單工位雙面臥式車方組合機(jī)床的整體設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計

1、單工位雙面臥式車方組合機(jī)床的整體設(shè)計前 言為期四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，最后一項重要任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是工科專業(yè)學(xué)校教學(xué)計劃的一個重要組成部分，是教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗，其實踐性和綜合性是其它教學(xué)環(huán)節(jié)所不能代替的。通過畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力，鞏固和提高所學(xué)知識，全面提高畢業(yè)生的素質(zhì)，使之能較快的適合工程實踐，對培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力具有十分重要的作用。通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高了以下能力：1、 綜合運用所學(xué)知識和技能，獨立分析和解決實際問題的能力；2、 綜合運用基本技能，包括繪圖、計算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱及閱讀文獻(xiàn)等等的能力；3、 調(diào)動實驗研究的積極性，技術(shù)

2、經(jīng)濟(jì)分析和組織協(xié)作工作的能力，學(xué)習(xí)撰寫科技論文和技術(shù)報告，正確運用國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力；4、 學(xué)會收集加工各種信息的能力，以及獲取新知識的能力；5、 培養(yǎng)創(chuàng)新意識和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。我們的設(shè)計題目是：臥式單工位雙面車方組合機(jī)床。我們知道，組合機(jī)床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機(jī)床。它專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序，機(jī)床的輔助部件部分地實現(xiàn)了自動化，大大的提高了生產(chǎn)率。而車方機(jī)床，就是用曲率半徑很大的橢圓短半軸曲線代替直線切削方形工件。在機(jī)床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機(jī)床工作時,裝兩把車刀的

3、車頭主軸由單獨電機(jī)驅(qū)動作回轉(zhuǎn)主運動,同時車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺帶動作進(jìn)給運動。一次裝夾,一個工步完成了4 個平面的切削。與一般銑削相比，減少了工件的二次裝夾和調(diào)整分度的時間，提高了生產(chǎn)率，減輕了勞動強度，降低了生產(chǎn)成本。車方機(jī)床只是眾多機(jī)床類型中的一種，其設(shè)計也應(yīng)符合一般機(jī)床的設(shè)計準(zhǔn)則，即：（1）工藝可行性。指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)的需要。大致包括以下內(nèi)容：機(jī)床可完成的工序種類，加工零件的類型、材料和尺寸范圍，毛坯的種類等。（2）加工精度和表面粗糙度。（3）生產(chǎn)率。（4）自動化程度。(5）操作安全方便和工作可靠。（6）效率，使用期限和成本等等。設(shè)計時還應(yīng)該注意使機(jī)床體積小，重量輕，占地面積小，外形

4、美觀以及注意防止環(huán)境污染，如減少噪音，防止漏油等等。在設(shè)計過程中，遇到了很多困難和問題，一方面我們自己不斷查閱相關(guān)資料盡力去解決，同時，還得到了許多老師的大力支持，他們有問必答，講解耐心詳細(xì)，誨人不倦，在此表示衷心的感謝。1.制定機(jī)床總體設(shè)計方案1.1設(shè)計任務(wù) 設(shè)計任務(wù)：臥式單工位雙面車方組合機(jī)車 工件名稱：小型拖拉機(jī)操縱軸 生產(chǎn)批量：中批生產(chǎn)材料：45鋼產(chǎn)品圖如下 1.2機(jī)床總體設(shè)計的依據(jù)1.2.1概述 機(jī)床設(shè)計，是設(shè)計人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識，所進(jìn)行的創(chuàng)造性勞動。而機(jī)床設(shè)計的第一步，就是整體方案的確定。即在調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，提出所設(shè)計機(jī)床的工藝方法、

5、運動和布局、傳動和控制、結(jié)構(gòu)和性能等的初步方案?？傮w方案是部件和零件的設(shè)計依據(jù)，對整個機(jī)床設(shè)計的影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中，必須綜合地考慮，使所定方案技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效果好。確定機(jī)床的總體方案，包括下列內(nèi)容：（1）調(diào)查研究 包括調(diào)查和分析工件、了解使用要求和制造條件、調(diào)查研究現(xiàn)有同類型機(jī)床等。（2）工藝分析 包括確定機(jī)床上的工藝方法、運動等。（3）機(jī)床總體布局 一般包括：分配運動、選擇傳動形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、擬定從布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施等。最后，繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達(dá)所采用的總體布局，規(guī)定聯(lián)系尺寸，并確定主要技術(shù)參數(shù)。另外，當(dāng)機(jī)床的傳動和

6、控制較復(fù)雜時，須擬定機(jī)床傳動系統(tǒng)的草圖。對于不同類型的機(jī)床，擬定總體方案的側(cè)重點也是不同的。通用機(jī)床的工藝比較定型，一般是側(cè)重于機(jī)床的系列化工作、對現(xiàn)有同類型機(jī)床的調(diào)查分析以及新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。1.2.2機(jī)床的總體布局 機(jī)床的總體布局是指確定機(jī)床的組成部件，以及各個部件和操縱、控制機(jī)構(gòu)在整臺機(jī)床中的配置。合理的總體布局的基本要求是：（1）保證工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置和相對運動。（2）保證機(jī)床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度和抗振性。（3）便于操作、調(diào)整、修理機(jī)床；便于輸送、裝卸工件、排除切屑。（4）經(jīng)濟(jì)效果好，如節(jié)省材料、減少機(jī)床占地面積等。（5）造型美觀。機(jī)床總體布局設(shè)計的

