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徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 1 圖書分類號 密 級 摘要 針對履帶式拖拉機后橋軸的機械加工工藝 設(shè)計其法蘭盤上六個孔的鉆孔工序所 用的組合機床的滑臺及底座 下文主要闡述了組合機床的導(dǎo)軌設(shè)計 支承件 以及主 軸組件的設(shè)計 其中支承件設(shè)計包括滑臺 滑臺體 滑臺座的設(shè)計 機床的總體布局確定了機床的各個組成部件 導(dǎo)軌設(shè)計主要包括導(dǎo)軌類型的選擇 截面形狀 結(jié)構(gòu)尺寸的確定 壓強驗 材料 選擇及熱處理 潤滑及防護(hù)裝置和擬定導(dǎo)軌制造的技術(shù)要求 支承件的設(shè)計主要包括最小壁厚的確定 隔板及加強筋的確定 材料及時效處理 的選擇 工藝結(jié)構(gòu)的合理性和尺寸的確定 主軸組件的設(shè)計包括主軸的傳動 主軸直徑的確定 潤滑及密封 主軸滾動軸承的選 擇 主軸箱輪廓尺寸的確定 主軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計 關(guān)鍵詞 組合機床 主軸箱 滑臺 導(dǎo)軌 支承件 主軸組件 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 2 Abstract This passage tells about one part of the process of design the modular machine tool whichdrills the six holes on the collar according to the machine working technology of the rear axle of the caterpillar tractor The article explains the design process of the guide rail supports pieces And the design of the table slide contains the design of table slide the body of the table slide and the base of the table slide The overall layout of Machine determines the various machine tool components The design of the guide rail includes the choice of the guide rail and the material the checking computations of the shape of section thedimensionoftheconstructionandthepressure the technicalrequirementofmaterial heattreatment lubrication shelter and themachining slide way There are five parts of the design of the supports pieces the determination of minimum wall thickness division plate and the stiffening rib the chosen of the material ant effectiveness treatthe rationality of the technical structure and the determination of the diameter The design of spindle components includes the drive spindle spindle diameter of theidentification lubrication and seal spindlerolling choice Spindle Box outline size determination spindle box drive system design Keywords modular machine tool table slide guide rail supports piecesspindle components 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 3 目 錄 1 緒論 1 1 機床總體設(shè)計 7 1 2 工藝分析 7 1 3 機床總體布局 8 1 4 機床技術(shù)參數(shù)的確定 9 1 5 配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定 10 2 導(dǎo)軌 2 1 導(dǎo)軌的功用與分類 12 2 2 導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求 12 2 3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型 14 2 4 導(dǎo)軌的尺寸 15 2 5 導(dǎo)軌材料的熱處理 16 2 6 導(dǎo)軌的潤滑與保護(hù) 19 2 7 滑動導(dǎo)軌磨損的基本形式 20 2 8 提高導(dǎo)軌的耐磨性措施 20 2 9 導(dǎo)軌的驗算 20 3 支承件 21 4 液壓滑臺 4 1 液壓滑臺的類型選擇 22 4 1 2 液壓滑臺的技術(shù)性能規(guī)格 22 4 1 3 滑臺體 滑臺座的工藝性 25 4 14 滑臺的總體尺寸 26 5 側(cè)底座 5 1 中間底座 28 5 2 側(cè)底座的形狀 28 5 3 壁厚的選擇 29 5 4 側(cè)底座的尺寸 29 5 5 側(cè)底座的材料 29 6 主軸組件 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 4 6 1 主軸組件的組成及特點 30 6 1 1 主軸組件的功用 30 6 1 2 主軸組件的基本要求 30 6 2 主軸 31 6 3 主軸的傳動 31 6 3 1 主軸的傳動方式 32 6 3 2 主軸傳動件的布置 32 6 4 主軸滾動軸承 33 7 主軸箱的設(shè)計 7 1 主軸箱輪廓尺寸的確定 34 7 2 主軸箱通用軸類零件選擇 34 7 2 1 確定傳動軸的直徑及選材 35 7 3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計 36 結(jié)論 37 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 附錄 40 附錄 1 40 英文原文 40 中文翻譯 49 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 5 1 緒論 1 1 機床總體設(shè)計 機床總體設(shè)計 是確定所設(shè)計機床的工藝方法 運動及其分配 傳動和控制 結(jié) 構(gòu)和性能 最后畫出機床總體布局圖等機床設(shè)計工作 1 2 工藝分析 1 工藝方案的確定 機床上的工藝方法多種多樣 其對機床的結(jié)構(gòu)和性能影響很大 工藝方法的改革 常導(dǎo)致機床的運動 傳動 布局 結(jié)構(gòu) 性能以及經(jīng)濟效果等方面的一系列變化 本 機床是用來加工履帶式拖拉機后橋軸的專用組合機床 具體工藝見工藝過程卡片和工 序卡片 此機床設(shè)計的是專用在法蘭盤的鉆孔的組合機床 2 夾具方案的擬定 對于專用機床 夾具是針對某特定工件而設(shè)計的 它是專用機床的一個重要部件 夾具方案的擬定是專用機床總體方案設(shè)計的組成部分 本機床夾具用專用液壓夾具 用限位裝置 V 形塊定位 來夾緊后橋軸對法蘭盤進(jìn)行鉆孔 具體圖示如機械加工工 序卡片圖所示 3 機床運動的確定 機床運動的確定 