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将旧车床改造成拉削齿轮内花键的拉床及主体部分设计【5张CAD图纸和说明书】

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关键词：: 5张CAD图纸和说明书将旧车床改造成拉削齿轮内花键的拉床及将旧车床改造成拉削齿轮内花键的拉床及主体部将旧车床改造成拉削齿轮内花键的拉床及主体部分设计说明书

资源描述：

摘要

在机械制造和修理工作中，为了提高被加工工件的花键孔、圆孔及键槽的生

产率、精度，均可采用拉削工艺。没有拉床的机修厂，可采用各种型号（旧、

废）普通车床改装，只要添一套夹具装置即可，方法简单，制造容易，能完全达

到质量要求。本设计介绍了将普通旧车床改装成为齿轮键槽拉床的方法。在车床

上增加一套专用夹具装置，可将车床的回转运动改为直线往复运动。车床主轴可

只输出扭矩，而由夹具装置承受拉削力，从而实现由车床向拉床的改造。在不需

要该机床后卸下夹具，装上原有的拖板、刀架和尾座等机构，车床仍可恢复原来

的状态。

关键词：车床、拉床、夹具。

ABSTRACT

This Project In machine-building and repair work, for improve spleen

hole, round hole and productivity, precision of keyway to process work

piece, can adopt the craft of broaching. Service shop to have broaching

machine, can adopt various type (old dethroning) ordinary lathe refit,

so long as add the device of a set of jigs, the method is simple, it is

easy to make, can totally meet requirements for quality. Have originally

designed and recommended refitting the ordinary old lathe to become the

gear wheel keyway broaching machine method. Increase one special-purpose

jig device at lathe, can change straight line reciprocating motion into

gyration sport of lathe. The main shaft of the lathe can only export the

torsion, and is born the strength of broaching by the device of the jig,

thus realize it from lathe to transformation of broaching machine. Lift

jig off behind not needing lathe this, install already existing to tow

board, knife rest, tail flatfeet. organization, the lathe can still resume the original state.

Keywords: Lathe; Broacher; Fixture; Broaching Force

中文摘要 Ⅰ

英文摘要 Ⅱ

第1章绪论 1

1.1 改造机床的意义 1

1.2 改造的内容 1

1.2.1 明确本次设计的目的 1

1.2.2改造的总体布局 1

1.2.3改造设计时应注意的问题 1

1.2.4解决方法 2

1.2.5本设计的研究所得 2

第2章总体设计 3

2.1 设计构思 3

2.2.1机床改造的内容 4

2.2 拉削力的分析和计算 4

2.2.1拉削力的分析 6

2.2.2拉削力的计算 6

2.3 螺旋传动 10

2.4 螺杆直径的计算 10

2.5 计算机床功率是否满住要求 13

2.6 机床主轴尺寸 14

2.7 壳体的选用 14

2.8 轴承的选用 15

2.9 止推盘的选用 16

2.10导向杆和导向臂的选用 16

2.11支架的选用 18

2.12拉刀的外形几尺寸 18

2.13拉刀夹头的选用 20

第3章结论 22

参考文献 23

致谢 24

第一章绪论

1.1 改造机床的意义

随着科学技术的发展，即使原来属于新颖、先进的机床也会逐渐变得陈旧、落后，满足不了产品种类日益增加和质量不断提高的需要，因此，“技术老化”是客观规律。

据有关资料介绍，一般单独购置新拉床需较多资金，采用此项技术改装的拉床，成本在几万元左右，并且可充分利用旧有设备，扩大了机床的加工范围，极具推广价值。在一些工业发达的国家里，设备的平均役龄控制在10-20年之间，设备的“技术老化”期已短于10年，10年役龄以内的设备数量能够达到设备总数的50%左右。由此可见，设备的更新速度相当快，一是用技术更为先进的新设备来代替技术性能“老化”了的旧设备；另一类就是进行有效的技术改造，是旧设备适应新的生产需要。

1.2 改造的内容

1.2.1明确本次设计的目的

本次设计的任务是将旧车床改造成拉削齿轮内花键的拉床。此设计需要解决的两个主要问题就是：

①、将车床的回转运动改变为直线往复运动；

②、使机床在加工过程中，机床主轴只输出扭矩而不承受任何的拉力。

1.2.2改装时候的布局

本次设计布局采用单独设计主体部分即单独设计一个机床传动箱体来改变机床的运动形式。传动箱设计完成后采用螺栓压板的方式将其固定在车床床身上面，并要求车床主轴箱与设计的传动箱体之间保持严格的同轴关系。