7、一般步驟是，首先根據(jù)工藝分析分配機(jī)床部件的運動，選擇傳動形式和支承形式；然后安排操作部位，并擬定在布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施。上述步驟之間有著密切聯(lián)系，必要時可互相穿插或并進(jìn)。此次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的機(jī)床為一臺專用組合機(jī)床，組合機(jī)床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計的一種高效率專用機(jī)床。設(shè)計組合機(jī)床前，首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些限制及組合機(jī)床各種工藝方法能達(dá)到的加工精度，表面粗糙度及技術(shù)要求、解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問題。如果確定零件可以利用組合機(jī)床加工，那么，為使加工過程順利進(jìn)行并達(dá)到要求的生產(chǎn)率，必須在掌握大量的零件

8、加工工藝資料基礎(chǔ)上，全面考慮影響制定零件丁藝方案、機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素反應(yīng)注意的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法(包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基難及夾壓方案等)、確定工序(或工步)間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機(jī)床配置型式等等，這些便是組合機(jī)床方案制定的主要內(nèi)容。1.2.3.工件及工藝分析工件是機(jī)床的工作對象，是機(jī)床總體方案設(shè)計的依據(jù)。因此，必須明確工件的特點和加工要求，諸如：被加工面的尺寸精度、相互位置精度、表面光潔度以及對生產(chǎn)率的要求等。選擇典型工件進(jìn)行分析：如圖1-1 圖1-1加工拖拉機(jī)操縱軸方頭

9、(見圖1-1) ，原工序為在已加工了外圓后,用銑床銑削方頭,由于需要分度轉(zhuǎn)位,輔助工時較長。改為專用臥式組合機(jī)床車削方頭,在機(jī)床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機(jī)床工作時,裝兩把車刀的車頭主軸由單獨電機(jī)驅(qū)動作回轉(zhuǎn)主運動,同時車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺帶動作進(jìn)給運動。一次裝夾,一個工步完成了4 個平面的切削,提高了生產(chǎn)效率。 零件材料為45號鋼，零件工作中受力不很大，可以在車削之后做淬火處理，以提高起剛度強度，延長使用壽命。 此生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，應(yīng)盡量提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，采用專用機(jī)床生產(chǎn)比較合理。 1.3工件加工原理車方機(jī)床由車頭行星輪系機(jī)構(gòu)產(chǎn)生刀尖的橢圓曲線軌跡。 圖1-2車方原理

10、見圖1-2 ,齒輪與的傳動比為12 ,當(dāng)?shù)都獍惭b在比齒輪 的分度圓小的圓周上時,則刀尖的運動軌跡為橢圓。證明如下:設(shè)齒輪 的分度圓半徑為oa =r , o點為齒輪的分度圓中心,刀尖在分度圓內(nèi)定點a處,且oa/ oa = 。當(dāng)?shù)姆侄葓A在上作純滾動時,圓心o點運動到o,齒輪上a點運動至a點( 坐標(biāo)為x,y) ,而oa = oa,由圖2 可知:x = pb + ca= pocos+ oacos = rcos+oa cos = rcos+rcos = r (1 +) cos （1)y = ob - oc = posin- oasin = rsin- oasin =rsin- rsin = r (1 -

11、 ) sin (2)由式(1) 得 =由式(2) 得=則/ (1 +) 2 +/(1 - ) 2 = + = 1 (3) 式(3) 為橢圓方程,所以a 點的運動軌跡為橢圓。同理可以證明,和a 點對稱于中心o 點的另一刀尖的運動軌跡也是一個橢圓。若接近于1 時,橢圓短半徑處曲率半徑很大,接近于直線。設(shè)計適當(dāng)?shù)男行禽?的分度圓半徑,可以控制用橢圓曲線代替直線所引起的直線度誤差,滿足加工一般方頭的精度要求。 1.4行星輪計算及原理誤差分析車方機(jī)床的車頭行星輪系如圖1-3 所示。 圖1-31.行星輪分度圓直徑d3 的設(shè)計計算圖1.2 所示的e 點與f 點的y 坐標(biāo)值之差為計算直線度誤差的初始值。根據(jù)工

12、件精度要求,給出初始直線度公差0.09mm。由零件簡圖1 的方頭邊長 = 26.91 0.09和初始線度公差值,我們可以計算出圖2 中e點和f點的坐標(biāo)在e點，零件的直線度誤差大到最大值則： =2 6.91 2=13.455在f點，零件的直線度誤差達(dá)到最小值，則：=26.91 2-0.09=03.365所以 e 點坐標(biāo)為 (0 ,13.455) , f 點坐標(biāo)為(13144 ,13144) ,顯然刀尖在e 點時,( opo) = 90。但必須注意的是,在f 點時,夾角不等于45。將e 點 = 90和y = 13.455代入式(2) 中,得r (1 - ) = 13.455 (4)將f 點坐標(biāo)代入

