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題 目 床尾架的結(jié)構(gòu)分析與工藝設(shè)計 機械工程 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 起訖日期 設(shè)計地點 摘 要 機械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標志之一。而 總體看來我國的生產(chǎn)力水平較低，技術(shù)不發(fā)達。隨著機械產(chǎn)品國際市場競爭的日益加劇 ,各大公司都把高新技術(shù)注入機械產(chǎn)品的開發(fā)中 ,作為競爭取勝的重要 手 段。 該篇論文是對 床尾架的結(jié)構(gòu)分析與工藝設(shè)計。本論文主要包括車床尾架零件的平面二維圖繪制及三維實體設(shè)計；車床尾架的結(jié)構(gòu)分析；尾架體及套筒工藝分析；對套筒制定零件的加工工藝過程，擬定工藝卡。通過查找資料和實際中對尾架的使用以及尺寸的測量、咨詢老師等方法，熟悉車床尾架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，結(jié)合實際改進車床尾架結(jié)構(gòu)，以提高車床加工精度。 通過此次設(shè)計，真正熟悉車床尾架的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與加工工藝，把所學(xué)的知識運用到生產(chǎn)實踐中去。 關(guān)鍵字 ： 床尾架 ； 結(jié)構(gòu)分析 ； 工藝設(shè)計 is of a s of of in of as a to an is on up so on to as as s s in 目 錄 第一章 概論 ............................................ 1 架產(chǎn)生的時代背景 ............................................. 1 課題研究的意義 ............................................... 1 第二章 尾架的結(jié)構(gòu)分析 .................................... 2 架的組成及主要作用 ........................................... 2 架的工作原理 ................................................. 3 架的夾緊機構(gòu) ........................................... 3 架的調(diào)整機構(gòu) .......................................... 14 第三章 車床尾架的工藝分析 ............................... 16 架體的工藝分析 .............................................. 16 架套筒的工藝分析 ............................................ 22 筒類零件簡介 .......................................... 22 床尾架套筒的工藝設(shè)計 .......................... 23 第四章 尾架的潤滑 ...................................... 33 結(jié) 束 語 ................................................ 36 致 謝 .................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ................................................ 38 附 錄 .................................................. 39 1 第一章 概論 架產(chǎn)生的時代背景 早在古埃及時代，人們已經(jīng)發(fā)明了 將木材繞著它的中心軸旋轉(zhuǎn)時用刀具進行車削的技術(shù)。起初，人們是用 2 根立木作為支架，架起要車削的木材，利用樹枝的彈力把繩索卷到木材上，拉動繩子轉(zhuǎn)動木材，用刀具車削。 這種古老的方法逐漸演化，發(fā)展成了在滑輪上繞二三圈繩子，繩子架在彎成弓形的彈性桿上，來回推拉弓使加工物體旋轉(zhuǎn)從而進行車削，這便是 “ 弓車床 ” 。 到了中世紀，有人設(shè)計出了用腳踏板旋轉(zhuǎn)曲軸并帶動飛輪，再傳動到主軸使其旋轉(zhuǎn)的 “ 腳踏車床 ” 。 16 世紀中葉，法國有一個叫貝松的設(shè)計師設(shè)計了一種用螺絲杠使刀具滑動的車螺絲用的車床，可惜的是，這種 車床并沒有推廣使用。 時間到了 18 世紀，又有人設(shè)計了一種用腳踏板和連桿旋轉(zhuǎn)曲軸，可以把轉(zhuǎn)動動能貯存在飛輪上的車床上，并從直接旋轉(zhuǎn)工件發(fā)展到了旋轉(zhuǎn)床頭箱，床頭箱是一個用于夾持工件的卡盤。 隨著工藝水平的發(fā)展，已有的加工設(shè)備已經(jīng)不能滿足人們的需要，同一臺機床已不再僅僅局限于單一零件的加工，為了提高機床的利用率，于是，尾架應(yīng)運而生。 