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南京工程學院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目： 車床用手動中心架結構設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： D機加工121 學 號：231120318 學生姓名： 荊劍 指導教師： 劉桂芝 2016年 03月 08 日 本科畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名 荊劍 學 號 231120318 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師姓名 劉桂芝 職 稱 研究員級高工 所在院系 工業(yè)中心 課題來源 D.自擬課題 課題性質 A.工程設計 課題名稱 車床用手動中心架結構設計 畢業(yè)設計的 內容和意義 采用通過對傳統中心架與專用中心架的對比，進行手動中心架結構的設計，使其滿足工人在各種環(huán)境中實際加工工件時的要求。 畢業(yè)設計的具體內容： 1、外文翻譯 需要上網查閱各種文獻，挑選出適合自己的外文原文，并且進行符合原文原意的中文翻譯； 2、編寫開題報告，從對本課題研究的意義，文獻綜述，研究內容，研究計劃，特色與創(chuàng)新幾個方面來進行開題報告的編寫； 3、完成畢業(yè)設計論文15000字的任務要求， (1)中心架主要零件 包括:中心架支架、中心架體、安裝板、球形螺栓、軸、套、鎖緊塊、壓板等 (2)機械制圖 a CAD繪制中心架裝配圖1號 1張 b CAD繪制零件圖紙,零件CAD圖紙折合0號1.5張 （約15個零件） (3) 設計計算 a壓板鎖緊力計算 b中心架整體拖動力的計算， c確定中心架支撐范圍） (4) 技術經濟分析 a翻譯有關外文 b課題成本計算 (5) 翻譯有關外文資料 畢業(yè)設計的 內容和意義? 本課題對手動中心架進行了設計，其意義如下： 1. 在對這次畢業(yè)設計的課題進行了初步了解之后，隨著普通車床和數控車床的不斷發(fā)展，車床在加工長徑比較大的細長桿件時，中心架是必不可少的輔助部件。 2. 現有車床中心架的優(yōu)點: 結構簡單、使用方便等,但實際使用表明還存在許多的不足如卡爪易磨損，裝夾不可靠，剛度達不到使用標準。 3.大學四年學習了很多的專業(yè)課知識，比如機械原理，數控機床，金屬材料的加工與熱處理，材料力學，理論力學等，本人在進行課程設計的過程中學會了如何利用書本上的知識來發(fā)現問題—分析問題—解決問題。經過了各種實習的磨練，從一開始什么都不懂，到拿到具體的課題就明白從哪個角度著手，再分析實際加工過程所要遇到的一些問題。將理論與實際相結合，從而完成每一個課程設計任務，同時也為自己畢業(yè)以后參加工作打下一個堅實的基礎。 4.畢業(yè)設計是大學生涯最后一個環(huán)節(jié)，本次課題的設計，我們需要查找關于該課題的很多文獻，通過對各類文獻的比較，我們可以了解中心架目前發(fā)展趨勢，所處的水平，從而總結出我們自己的一些觀點。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 本次課題主要是對經濟類型中精度機床功能部件手動中心架的設計與改進，在車床上典型的功能部件有，中心架，尾架，刀架等。目前，普通車床是切削加工中最常用的一種機床，其歷史悠久，應用很廣，在金屬切削中車削加工約占全部機械加工的40%—60%。由于電子技術的飛躍發(fā)展和各種新的工藝方法的出現, 對普通車床的發(fā)展有很大的影響, 目前世界各國的普通車床產量普遍有下降的趨勢。[1] 所以普通車床在以后的行業(yè)發(fā)展中需要作出一些改變。比如車床在加工過程中，由于進行高速種切削，所以單位時間內產生的切屑量也越來越多，而且切削油的用量也越來越大。因此，近來看到了一些排屑容易的床身結構，切屑盤也逐漸加大，采取防屑措施、改進切削油。[3]普通車床未來的發(fā)展方向：需要提高切削速度，提高自動化程度，提高剛度，采取模塊化設計，加強安全保護措施，降低噪聲等。相對于普通車床而言，數控車床自動化程度較高，對工人操作水平的要求相對降低。從20世紀中葉數控技術出現以來，數控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。