是要確定機床運動的數(shù)目 運動的類型以及運動的執(zhí)行件 一般來說 工藝方法決定機床運動 上述專用組合機床的工藝方法是六把鉆頭同 時運作 相應(yīng)的表面成型運動為 六主軸的可回轉(zhuǎn)主運動 工作臺縱向進(jìn)給運動 輔 助運動為 工作臺快速移近 快速退回 1 3 機床總體布局 機床總體布局是確定機床的組成部件以及各個部件和操縱 控制機構(gòu)在整臺機床 中的配置 機床共包括左右側(cè)底座 中間底座 左右側(cè)主軸箱 電氣設(shè)備 電動機 工作臺 夾持工件的夾具 以及刀具等裝置 夾具安裝在工作臺上 工作臺由進(jìn)給油 缸驅(qū)動 沿床身導(dǎo)軌作縱向進(jìn)給運動 按鈕臺手柄 行程開關(guān)等分別設(shè)在機床中適當(dāng) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 6 部位 1 運動的分配 機床上的工藝方法確定后 刀具和工件在切削加工時的相對運動亦隨著被規(guī)定了 機床運動的合理分配是由多方面因素決定的 對于一般鉆孔工作 主運動和進(jìn)給運動 均由刀具完成比較方便 但在鉆深孔時 為了提高被加工孔中心線的直線度 須將回 轉(zhuǎn)主運動分配給工件 不過此設(shè)計的組合機床即是一般情況即可 2 加工精度和粗糙度 在設(shè)計要求加工精度和粗糙度較底的機床時 總體布局應(yīng)有利于提高機床的剛度 和傳動精度減少振動和熱變形 為提高機床的剛度 布局應(yīng)盡量形成封閉式框架結(jié)構(gòu) 為了減少機床的振動 精密機床和普通機床常采用分離傳動 使主軸等工作部件與振 動較大部件分裝在倆個地方 為了減少熱變形對機床加工精度的影響 在進(jìn)行總體布 局時 可用下述措施 1 采用分離傳動等分離熱源 2 對熱源采取冷卻 3 熱源平衡布 置 使熱傳遞和變形對稱均勻 3 改善機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的改善 可借助于結(jié)構(gòu) 布局等多方面的措施實現(xiàn) 1 減少振動 不平衡的電動機常經(jīng)機床中的一個受迫振源 為了減少由于電動機不 平衡所激勵的受迫振動 應(yīng)合理安排電動機的位置 此電動機可安裝在機床箱上面 把床頭箱 床身作為支承部件 2 改善排屑 將刀架溜板斜置 切削借助自重自動地經(jīng)床身內(nèi)的排屑槽道 落進(jìn)盛 屑手推車 這種布局保證了切屑的及時排出 4 機床操作部位的布局 機床總體布局 應(yīng)保證操作者與工件之間有合適的相對位置 以便于裝卸工件 調(diào) 整刀具 觀察加工情況以及測量工件尺寸 常用的操縱手柄 手輪 按鈕 數(shù)量表等 盡可能設(shè)置在操作者身處 使操作者方便 省力 具體如視距 A 250 350mm 視角 10 15 主軸離地面高度 H 1000 1200mm 手柄離地面高度以 600 1000mm 為宜 圖 1 1 左圖示出視距 A 視角 l 2 主軸離地面高度 H 的較為適宜的數(shù)值 右圖示出設(shè)置操縱手柄 在水平面內(nèi) 的一艙范圍和優(yōu)先范圍 手柄離地面高度以 600 1100mm 為宜 其中較大值適于較小的操縱力 較小值適于較大的操縱力 當(dāng)工件 或機床部件的尺寸相當(dāng)大 致使切斷 1 刃或被加工面離地面的高度過大 為了得到適 宜的視距 可設(shè)置操作者站臺 或?qū)⒐ぜ惭b在地坑內(nèi) 對于特大型機床 可采用電 視設(shè)備 操作者通過電視屏幕觀察切削加工情況 為了簡化機床結(jié)構(gòu) 有時允許將不 常用的手柄就近設(shè)置在被操縱的部件上 盡管這些手柄離操作者較遠(yuǎn) 例如 專用銑 床主軸套筒的移動方頭和夾緊方頭就設(shè)置在頂梁的側(cè)面 圖 1 1 對于某些大型機床 當(dāng)操作者須在幾個位置上工作時 可采用聯(lián)動手柄或懸掛式按鈕站 使操作者在各個 位置上都可以操縱機床 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 7 圖 1 1 人體尺寸與操縱手柄位置的關(guān)系 A 一視距 1 2 一視角 H 工件 刀具 中心線離地面高度 d 一典型工件的直徑 Wl 一雙 手所及的極限范圍 W2 一設(shè)置操縱于柄的一般范圍 W3 一設(shè)置操縱手柄的優(yōu)先范圍 1 4 機床技術(shù)參數(shù)的確定 1 動力頭工作循環(huán)及其行程的確定 此臺組合鉆床根據(jù)被加工件為淺孔 循環(huán)過程包括 快速引進(jìn) 工作進(jìn)給和快速退 回 工作進(jìn)給長度的確定 工進(jìn)長度等于被加工孔深與刀具的切入長度與切出長度之和 1 切削用量的確定 組合機床切削用量的選擇必須從實際出發(fā) 根據(jù)加工精度 工件材料 工作條件 技術(shù)要求等進(jìn)行分析 在滿 加工要求的前提下 按照經(jīng)濟性原則 合理地選擇切削用 量 在確定切削用量時注意以下問題 盡量做到合理利用所有刀具 充分發(fā)揮其性能 由于連接動力部件的主軸箱上同 時工作的刀具種類不同且直徑大小不等 因此其切削用量選擇也各有特點 如鉆孔要求 切削速度高每轉(zhuǎn)進(jìn)給量小 鉸孔卻要求切削速度低而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量大 惚端面則要求切削 速度低 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量小等 而同一主軸上的刀具的每分鐘進(jìn)給量是同樣的 要使每把 刀具均能有合適的切削用量是困難的 一般情況下可先按各類刀具選擇合理的主軸轉(zhuǎn) 速 n 轉(zhuǎn) 分 和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f 毫米 轉(zhuǎn) 然后進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整 使各個刀具的每分鐘進(jìn) 給量相同 皆等于動力滑臺的每分鐘進(jìn)給量 Vf 這樣 各類刀具都不是按最合理切削 用量而是按一個中間切削用量工作 假如確實需要 也可按多數(shù)刀具選用一個統(tǒng)一的 每分鐘進(jìn)給量 對少數(shù)刀具采用附加 增 減 機構(gòu) 使之按各自需要的合理進(jìn)給量工作 以達(dá)到合理使用刀具的目的 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 8 復(fù)合刀具切削用量選擇 應(yīng)考慮刀具的使用壽命 進(jìn)給量通常按復(fù)合刀具最小直 徑選擇 切削速度按復(fù)合刀具的最大直徑選擇 如 鉆一鉸 復(fù)合刀具 進(jìn)給量按鉆 頭直徑選擇 切削速度按鉸刀選擇 擴一鉸 復(fù)合刀具進(jìn)給量按擴孔鉆選擇 切削速 度按鉸刀選擇 對于完成同類工藝的多級階梯復(fù)合刀具 進(jìn)給量應(yīng)選擇其小直徑允許 值上限 切削速度應(yīng)選擇其大直徑允許值上限 由于整體小直徑復(fù)合刀具的強度較低 故切削速度應(yīng)選得稍低些 選擇切削用量時 應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響 生產(chǎn)率要求不高時 就沒有必要 將切削用量選得過高 以免降低刀具耐用度 對于要求生產(chǎn)率高的大批大量生產(chǎn)用組 合機床 也只是提高那些耐用度低 刃磨困難 造價高的所謂 限制性 工序刀具的 切削用量 但須注意不能影響加工精度 也不能使刀具耐用度降低 對于 非限制性 刀具 應(yīng)采取不使刀具耐用度降低的某一極限值 這樣可減少切削功率 組合機床通 常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個工作班 最少不低于 4 小時 切削用量選擇應(yīng)有利于主軸箱設(shè)計 若能作到相鄰主軸轉(zhuǎn)速接近相等 則可使主 軸箱傳動鏈簡單 某些刀具帶導(dǎo)向加工 