普通機床支承大件設(shè)計畢業(yè)論文.doc

1目錄1概述11.1機床支承大件功能要求.11.2機床大件的結(jié)特征.12床身大件的結(jié)構(gòu)材料.22.1鑄造結(jié)構(gòu)材料.22.2非金屬結(jié)構(gòu)材料.43機床大件與機床的整體布局.53.1機床大件與機床整體剛度的關(guān)系.53.2機床大件的組合與支承.73.3按綜合位移原理布局大件.93.4合理配置大件間的剛度比例.103.5機床大件形體尺寸的確定.114彎曲剛度的設(shè)計.124.1支承大件最小剛度的確定.124.2機床大件本體彎曲剛度指標(biāo).124.3彎曲剛度的設(shè)計計算.135截面形狀、窗口和壁厚的設(shè)計.155.1截面高度h和寬度b.155.2窗口（板壁孔）設(shè)計.165.3壁厚確定.175.4導(dǎo)軌過渡壁的設(shè)計.186加強肋設(shè)計.196.1加強肋的類型.196.2加強肋的機理.196.3立柱加強肋.226.4床身加強肋.236.5箱體加強肋.237連接結(jié)構(gòu)設(shè)計.247.1機床大件連接結(jié)構(gòu)形式.247.2螺釘凸緣結(jié)構(gòu)的接觸剛度.257.3螺釘和凸緣結(jié)構(gòu)剛度計算.267.4螺釘大小、個數(shù)與排列.277.5床身與基礎(chǔ)的接觸剛度.288機床大件焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計.298.1焊接結(jié)構(gòu)的造型特點.298.2焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題.308.3機床焊接結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計.319結(jié)束語.32參考文獻.34致謝辭.351.概述21.1機床支承大件的功能要求支承大件通常指床身、立柱、工作臺、橫梁、箱體、底座等部件，他們是其他零、部件賴以連接、固定和運動的基礎(chǔ)1。機床的整體功能，在很大程度上取決于其支承大件的結(jié)構(gòu)功能。一般機床支承大件的功能要求，見表1。表1機床床身等大件的功能要求2支承大件功能技術(shù)經(jīng)濟要求1.尺寸容量支承大件的形體尺寸，如鏜床、車床、等機床，應(yīng)能容納加工零件的最大輪廓尺寸；但如龍門刨床、平面磨床等機床，不僅要包容工件的輪廓尺寸，還應(yīng)考慮刀具與工件之間相對運動所設(shè)計的最大行程2.性能要求支承大件的性能要求，旨在為實現(xiàn)整機功能提供可靠的剛度和強度支承，其結(jié)構(gòu)功能應(yīng)保證在工作情況下的工作應(yīng)力、變形、撓度和位移保持在規(guī)定范圍以內(nèi)。因此，要滿足下列要求1.靜剛度要高，在承受最大載荷時，變形量不超過規(guī)定值；在大件本體移動時，或其他部件在大件上移動時，靜剛度的變化要小2.動剛度要好，在預(yù)定的切削條件下工作時，其振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)3.溫度分布合理，工作室的熱變形對加工精度的影響小3.技術(shù)及經(jīng)濟效率1.保證操作者在最安全和最方便的情況下進行機床調(diào)整和操作2.保證機床維護與修理具有滿意的條件，易于安全運輸和裝卸3.結(jié)構(gòu)的總重量與元件重量的分布，要滿足技術(shù)和經(jīng)濟要求，并能低成本、高效率地進行制造和安裝4.外觀造型要求要考慮到諸多的人機關(guān)系和時代的審美要求?，F(xiàn)代科學(xué)和工藝的高速發(fā)展，機床產(chǎn)品的造型情趣，一般崇尚明快、簡潔、俊秀的直線方角造型，提倡“古典魅力”與現(xiàn)代造型和技術(shù)的巧妙糅合，以突出獨立自主的、又自我個性的造型情趣1.2機床大件的結(jié)構(gòu)特征1.