1.2.3改造设计时应注意的问题

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内容简介：: 摘要介绍了将普通车床改装为拉床的方法。在车床上增加一套夹具装置，可将车床的回转运动改为直线往复运动。车床主轴可只输出扭矩，而由夹具装置承受拉削力，从而实现由车床向拉床的改造。该方法简单，制造容易，能满足质量要求，且改费用低廉。关键词：车床；拉床；夹具；拉削力ABSTRACTThe method refitting the common lathe into broacher is introduced. A set of fixture is added to the lathe to change the rotary motion of the lathe to linear reciprocating motion. The spindle of the lathe may only output the torque and the fixture will bear the broaching force. Then the lathe is refitted into a broacher. This refitting method has the features of simple, easy to do and low cost, which can meet the quality requirement.Keywords: Lathe; Broacher; Fixture; broaching Force I 四川理工学院毕业设计毕业设计（论文）说明书题目将旧车床改造成拉削齿轮内花键的拉床及主体部分设计学生系别专业班级学号指导教师 25摘要在机械制造和修理工作中，为了提高被加工工件的花键孔、圆孔及键槽的生产率、精度，均可采用拉削工艺。没有拉床的机修厂，可采用各种型号（旧、废）普通车床改装，只要添一套夹具装置即可，方法简单，制造容易，能完全达到质量要求。本设计介绍了将普通旧车床改装成为齿轮键槽拉床的方法。在车床上增加一套专用夹具装置，可将车床的回转运动改为直线往复运动。车床主轴可只输出扭矩，而由夹具装置承受拉削力，从而实现由车床向拉床的改造。在不需要该机床后卸下夹具，装上原有的拖板、刀架和尾座等机构，车床仍可恢复原来的状态。关键词：车床、拉床、夹具。ABSTRACTThis Project In machine-building and repair work, for improve spleen hole, round hole and productivity, precision of keyway to process work piece, can adopt the craft of broaching. Service shop to have broaching machine, can adopt various type (old dethroning) ordinary lathe refit, so long as add the device of a set of jigs, the method is simple, it is easy to make, can totally meet requirements for quality. Have originally designed and recommended refitting the ordinary old lathe to become the gear wheel keyway broaching machine method. Increase one special-purpose jig device at lathe, can change straight line reciprocating motion into gyration sport of lathe. The main shaft of the lathe can only export the torsion, and is born the strength of broaching by the device of