毕业设计（论文）-将旧车床改造成拉削齿轮内花键的拉床及浮动部分设计（全套图纸）.pdf

ABSTRACT 四四 川川 理理 工工 学学 院院 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）说文）说 明明 书书 题 目 将旧车床改造成拉削齿轮内 花键的拉床及浮动部分设计 学 生 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 机械设计制造及其自动化 03 级 2 班 学 号 0 3 0 1 1 0 4 2 2 指 导 教 师 四川理工学院毕业设计 I 摘摘 要要 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，来达到改造的目的。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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRACT II 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 thegear 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. 四川理工学院毕业设计 III 目录目录 摘 要 . I 目录 . III 第一章 绪 论 . 4 1.1 改造机床的意义. 4 1.2 改造的内容 . 2 1.2.1 明确设计目的 . 2 1.2.2 改装的布局 . 2 1.2.3 改造设计时应注意的问题 . 2 1.2.4 具体解决的方法 . 3 1.2.5 本设计的结果 . 3 第二章 总体设计 . 4 2.1 改造设计思路. 4 2.1.1 机床改造的主要内容 . 6 2.2 拉削力的分析和计算 . 6 2.2.1 拉削力的分析 . 6 2.2.2.拉削力的计算 . 7 2.2.3 螺旋传动的设计 . 11 2.2.4 机床功率是否满足要求 . 14 2.2.5 机床主轴尺寸 . 15 ABSTRACT IV 2.2.6 拉刀的形状 . 16 2.2.7 拉刀夹头的选用 . 17 2.2.8 定位套的设计 . 19 2.2.9 弹簧的选用 . 19 2.2.10 球形支座的设计 . 20 2.2.11 螺母的选用 . 21 2.2.12 支持架的设计 . 22 第三章 总结 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参 考 文 献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 改造机床的意义改造机床的意义 科学技术日新月异的发展，带动机械行业也飞速的发展着。所以即使原来属 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。这样就有许多的机床不能 达到高精度的现在产品的要求，造成了老旧机床的被淘汰甚至被废弃。将旧机床 改造成可以利用的其他机床就起到了非常重要的作用。 机床是属于超经济性的产品，本设计就是将旧车床进行技术改造为拉床。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 ABSTRACT 2 价值。 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， 这样一来就体现出了改造机床的重要意义。 1.2 改造的内容改造的内容 1.2.1 明确设计目的明确设计目的 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 、在不需要拉床的时候，卸下工装，又可恢复原车床的性能。 1.2.2 改装的布局改装的布局 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 机床的运动形式和一个浮动部分即用一个球形支座和定位套相配合来完成拉削 的夹紧装置。 主体部分的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； 四川理工学院毕业设计 3 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 具体解决的方法具体解决的方法 考虑到以上需要解决的问题， 我们通过查阅文献、 检索资料、 请教指导老师， 找到了系列的解决办法。 主体部分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。 浮动部分采用定位套、球形支座、球形环、弹簧 和螺母以及后支架相配 合组成。当拉刀通过定位套时，在球形支座和球形环之间的间隙配合的下起到了 浮动作用，补偿了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 将拉刀折断。 1.2.5 本设计的结果本设计的结果 通过改造后的车床，具有了以前旧车床所不能拥有的功能，它起到了车床和 拉床的两种作用功能。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， 起到了车床的作用。 这样大大提高了机床的加工范围、 第一章 绪论 4 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，这样也减少了工人的技术要求。 第二章第二章 总体设计总体设计 2.1 改造设计思路改造设计思路 在机械制造的过程中，为了提高被加工工件如（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。大大的减少了购新拉床的资 金问题。 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。 四川理工学院毕业设计 5 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。 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。 