尾架设计说明书剖析

目录：一、背景资料 (1)1.1 选题目的和意义 (1)1.2 当今机床的技术发展趋势 (2)1.3 设计的主要研究内容 (2)二、尾架部分设计 (2)2.1 总体布局 (3)2.2 尾座体的设计 (3)2.3 尾座顶尖的设计 (4)2.4 支撑件的设计 (4)2.5 套筒移动的进给机构 (5)2.6 导轨设计 (5)2.7 操纵机构设计 (6)2.8 尾座的结构工艺性 (7)2.9 套筒夹紧机构的设计 (7)2.10 装配结构的工艺性 (8)2.11 尾架工作原理 (8)三、尾座相关的设计计算与强度校核 (9)3.1 挠度的计算 (10)3.2 转角的计算 (10)3.3 钻削力的计算与功率 (10)3.4 主要零件强度校核 (11)四、尾座精度的设计 (12)4.1 尾座与机床形位公差的确定 (12)4.2 底面及立导向面形位公差的确定 (12)一、背景资料1.1 选题目的和意义机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国防力量的加强,因此,各国都把机械制造业的发展放在首要位置。

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段。

金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器。

它是用来制造机器的机器，所以又称为“工业母机”或“工具机”，习惯上简称为机床。

金属切削机床是用来加工机器零件的主要设备，约占机器总制造量的 40%—60%。

机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术设备的任务，是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床工业则是机械制造上业的基础，一个国家机床上业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的上业生产能力和科学技术水平。

所以，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重要的作用。

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。

主要分为：主轴箱（床头箱）、尾架、光杠、丝杠、溜板箱、床身、进给箱（走刀箱）、刀架。

尾架是车床上的重要的部件之一，它在机床上起到了关键作用。

尾架体安装在机床的右端导轨上，尾架上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端、安装钻头、绞刀，进行空加工，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。

在这样一种背景下，我的课题选择为卧式车床尾座结构的设计，用以提高生产效率，产品质量，降低工人劳动强度及降低企业成本。

此外，力求完成课题之余，熟悉国内外机床行业的现状及发展趋势,增强对如何发展民族机床产业的感性认识。

1.2 当今机床的技术发展趋势（1）高速高效仍是当今机床的主要发展趋势国外的加工中心，主轴转速均已达12000r/min—20000r/ min，快速行程为40 m/ min —60 m/ min，换刀时间为 1. 5s—3s。

上海明精机床有限公司推出的电主轴数控机床H M—077/ 25T 和HY—009,其主轴转速也分别达到了10000 r/ min 和5000 r/ min。

机床高效的另一个标志是复合加工，（2）环保机床是21世纪机床的发展重点之一。

当今世界，保护环境，建立可持续发展的生态环境正日益受到全世界的重现。

1.3 设计的主要研究内容（1）根据整体结构要求，设计出与其相符合的尾座，使其满足精度等众多要求，比如直线度，平面度，垂直度等精度要求。

以使尾座结构达到预期的要求。

（2）分析搜集相关的资料包括国内外机床，特别是普通卧式车床的发展现状和发展方向；夹紧机构与进给系统的基本资料和相关参数等；相关车床尾座的图纸资料及技术要求等。

（3）大致确定尾座的布局方式包括主要机构的配置形式及选择相应的标准件与外购件的技术规范。

（4）尾座部分的相关设计及计算套筒、尾座体的设计，挠度、转角、钻削力、钻削力的效率、以及主要零件的强度校核。

（5）尾座精度的确定包括尾座体表面粗糙度的确定、尾座与机床形位公差的确定、底面及立导向面形位公差的确定。

二、尾架部分设计尾座是车床的重要附属部件，其主要作用是在加工特别是轴类零件时，可以定心，同时具有辅助支撑和夹紧的功能。

车床的尾座采用的结构设计合理，动、静刚度好，精度高。

套筒和尾座的移动均为机械传动，套筒和尾座的夹紧、放松均采用相关机构夹紧，夹紧力足够大，安全可靠，工人操作简单、方便、效率高。

这种结构的尾座优点在于：(1)精度保持性好，刚度高、精度高，抗震性能好，尾座采用低应力高强度灰铸铁HT200，经良好的人工时效处理，热变形小，在加工大工件和大额切削力的情况下。

尾座结构整体变形小，抗振性能好，满足普通卧式车床精度检验标准的标准。

(2)结构简单、优化、合理，这种结构的尾座，其加工，装配工艺性好，节约了加工、装配总费用，降低了尾座的总重量和总成本。

下面详细介绍该车床尾座几个主要部分的设计2.1 总体布局经工艺分析后，确定出尾座所需的运动，如何实现这些运动，由哪个部件产生运动以及怎样产生所需的运动，运动控制，机床操作位置等，都是总体布局所要考虑的问题。