the jig, thus realize it from lathe to transformation of broaching machine. Lift jig off behind not needing lathe this, install already existing to tow board, knife rest, tail flatfeet. organization, the lathe can still resume the original state.Keywords: Lathe; Broacher; Fixture; Broaching Force目录中文摘要英文摘要第1章绪论1 1.1 改造机床的意义1 1.2 改造的内容1 1.2.1 明确本次设计的目的11.2.2改造的总体布局11.2.3改造设计时应注意的问题11.2.4解决方法21.2.5本设计的研究所得2第2章总体设计3 2.1 设计构思3 2.2.1机床改造的内容42.2 拉削力的分析和计算42.2.1拉削力的分析62.2.2拉削力的计算62.3 螺旋传动102.4 螺杆直径的计算102.5 计算机床功率是否满住要求132.6 机床主轴尺寸142.7 壳体的选用142.8 轴承的选用152.9 止推盘的选用162.10导向杆和导向臂的选用162.11支架的选用182.12拉刀的外形几尺寸182.13拉刀夹头的选用20第3章结论22参考文献23致谢24第一章绪论1.1 改造机床的意义随着科学技术的发展，即使原来属于新颖、先进的机床也会逐渐变得陈旧、落后，满足不了产品种类日益增加和质量不断提高的需要，因此，“技术老化”是客观规律。据有关资料介绍，一般单独购置新拉床需较多资金，采用此项技术改装的拉床，成本在几万元左右，并且可充分利用旧有设备，扩大了机床的加工范围，极具推广价值。在一些工业发达的国家里，设备的平均役龄控制在10-20年之间，设备的“技术老化”期已短于10年，10年役龄以内的设备数量能够达到设备总数的50%左右。由此可见，设备的更新速度相当快，一是用技术更为先进的新设备来代替技术性能“老化”了的旧设备；另一类就是进行有效的技术改造，是旧设备适应新的生产需要。1.2 改造的内容1.2.1明确本次设计的目的本次设计的任务是将旧车床改造成拉削齿轮内花键的拉床。此设计需要解决的两个主要问题就是：、将车床的回转运动改变为直线往复运动；、使机床在加工过程中，机床主轴只输出扭矩而不承受任何的拉力。1.2.2 改装时候的布局本次设计布局采用单独设计主体部分即单独设计一个机床传动箱体来改变机床的运动形式。传动箱设计完成后采用螺栓压板的方式将其固定在车床床身上面，并要求车床主轴箱与设计的传动箱体之间保持严格的同轴关系。1.2.3改造设计时应注意的问题讲求经济效果；衡量标准：是否提高劳动生产率。是否提高产品质量。是否降低生产成本。是否节约能源。是否污染环境。是否扩大了新技术、新工艺、新结构、新材料的使用。保证加工精度和表面粗糙度；具有一定范围的工艺可能性；包括：在该机床上可以完成的工序种类。所加工零件的类型、材料、尺寸范围。机床的生产率和加工零件的单件成本。毛坯种类。适用的生产规模。加工精度和表面粗糙度。具有一定的先进性；注意加工安全问题；1.2.4 解决的方法鉴于以上需要解决的问题，通过查阅文献、检索资料、请教指导老师，本设计采用螺旋传动来实现将回转运动改变为直线往复运动，而由主体部分的支承板来承受拉削力。为了避免拉削时螺杆转动，使用了两根固定在主体部分和浮动部分支撑板上的导向杆，再利用一个导向臂将螺杆连接起来，而且导向臂两端的孔同两根导向杆配合。拉削时两根导向杆固定不动，与其配合的导向臂在其上面滑动。这种结构保证了当车床主轴正转或者反转的时候，传动螺杆不能转动而只能沿轴线方向往复移动。1.2.5 本设计的研究所得通过改造后的车床，具有了以前旧车床所不能拥有的功能，它不仅可以用来拉削各种花键、内孔等零件，起到了拉床的作用，大大的提高了机床的利用率，而且节约了工厂的经费，当不再需要使用该拉床的时候，可以卸下夹具，装上车床原有的拖板、刀架和尾座等部件，车床就可以恢复到原来的状态。这样大大提高了工厂的加工范围、降低了生产成本。在改造中没有增加新的动力源和变速装置，通过简单的动力传递，巧妙的把原车床动力传递给了拉刀。