CK6136H车床尾架的结构分析与工艺设计讲解.docx

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CK6136H车床尾架的结构分析与工艺设计讲解

三江学院

本科生毕业设计（论文）

题目CK6136H车床尾架的结构分析与工艺设计

机械工程学院机械设计制造及其自动化专业

学生姓名周乐学号B07152012

指导教师赵敖生、李云峰职称教授、助教

起讫日期2011.2-2011.6

设计地点S307

摘要

机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。

而总体看来我国的生产力水平较低，技术不发达。

随着机械产品国际市场竞争的日益加剧,各大公司都把高新技术注入机械产品的开发中,作为竞争取胜的重要手段。

该篇论文是对CK6136H车床尾架的结构分析与工艺设计。

本论文主要包括车床尾架零件的平面二维图绘制及三维实体设计；车床尾架的结构分析；尾架体及套筒工艺分析；对套筒制定零件的加工工艺过程，拟定工艺卡。

通过查找资料和实际中对尾架的使用以及尺寸的测量、咨询老师等方法，熟悉车床尾架的内部结构，结合实际改进车床尾架结构，以提高车床加工精度。

通过此次设计，真正熟悉车床尾架的内部结构与加工工艺，把所学的知识运用到生产实践中去。

关键字：

CK6136H；车床尾架；结构分析；工艺设计

ABSTRACT

Mechanicalindustrialproductionlevelisthelevelofacountry'smodernization,themainlandmark.Overallproductivityofthelowleveloftechnologydeveloped.Withthemechanicalproductsintheinternationalmarket,increasingcompetition,companiesregardedthedevelopmentofhigh-techproductsintothemachine,asacompetitiontowinanimportantsegment..

ThispaperisabouttheCK6136Hlathetailstandstructureanalysisandthetechnologicaldesign.Thisdesigninstructionbookletmainlyincludesthelathetailstandcomponentstheplanetwodimensionalplotplanandthethreedimensionalentitydesign;Lathetailstandstructuretechnologycapabilityanalysis;Carriesonthetechnologicaldesign,theformulationcomponentsprocessingcraft,drawsuptheoperationcode.Andactualconsultsmethodsandsoonteacherthroughthesearchmaterialtothetailstanduseaswellasthesizesurvey,thefamiliarlathetailstand'sinternalstructure,theunionactualimprovementlathetailstandstructure,increasesthelatheworkingaccuracy.throughthisdesign,thegenuinefamiliarlathetailstand'sinternalstructureandtheprocessingcraft,theknowledgewhichstudiesutilizesintheproductionpractice..

Keywords：

CK6136H；Lathetailstand；Structureanalysis；Technologicaldesign

第一章概论

1.1尾架产生的时代背景

早在古埃及时代，人们已经发明了将木材绕着它的中心轴旋转时用刀具进行车削的技术。

起初，人们是用2根立木作为支架，架起要车削的木材，利用树枝的弹力把绳索卷到木材上，拉动绳子转动木材，用刀具车削。

这种古老的方法逐渐演化，发展成了在滑轮上绕二三圈绳子，绳子架在弯成弓形的弹性杆上，来回推拉弓使加工物体旋转从而进行车削，这便是“弓车床”。

到了中世纪，有人设计出了用脚踏板旋转曲轴并带动飞轮，再传动到主轴使其旋转的“脚踏车床”。

16世纪中叶，法国有一个叫贝松的设计师设计了一种用螺丝杠使刀具滑动的车螺丝用的车床，可惜的是，这种车床并没有推广使用。

时间到了18世纪，又有人设计了一种用脚踏板和连杆旋转曲轴，可以把转动动能贮存在飞轮上的车床上，并从直接旋转工件发展到了旋转床头箱，床头箱是一个用于夹持工件的卡盘。

随着工艺水平的发展，已有的加工设备已经不能满足人们的需要，同一台机床已不再仅仅局限于单一零件的加工，为了提高机床的利用率，于是，尾架应运而生。

1.2本课题研究的意义

制造业中的车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。

车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

主要分为：

主轴箱、尾架、光杠、丝杠、溜板箱、床身、进给箱、刀架。

尾架是车床的重要的部件之一，它在车床加工中起到了重要作用。

尾架体安装在机床的右端导轨上，尾架套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端、安装钻头、铰刀，进行加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆柱牙套螺纹工具加工内、外螺纹。