若不便冷卻潤滑 則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度 選擇切削用量時 還必須考慮所選動力滑臺的性能 尤其是當(dāng)采用液壓動力滑臺 時 所選擇的每分鐘進(jìn)給量一般應(yīng)比動力滑臺可實現(xiàn)的最小進(jìn)給量 50 否則 會由于 溫度和其他原因?qū)е逻M(jìn)給量不穩(wěn)定 影響加工精度 甚至造成機床不能正常工作 1 5 配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)上述工藝方案確定機床的型式和總體布局 在選擇機床配置型式時 既考慮 到實現(xiàn)工藝方案 保證加工精度 技術(shù)要求及生產(chǎn)率 又考慮到機床操作 維護(hù) 修理 排屑的方便性 還注意到被加工零件的生產(chǎn)批量 影響組合鉆床配置型式和結(jié)構(gòu)方案 的主要因素有 1 加工精度 在選擇組合鉆床的結(jié)構(gòu)方案時 首先必須注意到能否保證穩(wěn)定的加工精度 通常 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行機床配置型式的選擇 固定式夾具組合鉆床能達(dá)到的鉆孔位置精度 最高 采用固定導(dǎo)套一般能達(dá)士 0 20mm 當(dāng)嚴(yán)格要求主軸與導(dǎo)向的同軸度 減少鉆頭 與導(dǎo)套間的間隙 導(dǎo)向裝置靠近工件時 可達(dá)到士 0 15mmo 根據(jù)工件的生產(chǎn)類型 完全可以采用單工位固定夾具的機床型式 被加工件的尺 寸 形狀 加工部位的特征根據(jù)被加工零件的特點 適于采用臥式機床 臥式機床可 使定位基面與設(shè)計基面重合 而且排除切屑容易 2 操作的方便性 合理確定裝料高度以使操作方便 在現(xiàn)階段 設(shè)計組合機床時 裝料高度可視 具體情況在 850 1060mm 之間選取 由于被加工件較小 裝料高度可稍高些 3 夾具形式對機床方案的影響 從工件形狀看 似乎可采用立式機床加工 但是考慮從裝配結(jié)合面鉆孔的必要 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 9 性 主定位基面又是選用裝配結(jié)合面 不能改為相對面 這樣立式鉆床夾具設(shè)計比 較難 因而采用臥式加工方案 使用廠的技術(shù)能力和工作環(huán)境 為使鉆床在溫度過高時工作性能穩(wěn)定 而且由于被加工件不需多次進(jìn)給 故選 用機械通用部件配置鉆床 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 10 2 導(dǎo)軌 2 1 導(dǎo)軌的功用與分類 導(dǎo)軌的功用是承受載荷和導(dǎo)向 它承受安裝在導(dǎo)軌上的運動部件及工件的質(zhì)量和 切削力 運動部件可以 著導(dǎo)軌運動 運動的導(dǎo)軌稱為動導(dǎo)軌 不動的導(dǎo)軌稱為靜導(dǎo)軌 或者支承導(dǎo)軌 動導(dǎo)軌相對與靜導(dǎo)軌可以作直線運動或者回轉(zhuǎn)運動 有用于保證主運 動軌跡的 也有用于調(diào)整部件之間的相對位置的 后者在加工時沒有相對運動 動導(dǎo) 軌相對于支承導(dǎo)軌只有一個自由度的運動 以保證單一方向的導(dǎo)向性 通常動導(dǎo)軌相 對于支承導(dǎo)軌只能作直線運動或圓周軌跡運動 實現(xiàn)直線運動的稱為直線運動導(dǎo)軌 實現(xiàn)圓周運動的稱為圓周運動導(dǎo)軌 導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)形式可以分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌 開式導(dǎo)軌是指在部件自重和載荷 的作用下 運動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌的工作面始終保持接觸 貼合 其特點是結(jié)構(gòu)簡單 但不能承受較大顛覆力矩的作用 而閉式導(dǎo)軌借助于壓板使導(dǎo)軌能承受較大的顛覆力 矩作用 本設(shè)計中 由于導(dǎo)軌必須承受較大的顛覆力矩作用 經(jīng)過綜合考慮選用閉式 導(dǎo)軌 根據(jù)導(dǎo)軌面的磨擦性質(zhì) 導(dǎo)軌又可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌 滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)簡 單 便于制造 精度和剛度易于保證 故在通用機床上得到廣泛的應(yīng)用 但其摩擦因 素較大 易磨損 低速運動平穩(wěn)性較差 而滾動導(dǎo)軌的優(yōu)點是摩擦系數(shù)小 動靜摩擦 系數(shù)很近 因此摩擦阻力小 運動輕便靈活 靈敏度高 運動所需功率小 摩擦生熱 少 磨損也小 精度保持性高 低速運動平穩(wěn)性好 不易產(chǎn)生爬行 移動精度和定位 精度都較高 滾動導(dǎo)軌的潤滑簡單 以及高速運動時不會像滑動導(dǎo)軌那樣因動壓效應(yīng) 而使導(dǎo)軌浮起等優(yōu)點 但由于滾動體與導(dǎo)軌面之間的接觸面積較小 不易形成油膜阻 尼 因而剛度較低 抗振性也較差 如果對它進(jìn)行預(yù)緊 可在原有剛度的基礎(chǔ)上提高 數(shù)倍 滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 往往需要淬火的鑲鋼導(dǎo)軌 再加上滾動導(dǎo)軌的平直 度和粗糙度比較敏感 導(dǎo)軌對贓物也比較敏感 因此制造精度也要求較高 而且需要 有較好的導(dǎo)軌防護(hù)裝置 故其制造成本較高 因此選用滑動導(dǎo)軌 又由于實現(xiàn)的是直 線運動 因此本設(shè)計中選用直線運動導(dǎo)軌 2 2 導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求 機床導(dǎo)軌的質(zhì)量 在很大程度上決定了機床的加工精度 工作能力及使用壽命 導(dǎo)軌一般情況下應(yīng)滿 精度高 承載能力大 剛度好 摩擦阻力小 運動平穩(wěn) 精度保 持性好 壽命長 結(jié)構(gòu)簡單 工藝性好 便于加工 裝配 調(diào)整和維修 成本低等要 求 下面 5 個要求更為突出 1 導(dǎo)向精度 導(dǎo)軌在空載運動和切削條件下運動 都應(yīng)具有 夠的導(dǎo)向精度 所謂導(dǎo)向精度是指 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 11 動導(dǎo)軌運動軌跡的準(zhǔn)確性 它是保證導(dǎo)軌工作質(zhì)量的前提 它包括兩方面的要求 一 是運動軌跡的形狀誤差要求 如直線導(dǎo)軌的直線度和圓導(dǎo)軌的圓柱度 二是運動軌跡 的位置誤差要求 即導(dǎo)軌與有關(guān)部件之間的位置精度 例如 車床床身導(dǎo)軌相對主軸 軸線的平行度 2 精度保持性 為了保證機床的工作能力 能夠長期的保持其導(dǎo)向精度 對導(dǎo)軌提出了耐磨性和 剛度的要求 工作部件 導(dǎo)軌面長期運行會引起導(dǎo)軌不均勻磨損 破壞導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度 如有些 普通車床的鑄鐵導(dǎo)軌 一旦潤滑較差 前導(dǎo)軌靠近床頭箱的一段 每年磨損量可達(dá) 0 2 0 3mm 直接影響了機床的加工精度和使用壽命 在外力作用下 導(dǎo)軌要產(chǎn)生變形 不僅破壞了導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度 也會惡化導(dǎo)軌的 工作條件 使導(dǎo)軌的壓強分布不均勻 加劇導(dǎo)軌的磨損 因此 導(dǎo)軌的剛度是導(dǎo)軌的 工作質(zhì)量的另一重要指標(biāo) 3 