改装后拉床的拉削能力， 取决于车床主轴电动机的功率、 螺母4 和 致 谢 6 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 机床改造的主要内容机床改造的主要内容 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拉削力的分析和计算 2.2.1 拉削力的分析拉削力的分析 本次设计的是将改造后的机床用来拉削内花键空，拉削时，由于工件材料要 抵抗拉刀刀齿的切削，所以我们必须先将拉刀所要承受的拉削力计算出来。拉削 的时候拉刀刀齿上受到一定的拉削力 F，它可分解为三个互相垂直的分力 x F 、 y F、 z F ,主拉削力（纵向分力） z F 的方向应该与拉刀运动方向相反；径向分力 （垂直分力） y F 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） x F 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 y F 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 y F 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 x f F ，当拉刀刚度低时（如键槽拉刀）径向分力 y F 工件的侧面或者旁边，造成拉 刀折断。 根据试验测得： (0.45 0.65) yz FF= 刀齿刃倾角0 x =的拉刀，即环行齿和直齿拉刀，不产生切向分力 x F 。而 四川理工学院毕业设计 7 0 s 的螺旋齿和斜齿拉刀将产生切向分力 x F ，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 x F ，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 X Y F 。螺旋齿内孔拉刀的切向分力 x F 产生力矩，并传到牵 引卡盘和他相连的拉床滑块。当 y F 和 x F 基本不存在时，只要计算拉刀的主拉削 力 z F 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 z F 摩擦力 x f F , x y F 。 即： xy zff FFFF=+ 拉削力 F 不应超过牵引力 max Q，即 F max Q。上式中的 Q 可根据机床型号 来查出，例如：L6110 拉床的 max Q= 4 9.8 10 ；L6120 拉床的 max Q=19.6X10， L6140 的 max Q= 4 39.2 10 xy zff FFFF=+ 式中 max Q-拉床最大许用牵引力， max Q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 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 max z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。 致 谢 8 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 max F。 max F和对它 有影响的因素之间的关系由下列经验公式决定。 maxDeraw FFb Z K K K K = 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. D b -每个刀齿切削刃的总宽度。 D b 为 mm; e Z -最大同时工作齿数； Kr、Ka、K、 w K -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K=1.06。因此 3.14 K=3.33 带入拉削力公式得： 对分层式圆孔拉刀 max0 3.33 ee FFDZ KF DZ= （单位为 N) 对综合式圆孔拉刀 max0 3.33 22 ee DD FFZ KFZ = (单位为 N) 表 2.1 拉削力的修正系数 参数符 号 r K a K K w K 参数 5 10 15 20 1 2-3 锋 利 磨钝 硫 化 油 乳 化 液 植 物 油 干 切 削 四川理工学院毕业设计 9 钢 1.13 1.0 0.93 0.85 1.2 1.0 1.0 1.15 1.0 1.13 0.9 1.34 铸铁 1.1 1.0 0.95 1.12 1.0 1.0 1.15 0.9 1.0 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 max0 3.33 2 ee e DD FFZ KFZ Z = (单位为 N) 对键槽拉刀 max e FF bZ= (单位为 N) 对花键拉刀 max e FF bnZ= (单位为 N) 式中 e Z 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 f a/ mm 工件材料及其硬度 碳 钢 合 金 钢 灰 铸 铁 可锻 铸铁 197H BS 197-229H BS 229 HBS 197H BS 197-229H BS 229H BS 180H BS 180H BS 180H BS 0.01 65 71 85 76 85 91 55 75 63 0.01 5 80 88 105 101 110 124 68 82 68 0.02 95 105 125 126 136 158 81 89 83 0.02109 121 144 142 152 168 93 103 84 致 谢 10 5 0.03 123 136 161 157 169 186 104 116 94 0.04 143 158 187 184 198 218 121 134 109 0.05 163 181 216 207 222 245 140 155 125 本次设计要求拉内花键，所以选用公式： max e FF bnZ= 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=8 2、由齿轮的宽度得出工件的拉削长度为 0 L =20mm。 3、加工工件材料为 45 钢。 