论文总字数：12401字

摘 要

在机械加工中对零件的内孔、端面及螺纹的加工，不能用尾架顶紧，因此需要中心架来辅助支撑夹持零件。本文设计了一种新型的手动中心架，该新型手动中心架作为机械零件加工的辅助装置，无论在经济性或是互换性方面都有着其独有的优点。在圆周方向均布三套同样的夹持结构，通过旋转操作手轮来控制夹持零件，使得操作异常方便，简单的结构也大大降低了机床的设计和制造成本。并且由于空间有限，该新型中心架还可以通过增加几种接杆来增大其夹持范围，从而满足用户对夹持直径的要求，这种方式不仅简单，而且具有良好的互换性。

关键词：手动中心架；互换性；强度校核；成本分析

A New Type of Manual Center Frame Design

Abstract

The inner hole and end face of the part and the thread of the parts can not be processed with the end of the thread, so the center frame is needed to support the clamping part. In this paper, a new type of manual center frame is designed, which is used as an auxiliary device for machining the parts of mechanical parts. In the circumferential direction are three sets of the same clamping structure, through the rotation of the hand wheel to control the clamping parts, making the operation is convenient, simple structure also greatly reduced the design and manufacturing cost of the machine tool. And because of the limited space, the new center frame can also by adding several connecting rod to increase the clamping range, so as to meet requirements of the users of the clamping diameter. This way is not only simple, but also has good interchangeability.

Keywords: Manual center frame; Interchange; Strength check; Cost Analysis

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1课题背景 1

1.2 国内外的发展现状 1

1.3 课题的目的和意义 2

1.4 课题应解决的主要问题 2

1.5 课题的主要内容 2

第二章 传统中心架和自定心中心架的介绍 3

2.1 传统中心架 3

2.2 自定心中心架 4

第三章 新型手动中心架的整体设计 5

3.1新型手动中心架整体结构设计 5

3.1.1 中心架上支架、下支架及下体的工艺及材料的选择 5

3.1.2 随行机构的添加 5

3.2 夹持机构设计 6

3.2.1 夹持机构的总体设计 6

3.2.2 夹持机构的运动 7

3.2.3 夹持机构的的夹持范围 7

3.3 夹持机构中其他零件的一些问题 8

3.3.1 旋转手轮的选择 8

3.3.2 夹紧定位块材料的选择 9

3.3.3 压住油杯的添加 9

3.4 中心架的使用注意事项 9

第四章 转轴的设计及强度校核 10

4.1 转轴的最小轴径 10

4.1.1 轴材料的选择 10

4.1.2 最小轴径的估算 10

4.1.3 转轴的整体结构 11

4.2 转轴的强度校核 11

第五章 主要零件成本估算及总成本分析 12

5.1 中心架上支架成本分析及估算 12

5.2 中心架的下支架成本分析及估算 12

5.3 中心架的下体成本分析及估算 13

5.4 中心架转轴成本分析及估算 13

5.5 中心架总成本估算 13

第六章 结束语 14

致 谢 15

参考文献 16

第一章 引 言

1.1课题背景

随着机械工业设备的发展，数控机床在工业生产中的应用越来越广泛，其中对长轴类零件的外圆和轴端部分的加工以及零件的内孔、端面及螺纹等的加工极为普遍。例如滚珠丝杠副的加工制造，滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件，它的加工制造水平也体现了一个国家在传动功能部件领域所处的技术水平。

对这些细长轴零件的加工过程中，由于轴本身的自重和切削时切削力的影响，会引起振动和弯曲，这时就需要采用中心架等辅助支撑装置，同时在对零件的内孔、端面及螺纹的加工时，不可以用尾架顶紧，因此也需用中心架来辅助支撑夹持零件。

目前国内外数控机床上所用的中心架基本上分为两种：传统的手动中心架和液压自定心中心架。然而这两种中心架的缺陷十分明显。

传统的手动中心架装置的结构复杂，夹持范围很小，互换性相当差，并且传统的手动中心架仅靠一根紧固螺钉来紧固上下盖，在加工的过程中，如果工件对中效果不好，加工时，由于旋转，极易将中心架扭断，这样就会造成人身事故。

传统的手动中心架一般是置于机床导轨上，通过其三个触头卡在工件外圆上来实现夹紧工件。当加工工件时，刀具只能加工中心架一侧的部分，而不能穿过中心架加工另一侧。此时，就需要设计一种能对零件外圆进行连续加工的中心架。自定心中心架就出现了，但是自定心中心架的成本很高，使得机床的整体设计制造成本大大升高，很多用户都不满意也不愿意购买使用自定心中心架。

因此，为了克服现有技术的种种不足，如何设计一种结构简单、操作方便且成本低廉并且具有良好互换性的新型手动中心架成为本领域的技术人员一直想要解决的技术问题。

1.2 国内外的发展现状

德国工业的强大众所周知。在上个世纪60年代，就有德国厂家研制推出了一种自定心中心架，该类型中心架主要用于数控机床和半自动机床。之后不久，美国、瑞典等国家也相继出现了自己国家的自定心中心架。这类中心架无疑在中心架这个领域有着极大的突破，它是通过具有特殊曲线轮廓的凸轮来进行定位，其通过液压油缸驱使凸轮来带动三个夹紧机构同时对工件进行夹紧或者松开，由于需要用到液压系统，所以该类中心架又称为“液压自定心中心架”。

该液压自定心中心架的出现基本上克服了老式中心架的缺点，但是如同我们平时选择购买商品时一样，不仅物美，还要价廉。该液压自定心中心架在技术和应用上确实比传统中心架好了太多，可其昂贵的价格使得国内外的中小型企业望而生畏。当时，我国少数的几家大型机械厂也引进了该类液压自定心中心架并对其进行研究，但由于技术难度太高，使得中心架研究进度的还是十分缓慢。1987年，烟台机床附件厂研制出了一种小规格的自定心中心架，该小规格的自定心中心架可用于数控机床，但是无法在普通车床上使用，于是可以广泛应用于普通车床和其他车床的自定心中心架的研制成为了国内外该领域技术人员的首要问题。

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