个零部件都进行了强度
2、计算,最终才完成方案的确定。关键词：镗床可旋转中心架AbstractBoring machine is a large box parts processing of major equipment, and center frame in machine processing is a very important auxiliary device, in the processing of long shaft parts, in order to ensure the machining quality of parts, we must use the center frame, an
3、d the traditional centre frame due to the structural design problems, the existence of low efficiency, and complex operation, easy abrasion, short service life, in the processing center frame may be uneven stress and damage, thereby to machine tool and harm to people and other defects.Therefore we i
4、nvestigate through existing center frame and detailed analysis of their advantages and disadvantages, design the center frame, while working with the workpiece rotate together, to avoid the traditionalcentre frame brought corrupt practice, on the workpiece surface and almost does not produce any eff
5、ect. In this graduation design, we use the PRO-E software to 3D model, then analyzes the design rationality of each part, for each component are the strength calculation, finally schem.Therefore, in view of the above traditional centre frame the malpractice of the rotatable design center frame has o
6、bvious advantages, is worth to popularize and use.Key word：Boring machine rotating center frame / 目录第一章镗床加工的简介及应用围11.1 镗床的结构及工作原理11.2 镗床加工应用围1第二章、传统中心架的简介22.1 传统中心架的构造及工作原理22.2 利用中心架镗削工件的一般方法3一、利用中心架加工端面、中心孔3二、利用中心架加工轴端外圆、孔尺寸。32.3 本次课题调研5第三章新型中心架的结构设计63.1 新型中心架设计方案的确定6方案一：图317方案二：图328方案三：图339方案四：图3-
7、410方案五：图3-5113.2 关键零部件的设计说明及必要强度计算121、材料的选择122材料的选择123、相关计算12第四章新型中心架的安装方法及维护174.1 中心架的安装方法174.2 中心架的日常维护18第五章设计总结19致20参考文献22附录23第一章 镗床加工的简介及应用围1.1 镗床的结构及工作原理镗床的类型主要有:卧式镗床,坐标镗床和精度镗床.卧式镗床的主轴水平布置并可轴向进给,主轴箱沿前立柱导轨垂向运动,工作台可纵向或横向运动,卧式镗床除镗孔外,还可以用各种孔加工刀具进行钻孔,扩孔,绞孔,可安装端面铣刀铣削平面,可利用其上的平旋盘安装车刀车削端面和短的外圆柱面,利用主轴后端
8、的交换齿轮可以车削、外螺纹。卧式镗床主要用于对形状复杂的大、中型零件如箱体,床身,机架等加工精度要求较高的零件进行加工。卧式镗床主要部分的名称和用途见图1：主轴箱可以沿前立柱的导轨上下移动,在主轴箱中,装有主轴部件,主运动和进给运动变速机构以及操纵机构,根据加工情况不同,刀具可以装在镗杆上或者装在平旋盘上,加工时,镗杆旋转完成主运动,并可沿轴向移动完成进给运动,平旋盘只能作旋转主运动,装在后立柱上的后支架,用于支撑玄伸长度较大的镗杆的玄伸端,以增加刚性,后支架可沿后立柱上的导轨与主轴箱同步升降,以保持其上的支撑孔与镗杆在同一轴线上,后立柱可沿床身的导轨左右移动,以适应镗杆不同长度的需要,工件安