低速運動平穩(wěn)性 即應(yīng)保證在作低速運動或微量位移時不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象 進(jìn)給運動時的不平穩(wěn)將 使加工表面粗糙度增大 定位運動時的不平穩(wěn) 將降低定位精度 低速運動的平穩(wěn)性 與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑 動 靜摩擦系數(shù)的差值 以及傳動動導(dǎo)軌運動的傳動系統(tǒng)的剛 度等有關(guān) 爬行是個很復(fù)雜的現(xiàn)象 它的主要原 之一在于靜 動摩擦系數(shù)的差異 試驗表明 兩個物體之間的摩擦系數(shù)是隨著速度的變化而變化的 出現(xiàn)爬行的原 主要在于 1 當(dāng)摩擦面處于邊界摩擦狀態(tài)時 存在著動 靜摩擦系數(shù)發(fā)生變化和動摩擦系數(shù)隨速 度的增加而降低的現(xiàn)象 2 運動件的質(zhì)量較大 3 傳動件剛度不夠 4 運動速度太低 爬行會影響加工精度和粗糙度 甚至?xí)a(chǎn)生廢品和事故 為防止出現(xiàn)爬行現(xiàn)象 在設(shè)計低速運動機構(gòu)時 除提高傳動機構(gòu)的剛度降低移動件質(zhì)量外 在導(dǎo)軌副設(shè)計中 可采取措施來減少靜 動摩擦系數(shù)之差 f 具體辦法有 1 用滾動摩擦 液體摩擦代替滑動摩擦 如采用滾動絲杠 靜壓螺母 滾動導(dǎo)軌和靜 壓導(dǎo)軌 它們的摩擦系數(shù)都很小 等 從根本上改變了摩擦面間的性質(zhì) 基本上可以 清除爬行 2 使作用在導(dǎo)軌面的正壓力降低 如采用卸荷導(dǎo)軌 3 采用減摩材料 4 采用導(dǎo)軌油 其可以大大減小摩擦表面之間的靜 動摩擦系數(shù)之差 而能降低臨界 速度 甚至完全消除爬行 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 12 5 提高傳動機構(gòu)的剛度 k 如果以上幾種防止爬行的辦法中 單獨采用一種難以奏效 也可以幾種辦法聯(lián)合 使用 4 導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度包括兩方面的要求 一是運動軌跡的位置誤差要求 即導(dǎo)軌與有關(guān)部 件之間的位置精度 二是運動軌跡的形狀誤差要求 如直線導(dǎo)軌的直線度和圓導(dǎo)軌的 圓柱度 2 3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型 選擇合適的結(jié)構(gòu) 以減小導(dǎo)軌的比壓 力求磨損均勻 并使導(dǎo)軌從結(jié)構(gòu)上保 磨損 后能調(diào)整間隙及磨損后對精度影響盡可能小 為了能承受更大的顛覆力矩 在垂直于 運動的平面內(nèi) 減少導(dǎo)軌上的單位壓力 一般機床導(dǎo)軌都采用兩根導(dǎo)軌組成 在引導(dǎo) 同一部位的一組導(dǎo)軌中 根據(jù)受力大小和方向不同 并考慮到工藝性等要求 各根導(dǎo) 軌常做成不同形狀 組合在一起來應(yīng)用 三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性好 能自動補償間隙 矩形導(dǎo)軌的工藝性好 因此這兩種型式的導(dǎo)軌組合應(yīng)用最普遍 導(dǎo)軌組合型式與應(yīng)用 見表 2 1 表 2 1 導(dǎo)軌的組合形式特點及其應(yīng)用 導(dǎo)軌的組合形式 特點與應(yīng)用 雙三角 型 無間隙 導(dǎo)向精度高 磨損后相對位置變 化小 精度保持性好 但工藝性差 制造 困難 加工檢修困難 適用于高精度機床 一山一 矩型 不需要用鑲條調(diào)整間隙 導(dǎo)向精度中等 剛度也較高 易于制造 加工 檢驗和維 修方便 但由于兩條導(dǎo)軌磨損不同 因而 回引起移動部件的偏移 適用于一般機床 雙矩型 主要承受于主支撐面相垂直的作用力 剛 度較高 加工 檢驗和維修方便 能承受 大載荷 但導(dǎo)向精度低 存在側(cè)向間隙 必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整 適用于重型機床 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 13 雙圓型 易于制造 兩導(dǎo)軌間平行度要求高 磨損 后很難調(diào)整和補償間隙 圓柱直徑較小時 剛度較差 直徑較大時難以保證加工精度 綜合圖 2 1 導(dǎo)軌的組合型式的不同特點 再結(jié)合所設(shè)計的組合機床的特點 一山一矩 型導(dǎo)軌具有不需要用鑲條調(diào)整間隙 導(dǎo)向精度中等 剛度也較高 易于制造 加工裝 配方便經(jīng)濟性高等特點 是最適合的導(dǎo)軌類型 所以應(yīng)采用一山一矩型導(dǎo)軌 2 4 導(dǎo)軌的尺寸 導(dǎo)軌跨距的選擇參數(shù)見 圖 2 1 所示 圖 2 1 導(dǎo)軌的尺寸 2 4 1 導(dǎo)軌面的尺寸 導(dǎo)軌面尺寸包括寬度 b 和厚度 h 一般根據(jù)橫向外形尺寸 選擇 可根據(jù)Bm 因此由 400mm 可選3 0 2 mBb15 0 mBh m b 80mm h 25mm 一般都取 90 2 4 2 導(dǎo)軌跨 d 導(dǎo)軌的跨距 可根據(jù)導(dǎo)軌的受力分析及同類型機床的統(tǒng)計分析得出 曾加跨距dB 可使運動部件的偏轉(zhuǎn)角減小 減小加工誤差 此外 曾加跨距 并加大導(dǎo)軌相連部dB dB 件的寬度可使其抗彎慣性矩曾加 提高導(dǎo)軌的剛度 結(jié)合 JB GQ Z26 80 選 250mm dB 2 4 3 導(dǎo)軌的長度 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 14 在不至使部件尺寸過大的情況下 應(yīng)盡量增加導(dǎo)軌的工作長度 可減小運動部件 的偏轉(zhuǎn)角 并使運動部件移動輕便 使導(dǎo)軌各處比壓均勻 因此根據(jù)滑座的長度可選 導(dǎo)軌的長度為 1340mm 2 4 4 間隙調(diào)整裝置 由于導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)選取一山一矩形 因此不需要鑲條 只需要壓板即可 壓板用螺釘 固定在運動部件上 用鑲快 墊片或直接刮配的方法來調(diào)整間隙 裝壓板后 導(dǎo)軌可 以承受傾覆力矩 2 5 導(dǎo)軌材料的熱處理 在液壓滑臺中存在著導(dǎo)軌 而在導(dǎo)軌副摩擦中 為了提高耐摩性動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo) 軌應(yīng)有不同的硬度 因此盡量采用不同的材料 如果采取相同材料 也應(yīng)采取不同的 熱處理方式 導(dǎo)軌材料及其特點和應(yīng)用見表 2 2 表 2 2 導(dǎo)軌材料及其特點和應(yīng)用 材料種類 熱處理或表面處理 特點和應(yīng)用 灰鑄鐵 HT200 HT300 耐磨鑄鐵 高磷鑄鐵 磷銅鈦鑄鐵 鑄 鐵 釩鈦鑄鐵 表面高 中 頻淬 火或電接觸淬火或 火焰淬火 可達(dá) HRC45 55 也可表 面鑲鉬 成本低 工藝性好 減震性好 廣泛應(yīng)用與一般 的機械 合金工具鋼及滾珠 軸承鋼 9Mn V CrwMn2 整體淬火 HRC 60 高碳工具鋼 整體淬火 HRC 58 中碳鋼及合金工具 鋼 45 40Cr 整體淬火 HRC 48 低碳機構(gòu)鋼 20Cr 整體淬火 HRC 60 鋼 氮化鋼 氮化 HRC 85 耐磨性比鑄鐵高 5 10 倍 一般時制成導(dǎo)軌條 鑲裝在固定部件上 成本較高適合于耐磨性要求 較高的滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌 有 鋁青銅 防撕傷能力強 常用于重載導(dǎo)軌 