可旋轉(zhuǎn)中心架的設計畢業(yè)設計

I 可旋轉(zhuǎn)中心架的設計 內(nèi) 容 摘 要 鏜床是大型箱體 零件 加工的主要設備 ,而 中心架在機床加工中是一個很重要的輔助裝置 ,在加 工較長的軸類零件時，為了保證零件的加工質(zhì)量，我們必須使用中心架，而傳統(tǒng)的中心架由于結(jié)構(gòu)設計的問題，存在 效率低，而且操作繁瑣 ,易磨損，壽命短 , 在加工中中心架可能會受力不均而損壞，從而對機床和人身造成傷害等弊端。 因此我們通過調(diào)查現(xiàn)有中心架并且詳細分析了它們的利弊端，設計的這款中心架 ,在工作的時候可以隨著工件一起旋轉(zhuǎn) ,避免了傳統(tǒng)中心架帶來的弊端 ,對工件表面幾乎不產(chǎn)生任何影響。在這次畢業(yè)設計中，我們使用了 PRO-E 軟件先進行三維建模，然后分析各部分零件的設計合理性，對每個零部件都進行了強度計算，最終才完成方案的 確定。 關鍵詞：鏜床 可旋轉(zhuǎn) 中心架 II Abstract Boring machine is a large box parts processing of major equipment, and center frame in machine processing is a very important auxiliary device, in the processing of long shaft parts, in order to ensure the machining quality of parts, we must use the center frame, and the traditional centre frame due to the structural design problems, the existence of low efficiency, and complex operation, easy abrasion, short service life, in the processing center frame may be uneven stress and damage, thereby to machine tool and harm to people and other defects. Therefore we investigate through existing center frame and detailed analysis of their advantages and disadvantages, design the center frame, while working with the workpiece rotate together, to avoid the traditionalcentre frame brought corrupt practice, on the workpiece surface and almost does not produce any effect. In this graduation design, we use the PRO-E software to 3D model, then analyzes the design rationality of each part, for each component are the strength calculation, finally schem. Therefore, in view of the above traditional centre frame the malpractice of the rotatable design center frame has obvious advantages, is worth to popularize and use. Key word： Boring machine rotating center frame 1 目錄 第一章 鏜床加工的簡介及應用范圍 . 1 1.1 鏜床的結(jié)構(gòu)及工作原理 . 1 1.2 鏜床加工應用范圍 . 1 第二章、傳統(tǒng)中心架的簡介 . 