液壓尾座總體設計

第一章緒論……………………1論文研究背景和意義………11.2國內外機床發(fā)展現(xiàn)狀…………………2論文主要研究內容…………2第二章液壓尾座總體設計……………32.1設計方案確定……………32.2設計方案論證……………3第三章液壓尾座的設計……………………4液壓尾座的設計要求………4445673.7頂尖的設計…………73.8尾座芯軸的設計………………………7…………7…………7第四章尾座精度設計………………………74.1尾座與機床幾何精度的確定 84.2座體表面 9結論……………11致謝………………12參考文獻…………13第一章緒論論文研究背景和意義近些年來，隨著電子技術、計算機技術、信息技術以及激光技術等的發(fā)展并應用于機床領域，使機床的發(fā)展進入了一個新時代。人不僅不需要提供動力，連操縱都交給了機器。人只需要規(guī)定電腦的工作程序，由電腦操作機床。緊張的重復性的操作都可由電腦完成，而且不會出錯。自動化、精密化、高效化和多樣化成為這一時代機床發(fā)展的特征，用于滿足社會生產多種多樣越來越多的要求，推動社會生產力的發(fā)展。新技術的迅猛發(fā)展和客觀需要的多樣化，決定了機床必須多品種；技術的加速更新和產品更新?lián)Q代的加快，使機床主要面對多品種的中小批量生產。因此現(xiàn)代機床不僅要保證加工精度、效率和高度自動化，還必須有一定的柔性，即靈活性，使之能夠很方便的適應加工任務的改變。提高機床的精密度不只是現(xiàn)代機床技術發(fā)展的基礎，也是當前發(fā)展某些新、高技術產品的迫切需要。1950?1980年的30年間，普通機械加工的精度已達到了5口m；精密加工精度提高到了近兩個數(shù)量級，一些工業(yè)發(fā)達國家把發(fā)展精密和超精密加工當作一項戰(zhàn)略任務。不斷的提高勞動生產率和自動化程度是機床發(fā)展的基本方向。近年來，數(shù)控機床已成為機床發(fā)展的主流。數(shù)控機床無需人工操作，而是靠數(shù)控程序完成加工循環(huán)。因此調整方便，適應靈活多變的產品，使得中小批生產自動化成為可能。同時，數(shù)控機床在防護罩封閉的條件現(xiàn)自動加工，不用怕切削飛出傷人，不用怕切削液濺在操作者身上?？捎么罅髁壳邢饕簢娚淅鋮s。從而實現(xiàn)高速切削，充分發(fā)揮刀具的切削性能。快移速度大大提高（已達到20M/MIN以上）,不用擔心人工操作過于緊張的問題，從而縮短了加工輔助時間。工序集中，一次裝夾完成盡可能多的工序，這對重型零件加工特別有利。我國機床工業(yè)已經取得了很大的成就，但世界先進水平相比，還有較大差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精度和超精密機床的性能還不能滿足要求，精度保持性也較差，特別是高效自動化和數(shù)控機床的產量僅是全部機床產量的1.5%，而同期日本機床產值數(shù)控化率為80%，德國為54.2%，我國數(shù)控機床、銑床和加工中心等。精密、大型、重型或小型數(shù)控機床，還遠遠不能滿足要求。本課題重點對CW6163B液壓尾座的主體結構進行研究。 CW6163B臥式車床適應于對鑄件、鋼件及有色金屬的大、中型零件進行加工，主要是承擔各種車削工作，它能夠車削各種零件的端面、外圓、內孔及公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋及徑節(jié)螺紋等?？捎蒙系都軉为殭C動車削短圓錐面，也可用上刀架與縱進給配合機動車削長的錐度，此外還可以承擔鉆孔、套料、鏜孔等工藝，機床的功率、轉速、剛性等均能很好地滿足粗精加工地需要。本機床也適用于硬質合金刀具進行強力車削，加工各種黑色金屬和有色金屬。尾座是機床的重要組成部件，用于支承工件和安裝刀具。通過這次設計，培養(yǎng)了綜合運用所學的專業(yè)知識和基礎理論解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力。實現(xiàn)了由學習階段向實用工程技術的轉變，對提高自身的工程意識及技術素質具有重要的意義。國內外機床發(fā)展現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，新產品、新技術的更新?lián)Q代也逐步加快，從而對機床的品種、加工精度及效率等提出了更高的要求。當今世界，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高質量、高精度、高效率的自動化機床，以加速本國工業(yè)和國民經濟的發(fā)展。隨科技、特別是微電子、計算機技術的進步而不斷發(fā)展。美、德、日三國是當今世上在數(shù)控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。雖然我國機床工業(yè)已經取得了很大的成績，但與世界先進水平相比，還是具有較大的差距，大部分高精度和超精密機床的性能不能滿足要求，精度保持性差。對先進的機床理論和應用技術研究明顯落后，而對機床的改進和更新速度也比不上一些發(fā)達國家?？傮w來說，國內機床工業(yè)仍要加強實力，加速數(shù)控機床產業(yè)的發(fā)展，注重基礎科研，在技術上要不斷創(chuàng)新。隨著經濟全球化進程的加快和先進制造技術的發(fā)展，制造業(yè)有了很大的飛躍。機床工業(yè)正朝著高速化、精密化、完整加工和微型化等方面發(fā)展。論文主要研究內容對尾座主體部分的研究設計主要包括回轉尾座主體部分結構設計及主要尺寸的計算；尾座有關表面的形位精度及與機床其它部件的幾何精度等。通過對機床尾座主體部分的性能進行分析、研究，運用了數(shù)學、力學、材料、公差、設計以及有關專業(yè)等個方面的知識，結合有關數(shù)據和資料利用綜合法進行分析結合尾座套筒，頂尖的技術要求設計出合理的尾座主體。第二章液壓尾座總體設計設計方案確定根據課題的要求尾座要具有夾持、頂緊、支承工件以及安裝刀具加工零件等多種功能，由于CW6163B機床加工的零件直徑較大，因此對尾座的強度、剛度要求較高。由于不同機床上加工工件的不同導致一些尾座套筒的進給方式也各有不同，因此在設計中可采用以下多種設計方案：<1>液動尾座此種尾座采用液壓油推動套筒的移動，簡化了尾座部件，并且由于液壓油作用在缸體活塞上的壓力比較均勻，結構復雜、制造較麻煩，多用于精度要求較到的機床上。<2>手動尾座手動尾座米用手輪搖動，直接帶動絲杠軸轉動，絲杠的轉動帶動與其以螺紋相結合的套筒在導向鍵的作用下滑動。這種手動尾座的結構比較簡單，目前在各種機床上都得到了普遍應用。但在實際是應用中需要轉動手輪來夾持支承工件，很難實現(xiàn)一個人單獨操作，增強了勞動量和危險性。<3>電動尾座 電動尾座是在手動尾座的基礎上改進而成的，既是將手輪改換成電機，通過控制電機的正反轉來實現(xiàn)套筒的伸縮。這種改進減輕了工人的勞動強度，對提高工作效率具有一定的作用，并且利用小型步進電機來帶動蝸輪蝸桿副的轉動從而使套筒、頂尖伸縮，保證了可靠的定位以及良好的夾持狀態(tài)。本課題為CW6163B液壓尾座的設計，CW6163B型臥式機床多用于加工大直徑的零件，加工零件的種類較多，所需要的夾持力比較大，這就要求在設計尾座時，需提高尾座的自身強度，保證尾座底板與導軌面的配合要求，達到所設計的精度。也既是尾座底板的加工精度要求達到一定的設計標準。通過對上述三種方案的比較論證并結合在實際生產、應用中對這三種尾座的性能差別，目前就絕大多數(shù)機床而言還是多采用手動式尾座，液壓尾座和電動尾座多用于精密機床上，沒有得到廣泛的普及。綜合各方面的分析、調查就目前總體的使用情況及發(fā)展趨勢來說，手動式尾座由于其使用時需要搖動手柄，并且施力時作用效果不好一致，手動尾座有被電動尾座及液壓尾座取代的趨勢，電動尾座的成本太高?？拐鹦圆?。工作噪聲大。精度不高。液壓尾座是全自動化。

