【正文】 的重力和切削力等載荷。導(dǎo)軌應(yīng)滿足導(dǎo)向精度高、精度保持性好、低速運(yùn)動平穩(wěn)性好；摩擦阻力小、靈敏度高；剛度高、承載能力大；結(jié)構(gòu)簡單，便于加工、安裝、調(diào)配、調(diào)整和維修，成本低等要求。導(dǎo)軌的材料：對導(dǎo)軌材料的主要要求是耐磨性好、工藝性好、成本低。常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料。其中以鑄鐵應(yīng)用最為普遍，因為鑄鐵是一種成本低，有良好的減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。30 / 40為了提高耐磨性和防止咬焊，動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量采用不同的材料。如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方式以使其具有不同的硬度。灰鑄鐵常用的牌號是 HT200。在較好的潤滑與防護(hù)條件下，具有一定的耐磨性。適用于不經(jīng)常工作且對精度保持性要求不高的導(dǎo)軌。孕育鑄鐵常用的牌號是 HT300。耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不易刮研，且成本較高。常用于較精密的機(jī)床導(dǎo)軌。耐磨鑄鐵中應(yīng)用較多的是高磷鑄鐵、磷銅鈦鑄鐵及釩鈦鑄鐵。與孕育鑄鐵相比，其耐磨性提高 1～2 倍，但成本較高，常用于精密機(jī)床導(dǎo)軌。通過對材料的類比，由于我設(shè)計的是 C6140 液壓尾座,考慮價格等原因，選用灰鑄鐵作為導(dǎo)軌材料。導(dǎo)軌的形狀：直線運(yùn)動滑動導(dǎo)軌截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形，并且可以相互組合。在本課題中，我選擇三角形導(dǎo)軌。選擇三角形導(dǎo)軌的原因是它的導(dǎo)向性和精度保持性都比較高，當(dāng)導(dǎo)軌有了磨損時會自動下沉補(bǔ)償磨損量，矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整。燕尾形導(dǎo)軌剛度較差，加工、檢驗、和維修都不大方面。綜以上一些因素我選擇三角形導(dǎo)軌。 尾座孔系設(shè)計設(shè)計中所需提及的主要技術(shù)要求中，就其性質(zhì)而言，大致可分為兩類：一是各加工表面自身的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度；二是為了保證定位基準(zhǔn)面的定位精度，以及為了減輕在加工中的定位誤差。為了保證尾座體在裝配精度，還要求有較高的相互位置精度。根據(jù)技術(shù)參數(shù)的要求，確定套筒直徑為 85mm。 主軸孔的設(shè)計通常情況下頂尖和中心孔的錐度必須相同，并且多數(shù)為錐度為 60176。，這是為了減少接觸面的單位面積壓力和不損壞死頂尖。但在本課題中，所使用的頂尖是莫氏錐度 4 號的頂尖，因此，套筒前端的套筒孔的錐度也為莫氏錐度 4 號錐度。頂尖（死頂尖或活頂尖）的錐面（莫氏錐度或公制錐度）插入主軸錐孔和尾座頂尖套筒的錐孔內(nèi)要同心，既要保證設(shè)計時同軸度的要求，避免由于尾座的偏移使車削工件產(chǎn)生錐度，因此在設(shè)計中要保證莫氏錐孔軸心線與套筒軸心的同軸度公差為 ,端面徑向跳動公差為 。 孔和鍵的設(shè)計由于尾座體孔和套筒的配合精度較高，為了減輕滑鍵在套筒滑鍵槽內(nèi)的磨損,需要對兩者的表面進(jìn)行潤滑，減少摩擦，防止產(chǎn)生磨粒磨損。摩擦不僅損壞配合表面的品質(zhì)，31 / 40而且會導(dǎo)致疲勞裂紋的萌生，從而急劇地減低零件的疲勞強(qiáng)度。