普通车床扩大使用毕业设计论文Word文件下载.doc
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2.1.2普通车床的工作范围 3
2.2CA6140型普通卧式车床简介 3
2.2.1CA6140型普通卧式车床的组成部分 4
2.2.2CA6140型普通卧式车床各组成部分的功能 4
2.2.3CA6140普通卧式车床的运动种类 5
3CA6140普通卧式车床的扩大使用及原理分析 6
3.1CA6140普通卧式车床扩大加工范围 6
3.1.1CA6140普通卧式车床扩大加工范围的注意事项 6
3.1.2CA6140扩大普通卧式车床使用范围的原则 6
3.2CA6140普通卧式车床冷绕弹簧 6
3.2.1螺旋弹簧其工艺上的特征 6
3.2.2螺旋弹簧的种类 6
3.2.3弹簧各部分的名称 8
3.3绕簧心轴 8
3.3.1心轴直径的计算 8
3.3.2冷绕弹簧用心轴直径的近似公式 8
3.3.3确定心轴直径补偿值0.02的正负值的原则 8
3.4CA6140普通卧式车床车削绕簧心轴 9
3.4.1车削圆柱形绕簧心轴 9
3.4.2车削截锥形绕簧心轴 9
3.4.3车削中凸形螺旋绕簧心轴 9
3.4.4车削中凸形螺旋弹簧心轴的结构要求 10
3.5CA6140普通卧式车床绕簧的夹持工具 10
3.6CA6140普通卧式车床盘绕弹簧的方法 11
3.6.1圆柱形弹簧的盘绕方法 12
3.6.2盘绕锥形弹簧的盘绕方法 12
3.6.3橄榄形弹簧的盘绕方法 13
3.7CA6140普通卧式车床车削多边形 14
3.7.1车削多边形的概述 14
3.7.2车床加工多边形专用装置的结构 15
3.8加工多边形的刀具及其有关问题 16
3.8.1加工多边形刀具的选用 16
3.8.2车削多边形工件时，工件形状、刀具安装与速比的关系 16
3.8.3车削多边形时选用装刀的数量 16
3.9车削多边形时刀具的安装 17
3.9.1加工八边形的刀具安装 17
3.9.2刀具安装的角度 17
3.10加工非正多边形工件的有关问题 18
3.11CA6140普通卧式车床磨削零件 18
3.11.1磨削加工的特点 18
3.11.2磨削加工相关工艺知识 19
3.11.3磨削时工件装夹与找正特点 19
3.12磨削时辅助工具的结构形式 19
3.12.1磨削外圆的辅助工具 19
3.12.2磨削内孔的辅助工具 20
3.13磨削辅助工具和加工形面 21
3.13.1磨削外圆及端面 21
3.13.2磨削外圆及端面时的注意事项 21
3.13.3磨削圆锥面 22
3.13.4磨削零件时的注意事项 22
4CA6140普通卧式车床的发展前景 24
4.1CA6140普通卧式车床的发展空间 24
4.1.1发展企业机制改革 24
4.1.2调整产业结构 24
结论 25
参考文献 26
致谢 27
I
引言
随着社会生产和科学技术的飞速发展，机械生产的日益复杂，需要越来越复杂的技术，而普通的机床已经不能满足这些要求，所以，对普通车床的扩大使用将会得到广泛的应用。
所谓扩大车床使用范围，它包括两层含义：
一种是扩大机床技术规格所规定的加工和适用范围；
另一种是改变机床的加工工艺性能。
其目的在于保证加工作质量，提高劳动生产率，改善劳动条件，降低制造成本，提高经济效益。
普通卧式车床是一种万能性很大，适应性很强的机床。
因此，在普通卧式车床上实现扩大使用范围能达到一机多用，一机多能的要求，而且车床的工艺性能也能够得到充分的发挥。
扩大普通卧式车床加工范围的方法，它包括三层含义：