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 15 錫青銅色 金 屬 鋅合金 導(dǎo)軌材料的搭配情況有 鑄鐵鑄鐵 鑄鐵 淬火鑄鐵 鑄鐵 淬火鋼 有色金屬鑄鐵 淬火鋼淬火鋼等 前者為動導(dǎo)軌 后者為支承導(dǎo)軌 在此選用鑄鐵鑄鐵導(dǎo)軌 因為如 表 1 2 鑄鐵是一種低成本 有良好減振性和耐磨性 易于鑄造和切削加工的金屬材料 由于滑臺體屬于動導(dǎo)軌 因此可以根據(jù)表中所示材料的特點及應(yīng)用 選擇鑄鐵 HT150 而滑座與導(dǎo)軌是鑄為一體的 屬于支承導(dǎo)軌 因此其鑄鐵材料可根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇 由于導(dǎo)軌的材料要耐磨性好 工藝性好 成本低 常用鑄鐵 鋼 有色金屬和塑料 這里選于導(dǎo)軌的材料要耐磨性好 工藝性好 成本低 常用鑄鐵 鋼 有色金屬和塑 料 這里選常用灰鑄鐵 HT200 孕育鑄鐵 HT300 耐磨鑄鐵如高磷鑄鐵 磷銅鑄鐵等 而 HT200 用于精度保持要求不高 載荷較小 需刮研加工的導(dǎo)軌 HT300 用于較精 密的機床導(dǎo)軌 耐磨鑄鐵用于精密機床 綜合上述材料特點 滑座材料應(yīng)該選用灰鑄 鐵 HT200 為提高導(dǎo)軌的硬度 對鑄鐵導(dǎo)軌常采用高頻淬火 超高頻淬火 中頻淬火 及電接觸自冷淬火 提高表面硬度 表面淬火硬度一般在 45 55HRC 左右 增加抗硬 粒的磨損能力和防止撕傷 2 6 導(dǎo)軌的潤滑與保護(hù) 對普通的滑臺導(dǎo)軌 具有良好的潤滑條件是非常重要的 在設(shè)計和使用中都必須 注意 良好的潤滑可以減少導(dǎo)軌的摩擦 提高機床的效率 減少磨損 延長壽命 降 低溫度 改善工作條件和防止生銹 導(dǎo)軌的潤滑方式很多 對于一般低速的中小型機床的導(dǎo)軌 可以采用油杯潤滑或 定時注油潤滑 也可以在運動部件上安裝手動油泵 工作前可拉動油泵幾次進(jìn)行潤滑 還可借助于溜板箱內(nèi)任一緩慢旋轉(zhuǎn)的軸作動力 利用偏心輪作用 在軸端裝一簡單的 柱塞泵 由偏心輪推動柱塞泵對導(dǎo)軌面及需要潤滑的注油點供油 為了使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌面上均勻分布 保證充分的潤滑效果 必須在導(dǎo)軌面上開出 油槽 油經(jīng)運動部件上的油孔進(jìn)入油槽 油槽與導(dǎo)軌邊緣不能開通 以免潤滑油流失 但應(yīng)保證導(dǎo)軌面的全部表面都能得到潤滑 當(dāng)導(dǎo)軌面的壓強 P 0 1Mpa 的高中速小型設(shè)備 應(yīng)使用全損耗系統(tǒng)用油 L AN20 或 32 當(dāng)導(dǎo)軌面的壓強 P 0 2 0 4Mpa 的低速導(dǎo)軌 應(yīng)使用 L AN46 或 68 當(dāng)導(dǎo)軌 面的壓強 P 0 4 Mpa 時 應(yīng)使用 L AN68 或 100 而垂直 傾斜導(dǎo)軌用油粘度相應(yīng) 提高一個粘度等級 對于精度要求較高 受力大小和方向變化較大的場合 滾動導(dǎo)軌 應(yīng)預(yù)緊 合理的將滾動導(dǎo)軌預(yù)緊可以提高其承載能力 運動精度和剛度 導(dǎo)軌磨損的 原因是由于導(dǎo)軌接合面在一定壓強作用下直接接觸并相對運動而造成的 因此 爭取 不磨損的條件是讓接合面在運動時不接觸 方法是保證完全的液體潤滑 用油膜隔開 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 16 相對接觸的導(dǎo)軌面 如采用靜壓導(dǎo)軌 爭取少磨損 可采用加大導(dǎo)軌接觸面和減輕負(fù) 荷的辦法來降低導(dǎo)軌面的壓強 采用卸荷導(dǎo)軌是減輕導(dǎo)軌負(fù)荷 降低壓強的好方法 尤其是采用自動調(diào)節(jié)氣壓卸荷導(dǎo)軌 可以使摩擦力基本保持恒定 卸荷力能隨外載荷 變化而自動調(diào)節(jié) 爭取均勻磨損要使摩擦面上壓強分布均勻 盡量減少扭轉(zhuǎn)力矩顛覆 力矩 導(dǎo)軌的形狀尺寸要盡可能對集中載荷對稱 磨損后間隙變大 設(shè)計時要考慮如 何補償 調(diào)整間隙 如采用可以自動調(diào)節(jié)間隙的三角形導(dǎo)軌 采用鑲條壓板結(jié)構(gòu) 定 期調(diào)整補償 導(dǎo)軌的防護(hù)主要是與各種硬粒隔絕或?qū)⒙湓趯?dǎo)軌上的塵屑較徹底地排除 由于臥式鉆孔組合機床的切屑不易落到導(dǎo)軌上 因此導(dǎo)軌防護(hù)裝置可以不用 2 7 滑動導(dǎo)軌磨損的基本形式 滑動導(dǎo)軌磨損的基本形式是磨粒磨損和咬合磨損 這兩種磨損常同時發(fā)生 它們 既相互聯(lián)系 又相互影響 磨粒磨損往往是咬合磨損的起因 咬合磨損反過來又會加 劇磨粒磨損 只是有時其中一種磨損可能起主要作用 滾動導(dǎo)軌則主要是疲勞磨損 一 磨粒磨損 磨粒主要是指存在于導(dǎo)軌面之間的微小硬粒 如切屑 塵粒和導(dǎo)軌自身磨損后的 殘余產(chǎn)物等 這些微小硬粒在有一定的樂強作用并做相對運動的導(dǎo)軟面之間起著切刮 或刻劃導(dǎo)軌面的作用 使導(dǎo)軌面產(chǎn)生機械劃傷或磨損溝痕 磨粒磨損與導(dǎo)軌間的相對 滑動速度及導(dǎo)軌面比壓成正比 這種磨損是不可避免的 只能采取某些措施 努力減 少這種磨損 二 咬合磨損 咬臺磨損又稱咬焊 它是指相對運動的兩個表固互相咬合 并在表面產(chǎn)生撕裂的 現(xiàn)象 咬臺磨損又稱咬焊 它是指相對運動的兩個表固互相咬合 并在表面產(chǎn)生撕裂 的現(xiàn)象 金屬表面因分子問的相互吸引 滲透 使接觸點粘結(jié)而發(fā)生咬焊 隨著接觸 面的相對運動咬焊點被掄開 如此反復(fù)多次 就產(chǎn)生撕裂性破壞 嚴(yán)重的咬合磨損將 使兩個導(dǎo)軌面無法相對運動 因此 這種磨損是不允許發(fā)生的 2 8 提高導(dǎo)軌的耐磨性措施 一 力求無磨損 磨損的原因是配合面在一定的壓強作用下直接接觸并作相對運動 因此不磨損的 條件是配合面在作相對運動時不直接接觸 接觸時則無相對運動 靜壓導(dǎo)軌與動壓導(dǎo) 軌可以實現(xiàn)完全的液體潤滑狀態(tài) 潤滑油使兩導(dǎo)軌面分開而不直接接觸 這種導(dǎo)軌的 耐磨性最好 二 力求少磨損 在有些場合既不便采用靜壓導(dǎo)軌 也不能采用動壓導(dǎo)軌 就只能爭取少磨損 減 少磨損的措施有 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 17 1 降低導(dǎo)軌面間的壓強 減小單位面積上承受的摩擦力 可采用加大接觸面積和減輕 負(fù)荷的辦法來降低壓強 采用卸荷導(dǎo)軌可以減輕負(fù)荷 加寬導(dǎo)軌面或加長動導(dǎo)軌的長 度可以加大接觸面積 提高導(dǎo)軌接觸精度和減小表面粗糙度 也可以增加實際接觸面 積 2 降低摩擦系數(shù) 例如采用滾動導(dǎo)軌 在滑動導(dǎo)軌中正確選擇摩擦副的材料潤滑油或 采用循環(huán)潤滑方式來改善潤滑條件 3 適當(dāng)?shù)臒崽幚矸绞娇商岣邔?dǎo)軌抗磨損的能力 4 加強防護(hù) 2 9 導(dǎo)軌的驗算 導(dǎo)軌的變形主要是接觸變形 有時也考慮導(dǎo)軌部分局部變形的影響 導(dǎo)軌的設(shè)計 首先初步確定導(dǎo)軌的型式和尺寸 然后進(jìn)行驗 對于滑動導(dǎo)軌 應(yīng)驗 導(dǎo)軌的壓強及 其分布 滑動導(dǎo)軌的壓強 是影響導(dǎo)軌耐磨性的主要因素之一 壓強越大 磨損越快 如果導(dǎo)軌在長度和寬度上的磨損不均勻 則對導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度影響較大 因此還應(yīng)計 算導(dǎo)軌壓強分布的均勻性 圖 2 2 在一條導(dǎo)軌的長度方向上線性的壓強分布情況 影響壓強分布不均勻的主要因素有 外力矩和由于外力矩不作用在導(dǎo)軌中心而產(chǎn) 