而在摩擦面加入潤滑劑不僅可以減低摩擦，減輕磨損，保護(hù)零件不遭腐蝕，而且能起到散熱降溫的作用。采用潤滑油來潤滑時,潤滑油膜可起到緩沖，吸熱的功能；而采用膏狀的潤滑脂，即可防止內(nèi)部的潤滑劑的外泄，又可阻止雜質(zhì)侵入，避免加劇零件的磨損,起到密封作用。因而潤滑油或潤滑脂的供應(yīng)方法在設(shè)計中很重要。本課題的設(shè)計中尾座套筒孔的兩端采取了一定的密封性設(shè)計,因此可采用比較簡單的壓配式注油杯系統(tǒng)來進(jìn)行間歇性的潤滑即滿足尾座體孔和套筒、滑鍵與滑鍵槽的潤滑要求。由于對注油孔的加工精度要求不是很高，因此在對注油孔的設(shè)計及加工中不需要考慮過多的形位精度要求,僅保持與滑鍵孔的位置關(guān)系即可。在尾座上設(shè)計滑鍵的主要目的是防止頂尖在工作時轉(zhuǎn)動。在套筒上開設(shè)鍵槽，將滑鍵通過在尾座上方鉆通孔來將滑鍵固定在尾座上,這樣套筒只能在滑鍵尾座的套筒孔內(nèi)軸向移動,只需要在套筒上銑出較長的鍵槽，在將滑鍵固定好以后要采用一定的防轉(zhuǎn)動措施,既是在兩者的結(jié)合縫隙處鉆孔攻絲安裝上一個螺釘?；I槽的長度主要和滑鍵在套筒上的位置有關(guān)。滑鍵槽的長度在設(shè)計時應(yīng)該滿足以下兩個條件：(1)使頂尖伸出套筒長度達(dá)到設(shè)計要求的長度，即 L=70 mm。(2)使滑鍵在滑動中順利。因此，滑鍵槽的長度取 L=155。在對套筒上的滑鍵槽以及尾座上的安裝孔的設(shè)計中不僅需要保證滑鍵槽的對稱度要求,還要保證裝鍵孔對套筒孔中心軸線的對稱度和垂直度,因此在設(shè)計中結(jié)合有關(guān)原則和實際經(jīng)驗,初步確定安裝滑鍵的孔對套筒孔的對稱度要求為 。 配合套筒在工作中主要有兩種配合要求。其一，套筒與尾座體的配合，其二，套筒與頂尖、尾座活塞軸的配合。考慮到頂尖套筒與尾座孔在不同的接觸部位其接觸部位的不同，因此可以采用不同的配合等級。因此，我們分別確定其配合等級。套筒與尾座體的配合根據(jù)有關(guān)資料和實際的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，套筒與尾座體的配合采用基孔制，間隙配合，但間隙很小，防止在工作中產(chǎn)生較大的跳動，影響加工工件的直線度和圓柱度。由于套筒的尺寸較大，又和尾座體有配合要求，所以要保證套筒的直線度和圓柱度，可選直線度為 、圓柱度為 。套筒與頂尖、尾座活塞軸的配合套筒與頂尖、尾座活塞軸的配合要求較高，配合間隙很小。安裝莫氏錐柄的套筒部32 / 40與尾座孔的配合精度要求最高，配合間隙很小，制造成本也高，最適合于不回轉(zhuǎn)的精密滑動配合，精度等級多用于 IT5～I(xiàn)T7 級。尾座活塞軸的作用是推動頂尖，使其在套筒中伸縮，因此，與套筒的配合也用間隙配合，并且表面粗糙度值要求也要小，以減小摩擦力，保證動作的準(zhǔn)確性、迅速性。推薦表面粗糙度值選擇 。 密封及偏心軸的設(shè)計尾座主軸與活塞的密封尾座主軸與活塞的密封采用的是橡膠密封圈，螺塞缸與活塞也是采用的橡膠密封圈，此密封圈的特點(diǎn)是耐油、耐熱、耐磨、耐老化，質(zhì)優(yōu)價廉。2 偏心軸的設(shè)計在尾座的后半部分，有個手柄是短暫的控制尾座在導(dǎo)軌上的運(yùn)動，即使尾座停在導(dǎo)軌上，此原理離不開偏心軸，首先偏心軸固定在尾座體上，手柄固定在安裝偏心軸的套筒上，當(dāng)搖動手柄時，手柄帶動偏心軸，偏心軸通過拉桿 29 使壓板 2 壓緊壓板 3，壓板3 緊緊壓在導(dǎo)軌上使尾座停止。手柄旋轉(zhuǎn)的角度很小，使偏心軸旋轉(zhuǎn)的角度也很小，在偏心軸的最高處達(dá)到極限。如果使用普通的圓軸不能拉動拉桿，起不到固定尾座的作用。 