车床用手动中心架结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计说明书（论文）中文摘要 摘要： 本文主要是进行了车床用手动中心架结构的设计 。中心架是车床加工细长轴类零件的辅助功能部件。通过对国内外传统中心架的分析和研究，对现有传统中心架进行了改进设计。该中心架通过调整滚轮径向位置实现不同直径零件的支撑。滚轮与工件直接接触，由传统卡爪对工件的滑动摩擦转变为滚动摩擦，大大延长了卡爪的使用寿命。并利用 V 形块的自定心原理，对工件实现自动定心。从而大大改善了传统中心架在实际加工过程中效率低，无法自动定心等问题。 关键词：车床 中心架 滚轮 V 形块 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 毕业设计说明书（论文）英文摘要 of on of of is a of of to of at is by of to of of is by of in of V 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 目 录 前 言 . 3 第一章 绪论 . 4 . 4 . 4 . 5 . 6 . 6 . 6 . 6 . 9 第二章 中心架的简介 . 11 . 11 . 11 . 12 . 12 . 12 . 12 . 12 . 13 第三章 中心架总体结构设计计算 . 16 . 16 . 17 . 18 第四章 中心架部件计算 . 19 . 19 . 21 . 22 设计计算 . 23 . 24 型块总体设计尺寸 . 26 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 第五章 中心架的计算成本分析 . 29 术经济分析的目的与意义 . 29 本材料分析 . 29 标准件 . 29 课题技术经济成本计算依据 . 30 . 30 第六章 结 论 . 32 致 谢 . 34 参考文献 . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 前 言 目前普通车床是切削加工中最常用的一种机床，其历史很悠久，应用很广，在金属切削中，车削加工大 概占全部机械加工的 40% 60%。电子技术的飞跃式的发展，各种新工艺方法的出现等现状，对普通车床的发展产生了很大的影响 , 目前世界各个国家的普通车床生产数量都有下降的趋势。 因此普通车床在以后机械行业发展中需要作出一些调整。 车床是加工回转类零件的主要设备，而中心架是车床在加工过程中的一个重要的辅助部件。在车床加工细长的轴类零件时，为了保证工件的加工质量，需要使用中心架进行辅助加工。传统中心架在设计过程中存在许多问题，比如：卡爪容易磨损，效率低，操作比较繁琐，寿命短，在零件加工的过程中中心架可能会受力不均而 受到损坏，从而对机床的精度产生影响，对加工工人的人身安全产生威胁等等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 第一章 绪论 题的意义 车床加工长轴类零件时会采用一些机床功能部件，以提高零件加工刚性，中心架就是数控车床加工长轴类零件的专用部件，中心架的种类很多，有自定心的、专用圈式的、手动的等。而手动中心架是长轴类经济型数控车床所必备的部件，性价比较高。主要零件包括 :中心架支架、中心架体、球形螺栓、轴、套、锁紧块、压板等。 随着科学技术的发展，车床在机械行业中占比非常高，同时它的作 用也是非常大的。在不同的工作环境中，车床的种类也不一样，加工的零件也是不一样的。车床的工作原理：主运动是工件的回转，进给运动是车刀的移动。近几年来，由于电子技术发展速度非常快，车床发展速度也非常快，已经进入了自动化时代。 车床的发展历程 : 车床的第一发展阶段：普通车床。人类由手工作业时代进入机械时代，普通车床由此诞生，也就是人类在机械时代的第一种种类的车床。普通车床能够适应的工作环境的范围比较广，所以在机械加工中是采用最普遍的车床类型。普通车床在每个学校的应用也相当普遍，用来培养机械操作人才，普通车床由于 车床自身加工出零件，原理比较简单，学生很容易理解并且掌握其中的要领，通过长期的锻炼可以熟练地加工出工件并能达到图纸上的精度要求。