总体布局是指按工艺要求决定所需要的运动，确定相关部件以及各个部件件的相对运动和位置关系，同时也要确定其它机构的配置，并作出部件的联系尺寸图。

总体布局的基本要求有以下几点。

1.保证工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置和相对运动。

2.保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度与抗振性，使用方便。

具体的说，就是便于操作，调整，修理机床；便于输送，装卸工件，排除切屑。

3.经济效果好，如节省材料，减少机床占用面积等。

4.造型美观。

总体布局设计的一般方法是，首先根据工艺分析分配相关的运动，选择传动形式和支撑形式，然后安排操纵部位，并拟定在布局上改善部件的的性能和技术经济指标的措施。

上诉方法之间有着密切联系，必要时可互相穿插或并进。

2.2 尾座体的设计尾座体是尾座的主要的机械部分，它是支撑其内部零件的整体框架。

可以说尾座体设计的好坏，直接影响着后续设计。

尾座体在设计时主要参考的是其它同类产品的尾座体和根据生产者在生产中所积累的生产经验，稍加改造而成的。

尾座其手轮位于操作工人的右手边。

另外就是，尾座体的壁厚要尽量均匀，这样可以有效的降低其在铸造时的难度，避免产生缩孔，砂眼等影响其外部轮廓与技术要求的因素。

同时，拐角处要设计成圆角以减少集中应力。

尾座体的材料采用HT200，铸造加工而成。

在尾座体的设计过程中考虑到加工工艺，需要设计出工艺凸台和工艺孔。

这样可以减少加工量，提高效率。

2.3 尾座顶尖的设计车床的尾座顶尖，它是在车床加工过程中起到定位作用的重要零件，它可以与主轴一起限制加工零件的自由度，另外还可以定心工件，因此顶尖的精度往往要求较高，在零件加工过程中要使尾座的轴心线与车床主轴的轴心线保证较高的同轴度与直线度在进行工件的加工过程中一般采用前后顶尖来支承工件，来定位工件的旋转中心并承受刀具在加工过程中所产生的切削力。

顶尖是机械加工中的机床的重要部件，它可对端面复杂的零件和不允许打中心孔的零件进行支承。

顶尖的一端可顶中心孔或管料的内孔，另一端则放入到尾座套筒内。

顶尖的锁紧主要是靠顶紧力和加紧机构提供的压力，其主要夹紧工作原理会在下文中提到。

顶尖一般由专门的工厂生产，我们只要根据自己的需要买产品。

莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。

由于锥度很小，可以传递一定的扭距，又因为有锥度，又便于拆卸。

利用的就是摩擦力的原理，在一定的锥度范围内，工件可以自由的拆装，同时在工作时又不会影响到使用效果，比如钻孔的锥柄钻。

在锥柄上好后，钻头可以将工件钻出需要的孔，而锥柄处不会出现转动现象。

又比如钻孔的锥柄钻，如果使用中需要拆卸钻头磨削，拆卸后重新装上不会影响钻头的中心位置。

2.4 支撑件的设计支撑件是设备的基础构件，包括横梁，摇臂，底座，箱体等。

这些构件一般都比较大，所以也称大件。

支撑件的种类繁多。

按构造方式可分为机座类，箱壳类，机架类，平板类；按结构可分为整体式和装配式；按制造方法可分为铸造式，焊接式，螺栓式和组合式；按力学模型可分为杆系结构，板壳结构和实体结构。

支撑件的主要功用主要包括以下几点。

①支撑件安装机器各部件零部件，并承受各种静态力及动态力（切削力）。

②保证各零部件间的相对位置精度和运动部件的运动精度。

③用作液压油，润滑油，切削液的存储器。

④独立完成某些功能，如托架，支撑套等。

支撑件的设计步骤支撑件的结构形状十分复杂，受力条件也很复杂，难以进行符合实际的简化理论计算。

因此，设计时首先根据其使用要求进行受力分析，其次根据所受的力和其他要求，并参考现有设备的同类型件，初步决定其形状和尺寸。

对重要的支撑件，在初步选定其形状与尺寸后，可用有限元法，借助计算机进行验算或进行模拟实验，求得其静态与动态特性，并据此设计进行修改或对几个方案进行对比，选择最佳方案。

2.5 套筒移动的进给机构丝杠螺母结构是为了驱动套筒的运动。

进而里面的顶针相继运动。

在加工过程中，特别是在加工一些轴向长度较短的零件时，往往需要移动套筒顶针来进行工件的精准定位与夹紧，2.6 导轨设计导轨的功用是支撑并引导运动部件，使之沿着一定的轨迹准确运动。

一对导轨副中，运动的一方叫做动导轨，固定不动的叫做支撑导轨或静导轨。

动导轨相对于支撑导轨可以作直线运动或者回转运动。

导轨的基本要求导轨是机床的关键部件之一，其性能的好坏，将直接影响机床的加工精度，承载能力和使用寿命。

因此它必须满足下列基本要求：1.较高的导向精度导向精度是指运动导轨轨迹的准确性。

足够高的导向精度是保证机床加工精度的前提，因而它是导轨的最基本要求。

导轨在空载运动中和切削条件下运动时，都应具有足够的导向精度。

影响导向精度的主要因素是导轨的结构形式和装配精度，导轨的几何精度和接触精度，导轨与基础部件的接触刚度与热变形导轨的油膜厚度和刚度等。

不同类型的导轨的导向精度不同，如三角形导轨比矩形导轨的导向精度高。

2.良好的耐磨性导向精度的持久性主要是由导轨的耐磨性决定的。

常见的磨损形式有磨料磨损，接触疲劳磨损等。

滑动导轨磨损的基本形式是磨料磨损和黏着磨损，这两种磨损常常是伴随发生，相互影响的。

滚动导轨则主要是疲劳磨损。

导轨的耐磨性与导轨面的摩擦性质，导轨材料，工艺方法，受力情况及导轨的相对运动速度等有关。

另外，导轨与济南大学毕业设计基础部件上的残余应力，也会使导轨发生蠕变而影响导轨精度的保持性。

3.足够的刚度足够的刚度可以保证在额定载荷作用下，导轨的变形在允许的范围之内。

受载后，导轨的变形是绝对的，它会影响导向精度和部件的相对位置。