毕业设计（论文）X62W铣床床身整体的改造设计

1、第一章 x62w铣床床身整体的改造设计1、 1 x62w万能铣床床身 x62w万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一种较为精密的加工设备，x62w万能铣床的整体结构如下所示：图1-1 x62w万能铣床主要结构 它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座登记部分组成。在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动（前后移动）的溜板。溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动（左右移动）。床身用来固定和支承铣床各部件。顶面上有供横梁

2、移动用的水平导轨。前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动。内部装有主电动机，主轴变速机构，主轴，电器设备及润滑油泵等部件。横梁一端装有吊架，用以支承刀杆,以减少刀杆的弯曲与振动。横梁可沿床身的水平导轨移动，其伸出长度由刀杆长度来进行调整床身结构如下所示：图1-2 床身结构图1、2 x62w万能铣床床身改造方案图1-9 x62w万能铣床原来的结构图1-10 改进后的结构 原来的结构，是床身与齿轮轴通过间隙连接，我感觉当转动齿轮轴时，齿轮轴与床身之间会有摩擦，因此会使齿轮轴转动比较困难，通过研究以及以前学过的知识，我在齿轮轴与床身之间加了两个轴承，这样会使齿轮轴的转动比较省力，操作比较容易。符合

3、了改进设计中的操作简便原则。1、3 床身设计应满足的要求床身作为一个支撑件，是机床的基础构件。因为比较大，所以也称为“大件”。在切削时，刀具与工件之间互相作用的力大部分作用在床身上并使之变形。机床的动态力使床身和整体震动。床身的热变形会改变执行器件的相对位置和运动轨迹。这些，都将影响加工精度和表面质量。因此，床身是机床十分重要的构件。因此在床身设计中，对其要求如下：1：应具有足够的刚度和较高的刚度重量比。后者在很大程度上反映了设计的合理性。2：应具有较好的动态特性。这包括较大的位移阻力和阻尼；与其它部件相配合，使整机的各阶固有频率不致与既激振频率相重合而产生共振，不会发生薄壁震动而产生噪音等.

4、3:床身应设计的使整机的热变形较小.4:应该排屑畅通,吊运安全,并具有良好的工艺性以便于制造和装配.床身的性能对整机床的性能有不小的影响,床身的重量又往往占机床很大部分.因此,应该正确地进行床身的结构设计,并对主要的构件进行必要的验算和试验.使支撑件能满足对它的基本要求,并在这个前提下节约材料.由此可知，床身的设计步骤,应该是首先是根据其使用要求进行受力分析.再根据所受的力和其他要求,并参考现有机床同类构件初步决定其形状和尺寸.然后,可以用有限元法借助电子计算机进行验算或进行模型试验,求得其静态和动态特性,并据此对设计进行修改或对几个方案进行比较,选择最佳方案.受力分析初步决定其形状和尺寸进行

5、验算或进行模型试验进行修改选择最佳方案图1-3 床身的设计步骤这样,在设计阶段就可以预测床身的性能,以避免盲目性,提高一次成功率.床身受力分析床身是机床的一个重要组成部分.分析床身的受力必须首先分析机床的受力.机床根据其所受外载荷的特点,可分为三大类.如下表所示：表1-1 机床受外载荷情况分类这类机床工件较重,切屑力较大,移动件的重量也较大.因此,载荷必须同时考虑工件重力,切屑力和移动的重力这类机床以精细加工为主这类机床的外载荷以切屑为主.工件的重量,移动部件的重量等相对较小,在受力和变形分析时可忽略不计.中型普通机床,铣床,立式钻床,摇臂钻都属于这一类大型机床精密、高精密机床中小型普通机床这

6、类机床工件较重,切屑力较大,移动件的重量也较大.因此,载荷必须同时考虑工件重力,切屑力和移动的重力这类机床以精细加工为主这类机床的外载荷以切屑为主.工件的重量,移动部件的重量等相对较小,在受力和变形分析时可忽略不计.中型普通机床,铣床,立式钻床,摇臂钻都属于这一类大型机床精密、高精密机床中小型普通机床由此可知，对于x62w万能铣床，属于中小型普通机床的受力方式，即x62w万能铣床的外载荷以切屑为主。工件的重量，移动部件的重量等相对较小，在受力分析和变形分析时可忽略不计。1、4 床身材料的选择及壁厚的设计14.1 床身材料的选择作为x62w万能铣床的重要部件，铣床工作时的大部分力都作用在床身上，