撓度、轉(zhuǎn)角、鎖緊力的計算及校核 根據(jù)工件最大長度和最大旋轉(zhuǎn)外徑假設(shè)工件最大重量 Q=2760 N頂尖和三爪卡盤支撐工件可簡化為簡支梁，因此尾座負(fù)重 Q/2=1380 尾座主軸伸出尾座體最大長度 120m尾座套筒直徑 85鋼的彈性模量 E ??斷面慣性矩　 I =256104mm464D?頂尖伸出套筒長 70m根據(jù)公式 (31)NfaKFpc)(?查表可知單位切削力 =33 / 40故切削力 =2489NcF機(jī)床加工如此重的工件時，尾座主軸一般緊縮在尾座體內(nèi)，現(xiàn)在假設(shè)尾座主軸伸出為尾座主軸伸出尾座體最大長度的 1/2，即伸出 60 ，懸臂 60 +109 =169 。mm 撓度的計算 (32)EIPl3?? = =?許用撓度［ ］ ～ , [ ], 在范圍之內(nèi)。ly01.?5.?yl 轉(zhuǎn)角的計算 (33)EIPl2?? = 許用轉(zhuǎn)角[ ] ～ ， 在[ ]范圍內(nèi)。?01.?rad5.? 壓板處螺栓的選擇及校核在機(jī)床尾座上通過一組兩個相同的螺栓連接尾座和導(dǎo)軌的，并用壓板固定。壓板的作用是連接尾座和導(dǎo)軌，并通過連接螺栓的緊固或松開來確定尾座在導(dǎo)軌上的位置。由于螺栓需支撐的強(qiáng)度比較大并且其長度大于 160，而 M16 的螺栓的長度最高為 160，因此我們選 M20 的螺栓，下面我們來確定連接螺栓的直徑。選用螺栓的材料為 35 號鋼，則許用抗拉強(qiáng)度〔σ〕=540Mpa，由作用力與反作用力定理可知尾座的上部和下部之間的摩擦力 等于通過頂尖作用在尾座上的軸向力 ，即f F，根據(jù)《金屬切削原理與刀具》切削時產(chǎn)生的軸向分力 (~) ，fF? ?FcF=2489=1493。為了滿足加工后的工件的精度要求，在工件重量較大和切削力較大的情況下機(jī)床不發(fā)生共振，取軸向力 。 ,取摩擦系數(shù)為 。FN180??34 / 40由 可知作用在下箱體上的壓力Nf???fN??從而可得轉(zhuǎn)動凸輪軸端的方形部分所需要的力至少為 ，那么作用在每個螺栓上的力為 39。 ??F因為壓板與導(dǎo)軌之間的連接形式為松連接，由公式 (34)][439。??d?于是可得 ][439。?Fd?=現(xiàn)螺栓直徑為 20mm，故螺栓選擇合理。其長度可以根據(jù)尾座體和螺栓所在尾座體來確定，圖上有三個螺栓分別取 170mm，180mm，190mm。第 4 章 尾座精度的確定 表面粗糙度的確定零件經(jīng)過加工后，其表面因刀痕及切削時金屬的塑性變形等影響，會存在間距較小的輪廓峰谷。這種零件表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何特征稱為表面粗糙度。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(yùn)動的表面越粗糙，摩擦系數(shù)就越大，磨損也就越快。同時粗糙度還影響到配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。對于間隙配合，相對運(yùn)動的表面因粗糙不平而迅速磨損，導(dǎo)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。此外粗糙度對接觸剛度、密封性、產(chǎn)品外觀及表面腐蝕能力等都有明顯的影響。因此為保證機(jī)械零件的使用性能，在對其進(jìn)行精度設(shè)計時，必須提出合理的表面粗糙度要求。在選擇表面粗糙度的數(shù)值大小時還應(yīng)當(dāng)根據(jù)零件的功能要求和經(jīng)濟(jì)性結(jié)合有關(guān)的選用原則。一般來說工作表面的表35 / 40面粗糙度數(shù)值應(yīng)比非工作表面??