隨著計算機技術和現代設計技術的飛速發(fā)展以及裝備制造業(yè)對數控機床的大量需求，數控機床的應用范圍在不斷擴大并不斷發(fā)展以更適應生產加工的需要。[2]“十二五”是國產數控機床發(fā)展的一個新機遇期，全球已經走出金融危機造成的經濟最困難時期，國內需求拉動的效果非常明顯。“高擋數控機床與基礎制造設備”科技重大專項已全面啟動和實施。[3]數控車床是在數控機床中占有比例較大、自動化程度較高、結構較復雜的先進加工設備， 因此有必要了解數控車床技術發(fā)展現狀和趨勢。當前數控車床的發(fā)展趨勢：高速，高精度化，智能化，開放式，網絡化，高柔性化，綠色化。 隨著數控車床在機械行業(yè)中的廣泛應用，客戶對數控車床的加工能力和加工范圍的要求也越來越高。機床的生產廠家不僅要提高主機的性能和精度，還要向用戶提供可靠方便的工裝夾具，以保證用戶加工出合格的零件。[4] 車床車削長軸時，如工件伸出夾具長度超過直徑15倍時的光滑軸（如車床光桿，絲杠），須用卡盤頂針，跟刀架裝卡?；蛴们昂箜斸樃都苎b卡。階臺軸（如車床主軸），須用卡盤、中心架裝卡。有些特長工件也可以采用卡盤，頂針，中心架，跟刀架同時裝夾。使用這種附加的裝卡工具，可以增加工件裝卡剛度，保證加工質量，避免零件表面產生鼓面，減少振動，提高工件表面形狀精度和表面光潔度，同時可以采用大切削用量駕加工，提高勞動生產率。[5] 一般來說，當軸的長度和直徑之比越大，則剛度越小，故機床在加工細長類軸時，需采用中心架，因為中心架是保證這些工件加工精度的主要附件之一。磨削工件時，固定軸的方法一般是采用軸的一端用頭架卡盤夾緊，或用頭架頂尖頂緊，另一端用尾架的頂尖將軸支撐起來。由于工件的長徑比值較大，加上在工件的自重和切削力的作用下，易使工件彎曲變形，造成工件在加工時發(fā)生振動和被磨成腰鼓形。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 如圖1所示。但假如在工件中間部分使用一只中心架，如圖2所示，可以增加軸的剛度，以保證工件在加工過程中不至于出現腰鼓形不直度和“讓刀”現象。另一方面，此做法也能避免系統振動現象的產生，從而防止了軸的加工誤差變大。 產生上述原因是應為在加工過程中，尤其是當刀具靠近軸中部的時候，工件會受到自身重力和刀具徑向切削力的作用，產生變形，使軸產生不同程度的彎曲，使加工產生誤差，從而導致加工完成后的軸成為腰鼓形，即中間大，兩端較小的形狀?？v截面一致性和圓度無法得到保證。所以為避免此類情況的發(fā)生，加工時需采用液壓中心架作為輔助支撐，以此來限制軸的變形，達到提高加工精度的目的。 中心架的結構形式，按機床的不同結構和零件的不同要求而變化，其結構形式大致可以分為閉式中心架，開式中心架如圖3所示和專用中心架。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 隨著機械工業(yè)制造設備的發(fā)展，數控機床已經廣泛應用，長軸類零件，外圓及軸端部分加工極為普遍。中心架一般是固定在機床導軌上，中心架觸頭卡在工件中部外圓。通常閉式中心架用于磨削內孔和階梯軸，開式中心架用于磨長軸，絲桿和曲軸頸。加工零件外圓時，閉式中心架因刀具不能越過中心架，不能對零件外圓進行連續(xù)加工，開式中心架存在一個無法準確定心的問題。定心不準確同樣會引起精度的不足。[6] 現有車床中心架的優(yōu)點: 結構簡單、使用方便等,但經實際使用表明尚存不足[7-9]: (1)人工調整3 個支撐點對中，效率低; (2)工件與支撐塊之間為滑動摩擦，易磨損，壽命短; (3) 3 個圓柱支撐點，屬于懸臂結構，剛度差，易振動。 (4) 安全性差。傳統中心架，靠一根緊定螺釘，緊固上下蓋，加工中，如果工件對中效果不好，旋轉中極易將中心架扭斷，造成設備、人身事故。 本人設計的中心架是自定心，滾輪手動中心架。 如圖所示： 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 普通車床中心架的頂塊組件部分如圖1 所示, 其作用是支撐在車床上加工的懸臂較長的軸類零件. 加工時中心架上的3 塊頂塊與工件直接接觸, 該形式不適用于精加工工序應用。如曲軸精磨以后的精車法蘭盤工序就屬于這種情況, 此時工件高速旋轉, 加之有切削力的作用, 3 塊頂塊與精磨后的主軸頸表面接觸, 造成零件加工表面磨損與劃傷. 此外, 由于接觸面處的溫度急劇升高造成工件表層組織的變化。 為解決以上問題, 曾將頂塊的材料由45 鋼用銅或尼龍棒代替, 但磨損較快, 浪費較大。 