车床用手动中心架结构设计【机械毕业设计含13张CAD图+说明书，外文翻译开题报告】
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!【包含文件如下】【机械设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc[15000字，39页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat
V形块.dwg
上支撑轴套.dwg
下支撑轴套.dwg
中心架上顶盖.dwg
中心架架体.dwg
压板.dwg
压板2.dwg
支撑圆柱铰链.dwg
支撑轴.dwg
紧定螺钉.dwg
装配图.dwg
调整板.dwg
车床用手动中心架结构设计-开题报告.doc
车床用手动中心架结构设计-英文翻译
设计说明书.doc[15000字，39页]
连接板.dwg
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
毕业设计说明书 英文摘要
Title Structure design of manual center frame for lathe
Abstract
This paper mainly carries on the design of the manual center frame structure of the lathe.Center frame is a kind of auxiliary function parts of the lathe to process the slender shaft parts.Through the analysis and research of the traditional center at home and abroad, the existing traditional center frame has been improved.The center frame is realized by adjusting the radial position of the roller wheel to support the support of different diameter parts.The rolling wheel and the workpiece are directly contacted, and the sliding friction of the workpiece is changed into rolling friction by the traditional clamping claws, which greatly prolongs the service life of the clamping claw.And use the self centering principle V block, the workpiece automatic centering.It improves the traditional center frame in the actual process of low efficiency, not self centering etc..
Keywords lathe center frame roller V shape block
目 录
前 言 1
第一章 绪论 2
1.1选题的意义 2
1.1.1车床的发展趋势 2
1.1.2中心架的现实需求 3
1.1.3设计中心架的意义 4
1.2研究内容的背景 4
1.2.1传统中心架在加工过程中遇到的问题 4
1.2.2国内外的研究现状 4
1.3课题的意义 7
第二章 中心架的简介 9
2.1传统中心架的简介 9
2.1.1传统中心架的构造 9
2.1.2传统中心架的工作原理 10
2.1.3传统中心架的使用方法 10
2.1新型中心架的简介 10
2.2.1新型中心架的构造及工作原理 10
2.2.2新型中心架的使用方法 10
2.2.3新型中心架的优缺点 11
第三章 中心架总体结构设计计算 14
3.1压板的锁紧力计算 14
3.2中心架整体拖动力的计算 15
3.3确定中心架支撑直径范围 16
第四章 中心架部件计算 17
4.1滚轮尺寸设计计算 17
4.2支撑滚轮的圆柱铰链尺寸设计 19
4.3轴套尺寸设计计算 20
4.4支撑轴的设计计算 21
4.5中心架架体以及中心架上顶盖总体尺寸设计 22
4.6 V型块总体设计尺寸 24
4.7压板的总体设计尺寸 26
第五章 中心架的计算成本分析 27
5.1 技术经济分析的目的与意义 27
5.2 成本材料分析 27
5.2.1 非标准件 27
5.3 课题技术经济成本计算依据 28
5.3.1成本计算依据 28
第六章 结 论 30
致 谢 32
参考文献 33
附录A 装配图 零件图 34
附录B 毕业论文光盘资料 35
- 内容简介：
-