精度高。穩(wěn)定性好。動態(tài)性好。效率高。結構簡單化。工作安全性高。壽命長。經濟好。使用維修方便。因此液壓尾座總體各方面綜合性能好，是最好的選擇。第三章液壓尾座的總體設計在尾座體的設計中螺栓的主要作用就是將壓板和尾座夾緊在床身導軌上，防止尾座在導軌上的移動，從而實現(xiàn)對工件的夾持和支承。在對螺栓及其孔的設計過程中，不僅要考慮到連接類型，被連接零件的材料，形狀及尺寸等因素，還要考慮到螺栓的強度，剛度以及經濟性等基本問題。3.1液壓尾座的設計要求本設計液壓尾座主要解決：A利用車床尾座自動進給，實現(xiàn)鉆屑；B利用液壓油缸推動尾座芯軸自動頂緊工作。設計基本參數(shù)根據床頭箱中心高315mm，設計尾座其中心高為315mm。根據普通車床標準尾座擬訂外形尺寸不變，僅增加液壓油缸為進給動力并且在尾座頂部增加信號發(fā)送裝置。A主要結構：尾座體內安裝有尾座心軸，法蘭固定在尾座體后部，通過螺栓連接液壓油缸。液壓缸活塞桿通過鑲嵌尾座芯軸上的螺母連接。在尾座體上設置有防轉鍵，在尾座芯軸上設置有導向槽，尾座芯軸上面配有卸刀孔和頂絲孔，尾座體配有普通尾座的手柄卸刀結構與防轉結構。本設計在整個結構上緊湊。易用。方便。頂尖或鉆頭等工具的裝卸，可以達到很好的精度和提高工作效率。B防轉結構：在使用頂尖時，搬動手柄，是凸輪轉動.拉動鎖緊套，夾緊尾座芯軸，使尾座芯軸不轉動；反之.搬動手柄，使凸輪轉動，在彈簧作用力下，鎖緊套脫離尾座芯軸，從而使尾座芯軸轉動。C傳動結構：搖動手柄桿，通過齒輪軸上的齒輪與床身上安裝的齒條的齒合，從而帶動尾座前進或者后退。搖動適合位置，便于加工。D壓緊結構：在尾座體上安裝有兩條螺栓，當需要尾座停在其一位置而不能夠移動時，鎖緊螺栓上的螺母，使壓塊壓緊床身，從而使尾座不能移動；反之，松開螺栓上的螺母，使壓塊與床身分離，使尾座能夠自由移動。F調整結構：在尾座體下部靠近中間處，設有2個螺栓，調節(jié)前后螺栓，使尾座中心和主軸中心同軸。調節(jié)螺釘釘緊尾座墊塊凸臺，使尾座體靠近經過刮研的定位面。此尾座增加行程控制裝置用于鉆屑.