13、式(1) 和(2) 中,得r (1 +) cos = 13.365 (5)r (1 - ) sin = 13.365 (6) 聯(lián)立式(4) 、(5) 和(6) 解得r =64.59997mm ,圓整取r =65mm。 分度圓直徑 = 130mm。將r = 65mm 代入式(4) 中得 = 0.791 718 22.曲線近似直線的車方原理直線度誤差的分析計算由于工件上有的圓角,橢圓曲線近似直線段的長度小于gf ,近似直線段的車方原理直線度誤差值小于計算給出的初始值。一個橢圓曲線與圓有4 個交點,相鄰兩點在x 方向上的距離為近似直線段的長度。交點i 的y 值與中點e 的y值之差即為原理直線度誤差。

14、橢圓方程： +=1圓的方程： + = 聯(lián)立解之得4 個交點,其中第一象限的交點i 的坐標(biāo)值為= （7）= (8)由變換為,工件倒圓直徑的基本尺寸d = 29.65mm ,半徑基本尺寸r = 14.825mm ,將r =65mm , = 0.791 718 2 , r = 14.825mm代入式(7) 和(8) 得 = 13.405mm, = 6.269mm近似直線段的長度l= 2= 2 6.104 = 12.538mm。令pe = h ,按圖1 計算的直線段長度為l = 2 = 2 = 12.448mm兩者之差l = l- l = 12.538 12.448 = 0.09mm ,符合零件圖紙的

15、要求。近似直線段的車方原理的直線度誤差計算值=h-= 13.455 13.405 = 0.05mm ,即直線段的車方原理直線度誤差是0.05mm ,比初始值小的多,完全可以滿足一般方頭的精度要求。2.機(jī)床配置形式的選擇2.1機(jī)床配置形式概述 機(jī)床的配置形式通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過程方案等就可以確定。但在在基本形式的基礎(chǔ)上，由于工藝的組織，動力頭的不同配置方法，零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。他們對機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性能，重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟(jì)效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到，就是在有些情

16、況下，多工藝過程方案不大的更改或重新安排，往往會使機(jī)車簡單，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合實際生產(chǎn)的要求。因此，在最后決定機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案時，必須注意下面一些問題。 （1）加工精度的要求影響 固定式夾具組合機(jī)床能達(dá)到的加工精度最高，帶移動式加具機(jī)床精度相對較差。 （2）機(jī)床生產(chǎn)率的影響 機(jī)床要求的生產(chǎn)率對機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案有很大影響，它是決定采單工位機(jī)床，多工位機(jī)床或自動線，還是按中小批生產(chǎn)所需組合機(jī)床的特點進(jìn)行設(shè)計的重要因素。有時從工件外形及輪廓尺寸來看，完全可以采用單工位固定夾具的機(jī)床形式。但由于生產(chǎn)率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使裝卸時間和機(jī)動時間相重合。 （3）被加工零件的大

17、小、形狀、加工部位特點的影響 這些特點很大程度上決定了采取臥式、立式或是傾斜式機(jī)床。一般來說，臥式機(jī)床多用于加工孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行，又需要由一面或是幾面同時加工的箱體。一些在立式機(jī)床上安裝不方便或者受到高度限制的細(xì)長工件，也適宜采用臥式機(jī)床加工。立式機(jī)床則適于加工定基面是水平的，而加工面的孔與基面相垂直的工件。 總之，在擬訂機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案時，必須認(rèn)真分析工件加工工藝的要求及加工部位的特點，選擇恰當(dāng)?shù)姆桨浮?.2機(jī)床支撐形式的選擇機(jī)床中常用的支承件有床身、底座、立柱、橫梁、橫臂、刀架及工作臺等。這些支承件，或單獨使用，或組合使用。支承件應(yīng)滿足的基本要求：1.應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛

18、度質(zhì)量比。2.應(yīng)具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗和阻尼，整機(jī)的低階頻較高，若階頻不致引起結(jié)構(gòu)共振，不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲。3.熱穩(wěn)定性好，熱變形對機(jī)床加工精度的影響較小。排屑暢通，吊運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 機(jī)床支承形式可歸納為下列5種： （1）一字形（“一”形）支承 支承件是床身，或床身與底座的組合。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為臥式機(jī)床。 （2）柱形（“”形）支承 支承件是立柱，或立柱與底座的組合。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為立式機(jī)床。 （3）倒丁字形（“”形）支承 支承件是床身和立柱的組合。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為復(fù)合式機(jī)床。 （4）槽形（“”形）支承 支承件是床身（或

19、底座）、立柱、橫臂三者的組合。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為單臂式機(jī)床。 （5）框形（“ ”形）支承 機(jī)床的支承件由床身、橫梁及雙立柱組合而成，形成封閉的框形結(jié)構(gòu)。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為龍門式機(jī)床。 由于支承件的結(jié)構(gòu)形狀十分復(fù)雜，受力條件也很復(fù)雜，所以對支承件主要是進(jìn)行近似的工程技術(shù)計算，用近似的技術(shù)計算結(jié)果，來和已有的經(jīng)過生產(chǎn)實踐考驗的同類型支承件的計算結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)而評價所設(shè)計的支承件。由工件的形狀及加工原理知，宜采用臥式形式（帶一固定式夾具）。 圖21 2.3床身設(shè)計 臥式床身有3種結(jié)構(gòu)形式：中小型機(jī)床的床身是安裝在床腿上的，例如回轉(zhuǎn)直徑在630毫米及以下的車床，六角車床等；大型機(jī)