经常接触的话，操作人员就慢慢地积累到越来越多的工作经验，也就能够熟练地使用卧式车床在更短的时间内加工出类型更多、精度更高的零件。普通车床的操作具有一定的危险性，因此车床的操作人员需要要经过严格的培训，才能上车床动手进行操作。 数控车床是车床的一个飞跃式发展阶段。近些年来，随着数字技术的发展，人们对该技术加以应用，制造出了数控车床，可以说是机床行业的一次重大突破。数控车床的定义： 运用数字技术使车床自动控制它的工作流程，从而买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 生产出需要加工的零件。相对于普通车床来说，数控车床精度更高，自动化的程度也更高，操作起来也更加的方便，容易上手。操作人员只需要将工件的加工程序导入到车床的控制面板中，通过对车床加工过程的模拟，来检测程序是否正确，然后再开始进行工件的加工。 普通车床与数控车床都是机械加工中重要的车床设备，两者都有各自的优势和缺点。当我们需要小批量并且加工精度不高的零件时，可以选择普通车床，普通车床相对于数控车床来说容易维修，购买的价格也便宜很多。但是对于操作人员来讲要求会更高，也会 更危险。数控车床则比较适用于批量生产，所生产出来的零件精确度相对于普通车床来说比较高。但是数控车床的价格较高、维护更困难，生产成本也高。 1 目前来说，切削加工中最常用的机床就是普通车床，它的历史很悠久，应用很广，在金属切削中，车削加工大概占全部机械加工的 40% 60%。电子技术的飞跃式的发展，各种新工艺方法的出现等现状，对普通车床的发展产生了很大的影响 , 目前世界各个国家的普通车床生产数量都有下降的趋势。 2 因此普通车床在以后机械行业发展中需要作出一些调整。例如车床在进行 加工的过程中，因为进行高速切削，所以单位时间内产生的切屑量会越来越多，消耗的切削油也越多。因此普通车床以后的发展方向：需要提高切削的速度，提高其自动化的程度，提高床身刚度，采取模块化设计，加强安全保护措施，降低车床噪声等。相对于普通车床而言，数控车床具有优势，也有它的不足之处。优势就是自动化程度相对较高，工人操作难易程度降低。 3随着时间的转移，各项技术的进步，不同行业对数控机床的需求越来越大，数控机床需要不停地发展来更适应生产加工过程的需要。“十二五”是国产数控机床发展的一个新的机遇时期，全世界已经走出 金融危机造成的经济最困难时期，由于国内的需求较大，拉动了数控机床飞速发展，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。高度，高精，智能，开放，网络，高柔性，绿色化是当前数车的发展趋势。 4 车床在加工长轴的时候，就需要使用卡盘顶尖，跟刀架进行装夹，或者两端都用顶尖，跟刀架进行装夹。在加工阶台轴时（如车床主轴），就要使用卡盘、中心架联合进行装夹。用装夹工具可以保证装夹刚度以及保证工件的加工质量，在加工中可以加大切削用量，即提高了生产效率。 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 因此中心架在车床加工细长轴类零件 过程中不可或缺，中心架的现实需求是非常大的。 轴的长度和直径比大的话，其刚度相对较低，就必须采用中心架。因为中心架是保证工件加工精度的主要辅助部件，可以提高加工刚度，避免工件在加工过程中弯曲变形。 因此设计中心架的意义就在于在车床加工细长类零件时，使用中心架进行辅助加工可以避免工件在加工过程中在外力的作用下产生弯曲变形，从而影响工件的加工精度。 究内容的背景 在车床加工细长类工件的同时，使用传统的中心架进行辅助加工时，首先我们 会发现中心架的卡爪不会跟随工件同时旋转，工件与卡爪之间属于滑动摩擦，因此卡爪在长时间的加工过程中会产生较大的磨损，极易损坏即卡爪寿命较短，更换卡爪会更加频繁，加工成本大大增加。 传统中心架在加工工件的过程中，由于现有设计存在一定的局限性，传统中心架，紧紧由一根紧定螺钉，紧固上下盖，加工过程中如果工件对中性能不好，在零件的旋转中容易将中心架扭断，从而导致设备、人身事故。 传统中心架加工效率低，对工件无法进行自定心从而对工件的精度产生一定的影响。 （ 1）基本情况 金属切削机床制造行业 最大的的产业就是车床制造产业。根据资料统计，2005 年金属切削机床的产量： 387863 台，当中车床的生产量就达到了 237464台，占了百分之六十一点二。在车床这个产量中，普通车床的产量很高，数控车床的占比相对低了很多，大概占了百分之十三点五。虽然在 2006年，该比例有所上升，却不是很大。目前我们国家还是主要以普通车床生产的国家。车床的数控化比率反映了国家制造业的一个技术水平，同时是国家综合国力的体现。 下面是各个国家的车床生产消费的具体情况： 2003 年美国数控卧床 1816台，消费的车床数量是 7304 台，数车 占了 5428 台，消费车床占比达到了百分买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 之七十四点三。日本 2004年生产了 26456台车床，数车有 21485台，占比百分之八十二点一，消费的车床在 9742 台，数控车床占了 8667 台，占比百分之八十九。 2004年韩国车床占整个机床产值的百分之四十点八。数控车床占车床的百分之九十五点二。 从以上国家的车床使用情况，可以看出我国的车床制造业以及整个制造行业与其他国家相比总体书评还存在不小的差距。 （ 2)数控车床的现状 在二十世纪七十年代，我国就开始了对数控车床的研究与发展。经过了几十年的发展，我国生产的数车大概分为 三类，一类是经济类型的卧式漱口可呢个车床，一类是普及型数控车床，另一类是中高档数控车床。 经济类型的数控车床，价格便宜，约占普及型车床的三分之一，价格在十万元。投入的费用较少，可以满足广大企业的初步发展需求，现在是我国数控车床的主要产品。国内有很多家企业生产的规模达到了千台以上每年。 普及型数车，国内生产的也得到了用户的普遍认可，可以满足用户大部分的需求。 中高档数控车床包括车削中心在内的 3 轴以上的车床，国内的用户大都选择进口产品。国内生产的产品市场占有比例不高，目前国内生产的产品还需进一步提高加工的进度， 从而为自己正名。 (3)“十五”期间我国数控车床情况 我国数控车床在 2001的生产，进口，出口，消费的情况见 表 11 表 10012005年我国数控车床生产情况 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 表 10012005年我国数控车床进口情况 表 10012005年我国数控车床出口情况 表 10012005年我国数控车床消费情况 在“十五”期间我国的数控车床发展速度飞快， 2001年生产量为 10022 台，2005年的生产量为 37811 台，一共增长了 。 总的产值也由原来的 005 年的 增长了 2001年的平均单台产值是 2005 年的平均单台产值达到了 16。 3万元。 2001年的数控车床的消费量为 13123 台， 2005年的数控车床的产量达到了 42551台， 2001年的消费额度为 2005年的消费额度为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 随着国内生产的中高级数控车床种类的迅速发展，之前国内需要靠进口的一些中高级数控车床，目前在国内也研发成功，一些国内的制造厂商已经开始了小批次的生产。 我国的数控车床出口的 增长速度开始加快， 2001年出口数量为 515台， 2005年增加到了 2810台，长了 2001年的出口金额是 688万美元， 2005 年增加到了 5163万美元，长了 着我国技术水平的提高，出口的产品质量也大大提高，不仅出口一些经济类型的数控车床，而且普及型数控车床也逐步地开始对外出口。 (4)我国数控车床的技术差距 目前我国的数控车床发展目标就是逐步缩小与发达国家的差距。提高加工的精度，缩短制造的周期是国外数控车床的发展目的，制造出集车削，铣削，镗削，磨削等功能于一体的复合化加工中心。我国还需要 加大在加工高转矩，大功率车削中心和数控机床等方面的研究力度，争取早日在核心内容上取得一些突破。 (5)几点建议 目前，我国数控车床的总体水平已经接近世界先进的水平。要是要进一步缩小与国际先进制造国家的差距，提高市场的占有率。有如下几点建议： 经济类型的数控车床是过去几十年的产物，处于发展中的国家使用率较高。