課題研究的意義 制造業(yè)中的 車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進行車削加工的機床。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的 一類機 床。主要分為：主軸箱、尾架、光杠、絲杠、溜板箱、床身、進給箱、刀架。 尾架是車床的重要的部件之一，它在車床加工中起到了重要作用。尾架體安裝在機床的右端導(dǎo)軌上，尾架套筒可以安裝頂尖，以支承較長的工件的右端、安裝鉆頭、鉸刀，進行加工，也可以安裝絲錐攻螺紋工具、圓柱牙套螺紋工具加工內(nèi)、外螺紋。尾架體可以沿尾座導(dǎo)軌作縱向調(diào)整移動，然后壓下尾座緊固手輪將尾座夾緊在所需位置，搖動尾座手輪可以實現(xiàn)對工件的頂緊、松開或?qū)ぜM行切削的縱向進給。 該論文對 床尾架進行結(jié)構(gòu)和工藝方面的研究，一方面，有助于加 深自己對尾架結(jié)構(gòu)和零件加工方面的理解，提高繪圖能力以及增加一些零件配合方面的知識。在工藝分析過程中，會涉及到所用機床型號，因此會增加自己對更多機床型號的認識、提高工藝分析的能力。另一方面，也可以幫助非機械專業(yè)的人全面掌握尾架方面的知識。 2 第二章 尾架的結(jié)構(gòu)分析 架的組成及主要作用 尾架廣泛應(yīng)用于機械加工設(shè)備中，比如車床、銑床、鏜床、磨床等。它是是機床的重要組成部分，是機床功能的擴展，是不可或缺的，因此分析尾架的結(jié)構(gòu)、了解其作用很有必要。 1、 尾架的組成 （ 1） 尾架是多層結(jié)構(gòu)。 由尾架體與尾架底板組成，其優(yōu) 點是方便加工與中心高的調(diào)節(jié)。 （ 2） 尾架組成的主要零部件與機構(gòu)有： 套筒：是尾架功能實現(xiàn)的主要零件。 套筒夾緊機構(gòu)：對套筒進行夾緊。 偏心夾緊機構(gòu)：尾架與導(dǎo)軌之間的夾緊。 其他零部件與機構(gòu)：包括套筒進給機構(gòu)、潤滑機構(gòu)、鎖緊手柄機構(gòu)。 尾架的各組成零部件見下圖 2圖 2床尾架 1 手輪、 2 軸承蓋、 3 尾架體、 4 上、下夾緊塊、 5 套筒、 6 底板、 7 壓板、 8 夾緊螺釘、 9 夾緊螺柱、10 偏心軸 3 2、尾架在加工中的作用 （ 1）支承 尾架常用于輔助加工軸向尺寸較大的軸類零件，零件軸向尺寸過大，由于較大的徑 向切削力的存在，使軸類零件產(chǎn)生徑向跳動，無法加工。此時可以用尾架頂尖頂住零件的一端（尾部鉆有中心孔），以提高零件的裝夾可靠性，再進行加工。 （ 2）擴大機床的使用范圍 ①尾架可鉆孔、鉸孔。鉆孔的時候，把鉆頭安裝在具有莫氏錐柄的鉆套上，再把鉆套安裝在尾架套筒的莫氏錐孔上，就可以實現(xiàn)鉆孔、鉸孔等。 ②車、磨錐度內(nèi)外圓柱面。利用尾架橫向調(diào)節(jié)能力，使尾架中心偏移，達到錐面角度，配合機床夾具使用。機床刀架正?？v向走刀，從而達到車、磨錐度內(nèi)外圓柱面的目的。 （ 3）中心高的確定?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)尾架來調(diào)整刀具的中心高； 架的工作原理 尾架主要通過夾緊機構(gòu)和調(diào)整機構(gòu)來工作的。 1、在車床上的應(yīng)用 （ 1）雙頂尖安裝工件 在車床上加工軸類工件時，一般用雙頂尖安裝工件，如圖 2示。把軸架在前后兩 個頂尖上，前頂尖裝在主軸錐孔內(nèi)，并和主軸一起旋轉(zhuǎn)，后頂尖裝在尾座套筒內(nèi)，前后頂尖就 確定了軸的位置。將卡箍緊固在軸的一端，卡箍的尾部插入撥盤的槽內(nèi)，撥盤安裝在主軸上 (安裝方式與三爪卡盤相同 )并隨主軸一起轉(zhuǎn)動，通過撥盤帶動卡箍即可使軸轉(zhuǎn)動，并承受切削時產(chǎn)生的扭矩。 圖 2雙頂尖安裝工件 4 常用的頂尖有 死頂尖和活頂尖兩種，其形狀如圖 2示。車床的前頂尖用死頂尖， 后頂尖常用活頂尖。這是因為在高速切削時為了防止后頂尖與中心孔之間因摩擦過熱而燒 壞頂尖或工件。由于活頂尖的精度不如死頂尖高，故一般用于軸的粗加工和半精加工。 （ a） 死頂尖 (b)活頂尖 圖 2頂尖 （ 2）車錐面 ① 號及計算公式 圖 2圓錐面的基本參數(shù)，其中 C 為錐度， α 為圓錐角 (α/2 稱為圓錐半角，亦稱斜角 )， D 為 大端直徑， d 為小端直徑， L 為圓錐的軸向長度。 它們之間的關(guān)系為 2??? L 1） 當 2? ＜ ?6 時， 2? 可用下列近似公式進行計算： L ?? ? 2） 圖 2② 車錐面的方法有四種 :小拖板轉(zhuǎn)位法、尾座偏移法、靠模法和 寬刀法。 小拖板轉(zhuǎn)位法 小拖板轉(zhuǎn)位法車錐面如圖 2示。根據(jù)零件的圓錐角 α ，把小滑 板下面的轉(zhuǎn)盤順時針或逆時針扳轉(zhuǎn) α/2 角度后再鎖緊。當用手緩慢而均勻地轉(zhuǎn)動小拖板 手柄時，刀尖則沿著錐面的母線移動，從而加工出所需要的錐面。 5 (a) (b) 圖 2小拖板轉(zhuǎn)位法車錐面 小拖板轉(zhuǎn)位法車錐面操作簡便，可加工任意錐角的內(nèi)外錐面。但加工長度受小拖板行程的限制 (式車床小拖板行程為 1，不能自動走刀，需手 動進給，勞動強度較大，表面粗糙度 為 要用于單件小批生產(chǎn)中車削精度較低和長度較短的內(nèi)外錐面。 