拉刀的速度也由原机床的变速箱来控制实现，这样大大地简化了改装机构。车床改装的拉床，操作简单、方便，一般的工人都能掌握操作。第二章总体设计2.1 设计构思在机械制造和修理工作中，为了提高被加工工件的花键孔、圆孔及键槽的生产率、精度，均可采用拉削工艺。没有拉床的机修厂，可采用各种型号（旧、废）普通车床改装，只要增添一套夹具装置即可，方法简单，制造容易，能完全达到质量要求。卸下工装，又可恢复原车床的性能。将各种车床改成拉床，须解决以下两个问题：（1）将车床的回转运动改变成直线往复运动。（2）使车床主轴只输出扭矩而不承受拉力。所用工艺装备如图2-1所示，主要由装在车床主轴和前支架7上的主体部分及装在后支架18 上的浮动部分组成。壳体装在车床主轴的螺纹上、传动螺母4 与1 压配合后再用螺钉2 紧固。利用传动螺母4 与传动丝杠8 相啮合，即可将车床主轴的回转运动变为丝杠8 的轴向移动。导向臂9用键和螺母定在丝杠8 上。这种结构保证了当车床主轴正、反转时，传动丝杠不转动而只能作轴向往复运动。由止推轴承3、止推盘5、套筒6 及固定在车床上的前支架7组成了使车床主轴只输出扭矩而不承受拉力的卸荷装置。在拉削时，传动丝杠的轴向拉削力，通过上述装置承受。图2-1 工艺装置及夹具结构图夹具体的浮动装置由定位套17、球形支座15、球形环16、弹簧14 和螺母13 组成，并装在固定的后支架18 上，其作用是支承工件并补偿工件端面对孔轴线的垂直度误差，以防止拉出的孔偏斜，甚至使拉刀折断。改装时应注意的问题：（1）为使全部拉力由前支架7承受，要求套筒6两端面的平行度在0.01/100mm范围内；（2）为增加前支架的接触刚度，支架底面与导轨面的接触部分要求刮研，接触点达到12-15点/25mm25mm；（3）为使套筒的端面与前支架接触良好，前支架的底面与端面的垂直度为0.03/300mm；（4）在导轨之间设置紧固板（图中未画），将前后支架固定在床身导轨上。拉刀夹头与传动丝杠用螺纹连接，并用螺母锁紧。拉削时，拉刀穿过工件孔装在拉刀夹头中，并使加工件的端面紧靠在定位套17 上。打开冷却润滑液，喷头对准拉刀的切削刃，操作启动按钮，主轴正转，传动丝杠带动拉刀向左移动进行拉削。拉削完毕后停车，取下拉刀，机床反转，使拉刀夹头快速退回原位，完成一个循环。改装后拉床的拉能力，取决于车床主轴电动机的功率、螺母4 和传动丝杠的材料及主轴内孔直经的大小（因传动丝杠需通过内孔）。2.1.1机床改造的内容实践表明，由于各工厂的生产性质和设备条件不同，改造机床的内容和要求也各有差异，但是概括起来大致有以下几点：使旧型号机床达到新型号机床的性能指标。扩大机床的工艺范围。改变机床的工艺范围。提高机床的自动化程度。改善机床的操作性能和劳动条件。使机床能够适应新技术、新工艺的要求。适合与组成生产流水线。2.2拉削力的分析和计算2.2.1拉削力的分析拉削时，由于工件材料要抵抗拉刀刀齿的切削，所以、刀齿上受到一定的拉削力F。他可分解为三个互相垂直的分力、,主拉削力（纵向分力）的方向应该与拉刀运动方向相反；径向分力（垂直分力）的方向朝着拉刀刀体内部并垂直于加工表面（拉刀轴心线）；切向分力（横向分力）垂直于上述的两个分力，并企图将把拉力推向一边。不同类型的拉刀，这三个分力的比例不同。对于刀齿和相对轴心线对称排列的拉刀（如圆孔拉刀，矩形花键拉刀，四方和六边拉刀等），径向分力基本互相抵消。刀齿不对称排列的拉刀（如键槽拉刀，单平面拉刀等），拉削时的径向分力把拉刀压向夹具的支撑平面，或把拉床滑块压向拉床导轨，产生摩擦力，当拉刀刚度低时（如键槽拉刀）径向分力工件的侧面或者旁边，造成拉刀折断。根据试验测得：（2-1）刀齿刃倾角的拉刀，即环行齿和直齿拉刀，不产生切向分力。而的螺旋齿和斜齿拉刀将产生切向分力，它把拉刀推向一边，所以要用相应的支承或拉床导轨来抵抗切向分力，在拉刀侧面与支承面之间或机床滑块与导轨之间产生摩擦力。螺旋齿内孔拉刀的切向分力产生力矩，并传到牵引卡盘和他相连的拉床滑块。当和基本不存在时，只要计算拉刀的主拉削力即拉削的纵向分力。为了实现拉削运动，必须对拉刀加以纵向拉削力F。它应该平衡轴向分力和摩擦力, 。即：（2-2）拉削力F不应超过牵引力，即F。上式中的Q可根据机床型号来查出，例如：L6110拉床的= ；L6120拉床的=19.6X10，L6140的= 式中-拉床最大许用牵引力，为N -机床效率，等于0.7-0.9。