一是不改变车床的任何结构，仅增添一些专用工具和夹具就能达到车床扩大使用的目的，如在车床上装上磨具即能磨削，装上仿形装置就能加工特殊型面；
二是将车床作局部的改变，例如垫高主轴箱、刀架及尾座，即可加工比原来车床所能车削的更大直径的工件；
三是对车床结构进行较大的改装，并增添一些必要的辅助工具和夹具，使其成为专用机床，如将普通车床改为拉床等。
在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但如今由于科学技术的飞速发展，数字化的机械设备风靡全球，不断占领市场，尤其是金属切削中的数控机床已经成为时代的先驱，引领潮流。
所以对于有着历史悠久的普通卧式车床来说，这将是面临着一场巨大的挑战。
因此，我们要不断地对普通卧式车床去研究和改造它，扩大普通卧式车床的使用范围是目前普通车床行业最主要的工作。
通过对普通卧式车床的扩大使用，能够解决现有设备能力不足，或机床设备使用负荷不均衡，或现有设备无法加工，或加工条件公艺性太差等具体困难情况，满足生产需要具有重要意义。
经过实践证明，扩大使用后的普通卧式车床满足了技术发展的需要，提高了生产率和产品精度，增大了设备使用能力和型面加工能力。
天津职业技术师范大学2013级专科生毕业论文
1绪论
1.1普通车床的发展史和发展期
1.1.1普通车床的发展史
公元前二千多年出现的树木车床是机床的最早的雏形。
工作时，脚踏绳索下端的套圈，利用树枝的弹性使工件有绳索带动旋转，手拿贝壳等作为刀具，沿板条移动工具的切削工作。
十五世纪由于钟表和武器的需要，出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工车床，以及水力驱动的炮筒镗床。
车床是人类在长期生产实践中不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而逐渐趋于完善。
最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。
现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。
1797年，英国人莫兹利创造成的车床由丝杆转动刀架，能实现机动进给和车削螺纹，这是机床结构的一次重大变革，莫兹利也因此被称为“英国机床工业之父”。
1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。
不久，更大型的车床也问世了，为蒸汽机和其他机械的发明立下了汗马功劳。
1845年，美国的菲奇发明转塔车床；
1848年，美国又出现回轮车床；
1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床。
随着电动机的发明，机床开始采用电动机集中驱动，后有广泛使用单独电动机驱动。
二十世纪初，为了加工精度更高的工件，夹具和螺纹加工工具，相继创造出坐标镗床和螺纹磨床，同时为了适应汽车和轴承等工业大量生产的需要，又研制出各种自动机床、仿形机床、组合机床和自动生产线。
机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大的作用。
因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。
纵观车床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代车床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。
