機(jī)械制造裝備課件

1、機(jī)械制造裝備2022/7/28機(jī)械制造裝備主要內(nèi)容 支承件是指床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、刀架、工作臺、箱體和升降臺等尺寸大的零件，也稱為“大件”，它是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件。 一、支承件二、導(dǎo)軌 機(jī)械制造裝備一、支承件（一）支承件的功用及基本要求（二）支承件的結(jié)構(gòu)分析 1、提高支承件自身剛度和局部剛度 2、提高接觸剛度 3、提高支承件的抗振性 4、減少支承件的熱變形 5、合理選擇支承件材料及熱處理方式 6、支承件焊接結(jié)構(gòu) 7、支承件的結(jié)構(gòu)工藝性機(jī)械制造裝備（一）支承件的功用及基本要求1、支承件的功用支承件起著支承機(jī)床各部件的作用，承受重力、切削力、慣性力、摩擦力等；支承件內(nèi)部常作為安裝變速機(jī)構(gòu)、液

2、壓系統(tǒng)、電氣裝置、冷卻系統(tǒng)等；正確設(shè)計支承件結(jié)構(gòu)以及合理布局對于保證機(jī)床的精度意義重大。 機(jī)械制造裝備（一）支承件的功用及基本要求2、對支承件的基本要求1）足夠的靜剛度，包括：自身剛度，支承件抵抗自身變形的能力。自身剛度主要為彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度；它主要取決于支承件材料、構(gòu)造、形狀、尺寸及隔板的布置等；局部剛度，支承件抵抗局部變形的能力。局部剛度主要發(fā)生在載荷較集中的部位；它主要取決于受載部位的構(gòu)造、尺寸以及肋條的設(shè)置；接觸剛度，支承件的結(jié)合面在外載荷作用下抵抗接觸變形的能力。它與結(jié)合面的結(jié)合方式、表面粗糙度、材料的硬度、預(yù)壓壓強(qiáng)等有關(guān)。機(jī)械制造裝備（一）支承件的功用及基本要求2、對支承件的基本

3、要求是：2）良好的動態(tài)特性，在規(guī)定的切削條件下，受迫振動的振幅不能超過允許值；不產(chǎn)生自激振動等；3）較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力，在機(jī)床工作過程中，摩擦熱、切削熱等會引起支承件的熱變形和熱應(yīng)力；支承件在鑄造、焊接、粗工中會形成內(nèi)應(yīng)力，在使用中重新分布并逐漸消失，導(dǎo)致變形；4）較高的剛度/質(zhì)量比，在滿足剛度的條件下，應(yīng)盡量減小支承件的質(zhì)量；良好的工藝性，支承件的設(shè)計應(yīng)便于制造、裝配、維修等。機(jī)械制造裝備1、提高支承件自身剛度和局部剛度1）正確選擇截面的形狀和尺寸，支承件主要承受彎矩、扭矩以及彎扭復(fù)合載荷，自身剛度主要是彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，空心截面的剛度大于實心截面剛度；封閉截面的剛度大于不封閉截面剛度；

4、方形截面的抗彎剛度大于圓形截面的，而抗扭剛度較低；因此，設(shè)計支承件時，盡量采用空心截面，加大輪廓尺寸，減小壁厚；盡量把支承件的截面設(shè)計成封閉的框形；支承件受彎為主時，采用方形截面或矩形截面，矩形的在高度方向的抗彎剛度比方形的高；支承件受扭為主時，應(yīng)采用圓形（空心）截面；若受彎與受扭都較大，則采用近似方形截面。機(jī)械制造裝備1、提高支承件自身剛度和局部剛度2）合理布置隔板和加強(qiáng)肋兩壁之間起連接作用的內(nèi)壁為隔板，加隔板能使整個支承件均勻受力。當(dāng)支承件不能采用全封閉截面時，應(yīng)布置隔板和加強(qiáng)肋以提高支承件的剛度；隔板有橫向、縱向和斜向等形式。橫向隔板布置在與彎曲平面垂直的平面內(nèi)，抗扭剛度較高；縱向隔板布

