机械制造装备课件

1、机械制造装备2022/7/28机械制造装备主要内容 支承件是指床身、立柱、横梁、摇臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降台等尺寸大的零件，也称为“大件”，它是机床的基础构件。 一、支承件二、导轨 机械制造装备一、支承件（一）支承件的功用及基本要求（二）支承件的结构分析 1、提高支承件自身刚度和局部刚度 2、提高接触刚度 3、提高支承件的抗振性 4、减少支承件的热变形 5、合理选择支承件材料及热处理方式 6、支承件焊接结构 7、支承件的结构工艺性机械制造装备（一）支承件的功用及基本要求1、支承件的功用支承件起着支承机床各部件的作用，承受重力、切削力、惯性力、摩擦力等；支承件内部常作为安装变速机构、液

2、压系统、电气装置、冷却系统等；正确设计支承件结构以及合理布局对于保证机床的精度意义重大。 机械制造装备（一）支承件的功用及基本要求2、对支承件的基本要求1）足够的静刚度，包括：自身刚度，支承件抵抗自身变形的能力。自身刚度主要为弯曲刚度和扭转刚度；它主要取决于支承件材料、构造、形状、尺寸及隔板的布置等；局部刚度，支承件抵抗局部变形的能力。局部刚度主要发生在载荷较集中的部位；它主要取决于受载部位的构造、尺寸以及肋条的设置；接触刚度，支承件的结合面在外载荷作用下抵抗接触变形的能力。它与结合面的结合方式、表面粗糙度、材料的硬度、预压压强等有关。机械制造装备（一）支承件的功用及基本要求2、对支承件的基本

3、要求是：2）良好的动态特性，在规定的切削条件下，受迫振动的振幅不能超过允许值；不产生自激振动等；3）较小的热变形和内应力，在机床工作过程中，摩擦热、切削热等会引起支承件的热变形和热应力；支承件在铸造、焊接、粗工中会形成内应力，在使用中重新分布并逐渐消失，导致变形；4）较高的刚度/质量比，在满足刚度的条件下，应尽量减小支承件的质量；良好的工艺性，支承件的设计应便于制造、装配、维修等。机械制造装备1、提高支承件自身刚度和局部刚度1）正确选择截面的形状和尺寸，支承件主要承受弯矩、扭矩以及弯扭复合载荷，自身刚度主要是弯曲刚度和扭转刚度，空心截面的刚度大于实心截面刚度；封闭截面的刚度大于不封闭截面刚度；

4、方形截面的抗弯刚度大于圆形截面的，而抗扭刚度较低；因此，设计支承件时，尽量采用空心截面，加大轮廓尺寸，减小壁厚；尽量把支承件的截面设计成封闭的框形；支承件受弯为主时，采用方形截面或矩形截面，矩形的在高度方向的抗弯刚度比方形的高；支承件受扭为主时，应采用圆形（空心）截面；若受弯与受扭都较大，则采用近似方形截面。机械制造装备1、提高支承件自身刚度和局部刚度2）合理布置隔板和加强肋两壁之间起连接作用的内壁为隔板，加隔板能使整个支承件均匀受力。当支承件不能采用全封闭截面时，应布置隔板和加强肋以提高支承件的刚度；隔板有横向、纵向和斜向等形式。横向隔板布置在与弯曲平面垂直的平面内，抗扭刚度较高；纵向隔板布

5、置在弯曲平面内，抗弯刚度较高；斜向隔板的抗弯刚度和抗扭刚度都较高。加强肋一般布置在内壁上，作用同隔板。当壁板面积大于400400mm2时，加强肋的高度为壁厚的45倍，加强肋的厚度为壁厚的0.81倍。机械制造装备1、提高支承件自身刚度和局部刚度3）合理选择连接部位的结构 四种结构形式，相对连接刚度分别是：1.0；1.06；1.80；1.85，后两种效果好，但结构复杂。4）注意局部结构对机床刚度的影响 在支承件上开孔，会降低抗弯刚度；必须开孔时，要加盖，并用螺钉拧紧，补偿刚度损失； 床身与导轨连接处的过渡，应采取措施来提高导轨处的局部刚度。机械制造装备2、提高接触刚度（1）导轨面和重要的固定面必须

