一、前言
1、课题的背景、目的和意义
近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业己有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。
2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，我国机床工业产值已进入世界第5名,比上年增长28.5% 机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%[1]。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等[2]。出口的数控机床品种以中低档为主。
近年来通过政府的支持，数控机床配套生产得到了快速发展。如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新一代开放式数控系统平台;烟台第二机床附件厂开发了为数控机床配套的多种动力卡盘和过滤排屑装置;济南第二机床集团公司的数控龙门铣床、数控落地铣床及数控锻压设备等30多个系列100多个品种的数控配套产品.效 率、质量是先进制造技术的主体[5]。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。
2、课题的现状与发展趋势；课题欲解决哪一方面的问题
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成,为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC (The NextGeneration Work-Station/Machine Control),欧共体的OSACA(OpenSystem Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC (OpenNumerical Control System)等。数控系统开放化己经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能)，形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制.
这些都是数控机床的现状与发展趋势,而在这机床加工中对细长轴的加工一直是车床加工中比较难解决的一个问题,车床中心架就是解决这个问题的最好工具, 所以车床中心架在加工细长轴类零件时的应用十分普遍. 但是其现有中心架的支承一般均用球墨铸铁材料制作，材料虽然具有耐磨、减震性好等特点，仍会因支承滑动摩擦的磨损相当严重，而使中心架支承的使用寿命较短，并对零件的加工精度产生影响。为了保证零件的加工精度，延长中心架支承的使用寿命，我们进行了相应的改造设计
二、设计方案的确定
1、方案的原理、特点与选择依据
一般认为,采用滚动摩擦代替滑动摩擦是降低摩擦系数、减小摩擦力的有效方法。查阅手册[15]可知，铸铁对钢的滑动摩擦系数为0.15，而钢对轴承的滚动摩擦系数为0.02, 如果用滚动轴承代替球墨铸铁支承，则其相互间的摩擦力就会大大减小。依据这种思路，如图所示的中心架支承。
1一 夹 头 ;2一 垫 圈 ; 3一 销 轴 ;4 一顶丝;5一轴承
中 心 架 支 承 简 图
图1中支承爪的基本结构尺寸参照原中心架支承爪的尺寸，图中夹头和销轴采用了45#钢制作，调质处理至HBZ15一HB241，以保证足够强度。不同的是:原先中心架支承与工件的接触近似于面接触，由于支承的弧度是一定的，而工件直径则在允许的轴径范围内变动，所以相互接触面的大小也是变化的。现在采用滚动轴承代替铸铁支承后，轴承外圈与不同轴径工件的接触均为线接触。
2、设计步骤
1.确定设计方案;
2.车床中心架整体设计及受力分析;
3.车床中心架轴承选型设计与校核;
4.车床中心架部件的结构设计;
5.零件图、装配图。
三、阶段性设计计划、设计目标与应用价值
1. 搜索相关资料写出文献综述,英文阅读并翻译;
2. 课题调研,设计方案构思、比较、分析、确定;
3. 设计,计算,绘图,受力分析,强度校核;
4. 撰写设计计算说明书。
应用价值:随着我国机械工业的蓬勃发展,重型机械行业将越来越多,而对重型机床的要求也越来越高,中心架则是机床最重要的附件之一.未来重型车床中心架将被越来越广泛的用在大型,精密的设备的加工中。
四、参考文献
[1] 刘步丰,徐旭东.瞬心法求解开启式自定心中心架平移凸轮廓线[J].江南学院学报,2000,15(2):34-37.
[2] 刘印中.造纸机管辊加工制造中的几个问题[J].西南造纸,2000,(3):23-24.
[3] 田惠民,裘雷.平行分度凸轮式ATC机械手[J].制造技术与机床,1994,(2):21-23.
[4] 张鹤祥.细长轴车削试验[J].机械设计与制造工程, 1999,(2).
[5] 文美纯.螺纹槽管的滚压加工[J].模具技术,1995,(4):66-68.
[6] 胡耘.数控车床中心架外廓曲线拟合模型的建立及验证[J].计量技术,2000,(2):20-22
[7] 郭金铭.车床中心架滑动套顶改装成双轴承[J].机械制造,1995,(5):36-36
[8] 李春武,张伟国.车床中心架的应用性改进[J].电站设备自动化,1999,(3):63-64