20、床的床身是直接安裝在基礎(chǔ)上的，如大型臥式車床臥式鏜床等；某些臥式床身是框架式的，如仿行車床，多刀車床等。從載荷的觀點來分析，有的床身主要是在切削力的作用下受兩個方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，如車床，六角車床和鏜床床身；有的床身主要是在重力的作用下受豎直面內(nèi)的彎曲載荷，如龍門刨床和龍門銑床的床身。 表2-1 鑄鐵件的推薦壁厚當(dāng)量尺寸（m）0.751.01.51.82.02.533.54.5外壁厚（mm）81012141618202225隔板或筋厚（mm）68101212141618201.截面形狀床身的截面形狀決定于剛度要求，導(dǎo)軌的位置，內(nèi)部需要安裝的零，部件，排屑等。2.截面寬度和高度 截面的寬度由工

21、件大小，剛度要求和刀架或工作臺的導(dǎo)向性決定。 普通車床床身截形的最佳比例為高比寬約等于1。 這里借鑒ca6140車床的床身設(shè)計。床身采用鑄鐵件（材料是ht30-45號灰鑄鐵）。截面形狀如圖22。 圖 22整體圖如圖23所示 圖 23 3.動力部件的選擇3.1切削力的計算及刀具的選擇車方機(jī)床的主軸上對稱安裝了兩把車刀,但由圖2 可知,兩把刀不會同時切削,切削深度從f 點= 0 逐漸增大至e 點 = 1.5mm ,再逐漸減小至g 點= 0 。其它3 個面的切削深度也依次作同樣改變。所以最大切深度 = 1.5mm ,根據(jù)零件表面粗糙度的要求,選f =0.3mm/ r。由= 可以計算滑臺速度。 刀具材

22、料選用yt15（適合加工鋼料及斷續(xù)切削）。為了保證一定的刀具耐用度,選v = 90m/ min = 1.5m/ s。零件材料45 鋼,加工時的材料硬度為187hb ,查機(jī)械加工工藝手冊,得:單位切削力p = 1 962n/ mm2 ;切削力fz = p f = 1 962 1.5 0.3 = 883n ;切削功率p = v = 8831.5=1.3245kw;取機(jī)床總效率= 0.75 ,則電機(jī)功率= p/ = 1.3245/ 0.75 = 1.766kw。3.2電動機(jī)的選擇1.電動機(jī)選擇時要考慮的問題：（1）由于一般生產(chǎn)單位多采用三相交流電源，故無特殊要求時均應(yīng)選用三相交流電動機(jī)。其中以三相異

23、步帶能動機(jī)應(yīng)用最多，常用為y系列三相異步電動機(jī)。（2）電動機(jī)的功率選擇是否合適，對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選的過小不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)因超載而過早損壞；功率選的過大則電動機(jī)的價格高，能力又得不到充分的發(fā)揮，而且由于電動機(jī)經(jīng)常不在滿載下運轉(zhuǎn)，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能源的浪費 （3）電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價格愈低。但是電動機(jī)轉(zhuǎn)速相對于工作機(jī)轉(zhuǎn)速過高勢必使總傳動比加大，致使傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外廓尺寸增加，制造成本提高。而選用較低轉(zhuǎn)速的電動機(jī)，其優(yōu)缺點剛好相反。因此，在確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速時，應(yīng)進(jìn)行分析比較，權(quán)衡利弊，按最佳方案選擇。2.電動

24、機(jī)功率的選擇考慮到減速器的降速比不宜過大，所以初步選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 再根據(jù)所須電動機(jī)功率為。查簡明機(jī)械設(shè)計手冊 續(xù)表但是，考慮到機(jī)床可能調(diào)整加工其它尺寸、材料的方頭或六方頭工件,取電機(jī)功率為2.2kw。選用封閉式三相異步電動機(jī)，型號為y132s-8，其輸出功率p=2.2kw。其主要性能參數(shù)如表3-1所示。表3-1 電動機(jī)主要性能參數(shù)電動機(jī)的功率p2.2 kw額定電流5.5a額定轉(zhuǎn)距2.0電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n710 r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)矩2.0電動機(jī)的效率0.81電動機(jī)的重量63kg3.電動機(jī)的安裝型式選用基本結(jié)構(gòu)型式，機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣。安裝結(jié)構(gòu)型式為制造范圍（機(jī)座號）為80-31

25、5。其示意圖如圖3-1所示： 圖3-1 電動機(jī)的安裝示意圖主要安裝型式尺寸如表3-2所示。表3-2 電動機(jī)主要安裝尺寸電動機(jī)軸伸直徑d48mm電動機(jī)軸伸長度e110mm軸伸上鍵槽的尺寸14mm9mm電動機(jī)法蘭外徑尺寸350mm電動機(jī)法蘭內(nèi)徑尺寸250mm電動機(jī)法蘭螺栓孔均不圓直徑300mm法蘭螺栓孔的數(shù)量和直徑419電動機(jī)的總高度l710mm4.液壓滑臺的設(shè)計4.1液壓滑臺系統(tǒng)概述4.1.1液壓滑臺系統(tǒng)的特點（1）滑臺的主要負(fù)載是切削力、摩擦力和啟動、制動過程的慣性力，最大負(fù)荷一般10kn。為保證運動平穩(wěn)性和工作可靠性，一般都采取中低壓系統(tǒng)，壓力在6mpa以下。液壓系統(tǒng)的流量是根據(jù)滑臺快速進(jìn)退