6、配刮或配磨（2）施加预载机械制造装备3、提高支承件的抗振性（1）采用封砂结构（2）采用具有阻尼性能的焊接结构（3）采用阻尼涂层（4）采用还氧树脂粘结的结构机械制造装备4、减少支承件的热变形（1）散热和隔热（2）均衡温度场（3）热对称结构机械制造装备5、合理选择支承件材料及热处理方式 支承件的材料主要为铸铁和钢，现在人造花岗石、钢筋混凝土等的支承件也有较大发展。人造花岗石具有阻尼好，尺寸稳定性好，抗腐蚀性强等优点，但材质脆，抗弯强度较低，主要用于高精度机床；钢筋混凝土的阻尼和刚度较高，适用于受载均匀、截面积大、抗振性较高的支承件，但存在易变形、易侵蚀、连接刚度不足等问题；铸铁支承件上没有导轨时，

7、一般采用HT150；若导轨与支承件一起铸造，需根据导轨的要求选择；型钢和钢板焊接的支承件，常采用Q235-AF或Q275；支承件在铸造或焊接中会产生残余应力，必须进行时效处理以消除。机械制造装备6、支承件焊接结构 焊接结构的支承件与铸铁相比突出的优点是：制造周期短；刚度/质量比高；结构设计灵活，可做成全封闭的；可以按刚度要求方便地加隔板和肋，提高了承载和抗变形能力。 在单件、小批量生产中应用广泛。机械制造装备 7、支承件的结构工艺性 为了便于制造和保证加工质量，铸件的结构工艺性主要考虑：壁厚应尽量均匀，拐角要圆滑过渡；较长的支承件应避免两端有加工面；避免支承件内部深处有加工面，特别是倾斜的加工

8、面；尽可能使加工面集中，以减少加工时的翻转与装夹次数；加工面都应有支承面较大的基准，方便加工时定位、测量与夹紧。若加工面没有可靠的工艺基面，需在铸造时铸出“工艺搭子”，作为加工时的基准面，加工完成后，根据情况判断是否需要去除。机械制造装备二、导轨（一）导轨的功用、分类和基本要求（二）滑动导轨（三）滚动导轨结构类型及其特点机械制造装备（一）导轨的功用、分类和基本要求 导轨的功用：导向和承载。 一对导轨副中，运动的是动导轨；不动的是支承导轨或静导轨。动导轨相对于支承导轨通常只有一个自由度的直线运动和旋转运动。 1、导轨分类 2、导轨应满足的基本要求机械制造装备（一）导轨的功用、分类和基本要求1、导

9、轨分类按工作性质分：主运动导轨、进给运动导轨以及调位导轨；按摩擦性质分：滑动导轨和滚动导轨 ； 滑动导轨按摩擦状态又可以分为： # 液体静压导轨，属纯液体摩擦，应用于高精度、重型机床； # 液体动压导轨，只能用于高速运动场合，如主运动导轨； # 混合摩擦导轨，运动速度不够高，导轨面处于接触状态； # 边界摩擦导轨，运动速度很低，不能产生动压效应。机械制造装备（一）导轨的功用、分类和基本要求1、导轨分类 滚动导轨是在两导轨面中装有滚动体（滚珠、滚柱、滚针）， 特点：运动的准确性和灵敏性高，能微量进给；承载能力较低。按受力情况分：开式导轨与闭式导轨 ； # 开式导轨指靠外载荷和部件自重，使导轨面保

10、持贴合； # 闭式导轨指须用压板才能使导轨面保持贴合，承载能力强。 机械制造装备（一）导轨的功用、分类和基本要求2、导轨应满足的基本要求1）导向精度动导轨沿支承导轨运动的直线性和真圆性，以及与其它运动部件相互位置的准确性；影响导向精度的主要因素：导轨的几何精度、导轨的结构形式、导轨和支承的自身刚度、油膜刚度以及热变形等。机械制造装备（一）导轨的功用、分类和基本要求2、导轨应满足的基本要求2）刚度和耐磨性 刚度不足将直接影响部件之间的相对位置精度和导轨的导向精度，加剧导轨的磨损 ；导轨的耐磨性是决定导向精度能否长期保持的关键，是衡量机床质量的重要指标；导轨磨损的形式有：磨粒磨损、咬合磨损，两者伴