形體結(jié)構(gòu)特征機床的床身、立柱、工作臺、橫梁、箱體、底座等支承大件，就其形體結(jié)構(gòu)又如下兩個特征：從形體上看，是空間板系結(jié)構(gòu)；從載荷上看，是空間力系的載體。見表2。表2機床床身等大件的結(jié)構(gòu)特征23結(jié)構(gòu)特征簡要說明1.空間板系組合結(jié)構(gòu)機床支承大件屬于空間板系結(jié)構(gòu)或板、梁等空間組合結(jié)構(gòu)。2.空間力系載體機床在靜態(tài)和動態(tài)中可能產(chǎn)生的各種作用力，都直接或間接的由大件來承受。他們有：1.切削力，指Fx進給抗力；Fy吃刀抗力；Fz主切削力2.重力，指工件及機床重量3.摩擦力，指移動部件和固定部件相對運動時導(dǎo)軌面見的摩擦力4.夾緊力，指連接大件和移動部件間的連接力5.慣性力6.沖擊或振動干擾力（外加激振力）機床大件的設(shè)計，通常把各種力歸納為靜態(tài)力和動態(tài)力，再分別研究結(jié)構(gòu)的靜剛度和動剛度3。對于大型、重型、高速精密機床的大件，還要考慮到?jīng)_擊或振動干擾力的作用下，可能產(chǎn)生位移、速度和加速度，以及由于板壁失穩(wěn)而出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)斷面形狀畸變和噪聲等動力響應(yīng)問題；對于高度精密機床，如磨床，由于加工過程中產(chǎn)生大量的切削熱，以及電動機和液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，因此還應(yīng)考慮到大件的熱變形問題。所以，支承大件的設(shè)計需要進行受力、變形和剛度分析。2機床大件的結(jié)構(gòu)材料機床支承大件采用的結(jié)構(gòu)材料，主要取決于機床技術(shù)發(fā)展的需要。以大型和重型化為目標(biāo)的機床，材料的力學(xué)性能起著決定性作用；以超速、超精加工為目標(biāo)的現(xiàn)代化數(shù)控機床，對其結(jié)構(gòu)材料還要具備高的減震性、耐磨性、熱穩(wěn)定性和抗腐性等綜合的力學(xué)、物理和化學(xué)性能。所以，由于對現(xiàn)代機床的結(jié)構(gòu)材料特殊性能的要求日益多樣化，往往不是單一材料所能滿足的，正在朝著多元化的方向發(fā)展。2.1鑄造結(jié)構(gòu)材料1.灰鑄鐵件牌號與力學(xué)性能4常用灰鑄鐵件的牌號、性能和用途，見表3?；诣T鐵材料易于鑄造，且切削加工性好，制造成本低，并具有良好的耐磨性和減振性，是傳統(tǒng)的機床大件結(jié)構(gòu)材料。通常，用TH200或TH300做床身、立柱，與TH150或TH200做溜板、工作臺而匹配使用。它適用于潤滑及防護條件較好、載荷不大、需用刮研加工導(dǎo)軌的普通機床上。4表3灰鑄鐵件牌號、性能和用途（摘自GB/T94391988）2牌號預(yù)計的鑄件力學(xué)性能用途壁厚/mm抗拉強度/bMPaHT1002.5102030102030501301009080HT1502.510203010203050175145130120端蓋，軸承座，閥殼手輪，一般機床底座、床身、工作臺、滑座及其他復(fù)雜零件HT2002.510203010203050220195170160一般機床床身，機體，中等壓力(小于7840kPa)液壓缸、泵和閥體、齒輪、飛輪、齒條等HT250510203010203050270240220200液壓缸、汽缸、聯(lián)軸器、機體、齒輪、齒輪箱殼體、飛輪、軸承座、凸輪、襯筒等HT300102030203050290250230齒輪、凸輪、車床卡盤，剪床、壓力機機身，轉(zhuǎn)塔車床、自動車床及其他重載荷機床的鑄有導(dǎo)軌的床身，高壓液壓缸、液壓泵和滑閥殼體等HT35010203020