组合机床的滑台及底座设计机械cad图纸大学毕设论文.docx

1、组合机床的滑台及底座设计机械cad图纸大学毕设论文摘要针对履带式拖拉机后桥轴的机械加工工艺，设计其法兰盘上六个孔的钻孔工序所用的组合机床的滑台及底座。下文主要阐述了组合机床的导轨设计，支承件，以及主轴组件的设计，其中支承件设计包括滑台，滑台体，滑台座的设计。机床的总体布局确定了机床的各个组成部件。导轨设计主要包括导轨类型的选择、截面形状、结构尺寸的确定、压强验 、材料选择及热处理、润滑及防护装置和拟定导轨制造的技术要求。支承件的设计主要包括最小壁厚的确定、隔板及加强筋的确定、材料及时效处理的选择、工艺结构的合理性和尺寸的确定。主轴组件的设计包括主轴的传动,主轴直径的确定,润滑及密封,主轴滚动轴

2、承的选择, 主轴箱轮廓尺寸的确定,主轴箱传动系统设计。关键词 组合机床；主轴箱；滑台；导轨；支承件；主轴组件AbstractThis 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

3、 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

4、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 d

5、etermination 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 theident

6、ification, 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 components1绪论1.1机床总体设计.71.2工艺分析.71.3机床总体布局.81.4机床技术参数的确定.91.5配置型式及结构方案的确定.102导轨2.1导轨的功用与分类.122.2导

7、轨应满足的要求.122.3导轨的结构类型.142.4导轨的尺寸.152.5导轨材料的热处理.162.6导轨的润滑与保护.192.7 滑动导轨磨损的基本形式.202.8提高导轨的耐磨性措施202.9导轨的验算203 支承件.214 液压滑台4.1 液压滑台的类型选择.224.1.2 液压滑台的技术性能规格.224.1.3 滑台体、滑台座的工艺性.254.14 滑台的总体尺寸.265 侧底座5.1 中间底座.285.2 侧底座的形状.285.3 壁厚的选择.295.4侧底座的尺寸.295.5侧底座的材料.296 主轴组件6.1 主轴组件的组成及特点.306.1.1 主轴组件的功用.306.1.2

8、主轴组件的基本要求. .306.2 主轴.316.3 主轴的传动.316.3.1 主轴的传动方式.326.3.2 主轴传动件的布置.326.4 主轴滚动轴承.337 主轴箱的设计7.1 主轴箱轮廓尺寸的确定.347.2主轴箱通用轴类零件选择.347.2.1 确定传动轴的直径及选材.357.3 主轴箱传动系统的设计.36结论 .37致谢.38参考文献.39附录.40附录1.40英文原文.40中文翻译.491绪论1.1机床总体设计机床总体设计，是确定所设计机床的工艺方法、运动及其分配、传动和控制、结构和性能，最后画出机床总体布局图等机床设计工作。1.2工艺分析（1）工艺方案的确定机床上的工艺方法多

9、种多样，其对机床的结构和性能影响很大。工艺方法的改革常导致机床的运动、传动、布局、结构、性能以及经济效果等方面的一系列变化。本机床是用来加工履带式拖拉机后桥轴的专用组合机床，具体工艺见工艺过程卡片和工序卡片，此机床设计的是专用在法兰盘的钻孔的组合机床。（2） 夹具方案的拟定对于专用机床，夹具是针对某特定工件而设计的，它是专用机床的一个重要部件，夹具方案的拟定是专用机床总体方案设计的组成部分，本机床夹具用专用液压夹具，用限位装置，V 形块定位，来夹紧后桥轴对法兰盘进行钻孔，具体图示如机械加工工序卡片图所示。（3） 机床运动的确定机床运动的确定 是要确定机床运动的数目、运动的类型以及运动的执行件。

10、一般来说，工艺方法决定机床运动，上述专用组合机床的工艺方法是六把钻头同时运作，相应的表面成型运动为：六主轴的可回转主运动，工作台纵向进给运动；辅助运动为：工作台快速移近，快速退回。1.3机床总体布局机床总体布局是确定机床的组成部件以及各个部件和操纵，控制机构在整台机床中的配置。机床共包括左右侧底座，中间底座，左右侧主轴箱，电气设备，电动机，工作台，夹持工件的夹具，以及刀具等装置，夹具安装在工作台上，工作台由进给油缸驱动，沿床身导轨作纵向进给运动、按钮台手柄，行程开关等分别设在机床中适当部位。（1） 运动的分配机床上的工艺方法确定后，刀具和工件在切削加工时的相对运动亦随着被规定了，机床运动的合理