7、因此床身的材料选择非常重要，选择合理，不但能满足设计要求，而且能节约材料，降低成本，减轻自身重量。表1-2 常用铸造金属材料的铸造性和结构性特点类 别性能特点结构特点灰铸铁件流动性好，体收缩和线收缩性小。综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高34倍。吸振性好。弹性模量低。形状可以复杂，结构允许不对称，有箱体形、筒形等。用于发动机的汽缸体、筒套、各种机床床身、底版、平板、平台等。球墨铸铁件流动性与灰铸铁相近；体收缩比灰铸铁大，而线收缩小，易形成缩孔、疏松。综合力学性能高；抗磨性好；冲击韧性、疲劳强度较好。消振能力比灰铸铁低一般多设计成均匀壁厚；对于厚大断面件，可采用空心结构，如球墨铸铁曲轴轴颈部分

8、。可铸铁件流动性比灰铸铁差，体收缩很大，退火前，很脆，毛坯易损坏。综合力学性能稍次于球墨铸铁，冲击韧性比灰铸铁大34倍由于铸态要求白口，一般薄壁均匀件，常用厚度为5-16。为了增加其刚性，截面形状多加工成工字形或箱形，避免十字截面；零件突出部分应用肋条加固。铸钢件流动性差，体收缩、线收缩和裂纹敏感性都较大。综合力学性能高；抗拉强度与抗压强度几乎相同，吸振性差。结构应具有最少的热节点，并创造顺序凝固的条件。相邻壁的连接和过度更应圆滑；铸件截面应采用箱行和槽形等近似封闭状的结构；一些水平壁应改成斜壁或波浪形；整体改成带窗口的壁，窗口形状最好为椭圆形或圆形，窗口边缘须作出凸台，以减少产生裂纹的可能对

9、于x62w万能铣床，床身作为支撑件，形状复杂，并承受铣床的打不部分力，并且在工作时，床身震动较为严重。结合以上分析，灰铸铁件吸震性好，并能达到强度要求，且铸造容易，经济性好，因此确认灰铸铁为x62w万能铣床床身的材料。1.4.2 壁厚的设计通过以上分析，由于x62w万能铣床床身要进行砂模铸造，查阅资料可知，其外壁可由当量尺寸c来确定。 c= （公式1-1） (式中，l、b、h床身的长、宽、高。) 将l=0.7 b=0.62 h=1.3 代入得c=1.1由下表可得床身壁厚为10mm.表1-3 床身壁厚计算当量尺寸对照表当量尺寸c0.751.01.51.82.02.533.54.5壁厚（mm）81

10、0121416182022251、5 机床床身的制造方法的选择 由于x62w万能铣床床身的材料选用铸铁，适于进行铸造，而且铸造生产成本低，铸造工艺灵活性大，几乎不受零件大小、形状、重量、结构复杂程度的限制，所以床身用铸造方式制造出来。 铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两种，x62w万能铣床床身的铸造属于基本零件的铸造，可采用砂型铸造，主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。 1.5.1下面将砂型铸造的生产过程描述如下： (一)配砂 型砂是多种造型材料的混合物。根据铸件对型砂的要求，将造型材料按一定的比例均匀地混合，这项工作叫做配砂。 型砂通常是由砂子和粘接剂所组成。

11、砂子是耐高温的材料，是型砂中的主体。粘接剂的作用是把砂粒粘在一起。粘接剂中应用最广泛的是粘土。有时为了满足某项性能要求，型砂中还可以加入其它的附加物，如煤粉、木屑等。型砂性能对铸件产量和质量影响很大。例如型砂的可塑性不好，就不容易得到轮廓清晰的型腔；型砂的强度不高，则在起模和搬运的过程中容易发生损坏，在浇注时发生冲砂等；型砂的透气性产差，就不能将浇注过程中产生的大量气体及时排出，当这些气体进入金属液体时，就会使铸件产生气孔；型砂的耐火性不好，在浇入高温的金属液后，型砂会被烧熔粘结在铸件表面上，形成粘砂；型砂的退让性不好，会对凝固后的铸件收缩产生较大的阻力，由此可能使铸件产生裂纹等。造型材料的质

12、量，配砂工作的好坏等，将直接影响型砂的性能，进而影响铸件床身的质量。生产中对配制好的型砂，要经常用仪器进行测定，以保证型砂各项性能指标。（二）、造型 利用铸模或其它方法制成所需要的砂型，这项工作叫做造型。实际生产中，铸件的形状，大小和技术要求等，变化很大，因而造型方法也是多种多样的。现简述分类如下：1、按造型方法分 有手工造型和机器造型。虽然手工造型没有机器造型产量高、质量好，但由于需要准备的工作量较少，灵活性和适应性又比较大，所以当铸件批量不大时，目前还是广泛使用手工造型。2、按造型用的铸模分 有实样模造型和刮板造型。对造型来说，实样模造型比刮板造型容易，但做铸模的工时和耗费的材料较多。生产