尾架体可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。

该论文对CK6136H车床尾架进行结构和工艺方面的研究，一方面，有助于加深自己对尾架结构和零件加工方面的理解，提高绘图能力以及增加一些零件配合方面的知识。

在工艺分析过程中，会涉及到所用机床型号，因此会增加自己对更多机床型号的认识、提高工艺分析的能力。

另一方面，也可以帮助非机械专业的人全面掌握尾架方面的知识。

第二章尾架的结构分析

2.1尾架的组成及主要作用

尾架广泛应用于机械加工设备中，比如车床、铣床、镗床、磨床等。

它是是机床的重要组成部分，是机床功能的扩展，是不可或缺的，因此分析尾架的结构、了解其作用很有必要。

1、尾架的组成

（1）尾架是多层结构。

由尾架体与尾架底板组成，其优点是方便加工与中心高的调节。

（2）尾架组成的主要零部件与机构有：

套筒：

是尾架功能实现的主要零件。

套筒夹紧机构：

对套筒进行夹紧。

偏心夹紧机构：

尾架与导轨之间的夹紧。

其他零部件与机构：

包括套筒进给机构、润滑机构、锁紧手柄机构。

尾架的各组成零部件见下图2-1.

图2-1CK6136H车床尾架

1手轮、2轴承盖、3尾架体、4上、下夹紧块、5套筒、6底板、7压板、8夹紧螺钉、9夹紧螺柱、10偏心轴

2、尾架在加工中的作用

（1）支承

尾架常用于辅助加工轴向尺寸较大的轴类零件，零件轴向尺寸过大，由于较大的径向切削力的存在，使轴类零件产生径向跳动，无法加工。

此时可以用尾架顶尖顶住零件的一端（尾部钻有中心孔），以提高零件的装夹可靠性，再进行加工。

（2）扩大机床的使用范围

①尾架可钻孔、铰孔。

钻孔的时候，把钻头安装在具有莫氏锥柄的钻套上，再把钻套安装在尾架套筒的莫氏锥孔上，就可以实现钻孔、铰孔等。

②车、磨锥度内外圆柱面。

利用尾架横向调节能力，使尾架中心偏移，达到锥面角度，配合机床夹具使用。

机床刀架正常纵向走刀，从而达到车、磨锥度内外圆柱面的目的。

（3）中心高的确定。

可通过调节尾架来调整刀具的中心高；

2.2尾架的工作原理

尾架主要通过夹紧机构和调整机构来工作的。

2.2.1尾架的夹紧机构

1、在车床上的应用

（1）双顶尖安装工件

在车床上加工轴类工件时，一般用双顶尖安装工件，如图2-2所示。

把轴架在前后两个顶尖上，前顶尖装在主轴锥孔内，并和主轴一起旋转，后顶尖装在尾座套筒内，前后顶尖就确定了轴的位置。

将卡箍紧固在轴的一端，卡箍的尾部插入拨盘的槽内，拨盘安装在主轴上（安装方式与三爪卡盘相同）并随主轴一起转动，通过拨盘带动卡箍即可使轴转动，并承受切削时产生的扭矩。

图2-2用双顶尖安装工件

常用的顶尖有死顶尖和活顶尖两种，其形状如图2-3所示。

车床的前顶尖用死顶尖，后顶尖常用活顶尖。

这是因为在高速切削时为了防止后顶尖与中心孔之间因摩擦过热而烧坏顶尖或工件。

由于活顶尖的精度不如死顶尖高，故一般用于轴的粗加工和半精加工。

（a）死顶尖（b）活顶尖

图2-3顶尖

（2）车锥面

①.圆锥面各部分名称、代号及计算公式

图2-4为圆锥面的基本参数，其中C为锥度，α为圆锥角（α/2称为圆锥半角，亦称斜角），D为大端直径，d为小端直径，L为圆锥的轴向长度。

它们之间的关系为

（1）

当

＜

时，

可用下列近似公式进行计算：

（2）

图2-4圆锥面的主要尺寸

②.车锥面的方法

车锥面的方法有四种:

小拖板转位法、尾座偏移法、靠模法和宽刀法。

小拖板转位法小拖板转位法车锥面如图2-5所示。

根据零件的圆锥角α，把小滑板下面的转盘顺时针或逆时针扳转α/2角度后再锁紧。

当用手缓慢而均匀地转动小拖板手柄时，刀尖则沿着锥面的母线移动，从而加工出所需要的锥面。

（a）（b）

图2-5小拖板转位法车锥面

小拖板转位法车锥面操作简便，可加工任意锥角的内外锥面。

但加工长度受小拖板行程的限制（C6132、C6136卧式车床小拖板行程为1OOmm），不能自动走刀，需手动进给，劳动强度较大，表面粗糙度Ra值为6.3-3.2µm。