尾座偏移法 尾座主要由尾座體和底座兩部分組成，如圖 2-6(a)所示。底座用壓板和固定螺釘緊固在床身上，尾座體可在底座上作橫向位置調(diào)節(jié)。當松開固定螺釘而擰動兩個調(diào)節(jié)螺釘時，即可使尾座體在橫向移動一定的距離，如圖 2-6(b)所示。 （ a） （ b） 圖 2尾座 尾座偏移法車錐面如圖 2示，工件安裝在前后頂尖之間。將尾座體相對底座在橫向向前或向 后偏移一定距離 s，使工件回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線的夾角等于工件圓錐斜角α/2 ，也就是使圓錐面的母線與車床主軸軸線平行，當?shù)都茏詣踊蚴謩涌v向進給時，即可車出所需的錐面。 6 （ a） （ b） 圖 2尾座偏移法車錐面 若工件總長為 ，尾座偏移量 S 的計算公式如下 : 22t a 0 ????? ?（ 3） 尾座偏移法最好使用球頂尖，以保持頂尖與中心孔有良好的接觸狀杏。尾座偏移法只適用于在雙頂尖上 加工較長軸類工件的外錐面，且圓錐斜角 α/2<8 氣由于能自動走刀進給，表面粗糙度 可達 用于單件和成 批生產(chǎn)。 靠模法 靠模法車錐面如圖 2示?？磕Ｑb置固定在床身后面。車錐面時，靠模板繞回轉(zhuǎn)中心銷釘相對底座扳轉(zhuǎn)圓錐斜角 α/2 ，滑塊在靠模板導(dǎo)軌上可自由滑動，并通過聯(lián)接板與中滑板相聯(lián)。將中滑板的螺母與橫向絲杠脫開，當床鞍自動或手動縱向進給時，中滑板與滑塊一起沿靠模板導(dǎo)軌方向移動，即可車出圓錐斜角為 α/2 的錐面。加工時，小滑板需扳轉(zhuǎn) 90° ，以便調(diào)整車刀的橫向位置和進背吃刀量?？磕７?自動走刀進給，可加 工長度較長而圓錐斜角 α/2<12° 的內(nèi)外錐面，表面粗糙度 可達 用于 成批和大量生產(chǎn)。 寬刀法 寬刀法 (又稱樣板刀法 )車錐面如圖 2示。刀刃必須平直，與工件軸線的夾角應(yīng)等于錐面的圓錐斜角 α/2 ，工件和車刀的剛度要好，否則容易引起振動。表面粗糙度取決于車刀刀刃的刃磨質(zhì)量和加工時的振動情況， 可達 刀法只適宜車削較短的錐面，生產(chǎn)率高，在成批生產(chǎn)特別是大批大量生產(chǎn)中用得較多。寬刀法多用于車削外錐面，如果孔徑較大，車孔刀又有足夠的剛度，也可 車削錐孔。 圖 2模法車錐面 圖 2刀法車錐面 7 （ 3）兩頂尖對中 安裝并校正頂尖是依靠其尾部錐面與主軸或尾座套筒錐孔的配合而裝緊的，因此安裝頂尖時，必須先擦凈配合面，然后用力對正撞緊，否則安裝不牢或安裝不正。 校正頂尖的方法是將尾座移向主軸箱，檢查前后兩個頂尖的軸線是否重合。如果不重 合，必須將尾座體作橫向調(diào)節(jié)，使之符合要求，如圖 6圖 6示。 （ a）兩頂尖軸線必須重合 （ b）橫向調(diào)節(jié)尾架體使兩頂尖軸線重合 圖 2校正頂尖 2、夾緊裝置基本部分組成 (1)力源裝置 ,即產(chǎn)生原始作用力的部分。 (2)夾緊機構(gòu)，即接收和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。夾緊機構(gòu)包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。中間遞力機構(gòu)把力源傳遞給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件接觸，最終完成夾緊任務(wù)。一般遞力機構(gòu)可以在傳遞夾緊作用力過程中，改變夾緊作用力方向和大小，并具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠。 3、 床尾架的固定方式 尾架的固定包括尾架與車床 床身的固定和尾架套筒定位后的固定。 床尾架采用偏心夾緊機構(gòu)和螺旋夾緊機構(gòu)來固定。 （ 1）偏心夾緊機構(gòu) 偏心夾緊機構(gòu)利用其動作速度快的特點以便在不同尺寸工件的頻繁更換中達到快速裝夾的目的。如圖 2a)為偏心軸直接夾緊工件的原理圖。圖 (b)為 床尾架的偏心夾緊軸，其偏心距為 3 (a) 偏心軸夾緊工件的 原理圖 8 (b) 床尾架的偏心夾緊軸 圖 2偏心軸 在工作結(jié)束后，逆時針轉(zhuǎn)動偏心軸手柄，松開壓塊。整個操作 過程簡單、省時、省力。通過壓緊或放松 手柄，就可控制尾架偏心輪的夾緊或者松開。 綜上可得 快速偏心夾緊機構(gòu)有以下優(yōu)點： 9 a 偏心夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，尺寸、精度要求低，制造工藝簡單。 b 用快速偏心夾緊機構(gòu)夾緊工件動作簡單、操作靈活，易實現(xiàn)自鎖，夾緊可靠，更換方便，能快速夾緊因而大大提高了生產(chǎn)效率．使用效果良好。 c 速偏心夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。 d 速偏心夾緊機構(gòu)在金相切割機上使用取得滿意效果。亦可適用于其它機床裝夾工件。 （ 2）螺旋夾緊機構(gòu) 螺旋夾緊機構(gòu)是應(yīng)用最廣的一種夾緊機構(gòu)，造容易、夾緊可靠、增力比大、行程不受限制等優(yōu)點。但同時也具有夾緊動作慢、輔助時間長、效率低等缺點，尤其是當用同一夾具頻繁交替夾緊大小不同的工件時，更要不停的轉(zhuǎn)動螺桿以改 變行程。 