1.1.2普通车床的发展期
车床的发展大致可以分为四个阶段：
雏形期、基本架构期、独立动力期与数值控制期：
1）雏形期
车床的诞生不是发明出来的，而是逐渐演变出来的，早在四千年前就有人利用简单的拉弓原理完成钻孔的工作，这是记录最早的工具机。
2）基本架构期
18世纪的工业革命，象征着以工匠主导的农业社会结束，取而代之的强调大量生产的工业社会，由于各种金属制品被大量使用，为了满足金属零件的加工，车床成了关键性的设备，到了19世纪才有完全以铁质零件组合的完成的车床，再加上螺杆等传动机构的导入，一部具有基本功能的车床总算被开发出来。
3）独立动力期
瓦特发明了蒸汽机，机床通过蒸汽机产生的动力启动车床进行运转，20世纪初拥有了独立动力源的动力车床终于被开发，是机床的发展进入了一个全新的领域。
4）数值控制期
20世纪中，随着电子技术和计算机的发展和应用，计算机被用在机床上。
经过100多年的风风雨雨，机床的家族已日渐成熟，真正成为机械领域的“工作母机”。
1.2普通车床的总结
普通车床的使用是一项技术性很强的应用，只有充分了解其加工特点，协调好各个环节，创新扩展加工范围，实行科学化的管理，才能发挥出普通车床的潜力，创造更好的经济效益。
26
2普通机床及CA6140普通卧式车床的简介
2.1普通机床的基本知识
2.1.1普通车床的工作原理
加工工件按固定的轴心高速旋转，刀具沿工件的径向作直线运动，通过刀具与工件的相对运动，用刀具的切削刃来切削工件，即切削运动，切削出合乎要求的零件。
因为工件是沿着一个固定轴作旋转运动，所以只能加工回转面和端面，也可以在车床的后座上安装钻头或镗刀加工位于工件回转中心上的孔。
2.1.2普通车床的工作范围
车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。
在加工过程中不仅可以车削外圆、端面、切断和切槽、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹，还可以车削内外圆锥面、多边形、盘绕弹簧、攻丝等。
图2-1普通卧式车床外形图
1-主轴箱；
2-卡盘；
3-刀架；
4-尾座；
5-床身；
6、8-床腿；
7-溜板箱；
9-进给箱
2.2CA6140型普通卧式车床简介
CA614O型普通卧式车床是沈阳第一机床厂于1995年5月出厂的一台普通卧式车床，它的万能性较大，适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面。
如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转表面；
车削端面及各种常用螺纹；
在其上还能作钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作；
同时它还具有良好的性能、结构先进、操作方便、外观整洁等特点。
CA6140所代表的意义：
C（类别代号，车床类）；
A（结构特性代号）；
6（组别代号，卧式）；
1（系别代号）；
40（主参数，最大回转直径400mm）。
2.2.1CA6140型普通卧式车床的组成部分
CA6140型普通卧式车床是我国设计制造的新型好产品，而CA6140型普通卧式车床主要有主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、光杠、丝杠和床身组成。
图2-2CA6140型普通卧式车床
