BL系列台车中的床身与尾架的设计【说明书+UG】
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一、设计（论文）内容 本设计内容是 列台车床身和尾架的设计。 本设计主要介绍了机床的设计，重点介绍了床身和尾架的设计。 二、设计（论文）依据 列台车有多种形式，可针对用户要求的不同而有所不 同 。本课题针对 列化 台式车床的设计特点，对台式车床的不同规格、不同用户的设计要求进行总结，以获 得其产品配置知识，为进行车床的快速数字化设计作好准备。 三、技术要求 （ 1）主箱转速为 9 级，转速范围 602000 （ 2）床身允许的最大回转直径有： 30412 330 13 （ 3）模滑板上最大回转直径： 170204 （ 4）主轴孔径： 40 5）主轴孔锥度： 6）公制 /英制螺纹范围： 0 4 72/33 （ 7）模数 /径节制螺纹范围： 12 24 （ 8）尾架套筒行程： 115四 文）物化成果的具体内容及要求 (具体内容参照机械工程系毕业 设计 大纲及实施细则的有关要求填写 ) （ 1）床身部件 1 张 （ 2）尾架装配图 1 张 （ 3）工程图 4： 20 张 （ 4）三维图集 22 张 （ 5）毕业设计说明书：不少于 15000 字 - 五 . 毕业设计（论文）进度计划 起讫日期 工作内容 备 注 悉课题 搜集相关参考资料 毕业实习 料整理，拟订设计方案 制总装，部装及零件图， 总结相关的设计知识，并予以形式化 表示。 所做工作进行总结，编写设计说明 书。 导教师审阅论文学生进行修改。 部抽查毕业设计资料。 小组答辩 组抽查答辩 六 . 主要参考文献： 1 大连组合机床研究所编 . 组合机床设计 2 大连组合机床研究所编 . 组合机床设计参考图册 . 机械工业出版社， 1978 年 3 谢家瀛 . 组合机床设计简明手册 . 机械工业出版社 . 4 张维记 . 金属切削原理及刀具 . 机械工业出版社 5 戴曙 . 金属切削机床 . 机械工业出版社 6 郑修本 . 机械制造工艺学 . 机械工业出版社 7 沈阳工业大学 . 组合机床设计 . 上海科技大学出版社 8、冯辛安 . 术概论 . 机械工业出版社， 1995 9、 I 用户手册 (册 ) 10 唐荣锡 . 术 . 北京：北京航 空航天大学出版社， 1994 11 用技术编写组 . 用技术规范 . 北京：中国标准出版社， 1995 12 赵汝嘉 . 术在机械工业中的应用 . 西安：西安交通大学出版社， 1994 13 计算机软件工程规范 . 北京：中国标准出版社， 1992 14 孟少庆 . 机械加工工艺手册 . 北京机械工业出版社， 1992 15 李益明 . 机械制造工艺简明手册 . 北京：机械工业出版社， 1994 七、其他 要求打印零件三维模型图集； 工程图可缩小打印。 三维图集 1 床身部件 维图集 2 维图集 3 维图集 4 维图集 5 维图集 6 维图集 7 维图集 8 维图集 9 尾架部件 维图集 10 维图集 11 维图集 12 维图集 13 维图集 14 床身部件工程图 三维图集 15 三维图集 16 三维图集 17 三维图集 18 三维图集 19 尾架部件工程图 三维图集 20 三维图集 21 三维图集 22 三维图集 23 三维图集 24 三维图集 25 三维图集 26 三维图集 27 三维图集 28 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 1 摘 要 本文介绍了系列台车中的床身与尾架的设计，设计思想是可针对用户要求的不同而有所不同，并能够进行快速的设计，满足用户的要求，在设计的过程中首先是传统的设计，即对床身和尾架进行选型，校核，在这一切结束以后，在设计中使用了当前比较流行的三维造型工具 照已设计的工件尺寸，对设计好的工件进行建模，找到了工件的主参数，并建立了各部分与主参数的关联性，据工件的尺寸很快就能造出相应的实体给用户，给用户一个完整的三维形象，然后由用户提出修改意见，继续修改直到满足客户的要求为止，该设计给用户的是一个 完整漂亮的印象。该设计完成后可快速应对不断发展的市场形势，满足客户的不同要求，它只要有客户的意见即可加入修改，有很强的适应力。 关键词 快速化设计 车床设计 三维造型 列台车设计（床身及尾架的设计） 2 L of of to to on by G of on to to of to s Its of s It to s we of of We to 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 1 言 机械工业担负着为国民经济各部门提供先进技术装备的任务。金属切削机床是机械工业的重要组成部分，是为机械工业提供加工装备和加工技术的“工业母机”工业。一个国家机床的拥有量、产量、品种和质量如何，是衡量其工业水平的标志之一，因此机床工业在国民经济中占据重要地位。 