26、的速度確定的，一般24-5動導(dǎo)軌鑄鐵鑄鐵鑄鐵淬硬鑄鐵有色金屬塑料支撐導(dǎo)軌鑄鐵淬硬鑄鐵淬硬鋼淬硬鋼鑄鐵鑄鐵導(dǎo)軌常用材料搭配見表41。除鑄鐵外，其余導(dǎo)軌都是鑲裝的。 （2）鑄鐵鑄鐵是一種成本低，有良好減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。導(dǎo)軌常用的鑄鐵有灰鑄鐵、孕育鑄鐵和耐磨鑄鐵等。 灰鑄鐵府用最多的牌號是ht200。在較好的潤滑與防護(hù)條件下，具有一定的耐磨性。適用于需手工刮研的導(dǎo)軌；潤滑和防護(hù)條件好、輕載荷的機(jī)床導(dǎo)軌；不經(jīng)常工作的導(dǎo)軌(包括移置導(dǎo)軌)；對精度要求不高的次要導(dǎo)軌等。常用的孕育鑄鐵牌號足ht300。耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不易刮研，且成本較高。常用于較精密的機(jī)床導(dǎo)軌。 為

27、了提高鑄鐵導(dǎo)軌的硬度，以增強抗磨粒磨損的能力和防止撕傷，鑄鐵導(dǎo)軌經(jīng)常采用高頻淬火、小頻淬火及電接觸自冷淬火等表面淬火方法。 （3)鋼 在耐磨性要求較高的機(jī)休上，可采用淬硬鋼制成的鑲鋼導(dǎo)軌。淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高5-10倍。 鑲鋼導(dǎo)軌通常采用45鋼或45cr等材料，表面淬硬或全淬透，硬度達(dá)到hrc5258；或者采用20cr，20crmn等滲碳淬硬至hrc5662。鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜，成本高，目前國內(nèi)主要用于數(shù)控機(jī)床的滾動導(dǎo)軌上。 （4)有色金屬 有色金屬鑲裝導(dǎo)軌常用于重型機(jī)床的動導(dǎo)軌上，與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭配，以防止咬合磨損，保證運動平穩(wěn)性和提高運動精度。常用的材料有錫青銅zqsn663，鋁青銅

28、zqal94和鋅鋁銅合金zznal10一5等。 （5)塑料 塑料導(dǎo)軌具有良好的耐磨性能，落在導(dǎo)軌表面上的硬?？蓴D入導(dǎo)軌內(nèi)部，避免了磨粒磨損和撕傷。常用的塑料材料有環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動導(dǎo)軌軟帶等。適用于中、小型精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌，用于豎直導(dǎo)軌更可顯示其優(yōu)點。 這里我選用鑄鐵導(dǎo)軌。2.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) 1）截面形狀 滑動導(dǎo)軌可分為凸形和凹形兩大類。對于水平布置的機(jī)床，凸形導(dǎo)軌不易積存切屑，但難以保存潤滑油，因此只適用于低速運動；凹形導(dǎo)軌潤滑性能良好適用于高速運動，但為防止落入切屑等必須配備良好的防護(hù)裝置。 直線運動導(dǎo)軌截面的基本形狀見圖42。 a b c d 圖 42 三角形導(dǎo)軌，見

29、圖a。支承導(dǎo)軌為凸形時，稱為山形導(dǎo)軌；支承導(dǎo)軌為凹形時，稱為v形導(dǎo)軌。三角形導(dǎo)軌依靠二角形的兩個斜面導(dǎo)向，磨損后能自動補償，不影響導(dǎo)向精度。但水平和垂直兩個方向上的誤差相萬影響，給制造和檢修帶來困難。導(dǎo)向精度隨頂角。的增加而降低；承載面積隨的增加而增加。當(dāng)兩導(dǎo)軌面上受力不對稱且相差較大時，可采用不對稱三角形導(dǎo)軌，以保證導(dǎo)軌面壓力分布均勻。通常取=。對于受力較大的大型或重型機(jī)床，可取-；對于精密機(jī)床，常取=。 支承導(dǎo)軌為v形時，不易積存放大的切屑，也不易存留潤滑油，適用于不易防護(hù)、速度較低的進(jìn)結(jié)運動導(dǎo)軌。支承導(dǎo)軌為v形時，由于能得到較充足的潤滑，除用于精密和大型機(jī)床的進(jìn)給導(dǎo)軌外，還可用于主運動導(dǎo)