2 2.1 傳統(tǒng)中心架的構(gòu)造及工作原理 . 2 2.2 利用中心架 鏜削工件的一般方法 . 3 一、利用中心架加工端面、中心孔 . 3 二、利用中心架加工軸端外圓、內(nèi)孔尺寸。 . 3 2.3 本次課題調(diào)研 . 5 第三章 新型中心架的結(jié)構(gòu)設計 . 6 3.1 新型中心架設計方案的確定 . 6 方案一：圖 3 1 . 7 方案二：圖 3 2 . 8 方案三：圖 3 3 . 9 方案四：圖 3-4 . 10 方案五：圖 3-5 . 11 3.2 關鍵零部件的設計說明及必要強度計算 . 12 1、材料的選擇 . 12 2）材料的選擇 . 12 3、相關計算 . 12 第四章 新型中心架的安裝方法及維護 . 17 4.1 中心架的安裝方法 . 17 4.2 中心架的日常維護 . 18 第五章 設計總結(jié) . 19 致謝 . 20 參考文獻 . 22 附 錄 . 23 1 第一章 鏜床加工的簡介及應用范圍 1.1 鏜床的結(jié)構(gòu)及工作原理 鏜床的類型主要有 :臥式鏜床 ,坐標鏜床和精度鏜床 (又稱金剛鏜床 ). 臥式鏜床的主軸水平布置并可軸向進給 ,主軸箱沿前立柱導軌垂向運動 ,工作臺可縱向或橫向運動 ,臥式鏜床除鏜孔外 ,還可以用各種孔加工刀具進行鉆孔 ,擴孔 ,絞孔 ,可安裝端面銑刀銑削平 面 ,可利用其上的平旋盤安裝車刀車削端面和短的外圓柱面 ,利用主軸后端的交換齒輪可以車削內(nèi)、外螺紋。 臥式鏜床主要用于對形狀復雜的大、中型零件如箱體，床身，機架等加工精度要求較高的零件進行加工。 臥式鏜床主要部分的名稱和用途（見圖 1）： 主軸箱可以沿前立柱的導軌上下移動，在主軸箱中，裝有主軸部件，主運動和進給運動變速機構(gòu)以及操縱機構(gòu)，根據(jù)加工情況不同，刀具可以裝在鏜桿上或者裝在平旋盤上，加工時，鏜桿旋轉(zhuǎn)完成主運動，并可沿軸向移動完成進給運動，平旋盤只能作旋轉(zhuǎn)主運動，裝在后立柱上的后支架，用于支撐玄伸長度 較大的鏜桿的玄伸端，以增加剛性，后支架可沿后立柱上的導軌與主軸箱同步升降，以保持其上的支撐孔與鏜桿在同一軸線上，后立柱可沿床身的導軌左右移動，以適應鏜桿不同長度的需要，工件安裝在工作臺上，可與工作臺一起做橫向或者縱向移動 1.2 鏜床加工應用范圍 鏜削可以加工機座，箱體，指甲等外形復雜的大型零件上的直徑較大的孔，以及有位置精度要求的孔和孔系，除此之外，還可以進行鉆孔，擴孔和絞孔及銑平面，還可以在平旋盤上安裝車刀車削端面，圓柱面及內(nèi)外螺紋等。 2 第二章、傳統(tǒng)中心架的簡介 2.1 傳統(tǒng)中心架的構(gòu)造及工作原理 中 心架是鏜床的主要附件之一。在鏜削剛性差的細長軸或不能穿入車床主軸軸孔的粗長工件或孔與外圓同軸度要求較高的較長工件時，往往采用中心架來增強剛性或保證同軸度。 中心架的構(gòu)造簡圖如圖 1 1 所示。中心架底座的 V 型面與導軌面配合，通過螺栓孔，利用螺栓將壓板、中心架與導軌聯(lián)為一體。上蓋和底座 1 用圓柱銷子作活動連接，使上蓋可以繞圓柱銷旋轉(zhuǎn)，以便開合上蓋。使用時，打開上蓋，將工件用卡盤和頂尖支撐，合上上蓋，然后調(diào)整三個調(diào)節(jié)螺桿，使 3個支撐塊貼緊工件，達到輔助支撐的要求。擰緊壓緊螺栓，退出頂尖，即可加工。 中心架支承塊是易損 件，磨損后可以調(diào)換，其材料一般選用耐磨性好，又不容易研傷工件的材料，通常采用下列幾種：青銅、球墨鑄鐵、膠木和尼龍。 中心架的種類一般有兩種，上述的一種為普通中心架，另外一種為滾動軸承中心架，它的構(gòu)造與普通中心架相同，不同之處在支承爪的前端，它裝有三個滾動軸承，以滾動摩擦代替滑動摩擦，它的優(yōu)點是：耐高速，不會刮傷工件的表面，缺點是同軸度稍差。 圖表 1-1 3 2.2 利用中心架鏜削工件的一般方法 因為鏜床在日常加工中的應用范圍極廣，不但可以加工孔系，還可以安 裝銑刀進行平面銑削，除此之外還可以在平旋盤上安裝車刀車削端面和短的外圓柱面，所以，無論用鏜床進行何種加工，都有可能會用到中心架這一輔助工具。 一、利用中心架加工端面、中心孔 加工軸類零件通常以中心孔為定位基準面。