5、置在彎曲平面內(nèi)，抗彎剛度較高；斜向隔板的抗彎剛度和抗扭剛度都較高。加強(qiáng)肋一般布置在內(nèi)壁上，作用同隔板。當(dāng)壁板面積大于400400mm2時，加強(qiáng)肋的高度為壁厚的45倍，加強(qiáng)肋的厚度為壁厚的0.81倍。機(jī)械制造裝備1、提高支承件自身剛度和局部剛度3）合理選擇連接部位的結(jié)構(gòu) 四種結(jié)構(gòu)形式，相對連接剛度分別是：1.0；1.06；1.80；1.85，后兩種效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。4）注意局部結(jié)構(gòu)對機(jī)床剛度的影響 在支承件上開孔，會降低抗彎剛度；必須開孔時，要加蓋，并用螺釘擰緊，補(bǔ)償剛度損失； 床身與導(dǎo)軌連接處的過渡，應(yīng)采取措施來提高導(dǎo)軌處的局部剛度。機(jī)械制造裝備2、提高接觸剛度（1）導(dǎo)軌面和重要的固定面必須

6、配刮或配磨（2）施加預(yù)載機(jī)械制造裝備3、提高支承件的抗振性（1）采用封砂結(jié)構(gòu)（2）采用具有阻尼性能的焊接結(jié)構(gòu)（3）采用阻尼涂層（4）采用還氧樹脂粘結(jié)的結(jié)構(gòu)機(jī)械制造裝備4、減少支承件的熱變形（1）散熱和隔熱（2）均衡溫度場（3）熱對稱結(jié)構(gòu)機(jī)械制造裝備5、合理選擇支承件材料及熱處理方式 支承件的材料主要為鑄鐵和鋼，現(xiàn)在人造花崗石、鋼筋混凝土等的支承件也有較大發(fā)展。人造花崗石具有阻尼好，尺寸穩(wěn)定性好，抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但材質(zhì)脆，抗彎強(qiáng)度較低，主要用于高精度機(jī)床；鋼筋混凝土的阻尼和剛度較高，適用于受載均勻、截面積大、抗振性較高的支承件，但存在易變形、易侵蝕、連接剛度不足等問題；鑄鐵支承件上沒有導(dǎo)軌時，

7、一般采用HT150；若導(dǎo)軌與支承件一起鑄造，需根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇；型鋼和鋼板焊接的支承件，常采用Q235-AF或Q275；支承件在鑄造或焊接中會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，必須進(jìn)行時效處理以消除。機(jī)械制造裝備6、支承件焊接結(jié)構(gòu) 焊接結(jié)構(gòu)的支承件與鑄鐵相比突出的優(yōu)點(diǎn)是：制造周期短；剛度/質(zhì)量比高；結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活，可做成全封閉的；可以按剛度要求方便地加隔板和肋，提高了承載和抗變形能力。 在單件、小批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。機(jī)械制造裝備 7、支承件的結(jié)構(gòu)工藝性 為了便于制造和保證加工質(zhì)量，鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性主要考慮：壁厚應(yīng)盡量均勻，拐角要圓滑過渡；較長的支承件應(yīng)避免兩端有加工面；避免支承件內(nèi)部深處有加工面，特別是傾斜的加工

8、面；盡可能使加工面集中，以減少加工時的翻轉(zhuǎn)與裝夾次數(shù)；加工面都應(yīng)有支承面較大的基準(zhǔn)，方便加工時定位、測量與夾緊。若加工面沒有可靠的工藝基面，需在鑄造時鑄出“工藝搭子”，作為加工時的基準(zhǔn)面，加工完成后，根據(jù)情況判斷是否需要去除。機(jī)械制造裝備二、導(dǎo)軌（一）導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求（二）滑動導(dǎo)軌（三）滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)類型及其特點(diǎn)機(jī)械制造裝備（一）導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求 導(dǎo)軌的功用：導(dǎo)向和承載。 一對導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的是動導(dǎo)軌；不動的是支承導(dǎo)軌或靜導(dǎo)軌。動導(dǎo)軌相對于支承導(dǎo)軌通常只有一個自由度的直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 1、導(dǎo)軌分類 2、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求機(jī)械制造裝備（一）導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求1、導(dǎo)