主要用于单件小批生产中车削精度较低和长度较短的内外锥面。

尾座偏移法尾座主要由尾座体和底座两部分组成，如图2-6（a）所示。

底座用压板和固定螺钉紧固在床身上，尾座体可在底座上作横向位置调节。

当松开固定螺钉而拧动两个调节螺钉时，即可使尾座体在横向移动一定的距离，如图2-6（b）所示。

（a）（b）

图2-6尾座

尾座偏移法车锥面如图2-7所示，工件安装在前后顶尖之间。

将尾座体相对底座在横向向前或向后偏移一定距离s，使工件回转轴线与车床主轴轴线的夹角等于工件圆锥斜角α/2，也就是使圆锥面的母线与车床主轴轴线平行，当刀架自动或手动纵向进给时，即可车出所需的锥面。

（a）（b）

图2-7尾座偏移法车锥面

若工件总长为La时，尾座偏移量S的计算公式如下:

（3）

尾座偏移法最好使用球顶尖，以保持顶尖与中心孔有良好的接触状杏。

尾座偏移法只适用于在双顶尖上加工较长轴类工件的外锥面，且圆锥斜角α/2<8气由于能自动走刀进给，表面粗糙度Ra值可达6.3-1.6µm，多用于单件和成批生产。

靠模法靠模法车锥面如图2-8所示。

靠模装置固定在床身后面。

车锥面时，靠模板绕回转中心销钉相对底座扳转圆锥斜角α/2，滑块在靠模板导轨上可自由滑动，并通过联接板与中滑板相联。

将中滑板的螺母与横向丝杠脱开，当床鞍自动或手动纵向进给时，中滑板与滑块一起沿靠模板导轨方向移动，即可车出圆锥斜角为α/2的锥面。

加工时，小滑板需扳转90°，以便调整车刀的横向位置和进背吃刀量。

靠模法能自动走刀进给，可加工长度较长而圆锥斜角α/2<12°的内外锥面，表面粗糙度Ra值可达6.3-1.6µm，适用于成批和大量生产。

宽刀法宽刀法（又称样板刀法）车锥面如图2-9所示。

刀刃必须平直，与工件轴线的夹角应等于锥面的圆锥斜角α/2，工件和车刀的刚度要好，否则容易引起振动。

表面粗糙度取决于车刀刀刃的刃磨质量和加工时的振动情况，Ra值可达6.3-1.6µm。

宽刀法只适宜车削较短的锥面，生产率高，在成批生产特别是大批大量生产中用得较多。

宽刀法多用于车削外锥面，如果孔径较大，车孔刀又有足够的刚度，也可车削锥孔。

图2-8靠模法车锥面图2-9宽刀法车锥面

（3）两顶尖对中

安装并校正顶尖是依靠其尾部锥面与主轴或尾座套筒锥孔的配合而装紧的，因此安装顶尖时，必须先擦净配合面，然后用力对正撞紧，否则安装不牢或安装不正。

校正顶尖的方法是将尾座移向主轴箱，检查前后两个顶尖的轴线是否重合。

如果不重合，必须将尾座体作横向调节，使之符合要求，如图6-19和图6-20所示。

（a）两顶尖轴线必须重合（b）横向调节尾架体使两顶尖轴线重合

图2-10校正顶尖

2、夹紧装置基本部分组成

（1）力源装置,即产生原始作用力的部分。

（2）夹紧机构，即接收和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。

夹紧机构包括中间递力机构和夹紧元件。

中间递力机构把力源传递给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件接触，最终完成夹紧任务。

一般递力机构可以在传递夹紧作用力过程中，改变夹紧作用力方向和大小，并具有一定的自锁性能，以保证夹紧可靠。

3、CK6136H车床尾架的固定方式

尾架的固定包括尾架与车床床身的固定和尾架套筒定位后的固定。

CK6136H车床尾架采用偏心夹紧机构和螺旋夹紧机构来固定。

（1）偏心夹紧机构

偏心夹紧机构利用其动作速度快的特点以便在不同尺寸工件的频繁更换中达到快速装夹的目的。

如图2-11（a）为偏心轴直接夹紧工件的原理图。

图（b）为CK6136H车床尾架的偏心夹紧轴，其偏心距为3mm。

（a）偏心轴夹紧工件的原理图

（b）CK6136H车床尾架的偏心夹紧轴

图2-11偏心轴

在工作结束后，逆时针转动偏心轴手柄，松开压块。