A根據要求設定鉆屑直徑為€25，工件材料為45剛，查手冊選取切削用量取V=18米(3-1)(3-2)根據公式 P=0-7 8b(3-1)(3-2)計算軸向力.A鉆頭直徑=25mm, 8b抗拉強度{kg/mm2}表取8b=55kg/mm2XDXS0-7X8b0-75X25XO.3o-7X550-75=3-3X25XX=716kgB根據機床系統(tǒng)壓力為2mp=20kg/厘米2=/毫米2計算油缸油塞面積其中A—面積.試取活塞直徑€90符合壓力條件根據普通尾座行程，p=P軸JL A其中A—面積.試取活塞直徑€90符合壓力條件根據普通尾座行程，p=P軸JL AP—軸向力 P—系統(tǒng)壓強則A=P軸=^軸=3580(mm2)AA活塞桿直徑為€50'90?2=6358mm2(50?2—mm2A—A=6358—1962.5=4395>358012選取行程為360mm的油缸按照缸徑①90。活塞桿€50。取液壓油缸其型號為；Y—HG—E90/50X360LF—HLOT1 5 1 1(3-3)(3-4)(3-5)行程360。選(3-6)這種液壓油缸其性能如下；(3-8)(3-8)(3-9)(3-10)(3—11)(3—12)壓力：E級大于6.3小于16mpa密封：E級泵用了結構簡單，耐密封性能好的YX行聚氨密封圈防塵：本液壓和泵用聚氨密封脂或丁晴橡膠無骨架防塵圈適用介質：液壓油適用溫度： 一40C?+120C：采用前法蘭連接壓緊螺栓的校核根據軸向力P=216lg.效驗尾座墊鐵壓緊螺釘?shù)哪Σ亮σ驗槟Σ亮1€F?f （3－7）其中F—壓緊力 f—摩擦系數(shù)查表知每個M30螺栓壓緊力為F1=101000N=10100kg則兩螺栓；F€2Fi€2X10100=20100kg查表得；f€0.15摩擦力Pi€20200X=3030kgP1>716 滿足要求計算油缸頂緊力，校核墊鐵螺栓摩擦力。.油缸頂緊力：P=PXA頂系其中A—油缸活塞與活塞桿面積差P=PX（a—aX4395=879kg頂 1 23．7頂尖的設計液壓尾座的頂尖設計按照零件互換性原理，大致與普通尾座頂尖相似。其頂尖頭部設計為60°（按A型中心孔設計）錐柄采用英氏5號錐度，這樣便于零件布件互換，尾部采用有舌尾的錐體，便于頂尖的加緊與裝卸。頂尖材料選用9sicr，熱處理HRC58,這樣提高了頂尖的強度和彈性。3.8尾座芯軸的設計尾座芯軸與液壓油缸是通過液壓油缸的前端M42X2螺絲連接。因此尾座芯軸的后端螺母內部尺寸為M42X2。所以，螺母外徑設計為直徑①65,長度為60,這樣方便與液壓軸缸的連接，螺母與尾座芯軸連接采用過渡配分，并且在后端面增加2個M10X16的內六角錐端緊定螺釘和中間加一個A8X18的內螺絲圓錐銷，其目的增加牢固性和同軸，因為液壓油缸的內孔定位直徑€65，由螺母設定.因此，外徑設計為直徑€100。與尾座體配合采用間縫配合。由于選取液壓油缸的行程為360.所以，液壓芯軸的長度應大與360，并且還要有一定的導向性，其長度尺寸設計為610，其中在液壓芯軸上設計對稱的2個鍵槽，其目的為了導向和防止轉動長度為385（大于360.有一定的調節(jié)性）在其中有2個卸力孔，方便頂針，鉆套等裝卸，有2個孔，其目的的頂緊頂針。鉆套等。在液壓油缸的頭部設計有密封環(huán)，主要是為了密封和防塵作用。內部也采用莫氏5號錐度，其粗糙度為0.8，要求與頂尖配合緊密，內部①60通孔，其減輕重量的作用，液壓芯軸材料選用45,熱處理HRC45，增加其強度。耐磨性和彈性。尾座體的設計采用普通尾座外姓及聯(lián)系尺寸，底部與墊鐵連接初與普通尾座相同。不同之處在尾座體尾部設計與液壓芯軸配合采用間歇配合材料選用HT150。電器系統(tǒng)操作為了便于操作液壓油缸的進給，在尾座芯軸上裝有拉桿。導向塊。支架上裝有接近開關，其中第一個第三個的接近開關為限位開關，第兩個接近開關為快進開關。當尾座手動操作時，首先將黑色兩位旋鈕板到手動位置，欲使尾座手動快速前進，按下前進綠色按鈕，尾座快速前進，當接近工進接近開關尾座開始工進。松開按鈕尾座后退停止；當尾座自動操作時，首先將黑色的兩位旋鈕拌到自動位置，按自動進行按鈕之前，在手動操作下，使尾座退到原位，方可自動操作，按下自動進給按鈕。尾座開始快速前進，接近工進接近開關，尾座開始工進，接近前進目標接近開關尾座開始快速后退，直到接近原位接近開關尾座停止，自動運行一個循環(huán)停止。第四章尾座精度設計尾座與機床幾何精度的確定尾座在設計的過程中不僅要保證尾座體內部各部件的相互配合關系和配合精度,確保尾