4、 预制孔直径 d0=32mm 1、材料：W18Cr4V 2、内花键大径最大尺寸： max D=38+0.1=38.1mm 3、内花键小径最小尺寸： max D=32mm 4、花键的切削余量 A1=Dmax-d0=38.1-32=6.1mm 5、圆孔拉削余量：A2=Dmin-d0=32-32=0 6、内花键最大键槽宽 max B=6+0.75=6.075 7、齿升量： f a =由拉刀设计与使用书表 2-4 查得及本设计表 2.1 f a =0.05mm 8、齿距 P：P=（1.251.5） 9、同时工作齿数： max Z =L0/p+1 =20/7+1 =2.85+1 =3.85 取整： max Z =4 10、 最大拉削力： 由上面已知得： b=6, 四川理工学院毕业设计 11 n=8, e Z =4 而 F 由参考资料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=216N.mm 所以： 由公式： max e FF bnZ=得 max e FF bnZ= =216x6x8x4 =41472N 公式中： F为拉刀的单位长度切削刃上的切削力 2.2.3 螺旋传动的设计螺旋传动的设计 本次设计的传动装置由螺旋传动来传递动力，通过螺杆来实现将主轴的回 转运动改变为直线往复运动，以满足拉内花键的要求。 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 致 谢 12 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 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 FT h P 式中： d2螺纹中径（mm） ； F轴向载荷（N） ； T螺距 = 2 H d 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=1.2-2.5， 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： 四川理工学院毕业设计 13 图 2-1 螺旋副的各项尺寸 螺母高度 H H=d2（mm） 旋合圈数 Z Z= H t 1012 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 丨s=335 Mpa 强度极限 b =600 Mpa 将已知条件带入 2 Ft d H P 2 41472 5 3 2.5 10 d 2 d=29.66 致 谢 14 取整： 2 d=30mm 螺纹中径为 d=30mm 螺距为 p=5mm 旋合长度为： 63mm 由公式： 1 F dt z 得： F 1 dt z x30 x3.17x63x83.75 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=0mm 螺母厚度： 40mm 以上尺寸由实用机械设计手册上查得。 2.2.4 机床功率是否满足要求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。 四川理工学院毕业设计 15 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 C616 C620 C620-1 C630 C640 C650 主轴内孔直径/mm 30 38 39 70 85 100 丝杆外径/mm 29 37 38 68 84 94 许用拉力/KN 30 42 48 100 150 200 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。 2.2.5 机床主轴尺寸机床主轴尺寸 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： 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。 致 谢 16 M90 x6 图 2-2 C6140 车床 主轴端部尺寸 2.2.6 拉刀的形状拉刀的形状 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。 四川理工学院毕业设计 17 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 2.2.7 拉刀夹头的选用拉刀夹头的选用 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 致 谢 18 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/ 2 100mm 。 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。 四川理工学院毕业设计 19 2.2.8 定位套的设计定位套的设计 本设计的定位套主要作用是支承工件和使拉刀准确的通过定位套且工件紧 靠在定位套上，以保证工件端面对孔轴心线的垂直度。以防止拉空偏斜甚至使拉 刀折断。 为了能够保证工件端面与孔轴心线的垂直度以及工件的加工精度，定位套 必须经过打磨。定位套通过与球形支座和球形环配合来实现拉削的，拉刀通过定 位套穿过工件内孔，机床主轴转动通过传动丝杠将回转运动转为直线移动，从而 带动拉刀向左移动来完成拉削。 材料选用 45 钢并进行调质处理硬度达到 220HB-240HBS 最后设计定位套的尺寸为： 长度为：215mm 大端直径为：100mm 螺纹为：M482mm 具体尺寸如图所示， 、 图图 2.7 定位套定位套 2.2.9 弹簧的选用弹簧的选用 弹簧是一种储存能量的零件，主要用于减震、夹紧和测力等。本次设计用的 弹簧主要起夹紧和减震作用。弹簧的种类很多，按其形状可分为螺旋弹簧、蜗卷 弹簧和板弹簧等，按其受力性质主要分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲 致 谢 20 弹簧等。此设计选用螺旋弹簧。在设计中套在定位套上，所以按定位套大小选取 弹簧尺寸。 本次设计所用到的弹簧是普通圆柱螺旋弹簧，通过查实用机械设计手册 选用 GB1239-76YI 型的圆柱螺旋弹簧。这种弹簧的端部结构为两端圈并紧磨平， 其特点及使用范围，用于承受载荷较大要求各圈受力均匀及垂直度较高的弹簧。 弹簧材料一般选用强度高、弹性好、性能高的碳素弹簧钢丝制造，常用牌号 如： 65Mn、 55Si2Mn 等， 淬火后硬度通常为 45HRC50HRC。 许用切应力为 0.3Mpa， 许用弯曲应力为 0.5 Mpa，切变模量 0.5d4：8140078450Mpa，弹性模量为 0.5d4：