2-床鞍；
3-中滑板；
4-转盘；
5-刀架；
6-小滑板；
7-尾座；
8-床身；
9、13-床腿；
10-光杠；
11-丝杠；
12-溜板箱；
14-进给箱；
15-挂轮；
16-操作杆
2.2.2CA6140型普通卧式车床各组成部分的功能
1）主轴箱：
主轴箱固定在床身左上部，内装主轴及变速传动机构，其功用是支撑主轴部件，并把动力和运动传递给主轴，使主轴通过卡盘等夹具带动工件旋转，实现主运动。
主轴变速箱外的手柄位置，可以使主轴得到各种不同的转速。
2）进给箱：
利用它的内部齿轮机构，可以把主轴的旋转运动传给丝杠或光杠。
变速箱体外面的手柄位置，可以使丝杠或光杠得到各种不同的转速。
3）溜板箱：
把长丝杠或光杠的转动传给溜板，变换箱外的手柄位置，经溜板使车刀作纵向或横向进给。
4）刀架：
刀架由床鞍、中滑板、小滑板、转盘及方刀架组成，可用来装夹刀具，并且可做纵向、横向或斜向进给运动。
图2-3刀架的组成
1-床鞍；
2-中滑板；
3小滑板；
5-刀架
5）尾座：
尾座安装在床身导轨右上端，由尾座体、底座、套筒等组成，项尖装在尾座套筒的锥孔里。
该套筒用来支顶较长的工件，还可以装夹各种切削刀具，如钻头、中心钻、铰刀等。
尾座连同尾座体可以沿着床身导轨移动，可根据工作的需要调整床头与尾座之间的距离。
6）光杠：
用于机动进给时传递运动，通过光杠可把进给箱的运动传递给溜板箱，使刀架作纵向或横向进给运动。
7）丝杠：
将进给运动传递给溜板箱，完成螺纹车削。
8）床身：
床身用来支撑和安装车床的各个部件，如主轴箱、进给箱、溜板箱、溜板和尾座等。
2.2.3CA6140普通卧式车床的运动种类
CA6140型普通卧式车床的运动主要由主运动、进给运动和辅助运动组成。
1）主运动
是指卡盘带动工件旋转的主运动和刀具的直线进给运动。
2）进给运动
是指刀架带动刀具的直线运动。
溜板箱把丝杠或光杠的传动传递给刀架部分，变换溜板箱外的手柄位置，经刀架部分使车刀作纵向或横向进给。
3）辅助运动
是指为机床上除切削运动外的其他一切必需的运动，如尾架的纵向移动等。
3CA6140普通卧式车床的扩大使用及原理分析
3.1CA6140普通卧式车床扩大加工范围
扩大普通卧式车床的加工范围是指对解决加工手段、改善设备能力不足等具有重要的意义，更重要的是能拓宽操作者的思路，为提高解决实际问题的能力积累经验。
3.1.1CA6140普通卧式车床扩大加工范围的注意事项
扩大普通卧式车床的加工范围必须注意技术性、经济性的统一，讲究方便、实用。
要考虑车床恢复原状的方便性和可能性，且不会对车床造成破坏性，同时还要考虑产品零件的生产量，如果长期生产某种零件而要对车床进行较大改变时，可修旧利废，对旧车床加以改装。
因此，在扩大车床使用的过程中，一定要遵循扩大车床加工范围的原则。
3.1.2CA6140扩大普通卧式车床使用范围的原则
1）根据工件的结构特点、技术要求、生产批量等具体情况寻求扩大车床应用的途径。
2）必须保证加工零件的精度和表面粗糙度要求。
3）应考虑车床恢复原状的方便性与可能性，且不会对车床的完整和原有的精度造成破坏。
4）应将求经济效果。
经济效果的好坏是衡量扩大应用成功与否的重要标准。
5）注意技术安全，确保安全生产。
3.2CA6140普通卧式车床冷绕弹簧
3.2.1螺旋弹簧其工艺上的特征
根据螺旋弹簧其工艺上的特征分为热卷弹簧和冷卷弹簧，本文主要介绍后者。
3.2.2螺旋弹簧的种类
1）弹簧的概述
弹簧是利用材料的弹性和结构特点，通过变形和储存能量进行工作的一种机械零件，在机构中起缓冲、减震和夹紧作用；
