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南京工程學(xué)院
工 業(yè) 中 心
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目： 車床用手動(dòng)中心架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： D機(jī)加工121 學(xué) 號(hào)：231120318
學(xué)生姓名： 荊劍
指導(dǎo)教師： 劉桂芝
2016年 03月 08 日
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué)生姓名
荊劍
學(xué) 號(hào)
231120318
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師姓名
劉桂芝
職 稱
研究員級(jí)高工
所在院系
工業(yè)中心
課題來源
D.自擬課題
課題性質(zhì)
A.工程設(shè)計(jì)
課題名稱
車床用手動(dòng)中心架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的
內(nèi)容和意義
采用通過對(duì)傳統(tǒng)中心架與專用中心架的對(duì)比，進(jìn)行手動(dòng)中心架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使其滿足工人在各種環(huán)境中實(shí)際加工工件時(shí)的要求。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容：
1、外文翻譯 需要上網(wǎng)查閱各種文獻(xiàn)，挑選出適合自己的外文原文，并且進(jìn)行符合原文原意的中文翻譯；
2、編寫開題報(bào)告，從對(duì)本課題研究的意義，文獻(xiàn)綜述，研究?jī)?nèi)容，研究計(jì)劃，特色與創(chuàng)新幾個(gè)方面來進(jìn)行開題報(bào)告的編寫；
3、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文15000字的任務(wù)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(jī)械制圖
a CAD繪制中心架裝配圖1號(hào) 1張
b CAD繪制零件圖紙,零件CAD圖紙折合0號(hào)1.5張 （約15個(gè)零件）
(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算
a壓板鎖緊力計(jì)算
b中心架整體拖動(dòng)力的計(jì)算，
c確定中心架支撐范圍）
(4) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
a翻譯有關(guān)外文
b課題成本計(jì)算
(5) 翻譯有關(guān)外文資料
畢業(yè)設(shè)計(jì)的
內(nèi)容和意義?
本課題對(duì)手動(dòng)中心架進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其意義如下：
1. 在對(duì)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題進(jìn)行了初步了解之后，隨著普通車床和數(shù)控車床的不斷發(fā)展，車床在加工長(zhǎng)徑比較大的細(xì)長(zhǎng)桿件時(shí)，中心架是必不可少的輔助部件。
2. 現(xiàn)有車床中心架的優(yōu)點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便等,但實(shí)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(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)。
3.大學(xué)四年學(xué)習(xí)了很多的專業(yè)課知識(shí)，比如機(jī)械原理，數(shù)控機(jī)床，金屬材料的加工與熱處理，材料力學(xué)，理論力學(xué)等，本人在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的過程中學(xué)會(huì)了如何利用書本上的知識(shí)來發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題。經(jīng)過了各種實(shí)習(xí)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(gè)角度著手，再分析實(shí)際加工過程所要遇到的一些問題。將理論與實(shí)際相結(jié)合，從而完成每一個(gè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)，同時(shí)也為自己畢業(yè)以后參加工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生涯最后一個(gè)環(huán)節(jié)，本次課題的設(shè)計(jì)，我們需要查找關(guān)于該課題的很多文獻(xiàn)，通過對(duì)各類文獻(xiàn)的比較，我們可以了解中心架目前發(fā)展趨勢(shì)，所處的水平，從而總結(jié)出我們自己的一些觀點(diǎn)。
英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號(hào)：起止頁碼
文獻(xiàn)綜述
本次課題主要是對(duì)經(jīng)濟(jì)類型中精度機(jī)床功能部件手動(dòng)中心架的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，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(jī)床，其歷史悠久，應(yīng)用很廣，在金屬切削中車削加工約占全部機(jī)械加工的40%—60%。由于電子技術(shù)的飛躍發(fā)展和各種新的工藝方法的出現(xiàn), 對(duì)普通車床的發(fā)展有很大的影響, 目前世界各國(guó)的普通車床產(chǎn)量普遍有下降的趨勢(shì)。[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(jìn)行高速種切削，所以單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)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(jié)構(gòu)，切屑盤也逐漸加大，采取防屑措施、改進(jìn)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(dòng)化程度，提高剛度，采取模塊化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)安全保護(hù)措施，降低噪聲等。相對(duì)于普通車床而言，數(shù)控車床自動(dòng)化程度較高，對(duì)工人操作水平的要求相對(duì)降低。從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展以及裝備制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大并不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。[2]“十二五”是國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的一個(gè)新機(jī)遇期，全球已經(jīng)走出金融危機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)最困難時(shí)期，國(guó)內(nèi)需求拉動(dòng)的效果非常明顯?！案邠鯏?shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造設(shè)備”科技重大專項(xiàng)已全面啟動(dòng)和實(shí)施。[3]數(shù)控車床是在數(shù)控機(jī)床中占有比例較大、自動(dòng)化程度較高、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備， 因此有必要了解數(shù)控車床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。當(dāng)前數(shù)控車床的發(fā)展趨勢(shì)：高速，高精度化，智能化，開放式，網(wǎng)絡(luò)化，高柔性化，綠色化。
隨著數(shù)控車床在機(jī)械行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，客戶對(duì)數(shù)控車床的加工能力和加工范圍的要求也越來越高。機(jī)床的生產(chǎn)廠家不僅要提高主機(jī)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(zhǎng)軸時(shí)，如工件伸出夾具長(zhǎng)度超過直徑15倍時(shí)的光滑軸（如車床光桿，絲杠），須用卡盤頂針，跟刀架裝卡。或用前后頂針跟刀架裝卡。階臺(tái)軸（如車床主軸），須用卡盤、中心架裝卡。有些特長(zhǎng)工件也可以采用卡盤，頂針，中心架，跟刀架同時(shí)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(zhì)量，避免零件表面產(chǎn)生鼓面，減少振動(dòng)，提高工件表面形狀精度和表面光潔度，同時(shí)可以采用大切削用量駕加工，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。[5]