机械传动的效率低些，液压传动的效率高些。新机床的实际拉力按=0.9计算，旧机床的处于良好状态的按=0.8计算，处于不良好状态的按=0.7计算。2.2.2 拉削力的计算拉削力的计算是拉刀强度验算和车床改拉床设计的依据，是设计拉刀的重要问题之一。拉削力主要受下列因素的影响：齿升量、拉削宽度、同时工作齿数、零件材料及热处理情况、拉刀类型、截面形状、刀具几何参数、刀具锋利程度和切削液情况等。拉削时切削力是变化的，从拉刀进入工件开始，参加工作的齿数逐渐增加，拉削力也成阶梯状增加，直到都参加切削时达到最大。由于Z有一个齿的变化，所以拉削力也有相应的变化。当拉削工作接近结束的时候，拉削力就逐渐减小，但是由于每有一个粗切齿切出工件，将有一个精切齿切入，所以拉削力减小较慢，最后为校准齿的拉削力，由于校准齿只切削较薄的切削层，或者不参加切削而只有摩擦力，故拉削力很小。圆孔拉削时，拉削力的最大值和最小值不是常数，而是从拉削开始后缓慢增加的的趋势，这是由于拉削圆孔时，各齿切削宽度随着切齿直径的增大而略有增加的缘故。四方拉刀，六方拉刀以及类似的拉刀，其拉削力因切削宽度减小而变小，拉削键槽和矩形花键孔时，因切削宽度不变，所以拉削力不变。拉削时实际负荷的情况，会因各齿实际a的不均匀、加工材料的不均匀和拉刀的其他缺陷，而与理论有些不同，这也可由拉削力的波形图看出。为了设计拉床和验算拉刀的强度，必须计算最大拉削力。和对它有影响的因素之间的关系由下列经验公式决定。（2-3）式中 F-刀齿单位切削刃长度上的拉削力（由试验测得），F为N/mm. -每个刀齿切削刃的总宽度。为mm; -最大同时工作齿数；Kr、Ka、-分别为前角、后角、刀齿锋利程度、切削液对切削力影响的修正系数，见下表2.1，一般情况可忽略不计。由于圆孔拉刀切削刃为圆弧形，拉孔时切削面积成圆弧状扇形，在拉刀切屑外缘的长度比内缘的长度长，切屑一面受圆周方向的压缩，一面又卷曲，拉削时比平面拉刀变形困难。计算圆孔拉刀的拉削力时可用平面拉刀试验资料的1.06倍，即乘以修正系数=1.06。因此3.14 =3.33带入拉削力公式得：对分层式圆孔拉刀（单位为N) （2-4）对综合式圆孔拉刀 (单位为N) （2-5）表2.1拉削力的修正系数参数符号参数5101520123锋利磨钝硫化油乳化液植物油干切削钢1.131.00.930.851.21.01.01.151.01.130.91.34铸铁1.11.00.951.121.01.01.150.91.0注：1、后刀面磨钝标准按：圆孔拉刀为0.15mm ，花键拉刀为0.3mm。 2、乳化液浓度为10%。对分块式圆孔拉刀 (N) （2-6）对键槽拉刀 (N) （2-7）对花键拉刀 (N) （2-8）式中分块式圆孔拉刀的每一齿组齿数； N花键拉刀的键数。表2.2 拉刀单位长度切削刃上的切削力F/（Nmm）齿升量/mm 工件材料及其硬度（HBS）碳钢合金钢灰铸铁可锻铸铁197197229229197197229229180180 800.016571857685915575630.01580881051011101246882680.02951051251261361588189830.02510912114414215216893103840.03123136161157169186104116940.041431581871841982181211341090.05163181216207222245140155125本次设计要求拉内花键，所以选用公式：已知：1、内花键尺寸：大径D=38 mm 小径d=32 mm 键槽宽B=6mm 倒角C=0.5mm 键数n=82、由齿轮的宽度得出工件的拉削长度为=20mm。3、加工工件材料为45钢。