11、随发生，相互影响；导轨耐磨性与导轨材料及热处理、摩擦性质、受力情况、运动速度等有关。 机械制造装备（一）导轨的功用、分类和基本要求2、导轨应满足的基本要求3）低速运动平稳性即保证低速运动或微量位移时不出现“爬行”；产生爬行的主要原因：导轨副的摩擦性质、运动部件质量以及传动机构的刚度。4）结构工艺性 结构简单，制造与维护方便 ；对于研刮导轨，尽量减少研刮量；对于镶装导轨，要做到更换容易。 机械制造装备（二）滑动导轨 滑动导轨是最常见的导轨，其它类型的导轨都是在滑动导轨的基础上发展起来的。滑动导轨具有结构简单，制造方便，接触刚度大而得到广泛应用。但是滑动导轨摩擦阻力大、磨损快，低速时易产生爬行现象

12、。 1、导轨材料及热处理 2、导轨的结构 （1）截面形状与组合 （2）间隙调整机械制造装备1、导轨材料及热处理（1）对导轨材料的要求和搭配对导轨材料的要求：耐磨性好、工艺性好、成本低；常用的导轨材料：铸铁、钢、有色金属、塑料； # 铸铁导轨，耐磨性、抗振性和工艺性好，成本低，应用广泛； # 镶钢导轨，耐磨性高于铸铁，工艺复杂，成本高，主要用于数控机床的滚动导轨上； # 有色金属导轨，常与铸铁的支承导轨搭配，多用于重型机床； # 塑料导轨，通过粘结（贴塑导轨）或喷涂（注塑、涂塑导轨）把塑料铺盖在导轨面上，使用、维修方便，应用广泛。机械制造装备1、导轨材料及热处理（1）对导轨材料的要求和搭配为了提

13、高耐磨性和防止咬焊，动导轨和支承导轨应采用不同的材料，一般动导轨采用较软的材料，尺寸小，便于维修；若须采用相同的材料，要采用不同的热处理方式使它们硬度不一样，耐磨。 机械制造装备2、导轨的结构（1）截面形状与组合 滑动导轨分为凸形和凹形两大类，凸形导轨不宜积存切屑，也难保存润滑油，适合于低速运动；凹形导轨润滑性能良好，适合于高速运动，但要配备防护装置防止切屑滑入； 机械制造装备2、导轨的结构（1）截面形状与组合 直线滑动导轨截面形状主要有：三角形、矩形、燕尾形和圆形，可以互相组合。三角形（山形和V形）导轨，在垂直载荷作用下，导轨磨损后能自动补偿，因此导向精度高；矩形导轨，制造简便，刚度和承载能

14、力强，两方向互不影响；燕尾形导轨，需要导轨数量最少的，磨损后不能自动补偿；圆形导轨，制造简便，磨损后调整间隙困难，为防止转动要采取措施，不能承受大的转矩。机械制造装备2、导轨的结构（1）截面形状与组合 常用的导轨组合形式有：双三角形导轨，导向精度高，精度保持性好，有磨损时会自动补偿磨损量；属超静定，加工、检验和维修困难，用于精度要求高的机床；双矩形导轨，刚度高，承载能力强，制造、维修方便；导向性差，侧向导轨面磨损后不能自动补偿，多用于重型机床、组合机床，特别是数控机床等；三角形和矩形组合，兼有导向性好，刚度高，制造、维修方便的优点，应用最广泛；燕尾形导轨，结构紧凑，高度尺寸小，能承受倾覆力矩；

15、刚度较差，磨损间隙不能自动补偿，用于受力小、层次多、高度尺寸小、移动速度不大的场合；机械制造装备2、导轨的结构（1）截面形状与组合 常用的导轨组合形式有：矩形和燕尾形组合，能承受较大的倾覆力矩，多用于横梁、立柱、摇壁等导轨；双圆柱形组合，制造方便，耐磨性较好；间隙调整困难，磨损后不容易补偿，用于只承受轴向载荷的地方。 当机床工作台面很大时，可采用3条或3条以上导轨组合，如三矩形导轨，双矩形和三角形组合等，如龙门铣床，工作台面宽度3000mm；龙门刨床工作台面宽度5000mm时用双矩形和三角形组合导轨。机械制造装备2、导轨的结构（2）间隙调整 导轨面之间的间隙应该适当，过小会增加摩擦，使运动不灵活，操作费力；过大则使导向精度下降，容易产生振动。调整方法有：