of of is in of is a as in a In a (is a ) of a by An is to of to of 1,in as by in to be as is an to of to M) as a a of of in VM is to in to ,2an as a of to is a by of or 3 is a 3D of an as of VM of on a To in it is to MC of 1,is a of in as as is as of in is is to is an in in of of of a is as as as be be to as on of a in to M,M,to of of M so be M , to or to M 1,in is of as is a M e.g,) a in a a It In of an a 2, is is a of in of It as as By 1,be A is to of It as to in It of An a to be OM of C AM C in be by C of to ,of a of a to of on is to of of is to as -D 1,of be as a of to a an ID to be by or of of of or A be a a is as T, C, O). of a R a of . in a to:of it is to by in to a R be is at by of of 13/of it is to i, of i). in to (Tt)PT)i of i)is In ID to ID is as ID(v,C,O)1,is Pg A is Sv,v Mn a of in ,Pi C(, of O(to be on of to of to be to a of is to of In to is as a of as 3. of by is a of in It to be to to is to of 1,in A to of in of is by to as as to is as A is of in of A is an is to D to of hepotentialofvirtualmanufacturingistosupportma南京工程学院毕业设计(论文)外文资料翻译原 文 题 目： 来 源：of 1, 1, 000学 生 姓 名： 荆剑 学 号： )部： 工业中心专业名称： 机械设计制造及其自动化of 1, 1, 0001柔性制造系统的发展运用在实际制造中的范例作者：宋钟金 机械工程学院，国立忠北大学，清州，韩国庆铉彩 济州大学，机械工程国立大学，济州，韩国摘要：虚拟制造系统的重要性是在新的制造业发展过程中逐渐凸显出来的，进行自动化操作、设计工厂设备的布局以及工作场所的人机工程学。虚拟制造系统是一种被描述在现实制造业的，可以产生关于机械系统结构、状态、运转情况信息的一个计算机系统。在此研究中，一个柔性制造单元的虚拟制造系统（建立计算机集成系统的一种有用工具），已经开发使用面向对象的范例，以及件的实施。系统中的三个使用对象分别被定义为产品型号、设施模型和过程模型。面向任务说明图作为一个柔性制造单元的具体行为的代表，简个模拟范例的执行作为发展模式的适用性评估，并且证明了虚拟制造系统的潜在价值。关键词：柔性制造系统；虚拟制造系统；计算机集成系统；面向对象的范例；如小批量订制产品的需求和快速的产品更新率。因此，现代制造业需要适应力，并且有重新配置或者自我配置他们自身结构的能力。普遍认为柔性制造单元是生产小批量到中批量产品的最好的生产工具，而且作为一个基本单元，建立一个生产车间对于计算机集成系统的重要性不言而喻。然而，由于其复杂性，与柔性制造系统相关的模拟和操作方法在实施前必须被核实。作为改善现状的方法，虚拟制造的概念被引入。在现实世界里，它们通过生成制造系统模型的有效模式和模拟制造过程而闻名，并不是它们的实际制造。柔性制造追求信息和实际制造系统的等价。因此，虚拟制造系统的产生预计将给减少周期时间、制造和生产成本提供良好的效果，并且它还可以帮助现有生产商，通过提高全球设备的关联，更加快速的创造新产品、提高生产率、降低运营成本。通过面向对象范例，计算机基础技术是作为制造业的一个发展过程来定义的，如虚拟样机和虚拟工厂。包括优化设备布局，来生产产品。虚拟样机研究是利用先进计算机提前对新产品和新机械模拟的一个过程，实际上与物理机械和产品无关。博德纳，等集中在与组装电子零件在印刷电路板上的个人计算机决策问题。虚拟工厂是在现实世界中与现实车间相同的，一个现实的、高度可视化的、三维图形表示的与生产复杂联系的控制系统和现实工厂。虚拟工厂越来越多的走进制造业工厂作为实际零件的描述。工厂车间的代表是管它的好处和适用性，虚拟制造系统应处理的各种型号的数量，需要模拟一个车间的设备的行为大量的计算。为了应付这一制造复杂，有必要引进虚拟机系统建模与仿真开放系统架构。在本文中，三种模式，即产品，设备和流程模型将得到解决。特别是对于柔性制造系统的进程模式将强调使用放式系统架构包含有详细分解职能，明确与其他模块的接口以及建模和仿真，正式模块。2 虚拟制造概念虚拟制造系统是一种计算机模型，代表了制造系统的准确和整体结构，并模拟其物理和逻辑的操作行为，以及与实际制造系统的相互作用。它的概念是指定为现在或未来的制造系of 1, 1, 0002统的所有产品，流程模型，并控制数据。在数据和控制信息在实际只能够使用之前，其校核是在虚拟制造环境中进行。此外，它的地位和信息从实际系统反馈到虚拟系统。虚拟环境将提供虚拟制造可视化技术。虚拟样机是在虚拟的产品生命周期的重要组成部分，而为迎合虚拟工厂制造产品所需的操作。因此，在虚拟样机和虚拟工厂将加强虚拟制造能力方面的发展。虚拟制造的一大好处是，物理系统组件（如设备和材料）以及概念体系（如生产计划和设备附表）可以方便地通过虚拟制造实体的代表，可以模仿他们的创作结构和功能。