一般來說，當(dāng)軸的長(zhǎng)度和直徑之比越大，則剛度越小，故機(jī)床在加工細(xì)長(zhǎng)類軸時(shí)，需采用中心架，因?yàn)橹行募苁潜ＷC這些工件加工精度的主要附件之一。磨削工件時(shí)，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(zhǎng)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(shí)發(fā)生振動(dòng)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(hào)：起止頁碼
文獻(xiàn)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(xiàn)腰鼓形不直度和“讓刀”現(xiàn)象。另一方面，此做法也能避免系統(tǒng)振動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而防止了軸的加工誤差變大。
產(chǎn)生上述原因是應(yīng)為在加工過程中，尤其是當(dāng)?shù)毒呖拷S中部的時(shí)候，工件會(huì)受到自身重力和刀具徑向切削力的作用，產(chǎn)生變形，使軸產(chǎn)生不同程度的彎曲，使加工產(chǎn)生誤差，從而導(dǎo)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(shí)需采用液壓中心架作為輔助支撐，以此來限制軸的變形，達(dá)到提高加工精度的目的。
中心架的結(jié)構(gòu)形式，按機(jī)床的不同結(jié)構(gòu)和零件的不同要求而變化，其結(jié)構(gòu)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(hào)：起止頁碼
文獻(xiàn)綜述
隨著機(jī)械工業(yè)制造設(shè)備的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)廣泛應(yīng)用，長(zhǎng)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(jī)床導(dǎo)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(nèi)孔和階梯軸，開式中心架用于磨長(zhǎng)軸，絲桿和曲軸頸。加工零件外圓時(shí)，閉式中心架因刀具不能越過中心架，不能對(duì)零件外圓進(jìn)行連續(xù)加工，開式中心架存在一個(gè)無法準(zhǔn)確定心的問題。定心不準(zhǔn)確同樣會(huì)引起精度的不足。[6]
現(xiàn)有車床中心架的優(yōu)點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便等,但經(jīng)實(shí)際使用表明尚存不足[7-9]:
(1)人工調(diào)整3 個(gè)支撐點(diǎn)對(duì)中，效率低;
(2)工件與支撐塊之間為滑動(dòng)摩擦，易磨損，壽命短;
(3) 3 個(gè)圓柱支撐點(diǎn)，屬于懸臂結(jié)構(gòu)，剛度差，易振動(dòng)。
(4) 安全性差。傳統(tǒng)中心架，靠一根緊定螺釘，緊固上下蓋，加工中，如果工件對(duì)中效果不好，旋轉(zhuǎn)中極易將中心架扭斷，造成設(shè)備、人身事故。
本人設(shè)計(jì)的中心架是自定心，滾輪手動(dòng)中心架。 如圖所示：
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文獻(xiàn)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(zhǎng)的軸類零件. 加工時(shí)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(yīng)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(shí)工件高速旋轉(zhuǎn), 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(fèi)較大。
經(jīng)分析認(rèn)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(zhì)決定的, 此時(shí)的頂塊與工件表面間的摩擦是滑動(dòng)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(dòng)軸承, 則此時(shí)頂塊與工件表面間的摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。經(jīng)試用, 前述弊病得以解決, 使用效果良好。[10]
本人設(shè)計(jì)的是滾動(dòng)頂塊：
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文獻(xiàn)綜述
參考文獻(xiàn)：
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設(shè)計(jì)與制造，2008(4):24 － 25．
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研究?jī)?nèi)容
1.要計(jì)算中心架在支撐最大直徑零件加工時(shí)所需要承受的載荷，自身的剛度能否達(dá)到要求；
機(jī)架的設(shè)計(jì)主要應(yīng)保證剛度，強(qiáng)度和穩(wěn)定性。機(jī)架的強(qiáng)度和剛度都需要從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面來考慮。
2.卡爪的設(shè)計(jì)，材料的選擇將直接影響到被加工工件的表面質(zhì)量以及卡爪的使用壽命；
將滾輪作為頂塊，將傳統(tǒng)中心架的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)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(duì)于機(jī)床導(dǎo)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(jì)劃
研究周期與時(shí)間安排
畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)有關(guān)書籍文獻(xiàn)，參觀工廠，搜集設(shè)計(jì)過程中所要遵照的有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行學(xué)習(xí)
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(shù)路線、方案，要設(shè)計(jì)和完成的任務(wù)
第3周（3.07-3.11）完成開題報(bào)告（含文獻(xiàn)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(dòng)機(jī)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)
第5周（3.21-3.25）壓板鎖緊力計(jì)算，中心架整體拖動(dòng)力計(jì)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(shè)計(jì)拖動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
第7周（4.04-4.08）畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查
第8周（4.11-4.22）進(jìn)行零件圖CAD繪制
第9周（4.18-4.22）完成零件圖計(jì)算機(jī)繪圖
第10周（4.25-4.29）進(jìn)行各零件及課題成本分析完成各零件成本及課題成本計(jì)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(píng)審及答辯資格確定
第14周（5.23-5.27）準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯
第15周（5.30-6.03）畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(tǒng)中心架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的優(yōu)點(diǎn)。
（2）利用V 形塊自動(dòng)定心原理，代替人工對(duì)中，提高了效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度;
（3）采用滾輪頂塊，將傳統(tǒng)中心架的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)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(gè)滾輪，用來夾緊工件。
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)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(xué)主任簽名：
年 月 日