；承受交變應(yīng)力的零件，易產(chǎn)生應(yīng)力集中處，如圓角、溝槽等，其表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)小；配合性質(zhì)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(yīng)小。同時在實際工作經(jīng)驗不足的情況下還要注意表面粗糙度數(shù)值與形狀公差值的協(xié)調(diào)關(guān)系，結(jié)合有關(guān)表面粗糙度數(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。由于尾座體孔與尾座主軸的配合性質(zhì)要求較高，對尾座體孔表面粗糙度要求也是較高的，要求在加工的過程中基本上看不出加工的痕跡。因而其表明粗糙度值大致取；尾座體兩端都有配合要求，因此我們選擇粗糙度值取 ； 尾座底面和立導(dǎo)向面同樣具有較高的形位精度，表面粗糙度多采用 并刮研。 尾座與機(jī)床形位公差的確定設(shè)計的過程中不僅要保證尾座體內(nèi)部各部件的相互配合關(guān)系和配合精度,確保尾座體套筒頂尖的準(zhǔn)確定心,還要確保尾座體與機(jī)床其它部件的配合關(guān)系,使尾座體各部件與溜板,主軸的形位精度達(dá)到一定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),減少設(shè)計失誤。而由于尾座對機(jī)床其它部件的幾何形狀誤差將導(dǎo)致在對工件的加工過程中使工件的尺寸、形狀精度降低，嚴(yán)重影響加工后工件的質(zhì)量。因此在進(jìn)行尾座的設(shè)計中，不僅要考慮到各設(shè)計要素之間的相互配合關(guān)系，還要考慮到在實際的安裝過程中與機(jī)床其它部件的各安裝要素之間的相互配合關(guān)系。 底面及立導(dǎo)向面形位公差的確定尾座體底面設(shè)計精度的高低是尾座安裝在機(jī)床上以后定心精度高低的重要影響因素。它不僅影響到與主軸中心線的同軸度誤差，而且還會影響到尾座套筒錐孔軸線與溜板的平行度等，因而在實際的設(shè)計加工裝配過程中，尾座體底面的平面度為 ，與立導(dǎo)向面的垂直度是 mm。立導(dǎo)向面是與尾座底面上垂直的平面，在尾座的設(shè)計中不僅要求尾座可在導(dǎo)軌上橫向移動，同時為了加工錐體或其它形狀的零件，還需要尾座體在底板上作縱向移動，通過安裝在尾座底板上的螺栓與固定在尾座體下部的螺母孔相旋合使尾座體上部偏移。36 / 40結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計題目是數(shù)控臥式車床 C6140 液壓尾座的設(shè)計，目的是實現(xiàn)尾座的快速穩(wěn)定前進(jìn)和快退，保證機(jī)床的加工精度和質(zhì)量，以使其達(dá)到預(yù)想的目的。設(shè)計完成了系37 / 40統(tǒng)中的尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對其進(jìn)行一系列的校核，各項性能指標(biāo)完全滿足要求，說明設(shè)計的結(jié)構(gòu)是合理的。設(shè)計包括 C6140 數(shù)控車床外觀及主要功能、主要技術(shù)參數(shù)、總體設(shè)計及要求、尾座的簡介。還包括尾座體、套筒的設(shè)計、頂尖、尾座孔系的設(shè)計、尾座導(dǎo)軌的設(shè)計，撓度、轉(zhuǎn)角、液壓缸內(nèi)徑及壓板處螺栓直徑、鎖緊力的計算及校核。并對撓度、轉(zhuǎn)角進(jìn)行計算；對液壓缸內(nèi)徑及壓板處螺栓直徑進(jìn)行了校核。還涉及了尾座精度、尾座體表面粗糙度、尾座與機(jī)床形位公差、底面及立導(dǎo)向面形位公差。在本課題研究的最后并對 C6140 數(shù)控車床的液壓系統(tǒng)及尾座的工作原理做了