床尾架的上下兩個夾緊裝置都有螺旋夾緊的應(yīng)用。如下圖 2示， 1 所指向部位為上夾緊機構(gòu)， 2、 3、 4 為下夾 緊機構(gòu)。 2床尾架夾緊機構(gòu)位置圖 夾緊時 整個操作過程極其簡單。上夾緊機構(gòu)在套筒定位之后，只要旋轉(zhuǎn)手柄，就可以利用圖 2a)(b)兩零件將套筒夾緊，固定在某一個需要的位置。下夾夾緊機構(gòu)中有螺旋夾緊和偏心夾緊的組合 應(yīng)用。其作用是當尾架移動到車床導(dǎo)軌的某一位置之后，將尾架固定于導(dǎo)軌上。使用時，先用螺母將圖 2示的零件 (c)和 (d)稍微擰緊 (這里采用的是螺旋夾緊 )，再壓緊手柄 ,利用 (d)和偏心軸兩零件將 尾架固定于導(dǎo)軌上 (這一步所采用的是偏心夾緊 )。 10 （ a） 11 12 (b) 13 (d) 2緊裝置所用的零件圖 14 尾架在安裝調(diào)試時，其頂尖位置是需要人工調(diào)節(jié)的，調(diào)整過程就需要用到尾架的調(diào)整機構(gòu)，它工作原理如下： 1、縱向 尾架加工時通過尾架底板的配做來達到機床中心高的 要求。如果縱向過高，則可以通過銑削加工底板的上平面，銑去高出的部分，再進行飛刮、精加工。 使用一段時間后，如果縱向被磨損變 低，則可： a 在底飯上鑲以銅板或粘接膠木板、尼龍板，用刮研方法修復(fù)到所要求的高度。 b 報廢已磨損的尾架底板，更換新件。 c 采用新工藝涂覆法，在尾架底板下滑面上涂敷 耐磨涂料、涂層來補償磨損量。 2、橫向 橫向上可直接調(diào)節(jié)底板前后面的調(diào)節(jié)螺釘即可，操作簡單方便。下圖 2示為調(diào)節(jié)橫向位置的螺釘?shù)奈恢?(在尾架體后方的對稱位置處也有相同結(jié)構(gòu) )。圖 2調(diào)節(jié)尾架的調(diào)節(jié)螺母，它與調(diào)節(jié) 螺釘配合調(diào)節(jié)尾架的橫向位置。 圖 2調(diào)節(jié)橫向位置的螺釘 15 圖 2向調(diào)節(jié)螺母 16 第三章 車床尾架的工藝分析 機械零件結(jié)構(gòu)工藝性 ,是指所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。即在保證產(chǎn)品使用性能的前提下 ,能用生產(chǎn)率高 ,勞動量小 ,成本低的方法制造出來的特性。 零件結(jié)構(gòu)工藝性包含了零件各個制造過程中的工藝性 ,有零件結(jié)構(gòu)的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、機械加工及裝配工藝性等?？梢娏慵Y(jié)構(gòu)工藝性涉及面廣 ,具有綜合性 ,必須全面綜合分析。 機械零件結(jié)構(gòu) ,尤其是復(fù)雜零件 (箱體、 連桿、套筒等類零件 )的結(jié)構(gòu) ,首先要詳細分析零件圖紙和產(chǎn)品裝配圖 ,搞清楚該零件在產(chǎn)品中的裝配關(guān)系和作用 ,對該零件尺寸、形狀、精度、表面粗糙度進行詳細分析。而很多人設(shè)計時往往看不到產(chǎn)品裝配圖 ,那就更應(yīng)該對零件圖紙進行認真分析 ,即對零件圖紙中。哪些是加工面、哪些是非加工面分清 ,要將零件圖中所有各加工表面拆分成若干個幾何單元 ,對各幾何單元的尺寸、形狀、精度、表面粗糙度進行詳細分析 ,弄清各形狀和位置尺寸的設(shè)計基準。 搞清楚零件的結(jié)構(gòu) ,即對零件各切削加工表面的形狀、尺寸、精度、表面粗糙度進行分析 ,弄清各形狀和位置尺寸的 設(shè)計基準 ,然后對各表面進行工藝性分析 ,看各切削加工表面設(shè)計基準和定位基準能否重合 ,盡量避免基準不重合 ,以免造成不必要的尺寸鏈換算。 下面以一個典型箱體類和套筒類零件為例分析其結(jié)構(gòu)工藝性，然后 為 筒制定詳細的工藝過程卡片。 架體的工藝分析 箱體類零件 是機器及其部件的基礎(chǔ)零件。它將機器及其部件中的軸、軸承套和齒輪等零件按一定的相互關(guān)系裝配成一整體，并按預(yù)定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)運動。因此，箱體的加工質(zhì)量，直接影響著機器的性能、精度和壽命。 箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點：形狀復(fù) 雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機床制造廠用于箱體類零件的機械加工勞動量約占整個產(chǎn)品加工 量的 15% 因此，箱體類零件的加工不僅加工部位多，而且加工難度也大。 圖 3示是 17 （ a） 床尾架體 (b) 架體主視圖 18 (c) 架體左視圖 (d) 架體剖視圖 19 (e) 架 體俯視圖 (f) 架體仰視圖 20 (g) 架體剖視圖 (h) 架體剖視圖 圖 3床尾架體 1、 主要表面 加工 方法的選擇 箱體的主要表面有平面 （圖 3a）中的基準面 B） 和軸 類的 支承孔 （圖（ a）中的Φ 55和圖 (e)中的 Φ 35 ） 。 主要平面 的加工 ，對于中、小件，一般在牛頭刨床或普通銑床上進行。對于大件，一般在龍門刨床或龍門銑床上進行。刨削的刀具結(jié)構(gòu)簡單，機床成 本低，調(diào)整方便，但生產(chǎn)率低；在大批、大量生產(chǎn)時，多采用銑削；當生產(chǎn)批量大 且精度 又較高時可采用磨削。