随着我国技术水平的上升，应该调整经济类型数控车床的生产数量，以适应目前市场的需求。 国内生产的普及型数控车床，车削加工中心等产品收到了国外同类车床的挑战，国内企业无论是在产品技术上，还是每个月的生产量 以及规模上都和国外企业有一定的差距。因此国内企业还需要提高产品的性价比，质量的稳定性能，还需要缩短交货期。 需要积极地去研发一些航天，军工等高新技术行业。数控车床向高速高效高精，大功率，超大功率，高转矩的发展。 6 题的意义 （ 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - （ 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，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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 第二章 中心架的简介 统中心架的简介 在机床附件当中，中心架是加工较长工件必不可少的选择。中心架在选择当中一般有两种形式，一种为可编程液压中心架，一种为手动中心架。可编程液压中心架的自动化程度高，可以在加工程序中按照加工内容、加工顺序编入加工的步骤，达到程序化自动加工。可编程液压中心架多使用在小批量复杂零件的生产，可实现在一次装夹中完成除夹持的部分外其余的全部加工，这种液压中心架 多使用在 车铣复合加工中心 类机床；手动中心架一般使用在批量比较大，分步加工的场合，由于工件多次装夹，中心架起到长工件一头在装夹过程中支撑定心的作用，液压中心架由于结构的问题，起不到这个作用，所以手动中心架多用在 数控车床 上。 7 中心架为液压自定心和手动中心架两种，机床配置该中心架定心精度高、可靠性好、寿命长。 中心架的结构形式，其结构形式大致可以分为闭式中心架，开式中心架如图 5所示和专用中心架。 （ a） （ b） 图 2 a）：闭式中心架 （ b）：开式中心架 传统中心架一般由机架，顶盖，压板，轴，套，锁紧板，安装板等零件构成。 机架，顶盖，压板，安装板，锁紧板一般采用的是铸造件，结构复杂，形状与零件相近，切削加工工作量大大减少 ，同时节省了大量材料。 轴和套一般采用 45钢（优质碳素结构钢），综合力学性能好，容易加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 采用一夹一顶中心架辅助加工，即用卡盘夹紧工件的一端，工件另一端使用顶尖顶住，中间使用中心架支撑。 将中心架与床面固定在一起，将压板与中心架的主体座用螺栓进行连接并且固定在床面上。中心架上顶盖和中心架架体用销进行连接，中心架的上顶盖可以根据需要随时打开或者关闭，可以用螺钉来进行固定。为了使用不同大小的工件，可以调整支撑爪的位置，采用螺钉将支撑爪进行紧固。 先用卡盘固定好工件的一端，将事先打好中心孔的一端用顶尖进行装夹。可以预先车削一段毛坯（留有总够的加工余量），将中心架的支撑爪装夹在车的那段工件直径上。使用中心架之前，首先得固定中心架，打开中心架上顶盖，将工件放入中心架，随后关闭上顶盖并且锁紧。然后调整三个支撑爪以使其均匀地接触在工件上，再使用螺钉对支撑爪进行手动锁紧。根据不同直径的工件可以通过轴套内的螺纹传动来调整。中心架通过压板与床身进行锁紧，从而对工件进行加工。 型中心架的简介 本课题设计的新型中心架由 中心架支架、中心架体、安装板、球形螺栓、轴、套、锁紧块、压板、 新型中心架工作原理：新型中心架也是采用一夹一顶中心架辅助加工，即工件的一端用车床卡盘夹紧，用顶尖顶住工件的另一端，中间使用中心架支承。 将中心架固定在床面一定位置处，采用锁紧压板与与床面锁紧。中心架上顶盖与架体采用销钉连接，在使用时可以根据实际需求打开或者关闭，使用球形螺栓进行固定。采用滚轮与工件直接接触，通过轴套与手柄的相对运动，实现对不同加工工件直径的调整，采用螺钉来紧固四个滚轮。 在加工细长类工件之前，工件一端使用三爪卡盘进行夹紧。另一端需要提前打中心孔，以方便顶尖装夹，从而实现一夹一顶加工。将中心架滚轮装在工件时，其直径必须大于工件的毛坯直径，通过 V 形块的自定心原理对工件进行自动定心。