由于軸類零件一般具有一定的長度，特別是傳動軸，一般長度要遠遠大于直徑，直接利用卡盤夾持工件一端，車另一端面、鉆中心孔，屬于“懸臂”安裝結(jié)構(gòu)，工藝系統(tǒng)的剛度很差，幾乎不能進行切削加工。所以通常利用中心架做輔助支撐來進行端面及中心孔的加工，這是中心架最常見的應用之一，幾乎所有較長的傳動軸都要使用該工藝 方法來加工端面和中心孔。 利用中心架車削長軸零件端面、中心孔的一般方法步驟為： 1）在工件端面找圓心，并用樣沖打沖點。 2）用手電鉆或在鉆床上鉆一個中心孔。 3）夾、頂工件，車兩個“架子口”即中心架支撐部位。一般距兩端面 200mm300mm 處分別車兩“架子口”，以便掉頭加工端面及中心孔?！凹茏涌凇睂挾纫月詫捰谥螇K寬度為宜。“架子口”直徑一般車圓即可，但粗糙度一般不低于Ra3.2，以便減小振動、摩擦。 4）夾、架工件，分別加工兩端面及中心孔。 二、利用中心架加工軸端外圓、內(nèi)孔尺寸。 對于較長傳動軸端部有 切削要求的軸， 1、 饒性軸或剛性軸工件的端部尺寸車削 由于細長軸剛度差，如果直接采用夾、頂或雙頂裝夾方式加工端部尺寸，易產(chǎn)生振動 ，特別是端部軸向尺寸較大，振動越嚴重，對加工質(zhì)量的影響越大。所以，通常采用中心架作為輔助支撐。步驟如下： （ 1）采用雙頂或一夾一頂?shù)难b夾方式，在合適的位置車削“架子口”。所謂“合適”是指：該位置增加輔助支撐后能保證工件剛度達到切削要求?！凹茏涌凇敝睆揭话惚裙ぜ嚦叽缏源?，其寬度比支承塊略寬。 （ 2）根據(jù)支承處的位置把中心架固定在床面上，并調(diào)整支承爪進行車削，當一端車至尺寸后， 將工件調(diào)頭裝夾，并調(diào)整中心架支承爪，再車另一端。 如果軸端有內(nèi)孔尺寸要加工，方法同上，只是不能用夾、頂方式裝夾工件，只能采用夾、架方式裝夾工件。然后，利用刀架上的內(nèi)孔加工刀具加工孔徑尺寸，4 或利用尾座上的孔徑加工刀具加工孔徑。 通過以上分析，我們可以得知，中心架在鏜削加工中有著極大的使用范圍，利用鏜床進行的多種加工都會用到中心架作為輔助設備。 5 2.3 本次課題調(diào)研 為了確定畢業(yè)課題，我們多次去車間查看了傳統(tǒng)中心架的構(gòu)造 ,通過查閱資料了解傳統(tǒng)中心架的使用弊端 ,另外 ,我們向?qū)嵱柪蠋熣埥?,憑他們的多年實 際操作經(jīng)驗以及對機床的了解 ,老師也給了我們很多建設性的意見 ,對我們在完成畢業(yè)設計的過程中起了很大的作用。 通過調(diào)研，我們得出以下結(jié)論： 1、人工調(diào)整三個支撐點對中，效率低。 2、工件與支撐塊之間為滑動摩擦，易磨損，壽命短；對于毛坯比較好的圓鋼不能直接使用，必須事先加工出“架子口”，效率低。 3、三個圓柱支撐點，屬于懸臂結(jié)構(gòu)，剛度差，易振動。 4、安全性差。傳統(tǒng)中心架，靠一條緊定螺栓，緊固上下蓋，加工中，如果工件對中效果不好或支撐部位粗糙度差，旋轉(zhuǎn)中極易將中心架扭斷，造成設備、人身事故。 因此，傳統(tǒng)車床中心架 操作起來很不方便，不僅需要頻繁地手工調(diào)整，并且對中精度差，支撐剛度低，易振動。對此，目前還沒有很好的解決辦法 因此，我們更加確定了我們這次所設計的可旋轉(zhuǎn)中心架的實用性，它不但能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)中心架在加工過程所起到的功能，還能解決傳統(tǒng)中心架在加工時帶來的弊端，可謂一舉兩得。 6 第三章 新型中心架的結(jié)構(gòu)設計 3.1 新型中心架設計方案的確定 在機械加工中，常遇到許多幾何形狀是對稱的，并以其對稱軸線、對稱中心或?qū)ΨQ面為工序基準，為了使定位基準與工序基準重合，保證定位精度，往往采用定心夾緊機構(gòu)，如圖 3 所示為定心夾 緊機構(gòu)原理圖 。 定心夾緊結(jié)構(gòu)又叫自動定心夾緊結(jié)構(gòu)，例如車床的三抓卡盤，彈簧卡頭等，它們的特點是定位與夾緊同時完成并且定位與夾緊是同一個元件，利用該元件等速趨近或退離工件，使工件基準的公差對稱分布，使工件的曲線對稱中心不產(chǎn)生位移，從而實現(xiàn)夾緊作用。 