9、軌分類按工作性質(zhì)分：主運(yùn)動導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌以及調(diào)位導(dǎo)軌；按摩擦性質(zhì)分：滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌 ； 滑動導(dǎo)軌按摩擦狀態(tài)又可以分為： # 液體靜壓導(dǎo)軌，屬純液體摩擦，應(yīng)用于高精度、重型機(jī)床； # 液體動壓導(dǎo)軌，只能用于高速運(yùn)動場合，如主運(yùn)動導(dǎo)軌； # 混合摩擦導(dǎo)軌，運(yùn)動速度不夠高，導(dǎo)軌面處于接觸狀態(tài)； # 邊界摩擦導(dǎo)軌，運(yùn)動速度很低，不能產(chǎn)生動壓效應(yīng)。機(jī)械制造裝備（一）導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求1、導(dǎo)軌分類 滾動導(dǎo)軌是在兩導(dǎo)軌面中裝有滾動體（滾珠、滾柱、滾針）， 特點(diǎn)：運(yùn)動的準(zhǔn)確性和靈敏性高，能微量進(jìn)給；承載能力較低。按受力情況分：開式導(dǎo)軌與閉式導(dǎo)軌 ； # 開式導(dǎo)軌指靠外載荷和部件自重，使導(dǎo)軌面保

10、持貼合； # 閉式導(dǎo)軌指須用壓板才能使導(dǎo)軌面保持貼合，承載能力強(qiáng)。 機(jī)械制造裝備（一）導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求2、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求1）導(dǎo)向精度動導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動的直線性和真圓性，以及與其它運(yùn)動部件相互位置的準(zhǔn)確性；影響導(dǎo)向精度的主要因素：導(dǎo)軌的幾何精度、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)軌和支承的自身剛度、油膜剛度以及熱變形等。機(jī)械制造裝備（一）導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求2、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求2）剛度和耐磨性 剛度不足將直接影響部件之間的相對位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，加劇導(dǎo)軌的磨損 ；導(dǎo)軌的耐磨性是決定導(dǎo)向精度能否長期保持的關(guān)鍵，是衡量機(jī)床質(zhì)量的重要指標(biāo)；導(dǎo)軌磨損的形式有：磨粒磨損、咬合磨損，兩者伴

11、隨發(fā)生，相互影響；導(dǎo)軌耐磨性與導(dǎo)軌材料及熱處理、摩擦性質(zhì)、受力情況、運(yùn)動速度等有關(guān)。 機(jī)械制造裝備（一）導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求2、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求3）低速運(yùn)動平穩(wěn)性即保證低速運(yùn)動或微量位移時不出現(xiàn)“爬行”；產(chǎn)生爬行的主要原因：導(dǎo)軌副的摩擦性質(zhì)、運(yùn)動部件質(zhì)量以及傳動機(jī)構(gòu)的剛度。4）結(jié)構(gòu)工藝性 結(jié)構(gòu)簡單，制造與維護(hù)方便 ；對于研刮導(dǎo)軌，盡量減少研刮量；對于鑲裝導(dǎo)軌，要做到更換容易。 機(jī)械制造裝備（二）滑動導(dǎo)軌 滑動導(dǎo)軌是最常見的導(dǎo)軌，其它類型的導(dǎo)軌都是在滑動導(dǎo)軌的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，接觸剛度大而得到廣泛應(yīng)用。但是滑動導(dǎo)軌摩擦阻力大、磨損快，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象

12、。 1、導(dǎo)軌材料及熱處理 2、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) （1）截面形狀與組合 （2）間隙調(diào)整機(jī)械制造裝備1、導(dǎo)軌材料及熱處理（1）對導(dǎo)軌材料的要求和搭配對導(dǎo)軌材料的要求：耐磨性好、工藝性好、成本低；常用的導(dǎo)軌材料：鑄鐵、鋼、有色金屬、塑料； # 鑄鐵導(dǎo)軌，耐磨性、抗振性和工藝性好，成本低，應(yīng)用廣泛； # 鑲鋼導(dǎo)軌，耐磨性高于鑄鐵，工藝復(fù)雜，成本高，主要用于數(shù)控機(jī)床的滾動導(dǎo)軌上； # 有色金屬導(dǎo)軌，常與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭配，多用于重型機(jī)床； # 塑料導(dǎo)軌，通過粘結(jié)（貼塑導(dǎo)軌）或噴涂（注塑、涂塑導(dǎo)軌）把塑料鋪蓋在導(dǎo)軌面上，使用、維修方便，應(yīng)用廣泛。機(jī)械制造裝備1、導(dǎo)軌材料及熱處理（1）對導(dǎo)軌材料的要求和搭配為了提