11、分配是由多方面因素决定的，对于一般钻孔工作，主运动和进给运动均由刀具完成比较方便，但在钻深孔时，为了提高被加工孔中心线的直线度，须将回转主运动分配给工件，不过此设计的组合机床即是一般情况即可。（2） 加工精度和粗糙度在设计要求加工精度和粗糙度较底的机床时，总体布局应有利于提高机床的刚度和传动精度减少振动和热变形，为提高机床的刚度，布局应尽量形成封闭式框架结构，为了减少机床的振动，精密机床和普通机床常采用分离传动，使主轴等工作部件与振动较大部件分装在俩个地方。为了减少热变形对机床加工精度的影响，在进行总体布局时，可用下述措施：1 采用分离传动等分离热源 2 对热源采取冷却 3 热源平衡布置， 使

12、热传递和变形对称均匀。（3）改善机床性能和技术经济指标机床性能和技术经济指标的改善，可借助于结构，布局等多方面的措施实现。1 减少振动：不平衡的电动机常经机床中的一个受迫振源，为了减少由于电动机不平衡所激励的受迫振动，应合理安排电动机的位置，此电动机可安装在机床箱上面，把床头箱，床身作为支承部件。2 改善排屑：将刀架溜板斜置，切削借助自重自动地经床身内的排屑槽道，落进盛屑手推车，这种布局保证了切屑的及时排出。(4) 机床操作部位的布局机床总体布局，应保证操作者与工件之间有合适的相对位置，以便于装卸工件，调整刀具，观察加工情况以及测量工件尺寸，常用的操纵手柄，手轮，按钮，数量表等尽可能设置在操作

13、者身处，使操作者方便，省力，具体如视距A250350mm,视角1015，主轴离地面高度H10001200mm，手柄离地面高度以6001000mm 为宜。图11 左图示出视距A、视角l、2主轴离地面高度H 的较为适宜的数值。右图示出设置操纵手柄(在水平面内)的一舱范围和优先范围。手柄离地面高度以6001100mm为宜，其中较大值适于较小的操纵力，较小值适于较大的操纵力。当工件或机床部件的尺寸相当大，致使切断1 刃或被加工面离地面的高度过大，为了得到适宜的视距，可设置操作者站台，或将工件安装在地坑内。对于特大型机床，可采用电视设备，操作者通过电视屏幕观察切削加工情况。为了简化机床结构，有时允许将不

14、常用的手柄就近设置在被操纵的部件上，尽管这些手柄离操作者较远。例如，专用铣床主轴套筒的移动方头和夹紧方头就设置在顶梁的侧面(图1-1)。对于某些大型机床，当操作者须在几个位置上工作时，可采用联动手柄或悬挂式按钮站，使操作者在各个位置上都可以操纵机床。图1.1 人体尺寸与操纵手柄位置的关系A 一视距；1、2一视角；H工件(刀具)中心线离地面高度； d 一典型工件的直径；Wl 一双手所及的极限范围；W2 一设置操纵于柄的一般范围；W3 一设置操纵手柄的优先范围1.4机床技术参数的确定（1）动力头工作循环及其行程的确定此台组合钻床根据被加工件为浅孔，循环过程包括:快速引进、工作进给和快速退回。工作进

15、给长度的确定工进长度等于被加工孔深与刀具的切入长度与切出长度之和。1切削用量的确定组合机床切削用量的选择必须从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析，在满 加工要求的前提下，按照经济性原则，合理地选择切削用量。在确定切削用量时注意以下问题：尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。由于连接动力部件的主轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不等:因此其切削用量选择也各有特点。如钻孔要求切削速度高每转进给量小;铰孔却要求切削速度低而每转进给量大;惚端面则要求切削速度低、每转进给量小等。而同一主轴上的刀具的每分钟进给量是同样的，要使每把刀具均能有合适的切削用量是困难的。一般情

16、况下可先按各类刀具选择合理的主轴转速n(转/分)和每转进给量f （毫米/转)，然后进行适当调整，使各个刀具的每分钟进给量相同，皆等于动力滑台的每分钟进给量Vf。这样，各类刀具都不是按最合理切削用量而是按一个中间切削用量工作。假如确实需要，也可按多数刀具选用一个统一的每分钟进给量，对少数刀具采用附加(增/减)机构，使之按各自需要的合理进给量工作，以达到合理使用刀具的目的。复合刀具切削用量选择，应考虑刀具的使用寿命。进给量通常按复合刀具最小直径选择，切削速度按复合刀具的最大直径选择。如“钻一铰”复合刀具，进给量按钻头直径选择，切削速度按铰刀选择。“扩一铰”复合刀具进给量按扩孔钻选择，切削速度按铰刀