这些实体可以被添加到或从虚拟实体中删除，而对其他系统的数据影响必定很少。在虚拟工厂的软件实体有一个真实的系统组成部分的高对应，从而贷款有效性进行旨在帮助在实际系统决策者的虚拟系统进行模拟。对于虚拟制造，三大范式已经被提出，如设计为中心的虚拟机，生产为中心的虚拟机，和控制为中心的虚拟机。该设计中心为设计人员提供了一个虚拟机环境中进行产品设计及制造性评价和产品的承受能力。柔性工装设计中心的结果包括产品模型、成本估计和以上一些。因此，随着设计可以找出潜在的问题，其优点显而易见。为了保持与实际机械产品无关的制造能力，柔性制造生产中心提供用于生成工艺计划和生产计划的环境，资源需求规划（新购置设备等），并评估这些计划。这可以提供更准确的成本信息和产品交付时间表。通过提供模拟实际生产的能力，控制中心的虚拟机提供了工程师评估方面的新的或修改产品设计到车间有关的活动环境。柔性制造控制中心提供优化的制造工艺和提高生产系统的信息。本文的虚拟制造方法是接近控制为中心的虚拟机。图1说明了虚拟柔性制造单元的功能模型的观点。由于活动的实际执行制造系统描绘了一个真正的工厂模式，它有可能取代真正的工厂。所有的制造过程中的虚拟工厂经营活动，除了虚拟制造的内在因素，如设计、工艺规划和调度。虚拟工厂的活动执行模拟系统是一个单独的虚拟机仿真模型。有了这个虚拟工厂，参数（例如，利用，手术时间等）与经营相关的柔性制造单元就可以进行模拟。而这些结果可以为生产过程的控制和预测潜在的实际生产问题的可能性。也可以提供一个与子模块的信息共享共用平台，并提供更丰富的方式来存储/检索/修改信息，知识和模型和重复使用他们。在面向对象的方法中，一个模型就是一个抽象的概念，或者是一个对象或过程的代表性。虚拟柔性制造系统需要一个强大的信息基础设施，包括丰富的产品信息模型、工艺和生产系统。如图所示，二、三种模式，即产品型号，设备模型，过程模型，用于开发虚拟柔性制造单元。在制造过程中，一个产品是在所有类型工件中一种类型的代表。它代表了目标产品，其中包括概念形状信息以及分析模块的规范，生产力和实力一个设施模型包含关于一个虚拟机组成的柔性制造单元的信息。利用该模型，可以对创新的工具和方法进行评价，不必花费成本用于物理样机和夹具实物。一个流程模型用于代表所有的物理过程和制造过程所必需的代表产品的行为。of 1, 1, 虚拟柔性制造中，它扮演其他模型的服务器的角色。它还提供一致的和最新的最新的产品生命周期的信息，用户需求，设计和工艺方案和材料清单。它还提供一致的和最新的产品生命周期，用户需求，设计信息，工艺方案和材料清单。第一个类的实例提供了一个详尽的资料，以便在虚拟柔性制造中制造。分样工艺方案，合到类的一部分。这类工艺计划和别关联的数据。数控类设施纳入模型，这个开发数控程序可以核实，而与任何碰撞工件或夹具刀具干涉检查。这可避免昂贵的计算机崩溃和减少在初始设备安装和生产发射的危险。此外，可提高生产力的方案，避免在机床上证明了非生产性时间，并利用模拟环境，以培养新机械的操作人员。器人，输送机，和感应器。阶级结构所对应的实际制造单元是在图3所示，代表了工厂模式。在厂的模型特征包括对机器的行为随着时间的推移，一到模式，可以轻松地配置和重新配置，并随时间的机器行为的现实和三维动画结构的详细陈述。在这个定义的虚拟机模型可以用来准确评估计划的进程优点，并在此基础上评价，确定合适的工艺条件，改善（甚至优化）计划。虚拟机器人有助于卸载和/从机的负荷零件组成部分，是用来寻找最佳路径没有任何碰撞。随着虚拟操作，机器人的机械加工和利用时间和费用估计保真度可望提高。此外，准确的预测模型将已加工的一部分，它不能确定容易产生一些不可靠的物理原型的质量。此信息是非常宝贵的两个设计师和工艺师。例如机器和工件的物理实体，作为它们的形状，位置的3方向。三维模型，用于计算方便，几何属性，检查空间关系，并显示计算机图形。闲，忙碌，没有等），对细胞的控制过程可以建模为一个特定的匹配状态改变细胞的活动，以具体行动控制，决策算法的过程中，或脚本。有了这个模型，细胞程序启动一个任务是代表图（工贸署）使用面向对象的方法。工贸署背后的发展方面，由原始细胞或正在其执行的任务组成机器的方法，并采用了多层次的办法。感官信号表明了机器状态的变化是用来触发或启动任务。一个任务可能很简单，需要一个相对短的时间执行，或可能是复杂和漫长。形式上，一个工作启动图（定义为4元组吨，锶，碳，氧）。任务起始图是由两个基本部分组成：一组休息状态分为3组：细胞结构依赖任务（，独立的单元配置任务（钛），而且这个周期过境任务（。电池配置相关任务是那些需要一些电池组件之间进行协调的任务。例如，在米利要求的元配置独立的任务，只需要一个单元组件来执行任务。该任务在机器人移动到移动到：计算机名配置独立的，因为它是由机器人，若未与其他组件进行交互。测控任务是用于从一个周期到另一个过渡，从而产生由系统自动完成，以生产工作。其余状态的简名，表明细胞成分，必须等待下一个任务。这种状态是在任何特定的国家收集其成分瞬间。这些复合状态描绘在任务启动图由椭圆，如或的。这些符号的最后一个数字表明有多少个别国家必须确定这种复合状态。要完成图，它是需要明确的状态之间的关系和任务。这可以通过指定两个函数连接状态任务：条件函数任务的状态集合C（钛）。一定条件下可使用的指导功能，除了一组状态参数。作为一个例子，T）的使用剩余加工时间（过渡到理想状态。输出功能）定义为每个工作钛钛的输出状态设定为过渡。of 1, 1, 0004该行动启动图（该任务启动图（二层图。行动启动图的务定义）=（任择议定书，希沃特，碳，氧）。