30、軌，如龍門刨床床身導(dǎo)軌。但是必須很好地防護(hù)，以防止落人切屑和塵土。 矩形導(dǎo)軌，見圖b。矩形導(dǎo)軌制造簡單，剛度高，承載能力大，具有水平和垂直兩個方向的導(dǎo)軌面而且兩個導(dǎo)軌面的誤差不會相互影響，便于安裝調(diào)整。但側(cè)面磨損后不能自動補償，需要有間隙調(diào)整裝置，因此導(dǎo)向件較差。適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求不高的機(jī)床。根據(jù)導(dǎo)向形式的不同，矩形導(dǎo)軌又可分為窄式組合和寬式組合兩種。燕尾形導(dǎo)軌，見圖c。燕尾形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊、高度尺寸較小，可承受顛覆力矩，但磨損后不能自動補償間隙，需用鑲條調(diào)整，剛性較差，摩擦力較大，制造和檢修都比較復(fù)雜，一般用作中、低速的多層導(dǎo)軌。 圓體形導(dǎo)軌，見圖d。圓柱形導(dǎo)軌制造簡單，不易積存較大的

31、鐵屑。但磨損后很難調(diào)整和補償間隙，通常用在承受軸向載荷的場合。 這里選用矩形導(dǎo)軌。 2）組合形式 為了限制運動部件的轉(zhuǎn)動自由度，直線運動導(dǎo)軌一般都由兩條導(dǎo)軌組合而戍。對重型機(jī)床，由于共移動部件寬度較大，又承受較重載荷，因此常采用3條或3條以上導(dǎo)軌，來實現(xiàn)導(dǎo)向外承受載荷。常見的導(dǎo)軌組合形式見圖43。 圖43 雙二角形組合(圖a) 導(dǎo)向精度高，磨損后能自動補償具有較好的精度保持性，但很難達(dá)到4個表面同時接觸的要求，制造較困難。適用于精度要求較高的機(jī)床，如高精度絲杠機(jī)床刀架導(dǎo)軌和滾齒機(jī)立體導(dǎo)軌等。 雙矩形組合(圖b) 具有較大的承載能力，制造調(diào)整比較簡單，但導(dǎo)向性差，磨損后不能自動補償，對加工精度有

32、較大影響；多用于普通精度機(jī)床和重型機(jī)床，如萬能升降臺銑床工作臺導(dǎo)軌等。 三角形-矩形組合(圖4 c) 這種組合形式兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高的優(yōu)點，應(yīng)用最廣泛，如普通車床溜板、龍門刨床工作臺導(dǎo)軌、萬能外因磨床砂輪架導(dǎo)軌等。 燕尾形組合(圖d) 兩個燕尾平面同時起導(dǎo)向及壓板作用，用一根鑲條就可調(diào)整各接觸面的間隙，但不能承受過大的顛覆力矩，摩擦損失也較大。用于要求層數(shù)多、尺寸小、調(diào)整間隙方便和移動速度不大的場合，如車床刀架、牛頭刨床滑枕導(dǎo)軌等。 燕尾形矩形組合(圖e) 能承受較大力矩，間隙調(diào)整也比較方便，多用于橫梁、立柱、搖臂等的導(dǎo)軌，如龍門刨床橫梁導(dǎo)軌等。 雙圓柱形組合(圖f) 容易制造，但

33、磨損后不易補償。常用于僅受軸向力的場合，如壓力機(jī)、機(jī)械手的導(dǎo)軌。 這里選用雙矩形組合 3）間隙調(diào)整 閉式導(dǎo)軌的結(jié)合面之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙。若間隙過小，不但增加運動阻力，而且會加速導(dǎo)軌磨損；若間隙過大，又會使導(dǎo)向精度降低，還容易產(chǎn)生振動。因此，除裝配過程中應(yīng)仔細(xì)調(diào)整導(dǎo)軌的間隙外，在使用一段時間后，因磨損還需重調(diào)。常用鑲條和壓板來調(diào)整導(dǎo)軌的間隙。 （1）壓板 壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩下圖所示為矩形導(dǎo)軌上常用的幾種壓板裝置。 圖44 壓板 1-動導(dǎo)軌 2-支承導(dǎo)軌 3-壓板 4-墊片 5-平鑲條 6-螺釘圖a所示的壓板裝置通過磨削或副研壓板3與動導(dǎo)軌1相接觸的d面，或磨、刮與支承導(dǎo)軌2相接觸的e

34、面來調(diào)整垂直方向的間隙。間隙過大時磨、刮d面：間隙過小則磨、刮e面。壓板上的d，e面需用空刀槽分開。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整比較麻煩。圖b所示是采用在壓板與動導(dǎo)軌接觸處放幾層薄墊片4來調(diào)整垂直方向的間隙。隨著摩擦表面的不斷磨損，逐次取下一層墊片。這種方法比磨、刮省力，但調(diào)整量受墊片厚度限制。圖c所示是在壓板與支承導(dǎo)軌間用平鑲條5來調(diào)整間隙。只要擰動帶有鎖緊螺母的螺釘6即可調(diào)整間隙，故調(diào)整方便。但由于鑲條下面只與幾個螺釘接觸，因此剛度較差。（2）鑲條 鑲條用來調(diào)整矩形和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)面間隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。常用的鑲條有平鑲條和斜鑲條兩種。 3.導(dǎo)軌的潤滑與防護(hù) 1）導(dǎo)軌潤滑導(dǎo)軌潤滑的目的