4、预制孔直径d0=32mm1、材料：W18Cr4V2、内花键大径最大尺寸：=38+0.1=38.1mm3、内花键小径最小尺寸：=32mm4、花键的切削余量A1=Dmax-d0=38.1-32=6.1mm5、圆孔拉削余量：A2=Dmin-d0=32-32=06、内花键最大键槽宽=6+0.75=6.0757、齿升量： =由拉刀设计与使用书表2-4查得及本设计表2.1 =0.05mm8、齿距P：P=（1.251.5）9、同时工作齿数： =L0/p+1 =20/7+1 =2.85+1 =3.85 取整： =410、最大拉削力：由上面已知得：b=6,n=8,=4而F由拉刀的设计与使用表2-30查的，及本设计说明书表2.2得：F=216Nmm所以：由公式：（2-9） =216x6x8x4 =41472N公式中：F为拉刀的单位长度切削刃上的切削力2.3 螺旋传动的设计螺旋传动能将旋转运动变成直线运动，并能在较低的速度下传递很大的力，其结构简单且易于自锁，因而广泛用于螺旋压力机、千斤顶螺旋等设备上。常用的螺旋传动有矩形螺旋传动、梯形螺旋传动、锯齿形螺旋传动等。矩形螺旋传动效率最高，但螺纹强度较低，精确制造较困难，对中准确性较差，磨损后无补偿，因此应用中受限制，矩形螺纹无标准，推荐尺寸表2.3。梯形螺纹加工容易，强度较大，但是效率较低。锯齿形螺纹综合了矩形螺纹效率高、梯形螺纹牙根强度大的特点，一般用于承受单向压力，常用在压力机上等场合。螺杆材料应具有良好的加工性能，一般选用A35、35、45等钢，螺母材料常选用铸造青铜ZQSn6-6-3、ZQSn10-1。速度低，载荷较小时，也可以采用铸铁、耐磨铸铁等材料。本设计因为是低速拉削，但是载荷较大故选用梯形螺旋传动，材料选用45钢。螺旋传动用梯形、矩形或者锯齿形螺纹，其失效形式多为螺纹磨损，而螺旋直径和螺母的高度由耐磨性要求决定。传动力较大的时候，应校核螺杆部分或其他危险部分的强度，以及螺母、螺杆的螺牙强度。要求自锁时，应检验螺纹副的自锁条件。对于长径比比较大的的受压螺杆，应检验其稳定性2.4 螺杆直径的计算螺杆的中径按耐磨性要求计算而得，主要是限制螺纹副的比压。计算式为：d2 （2-10）式中： d2螺纹中径（mm）； F轴向载荷（N）； T螺距 =系数，其中H为螺母高度。值可根据螺母的形式选定：整体式螺母=1.22.5，部分螺母=2.53.5； h螺纹工作高度（mm），梯形螺纹的h=0.5t，锯齿形螺纹h=0.75t； P许用比压（Mpa）见表2.3 表2.3 滑动螺旋副材料的许用比压P螺杆材料螺母材料许用比压P（Mpa）速度范围钢青铜 1825 低速钢钢 7.513 低速钢铸铁 1318 小于2.4m/min钢青铜 1118 小于3.0m/min 求出d2圆整为标准值，并按照标准选取相应的公称直径d和螺距t，然后由d2确定下列参数：图2-2螺旋副的各项尺寸螺母高度H H=d2（mm）（2-11）旋合圈数Z Z= 1012 （2-12）螺纹工作高度h：梯形螺纹（GB784-65）选取。由于我们选取的材料为45钢，查表实用机械设计手册表4-10 紧固件与联接件的常用材料；选取45钢的：屈服强度=335 Mpa 强度极限=600 Mpa 将前面的已知条件带入（2-13） =29.66取整：=30mm螺纹中径为 d=30mm 螺距为 p=5mm 旋合长度为： 63mm由公式：得： F （2-14） x30x3.17x63x83.75 52545（N）所选材料的受拉极限为52545N，而我们的最大拉削力为41472N；最大拉削力远小于螺杆的受拉极限，所以选用螺杆的材料和直径足够。即选用： M30 查表得出螺杆和螺母的外形尺寸为：旋合长度=63mm 螺杆直径d=30 螺距P=5mm 螺母的其他尺寸：螺母内径：D=30mm 螺母外径：D=52mm 螺母台肩直径D1=52mm 螺母台肩高度B=2mm 螺母厚度： 40mm 以上尺寸由实用机械设计手册上查得。2.5 机床功率是否满足要求由于我们是旧机床改造故机床电动机功率是已知，现求得了机床所需要的最大拉力。由机械设计手册查得机床功率足够。对丝杠和螺母的传动精度要求不太高。此传动副主要受拉力，所以需要进行强度计算。如螺母材料采用高强度的球墨铸铁，丝杠材料采用40Cr，锻造后进行正火处理。经强度计算，螺母丝杠传动副所能承受的许用拉力如表所示：车床型号C616C620C620-1C630C640C650主轴内孔直径/mm3038397085100丝杆外径/mm293738688494许用拉力/KN304248100150200 表2.3各种车床选做拉床用的拉力齿轮花键在拉削时的最大拉削力为41472N，我们选用的机床为C6140车床，由于C6140车床和C620-1型车床主轴等主要部件主要尺寸相同，所以我们选用的材料和选择的传动螺杆和螺杆是符合要求的。