生的顛覆力矩 由于導(dǎo)軌的支承件和運動部件剛度不夠 在受力后產(chǎn)生的變形 因此 計算壓強和許用壓強時都分有平均壓強和最大壓強 此外 通過計算主導(dǎo)軌面的壓強 及其分布 還可判斷導(dǎo)軌是否應(yīng)采用壓板 即決定導(dǎo)軌應(yīng)采用閉式還是開式 如果壓 強屬于上述幾類 則均可采用開式導(dǎo)軌 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 18 當(dāng) 6M FL 0 即 M 0 時 導(dǎo)軌面上的壓強 p 壓強按矩形分布 maxPin 它的合力通過動導(dǎo)軌的中心 見圖 4 2a 這時導(dǎo)軌的受力情況最好 但這種情況在切 削時實際上幾乎是不存在的 當(dāng) 0 6M FL 時 F bl 1 6M FL 0 F bl 1 6M FL 2p 壓強按minPax 梯形分布 見圖 4 2b 它的合力點偏離導(dǎo)軌中心為 z M F L 6 這是一種較好的受力 情況 當(dāng) 6M FL 時 0 F bl 2p 見圖 4 2c 壓強按三角形分布 inax z L 6 這是一種使動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌在全長接觸的臨界狀態(tài) 當(dāng) 6M FL 時 主導(dǎo) 軌上將有一段長度不接觸 實際接觸長度為 如圖 2 2d 所示 jL 圖 2 3 導(dǎo)軌的受力分析 由導(dǎo)軌的驗算可知 該導(dǎo)軌合格 但必須加上壓板 壓板的高度可根據(jù)矩形導(dǎo)軌 選擇 這里根據(jù) JB GQ Z27 80 選 h 16mm 寬度根據(jù)導(dǎo)軌確定 可選 55mm 其長度當(dāng)1b 壓板受力較大或?qū)к壒ぷ鏖L度較短時 壓板長度等于導(dǎo)軌長度 當(dāng)壓板受力不大時或 導(dǎo)軌工作長度較大時 只需在運動部件的兩端或中間裝短壓板 其長度可取導(dǎo)軌工作 長度的 1 3 或 1 4 這里選擇壓板長度等于導(dǎo)軌長度 壓板材料可選擇 HT200 它加工 方便 但磨損大 易折斷 常用于等壓 尺寸較大的板 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 19 3 支承件設(shè)計 支承件是機床的一部分 因此設(shè)計支承件時 應(yīng)首先考慮所屬機床的類型 布局 及常用支承件的形狀 在滿足機床工作性能的前提下 綜合考慮其工藝性 還要根據(jù) 其使用要求 進(jìn)行受力和變形分析 再根據(jù)所受的力和其他要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計 初步 決定其形狀和尺寸 然后 可以利用計算機進(jìn)行有限元計算 求出其靜態(tài)剛度和動態(tài) 特性 再對設(shè)計進(jìn)行修改和完善 選出最佳結(jié)構(gòu)形式 既能保 支承件具有良好性能又 能盡量減輕重量 節(jié)約金屬 機床的支承件是指床身 立柱 橫梁 底座等大件 相互固定聯(lián)結(jié)成機床的基礎(chǔ) 和框架 機床上其他零 部件可以固定在支承件上 或者工作時在支承件的導(dǎo)軌上運 動 因此 支承件的主要功能是保 機床各零 部件之間的相互位置和相對運動精度 并保 機床有足夠的靜剛度 抗振性 熱穩(wěn)定性和耐用性 所以 支承件的合理設(shè)計是 機床設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一 組合機床的支承部件采用組合的方式 例如臥式機床的床身 系由側(cè)底座和中間 底座組合而成 而立式機床的床身則由立柱及立柱底座組合而成 此種組合結(jié)構(gòu) 優(yōu) 點是加工和裝配工藝好 安裝和運輸比較方便 但是削弱了床身的總體剛性 這一缺 點通常是用加強其連接部件的剛度來補償?shù)?目前 支承件絕大多數(shù)仍采用鑄鐵材料 鑄鐵的減震性能比鋼好 也可采用鋼板 焊接 采用焊接工藝比鑄造簡單 也不需要昂貴的木模 比較經(jīng)濟 對于小批和單件 生產(chǎn)尤為適用 機床中的支承件是機床的基礎(chǔ)件 都具有相同的功用 支承機床各部件和工件 承受它們的重力和切削力 保 各部件相對位置的粗糙度和移動部件的運動精度 因此 在設(shè)計支承件時必須滿足下列幾方面的要求 1 剛度 所謂剛度是指在外力作用下抵抗變形的能力 對于側(cè)底座 要求在規(guī)定的最大載 荷額定載荷 作用下 變形不得超過一定的數(shù)值 以便保 刀具和工件間的相對位移不 超過加工精度允差 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 20 2 熱變形 機床工作中 傳動件 軸承 導(dǎo)軌的摩擦熱 切削熱 電動機及液壓系統(tǒng)的發(fā)熱 乃機床工作中 傳動件 軸承 導(dǎo)軌的摩擦熱 切削熱 電動機及液壓系統(tǒng)的發(fā)熱 乃位置關(guān)系和相對運動關(guān)系 影響加工質(zhì)量 3 抗振性 機床側(cè)底座在切削過程中如發(fā)生振動 將會影響加工質(zhì)量及生產(chǎn)率 嚴(yán)重時甚至 會導(dǎo)致機床不能正常工作 4 內(nèi)應(yīng)力 底座在鑄造和粗加工的過程中 材料內(nèi)部形成應(yīng)力 導(dǎo)致底座的變形 在使用中 內(nèi)應(yīng)力重新分布和逐漸消失會使變形增大 超出機床的允許誤差范圍 5 其它要求 支承件的重量往往占機床總重的 80 85 因此 減輕支承件的重量對節(jié)約金屬 特別有效 同時 支承件的設(shè)計還應(yīng)滿足制造 加工和裝配的工藝要求 在結(jié)構(gòu)上應(yīng)便于維 修 檢查 排屑和吊運 支承件的設(shè)計過程 通常是根據(jù)其使用要求和受力情況 參考同類型的機床 初 步?jīng)Q定其形狀和尺寸 支承件的形狀可分為三類 1 箱形類 支承件在三個方向的尺寸上都差不多 如各類箱體 底座 升降臺等 2 板塊類 支承件在兩個方向上的尺寸比第三個方向大的多 如工作臺 刀架等 3 梁類 支承件在一個方向上的尺寸比另兩個方向大的多 如立柱 橫梁 搖臂 滑枕 床身等 支承件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計是應(yīng)在最小重量的情況下 具有最大靜剛度 靜剛度主要 包括彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度 均與截面慣性矩成正比 支承件的截面形狀不同 即使同 一材料 相等的截面積 其抗彎和抗扭慣性矩也不同 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 21 4 液壓滑臺設(shè)計 4 1 動力滑臺的類型選擇 動力滑臺簡稱 滑臺 是由滑座 滑鞍和驅(qū)動裝置等組成 用來實現(xiàn)直線進(jìn)給運 動的動力部件 根據(jù)被加工零件的工藝要求 在滑臺上可以安裝動力箱 用以配多軸 箱 或切削頭 如鉆削頭 銑削頭 鏜削頭 攻螺紋頭等主軸部件配以傳動裝置 可 以完成對工件的鉆 擴 鉸 鏜孔 倒角 刮 面 車 面 銑削及攻絲等工序 滑臺可以安裝在側(cè)底座 側(cè)斜式底座 立柱及其他支承部件上 用來組成臥式 斜式 立式等各種形式的組合機床 根據(jù)驅(qū)動和控制方式的不同 滑臺可分為液壓滑臺 機械滑臺 數(shù)控滑臺三種類 型 由于液壓滑臺和機械滑臺采用不同的傳動裝置 而它們的工作性能有一定的差別 如表 2 1 所示 根據(jù)下述兩種滑臺的各自特點 再加上液壓滑臺以壓力油為動力 推 動液壓缸活塞桿 帶動滑臺體實現(xiàn)進(jìn)給運動 液壓滑臺組成的組合機床需要單獨的液 壓站 液壓站供給的壓力油除驅(qū)動滑臺運動外 還可以用來實現(xiàn)被加工工件的定位 夾緊 輸送等動作 有利于實現(xiàn)整臺機床的自動化 因此 在此選擇液壓滑臺 完整 的液壓滑臺是由滑臺和液壓傳動裝置兩部分組成的 液壓滑臺通常的典型工作循環(huán)為 原位停止 快速前進(jìn) 