17、选择。对于完成同类工艺的多级阶梯复合刀具，进给量应选择其小直径允许值上限，切削速度应选择其大直径允许值上限。由于整体小直径复合刀具的强度较低，故切削速度应选得稍低些。选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。生产率要求不高时，就没有必要将切削用量选得过高，以免降低刀具耐用度。对于要求生产率高的大批大量生产用组合机床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困难，造价高的所谓“限制性”工序刀具的切削用量。但须注意不能影响加工精度，也不能使刀具耐用度降低。对于“非限制性”刀具，应采取不使刀具耐用度降低的某一极限值，这样可减少切削功率。组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4 小

18、时。切削用量选择应有利于主轴箱设计。若能作到相邻主轴转速接近相等，则可使主轴箱传动链简单，某些刀具带导向加工，若不便冷却润滑，则应适当降低切削速度。选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。尤其是当采用液压动力滑台时，所选择的每分钟进给量一般应比动力滑台可实现的最小进给量50%。否则，会由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度，甚至造成机床不能正常工作。1.5配置型式及结构方案的确定根据上述工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既考虑到实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产率;又考虑到机床操作、维护、修理、排屑的方便性，还注意到被加工零件的生产批量。影响组合钻

19、床配置型式和结构方案的主要因素有:1加工精度在选择组合钻床的结构方案时，首先必须注意到能否保证稳定的加工精度。通常根据经验数据进行机床配置型式的选择。固定式夹具组合钻床能达到的钻孔位置精度最高，采用固定导套一般能达士0.20mm，当严格要求主轴与导向的同轴度，减少钻头与导套间的间隙，导向装置靠近工件时，可达到士0.15mmo根据工件的生产类型，完全可以采用单工位固定夹具的机床型式。被加工件的尺寸、形状、加工部位的特征根据被加工零件的特点，适于采用卧式机床，卧式机床可使定位基面与设计基面重合，而且排除切屑容易。2操作的方便性合理确定装料高度以使操作方便。在现阶段，设计组合机床时，装料高度可视具体

20、情况在8501060mm 之间选取，由于被加工件较小，装料高度可稍高些。3夹具形式对机床方案的影响从工件形状看，似乎可采用立式机床加工，但是考虑从装配结合面钻孔的必要性，主定位基面又是选用装配结合面，不能改为相对面，这样立式钻床夹具设计比较难，因而采用卧式加工方案。使用厂的技术能力和工作环境为使钻床在温度过高时工作性能稳定，而且由于被加工件不需多次进给，故选用机械通用部件配置钻床。2导轨2.1导轨的功用与分类导轨的功用是承受载荷和导向。它承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力，运动部件可以 着导轨运动。运动的导轨称为动导轨，不动的导轨称为静导轨或者支承导轨。动导轨相对与静导轨可以作直线

21、运动或者回转运动。有用于保证主运动轨迹的，也有用于调整部件之间的相对位置的，后者在加工时没有相对运动。动导轨相对于支承导轨只有一个自由度的运动，以保证单一方向的导向性。通常动导轨相对于支承导轨只能作直线运动或圆周轨迹运动。实现直线运动的称为直线运动导轨；实现圆周运动的称为圆周运动导轨。导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式导轨。开式导轨是指在部件自重和载荷的作用下，运动导轨和支承导轨的工作面始终保持接触、贴合，其特点是结构简单，但不能承受较大颠覆力矩的作用，而闭式导轨借助于压板使导轨能承受较大的颠覆力矩作用。本设计中，由于导轨必须承受较大的颠覆力矩作用，经过综合考虑选用闭式导轨。根据导轨面的磨擦

22、性质，导轨又可分为滑动导轨和滚动导轨。滑动导轨的结构简单，便于制造，精度和刚度易于保证，故在通用机床上得到广泛的应用；但其摩擦因素较大，易磨损，低速运动平稳性较差。而滚动导轨的优点是摩擦系数小，动静摩擦系数很近，因此摩擦阻力小，运动轻便灵活，灵敏度高；运动所需功率小，摩擦生热少，磨损也小，精度保持性高；低速运动平稳性好，不易产生爬行，移动精度和定位精度都较高；滚动导轨的润滑简单，以及高速运动时不会像滑动导轨那样因动压效应而使导轨浮起等优点。但由于滚动体与导轨面之间的接触面积较小，不易形成油膜阻尼，因而刚度较低，抗振性也较差。如果对它进行预紧，可在原有刚度的基础上提高数倍。滚动导轨的结构比较复杂

