数控外圆磨床尾架的设计与有限元分析

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磨床的尾架是数控外圆磨床的重要部件之-，磨床在磨削工件时，磨床尾架配合磨床头架对工件起到支承和定心的作用。数控磨床尾架结构的设计尺寸和布局形式决定了其本身的各种动态特性，包括静、动刚度。但是，若是由于尾架结构设计的不合理，就会导致尾架的刚度不足 ，尾架在工件重力的作用下产生的较大变形和振动会导致零件的加工精度降低。因此，对数控外圆磨床尾架结构的研究就显得尤为重要。

随着计算机技术的快速发展，CAE分析软件可以帮助设计人员有效地解决设计中的问题，并可以进行多种设计方案的比较。运用有限元分析软件对由经验设计的磨床尾架结构图纸进行尾架装配体的静力学和模态分析，改进了不合理的结构，达到了最优的设计 目的。

在体壳内装有衬套，衬套内装有套筒，莫氏5号顶尖装在套筒内，衬套和套筒之间有两个隔离圈，通过隔离圈滚珠的滚动减小了摩擦力，在体壳的顶部设有-个限位轴，可以限制前、后隔离圈的位置，体壳前后通过设置端盖进行了轴向定位，在后端盖外部设有油缸，油缸的柱塞杆穿过后端盖中心孔，通过螺纹与套筒连接；在磨削工件时，打开油缸开关，这时，油缸中的柱塞杆伸出，将套筒和顶尖顶出，支承并定心工件，配合头架实现磨削。

1 方案的选择与结构设计I.i 方案的选择磨床尾架是通过转动手轮来操作的，顶尖通过弹簧力进行顶紧，套筒为滑动式移动，这种结构的摩擦力大、效率低、劳动强度高。因此需要设计- 莫氏5种摩擦力孝非人工操作的结构，整体布局如图1所示。顶尖的伸出和缩进是通过后端盖上的液压缸进行控制的，衬套和套筒之间有隔离圈，隔离圈内有滚球，将滑动摩擦改为滚动摩擦之后，就能减小摩擦力，达到降低劳动强度的目的。

1.2 结构设计通过以上的方案确定，按照经验和传统的方法，设计了-套完整的磨床尾架结构，如图2所示。主要包括顶尖、前端盖、衬套、套筒、体壳、限位轴、隔离圈、垫圈、后端盖、油缸和拉杆等。其特点是：I I -]l-F订l J I L上 I◎ ◎图1 尾架整体布局图图2 尾架剖视图27