即我们所选用的机床功率和我们所选用的传动材料是相符合的、是能满足生产需要的。2.6 机床主轴尺寸本设计改装的机床为C6140旧车床，其主轴主要尺寸及形状由参考资料机械设计手册查得：车床主轴部分的尺寸：图2-3 C6140车床主轴端部尺寸主轴外径：D=106mm 主轴内径：d=44.401mm 主轴螺纹：M908mm 主轴卡槽尺寸：3.58mm 其中内孔锥度为莫氏锥度5号，卡槽角度为45度,所选主轴长度尺寸为L=100mm。2.7 壳体的设计本设计的壳体主要作用就是为了将主体部分的传动部分与机床进行有效的联接，并将主体部分固定在机床上面。我们为了能够将壳体与主体部分的支撑架、止推盘等进行更好的联接我们选用了圆形结构。选用该结构能使主体部分在机床主轴旋转时，能产生的离心力更小。也便于止推盘的选取。最后设计壳体的厚度为 30mm 壳体直径 160mm材料选用45钢并进行调质处理硬度达到197HBS227HBS2.8 轴承的选用滚动轴承是标准件，由专门的轴承工厂大批量生产。在设计中只需要根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和型号，再根据使用要求，进行组合结构设计。推力球轴承主要由两块保持压板和滚动体组成；其中一块保持架是固定的，另一块保持架伴随滚动体转动。滚动体是滚动轴承的核心元件，它使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦。滚动体的选择一般是根据不同的场合来选取。其大小和数量也直接影响轴承的承载能力。轴承材料一般选用强度高、耐磨性好的烙猛高碳钢制造，常用牌号如：GCr15、GCr15SiMn等，淬火后硬度不低于61HRC65HRC，工作表面哟哀求磨削抛光。本设计由于是拉削故轴承所承受的是轴向载荷，所以我们选用推力球轴承。由于本次设计所用的轴承主要起止推的作用。由参考资料机械设计手册，查表选用GB301-64单向推力球轴承。其特点是用以承受一方向的轴向载荷，极限转速很低，轴线必须与轴承底面垂直，负荷必须与轴线重合。为了消除因外壳支承表面对轴中心线不垂直所引起的轴承中心倾斜，可在活圈的支承表面上垫以塑料材料，如漆布、皮革和耐油橡皮等。由设计可知，所需轴承内径尺寸为120mm，所以查机械设计手册表7-102，选用中（3）系列单向推力球轴承8324 GB301-64，其尺寸和主要技术参数为： d=120mm；d1最小=120.2mm；D=210mm；H=70mm；r=2.1mm；图2.4 推力球轴承尺寸2.9 止推盘的选用止推盘，又称轴承盖。它的主要作用就是将轴承牢牢的固定在轴上，避免轴承与轴之间产生轴向的移动。由于本设计传动螺杆必须要通过止推盘与拉刀夹头相连接，为了能够满足我们设计的需要，故在止推盘的中间钻削出一个直径为32mm的孔，以让传动螺杆通过止推盘。止推盘用螺栓将其固定在支承板上。本次设计所用的止推盘其主要尺寸为： d1=155mm；d2=116mm；d3=6mm；S=8mm；H=18mm；r=4；为了防止轴承在承受轴向载荷时发生轴向移动，所以轴承在轴上和轴承箱内都应该有紧固装置。轴向负荷越大，轴承套圈旋转速度越高，则轴向紧固越高。2.10 导向杆和导向臂的选用由于传动螺杆较细长，为了提高螺杆的刚性和拉削时的稳定性，同时只让螺杆轴向移动，不能转动，我们在设计中采用两根导杆和导向臂的结构。两根导杆分别固定在主体部分和浮动部分的支承板上，导向臂则装在螺杆上，并用键连接，它两端的孔分别同两导杆相配合，导向臂在导杆上移动，起到了支承、导向和防止螺杆转动的作用。其中导杆的固定在两块支撑板上面，其轴线与机床主轴轴线平行，两杆到导轨平面的距离相等。两杆的平行度不误差不高于0.01mm。这样才能保证传动螺杆在拉动拉刀夹头时不出现倾斜或者弯曲，才能保证工件的加工质量和拉刀的使用寿命。图2.6 导向杆的形状及尺寸导向臂尺寸根据拉刀夹头的整体尺寸进行设计。由拉刀的整体尺寸换算出导向臂的尺寸如下：长：176mm 厚：30mm 其余尺寸如图。2.11 前支架的设计前支架就是固定在车床导轨上面的一块直角钢板。材料选用45号碳素钢。前支架的作用就是对联接在车床主轴箱上的主体部分起到固定、定位和提高刚性的作用的。