13、中一般使用实样模造型，特别是铸件生产数量较多时。3、按砂型所处的地点分 有砂箱造型和地面造型。把砂型作在地坑里，可以节省砂箱，但不能搬运和翻转，造型较不方便。一般情况下，宜采用砂箱造型。4、按型砂是否烘干分 有湿型、表面干型和干型。砂型在浇注前不进行烘干的叫做湿型，在浇注前进行烘干的叫做干型。两者比较，干型的强度等性能较好，但要多一道烘干工序。重量较大，质量要求较高的铸件常用干型浇注。表面干型是将修好的砂型进行适当的表面干燥，以增加铸件的表面强度。它是扩大湿型应用范围的途径之一。 造型工作中，不仅要采用经济、简便的方法把砂型制造出来，而且要根据具体的铸件材质种类、尺寸大小、结构形式、生产批量和

14、质量要求，结合实际生产条件来选择各自的造型方法。(三) 熔炼将床身材料铸铁在金属炉中熔成具有规定成分和温度的液态合金,这项工作叫做熔炼。铸工车间中，熔炼金属的炉子很多，如冲天炉、电炉、坩埚炉等。熔炼铸铁的炉子最常用的为冲天炉。冲天炉的炉衬是用耐火材料砌成的，外面围以钢板炉壳。金属炉料和焦碳等按一定的比例分批地从加料口加到底焦上。从鼓风机吹来的空气，经过炉身下部的风箱和进风口进入炉中。焦碳燃烧时放出的热量使金属炉料融化。熔化了的铁水贮在底部或炉前，待汇集到一定数量后，凿去出铁口内的泥塞，铁水便通过出铁槽流入铁水包中。 熔炼工作中，要控制好金属液的成分和温度，否则会产生废品。（四） 浇注 将液体金

15、属浇入到砂型中，这一过程就叫做浇注。浇注是通过浇包进行的。浇注时，浇包要靠近浇口，不要太高，否则金属液会丛浇口溅出来；要使浇口保持注满状态，以免溶渣杂质进入型腔，使铸件产生夹渣缺陷。 浇注前，要穿戴好防护用具，和金属液接触的工具要预热，以免引起金属液飞溅时伤人。（五） 清理 清除铸件上的浇冒口和内外表面上粘砂等。这项工作叫做清理。铸铁件的浇冒口可以用敲断的方法去除，铸钢件常用气割方法去除。铸件表面清理工作可用滚筒、抛丸等设备完成。在缺乏设备或铸件上难以清理的部位，可用手锤、凿子和钢丝刷来进行。捶击时应注意捶打的方向和力的大小，以免损坏铸件。1.5.2造型的基本操作 造型是铸造生产的主要过程之一

16、。由于铸件的复杂程度不同，所选择的造型方法也不同。尽管造型方法种类很多，但他们的操作方法基本上还是类似的。 （一）、造型用的工艺装备和工具、辅具手工造型用的工艺装备和工具、辅具的种类很多，较为常用的有：1、铸模 常用的实样铸模，起形状与铸件的外型基本上相似。不同的地方有：铸件有孔穴的地方，在铸模上反而要作出芯头，使制成的型腔，能够很好地支撑和固定泥芯。铸模的尺寸一般要比铸件大一些，用以补偿金属冷却时的收缩量等。铸模大多数是用木材制成，因为木材容易加工。用木材制成的铸模叫做木模。当铸件的数量较多时，常用金属或塑料制成，分别称为金属模和塑料模。铸模的好坏对造型工作的影响很大，使用时要爱护，防止其损

17、坏。2、砂箱 砂箱的作用是便于桩实砂型，并方便地翻转和搬运砂型，浇注时防止金属液将砂型涨裂等。砂箱的箱体常做成方行框架结构。在砂箱两旁装有便于搬运和紧固砂型的箱耳。尺寸稍大的砂箱，在框架内还设有砂挡，用来增加砂箱的强度，增大与型砂之接触面使不致塌箱。较为完善的砂箱还设有合箱用的定位装置。砂箱常用铸铁制成。根据生产情况也可以用铸钢、铝合金和木材等制成。生产中两个砂箱造型的较多，下面的叫下箱，上面的叫上箱。上下箱要配对，箱口边要平，定位装置要准确。砂箱尺寸的选择，应使砂箱内侧与铸磨和浇口之间的距离不小于表中的数值，以防止浇注时发生抬箱现象；但也不能过大，以避免增加造型的工作量和型砂的用量。表1-4

18、砂 箱 大 小木模外侧与砂箱内壁的最小距离浇口外侧与砂箱内壁的最小距离=500x500 500x5001000x1000 =1000x10003050100405080 3、底版 底版是一块具有光滑工作面的平板。造型时用来托住铸模、砂箱和型砂等。底版可用硬木、铝合金或铸铁制成。4、造型工具 常用的造型工具有铁锹、筛子、砂冲、刮板、通气针、起模钉等。为了减轻劳动强度和提高生产效率，在生产较大的砂型和你芯时。常采用风动捣固器，又叫做风枪，它是由压缩空气带动的。风动捣固器装砂，每分钟可达1200次，锤头形状可以根据需要更换。5、修型工具 常用的修型工具有刮刀、提钩、竹片梗、圈圆、圆头等。修型工具的形