3 7 根據(jù)收集的資料以及對現(xiàn)有的中心架的分析 ,我們比較之后選擇了最合適的一套方案。 方案一：圖 3 1 工作原理 ：從箱體底部輸入動力帶動絲杠 7 轉(zhuǎn)動，箱體底部有推力軸承約束絲杠上下運動，保證其只做旋轉(zhuǎn)運動，從而帶動帶齒條的螺 套 5 作上下運動。齒條螺套同時帶動對稱分列齒條螺套兩邊的齒輪 4、 3、 2 和 10、 11、 12 轉(zhuǎn)動。齒輪 2、 12 分別帶動左右兩卡爪 1 和 13 抱緊工件。傳動鏈從齒條到卡爪上的扇形齒輪均要經(jīng)過嚴格的傳動比計算。 卡爪運動的軌跡是一條弧線，為了避免運動軌跡的誤差而導致精度誤差，在卡爪與箱體之間用軸固定，且它們之間有一定間隙，此間隙可根據(jù)卡抓運動的軌跡，進行數(shù)學計算可得出，以消除運動軌跡誤差。該間隙結(jié)構(gòu)設計參考了“汽車離合器結(jié)構(gòu)設計原理”。 方案分析 ：此結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)自動定心，而且也滿足了與工件接觸的表面的摩擦為滾動摩擦，此結(jié)構(gòu) 是齒輪傳動，所以精度較高。 但是，此方案存在問題也比較明顯： 9 8 6 1 2 3 4 7 5 1-扇形齒輪（和卡抓一體） 2、 3、 4-齒輪 5-帶齒條螺套 6-間隙孔 7-絲杠 8 軸 9 滾輪 圖 3 1 新型中心架方案一 1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高。遠遠高于傳統(tǒng)中心架價格。 8 2、設計計算復雜。 3、裝配要求高 方案二：圖 3 2 工作原理 ： 這個方案的設計，運用到了液壓的原理，如圖 3 2 所示，中心架的右邊分別為三個聯(lián)動的液壓缸，它們的頂端連著一個推板，液壓缸的活動帶動推板的活動，推板上固定著三個卡爪，三個卡爪分別連著帶有凹槽的配合件，這個配合件是與工件接觸的，這個配合件的頂端有三個小鋼珠，工件在被這個中心架夾緊時可以轉(zhuǎn)動，小鋼珠為滾動摩擦，具體的操作就是把中心架與機床的導軌夾緊，通過調(diào)節(jié)液壓缸來夾緊或者放松工件。 方案分析 ： 這個方案所設計的中心架能夠?qū)崿F(xiàn)自動夾緊功能，而且相比 傳統(tǒng)中心架，它的安全性和可靠性要高的多，但是，這套方案所存在的問題也比較明顯： 1、 這套方案是用的液壓系統(tǒng)，在裝配時比較復雜，而且夾緊裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也比較繁瑣 2、 這套方案的制造成本比較高 3 2 1、支撐板 2、套筒 3、螺栓 4、緊定螺母 5、固定墊片 6、內(nèi)定軸 7、滑塊 8、卡爪 9、滾珠托盤 10、軸承 11、緊定螺釘 12、軸承滑塊 13、螺栓 14、推力板 15、螺栓 M30X3 16、液壓缸 17、液壓缸支撐板 1 18、彈簧 19、螺栓 M30X3 20、滾珠 21、液壓缸支撐板 2 22、緊定蓋 23、螺釘9 M100X3 底座 24、底座固定板 方案三：圖 3 3 工作原理： 該方案主要由液壓裝置 1、深溝球軸承 2、軸承蓋 3、內(nèi)壓蓋 4、推盤 5、外壓蓋 6、向心推力軸承 7、推力軸承箱 8、連桿 9、卡爪 10、回轉(zhuǎn)支撐筒 11、浮動卡爪 12、卡爪支座 13、底座 14、螺栓 15、底座壓板 16 等組成，中心架設有三個液壓缸，三個卡爪，兩個深溝球軸承，與底座 14 連接的是深溝球軸承 2 和液壓裝置 1，深溝球軸承安裝在回轉(zhuǎn)支撐筒 11 的兩端，軸承上是軸承蓋 3，卡爪支座 13 安裝在旋轉(zhuǎn)支撐筒上，卡爪 10 以卡爪支座為支點安裝在卡爪支座上，卡爪一端與浮動爪頭 12 連接，另一端與連桿 9 連接，連桿的令一端與推力軸承箱 7 連接，推力軸承箱中裝有向心推力軸承 7，推盤 5 的一頭裝在推力軸承箱中貼住向心推力軸承的一端，用內(nèi)壓蓋 4 和外壓蓋 6 固定推盤和推力軸承箱的相對位置。