整个操作过程简单、省时、省力。

通过压紧或放松手柄，就可控制尾架偏心轮的夹紧或者松开。

综上可得快速偏心夹紧机构有以下优点：

a偏心夹紧机构结构简单，尺寸、精度要求低，制造工艺简单。

b用快速偏心夹紧机构夹紧工件动作简单、操作灵活，易实现自锁，夹紧可靠，更换方便，能快速夹紧因而大大提高了生产效率．使用效果良好。

c速偏心夹紧机构结构紧凑。

d速偏心夹紧机构在金相切割机上使用取得满意效果。

亦可适用于其它机床装夹工件。

（2）螺旋夹紧机构

螺旋夹紧机构是应用最广的一种夹紧机构，造容易、夹紧可靠、增力比大、行程不受限制等优点。

但同时也具有夹紧动作慢、辅助时间长、效率低等缺点，尤其是当用同一夹具频繁交替夹紧大小不同的工件时，更要不停的转动螺杆以改变行程。

CK6136H车床尾架的上下两个夹紧装置都有螺旋夹紧的应用。

如下图2-12所示，1所指向部位为上夹紧机构，2、3、4为下夹紧机构。

2-12CK6136H车床尾架夹紧机构位置图

夹紧时整个操作过程极其简单。

上夹紧机构在套筒定位之后，只要旋转手柄，就可以利用图2-13（a）（b）两零件将套筒夹紧，固定在某一个需要的位置。

下夹夹紧机构中有螺旋夹紧和偏心夹紧的组合应用。

其作用是当尾架移动到车床导轨的某一位置之后，将尾架固定于导轨上。

使用时，先用螺母将图2-13所示的零件（c）和（d）稍微拧紧（这里采用的是螺旋夹紧），再压紧手柄,利用（d）和偏心轴两零件将尾架固定于导轨上（这一步所采用的是偏心夹紧）。

（a）

（b）

（d）

2-13CK6136H夹紧装置所用的零件图

2.2.2尾架的调整机构

尾架在安装调试时，其顶尖位置是需要人工调节的，调整过程就需要用到尾架的调整机构，它工作原理如下：

1、纵向

尾架加工时通过尾架底板的配做来达到机床中心高的要求。

如果纵向过高，则可以通过铣削加工底板的上平面，铣去高出的部分，再进行飞刮、精加工。

使用一段时间后，如果纵向被磨损变低，则可：

a在底饭上镶以铜板或粘接胶木板、尼龙板，用刮研方法修复到所要求的高度。

b报废已磨损的尾架底板，更换新件。

c采用新工艺涂覆法，在尾架底板下滑面上涂敷HNT型耐磨涂料、涂层来补偿磨损量。

2、横向

横向上可直接调节底板前后面的调节螺钉即可，操作简单方便。

下图2-14所示为调节横向位置的螺钉的位置（在尾架体后方的对称位置处也有相同结构）。

图2-15为调节尾架的调节螺母，它与调节螺钉配合调节尾架的横向位置。

图2-14调节横向位置的螺钉

图2-15横向调节螺母

第三章车床尾架的工艺分析

机械零件结构工艺性,是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。

即在保证产品使用性能的前提下,能用生产率高,劳动量小,成本低的方法制造出来的特性。

零件结构工艺性包含了零件各个制造过程中的工艺性,有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、机械加工及装配工艺性等。

可见零件结构工艺性涉及面广,具有综合性,必须全面综合分析。

机械零件结构,尤其是复杂零件（箱体、连杆、套筒等类零件）的结构,首先要详细分析零件图纸和产品装配图,搞清楚该零件在产品中的装配关系和作用,对该零件尺寸、形状、精度、表面粗糙度进行详细分析。

而很多人设计时往往看不到产品装配图,那就更应该对零件图纸进行认真分析,即对零件图纸中。

哪些是加工面、哪些是非加工面分清,要将零件图中所有各加工表面拆分成若干个几何单元,对各几何单元的尺寸、形状、精度、表面粗糙度进行详细分析,弄清各形状和位置尺寸的设计基准。

搞清楚零件的结构,即对零件各切削加工表面的形状、尺寸、精度、表面粗糙度进行分析,弄清各形状和位置尺寸的设计基准,然后对各表面进行工艺性分析,看各切削加工表面设计基准和定位基准能否重合,尽量避免基准不重合,以免造成不必要的尺寸链换算。