35、是：減少磨損以延長導(dǎo)凱使用壽命；降低溫度以改善工作條件；減小摩擦力以提高機(jī)械效率；保護(hù)導(dǎo)軌表面以防止生銹。 導(dǎo)軌的潤滑方法很多，最簡單的潤滑方法是人工定期地直接在導(dǎo)軌上澆油或油杯供油。這種方法成本低廉，但不能保證充分的潤滑。一般用于移置導(dǎo)軌或移動速度較低的滑動導(dǎo)軌及滾動導(dǎo)軌。另一種手動潤滑方式是在機(jī)床上裝手動油泵，在工作前拉動油泵幾次，進(jìn)行人工潤滑，這種方式操作方便但不能保證連續(xù)供油，用于低中速、低載荷、小行程或不經(jīng)常運動的導(dǎo)軌上。現(xiàn)代機(jī)床上多采用全自動壓力油強制潤滑，這種方法效果較好可保證充分潤滑，不斷地沖洗和冷卻表面，與運動速度無關(guān)，但必須有專門的供油系統(tǒng)，成本較高。 為了使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌向

36、上均勻分布，保證充分的潤滑效果，應(yīng)在導(dǎo)軌面上開出油溝。2）導(dǎo)軌的防護(hù) 導(dǎo)軌的防護(hù)裝置應(yīng)盡可能使導(dǎo)軌面封閉起來，如果不能封閉，則應(yīng)能將落在導(dǎo)軌上的塵屑較徹底地清除，還應(yīng)具有耐紅熱切屑的能力，防冷卻液浸蝕的能力，便于裝卸及清洗導(dǎo)軌，制造容易、耐用和美觀。 圖45 導(dǎo)軌的防護(hù) 圖示為幾種導(dǎo)軌的防護(hù)方式。圖a為刮板式防護(hù)裝置。在動導(dǎo)軌的端面上裝有毛氈l，并用金屬刮板2及螺釘壓緊，當(dāng)動導(dǎo)軌移動時，通過毛氈排除落在支承導(dǎo)軌上的切屑及灰塵。這種裝置容易被細(xì)小的切屑及雜物填塞，對導(dǎo)軌產(chǎn)生刮磨作用，因此僅適用于移動速度較低的導(dǎo)軌。圖b，為鋼帶式防護(hù)單，韌帶4的一端繞在床身端部的滾輪3上，另一端則固定在運動部件上

37、，運動部件移動時，鋼帶隨著展開或卷在滾輪上。這種防護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡單，但切屑及雜物在滾輪卷動時容易被帶至鋼帶內(nèi)表面而掉在導(dǎo)軌面上，影響防護(hù)效果。圖c為固定式防護(hù)罩、鐵皮罩固定在運動部件上，以蓋住導(dǎo)軌表面。這種隊護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡單，但密封性較差，且使機(jī)床外形尺寸增大，僅通用于行程不大的中小型機(jī)床。圖 d為層疊式防護(hù)罩，用多段金屬薄板制成，最外層蓋板6和最內(nèi)層蓋板7分別固定在運動部件5和床身8上，當(dāng)運動部件移動時，防護(hù)罩可隨之伸長或縮短。這種防護(hù)罩耐熱性好，使用壽命長，但制造較復(fù)雜，成本較高，適用于大型及精密機(jī)床。圖 c為折疊式防護(hù)罩，用皮革、塑料或帆布制成，這種防護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡單，防護(hù)效果好但容易損壞，成本高，

38、常用于磨床和精密機(jī)床上。 這里選用刮板式防護(hù)裝置。 4.滑動導(dǎo)軌的驗算設(shè)計滑動導(dǎo)軌時，先參考同類型機(jī)床，初步擬定導(dǎo)軌的形狀和尺寸，然后再進(jìn)行驗算。 滑動導(dǎo)軌的驗算，主要是通過受力分析，求出導(dǎo)軌的平均壓強和最大壓強、與導(dǎo)軌的許用壓強相對照，判斷導(dǎo)軌設(shè)計是合合理。根據(jù)壓強分布情況，判斷是合需用壓板。* 1）導(dǎo)軌壓強的分布 當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度大于接觸剛度時，可忽略導(dǎo)軌自身變形的影響，而只考慮接觸變形的影響。這時，沿導(dǎo)軌長度方向的接觸變形和壓強可視為線性分布，沿寬度方向可視為均勻分布。當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度較低時，既要考慮導(dǎo)軌表面接觸變形，又要考慮導(dǎo)軌自身變形，這時壓強為非線性分布，下面只討論線性分布的導(dǎo)軌壓

39、強的計算。 每條導(dǎo)軌面所受的載荷，都可以簡化為一個距導(dǎo)軌中心距離為x的力，這個力的作用又等價于一個位于導(dǎo)軌中心的力f和一個顛覆力矩m的作用。如圖46所示。 圖46 導(dǎo)軌受力情況 在力f作用下，導(dǎo)軌面的壓強（單位為mpa）： = .（1） 在力矩m作用下，導(dǎo)軌面產(chǎn)生的最大壓強（單位為mpa） 由于 m= all=a因此 = （2） 式中 f導(dǎo)軌承受的集中力，單位為n； m導(dǎo)軌承受的顛覆力矩，單位為nmm； a導(dǎo)軌的寬度，單位為mm； l動導(dǎo)軌的長度，單位為mm； -集中力f力引起的壓強，單位為mpa； -顛覆力矩m引起的最大壓強，單位為mpa。由于力f與力矩m同時作用，閱此尋軌所承受的最大、最小