工作進(jìn)給 快速退回 還可以實現(xiàn)死擋鐵停留 分級進(jìn) 給 反向進(jìn)給等工作循環(huán) 液壓滑臺的控制形式采用液壓電氣聯(lián)合控制的 可以避免 純電氣控制不可靠以及由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)位置精度低的缺點 液壓滑臺 1 液壓滑臺和液壓傳動裝置是兩個分離的獨立部件 滑臺上裝有液壓缸 液壓滑臺結(jié)構(gòu)如圖所示 液壓缸固定在滑座上 活塞桿通過支架與滑鞍連接 工作時 液壓 傳動裝置的壓力油通過活塞桿帶動滑鞍沿底座底面的導(dǎo)軌移動 液壓滑臺的結(jié)構(gòu)特點是 1 采用雙矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式 以單導(dǎo)軌兩側(cè)面導(dǎo)向 導(dǎo)向的長度的較大 導(dǎo)向性好 2 滑底座為箱體框架結(jié)構(gòu) 滑底座面中間增加了結(jié)合面 結(jié)構(gòu)剛度高 3 導(dǎo)軌卒火 硬度高 使用壽命長 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 22 4 液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙向單向閥和緩沖裝置 可以減輕滑臺換向和退至終點 時的沖擊 5 滑臺分普通級 精密級和高精密級三個精度等級 可按要求選用 提高經(jīng)濟性 6 液壓滑臺的典型工作循環(huán)及其應(yīng)用 液壓滑臺與其下屬部件配套 通過電氣 液壓聯(lián)合控制實現(xiàn)自動循環(huán) 采用不同的液 壓 電器系統(tǒng)可實現(xiàn)不同的工作循環(huán) 一次工作進(jìn)給圖 這種工作循環(huán)主要用于對工作進(jìn) 給速度要求不變的情況下 如鉆孔 擴孔 鏜孔等 當(dāng)孔的加工深度要求較高精度時 可采用 死擋鐵停留來保證 4 1 1 液壓滑臺的技術(shù)性能規(guī)格 液壓滑臺以壓力油為動力 推動液壓缸活塞桿 帶動滑臺體實現(xiàn)進(jìn)給運動 具體運動過程如下 本設(shè)計機床的液壓系統(tǒng)由液壓缸 活塞 活塞桿以及密 等其 他裝置 活塞兩邊各布置一進(jìn)油口 當(dāng)液壓油從一進(jìn)油口進(jìn)入時 由于液壓力的作用 推動活塞向一側(cè)運動 帶動活塞桿向同一方向運動 同時和活塞桿固定連接在一起的 滑臺體也隨之運動 帶動滑臺體的前進(jìn) 當(dāng)運動到一定位置時候 此液壓進(jìn)油口停止 進(jìn)油 隨后活塞另一邊的進(jìn)油口開始進(jìn)油 由于液壓油的壓力作用 對活塞進(jìn)行反向 壓力 迫使活塞反向動作 同時帶動活塞桿的同向動作 并且活塞桿帶動相連接的滑 臺體動作 實現(xiàn)滑臺的反向動作 在一定位置 停止此進(jìn)油口的進(jìn)油 即完成滑臺體 的收縮進(jìn)給 液壓滑臺組成的組合機床需要獨立的液壓站 液壓站供給的壓力油除驅(qū)動滑臺運 動外 還可以用來實現(xiàn)被加工工件的定位 加緊 輸送等動作 有利于實現(xiàn)整臺機床 的自動化 在液壓滑臺上裝上分級進(jìn)給裝置后 可完成鉆深孔的加工 液壓滑臺的主要技術(shù)性能的確定 滑臺的主參數(shù) 滑臺臺面的寬度 滑臺臺面的寬度是滑臺系列的主參數(shù) 相鄰滑臺的規(guī)格的公比采用 R10 系列 公 比 1 25 這次設(shè)計所用的是臺面寬度為 400 的滑臺 液壓滑臺進(jìn)給力的確定 滑臺進(jìn)給力是反映滑臺動力特性的重要參數(shù) 對于工序比較集中的組合機床 進(jìn) 給力要大些 對于工序比較分散的組合機床 進(jìn)給力 相對小些 滑臺各種規(guī)格進(jìn)給力 的大小 以統(tǒng)計所使用的組合機床進(jìn)給力為基礎(chǔ) 同時隨著組合機床技術(shù)水平的發(fā)展 而提高 部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了進(jìn)給力的下限 根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)的幾種 400 臺面滑臺 進(jìn)給力可 以達(dá)到 100kN 因此 本系列液壓滑臺的最大進(jìn)給力確定為部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的進(jìn)給力下限 的 1 25 倍 即 125kN 快速行程速度和液壓泵流量的確定 滑臺的快速行程速度包括快速進(jìn)給速度和快速退回速度 適當(dāng)提高快速行程速度 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 23 可以縮短組合機床的輔助時間 提高生產(chǎn)效率 但是 快速進(jìn)給速度提高 將增加滑 臺的慣性 當(dāng)滑臺由快速進(jìn)給轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鬟M(jìn)給時 由于滑臺沖量較大 降低了滑臺的 轉(zhuǎn)換精度 因此 要增加機床刀具切入工件前的切入行程 反而會增加輔助時間 降 低機床生產(chǎn)效率 目前液壓滑臺的快速行程速度一般都在 10m min 以內(nèi) 液壓滑臺的快速行程速度在液壓缸內(nèi)徑確定后 主要與選用液壓泵流量有關(guān) 在 選用液壓泵流量時 要考慮以較少品種的液壓元件來滿足全部規(guī)格液壓滑臺的需要 目前液壓元件按其通過量有 10 25 63 100 L min 對 200 800mm 臺面寬的滑 臺以選用通過量為 25 63L min 的兩種液壓元件最為經(jīng)濟 根據(jù)選用的液壓件便可確 定各種規(guī)格滑臺的液壓泵流量的大小 再根據(jù)已確定的液壓缸內(nèi)徑 活塞桿直徑和液 壓泵流量便可計算出快速行程速度 4 1 2 滑臺體 滑臺座的工藝性 1 滑臺體最小壁厚的確定 在滿足強度 剛度 振動穩(wěn)定條件下 盡可能選最小壁厚 合理的壁厚 能保證 鑄件力學(xué)性能和防止產(chǎn)生澆不足 冷隔等缺陷 鑄造零件的最小壁厚主要受工藝限制 輕型機床床身壁厚一般為 12 15mm 中型的為 18 22mm 具體的最小壁厚可按當(dāng) 量外廓尺寸 N 來選擇 當(dāng)量外廓尺寸 N 2L B H 3 由當(dāng)量外廓尺寸 N 查表 3 2 選 擇最小壁厚 因此 滑臺體的最小壁厚確定如下 當(dāng)量外廓尺寸 N 2L B H 3 2 0 8 0 4 0 1 3 0 7m 根據(jù)表 3 2 可選滑臺體的最小壁厚為 8mm 而實際壁厚應(yīng)略大于最小壁厚 因此 滑臺體壁厚選 10mm 內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)參照其他組合機床液壓滑臺的結(jié)構(gòu)所設(shè)計 滑臺 座的最小壁厚確定如下 當(dāng)量外廓尺寸 N 2L B H 3 2 1 340 0 245 0 4 3 1 1m 根據(jù)表 3 2 可選滑臺座的最小壁厚為 10mm 而實際壁厚應(yīng)略大于最小壁厚 因 此滑臺體壁厚選 12mm 1 避免滑臺體 滑臺座的截面過厚 應(yīng)采用加強筋 為避免發(fā)生薄壁振動而在壁板內(nèi)表面加的筋 主要作用是提高壁板的抗彎剛度 為保鑄件的強剛度 應(yīng)選擇合理的截面形狀 如工字形 槽形 T 形 矩形等結(jié)構(gòu) 并在薄弱部分安置加強筋 筋的高度可取壁厚的 4 5 倍 筋的厚度為壁厚的 0 8 倍 因此 滑臺體的筋條厚度為 8mm 而滑臺座的筋條厚度為 10mm 2 滑臺體 滑臺座的形狀 根據(jù)同類組合機床的滑臺體的結(jié)構(gòu) 設(shè)計的滑臺體結(jié)構(gòu)可以參見零件圖所示 3 滑臺體 滑臺座各自之間的厚度應(yīng)盡可能均勻鑄件的厚度不均勻 易產(chǎn)生縮孔 縮松 