其特点是当外力去掉后，能立即恢复原状。
2）螺旋弹簧根据承载特性分为：
一般分为拉伸弹簧、压缩弹簧和扭转弹簧。
a拉伸弹簧b压缩弹簧
c扭转弹簧
图3-1螺旋弹簧的种类
3）螺旋弹簧根据用途不同分为：
一般分为圆柱螺旋弹簧、截锥螺旋弹簧和中凸形螺旋弹簧。
a圆柱形螺旋弹簧
b截锥形螺旋弹簧
c中凸形螺旋弹簧
图3-2螺旋弹簧的三种用途
3.2.3弹簧各部分的名称
1）弹簧钢丝直径（d-毫米）。
2）弹簧大端内径（D2-毫米）。
3）弹簧内径（D1-毫米）。
4）弹簧中径（D-毫米），弹簧的平均直径，其计算式。
5）弹簧节距（f-毫米）。
6）自由高度（或长度）（H0-毫米），其计算式。
7）有效圈数n、总圈数n1和支承圈数。
3.3绕簧心轴
心轴是盘绕螺旋弹簧具有重要作用的工具，故要正确的选定其长度和直径。
心轴的长度应根据弹簧长度来决定，一般只要比所绕弹簧长些即可，但确定其直径要考虑多种因素的影响。
3.3.1心轴直径的计算
在车削弹簧时，盘在心轴上的弹簧，当钢丝间剪断后，由于弹性关系，直径会扩大，其成品内径不等于心轴直径，有一个扩大量，扩大量的大小随钢丝直径和钢丝弹性的不同而变更。
根据实践经验，心轴直径可用下面的经验公式计算确定：
（3-1）
式中D0心轴直径（mm）；
D1弹簧内径（mm）；
d钢丝直径（mm）。
3.3.2冷绕弹簧用心轴直径的近似公式
（3-2）
3.3.3确定心轴直径补偿值0.02的正负值的原则
1）对于直径d<
1mm的中级弹簧钢丝或d<
2mm的高级弹簧钢丝取负值；
2）对于直径d>
2.5mm中级弹簧钢丝或d>
3.5mm的高级弹簧钢丝取正值。
3.4CA6140普通卧式车床车削绕簧心轴
3.4.1车削圆柱形绕簧心轴
圆柱形绕簧心轴长度应根据弹簧长度来决定，一般应比盘绕弹簧的长度长些即可，在靠近心轴的外端钻一个与钢丝直径相同的小孔。
已知小孔为mm,弹簧内径为12mm，则根据经验公式（3-1）计算确定为：
图3-3圆柱形绕簧心轴
3.4.2车削截锥形绕簧心轴
对于盘绕截锥螺旋弹簧时，绕簧心轴应该是锥形的，并在心轴锥体上按弹簧节距车有圆弧螺旋槽，圆弧槽大、小端底径尺寸应小于截锥形弹簧大、小端内径尺寸。
图3-4截锥形绕簧心轴
3.4.3车削中凸形螺旋绕簧心轴
车削中凸形螺旋弹簧心轴时，由于中凸形螺旋弹簧中间大而两端小，如果将心轴也制造成中凸形，则弹簧盘绕好后就无法取下，所以中凸形螺旋弹簧的心轴应与上述两种弹簧的心轴有所不同。
一般可做成如图3-5所示中凸形组合心轴。
图3-5中凸形绕簧组合心轴
1-轴套；
2-圆柱销；
3-键；
4-垫圈；
5-心轴
3.4.4车削中凸形螺旋弹簧心轴的结构要求
在车削中凸形螺旋弹簧心轴时，一般应做成图3-5中凸形螺旋弹簧组合心轴，故结构要求如下：
1）台阶心轴的大外圆与垫圈内空相配，并在外圆上铣一个键槽，小外圆比垫圈最小外圆略小，并在附近钻一个与钢丝直径相同的孔。
2）垫圈的厚度应根据弹簧节距车削，垫圈数量与弹簧盘绕圈数相同。
根据弹簧的最大和最小内径，计算出垫圈的最大和最小外径，垫圈外径从最大至最小依次递减，垫圈内孔须又键槽。
3）平键连接垫圈和台阶心轴，在盘绕弹簧时使用台阶心轴大外圆相同。
4）轴套的内孔与台阶心轴小外圆互配，小外圆直径与台阶心轴大外圆相同。
5）圆柱销连接轴套与台阶心轴，当卡盘转动后，轴套通过圆柱销带动台阶心轴旋转，又通过平键带动垫圈一起旋转。
3.5CA6140普通卧式车床绕簧的夹持工具
盘绕弹簧时，需有一夹持钢丝的工具来拉紧和控制钢丝的进给，才能有效的形成螺旋圈。