23、，往往需要淬火的镶钢导轨，再加上滚动导轨的平直度和粗糙度比较敏感，导轨对赃物也比较敏感，因此制造精度也要求较高，而且需要有较好的导轨防护装置，故其制造成本较高。因此选用滑动导轨。又由于实现的是直线运动，因此本设计中选用直线运动导轨。2.2 导轨应满足的要求机床导轨的质量，在很大程度上决定了机床的加工精度、工作能力及使用寿命。导轨一般情况下应满 精度高、承载能力大、刚度好、摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、装配、调整和维修、成本低等要求。下面5个要求更为突出：1导向精度导轨在空载运动和切削条件下运动，都应具有 够的导向精度。所谓导向精度是指动导轨运动轨迹的

24、准确性。它是保证导轨工作质量的前提。它包括两方面的要求：一是运动轨迹的形状误差要求，如直线导轨的直线度和圆导轨的圆柱度；二是运动轨迹的位置误差要求，即导轨与有关部件之间的位置精度。例如，车床床身导轨相对主轴轴线的平行度。2精度保持性为了保证机床的工作能力，能够长期的保持其导向精度，对导轨提出了耐磨性和刚度的要求。工作部件 导轨面长期运行会引起导轨不均匀磨损，破坏导轨的导向精度。如有些普通车床的铸铁导轨，一旦润滑较差，前导轨靠近床头箱的一段，每年磨损量可达 0.20.3mm，直接影响了机床的加工精度和使用寿命。在外力作用下，导轨要产生变形，不仅破坏了导轨的导向精度，也会恶化导轨的工作条件，使导轨

25、的压强分布不均匀，加剧导轨的磨损。因此，导轨的刚度是导轨的工作质量的另一重要指标。3低速运动平稳性即应保证在作低速运动或微量位移时不出现不平稳现象；进给运动时的不平稳将使加工表面粗糙度增大；定位运动时的不平稳，将降低定位精度。低速运动的平稳性与导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以及传动动导轨运动的传动系统的刚度等有关。爬行是个很复杂的现象，它的主要原 之一在于静、动摩擦系数的差异。试验表明，两个物体之间的摩擦系数是随着速度的变化而变化的。出现爬行的原 主要在于：1 当摩擦面处于边界摩擦状态时，存在着动、静摩擦系数发生变化和动摩擦系数随速度的增加而降低的现象；2 运动件的质量较大；3 传动

26、件刚度不够；4 运动速度太低。爬行会影响加工精度和粗糙度，甚至会产生废品和事故。为防止出现爬行现象，在设计低速运动机构时，除提高传动机构的刚度降低移动件质量外，在导轨副设计中可采取措施来减少静、动摩擦系数之差 f。具体办法有：1 用滚动摩擦、液体摩擦代替滑动摩擦。如采用滚动丝杠、静压螺母、滚动导轨和静压导轨 （它们的摩擦系数都很小 等。从根本上改变了摩擦面间的性质，基本上可以清除爬行。2 使作用在导轨面的正压力降低，如采用卸荷导轨。3 采用减摩材料。4 采用导轨油。其可以大大减小摩擦表面之间的静、动摩擦系数之差， 而能降低临界速度，甚至完全消除爬行。5提高传动机构的刚度k如果以上几种防止爬行的

27、办法中，单独采用一种难以奏效，也可以几种办法联合使用。（4）导向精度 导向精度包括两方面的要求：一是运动轨迹的位置误差要求，即导轨与有关部件之间的位置精度；二是运动轨迹的形状误差要求，如直线导轨的直线度和圆导轨的圆柱度。 2.3 导轨的结构类型选择合适的结构，以减小导轨的比压，力求磨损均匀，并使导轨从结构上保 磨损后能调整间隙及磨损后对精度影响尽可能小。为了能承受更大的颠覆力矩 （在垂直于运动的平面内），减少导轨上的单位压力，一般机床导轨都采用两根导轨组成。在引导同一部位的一组导轨中，根据受力大小和方向不同，并考虑到工艺性等要求，各根导轨常做成不同形状，组合在一起来应用。三角形导轨的导向性好，能自动补偿间隙，矩形导轨的工艺性好，因此这两种型式的导轨组合应用最普遍。导轨组合型式与应用见表2.1表2.1 导轨的组合形式特点及其应用导轨的组合形式特点与应用双三角型无间隙，导向精度高，磨损后相对位置变化小，精度保持性好，但工艺性差，制造困难，加工检修困难。适用于高