啟動液壓裝置 1，推動推盤 5，推盤推動推力軸承 7 和推力軸承箱 8，推力軸承箱在回轉(zhuǎn)支撐筒 11 上向右移動帶動連桿 9 推動卡爪 10 繞著卡爪支座 13 做旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)卡爪上的浮動卡爪頭 12 加緊工件，當液壓裝置做反向運動時推盤會帶動推力軸承箱向左 運動，第一個工件調(diào)整好后，不必再次調(diào)整，其它工件即可直接安裝，方便使用，實現(xiàn)自動加緊和松弛，方便使用，效率高。 方案分析 ： 該方案與前述幾個方案相比具有以下特點： 1、利用三爪自定心原理 2、利用液壓裝置便于操作，降低了工人的勞動強 3、沒有復雜的理論設計 4、采用回轉(zhuǎn)支撐，剛度好。 3-3 1、液壓裝置 2、深溝球軸承 3、軸承蓋 4、內(nèi)壓蓋 5、推盤 6、外壓蓋 7、向心推力軸承8、推力軸承箱 9、連桿 10、卡爪 11、回轉(zhuǎn)支撐筒 12、浮動卡爪 13、卡爪支座 14、底座15、螺栓 16、底座壓板 10 方案四：圖 3-4 工作原理： 這套方案的設計原理跟第三套方案有類似的地方，原理都是運用滾動軸承的滾動來工作，如圖 3-4所示，這個中心架有三個卡爪，卡爪上面分別安裝了滾動軸承，套筒的外面有一個自鎖螺母，自鎖螺母與推盤連接在一起，通過旋轉(zhuǎn)自鎖 螺母來控制卡爪的伸縮，在夾緊工件之后，卡爪上面的軸承會隨著工件的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，這樣從而達到旋轉(zhuǎn)的目的。 方案分析 ： 這套方案主要用到了滾動軸承，雖然達到了設計目的，可以旋轉(zhuǎn)，但是仔細分析一下，這套方案由于使用的軸承較多，裝配麻煩，而且卡爪與工件之間存在相對的運動，對工件表面還是有一定的影響的。 123478 9 10 1311 14 151617 18561212007001000750800 3-4 1、底座 2、套筒 3、滾動軸承 4、螺栓 M30 6 5、螺 母 M30 6 6、支撐爪 7、連接桿 8、推拉桿 9、螺栓 M40 3 10、螺母 M40 3 11、螺釘 M24 25 12、連接板 13、推盤 14、螺母 15、連接件 16、螺栓 M40 3 17、螺母 M40 3 18、螺栓 M40 6 11 方案五：圖 3-5 工作原理 ；這個方案的設計，運用到了自鎖螺母，其實原理很簡單，在這個設計中，我們可以看到一個很大的套筒，這是為了滿足設計要求（因為要求這個中心架要適合工件直徑 50 500），在這套筒上有四個缺口，是為了安裝卡爪，卡爪的安裝也是依靠一套配 合件作為支點，套筒上面有螺紋，是用來安裝自鎖螺母的，通過調(diào)節(jié)自鎖螺母的進退來實現(xiàn)工件的裝夾和松開，卡爪上面有一排排的凹槽，是為了增加卡爪與工件間的摩擦力，這樣不易晃動。另外，這個設計一個關鍵的部分就是套筒兩端的兩個大軸承，剛開始我們在設計的時候還考慮有沒有這么大的軸承，但是在請教了老師之后，老師告訴我們軸承有這么大的，所以我們這個設計在零件方面沒什么需要顧慮的了，因為這個設計的中心架是整個套筒在轉(zhuǎn)動，所以被加工工件表面幾乎沒有什么影響。 方案分析 ： 這套方案設計原理比較簡單，也沒有用到液壓缸之類的零部件，所用零件都是簡單實用的，而且裝配方便，制造成本低，同樣比傳統(tǒng)中心架安全可靠，況且對工件表面幾乎沒有影響。 3 5 1、自鎖螺母 2、配合槽 3、螺栓 4、支撐架 5、配合支撐桿 6、螺栓 7、卡爪 8 軸承蓋 9、套筒 10、軸承 11、鎖緊壓板 12、底座 13、鎖緊螺栓 結(jié)論： 通過以上分析、論證，我們認為方案五能滿足課題要求。即解決傳統(tǒng)中心架滑動摩擦壽命短問題；人工對中，效率低問題；三點“懸臂”支撐，剛度低問題；一般不能直接支撐毛坯問題；易折斷，設備、人身安全問題；這12 個方案通過整個套筒隨著 工件一起轉(zhuǎn)動，解決了傳統(tǒng)中心架的弊端，而且制造成本不算高，裝配簡單，故使用第五套方案。 3.2 關鍵零部件的設計說明及必要強度計算 該中心架主要零件有：套筒，卡爪，配合支撐架，自鎖螺母，軸承等零件 本節(jié)主要對軸承和卡爪的設計做一簡單的說明。其他零件可根據(jù)中心架使用的機床不同，設計其結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)工作的實際條件選擇合適的材料。