19、状和大小随被修砂型表面情况而定。改进修型工具，可提高修型的质量和效率。6、造型辅具 常用的造型辅具有转尺、水平仪、卡钳、角尺、直尺等。(二)、造型操作的一般程序1、放稳底版，清除底版上的散砂，按考虑好的方安，将铸模放在底版上的适当的位。2、套上下箱，并使铸模在箱内的适当位置。如铸模容易粘附型砂，造成起模困难时，要撒上一层放粘砂材料。3、在铸模表面筛上铲上一层面砂，将铸模盖住。4、向砂箱内铲一层背砂。5、用尖头砂冲将分批填入的背砂逐层桩实。6、填入最后一层背砂，用平头砂冲桩实。7、用刮板刮去多余的型砂，使砂型顶面和砂箱边缘齐平。8、用通气针在砂型表面上扎出通气孔。9、翻转下型10、用刮刀将铸模四

20、周砂型表面光平，撒上一曾分型砂。11、用皮老虎吹去铸模上的分型砂。12将上箱放在下箱上，必要时在铸模上撒上防粘砂材料。13、放好浇口棒，加入面砂，14、填入背砂15、用尖头砂冲桩实被砂。16、最后一层被砂用平头砂冲桩实。17、用刮板刮去多余的被砂。18、用通气针扎出通气孔，取出浇口棒并在直浇口上部开挖外交口。19、取去上型，翻转放好。取去上型前要在砂箱上作出定位记号。20、扫除分型砂，用水笔湿润靠近铸模处的型砂。21、拧入起模钉，用小锤轻轻捶击，将铸模向四周松动，然后从砂型中取出。22开挖浇口。23、合好上型，加上压铁。1.5.3 造型根据所设计的x62w万能铣床床身的情况，造型是采用砂箱造型

21、。砂箱造型的造型方法有以下几种：1、整模造型整模造型是指铸模可以直接从砂型中起出来的造型方法，是造型中最简单的一种。2、分模造型如圆柱体、管子等铸件，特别是当他们的长度较长时，横放造型较为方便。由于铸件截面形状为圆形，如果仍采用整模造型就不能直接起出铸模；对于这一类铸件，一般采用分模造型。3、挖砂造型铸件若按其结构形状来看，需要分型造型，但为了制造铸模的方便，或者铸模做分开模后，由于尺寸太小，强度过低而很容易损坏或变形，这时，仍将铸模做成整体。为了使铸模从砂型中取出，可采用挖砂造型。4、假箱造型 假箱造型的特点是在造型前先做一个特制的假箱来代替上型或下型，使铸模上的凸点处在分型面处，这样在假箱

22、上装制砂型，铸模便能取出。由于假箱只用于造型，而不用来浇注铸件，因此得名。假箱一般用强度较高的型砂制成，也可以用木制的成型底版代替。假箱造型省去了造型过程中的挖砂操作，可以提高造型效率和质量。尽管制造假箱需要花费一定的工时，但制成后可以重复使用。尤其当铸件生产的数量多时，采用假箱造型更为经济。5、多箱造型两箱造型只有一个分型面，但对于复杂的铸件造型时，常需要更多的分型面，才能将铸模各个部分从砂型中取出来，这时采用多箱造型。多箱造型不止用在形状复杂的铸件上，有时为了便于桩砂、修整、安放泥芯以及开设浇口等，也可以采用多箱造型，但增加了分型面的数量。这样，不仅增加造型和合箱的工作量，也增加了错边的可

23、能性，因此在使用时加以注意。6、活砂造型活砂是造型过程中将阻碍其起模的那一部分砂型制成可以搬移的活块，以使铸模能从砂型中顺利取出。活砂是构成砂型的一部分。活砂造型由于制造活砂较为费工时，活砂在搬运中也容易损坏，且常需要多次开箱、合箱和翻转，生产率较低，因此它只适用于单件生产上。如果生产数量较多，活砂可以用泥芯来代替，而成为泥芯造型7、泥芯造型采用泥芯造型，可使复杂铸件的造型简单化，提高生产率。8、活块造型9、吊砂造型造型时，铸模的底部或顶部如有凹入部分，则在下型或上型形成凸起的砂块，凸起的砂块在下型上，叫自来泥芯；在上型上叫吊砂。吊砂处于悬挂状态，在其自重或其它外力作用下，很容易损坏，所以吊砂