然后将上顶盖与中心架体通过球形螺栓进行锁紧。在工件加工过程买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 中需要观察中心架的四个滚轮是否跟着工件同时旋转。在确定中心架的具体位置时，要考虑是否具有足够的刚度来进行工件的加工。若采用后顶尖来装夹，中心架支承位置最好是采用工件的中部。若加工端面或者内孔的时候，就需要接近工件端部作为中心架支承位置。 中心架通常是固定在机床的导轨上，中心架的支撑爪应该卡在工件中部外圆柱面上。磨削内孔和阶梯轴一般采用闭式的中心架，磨削长轴，丝杆以及曲轴颈一般采用开式的中心架。在对零件外圆进行加工时，闭式中心架由于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。 8 传统车床中心架的优点 : 结构简单、使用方便等 ,但经实际使用表明尚存不足 : 9 11 (1)需要进行人工调整，使 3 个支撑点进行对中，加工效率低 ; (2)工件与支撑块之间直接接触属于滑动摩擦，容易磨损，寿命短 ; (3)3个圆柱支撑爪，属于悬臂结构，刚度比较差，容易产生振动。 (4)安全性差。传统的中心架只靠一个紧定螺钉来锁紧，夹紧不可靠。容易发生安全事故。 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 , 加上由于切削力的作用 , 3 块支撑爪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。如图 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 图 2统支撑块 经过分析认为 : 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 , 可能会是工件加工好的表面发生磨损或者温度升高。 因为这个原因，将之前的支撑爪改为滚轮支撑，改变了与工件的接触方式，为滚动摩擦接触，大大降低 了接触面积，降低了工件被加工表面的磨损速度，经过测试，之前的一些缺点得到了有效的解决，目前的效果比较好。本课题设计的是滚动顶块： 图 2轮顶块 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 综上新型中心架的优点是： （ 1）首先保留了传统中心架结构简单，操作方便的优点。 （ 2）利用 V 形块的自动定心原理，提高了工件对中效率，降低了工人的劳动强度 ; （ 3）使用滚轮作为支撑元件，由原来的滑动摩擦转变为目前的滚动摩擦，由面接触变为线接触，接触面积变小，从而大大降低了支撑件的磨损，提高了滚轮的使用寿命。 （ 4）利用轴套内部的螺 纹传动，采用普通细牙螺纹，因其有自锁功能，可以提供可靠的夹紧力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 第三章 中心架总体结构设计计算 板的锁紧力计算 选用压板的目的：在压板与中心架中采用螺钉固定，主要是将中心架与床身进行手动锁紧，从而让中心架在进行辅助加工的过程中能够安全可靠。以防止工人在加工。 压板材料选择原则有两个： (1)与主体同硬度与密度，增加抗压性 (2)增强局部与整体的连接 因为中心架的架体与顶盖材料均使用的是 以压板的材料为 材料名称：灰口铸铁（灰铁 200）牌号： 低抗拉强度 :200特性及适用范围：抗拉强度和塑形较低，但是铸造性能和减震性能好。 弹性模量： 105 剪切模量： 105松比： 熔点： 1200 线膨胀系数： 10 热导率： m k） 压板的总体尺寸：长宽高 108 53 拧紧螺母的力矩由三部分组成： 约占 40% 占 50% 后两者占约 90%. 计算公式： d F K = T （ 3 - 1） T:拧紧螺母的力矩 K：扭矩系数 F:预紧力 d：螺栓大经 压板的锁紧力计算的关键在 于使用压板锁紧时中心架与导轨面的摩擦力要大于没使用压板锁紧之前的摩擦力。 = - 2) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - = =2891 221 N 当 F 摩擦 才能使压板锁紧中心架 使用压板锁紧时，中心架的正压力必须大于中心架自身对创生产生的正压力即 F 心架整体拖动力的计算 对中心架整体拖动力计算的目的：让操作员知道需要用多大的力才能使中心架在加工过程中实现 计算中心架整体拖动力就相当于要计算中心架整体克服自身重力在导轨面上实现 Z 向移动。首先得计算出中心架整体的质量从而计算出整个中心架的重力，计算出中心架对导轨面产生的正压力。由于本次设计采用的是斜导轨，因此还要对中心架整体的重力进行力的分解，最终算出中心架整体对于导轨面的正压力。通过摩擦力的计算公式算出中心架整体在拖动过程中所受摩擦力。 中心架整体材料： 度 033 中心架架体质量 ： 11 =m V （ 3 - 3） =103 (232顶盖质量： 22 V=m （ 3 - 4） =103 (2=撑板质量： 33 V=m （ 3 - 5） =103（ =板质量： 44 V=m （ 3 - 6） =103（ =11整板质量： 55 V=m （ 3 - 7） =103（ =心架整体质量 =上顶盖质量 +中心架架体质量 +支撑 板质量 +压板质量 +调买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 整板质量 =232+1+95心架整体重力： （ 3 - 8） =295 891N 摩擦（ 3 - 9） =2891 =221N 压力 ：动摩擦系数 所以中心架整体拖动力 F： 221N 定中心架支撑直径范围 如果要对一个中心架进行结构设计，首先要确定中心架的支撑直径在一个具体的范围之内，然后才能进行该中心架的其他结构的设计计算。 中心架支撑直径范围受几个因数影响。第一，机床型号，机床的型号决定了加工工件的最大直径。例如： 车床的最大加工直径就是 400二中心架的规格，中心架架体的尺寸也影响了加工工件的直径。 本次课题 设计中，任务书明确给出了中心架支撑直径范围： 14000以本课题设计的中心架支撑直径范围直接按照任务书上的要求进行设计。图3线圆为最小极限位置。 图 3以上公式：（ 3 - 1）（ 3 - 9）均出自机械设计手册。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 第四章 中心架部件计算 轮尺寸设计计算 新型中心架将滚轮代替了卡爪与工件直接接触，随着工件同步旋转，由原先的滑动摩擦的方式转变为滚动摩擦的工作方式。 本课题设计的滚轮直接由轴承 来替代。一方面轴承在市场上十分地普遍，选材方便，另一方面价格比较实惠，是进行设计的一个良好选择。 市场上轴承的种类非常多，轴承要是根据其工作的摩擦性质的不同，可以分为两类，一类是滑动摩擦轴承（滑动轴承），另一类是滚动摩擦轴承（滚动轴承）。 滑动轴承：在工作方式为滑动摩擦的条件下工作的轴承称之为滑动轴承。滑动轴承在工作中非常地平稳、而且非常可靠、没有噪声。轴承经过液体润滑之后，滑动的表面由于润滑油的作用被分离，不会与轴直接接触，从而减小了工作表面的磨损，降低了摩擦损失，由润滑油产生的油膜拥有一定的吸附振动的能 力。由于滑动轴承的起动的动摩擦力相对较大。由轴承支承的那一部分轴称为 轴颈 ，轴瓦就是与轴颈相互匹配的那个零件。 轴承衬 就是在轴瓦的表面浇铸的那一层减磨材 料，用来改善轴瓦表面的摩擦性能。滑动轴承材料分为轴瓦和轴承衬两种。低速度，载荷较轻或者间歇工作的场合用滑动轴承比较合适。 滚动轴承：旋转的轴和轴承座之间的滚动摩擦代替了滑动摩擦的工作方式，是一种用来降低摩擦损失的机械元件。 滚动轴承的基本结构是由内圈、外圈、滚动体（钢球或滚子）和保持架四个零件组成。 滚动轴承按受力方向分为如下三种： 径向轴承：以深沟球类 ,圆柱滚子类，调心球类等轴承为代表，主要承受径向力。 平面轴承：以推力球、推力滚子轴承为代表，主要承受轴向力。 复合轴承：以圆锥滚柱轴承，角接触球轴承 为代表，一般成对配对使用，可以同时承受轴向力和径向力。 经过对轴承种类以及用途的了解，滚轮与工件接触时滚动摩擦，需要选择滚动轴承。由于车床在加工细长类工件时，刀具沿轴向和径向切削。通过对滚买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 2e 现滚轮在工件加工过程中只承受径向力，所以选择滚动轴承里的深沟球轴承。 