单工位双面卧式车方组合机床的整体设计本科毕业设计(编辑修改稿)

单工位双面卧式车方组合机床的整体设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

和滚动导轨。 滑动导轨按两导轨面问的摩擦状态又可分为混合摩擦导轨、边界摩擦导轨、液体动压导轨和液体静压导轨。 滚动导轨按其滚动体不同又可分为滚珠导轨，滚柱导轨和滚针导轨。 (3)按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨。 如图 4— 1 所示，在部件自重和外载荷作用下，导轨面 c 和 d 在导轨全长上 始终可以贴合的称为开式导轨。 在受较大的倾覆力矩时，如 图，部件的自重不能伎主导轨面 e、 f 始终贴合，就必须增加压板 1 和 2．形成辅助导轨面 g 和 h，称为闭式导轨。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 22 图 4— 1 开式导轨与闭式导轨 导轨应满足的基本要求 机床导 轨的质量在 一定 程度上决定了机床的加 工 精度 ，工作能力和使用寿命，因此 必须满足下列基本要求： （ 1)导向精度 导轨在空载和在切伊陈件下运动时，都应具有足够的导向精度 轨运动轨迹的准确度。 影响导向精度的主要因素有导轨的几 何精度、 导轨 的接触精度、导轨及其支承件的自身刚度及热变形等。 〔 2)精度保持性 为了 能长期保持导向精度、对导轨提出了刚度和耐磨件的要求。 若刚度不足，则直接影响部件之间的相对位置精度和导轨的导向精度，使导轨面上的压强分布 不均，加剧导轨的磨损。 所以刚度是导轨工作质量的另 — 个重要指标。 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。 导轨耐磨性与导轨材料、导轨受 的摩擦性质、导轨受力情况及两导执相对运动速度有关。 (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。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 23 （ 4） 结构工艺性 在可 能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造和维护。 对于刮研导轨，应尽量减少 刮研量；对于镶装导轨，应做到更换容 易。 导轨的磨 损形式 滑动导轨磨损的基本形式是磨粒磨损和咬合磨损。 这两种磨损常同时发生，它们既相互联系，又相互影响。 磨粒磨损往往是咬合磨损的起因，咬合磨损反过来又会加剧 磨粒磨损，只是有时其中一种磨损可能起主要作用。 滚动导轨则主要是疲劳磨损。 (1)磨粒磨损 磨粒主要是指存在于导轨面之间的微小硬粒．如切屑、尘粒和导轨自身磨损后的残余产物 等。 这些微小硬粒在有 — 定的压强作用并做相对运动的导轨 面之间起着切刮或刻划导轨面的作用，使导轨面产生机械划伤或磨损沟痕。 磨粒磨损与导轨间的相对滑动速度及导轨面比压成正比。 这种磨损是不可避免的，只能采取某些措施，努力减少这种磨损。 (2)咬合磨损 咬台磨损又称咬焊。 它是指相对运动的两个表固互相咬合，并在表面产生撕裂的现象。 这是由 于导轨面相互运动时，导轨表面覆盖的一层氧化膜因摩擦发热而受到破坏，裸露的金属表面因分子问的相互吸引、渗透，使接触点粘结而发生咬焊，随着接触面的相对运动，咬焊点被 拉 开，如此反复多次 ， 就产生撕裂性破坏。 严重的咬合磨损将使两个导轨面无法相对运动。 因 此， 这种磨损是不允许发生的。 （ 3)疲劳磨损和压演现象 滚动 导轨疲劳 磨损 主要是 因为导轨 表面受滚动体局部应 力作用而产生弹性变形，当滚动 体离开后，变形得到恢复，这种现象连续发生，达到一定循环次数后， 就使导轨表层产生疲劳点 蚀现象， 这就是滚动导轨的疲劳磨损。 