24、的高度稍大就要考虑加固。根据具体情况分别采用以下的方法来加固吊砂： （1）、用木片 湿性型的吊砂一般用木片来加固。（2）、用铁钩 干型一般用铁钩来加固 （3）、用吊砂骨架 大而深的吊砂可用铁制的吊砂骨架。（4）、用箱档 铸件生产的数量较多时，可直接用砂箱上的箱挡加固吊砂。以简化造型操作，提高效率。 10、组芯造型 泥芯一般是用来形成铸件空腔的，但也用来构成铸件外型。对于有些形状复杂的铸件，当生产数量较多时，铸件的内部和外部形状可全部用泥芯来构成砂型叫做组芯造型。这种造型方法较简单，只是将已制好的数个泥芯进行组合和装配，即可浇注。 由泥心组成的铸型，对于小铸件，可以用夹具来紧固。对于较大的铸件，

25、为使其承受较大的金属液压力，通常是将泥心放入特制的金属框架内进行装配。对于大铸件，则可将泥心放在地坑里装配成铸型。 11、一箱多模造型 为了充分利用砂箱的有效容积，可将几个铸模放在一个砂箱内一起进行造型。这种造型方法称为一箱多模造型。 箱多模造型不仅充分利用砂箱的有效容积，提高生产率，还可以减少浇口金属和型砂的消耗。但选用这中造型方法时，同一箱内铸件的金属牌号应相同，壁厚要接近，否则不宜采用。 12、模板造型 将铸模及浇口模具等固定在特制的造型底板上便成为模板。为了准确地合箱，模板上要有定位装置。 模板造型可以减少安放铸模、开挖浇口等的时间，特别是一箱多模造型时，更可提高造型的生产率和铸件的质

26、量。但模板制造的费用较高，特别是金属模板，所以模板造型适合于成批大量生产。 13、脱箱造型 用湿型成批浇注小铸件时，为了省去制造许多砂箱，常采用脱箱造型。脱箱造型用的砂箱与普通造型用的砂箱不同。它是可以打开和合龙的。 由于砂箱不参与浇注，为了减轻砂箱的重量，降低造型的劳动强度，常用木材制成。砂箱的四个角边，其中两个对角边作成固定的，其它两个对角边，一个用铰链连接。另一个用搭勾连接，使砂箱能够方便地打开和合拢。砂箱上装有定位装置，以减少造型中定位操作，提高造型效率。 14、叠箱造型 随着生产率的提高，有时会到车间造型面积不够，阻碍产量进一步提高。对薄壁小件采用叠箱造型可提高车间造型面积的利用率。

27、 15、漏模造型 将模样和砂箱分成响应的几块，经分别造型后组装成型。 漏模造型生产床身类铸件的优点为：由于铸件劈分成几个部分，桩砂高度大大降低，使填砂、桩砂、起模和修模等操作方便省力，劳动生产率显著提高；劈分后的模板加工制造容易，分快模板可以同时造型，使造型周期缩短；能简化合箱工作，因合箱是在半敞开的情况下进行的，下芯方便，检测和修理容易，落下的散砂和杂物也容易去除；由于不需要在烘干后的砂箱里合箱，改善劳动条件；铸件的涨砂、砂眼等缺陷大为少，尺寸也较为精确。 其缺点为：砂箱和铸模劈分成较多部分，必须采用精度较高的特种专用砂箱，使制造费用增加，但在成批生产中，还是合理和经济的。1.5.4 床身铸

28、造方案的确定通过以上分析，结合以下床身结构图1-4 主轴支架图图1-5 悬梁截面图底座部分悬梁部分箱体部分图1-6 x62w万能铣床总装图由于x62w万能铣床床身结构较复杂，铸件较大，因此将床身进行砂型铸造，选用材料为灰铸铁，主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。根据万能铣床床身特点，将万能铣床分为三部分铸造，一是悬梁部分，二是主轴箱箱体部分，三是底座部分。三部分床身用分模造型和多箱造型很容易铸造出来。1.5.5 铸件易产生的缺陷和防止方法 1、气孔 由于气体在铸件凝固前没有逸出金属液而形成的一种孔穴类缺陷。 防止措施： 1）、控制气体产生速度 2）、提高逐渐的排

29、气能力 3）、防止浇注时卷入气体 4）、使侵入的气体及时浮出排除 2、缩孔和缩松 缩孔 缩孔的孔大而集中 缩松 缩松的孔洞多而小，似海绵状 防止措施： 1）控制铸件顺序凝固和补缩 2）选择适当的浇注温度和速度 3）改进铸件的设计 3、裂纹 1）热裂 铸件在高温下产生的裂纹 防止措施 （1）提高铸件的退让性，生产中保证必要的强度前提下，广泛采用提高铸件退让性的方法防止热裂。 （2）增加易裂处的抗裂能力 （3）改变铸件的结构 2）冷裂 铸件在低温下，也就是金属进入弹性状态以后产生的裂纹。 防止措施 （1）改变铸件结构 （2）使铸件均匀冷却 （3）进行退火处理1、6 铸造床身强度校核 在床身设计中，