下面以一个典型箱体类和套筒类零件为例分析其结构工艺性，然后为CK6136H套筒制定详细的工艺过程卡片。

3.1尾架体的工艺分析

箱体类零件是机器及其部件的基础零件。

它将机器及其部件中的轴、轴承套和齿轮等零件按一定的相互关系装配成一整体，并按预定的传动关系协调运动。

因此，箱体的加工质量，直接影响着机器的性能、精度和寿命。

箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的主要特点：

形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。

因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%-20%。

因此，箱体类零件的加工不仅加工部位多，而且加工难度也大。

图3-1所示是CK6136H车床尾架体。

（a）CK6136H车床尾架体

（b）CK6136H尾架体主视图

（c）CK6136H尾架体左视图

（d）CK6136H尾架体剖视图

（e）CK6136H尾架体俯视图

（f）CK6136H尾架体仰视图

（g）CK6136H尾架体剖视图（h）CK6136H尾架体剖视图

图3-1CK6136H车床尾架体

1、主要表面加工方法的选择

箱体的主要表面有平面（图3-1（a）中的基准面B）和轴类的支承孔（图（a）中的Φ55mm孔和图（e）中的Φ35mm孔）。

主要平面的加工，对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。

对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。

刨削的刀具结构简单，机床成本低，调整方便，但生产率低；在大批、大量生产时，多采用铣削；当生产批量大且精度又较高时可采用磨削。

单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般采用宽刃精刨。

当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和组合磨削。

箱体支承孔的加工，对于直径小于50mm的孔，一般不铸出，可采用钻－扩（或半精镗）－铰（或精镗）的方案。

对于已铸出的孔，可采用粗镗－半精镗－精镗（用浮动镗刀片）的方案。

由于主轴轴承孔精度和表面质量要求比其余轴孔高，所以，在精镗后，还要用浮动镗刀片进行精细镗。

对于箱体上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滚压等工艺方法。

2、拟定工艺过程的原则

（1）先面后孔的加工顺序

箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。

先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。

因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。

另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。

（2）粗精加工分阶段进行

粗、精加工分开的原则：

对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。

这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。

粗、精加工分开进行，会使机床，夹具的数量及工件安装次数增加，而使成本提高，所以对单件、小批生产、精度要求不高的箱体，常常将粗、精加工合并在一道工序进行，但必须采取相应措施，以减少加工过程中的变形。

例如粗加工后松开工件，让工件充分冷却，然后用较小的夹紧力、以较小的切削用量，多次走刀进行精加工。

（3）合理地安排热处理工序

为了消除铸造后铸件中的内应力，在毛坯铸造后安排一次人工时效处理，有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理，以便消除残留的铸造内应力和切削加工时产生的内应力。

对于特别精密的箱体，在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效（如坐标镗床主轴箱箱体）。

箱体人工时效的方法，除加热保温外，也可采用振动时效。

3、定位基准的选择

（1）粗基准的选择在选择粗基准时，通常应满足以下几点要求：

第一，在保证加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚；

第二，装入箱体内的回转零件（如齿轮、轴套等）应与箱壁有足够的间隙；

第三，注意保持箱体必要的外形尺寸。

此外，还应保证定位稳定，夹紧可靠。

为了满足上述要求，通常选用箱体重要孔的毛坯孔作粗基准。

由于铸造箱体毛坯时，形成主轴孔、其它支承孔及箱体内壁的型芯是装成一整体放入的，它们之间有较高的相互位置精度，因此不仅可以较好地保证轴孔和其它支承孔的加工余量均匀，而且还能较好地保证各孔的轴线与箱体不加工内壁的相互位置，避免装入箱体内的齿轮、轴套等旋转零件在运转时与箱体内壁相碰。

根据生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件安装方式也不一样。

大批大量生产时，由于毛坯精度高,可以直接用箱体上的重要孔在专用夹具上定位，工件安装迅速，生产率高。

在单件、小批及中批生产时，一般毛坯精度较低，按上述办法选择粗基准，往往会造成箱体外形偏斜，甚至局部加工余量不够，因此通常采用划线找正的办法进行第一道工序的加工，即以主轴孔及其中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查，必要时予以纠正，纠正后孔的余量应足够，但不一定均匀。

（2）精基准的选择为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体类零件精基准选择常用两种原则：

基准统一原则、基准重合原则。

①一面两孔（基准统一原则）在多数工序中，箱体利用底面（或顶面）及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系，以避免由于基准转换而带来的累积误差。

②三面定位（基准重合原则）箱体