根據(jù)夾具設計原理、鏜床切削原理中的相關切削力的計算、工程力學相關受力分析及計算公式進行大致的估算憑經(jīng)驗確定其相關結(jié)構(gòu)尺寸，保證各零件的強度、剛度等相關指標。 一、 內(nèi)徑為 800mm 的軸承 相關計算，因為這次設計的是可旋轉(zhuǎn)中心架，所以軸承是這個中心架的核心部件，它的設計與選用直接關系到該中心架的實際使用效果，為此，我查閱了很多關于軸承方面的資料，得出以下結(jié)論。 1、材料的選擇 1）對軸承材料性能的要求 1 摩擦相容性 指軸承材料與軸頸接觸時防止放生粘附的性能 2 減摩性 減摩性能好是指接觸表面的摩擦因素小 3 順應性 順應性是指材料產(chǎn)生彈性形變和塑性變形以補償對中誤差及適應軸頸產(chǎn)生的 幾何誤差能力 4 嵌入性 嵌入性是指材料嵌藏污物和外來微粒，防止刮傷軸頸的能力 5 磨合性 指新制造，裝配的軸承能在短時間跑合后，消除摩擦表面的不平度，從而使軸瓦和軸頸表面相互吻合的性能 6 耐磨性 耐磨性高是指材料抗磨損和抗膠合的能力高 7 導熱性 指材料的散熱能力，散熱能力強的材料，可以降低軸承的工作溫度，以保證潤滑劑的正常工作 8 抗膠合性 指軸瓦與軸頸材料抵抗膠合的能力，若軸承與軸頸的材料相同，則易發(fā)生膠合現(xiàn)象，所以一般軸瓦與軸頸不能采用相同的材料 9 耐腐蝕性 指軸承材料抵抗腐蝕的能力，潤滑劑與添加劑中常含有酸性物質(zhì)，這些物質(zhì)極易對軸承與軸頸造成腐蝕 10抗疲勞性 指軸承在循環(huán)變載荷的作用下，抵抗疲勞破壞的能力 2）材料的選擇 根據(jù)以上要求，可滿足的材料比較多，本著節(jié)約成本的原則，在保證使用要求的情況下，可以考慮選用： ZCuPb30 或者 ALSn20Cu 為材料制作軸承，因為這兩種材料的性能比較好，而且價格不算高，整體性價比高。： 3、相關計算 通常，滾動軸承壽命計算步驟是： 13 1 根據(jù)主機的技術參數(shù)和支承部位結(jié)構(gòu)，初選軸承的類型和尺寸，計算作用于軸承上的負荷； 2 計算當量動負荷； 3 根據(jù)軸承額定壽命公式計算軸承的壽命； 4 驗算額定靜負荷和極限轉(zhuǎn)速。 對于轉(zhuǎn)速較高的軸承（ n10r/min），可按基本額定動載荷計算值選擇軸承，然后校核其額定靜載荷是否滿足要求，當軸承可靠度為 90，軸承材料為常規(guī)材 料，并在常規(guī)條件運轉(zhuǎn)時，則可按照下面這個公式計算： C=FhFmFd*P/FnFt0.22，所以 X=0.56， Y=1.73 Pr=XFr+YFa=0.56 2000+1.73 800=2504N 因為軸承型 號為 60/800，而且是用在機床上面，考慮工作時間，載荷，工作溫度，轉(zhuǎn)速等所有相關因素，查表取合適的計算值： Fh=3.42 Fn=0.347 Fm=2 Fd=1.2 ）（ N5 9 2 1 92 5 0 413 4 7.0 2.1242.3PF n F tF h F m F dC 14 查表可得 60/800 的 Cr=625000N，因為 62500059219,所以軸承選用 60/800完全符合要求。 軸承的相關計算如上所示，在這個設計中，還有需要計算的地方，就是配合支撐架的受力計算，因為這是可旋轉(zhuǎn)中心架，所以在使用過程中必定會受到切削力的影響，而這個零件也是整個設計中比較重要的一部分，所以對配合支 撐架的受力計算是必須步驟，在查閱了許多關于切削力計算的書籍后，并沒有找到鏜床切削力的計算公式，因為在鏜床加工孔時，與車床加工內(nèi)孔相似，所以受力分析可以參照車床的切削力分析 切削力的計算： 在切削時，有大小相等，方向相反，分別作用在刀具和工件上的力，這個在切削運動過程中所產(chǎn)生的力，成為總切削力?？偳邢髁?F（切削部分總切削合力）又可分為與切削速度方向一致的切削力 Fc，進給力 Ff和徑向力 Fp，而切削力 Fc 是切削分力最大的力，與總切削力 F 很接近，一般為總切削力 F 的 85% 89%，所以在一般情況下，都是以切削力 Fc來代替總切削力，為了方便計算切削力 Fc，常用工件材料的切削層單位面積切削力來計算。 