座體套筒頂尖的準確定心,還要確保尾座體與機床其它部件的配合關系,使尾座體各部件與溜板,主軸的形位精度達到一定的設計標準,減少設計失誤.目前就臥式機床中對尾座所要求的幾何精度摘錄如下表4-1:表4-1車床的幾何精度檢驗項目允差/mm檢驗工具尾座移動對溜板移動的Da<800800<Da<1250平行度：Dc<1500a、在垂直平面內；a和b0.03a士匕二P冥b、在水平平面內指示器Dc〉1500尾座套筒軸線對溜板移aa.在100測量長度上為0.015a動的平行度：只許向上偏a、在垂直平面內；指示器b、在水平平面內只許向前偏頂尖的跳動專用頂尖尾座套筒錐孔軸線對溜a a板移動的平行度：a、在垂直平面內；只許向上偏b、在水平平面內（測量指示器和檢長度為Da/2或不超過驗棒300mm；對于Da〉800mm的機床，則測量長度應增只許向前偏加至500mm)床頭和尾座兩頂尖的等0.04指示器和檢咼度只許尾座等高驗棒注：De表示最大工件長度；Da表示最大工件回轉直徑而由于尾座對機床其它部件的幾何形狀誤差將導致在對工件的加工過程中使工件的尺寸、形狀精度降低，嚴重影響加工后工件的質量。具體的幾何誤差對加工質量的影響如下表4-2所示：表4-2幾何誤差對加工質量的影響序號 機床幾何誤差對加工質量的影響用頂尖支承工件車削外圓時，刀尖移動軌跡與工作回轉軸線間產生平行度誤差，影響工件素線的直線速；1前后頂尖的等高度用裝在尾座套筒錐孔中的孔加工刀具進行鉆、擴、鉸孔時，刀具軸線與工件回轉軸線間產生同軸度誤差，引起被加工孔徑擴大尾座套筒錐孔軸線對溜板