30、床身强度是一个重要的限制因素，因此必须进行床身强度的校核。 机床可大体分为四部分，一是悬梁，二是升降台，三是床体，四是底座。可将其简化受力模型建造如下：图1-7 x62w万能铣床受力模型 图1-8 x62w万能铣床底座简化结构由简化受力模型可知，底座受力面积为： s=675750-651726=33624mm2查阅资料可知，机床整体的重量约为2850 kg,加工零件重量不大于2000 kg。即m=m1+m2+m3+200060。 （2）、高碳工具钢，牌号为t8a,t10a等，整体淬硬，hrc58。（3）、中碳钢，牌号为45或40cr，整体淬硬，hrc48。 （4）、低碳钢，牌号为20cr,渗碳

31、淬硬，hrc60 （5）、氮化钢，牌号为38crmoala，渗氮处理，表面硬度为hv850。 镶钢导轨工艺复杂、加工较困难、成本也较高，为便于热处理和减少变形，可把钢导轨分段，钉接在床身上。6、有色金属用于镶装导轨的有色金属板材料，主要有锡青铜zqsn6-6-3和铝青铜zqa19-4。它们多用于重型机床的动导轨上，与铸铁的支撑导轨相搭配。这种材料的优点是耐磨性较高，可以防止撕伤和保证运动的平稳性和提高移动精度。7、塑料在动导轨上镶装塑料具有摩擦系数低、耐磨性高、抗撕伤性强、低速时不易出现爬行、加工性和化学稳定性好、工艺简单、成本低等优点，在各类机床上都有应用，特别是用在精密、数控和重型机床的动

32、导轨上。塑料导轨可与淬硬的铸铁支撑导轨和镶钢支撑导轨组成偶摩擦副。8、塑料软带用于镶装导轨的塑料，主要为氟塑料导轨软带，可用粘结的方法将它们固定在动导轨上。氟塑料导轨软带是一种以聚四氟乙烯为基体，添加一定比例的耐磨材料构成的高分子复合物。它的优点是：摩擦系数低，与铸铁导轨组成对偶摩擦副时，摩擦系数在0.03-0.05的范围内，仅为铸铁-铸铁摩擦副相比，耐磨性可提高1-2倍；能够自润滑，可在干摩擦条件下工作；有良好的化学稳定性，耐酸、耐碱、耐高温；质地较软，摩擦主要发生在软带上，维修时可更换软带，金属碎屑一旦进入导轨面之间，可嵌入塑料，不致刮伤相配合的金属导轨面。这种材料在国内已经普遍地采用。但

33、是，局部压力很大的导轨，不宜采用塑料镶装导轨，因为塑料刚度低，会产生较大的弹性变形和接触变形。9、三层复合材料的导轨面它是在镀铜的钢板上烧结一层多孔青铜粉，在青铜的空隙中轧入聚四氟乙烯及其填料，经适当处理后形成金属氟塑料的导轨板。这类导轨板具有两种材料的优点，既有聚四氟乙烯的良好摩擦特性，又具有青铜与钢的刚性和导热性。它适用于中小型精密机床和数控机床。由于自润滑能力强，可应用于润滑不良或无法润滑的导轨面上。即可在干摩擦条件下工作。用于竖直导轨，更可显出它的优点。装配时粘结或钉接在动导轨上。 2.3.2 导轨副材料的选用原则在导轨副中，为了提高耐磨性和防止咬焊，动导轨和支撑导轨应分别采用不同的材

34、料。如果采用相同的材料，也应采用不同的热处理使双方具有不同的硬度。目前在滑动副中，应用较多的是动导轨采用镶装氟塑料导轨软带，支撑导轨采用淬火钢或淬火铸铁；其次是动导轨采用不淬火铸铁，支撑导轨采用淬火钢或淬火铸铁。高精度机床，因需要采用刮研进行导轨的精加工，可采用不淬火的耐磨铸铁导轨副。只有移置导轨或不重要的导轨，才采用不淬火的普通铸铁副。 在直线运动导轨中，长导轨用较耐磨的和硬度较高的材料制造。这是因为：（1）、长导轨各处使用机会难以均等，磨损往往不均匀。不均匀磨损对精加工的影响较大。因此，长导轨的耐磨性应该高一些。短道轨磨损比较均匀，即磨损大一些，对加工精度的影响也不太大。（2）、减少修理的