單件小批生產(chǎn) 精度 較高的平面時，除一些高 精度 的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃精刨。當生產(chǎn)批量較大或為保證平面間的相互位置 精度 ，可采用組合銑削和組合磨削 。 箱體支承孔的 加工 ，對于直徑小于 50孔，一般不鑄出，可采用鉆－擴 (或半精鏜 )－鉸 (或精鏜 )的方案。對于已鑄出的孔，可采用粗鏜－半精鏜－精鏜 (用浮動鏜刀片 )的方案。由于主軸軸承孔 精度 和表面質(zhì)量要求 比其余軸孔高，所以，在精鏜后，還要用浮動鏜刀片進行精細鏜。對于 箱體上的 高精度 孔，最后 精加工 工序也可采用珩磨、滾壓 等工藝 方法。 2、 擬定 工藝 過程的原則 (1)先面后孔的 加工 順序 箱體主要是由平面和孔組成，這也是它的主要表面。先 加工 平面，后 加工 孔，是箱體加工 的一般 規(guī)律。因為主要平面是箱體往機器上的裝配基準，先 加工 主要平面后 加工 支承孔，使定位基準與設(shè)計基準和裝配基準重合，從而消除因基準不重合而引起的誤差。另外，先以孔為粗基準 加工 平面，再以平面為精基準 加工 孔，這樣，可為孔的 加工 提供穩(wěn)定可靠的定位基準，并且 加工 平面時切去了鑄件的硬皮和凹凸不平，對后序孔的 加工 有利，可減少 鉆頭引 偏和崩刃現(xiàn)象，對刀調(diào)整也比較方便。 21 (2)粗精 加工 分階段進行 粗、 精 加工 分開的原則：對于剛性差、批量較大、要求 精度 較高的箱體，一般要粗、精 加工 分開進行，即在主要平面和各支承孔的粗 加工 之后再進行主要平面和各支承孔的精加工 。這樣，可以消除由粗 加工 所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、切削熱、夾緊力對 加工精度 的影響，并且有利于合理地選用設(shè)備等 。 粗、精 加工 分開進行，會使機床，夾具的數(shù)量及工件安裝次數(shù)增加，而使成本提高，所 以對單件、小批生產(chǎn)、 精度 要求不高的箱體，常常將粗、精 加工 合并在一道工序進行，但必須采取相應(yīng)措施，以減少 加工 過程中的變形。例如粗 加工 后松開工件，讓工件充分冷卻，然后用較小的夾緊力、以較小的切削用量，多次走刀進行精 加工 。 (3)合理地安排熱處理工序 為 了消除鑄造后鑄件中的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鑄造后安排一次人工時效處理，有時甚至在半 精加工 之后還要安排一次時效處理，以便消除殘留的鑄造內(nèi)應(yīng)力和切削 加工 時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 。對于特別精密的箱體，在機械 加工 過程中還應(yīng)安排較長時間的自然時效（如坐標鏜床 主軸箱箱體）。箱體人工時效的方法，除加熱保溫外，也可采用振動時效。 3、 定位基準的選擇 (1)粗基準的選擇在選擇粗基準時，通常應(yīng)滿足以下幾點要求： 第一， 在保證 加工 面均有余量的前提下，應(yīng)使重要孔的 加工 余量均勻 ,孔壁的厚薄盡量均勻，其余部位均有適當?shù)谋诤瘢? 第二，裝入箱體內(nèi)的回轉(zhuǎn)零件 (如齒輪、軸套等 )應(yīng)與箱壁有足夠的間隙； 第三，注意保持箱體必要的外形尺寸。此外，還應(yīng)保證定位穩(wěn)定，夾緊可靠。 為了滿足上述要求，通常選用箱體重要孔 的毛坯孔作粗基準。由于鑄造箱體毛坯時，形成主軸孔、其它支承孔及箱體內(nèi)壁的型芯是裝成一整體放入的，它們之間有較高的相互位置精度 ，因此不僅可以較好地保證軸孔和其它支承孔的 加工 余量均勻，而且還能較好地保證各孔的軸線與箱體不 加工 內(nèi)壁的相互位置，避免裝入箱體內(nèi)的齒輪、軸套等旋轉(zhuǎn)零件在運轉(zhuǎn)時與箱體內(nèi)壁相碰 。 根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實現(xiàn)以主軸孔為粗基準的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產(chǎn)時，由于毛坯 精度 高 ,可以直接用箱體上的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時，一般毛坯 精度 較低，按上述辦法 選擇粗基準，往往會造成箱體外形偏斜，甚至局部 加工 余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進行第一道工序的 加工 ，即以主軸孔及其中心線為粗基準對毛坯進行劃線和檢查，必要時予以糾正，糾正后孔的余量應(yīng)足夠，但不一定均勻。 (2)精基準的選擇為了保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸 精度 ，箱體類零件精基準選擇常用兩種原則：基準統(tǒng)一原則、基準重合原則。 ① 一面兩孔 (基準統(tǒng)一原則 )在多數(shù)工序中 ，箱體利用底面 (或頂面 )及其上的兩孔作定位基準， 加工 其它的平面和孔系，以避免由于基準轉(zhuǎn)換而帶來的累積誤差。 