如果局 河南理工大学本科毕业设计（论文） 24 部应力过 大而使表 层产 生凹坑状的塑 性变形，这 就是压溃 现象，这种破坏是 不允许发生的。 滑动导轨足最常见的导轨， 其他类型的导轨部是 在 滑动导轨的基础 上 逐步发展起来的，由 于滑动导轨结构简，有良好 的 工艺性，刚度利精 度 易于 保证，所以在 — 般机床 上 仍然得到广泛的应用。 （ 1） 对导轨材料的要求和搭配 对 导轨材料的主要要术是耐磨件好、工艺件好、成本低。 常用的导轨材料有铸铁、钢、有色 金属 和 塑料 ．其中以铸铁 应用最为广泛。 为 了提高耐磨性．动导轨和支承导轨应尽量采用不同的材料， 如 果选用相同的材料，也一定要采取 不同的热处理方式以使其具有不同的硬度。 在直线运动 导轨中，长导 轨 (通常 是支 承导轨 )要用 耐磨性较好和硬度较高的材料制造。 这是因为支承导轨各处使用机会难以均等， 且 修复困难，而动导轨总是全长接触，且动导轨短，磨损后易于维修；长导轨不易防护等原因：在回转运动导轨中，一般均是将较软的材料用于动导轨： 因为花盘或圆 工作台导轨比底座加工方便些 ， 磨损后易于在机床 上 加工，可减少修理的 工作量。 表 41 导轨材料的搭配 序号 1 2 3 4 5 6 相对 寿命 1 23 2 45 动导轨 铸铁 铸铁 铸铁 淬硬铸铁 有色金属 塑料 支撑导轨 铸铁 淬硬铸铁 淬硬钢 淬硬钢 铸铁 铸铁 河南理工大学本科毕业设计（论文） 25 导轨常用材料搭配见 表 4— 1。 除铸铁外，其余导轨都是镶装的。 （ 2）铸铁 铸铁是一种成本低，有良好减振性和耐磨性，易于铸造和切削加工的金属材料。 导轨常用 的铸铁有 灰铸铁、孕育铸铁和耐磨铸铁等。 灰铸铁府用最多的牌号 是 HT200。 在较好的润滑与防护条件下，具有一定的耐磨性。 适 用于需手工刮 研的导轨；润滑和防护条件好、轻载荷的机床导轨；不经常工作的导轨 (包括移置导 轨 )；对精度要求不高的次要导轨等。 常用的孕育铸铁牌号足 HT300。 耐磨性高于灰铸铁，但较脆硬，不易刮研，且成本较高。 常用于较精密的机床导轨。 为了提高铸铁导轨的硬度，以增强抗磨粒磨损的能力和防止撕伤，铸铁导轨经常采用高频淬火、小频淬火及 电接触自 冷淬火等表面淬火方法。 （ 3)钢 在耐磨性要求较高的机休上，可采用淬硬钢制成的镶钢导轨。 淬 火钢的耐磨性比普通铸 铁高 510 倍。 镶钢导轨通常采用 45钢或 45cr等材料， 表面 淬硬或全淬透，硬度达到 HRc52— 58； 或者采用 20Cr， 20CrMn 等 渗碳淬硬 至 HRc56— 62。 镶 钢导轨工艺复杂，成本高，目前国内主要用于数控机床的滚动导轨上。 （ 4)有色金属 有色金属镶装导轨常用于重型机床的动导轨上，与铸铁的支承导轨搭配，以防止咬合磨损，保证运动平稳性和提高运动精度。 常用的材料有锡青铜 ZQSn6— 6— 3，铝青铜 ZQAl9— 4 和锌铝铜合金 ZZnAL10 一 5 等。 （ 5)塑料 塑料导轨具有良好的耐磨性能，落在导 轨表面上的硬粒可挤入导轨内部，避免了磨粒磨损和撕伤。 常用的塑料材料有环氧树脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑动导轨软带等。 适用于 中、小型精密机床和数控机 床的导轨，用于竖直导轨 河南理工大学本科毕业设计（论文） 26 更可显示其优点。 这里我选用铸铁导轨。 1） 截面形状 滑动导轨可分为凸形和凹形两大类。 对于水平布置的机床，凸形导轨不易积存切屑，但难以保存润滑油，因此只适用于低速运动；凹形导轨润滑性能良好．适用于高速运动，但为防止落入切屑等．必须配备良好的防护装置。 