計算切削力的指數(shù)公式 常用的指數(shù)公式如下： 式中 Fc、 Fp、 Ff 分別為主切削力、背向力、進給力； CFc、 CFp、 C Ff 決定于被加工材料和切削條件的系數(shù)； xFc、 yFc、 nFc、 xFp、 yFp、 nFp、 xFf、 yFf、 nFf 公式中切削用量的指數(shù)； KFc、 KFp、 KFf 三個分力計算中，當實際加工條件與求得經(jīng)驗公式的條件不同時，各種因素對切削力影響的修正 系數(shù)之積。 各系數(shù)、指數(shù)及修正系數(shù)之值可查閱金屬切削手冊。 影響切削力的因素： (1)切削速度的影響 切削用量的影響 刀具幾何參數(shù)的影響 刀具磨損的影響 切削液的影響 刀具材料的影響 切削層單位面積切削力，是指單位面積上的切削力，用 Kc 表示，采用單位切削力來計算切削力時，首先計算切削層公稱橫截面積 Ad，用下式： 15 Ad=ap f 式中： ap 切削深度（ mm） f 進給量（ mm/r） 查表常用金屬材料的單位切削力可知，鋼的切削深 度一般為 1 5mm，進給量一般為 0.1 0.5mm/r。 取最大值計算，所以 Ad=ap f=5 0.5=2.5 已知切削層公稱橫截面積 Ad 和工作材料的單位面積切削力 Kc，求切削力Fc，用下式： Fc=Ad Kc 關于切削層單位面積切削力 Kc，這也需要查閱相關數(shù)據(jù)表，我在查閱了常用金屬材料的單位切削力之后，發(fā)現(xiàn)由于材料的不同， Kc 的值是不一樣的，鋼的 Kc 值在 1668 2649，故我們?nèi)≈?2700 代入計算： Fc=Ad Kc=2.5 2700=6750（ N） 這是在各值取最大的情況下所計算出來的切削力，所以每個支撐桿上面所受的切削力最大為 1700N。 因為在這個中心架中，支撐桿受到切削力的影響，所以配合支撐架也會受到力的影響，在查閱了金屬材料力學性能相關書籍后，從制造成本以及可加工性方面考慮，我采用 45 鋼作為支撐架的材料， 45 鋼的抗剪強度為 178Mpa。我們設計的支撐架的直徑為 45mm，那么它的受力計算如下： T=178（ 45/2） =282953.25（ N） 因為 282953.251700，所以設 計的支撐架完全符合使用要求，而且大大超過安全范圍。故設計合理。 在這個中心架中 ,需要考慮的還有配合支撐架的受力問題 ,因為在中心架的使用過程中 ,支撐架作為主要的支撐點 ,所以它的作用相當大 ,怎么設計這個支撐點 ,以及支撐架選用什么規(guī)格的螺栓16 來固定都必須考慮周全 ,因為它關系到整個中心架的使用安全。 3 4 如圖 3 4 所示，支撐架作為主要支撐點，受到切削力的影響較大，所以我們必須進行嚴格計算，然后選材。我們在這里選取的 M20 的螺栓，為了驗證其能承受的最大的力，查表得出下面的資料： M20 的螺栓一般性能 等級為 8.8,10.9 .性能等級小數(shù)點前的數(shù)字代表材料公稱抗拉強度 b的 1%,小數(shù)點后的數(shù)字代表材料的屈服強度 s與公稱抗拉強度之比的 10 倍 1 M20 螺栓 8.8 性能等級公稱抗拉強度 b=800MPa 2 最小抗拉強度 b=830MPa公稱屈服強度 s=640 ,最小屈服強度s=660 . 3 鋼材受拉斷裂前的最大應力值稱為強度極限或抗拉強度 .F=sA， F 為拉力（許用載荷）， s為材料抗拉強度， A 為有效面積， 有效面積為螺栓有效長度上直徑最小處的橫截面積 4 M20 的有效直徑為 17， M20 的有效橫截面積為 227mm2 . 所以根據(jù)查表的公式： F=sA=830 8.5=188297.95（ N） 因為每個支撐架受到的切削力為 1700N， 188297.951700，所以選擇M20 的螺栓作為支撐架的固定機構(gòu)完全合理。 17 第四章 新型中心架的安裝方法及維護 4.1 中心架的安裝方法 圖 4 1 1、自鎖螺母 2、配合槽 3、螺栓 4、支撐架 5、配合支撐 桿 6、螺栓 7、卡爪 8 軸承蓋 9、套筒 10、軸承 11、鎖緊壓板 12、底座 13、鎖緊螺栓 安裝方法 ：把套筒放平，先把 1配合支架從支撐柱的孔穿過去，然后與配合槽裝配好，在調(diào)試沒問題后用螺柱把兩個零件都與套筒固定住。