22 ② 三面定位 (基準重合原則 )箱體上的裝配基準一般為平面，而它們又往往是箱體上其它要素的設(shè)計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互 位置精度 。 架套筒的工藝分析 1、類零件的技術(shù)要求 a 內(nèi)孔 :起支承 ,導(dǎo)向作用 ,尺寸精一般 缸內(nèi)孔尺寸精一般要求較低，為 粗糙 度值則較低， 孔形狀精度一般控制在尺寸公差以內(nèi)，為防止泄漏，除對孔有圓度要求外，還有圓柱度，直線度等形狀公差的要求。 b 外圓：一般是套類零件的支承表面，與機體上的孔相配合。尺寸精度為 糙度值 的達 c 內(nèi)外圓的同軸度一般為 1軸度要求高的為 d 內(nèi)孔軸線對端面的垂直度，如在使用或加工過程中承受軸向力，其垂直度一般為： 2 套筒類零件的材料與毛坯 1、材料 :大多數(shù)為低碳鋼或中碳鋼 ,如 5#鋼 ;少數(shù)采用合金鋼如 :2508 ,有時也選用鑄鐵 ,青銅 ,黃銅等。 2、毛坯 :棒料 ,鍛件 ,鑄件 ,無縫鋼管等 0,35,27扎或冷拔無縫鋼管。 3、般套筒的作用有 (1)減少摩擦； (2)減少振動； (3)防腐蝕； (4)減少噪音； (5)便于維修； (6)利用不同材料組成的摩擦副減少黏結(jié)； (7)簡化結(jié)構(gòu)制造工藝。 4、 床尾架套筒的作用 23 床尾架套筒除了有一般套筒的作用外，還有其特殊的作用，但是它的作用要與該尾架結(jié)合起來講，它是尾架的一個最重要的零部件之一，車床尾架的主要作用也就是該套筒的主要作用。 床尾架套筒的工藝設(shè)計 床尾座套筒零件見下圖 324 圖 3筒零件圖 25 1、零件圖樣分析 (l) 圓的圓柱度公差為 (2)莫氏 4 號錐孔軸心線與 圓軸心線的同軸度公差為 Φ (3)莫氏 4 號錐孔軸心線對 Φ 550013.0?圓軸心線的徑向跳動公差為 (4)鍵槽 圓軸心線的平行度公差為 (5)錐孔涂色檢查其接觸面積應(yīng)大于 75%。 (6)調(diào)質(zhì)處理 (7)外圓及錐孔淬火 2、車床尾座套筒機械加工工藝過程卡。 注：以下步驟中，所說的左端為圖 3的有莫氏錐度的一端 ,右端為 30? 孔的一端。 表 1 車床尾座套筒機械加工工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備 1 下料 棒料 Φ 60310床 2 熱處理 正火 熱處理爐 3 粗車 夾一端粗車外圓至尺寸 Φ 58 200端面見平即可。鉆孔 Φ 26 206 粗車 倒頭，夾 Φ 58圓并找正，車另一端處圓至 Φ 58上序光滑接刀，車端面保證總長 305中心孔并鉆孔 Φ 20通 熱處理 調(diào)質(zhì) 處理爐 6 半 精車 夾左端外圓，中心架支撐右端外圓，車右端面保證總長 302外圓至 ? Φ 26至 Φ 28 210端倒角 2× 45，車 Φ 34圓柱面 半精車 倒頭，車左端外圓，光滑接刀，左端倒 角，車端面保證總長 300車莫氏 4 號錐孔，保證大端直徑為Φ 28左端 Φ 3660°內(nèi)錐面 精車 夾左端外圓，中心架支撐右端外圓，車外圓 Φ 55Φ 56 至 Φ 29± 55 Φ342 精車 倒頭，夾右端外圓，中心架支撐左端外圓，車莫氏 4號內(nèi)錐孔，至大端尺寸為 Φ 33 26 10 鉆 鉆 Φ 4 Φ 螺紋孔至 Φ ，其中心距右端面均為 181 鉗 修毛刺 12 熱處理 左端莫氏 4 號錐孔，高頻感應(yīng)加熱淬火 5處理爐 13 粗磨 夾右端外圓，中心架支撐左端外圓，粗莫氏 4 號錐孔，留磨余量 2110A 14 粗磨 采用兩頂尖定位裝夾工作，粗磨 0 圓，留磨余量 2110A 15 精磨 夾右端外圓，中心架支撐左端外圓，精磨莫氏 4 號錐孔至圖樣尺寸，大端為 Φ 色檢查，接觸面積應(yīng)大于 75%。修研 60°錐面 氏 4 號錐度塞規(guī) 16 精車 夾左端外圓，中心架支撐右端外圓， 圖樣尺寸，深 研 60°錐面 7 攻螺紋 夾左端面，攻 螺紋 18 精磨 采用兩頂尖定位裝夾工作，精磨外圓至圖樣尺寸0 2110A 19 檢驗 按圖樣檢查各部尺寸及精度 20 入庫 涂油入庫 第一步： 下料：因為套筒最終尺寸為 Φ 55 300以我選擇的棒料尺寸稍微比成品套筒尺寸的大，棒料 Φ 60310下圖 3示。 圖 3筒棒料 第二步： 熱處理：為了便于切削加工，改善棒料組織 ，加工前先正火處理。 第三步： 粗車：任夾一端粗車外圓至尺寸 Φ 58 200端面見平即可。為了提高套筒精度，應(yīng)減少裝夾次數(shù)，所以端面加工之后緊接著打中心孔，然后鉆孔 Φ 26 205 27 第四步： 粗車：倒頭，粗車另一端外圓 Φ 58至與已加工的 Φ 58圓光滑表面接刀為止。然后加工端面，保證總長為 305了減少裝夾次數(shù)，繼續(xù)鉆孔 Φ 20通。 粗車之后零件圖樣如下圖 3示。 圖 3車之后零件圖樣 第五步： 熱處理：粗車之后應(yīng)先進行正火處理，以消除加工應(yīng)力以及改 善組織（粗加工時零件會有微小變形）。 第六步： 半精車：夾左端外圓，為了保證圓跳動，所以采用中心架支撐右端外圓，車外圓至 ? 右端面保證總長 302 Φ 26至 Φ 28 210 Φ 34圓柱面。 第七步： 半精車：倒頭，車左端外圓，光滑接刀，左端倒 角，車端面保證總長 300莫氏 4 號錐孔，保證大端直徑為 Φ 28。車左端 Φ 3660°錐面。 在這一步中選用數(shù)控車床進行加工是考慮到加工效率，雖然數(shù)控車床采用插補進給的方 法來加工錐孔，所加工出的錐度不是嚴格的光滑錐面。