直线运动导轨截面的基本形状见图 4— 2。 A b c d 图 4— 2 三角形导轨，见图 a。 支承导轨为凸形时，称为山形导轨；支承导轨为凹形时，称为 V 形导轨。 三角形导轨依靠二角形的两个斜面导向，磨损后能自动补偿，不影响导向精度。 但水平和垂直两个方向 上 的误差相万影响，给制造和检修带来困难。 导向精度随顶角。 的增加而降低 ；承载面积随  的增加而增加。 当两导轨面上受力不对称且相差较大时，可采用不对称 三角形导轨，以保证导轨面压力分布均匀。 通常取  = 090。 对于受力较大的大型或重型机床，可取 ＝ 0110 0120 ；对于精密机床，常取  = 090。 支承导轨为 V 形时，不易积存放大的切屑，也不易存留润滑油，适用于不 河南理工大学本科毕业设计（论文） 27 易防护、速度较低的进结运动导轨。 支承导轨为 V 形时，由于能得到较 充足的润滑，除用于精密和大型机床的进给导轨外，还可用于主运动 导轨，如龙门刨床床身导轨。 但是必须很好地防护，以防止落人切屑和尘 土。 矩形导轨，见图 b。 矩形导轨制造简单，刚度高，承载能力大，具有水平和垂直两个方向的导轨面．而且两个导轨面的误差不会相互影响，便于安装调整。 但侧面磨损后不能自动补偿，需要有间隙调整装置，因此导向件较差。 适用于载荷较大而导向性要求不高的机床。 根据导向形式的不同，矩形导轨又 可分为窄式组合和宽式组合两种。 燕尾 形导轨，见图 C。 燕 尾形导轨结构紧凑、高度尺寸较小，可承受颠覆力矩，但磨损 后 不 能自动补偿间隙，需用镶条调整，刚性较差，摩擦力较大，制造和检修都比较复杂，一般用作中、低速的多层导轨。 圆体形导轨，见图 D。 圆柱形导轨制造简单，不易积存较大的铁 屑。 但磨损后很难调 整和补偿间隙，通常用在承受轴向载荷的场合。 这里 选用 矩形导轨。 2） 组合形式 为了限制运动部件的转动自由度，直线运动导轨一般都由两条导轨组合而戍。 对重型机床，由于共移动部件宽度较大，又承受较重载荷，因此常采用 3条或 3 条以上导轨，来实现导向外承受载荷。 常见的导轨组合形式见图 4— 3。 图 4— 3 河南理工大学本科毕业设计（论文） 28 双二角形组合 (图 a) 导向精度高，磨损后能自动补偿．具有较好的精度保持性，但 很难 达到 4 个表面同时接触的要求，制造较困难。 适用于精度要求较高的机床，如高精度丝杠 机 床刀架导轨和滚齿机立体导轨等。 双矩形组合 (图 b) 具有较大的承载能力，制造调整比较简单，但导向性差，磨损后不能自动补偿，对加工精度有较大影响；多用于普通精度机床和重型机床，如万能升降台铣床工作台导轨等。 三角形 矩形组合 (图 4 c) 这种组合形式兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点，应 用最广泛， 如普通车床溜板、龙门刨床工 作台导轨、万能外因磨床砂轮架导轨等。 燕尾形组合 (图 d) 两个燕尾平面同时起导向及压板作用，用一根镶条就可调整各接触面的间隙，但不能承受过大的颠覆力矩，摩擦损失也较大。 用于要求层数多、尺寸小、调整间隙方便和移动速度不大的场合，如车床刀架、牛头刨床滑枕导轨等。 燕尾形 — 矩形组合 (图 e) 能承受较大力矩，间隙调整也比较方便，多用于横梁、立柱、摇臂等的导轨，如龙门刨床横梁导轨等。 双圆柱形组合 (图 f) 容易制造，但磨损后不易补偿。 常用于仅受轴向力的场合，如压力机、机械手 的导轨。 这里选用 双矩形组合 3） 间 隙 调整 闭式导轨的结合面之间应有适当的间隙。 若间隙过小，不但增加运动阻力，而且会加速导轨 磨损；若间 隙过大，又会使导向精度降低，还容易产生振动。 因此，除装配过程中应 仔细调整导轨的间隙外，在使用一段时间后 ，因磨损还需重调。 常用镶 条和压板来调整导轨的间。