9、装在工作台上,可与工作台一起做横向或者纵向移动1.2 镗床加工应用围镗削可以加工机座,箱体,指甲等外形复杂的大型零件上的直径较大的孔,以及有位置精度要求的孔和孔系,除此之外,还可以进行钻孔,扩孔和绞孔及铣平面,还可以在平旋盘上安装车刀车削端面,圆柱面及外螺纹等。第二章、传统中心架的简介2.1 传统中心架的构造及工作原理中心架是镗床的主要附件之一。在镗削刚性差的细长轴或不能穿入车床主轴轴孔的粗长工件或孔与外圆同轴度要求较高的较长工件时,往往采用中心架来增强刚性或保证同轴度。中心架的构造简图如图11所示。中心架底座的V型面与导轨面配合,通过螺栓孔,利用螺栓将压板、中心架与导轨联为一体。上盖和底座1
10、用圆柱销子作活动连接,使上盖可以绕圆柱销旋转,以便开合上盖。使用时,打开上盖,将工件用卡盘和顶尖支撑,合上上盖,然后调整三个调节螺杆,使3个支撑块贴紧工件,达到辅助支撑的要求。拧紧压紧螺栓,退出顶尖,即可加工。中心架支承块是易损件,磨损后可以调换,其材料一般选用耐磨性好,又不容易研伤工件的材料,通常采用下列几种：青铜、球墨铸铁、胶木和尼龙。中心架的种类一般有两种,上述的一种为普通中心架,另外一种为滚动轴承中心架,它的构造与普通中心架相同,不同之处在支承爪的前端,它装有三个滚动轴承,以滚动摩擦代替滑动摩擦,它的优点是：耐高速,不会刮伤工件的表面,缺点是同轴度稍差。图表 1-12.2 利用中心架镗
11、削工件的一般方法因为镗床在日常加工中的应用围极广,不但可以加工孔系,还可以安装铣刀进行平面铣削,除此之外还可以在平旋盘上安装车刀车削端面和短的外圆柱面,所以,无论用镗床进行何种加工,都有可能会用到中心架这一辅助工具。一、利用中心架加工端面、中心孔加工轴类零件通常以中心孔为定位基准面。由于轴类零件一般具有一定的长度,特别是传动轴,一般长度要远远大于直径,直接利用卡盘夹持工件一端,车另一端面、钻中心孔,属于悬臂安装结构,工艺系统的刚度很差,几乎不能进行切削加工。所以通常利用中心架做辅助支撑来进行端面及中心孔的加工,这是中心架最常见的应用之一,几乎所有较长的传动轴都要使用该工艺方法来加工端面和中心孔
12、。利用中心架车削长轴零件端面、中心孔的一般方法步骤为：1在工件端面找圆心,并用样冲打冲点。2用手电钻或在钻床上钻一个中心孔。3夹、顶工件,车两个架子口即中心架支撑部位。一般距两端面200mm300mm处分别车两架子口,以便掉头加工端面及中心孔。架子口宽度以略宽于支撑块宽度为宜。架子口直径一般车圆即可,但粗糙度一般不低于Ra3.2,以便减小振动、摩擦。4夹、架工件,分别加工两端面及中心孔。二、利用中心架加工轴端外圆、孔尺寸。对于较长传动轴端部有切削要求的轴,1、 饶性轴或刚性轴工件的端部尺寸车削 由于细长轴刚度差,如果直接采用夹、顶或双顶装夹方式加工端部尺寸,易产生振动 ,特别是端部轴向尺寸较大
13、,振动越严重,对加工质量的影响越大。所以,通常采用中心架作为辅助支撑。步骤如下：1采用双顶或一夹一顶的装夹方式,在合适的位置车削架子口。所谓合适是指：该位置增加辅助支撑后能保证工件刚度达到切削要求。架子口直径一般比工件精车尺寸略大,其宽度比支承块略宽。2根据支承处的位置把中心架固定在床面上,并调整支承爪进行车削,当一端车至尺寸后,将工件调头装夹,并调整中心架支承爪,再车另一端。如果轴端有孔尺寸要加工,方法同上,只是不能用夹、顶方式装夹工件,只能采用夹、架方式装夹工件。然后,利用刀架上的孔加工刀具加工孔径尺寸,或利用尾座上的孔径加工刀具加工孔径。通过以上分析,我们可以得知,中心架在镗削加工中有着
14、极大的使用围,利用镗床进行的多种加工都会用到中心架作为辅助设备。2.3 本次课题调研为了确定毕业课题,我们多次去车间查看了传统中心架的构造,通过查阅资料了解传统中心架的使用弊端,另外,我们向实训老师请教,凭他们的多年实际操作经验以及对机床的了解,老师也给了我们很多建设性的意见,对我们在完成毕业设计的过程中起了很大的作用。通过调研,我们得出以下结论：1、人工调整三个支撑点对中,效率低。2、工件与支撑块之间为滑动摩擦,易磨损,寿命短；对于毛坯比较好的圆钢不能直接使用,必须事先加工出架子口,效率低。3、三个圆柱支撑点,属于悬臂结构,刚度差,易振动。4、安全性差。传统中心架,靠一条紧定螺栓,紧固上下盖
15、,加工中,如果工件对中效果不好或支撑部位粗糙度差,旋转中极易将中心架扭断,造成设备、人身事故。因此,传统车床中心架操作起来很不方便,不仅需要频繁地手工调整,并且对中精度差,支撑刚度低,易振动。对此,目前还没有很好的解决办法因此,我们更加确定了我们这次所设计的可旋转中心架的实用性,它不但能够实现传统中心架在加工过程所起到的功能,还能解决传统中心架在加工时带来的弊端,可谓一举两得。第三章 新型中心架的结构设计3.1 新型中心架设计方案的确定在机械加工中,常遇到许多几何形状是对称的,并以其对称轴线、对称中心或对称面为工序基准,为了使定位基准与工序基准重合,保证定位精度,往往采用定心夹紧机构,如图3所示为定心夹紧机构原理图。定心夹紧结构又叫自动定心夹紧结构,例如车床的三抓卡盘,弹簧卡头等,它们的特点是定位与夹紧同时完成并且定位与夹紧是同一个元件,利用该元件等速趋近或退离工件,使工件基准的公差对称分布,使工件的曲线对称中心不产生位移,从而实现夹紧作用。3根据收集的资料以及对现有的中心架的分析,我们比较之后选择了最合适的一套方案。方案一：图31工作原理：从箱体底部输入动力带动丝杠7转动,箱体底部有推力轴承约束