引起鑄件的變形或產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力 導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生裂紋 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 24 4 滑臺體 滑臺座結(jié)構(gòu)的圓角 鑄件壁的連接或轉(zhuǎn)角部分易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 縮孔和縮松 應(yīng)注意防止壁厚突變及鑄 件尖角 因此 在鑄件壁的轉(zhuǎn)向和壁間連接處均應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)圓角 防止鑄件 金屬積聚 和應(yīng)力集中產(chǎn)生縮孔 縮松和裂紋等缺陷 5 滑臺體 滑臺座的材料和時效處理由于滑臺體即為動導(dǎo)軌 滑臺座即為支承導(dǎo) 軌 因此由上面導(dǎo)軌所選的材料 動導(dǎo)軌選用 HT150 支承導(dǎo)軌選用 HT200 由此可 知滑臺體的材料應(yīng)選 HT150 而滑臺座的材料應(yīng)選擇 HT200 對鑄鐵導(dǎo)軌常采用高頻 淬火 超高頻淬火 中頻淬火及電接觸自冷淬火 提高表面硬度 表面淬火硬度一般 在 45 55HRC 左右 增加抗硬粒的磨損能力和防止撕傷 4 1 3 滑臺的總體尺寸 由安置在滑臺體上的動力箱的寬度 B 500mm 行程 l 500mm 可查組合機床通用 部件中液壓滑臺的聯(lián)系尺寸得液壓滑臺的滑臺體寬為 400mm 長度為 800mm 滑座的 長度為 1470mm 底面寬為 400mm 液壓滑臺的總體高為 320mm 4 1 4 液壓滑臺的結(jié)構(gòu) 液壓滑臺由兩部分組成 液壓滑臺部分個液壓傳動裝置部分 液壓滑臺部分主要 包括滑臺體 滑座 液壓缸以及控制擋鐵等 液壓傳動裝置部分包括液壓泵 油箱 閥以及管等等 1 液壓缸的安裝形式 采用了活塞桿推滑臺體移動 液壓缸套裝在滑座尾部的結(jié)構(gòu)形式 這種安裝形式 主要優(yōu)點是 在維修液壓缸或更換易損部件時拆卸比較方便 只要擰下活塞桿前面的 螺母 然后擰下后端法蘭處的螺釘 就可以將油箱從滑座體后端拉出 另外 活塞桿 在滑座體內(nèi)所占的空間比較小 在滑座體的結(jié)構(gòu)設(shè)計上 采用活塞桿移動 可以提高 滑座體的剛性 2 控制擋鐵形式 目前液壓滑臺的控制形式主要有兩種 一種是純電氣開關(guān)控制 另一種是電氣開 關(guān)和液壓行程調(diào)速閥聯(lián)合控制 即快速進(jìn)給轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給用液壓行程閥來控制實現(xiàn) 其它轉(zhuǎn)換用電氣開關(guān)實現(xiàn) 純電氣控制 從長期使用來看 可靠性較差 在快速轉(zhuǎn)換 為工進(jìn)時 常 開關(guān)失靈造成刀具和機床的損壞 另一個問題是 滑臺由快進(jìn)轉(zhuǎn)換工作 為進(jìn)給時的轉(zhuǎn)換精度低 一般在 2 3mm 影響機床的生產(chǎn)效率 因此 液壓滑臺不用 純電氣控制 電氣開關(guān)和液壓行程調(diào)速閥聯(lián)合控制 在液壓滑臺快進(jìn)中 裝在滑臺體上的液壓 擋鐵壓下行程調(diào)速閥 使壓力油通過節(jié)流閥 滑臺立即由快速進(jìn)給轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給 在工作進(jìn)給中 液壓擋鐵始終壓在行程調(diào)速閥的滾子上 當(dāng)工進(jìn)結(jié)束 安裝在滑臺體 另一側(cè)的電氣擋鐵按行程開關(guān) 發(fā)出滑臺快退訊號 也可以使滑臺體頂在滑座前 的死 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 25 擋鐵上 液壓系統(tǒng)油壓升高 壓力繼電器發(fā)出訊號 使電器 會誤發(fā)信號 造成誤動作 所以需要壓力繼電器和終點行程開關(guān)同時發(fā)出信號 電磁換向閥才換向 使液壓系統(tǒng) 油路改變 滑臺快速后退 電氣擋鐵壓下原位開關(guān) 滑臺在原位停止 這種聯(lián)合控制裝置的特點是 動作平穩(wěn) 快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時 轉(zhuǎn)換可靠 轉(zhuǎn)換精度高 一般在 1mm 以內(nèi) 由于行程調(diào)速閥直接安裝在滑座上 壓力油通過節(jié)流閥只需要經(jīng) 過很短的管路就進(jìn)入液壓缸 泄漏比較少 但是 對于立式機床 行程調(diào)速閥安裝位 置較高 調(diào)整行程調(diào)速閥時 不太方便 所以 因為純電氣控制有其固有的缺點 在 這里 我們選用電氣開關(guān)和液壓行程調(diào)速閥聯(lián)合控制 3 液壓傳動系統(tǒng) 液壓傳動系統(tǒng)推薦采用進(jìn)油口節(jié)流 差動液壓缸系統(tǒng) 變量泵和定量泵均可采用 4 液壓缸上不加緩沖裝置 組合機床在正常使用中 滑臺往往不退回到最后位置 有時只需刀具退出工件 一般情況下 滑臺都留有后退備量供更換刀具時使用 如果每次工作循環(huán)都退回到最 后位置 會增加機床輔助時間 因此 現(xiàn)在的液壓滑臺液壓缸不再帶緩沖裝置 5 導(dǎo)軌的潤滑問題 液壓滑臺導(dǎo)軌的潤滑主要采用可調(diào)分油器 多軸箱來油進(jìn)行自動潤滑 也可用定 量分油器 用手動潤滑泵或電磁潤滑泵定期加油進(jìn)行潤滑 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 26 5 側(cè)底座的設(shè)計 5 1 中間底座 中間底座側(cè)面可以安裝側(cè)底座 支架等支承部件 上面可以安裝夾具或回轉(zhuǎn)工作 臺 中間底座的上平面開有較大的孔 鐵屑能通過該孔落入中部的儲屑腔中 機床在 需要冷卻時 中間底座的后側(cè)面可以安裝冷卻裝置 底腔即可做儲存冷卻液腔 在中 間底座的中部設(shè)網(wǎng)狀隔板 使鐵屑留在上面 冷卻液通過網(wǎng)狀隔板流入底腔 根據(jù)機床的配置形式不同 中間底座有多種多樣 如雙面臥式組合機床的中間底 座 兩側(cè)面都可以安裝側(cè)底座 三面臥式組合機床的中間底座 可三面安裝側(cè)底座 立式回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床 除安裝立柱外 還需要安裝回轉(zhuǎn)工作臺 總之 隨著機 床形式不同 中間底座在結(jié)構(gòu)尺寸等方面 有不同的要求 中間底座生產(chǎn)批量較小 大 部分作為專用件來處理 側(cè)底座用于臥式組合機床 也稱為臥式床身 在臥式組合機 床中用來安裝動力滑臺 5 2 側(cè)底座的形狀 側(cè)底座也稱為臥式床身 在臥式組合機床中用來安裝動力滑臺 側(cè)底座的長度是 由動力滑臺的長度來決定的 動力滑臺有幾種行程 側(cè)底座在長度上 有幾種規(guī)格 新 的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定側(cè)底座的高度為 560 或 630mm 但是當(dāng)組合機床需要較低的高度時 其高度可以按照 450mm 來設(shè)計 為了適應(yīng)機床一定的裝料高度 對于不同的被加工 零件的機床 在側(cè)底座和滑座之間可以增加調(diào)整 側(cè)底座與中間底座之間用 M20 M24 的緊固螺栓連結(jié) 這里選用 M20 的緊固螺栓連接 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 27 定位方式有兩種 一種是錐銷定位 機床精度調(diào)整好以后 打錐銷定位 組合機 床在機床制造廠拆開運到用戶廠后 要重新調(diào)整精度 重新打錐銷定位 采用這種錐 銷定位方式時 側(cè)底座和滑臺之間在