任择议定书设立的符号定义为一个给定的操作任务所需。行动中，执行部分，分为两组：指导行动式的操作是需要一个外部触发来启动它。无条件行动是那些开始对所有必要的状态开始自动。符号希沃特指示访问状态集。这次访问状态，希沃特，表明两台机器之间，因此要求它们之间的协调互动。这个国家的象征有模式马币 - 为机器人为例，国家字母位置相关的机器人状态，锰代表由机器人担任一机，米代表访问的地点之一索引。在任务完成后，繁忙的状态是就业，并说明操作之间的过渡状态或两个处决没有互动。他们可以从机器人承认国家的象征，字母些国家是有益的，避免与障碍物碰撞。 定了国家规定的必要条件和指导每个操作的输出经营澳，确定了每个操作的澳（成的状态的集合。4 虚拟柔性工装的架构细胞的运作涉及到的是具有独立单机他人，和任务，要求两个或更多的机器合作的任务。一个任务的情况下为两个或更多的机器，需要协调的单元控制器，必须参与，以确保这项任务的正确执行。对于涉及一台机器的任务，一个控制器的主要功能是安排任务的开始，并等待命令完成任务的巢。为了实现这些功能，是作为一个单元控制器既分散控制器分层控制器和混合结构设计，如图所示，该控制器由三个不同的层次。该调度，分散控制层和虚拟设备层。在图中，信息和信息传递以表示箭头。调度程序是一个核心组件，它接收从分散控制层中的所有虚拟柔性工装机器的状态，并决定适当的下一个任务。然后，它的下一个任务调度要执行的分散控制层。它使用过程的知识基础细胞含有的例行任务，是从工贸署生成的规则。分散控制层组成的虚拟机到物理机，模拟的虚拟驱动程序。他们的主要作用是协调和执行之间的细胞成分合作，以进行调度层所要求的任务。他们提供了一个独立的接口设备的实际电池组件通过翻译的一般命令和相应的机器的错误信息。相互沟通中的虚拟层驱动程序和传递信息。一个虚拟驱动程序发送命令到相应的物理机，并接收该机器状态，通过在虚拟设备层的虚拟设备。控制器的最底部层的虚拟设备的监控，不断镜子，在现实的时间组成，对他们所代表的物理机器状态。每台机器的状态进行了分析，并通过其虚拟设备的要求报告给相应的虚拟控制器。虚拟设备也可作为从虚拟控制器命令到物理机管道。拟制造的概念进行了研究，和三种模式，如产品，设施和过程模型，用于开发虚拟柔性制造单元。一个产品模型为代表的通用模型的零件，它在制造过程中出现的各种使用。一个设施模型包含关于一个虚拟机组成的柔性制造单元的信息。一个过程模型是用来代表所有的产品都为代表的行为和生产流程所需的物理过程。背后的发展of 1, 1, 0005法是一种面向对象的范例，提供了强大的代表性和分类工具。对于模拟在整个生产活动方面的工厂。仿真的具体行为描述的面向任务的说明（此外，还有模拟结果表明，证明了虚拟制造模式的适用性。制造业的潜力是支持虚拟制造的评估，并提供准确的成本，交货时间和质量估计是这个领域的主要动机为进一步研究和发展。参考文献1. 岩田，一明为整合制造资源和活动，志机械工程研究所，先进的信息基础设施卷虚拟制造系统。 46，第1期，页。399，1997。2. 木村不美人“在核心的虚拟制造环境下产品和过程建模”机械工程研究所，纪事，卷。42，第1期，页。147993。3. 博德纳，四，公园，第一体化结构和效绩-，面向柔性自动化控制美国制造业，电力系统1999年电机及电子学工程师联合会/999年。4. 小野里和磐田山叶，一个由虚拟制造系统开发和集成产品模型厂模型，机械工程研究所，卷年鉴。 42，第一页。475993。 毕业设计说明书 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 I 毕业设计说明书 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 京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - I - 目 录 前 言 . 1 第一章 绪论 . 2 . 2 . 2 . 3 . 4 . 4 . 4 . 4 . 7 第二章 中心架的简介 . 9 . 9 . 9 . 10 . 10 . 10 . 10 . 10 . 11 第 三章 中心架总体结构设计计算 . 14 . 14 . 15 . 16 第四章 中心架部件计算 . 17 . 17 . 19 . 20 . 21 . 22 型块总体设计尺寸 . 24 . 26 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 第 五章 中心架的计算成本分析 . 27 术经济分析的目的与意义 . 27 本材料分析 . 27 标准件 . 27 课题技术经济成本计算依据 . 28 . 28 第六章 结 论 . 30 致 谢 . 32 参考文献 . 33 附录 A 装配图 零件图 . 34 附录 B 毕业论文光盘资料 . 35 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 1 - 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。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 2 - 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南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 3 - 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 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。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 4 - 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，占比百分之八南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 5 - 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 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 6 - 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 美元， 2005年的消费额度为 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 7 - 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。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 8 - （ 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。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 9 - 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。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 10 - 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 、 零件构成。 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。在工件加工过程南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 11 - 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。 中心架的优缺点 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南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 12 - 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 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 13 - 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。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 14 - 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) 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 15 - = G 中心架 =2891 221 N 当 F 摩擦 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 +调南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 16 - 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。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 17 - 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。通过对滚南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 18 - 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 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 19 - =（ 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南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 20 - 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）南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论 文） - 21 - =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
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