40、、平均壓強分別為： =+ = （1 + ）（3） = = （1）（4） = （+）=.（5）從式(47)可見，平均壓強只與力f的大小和導(dǎo)軌幾何尺寸有關(guān)，而與力的作用點無關(guān)。 從式(45)、(44)可知： (1)x0，即力f作用于導(dǎo)軌中點，m=0，=0，壓強呈矩形分布（如下圖a），導(dǎo)軌受力均勻，但實際上很難實現(xiàn)這種情況。 (2)xl6，即mfl6時，6mfl1，2，0，壓強呈梯形分布（如圖b）。設(shè)計時，應(yīng)盡可能保證導(dǎo)軌在這種受力狀態(tài)下工作。 （3)x=l6，即m=fl/6時， 6mfl=1，=0，=2，壓強呈三角形分布(圖c)。導(dǎo)軌兩端壓強分布相差較大，但仍保持了導(dǎo)軌面全長接觸，設(shè)計時也可采用。

41、 (4)xl6，即m= fl/6時，6m/fl 1，0。這時，導(dǎo)軌一端將出現(xiàn)間隙(圖d)。為此，需要在導(dǎo)軌下面安裝壓板，形成輔助導(dǎo)軌面。設(shè)計時應(yīng)避免出現(xiàn)這種情況。 圖47 導(dǎo)軌壓強的分布 表42 鑄鐵導(dǎo)軌的壓強分布 /mpa導(dǎo)軌種類機(jī)床類別平均壓強最大壓強直線運動導(dǎo)軌主運動導(dǎo)軌和速度較高的進(jìn)給運動導(dǎo)軌中型機(jī)床0.40.50.81.0重型機(jī)床0.20.30.40.6速度較低的運動導(dǎo)軌中型機(jī)床1.21.52.53.0重型機(jī)床0.51.01.5磨 床0.025-0.040.050.08主運動和速度較高的圓周運動導(dǎo)軌 d導(dǎo)軌直徑，mmd30000.20.3環(huán) 行0.152）導(dǎo)軌的許用壓強 導(dǎo)軌的壓強是

42、影響導(dǎo)軌耐磨性的一個主要因素。導(dǎo)軌的支承面積應(yīng)與導(dǎo)軌所承受的載荷相適應(yīng)。如果導(dǎo)軌面的壓強很大，導(dǎo)軌表面將因油膜壓破而加劇磨損。為此，應(yīng)保證導(dǎo)軌面上的平均壓強不超過許用值。由于導(dǎo)軌面上的壓強分布不可能完全均勻，所以還必須保證最大壓強不超過許用值。 機(jī)床鑄鐵鑄鐵、鑄鐵鋼導(dǎo)軌副的許用壓強按表42選取。始終以固定切削條件工作的專用機(jī)床，許用壓強應(yīng)比表中數(shù)值減小2530。鋼鋼導(dǎo)軌副的許用壓強可比表中數(shù)值增加2030。動導(dǎo)軌上鑲裝以聚四氟乙烯為基體的導(dǎo)軌板時，如滑動速度v1m/min時，則pv植不宜超過o2mpam/min；如滑動速度v1m/min時，則許用壓強取0.2mpa。 鋅鋁銅合金zznall05

43、導(dǎo)軌的許用平均壓強p0.2mpa。5.提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 1）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。 2）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： (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

44、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；正確選擇潤滑油或采用循環(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)。 3）均勻磨損 (1)力求使摩擦面上的壓強均勻分布，例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能與集中載荷對稱。 (2)盡量減小扭矩和顛覆力矩。 (3)保證工作臺、溜板等支承件有足夠的剛度。 (4)回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌不宜太寬，以免線速度相差太大。 (5)導(dǎo)軌副中全長上使用機(jī)會不均的導(dǎo)軌，硬度應(yīng)高些。4.2.3滑臺的結(jié)構(gòu)形式 圖 4-8 滑臺的結(jié)構(gòu)形式示意圖 1-導(dǎo)軌上部 2-壓板 3-導(dǎo)軌下部 4-液壓缸 導(dǎo)軌間距的大小根據(jù)導(dǎo)軌的受力情況和和參考現(xiàn)有同類型機(jī)床導(dǎo)軌的尺寸確定。從統(tǒng)計資料來看，中等尺寸的普通車床，床鞍導(dǎo)軌的跨距和最大回轉(zhuǎn)半徑之比=0.81.0。這里取系數(shù)為1.0。則： =1.0=6521.0=130（mm）5.液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算5.1液壓系統(tǒng)概述液壓傳動是以有壓液體為能源介質(zhì)實現(xiàn)各種機(jī)械的傳動。液壓傳動與控制以液壓油或其他合成液體作為工作介質(zhì)，并采用各種允件組成所需要的控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成能完成各種控制功能的傳動系統(tǒng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換傳遞與控制。與機(jī)械傳動，電力傳動等傳動方