移動的平行度尾座套筒軸線對溜板移動

的平行度尾座移動對溜板移動的平

行度同裝在尾座套筒錐孔中的的孔加工刀具進行鉆、擴、鉸孔時，刀具軸線與工件回轉軸線間產生同軸度誤差引起被加工孔徑擴大，并產生喇叭形同裝在尾座套筒錐孔中的的孔加工刀具進行鉆、擴、鉸孔時，刀具軸線與工件回轉軸線不重合，引起被加工孔徑擴大和產生喇叭形；用兩頂尖支承工件車削外圓時，影響工件表面的直線度尾座移至床身導軌不同縱向位置時，尾座套筒的錐孔軸線與主軸軸線會產生高度誤差，影響鉆、擴、鉸以及兩頂尖支承工件車削外圓時的加工精度尾座套筒錐孔軸線對溜板

移動的平行度尾座套筒軸線對溜板移動

的平行度尾座移動對溜板移動的平

行度因此在進行尾座的設計中，不僅要考慮到各設計要素之間的相互配合關系，還要考慮到在實際的安裝過程中與機床其它部件的各安裝要素之間的相互配合關系。座體表面表面粗糙度的大小對部件的使用性能和使用壽命有很大的影響，兩相對運動的表面越粗糙，摩擦系數(shù)就越大，磨損也就越快。同時還影響到配合性質的穩(wěn)定性。對于間隙配合，相對運動的表面因粗糙不平而迅速磨損，導致間隙增大；對于過渡配合來說，因多用壓力及錘敲裝配，表面粗糙度也會使配合變松。此外表面粗糙度對接觸剛度、密封性、產品外觀及表面發(fā)射能力等都有明顯的影響。因此為保證機械零件的使用性能，在對其進行精度設計時，必須提出合理的表明粗糙度要求，而在選擇表面粗糙度的數(shù)值大小時還應當根據零件的功能要求和經濟性結合有關的選用原則。一般來說工作表面的表明粗糙度參數(shù)值應比非工作表面??；承受交變應力的零件，易產生應力集中處，如圓角、溝槽等，其表面粗糙度參數(shù)值應??；配合性質要求穩(wěn)定、小間隙配合和受重載的過盈配合，其配合表面粗糙度參數(shù)值應小，同時在實際工作經驗不足的情況下還要注意表面粗糙度參數(shù)值與形狀公差值的協(xié)調關系，結合有關表面粗糙度參數(shù)數(shù)值選用的實例作參考來初步確定尾座體各部位的表面粗糙度數(shù)值的大小。由于套筒孔與套筒的配合性質要求較高，對其內孔表面粗糙度數(shù)值要求也是和高的，要求在加工的過程中基本上看不出加工的痕跡。因而其表面粗糙度值大致取Ra0.8；套筒孔兩端面由于為一般遮板的結合面，屬于半光加工，對兩端面的表面粗糙度的要求數(shù)值為Ra6.3;尾座底面和立導向面同樣具有較高的形位精度，表面粗糙度多采用Ra3.2,在對其兩面進行加工時，由于采用機床加工時裝夾復雜，不易很好的定位導致加工誤差，因而在實際中多采用刮刀刮削的方式來進行加工，盡管加工精度高但是勞動強度大，工作效率較低。畢業(yè)設計是對我們大學知識的總結和應用，通過這次畢業(yè)設計不僅鞏固、深化了所學的基礎理論和專業(yè)知識，注重對基本概念、原理的應用，還近一步培養(yǎng)和訓練了分析問題、解決問題的能力。本論文主要是對CW6163B液壓尾座進行設計，尾座在機床上主要是用來支承工件和安裝刀具的。因此也是機床的重要組成部件。通過對CW6163B液壓尾座的總體設計，初步確定了尾座體各主要部件、部位的尺寸、形狀及位置精度，同時還對一些較薄弱部位進行了討論和重點設計，確保尾座整體在強度、剛度，考慮到在實際的加工過程中各部位的加工經濟性等問題，綜合各方面的因素來確定各尺寸數(shù)字和各公差值，使尾座具有良好的使用性能和功用。由于以前的基礎知識掌握得不牢固，在這次設計中確實是遇到了很多的問題，盡管對尾座有關主要部分進行了分析、設計，但仍存在不足之處，比如在對尾座各部位與機床其它部件的配合精度設計時，沒有充分考慮實際工