根据实际需求，将采用轴承型号： 6204（ d=20 D=47 B=14 承作为滚轮。材料为：轴承钢。 轴承受力验算公式： （ 4 - 1） C：基本额定动载荷计算值 P：当量动载荷 命系数 度因数 击载荷因数 矩载荷因数 度因数 承尺寸及性能表中所例径向基本额定载荷 Y +F r X = （ 4 - 2） 向载荷（ 400） 向载荷（ 50） X,Y：径向系数，轴向系数 的直径 Z：球数 （ 4 - 3） （ 4 - 4） =400/（ 20 52） =以 X=1， Y=0 所以 400=400 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - =（ 2 400） /（ 1） =500N 所以圆柱铰链选取的直径符合设计要求。 总体尺寸如图 4 图 4买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 套尺寸设计计算 设计轴套的目的：一方面是支撑滚轮，另一 方面是可以通过调整轴套的位置来适应不同直径的工件。 轴套将采用 45 号钢作为材料来设计。 45 钢：优质碳素结构钢，含碳量百分之零点四五，综合力学性能好，适合制作受力复杂的工件。热处理方式：调质处理。 轴套尺寸如图 44 图 4图 4通过螺纹传动来调整轴套的位置，满足被加工工件两个极限位置时的要求。 图 4套设计长度为： 100 内螺纹长度为： 60 外径： 30 装配图中轴套处于的位置是被加工工件最大直径为 200的上极限 位置。我们还需要检验被加工工件最小直径时，轴套长度是否符合设计要求。 内螺纹长度 60200/2(加工工件最大半径） （加工工件最小半径）买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - =30轴套的设计符合要求 图 4套设计长度为： 110，内螺纹长度为： 60 外径： 30 装配图中处于位置是被加工工件上极限位置。所以轴套长度 100符合设计要求，同图一检验原理，内螺纹长度也符合设计要求。 撑轴的设计计算 设计支撑轴的目的：通过轴和轴套之间的螺纹传动来实现对不同直径工件的加工。 轴的材料品种 很多，通常多用碳素钢，合金钢或者球墨铸铁。 碳素钢价格低廉，对赢利集中敏感性比合金钢低，应用较为广泛。 轴类零件一般采用 45钢作为材料，价格便宜，综合力学性能较好，所以支撑轴选用 45钢。热处理方式：调质处理。 轴 ：是由轴承支承或者齿轮，车轮等中间一根圆柱形物体，也有很少一部分是方型的。轴一方面可以支承转动的零件，另一方面 可以和零件一起作回转运动，从而传递运动、 扭矩 以及弯矩的机械零件。一般来说， 机器 中作为回转运动的零件就会安装在轴上。 轴可分为 ：直轴（直轴分为：转轴，心轴， 传动轴 ），曲轴和软轴。 轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。 轴的结构工艺性，是指轴应具有良好的加工和装配工艺性，有利于提高生产率和降低成本，一般来说，轴的结构形式应该尽量的简单。设计时应该注意以下几个方面的问题： （ 1） 轴上需要磨削的轴径阶梯处，应该留砂轮越程槽， 需要切制螺纹的阶梯处，应该有退刀槽。 （ 2） 轴端和各阶梯端面应该制出 45倒角。 （ 3） 当轴与轴上零件采用过盈配合时，若配合轴段的装入端过长，则可采用非定位的轴肩结构，同一轴段的不同部位选用不同的尺寸公差或者装入端加工导向圆锥面。 （ 4） 为了减小盈利集中，常在轴的界面尺寸变化处采用过渡圆角，但要注意轴上零件定位可靠性的要求。 支撑轴的设计尺寸如图 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 24 - 图 4撑轴 心架架体以及中心架上顶盖总体尺寸设计 进行中心架架体尺寸的设计的目的：使中心架的结构紧凑，使其刚度能够达到支撑工件进行加工 的要求。 中心架上顶盖尺寸设计的目的：为了中心架能够使工件夹紧的足够可靠，结构需要设计紧凑，同时刚度也需要达到实际使用要求。 中心架架体和上顶盖的使用材料：一般采用铸铁，铸铁一般用于制造形状比较复杂的部件，而且价格比较低廉，成本低。 热处理方式：去应力退火。