在完成這個零件的裝配后，把卡爪拿出來裝配在支撐柱上面，調(diào)試沒問題后并用螺柱螺母固定好，其余三個卡爪以及支撐零件的安裝都以此類推。這些零件安裝完畢后，把自鎖螺母安裝在套筒上面，并且順著套筒上的螺紋進退兩次，確認裝配無誤后安裝軸承，因為考慮到軸承晃動問題，所以套筒的兩端都設計了軸肩，為了 防止套筒在旋轉(zhuǎn)時軸承跟著轉(zhuǎn)動，軸承裝配完畢后，把整個套筒提起來裝到底座上面，為了防止軸承晃動的問題，底座上也設計了兩個槽，為的就是不讓軸承隨著套筒的運動而晃動，最后把軸承蓋子裝好，并用螺栓與底座固定好。在這些都裝配好之后，可以先人工轉(zhuǎn)動中心架運動，在確認整個設備可以正常運轉(zhuǎn)時方可投入使用 。（ 詳細裝配步驟可以參考圖 4 1） 18 4.2 中心架的日常維護 1、如果軸承內(nèi)有鐵屑，毛刺，灰塵等異物進入，將使?jié)L動軸承在運動時產(chǎn)生振動和噪聲，甚至會損傷滾道和滾動體，所以，安裝軸承前，必須確保安裝表面和安裝環(huán)境的清潔。 2、潤滑對軸承的運轉(zhuǎn)及壽命有極為重要的影響，這里需要注意選擇潤滑脂的一般原則，潤滑脂由基礎油，增稠劑及添加劑制成，不同種類不同牌號的潤滑脂性能相差很大，允許的旋轉(zhuǎn)極限不同，在選擇時務必注意，潤滑脂的性能主要由基礎油決定，一般粘度低的基礎油適用于低溫高速，高粘度的適用于高溫，高負荷，增稠劑也關系著潤滑性能，增稠劑的耐水性決定潤滑脂的耐水性，原則上，牌子不同的潤滑脂不能混合，而且，即使是同種增稠劑的潤滑脂，也會因為添加劑不同相互帶來壞影響 3、滾動軸承表面涂有防銹油，您必須使用清潔的汽油或者煤油仔細清洗，再 涂上干凈優(yōu)質(zhì)的潤滑脂方可安裝使用，清潔度對軸承的壽命和振動噪聲的影響是非常大的。 4、對于中心架上面的其他零部件也要定時查看，如有異物附著在上面，一定要及時清理，以免對加工時的工件表面產(chǎn)生影響 19 第五章 設計總結(jié) 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自 己原來知識還比較欠缺。自己要 學習 的東西還太多，以前老是覺得自己 什么 東西都會， 什么 東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白 學習 是一個長期積累的過程，在以后的工作、 生活 中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì) 。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的 同學 關系更進一步了， 同學 之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學?？傊?，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一 個結(jié)論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值 !有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在此要感謝我的指導老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。 在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過 程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。大學三年就會在這最后的畢業(yè)設計總結(jié)劃上一個圓滿的句號 .我曾經(jīng)以為時間是一個不快不慢的東西 ,但現(xiàn)在我感到時間過的是多么的飛快 ,三年了 ,感覺就在一眨眼之間結(jié)束了我的大學生涯 .畢業(yè) ,最重要的一個過程 ,最能把理論知識運用到實踐當中的過程就數(shù)畢業(yè)設計了 .這也是我們從一個學生走向社會的一個轉(zhuǎn)折 .另一個生命歷程的開始 。 做完畢業(yè)設計，我感覺自己以前有些想法很不成熟，覺得大學生活就是整天混日子，