为了能更好的固定支撑主体部分，我们对其两边增加了两块肋板，以增加他的刚性和支撑作用。前支架是通过螺栓连结在与车床导轨相配合的两块压板上的，通过移动两块压板的位置，来调整主体部分中推力轴承的轴向间隙。所以前支架的作用是非常重要的。为了能够满足机床在改装过后的精度要求，我们对支承板提出了较高的技术要求。首先，由于传动螺杆要通过支撑架，所以在传动螺杆通过的位置必须钻削出一个32mm的孔出来以便螺杆的通过。在钻孔的同时我们应该考虑孔与联接在同一支撑板上的两根导杆的位置关系。这一位置关系关联着改装后机床的轴线是否在同一水平位置的问题。所以加工的时候应该保证通孔与导杆孔的平行度问题。其次是支撑板通孔与支撑板底面的平行度关系。最后我们要对支撑板的底面进行精加工，保证底面的平面度误差不超标和底面与侧面的垂直度关系。经设计计算支撑板尺寸为：长为 440mm 宽为 130mm 高为 278mm 孔离导轨180mm 两螺栓孔距离 240mm 两肋板间的距离为 400mm2.12 拉刀的外型几何尺寸拉刀具有很多刀齿，后一刀齿高于前一刀齿，当拉刀做直线运动时，便能依次地从工件表面切下很多很薄的金属层。拉削是一种高效率的加工方法，他适用于大批量生产。近年来在小批量甚至单件生产中，高精度的零件表面也有采用拉削的。拉削范围广，可拉削各种形状的内、外表面及复合表面。拉削过程中，由拉刀作直线运动，进给运动则靠拉刀的齿升量来实现，一次行程完成粗、精加工。每个刀齿在工作行程中只切削一次，拉削速度较低，刀具耐用度和刀具寿命很长。拉削过程平稳，因而加工精度可达IT79级，表面粗糙度可达Ra0.8m以下，机床结构也很简单。拉刀种类很多，结构各有特点，但他们的切削部分组成大致相同，而夹持部分则因其作用的功能不同而有很大的差异，甚至完全不同。拉刀的组成部分及其作用：柄部拉床的夹头夹住拉刀的柄部，拉着拉刀前进。颈部与其他部分的连接部分，也是打标记的地方。过渡锥对准中心的作用，使拉刀容易进入拉削前的孔中。前导部主要起导向和定心的作用，防止拉刀进入工件后发生歪斜，并可检查拉削前的孔径是否过小，以免拉刀第一个刀齿负荷太大而损坏。切削部担负全部的切削工作。由粗切齿、过渡齿和精切齿组成，这些刀齿的尺寸由前导部向后逐渐增大，最后一个刀齿的尺寸应该保证被拉削的孔获得所要求的尺寸。校准部该部分有几个基本与拉削后的孔径相同的校准齿，校准齿起到校准与修光的作用，用以提高工件的加工精度及获得光洁的工件表面，并作为精切齿的后备齿。后导部用以保持拉刀最后的正确位置，防止拉刀在即将离开工件时因工件下垂而损坏已加工表面或者刀齿。支托部为防止拉削过程中因拉刀既长又重时（D60mm）下垂而影响加工质量和损坏刀齿，一般不小于20mm。其作用支托部固定在机床后部可移动的支座上面；小而轻的拉刀不一定有支托部。图-2.5 拉刀组成部分2.13 拉刀夹头的选用拉刀夹头按其拉削表面不同分为：内表面拉刀、沟槽拉刀、花键拉刀等拉刀夹头。花键拉刀夹头一般用拉刀夹头夹持拉刀、传递拉力。设计拉刀夹头时必须满足以下几点：拉刀的装卸要方便迅速。拉刀的夹持可靠，夹头强度足够。夹头和拉刀柄部的配合表面需要有比较高的精度，否则保证不了拉削工件的精度。本设计采用的是销子装卡的夹头，如下图所示，它是用销子插入拉刀柄部的椭圆形孔中来固定拉刀。它与卡爪比较，销子能承受更大的拉削力，因此适用于拉削较大的零件。下图为销子拉刀夹头的装配示意图。在生产加工时应该保证夹头与拉刀柄部配合的内孔的精度。假如精度不能够达到要求，那么在拉削时就不能保证工件的拉削质量。从而影响到机床改造后的主体质量和精度。应对其配合表面进行刮削处理，并保证1215点/ 。图 2.6 销子装夹夹头示意图通过以上的分析计算，得到了本次设计所需要的结构和尺寸。为以保证改装拉床的质量，在装配的时候，还要要保证各零件之间的配合关系，同时，在进行总装配的时候，必须要保证主体部分的螺杆轴心线与机床主轴的轴心线等高。以避免在拉削过程中出现轴心线不等高而出现工件加工精度不能满足要求或者折断拉刀的情况。第三章结论机床的改造是一类为如何适应生产需要、提高机床利用率，挖掘普通机床潜能的一种方法，这类方法主要是利用“机床的真正价值在于使用”这一特点。机床的使用与工件、夹具、刀具和其

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