35、劳动量。短而软的导轨面容易刮研。 （3）、不能完全防护的都是长导轨。它露在外面，容易被挂伤。2.3.3 本导轨材料的选定通过以上分析，我们在考虑导轨材料时主要考虑：用于导轨的材料要有良好的耐磨性、摩擦系数小和动静摩擦系数差小。加工和使用时产生的内应力小，尺寸稳定性能好等。在满足上述条件的情况下选用便于床身整体铸造加工和最经济的材料，所以我们选择铸铁，导轨副选用相同的材料，但通常动导轨用较软耐磨性低的材料，固定导轨采用较硬和耐磨材料制成，所以将动导轨和固定导轨进行不同的热处理，动导轨采用不淬火铸铁，支撑导轨采用淬火铸铁。另外，在铸件粗加工后进行一次时效处理。2、4 常用导轨的截面形状与组合的选择

36、直线运动滑动导轨截面形状主要有三角形、矩形、燕尾形和圆形，并可以相互组合。一对导轨副一凸一凹。支撑导轨为凸形不易积存较大的切屑，但也不容易存留润滑油。因此，适用于不易保护，速度较低的进给运动导轨。支撑导轨为凹形易存留润滑油。除用于进给导轨外，还可以用于主运动导轨，如龙门刨床的床身导轨。但必须很好地保护，以免落入切屑和灰尘。表2-1 常见直线运动滑动导轨的截面形状图2-1 双导轨的组合方式 1、三角形导轨（如图a）它的导向性和精度保持性都较高，当导轨面有了磨损时会自动下沉补偿磨损量。但是，由于超定位，加工、检验和维修都比较困难，而且当量摩擦系数也比较高。因此，多用于精度要求高的机床，例如丝杠车床

37、、单柱坐标镗床等。顶角常取。 2、双矩形导轨（如图b）这种导轨的刚度高，当量摩擦系数比三角形导轨低，承载能力高，加工、检验和维修都方便，被广泛地采用。特别是数控机床，双矩形，动导轨贴塑料软带，是滑动导轨的主要形式。矩形导轨存在侧向间隙，必须用镶条进行调整。3、三角形和矩形导轨的组合（如图c）三角形导轨的定角通常取以外，重型机床由于载荷大，常取；有的精密机床和滚齿机，为了提高导向性，采用小于的顶角。三角形和矩形的组合，兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点而应用很广。例如车床、磨床、龙门刨床、龙门铣床、滚齿机和坐标镗床的导轨副等。 4、燕尾形导轨（如图d） 它的高度较小，可以承受颠覆力矩，是闭式导

38、轨中接触面最少的一种结构。间隙调整方便，用一根镶条就可以调节各种接触面的间隙。这种导轨刚度较差，加工、检验和维修都不方便，适用于受力小、层次多、要求间隙调整方便的地方，例如牛头刨床和插床的滑枕导轨，升降台铣床的床身导轨副，以及车床刀架导轨副和仪表机床导轨等。 5、矩形和燕尾形导轨的组合（如图e） 由于它兼有调整方便和能承受较大力矩的优点，多用于横梁、立柱和摇臂的导轨副等。 6、双圆柱导轨的组合（如图f）圆柱形导轨具有制造方便，不易积存较大的切屑的优点，但间隙难以调整，磨损后也不易补偿。常用于移动件只受轴向力的场合，如推床、功螺纹机和机械手的导轨副等。当工作台宽度大于3000时，可采用3条或3条

39、以上导轨的组合型式。通过以上分析，最终决定导轨形状如下所示：图2-2 导轨凸行图2-3 导轨凹形2、5导轨尺寸的确定多数升降台铣床受力后沿工作台纵向（x轴）的变形最大，上下方向（z轴）次之，前后方向（y轴）最小。在x方向的变形中，刀具系统（心轴、悬梁等）与工作台系统（工作台，滑座、升降台等）所占比例相近。在y向变形中，工作台系统所占比例较大。在z向变形中，刀具系统所占比例较大。在工作台系统中，导轨的层次多，运动部件的重心又随时变化，在力矩作用下，导轨面的弹性变形会引起各运动部件的偏转。选择导轨尺寸时，应保证获得足够的强度，尽量减小偏转变形。升降台铣床导轨结构尺寸间的关系的一般选用值见下表：表2

40、-2 卧式升降台铣床悬梁导轨尺寸关系注：b为工作台宽度由此可知，对于工作台宽度为250mm的万能升降台铣床，取b5/b=1，得悬梁宽度b5=250mm；取h/b5=0.66得悬梁高度h=180mm；由b6b5=0.7得导轨宽度b6=175mm；取l7l6=1，则可知悬梁被包容长度为悬梁长度的一半，即l7=685mm。2、6 滑动导轨的验算x62w万能铣床导轨的变形主要是接触变形，有时也应考虑导轨部分局部变形的影响。导轨的设计，首先初步确定导轨的型式和尺寸，然后进行验算。对于滑动导轨的压强和压强的分布。压强的大小直接影响到导轨表面的耐磨性，压强的分布影响磨损的均匀性。通过压强的分布还可以判断是否