而采用普通車床，通過調(diào)節(jié)尾架小拖板，就可以加工出比數(shù)控車床更光滑的錐面，但是由于莫氏 4 號錐孔還需最終的磨削，因此，這里只要效率高，粗糙度可不用考慮。 半粗車之后零件圖樣如下圖 3示。 圖 3粗車之后零件圖樣 28 第八步： 精車：夾左端外圓，中心架支撐右端外圓，車外圓 Φ 55 Φ 56 至 Φ 29± 55 Φ 342 第九步： 倒頭，夾右端外圓，中心架支撐左端外圓， 車莫氏 4 號內(nèi)錐孔，至大端尺寸為 Φ 33 精車之后零件圖樣如下圖 3示。 圖 3車之后零件圖樣 第十步： 鉆 Φ 4 Φ 螺紋孔至 Φ ，其中心距右端面均為 18 鉆孔之后零件圖樣如下圖 3示。 圖 3孔之后零件圖樣 第十一步： 鉗：將零件表面毛刺修掉。 第十二步： 29 熱處理：左端莫氏 4 號錐孔，高頻感應(yīng)加熱淬火 5檢驗硬度。 第十三步： 粗磨；夾右端外圓，中心架支撐左端外圓，粗磨莫氏 4 號錐孔，留磨余量 磨邊用莫氏錐 度檢驗棒檢驗錐度。 第十四步： 粗磨；采用兩頂尖定位裝夾工作，粗磨 圓，留磨余量 第十五步： 精磨：夾右端外圓，中心架支撐左端外圓，精磨莫氏 4 號錐孔至圖樣尺寸，大端為 ? 色檢查，接觸面積應(yīng)大于 75%。修研 60°錐面。邊磨邊用莫氏錐度檢驗棒檢驗錐度。 第十六步： 精車：夾左端外圓，中心架支撐右端外圓，精車內(nèi)孔 圖樣尺寸，研 60°錐面。 第十七步： 攻螺紋：夾左端面，攻 螺紋。 第十八步： 精磨：采用兩頂尖定位裝夾工作，精磨外圓至圖樣尺寸 第十九步： 檢驗：按圖樣檢查各部尺寸及精度。 第二十步： 入庫：將零件表面涂油入庫。 說明 : (1）在安排加工工序時，應(yīng)將粗、精加工分開，以減少切削應(yīng)力對加工精度的影響。并在調(diào)質(zhì)處理前進行粗加工，調(diào)質(zhì)處理后進行半精加工和精加工。 (2）車床尾座套筒左端莫氏 4 號錐孔與有端 Φ 28Φ 30，應(yīng)在進行調(diào)質(zhì)處理前鉆通，這樣有利于加熱和內(nèi)部組織的轉(zhuǎn)變，使工件內(nèi)孔得到較好的處理。 (3）精磨 圓時，以兩端 60°錐面定位，分兩次裝夾，這樣有利于消除磨削應(yīng)力引起工件變形。也可采用專用錐度心軸定位裝夾工件，精磨 圓。 (4)工序 18 以后，再采用中心架支撐夾工件外圓時，由于鍵槽 影響，這時應(yīng)配做一套筒配合中心架的裝夾，以保證工件旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不發(fā)生振動。 (5） 圓的軸心線是工件的測量基準，所以磨削莫氏 4 號錐孔時，定位基準必須采用 圓。加工時還應(yīng)找正其上母線與側(cè)母線之后進行。 (6）加工 槽時，應(yīng)在夾具上設(shè)置對稱度測量基準，在加工對刀時，可邊對刀邊測量，以保證鍵槽 圓軸心線的對稱度。 30 (7） 圓的圓柱度檢驗，可將工件外圓放置在示準 V 形塊上 (V 形塊放在標準平板上 )，用百分表測量出外圓點的圓度值，然后再算出圓柱度值也可采用偏擺儀方法，先測出工件的圓度值，然后再計算出圓柱度 (8） 槽對稱度的檢驗，采用鍵槽時對稱度量規(guī)進行檢查。 (9）用標準莫氏 4 號錐塞規(guī)涂色檢查工件的錐孔，其接觸面積應(yīng)大于 75%。 薄壁套筒在 加工過程中，往往由于夾緊力、切削力和切削熱的影響而引起變形，致使加工精度降低。需要熱處理的薄壁套筒，如果熱處理工序安排 不當，也會造成不可校正的變形。 3、鉆孔切削力計算： 對套筒 Φ 4孔鉆銷時切削力的計算。 Φ 4孔是先加工 Φ 孔后再磨到 Φ 4，所以計算是 Φ 切削力來源于三個方面： （ 1） 克服被加工材料對彈性變形的抗力； （ 2） 克服被加工材料對塑性變形的抗力； （ 3） 克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過渡表面與已加工表面之間的摩擦力。 上述各力的總和形成作用在刀具上的合力 標為 F)。為了實際應(yīng)用， 分解為相互垂直的 個分力。在車削時： 切削力或切向 力。它切于過渡表面并與基面垂直。 計算車刀強度，設(shè)計機床零件，確定機床功率所必需的。 進給力、軸向力或走刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力。 設(shè)計走刀機構(gòu)，計算車刀進給功率所必需的。 切深抗力、或背向力、徑向力、吃刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。 來確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度，計算機床零件和車刀強度。它與工件在切削過程中產(chǎn)生的振動有關(guān)。 消耗在切削過程中的功率稱為切削功率 際為 切削功率為力 移，所以不消耗功率。于是 310)1 0 0 0/( ???? （ 1） 其中： 31 ）。進給量（—）；工件轉(zhuǎn)速（—）；進給力（—）；切削速度（—）；切削力（—）；切削功率（—m m / 相對于 F 所消耗的功率來說，一般很?。?<1%～ 2%），可以略去不計，于是： 310 ??? （ 2） 計算切削力： 用功率表測出機床電機在切削過程中所消耗的功率 按下式計算出切 削功率 P ?? （ 3） 式中 ： η m— 機床的傳動效率，一般取為 值適用于新機床，小值適用于舊機床。 在切削速度 V 為已知的情況下，利用 。 