如果不是批量生产，夹持工具可用槽铁固定在刀架上应用。
图3-6槽铁
如果若是批量生产加工零件时，则应采用夹持钢丝专用工具（图3-7）。
图3-7钢丝夹持专用工具
1-滚动轴承；
2、6-导向板；
3-主体；
4-调节螺钉；
5-腰形槽；
7-钢丝
图3-7为一种钢丝夹持专用工具。
它是由体座、滚动轴承及导向板等组成。
滚动轴承外圈加工又圆弧槽凹槽，以便弹簧钢丝在凹槽间通过，四只滚动轴承成二对组装在体座上，其中上部的两只安装在体座的腰形槽（通孔）中，背面用压板、螺钉将其紧固。
滚动轴承的外圈能自由转动。
若弹簧钢丝的直径变化，则松开上部轴承体座背部的压板和螺钉，旋转调节螺钉，改变两组滚动轴承之间通道大小，使其适应钢丝直径。
在工具体座两侧，设有两个用以引导钢丝的导向板，因它的槽口容易磨损，最好采用耐磨材料，或者将导向板进行热处理，专用加持工具使用也是安装在刀架上。
此外，钢丝不能随便放在地上，以免盘绕弹簧时搅乱钢丝而影响生产，一般将钢丝放在专用的放线架（图3-8）上，放线架的转轴应安装在滚动轴承上，使整圈钢丝套在放线架上能自由转动。
图3-8钢丝放线架
1-放射架；
2-钢丝
3.6CA6140普通卧式车床盘绕弹簧的方法
盘绕弹簧的方法应遵循的基本原理与车螺纹相同，即主轴旋转一周，夹持钢丝的刀架或专用夹持工具纵向移动一个弹簧节距。
在车床上盘绕弹簧的方法一般分为圆柱形弹簧盘绕方法、锥形弹簧的盘绕方法和橄榄形弹簧的盘绕方法三种。
3.6.1圆柱形弹簧的盘绕方法
图3-9圆柱形弹簧的盘绕方法
1-槽铁
1）根据弹簧的技术参数计算盘绕圆柱形弹簧心轴的直径，并在车床上车出圆柱形弹簧心轴。
2）根据弹簧节距调整进给箱手柄位置及交换齿轮。
3）装上圆柱形心轴，用一夹一顶的方式装夹，将钢丝头插入心轴端的小孔中，并引向刀架上的夹持槽铁（图3-6）；
若是专用夹持工具（图3-7），则钢丝径导向板、滚动轴承通道、导向板，再插入心轴端小孔。
注意钢丝不能夹的过紧，夹紧力以能适当用力拉出为宜。
4）起动车床盘绕弹簧，当弹簧绕至所需长度即可停车，用钢丝钳或锯弓割断钢丝，最后从心轴上取下弹簧成品。
3.6.2盘绕锥形弹簧的盘绕方法
1）根据弹簧的的技术参数计算盘绕锥形弹簧心轴的直径，并在车床上车出锥形心轴，心轴外圆上车有圆弧形螺旋槽。
3）装上锥形形心轴，将钢丝头插入心轴端的小孔中，并引向刀架上的夹持槽铁（图3-6）；
图3-10锥形弹簧的盘绕方法
3.6.3橄榄形弹簧的盘绕方法
1）根据弹簧的的技术参数计算盘绕橄榄形弹簧心轴的直径，并在车床上车出橄榄形心轴。
2）盘绕橄榄弹簧时，要用一个细长心轴和一套大小不同的垫圈。
先把直径最大的垫圈放在中间，两边再分别套入直径逐一减小的垫圈（图3-11），并用紧圈固定，组成模拟橄榄形心轴。
3）根据弹簧节距调整进给箱手柄位置及交换齿轮。
4）装上橄榄形心轴，将钢丝头插入心轴端的小孔中，并引向刀架上的夹持槽铁（图3-6）；
5）起动车床盘绕弹簧，当弹簧绕至所需长度即可停车，用钢丝钳或锯弓割断钢丝，松开紧圈，抽出心轴并拉长弹簧，这时垫圈就从弹簧缝里落下来。
图3-11橄榄形弹簧的盘绕方法
3.7CA6140普通卧式车床车削多边形
3.7.1车削多边形的概述
图3-12车床加工多边形的装置
1-刀盘；
2-主动轮；
3、4-介轮；
5、6-从动轮；
7-夹头；
8、9-扇形板；
10-中托板
加工多边形工件，一般应该在铣床或刨床上进行，但若因某些原因导致，也可在车床上进行加工零件。
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