41、采用压板，即决定应采用闭式的还是开式的。导轨的压强是影响导轨耐磨性和接触变形的主要因素之一。设计导轨时将压强取的过大，则会加剧导轨的磨损；若取得过小，又会增大尺寸。因此，应根据具体的情况进行适当的选择压强的许用值。并需要对导轨的压强计算。 表2-3 铸铁导轨的许用压强 （单位：mpa） 导 轨 种 类平均压强最大压强直线运动导轨主运动导轨和滑动速度较大的进给运动导轨中型机床0.40.50.81.0重型机床0.20.30.40.6滑动速度较低的进给运动导轨中型机床1.21.52.53.0重型机床0.51.01.5磨 床0.0250.040.050.08主运动和滑动速度较大的进给运动的圆导轨，d为

42、导轨直径d3000.4d3000.20.3环 状0.151、压强的分布与假设条件影响导轨压强分布的因素很多，情况复杂，为了便于计算设计，首先做如下假设：(1)、导轨本身刚度大于接触刚度 此时只考虑接触变形对压强的影响，沿导轨的接触变形和压强，按线形分布，在宽上视为均布。按压强线性分布规律计算的导轨很多，例如，车床溜板。每个导轨面上所受的载荷，都可以简化为一个集中力f和一个倾覆力矩m的作用如图 (a) (b)(c)图2-4 导轨面上所受的载荷简化模型 （a) （b) （c) （d) （e)图2-5 导轨的压强分布导轨所受的最大、最小和平均压强分布为 =+=(1+) （公式2-1）=-=(1-)

43、（公式2-2）=(+) （公式2-3） 式中 f导轨所受集中力（n） m导轨的受颠覆力矩（n*mm） 由集中力引起的压强(mpa) 由颠覆力矩引起的压强（mpa） a导轨宽度（mm） l动导轨长度（mm） 由上式和图可以看出： 1）、设计导轨时应尽量使1，0，2。压强按梯形分布，如图b,即合力作用点距导轨中心的距离x=1时，即1/6时，导轨面将出现一段长度不接触，必须采用压板，与压板接触的导轨面称为辅助导轨面。当辅助导轨面与压板间隙=0时，导轨压强如图d，当间隙0时，主导轨上最大压强处的接触变形为l，主导轨面另一端出现间隙，当时，辅助导轨面与压板不接触，只是主导轨面受力，在部分长度上压强按三角

44、形分布,x。当时，主辅助导轨面的压强分布如图e， 根据导轨的受力情况，可求出，用以判断导轨压强的分布 =/1.5（0.5-） （公式2-4）（2）导轨刚度较低 如果导轨刚度较低时，在确定导轨压强时就应该同时考虑导轨本身的弹性变形和导轨面的接触变形。压强不是线性分布，最大压强和平均压强之比可达2-3倍或更多。2、7 导轨的润滑与防护2.7.1导轨的润滑：1、 导轨的润滑的目的、要求与方式润滑的目的是为了降低摩擦力、减少磨损、降低温度和防止生锈。润滑要求给导轨清洁的润滑油。油量可以调节。尽量采取自动和强制润滑。润滑元件要可靠。要有安全装置。导轨的润滑方式有很多。可以人工定期向导轨面浇油。此法简单易

45、行，但不能保证经常的充分润滑。也可以在运动部件上装油杯，使油沿油空流或滴向导轨面，也可以在运动部件上装润滑电磁泵。或手动润滑泵，定时拉动几下供油。通常靠运动部件往复一定次数后触动油泵拉杆供油，用压力油强制润滑的发式效果较好，润滑可靠，与运动速度无关，又可不断地冲洗和冷却导轨面，但必须有专门的供油系统。 为使润滑油在导轨面上较均匀地分布，保证润滑效果，需要在导轨面上开出油沟。2、润滑油的选择导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂，滑动导轨用润滑油，滚动导轨则两种都可以用。 导轨润滑油的粘度可根据导轨的工作条件和润滑方式选择。高速低载荷可用粘度较低的油，反之用粘度较高的油。低载荷。高、中速的中小型机床进给导轨，可采用n32导轨油；中载荷的中低速导轨可采用n46导轨油；重型机床的低速导轨，可采用n68或n100导轨油。如果润滑油来自液压系统，则液压系统应采取抗磨液压油。中、低压系统推荐采用l-hm32抗磨液压油；中高系统推荐采用l-hm46抗磨液压油。 滚动导轨支撑多采用润滑脂润滑。它的优点是不会泄漏，不需经常加油；缺点是尘屑进入后易磨损导轨，因此对防护要求较高。易被污染又难以保护的地方，可以用润滑油润滑。常用的牌号为zl_2锂基润滑脂。2.7.2导轨的防护 ： 副磨损的重要方法之一，就是对导轨进行防护。