經分析認為: 造成以上弊病的原因是由于頂塊與工件表面間的摩擦性質決定的, 此時的頂塊與工件表面間的摩擦是滑動摩擦, 容易造成工件已加工表面的磨損、劃傷及升溫. 為此, 將3 塊頂塊改裝成如圖2 所示的形式, 裝上滾動軸承, 則此時頂塊與工件表面間的摩擦變?yōu)闈L動摩擦。經試用, 前述弊病得以解決, 使用效果良好。[10] 本人設計的是滾動頂塊： 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 參考文獻： 1、劉金聲. 從普通車床技術性能分析看發(fā)展趨勢. 唐山. 唐山功臣技術學院學報.1998-04-01 2、王福印. 我國數控車床技術發(fā)展的現狀與思考[J].西部大開發(fā)(中旬刊),2011(2):37-43. 3、李強,李東茹. 國產數控機床及其關鍵技術發(fā)展現狀及展望[J].航空制造技術.2010(10):26-30. 4、劉桂芝. 數控機床專用夾緊機構——套圈式中心架的設計[J]. 機床與液壓, 2011, 39(18):20-22. 5、淺談中心架和跟刀架加工長軸的使用方法. 遼寧. 中國學術期刊. 1982-06-30 6、邱琦, 璩瑋. 中心架的設計與加工[J]. 精密制造與自動化, 2010(1):36-38. 7、王杰． 數控車床用機械可調式中心架［J］． 金屬加工( 冷加工)，2009 (9):39 － 41． 8、邊輝． 中心架聯動機構的研究［J］． 制造技術與機床，2010(6):139－ 140． 9、盧學玉，謝能斌． 液壓自定心中心架凸輪曲線的推導研究［J］． 機械 設計與制造，2008(4):24 － 25． 10、王守河．車床中心架的改裝． 機械制造 ．中國學術期刊．1997-03-15 研究內容 1.要計算中心架在支撐最大直徑零件加工時所需要承受的載荷，自身的剛度能否達到要求； 機架的設計主要應保證剛度，強度和穩(wěn)定性。機架的強度和剛度都需要從靜態(tài)和動態(tài)兩方面來考慮。 2.卡爪的設計，材料的選擇將直接影響到被加工工件的表面質量以及卡爪的使用壽命； 將滾輪作為頂塊，將傳統中心架的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小了支撐架和工件間的磨損，提高了滾輪的使用壽命; 3.中心架對于機床導軌的鎖緊問題，將直接威脅到工件加工中的工人的安全。 利用絲杠螺紋自鎖提供夾緊力，安全可靠。 研究計劃 研究周期與時間安排 畢業(yè)設計起止日期：2.22—6.03（第1周—第15周） 第1周（2.22-2.26）收集資料，學習有關書籍文獻，參觀工廠，搜集設計過程中所要遵照的有關國家標準并進行學習 第2周（2.29-3.04）提出完成課題的基本思路和方法，暨完成該課題所采用的技術路線、方案，要設計和完成的任務 第3周（3.07-3.11）完成開題報告（含文獻綜述等）及外文翻譯 第4周（3.14-3.18）完成裝配圖、中心架拖動機構草圖設計 第5周（3.21-3.25）壓板鎖緊力計算，中心架整體拖動力計算，確定中心架支撐直徑范圍確定 第6周（3.28-4.01）完成裝配圖、中心架設計拖動機構設計 第7周（4.04-4.08）畢業(yè)設計中期檢查 第8周（4.11-4.22）進行零件圖CAD繪制 第9周（4.18-4.22）完成零件圖計算機繪圖 第10周（4.25-4.29）進行各零件及課題成本分析完成各零件成本及課題成本計算 第11周（5.02-5.06）遞交論文初稿 第12周（5.09-5.13）修改論文并定稿 第13周（5.16-5.20）論文評審及答辯資格確定 第14周（5.23-5.27）準備畢業(yè)設計（論文）答辯 第15周（5.30-6.03）畢業(yè)設計（論文）答辯 第16周（6.06-6.10）整理資料存檔 特色與創(chuàng)新 本論文特色與創(chuàng)新如下： （1）首先保留了傳統中心架結構簡單，操作方便的優(yōu)點。 （2）利用V 形塊自動定心原理，代替人工對中，提高了效率，降低了勞動強度; （3）采用滾輪頂塊，將傳統中心架的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小了支撐架和工件間的磨損，提高了滾輪的使用壽命; （4）利用絲杠螺紋自鎖提供夾緊力，安全可靠。有4 個滾輪，用來夾緊工件。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 分中心意見 中心意見 分中心主任簽名： 年 月 日 教學主任簽名： 年 月 日