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普通机床支承大件设计毕业论文.doc普通机床支承大件设计毕业论文.doc -- 8 元

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1目录1概述11.1机床支承大件功能要求...................................................................................11.2机床大件的结特征.............................................................................................12床身大件的结构材料..................................................................................................22.1铸造结构材料.....................................................................................................22.2非金属结构材料...............................................................................................43机床大件与机床的整体布局....................................................................................53.1机床大件与机床整体刚度的关系...................................................................53.2机床大件的组合与支承....................................................................................73.3按综合位移原理布局大件................................................................................93.4合理配置大件间的刚度比例..........................................................................103.5机床大件形体尺寸的确定..............................................................................114弯曲刚度的设计.......................................................................................................124.1支承大件最小刚度的确定................................................................................124.2机床大件本体弯曲刚度指标............................................................................124.3弯曲刚度的设计计算........................................................................................135截面形状、窗口和壁厚的设计.................................................................................155.1截面高度h和宽度b..........................................................................................155.2窗口(板壁孔)设计........................................................................................165.3壁厚确定.............................................................................................................175.4导轨过渡壁的设计.............................................................................................186加强肋设计................................................................................................................196.1加强肋的类型.....................................................................................................196.2加强肋的机理.....................................................................................................196.3立柱加强肋.........................................................................................................226.4床身加强肋.........................................................................................................236.5箱体加强肋.........................................................................................................237连接结构设计............................................................................................................247.1机床大件连接结构形式.....................................................................................247.2螺钉凸缘结构的接触刚度.................................................................................257.3螺钉和凸缘结构刚度计算.................................................................................267.4螺钉大小、个数与排列.....................................................................................277.5床身与基础的接触刚度.....................................................................................288机床大件焊接结构的设计........................................................................................298.1焊接结构的造型特点.........................................................................................298.2焊接结构设计应注意的问题.............................................................................308.3机床焊接结构的工艺设计.................................................................................319结束语........................................................................................................................32参考文献........................................................................................................................34致谢辞............................................................................................................................351.概述21.1机床支承大件的功能要求支承大件通常指床身、立柱、工作台、横梁、箱体、底座等部件,他们是其他零、部件赖以连接、固定和运动的基础1。机床的整体功能,在很大程度上取决于其支承大件的结构功能。一般机床支承大件的功能要求,见表1。表1机床床身等大件的功能要求2支承大件功能技术经济要求1.尺寸容量支承大件的形体尺寸,如镗床、车床、等机床,应能容纳加工零件的最大轮廓尺寸但如龙门刨床、平面磨床等机床,不仅要包容工件的轮廓尺寸,还应考虑刀具与工件之间相对运动所设计的最大行程2.性能要求支承大件的性能要求,旨在为实现整机功能提供可靠的刚度和强度支承,其结构功能应保证在工作情况下的工作应力、变形、挠度和位移保持在规定范围以内。因此,要满足下列要求1.静刚度要高,在承受最大载荷时,变形量不超过规定值在大件本体移动时,或其他部件在大件上移动时,静刚度的变化要小2.动刚度要好,在预定的切削条件下工作时,其振动和噪声应在允许范围内3.温度分布合理,工作室的热变形对加工精度的影响小3.技术及经济效率1.保证操作者在最安全和最方便的情况下进行机床调整和操作2.保证机床维护与修理具有满意的条件,易于安全运输和装卸3.结构的总重量与元件重量的分布,要满足技术和经济要求,并能低成本、高效率地进行制造和安装4.外观造型要求要考虑到诸多的人机关系和时代的审美要求。现代科学和工艺的高速发展,机床产品的造型情趣,一般崇尚明快、简洁、俊秀的直线方角造型,提倡古典魅力与现代造型和技术的巧妙糅合,以突出独立自主的、又自我个性的造型情趣1.2机床大件的结构特征1.形体结构特征机床的床身、立柱、工作台、横梁、箱体、底座等支承大件,就其形体结构又如下两个特征从形体上看,是空间板系结构从载荷上看,是空间力系的载体。见表2。表2机床床身等大件的结构特征23结构特征简要说明1.空间板系组合结构机床支承大件属于空间板系结构或板、梁等空间组合结构。2.空间力系载体机床在静态和动态中可能产生的各种作用力,都直接或间接的由大件来承受。他们有1.切削力,指Fx进给抗力Fy吃刀抗力Fz主切削力2.重力,指工件及机床重量3.摩擦力,指移动部件和固定部件相对运动时导轨面见的摩擦力4.夹紧力,指连接大件和移动部件间的连接力5.惯性力6.冲击或振动干扰力(外加激振力)机床大件的设计,通常把各种力归纳为静态力和动态力,再分别研究结构的静刚度和动刚度3。对于大型、重型、高速精密机床的大件,还要考虑到冲击或振动干扰力的作用下,可能产生位移、速度和加速度,以及由于板壁失稳而出现的结构断面形状畸变和噪声等动力响应问题对于高度精密机床,如磨床,由于加工过程中产生大量的切削热,以及电动机和液压系统的发热,因此还应考虑到大件的热变形问题。所以,支承大件的设计需要进行受力、变形和刚度分析。2机床大件的结构材料机床支承大件采用的结构材料,主要取决于机床技术发展的需要。以大型和重型化为目标的机床,材料的力学性能起着决定性作用以超速、超精加工为目标的现代化数控机床,对其结构材料还要具备高的减震性、耐磨性、热稳定性和抗腐性等综合的力学、物理和化学性能。所以,由于对现代机床的结构材料特殊性能的要求日益多样化,往往不是单一材料所能满足的,正在朝着多元化的方向发展。2.1铸造结构材料1.灰铸铁件牌号与力学性能4常用灰铸铁件的牌号、性能和用途,见表3。灰铸铁材料易于铸造,且切削加工性好,制造成本低,并具有良好的耐磨性和减振性,是传统的机床大件结构材料。通常,用TH200或TH300做床身、立柱,与TH150或TH200做溜板、工作台而匹配使用。它适用于润滑及防护条件较好、载荷不大、需用刮研加工导轨的普通机床上。4表3灰铸铁件牌号、性能和用途(摘自GB/T94391988)2牌号预计的铸件力学性能用途壁厚/mm抗拉强度/bMPa≥<≥HT1002.5102030102030501301009080HT1502.510203010203050175145130120端盖,轴承座,阀壳手轮,一般机床底座、床身、工作台、滑座及其他复杂零件HT2002.510203010203050220195170160一般机床床身,机体,中等压力小于7840kPa液压缸、泵和阀体、齿轮、飞轮、齿条等HT250510203010203050270240220200液压缸、汽缸、联轴器、机体、齿轮、齿轮箱壳体、飞轮、轴承座、凸轮、衬筒等HT300102030203050290250230齿轮、凸轮、车床卡盘,剪床、压力机机身,转塔车床、自动车床及其他重载荷机床的铸有导轨的床身,高压液压缸、液压泵和滑阀壳体等HT350102030203050290260240灰铸铁件是一种非均质材料,随铸件厚度不同,其抗拉强度也不完全相同。同一牌号的铸铁,其硬度也会在一定的范围内变化。由铸铁结构制造的床身、工作台、立柱等大件(包括导轨),要考虑铸铁件材质的硬度,可按硬度分级表4选取。表4灰铸铁件的硬度分级表
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