13、高耐磨性和防止咬焊，動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)采用不同的材料，一般動導(dǎo)軌采用較軟的材料，尺寸小，便于維修；若須采用相同的材料，要采用不同的熱處理方式使它們硬度不一樣，耐磨。 機(jī)械制造裝備2、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)（1）截面形狀與組合 滑動導(dǎo)軌分為凸形和凹形兩大類，凸形導(dǎo)軌不宜積存切屑，也難保存潤滑油，適合于低速運(yùn)動；凹形導(dǎo)軌潤滑性能良好，適合于高速運(yùn)動，但要配備防護(hù)裝置防止切屑滑入； 機(jī)械制造裝備2、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)（1）截面形狀與組合 直線滑動導(dǎo)軌截面形狀主要有：三角形、矩形、燕尾形和圓形，可以互相組合。三角形（山形和V形）導(dǎo)軌，在垂直載荷作用下，導(dǎo)軌磨損后能自動補(bǔ)償，因此導(dǎo)向精度高；矩形導(dǎo)軌，制造簡便，剛度和承載能

14、力強(qiáng)，兩方向互不影響；燕尾形導(dǎo)軌，需要導(dǎo)軌數(shù)量最少的，磨損后不能自動補(bǔ)償；圓形導(dǎo)軌，制造簡便，磨損后調(diào)整間隙困難，為防止轉(zhuǎn)動要采取措施，不能承受大的轉(zhuǎn)矩。機(jī)械制造裝備2、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)（1）截面形狀與組合 常用的導(dǎo)軌組合形式有：雙三角形導(dǎo)軌，導(dǎo)向精度高，精度保持性好，有磨損時會自動補(bǔ)償磨損量；屬超靜定，加工、檢驗和維修困難，用于精度要求高的機(jī)床；雙矩形導(dǎo)軌，剛度高，承載能力強(qiáng)，制造、維修方便；導(dǎo)向性差，側(cè)向?qū)к壝婺p后不能自動補(bǔ)償，多用于重型機(jī)床、組合機(jī)床，特別是數(shù)控機(jī)床等；三角形和矩形組合，兼有導(dǎo)向性好，剛度高，制造、維修方便的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣泛；燕尾形導(dǎo)軌，結(jié)構(gòu)緊湊，高度尺寸小，能承受傾覆力矩；

15、剛度較差，磨損間隙不能自動補(bǔ)償，用于受力小、層次多、高度尺寸小、移動速度不大的場合；機(jī)械制造裝備2、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)（1）截面形狀與組合 常用的導(dǎo)軌組合形式有：矩形和燕尾形組合，能承受較大的傾覆力矩，多用于橫梁、立柱、搖壁等導(dǎo)軌；雙圓柱形組合，制造方便，耐磨性較好；間隙調(diào)整困難，磨損后不容易補(bǔ)償，用于只承受軸向載荷的地方。 當(dāng)機(jī)床工作臺面很大時，可采用3條或3條以上導(dǎo)軌組合，如三矩形導(dǎo)軌，雙矩形和三角形組合等，如龍門銑床，工作臺面寬度3000mm；龍門刨床工作臺面寬度5000mm時用雙矩形和三角形組合導(dǎo)軌。機(jī)械制造裝備2、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)（2）間隙調(diào)整 導(dǎo)軌面之間的間隙應(yīng)該適當(dāng)，過小會增加摩擦，使運(yùn)動不靈活，操作費(fèi)力；過大則使導(dǎo)向精度下降，容易產(chǎn)生振動。調(diào)整方法有：