此次夾具設(shè)計中，我使用了 式鉆床鉆孔。其機床電機型號為 4 型，電壓為 380V，功率為 鉆頭直徑 D 為 4速為 800r/m?值取 綜上所述可得： ? 2// ?? (4) m / ?????? ?V 則 3 ????F 所以在加工 孔時所用的切削力約為 2767N。 4、 減少切削力對變形的影響 由上述計算可見，加工切削力比較大，因此應(yīng)想辦法減小切削力。 常用的方法有下列幾種： （ 1） 減小徑向力，通?？山柚龃蟮毒叩闹髌莵磉_到。 （ 2） 內(nèi)外表面同時加工，使徑向切削力相互抵消。 （ 3） 粗、精加工分開進行，使粗加工時產(chǎn)生的變形能在精加工中能得到糾正。 32 5、 減小夾緊力對變形的影響 切削加工時，夾具所用的夾緊力也不應(yīng)太大，因此也應(yīng)采取措施減小夾緊力對零件變形的影響。方法有： 1、 采用軸向夾緊工件的夾具。由于工件靠螺母端面沿軸向夾緊，故其夾緊力產(chǎn)生的徑向變形極小。 2、 夾緊力不宜集中于工件的某一部分，應(yīng)使其分布在較大的面積上，以使工件單位面積上所受的壓力較小，從而減少其變形。例如 工件外圓用卡盤夾緊時，可以采用軟卡爪，用來增加卡爪的寬度和長。同時軟卡爪應(yīng)采取自鏜的工藝措施，以減少安裝誤差，提高加工精度。由于開縫套筒與工件接觸面大，夾緊力均勻分布在工件外圓上，不易產(chǎn)生變形。當薄壁套筒以孔為定位基準時，宜采用漲開式心軸。 3、 在工件上做出加強剛性的輔助凸邊，加工時采用特殊結(jié)構(gòu)的卡爪夾緊，當加工結(jié)束時 ，將凸邊切去。 6、 減少熱變形引起的誤差 工件在加工過程中受切削熱后要膨脹變形，從而影響工件的加工精度。為了減少熱變形對加工精度的影響，應(yīng)在粗、精加工之間留有充分冷卻的時間，并在加工時注入足 夠的切削液。 熱處理對套筒變形的影響也很大，除了改進熱處理方法外，在安排熱處理工序時，應(yīng)安排在精加工之前進行，以使熱處理產(chǎn)生的變形在以后的工序中得到糾正。 33 第四章 尾架的潤滑 潤滑技術(shù)是摩擦學(xué)三大支柱 (摩擦、磨損、潤滑 )之一，是保證機械設(shè)備得以高效、正常、長期運轉(zhuǎn)的基本手段，是機械運轉(zhuǎn)的命脈。世界上 1/3 的能源消耗在摩擦上，各種機械零件因摩擦磨損失效的也占全部失效零件的 80%。 潤滑劑的分類：液體潤滑劑（潤滑油）、半固 體潤滑劑（潤滑脂）和固體潤滑劑。 1 滑油的選用 在選擇潤滑油時 ，應(yīng)主要考慮運動副的工作溫度、載荷、運動速度、環(huán)境溫度、介質(zhì)腐蝕性，以及特殊環(huán)境的真空度、受輻射強度等因素。 （ 1）、工作溫度對油品的要求： 工作溫度高的潤滑點，應(yīng)使用粘度大、閃點高和抗氧化安定性好的油品，其閃點應(yīng)比最高溫度高 20— 30℃；長期低溫條件下工作的機械應(yīng)選用凝點（或傾點）低的油品，其— 應(yīng)低于環(huán)境溫度 8— 10℃。本因素受氣象條件影響較大，應(yīng)根據(jù)季節(jié)變化調(diào)換相應(yīng)油品。 (2)、工作載荷對油品的要求： 運動副所受載荷大，用油粘度較大，油性和耐壓性應(yīng)好；反之粘度要小，對油品的油性和耐 壓性要求低些。 (3)、運動速度對油品的要求： 運動副的速度高，應(yīng)使用較低粘度的油品；速度低，應(yīng)使用較高粘度的油品。 (4)、溫度高及有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境對油品的要求： 當潤滑部位處于以上工作環(huán)境中，應(yīng)選用抗乳化性強、防銹、抗腐蝕及粘附性好、化 學(xué)穩(wěn)定性好的油品，同時還應(yīng)采取相應(yīng)的密封措施，防止腐蝕性介質(zhì)侵入。 (5)、 超真空條件下，所用油品蒸發(fā)度較低： 在輻射條件下工作，油品應(yīng)有較強的抗輻射性；在高溫條件下應(yīng)選用難然油品。 2 潤滑脂的選用 （ 1）、在選用潤滑脂時，首 先應(yīng)明確潤滑脂所起的作用，即目的是做潤滑減磨、防護、還是密封。 ①潤滑減磨用，應(yīng)主要考慮脂的適溫范圍，耐負荷指數(shù)及流動性。 ② 防護用脂：應(yīng)主要考慮自身特點，對受保護表面的防護性（如脂的氧化安定性、防銹性、抗水性等）能否達標。 34 ③ 做密封用脂：則應(yīng)根據(jù)杰出的密封件材質(zhì)和受密封的介質(zhì)特性來選用適宜品種牌號對于靜密封應(yīng)選擇粘稠密封脂；動密封，則應(yīng)選擇粘度低一些的密封脂；介質(zhì)為水或醇類，應(yīng)選用大粘度的石蠟基酰胺脂或脲基脂；而介質(zhì)為油類的則應(yīng)選用耐油密封脂。 （ 2）、工作溫度：對脂的潤滑作用和工作壽命有很大影響 。一般情況下，潤滑點工作溫度超過脂的適溫 10~15℃ ，其總的工作壽命就能降低一半。在外界溫度降至負 40℃ 以下時，還應(yīng)考慮此環(huán)境下對啟動力矩和潤滑性的影響；在選脂時，應(yīng)重點考慮潤滑部位發(fā)熱最高的溫度、外界溫度、以及設(shè)備工作中，負荷、速度、運轉(zhuǎn)時間、注脂數(shù)量等因素共同作用可能達到的溫度最高值。 （ 3）、速度：被潤滑部位的運轉(zhuǎn)速度越高，脂受得剪切力越大，脂的使用壽命會縮短。通常根據(jù)速度因數(shù)大小來選擇相應(yīng)的潤滑脂，在溫度負荷一定時，速度是影響脂