机床设计是设计人员根据市场、社会和人们对机床的需要进行的构思、计算试验、选择方案、确定尺寸、绘制图纸及编制技术文件等一系列创造性活动的总称，是机床产品实现的必要前提，是产品开发过程中至关重要的环节。随着科学技术的飞速发展，人们对机床提出了更多 的要求，除机床使用功能外，还要求宜人性、可靠性、经济性、维修性以及良好的技术服务，除对产品实体的要求之外，还对系统的完善和改进不断的提出新的要求。 机床设计，是设计人员根据使用部门的要求和制造部门的可能，运用有关的科学技术知识，所进行的创造性劳动。随着生产的发展，使用部门对机床的要求不断地提高，而科学技术的发展和工艺水平的提高，又为制造部门创造了实现使用要求的条件，从而使机床的设计与制造获得了迅速的发展。 随着科学技术的发展和工艺水平的提高，尤其是先进刀具的出现，使机床向高速、大功率的方向发展。因此，对机床 的运动精度、刚度、抗震性、低速运动平稳性、热变形提出了更高的要求。 机械产品的设计方法随着机床工业的发展和新技术的不断采用，机床产品的设计方法也是由低级向高级发展的。由初期的安全设计发展到优化设计，有静态计算发展到动态计算，由简单的线形系统发展到更加接近实际的复杂的非线形系统等。设计人员正在从手工计算、人工制图中解放出来。机床设计方法大致可分为（一）经验设计阶段（二）试验设计阶段（三）计算机辅助设计阶段。 近年来，现代科学技术的成就，为机床设计提供了大量的测试数据，理论研究也有了新的进展，尤其是电脑的使用， 是机床设计开始进入计算机辅助设计（ 优化的阶段。将可能利用计算机对设计所需的大量技术资料进行检索，自动地对设计方案进行比较，从而选出最佳方案 本设计课题是 列台式车设计， 列台车有多种形式，可针对用户要求的不同而有所不同。本课题针对 列化台式车床的设计特点，对台式车床的不同规格、不同用户的设计要求进行总结，以获得其产品配置知识，这种知识即产品中的部件组成、各部件的功能、各部件之间的关系、车床零件的设计特点、不同部件中零件的精度要求等，以抽象出各类用于进行车床快速数字化设计的车床数字模型， 为进行车床的快速数字化设计作好准备。 列台车设计（尾架及床身的设计） 2 虽然车床的设计比较复杂，但是随着现代技术的发展，与车床设计相关的造型软件不断的出现，产生了新的设计方法，建摸设计，它能适应不同的设计要求，可以进行快速设计，本设计选用了 具进行快速设计，希望能达到即改即建的快速化的目的。 本设计的床身和尾架是车床比较重要的部位，床身用来支承机床各部件，承受切削力、重力、惯性力、摩擦力等静态力和动态力。保证各部件之间的相对位置精度和运动部件的相对运动轨迹的准确关系。床身除装有各种零部件外，其内部空间常作为切削液、润滑油的储存器或液压 油的油箱，有时电动机和电气箱也放在它里面。尾架用来协助装夹工件，保证精度。 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 3 1床身的设计 1 1 床身的功用及基本要求 功用 床身对整个机床来说是很重要的一个部件 1） 它是用来支承机床各部件，承受切削力、重力、惯性力、摩擦力等静态力和动态力的机床部件 2） 它能保证各部件之间的相对位置精度和运动部件的相对运动轨迹的准确关系。 3） 它上面除装有各种零部件外，其内部空间常作为切削液、润滑油的储存器或液压油的油箱，有时电动机和电气箱也放在它里面。 基本要求 床身是机床的基础构件，其结构及布局是否合理将直接影响机床的加工质量和生产率。对床身的基本设计要求如下： 1 足够的静刚度和较高的刚度 /重量比 要求在规定的最大载荷（限定载荷）作用下，变形量不得超过一定的数值，以保证在加工过程中，刀具和工件的相对位移不超过加工允许的误差。床身重量约占机床总重量的 80%所以在满足刚度的前提下，应尽量减轻床身的重量。刚度重量比在很大程度上反映了床身的合理性。 2 良好的动态特性 要求在规定的切削条件下工作时，使受迫振动的振幅不超过允许值，不产生自激振动，保证切削的稳定 性。 3 较小的热变形和内应力 在机床工作过程中的摩擦热、切削热等都会引起床身的温度变化，产生热变形和热应力；床身在铸造、焊接和粗加工过程中，材料内部会形成内应力，在使用中内应力的重新分布和消失，会使床身变形。热变形和内应力都将破坏部件间的相互位置关系和相对运动轨迹，影响加工精度 4 其它 床身的设计应便于制造、装配、维修、排屑和吊运。 列台车设计（尾架及床身的设计） 4 1 2 床身的受力分析 了解床身的受力情况，产生的变形以及由此引起的加工误差是合理设计床身的依据。 根据机床所受载荷的特点，对不同类型的机床受力分析各有所侧重。对于中小 形普通机床应以切削力为主；对于精密机床应以移动部件的重量为主；对于大型、重型机床则需要同时考虑工件重量，移动部件和切削力。 本课题设计的是中小型车床，床身的受力分析如图 1城工学院机械工程系毕业设计说明书 5 工件两端分别支承在主轴和尾架的顶尖上。尾座处于床身尾部，刀架处于床身中部。作用在刀尖上的切削力可分解为 个分力。轴向力 床身产生拉伸变形，影响很小，可以不计。床身受弯曲和扭转。为便于分析受力及变形，在受扭转时，可将床身视为两端固定的梁；在受弯曲时可将床身视为简之梁。 在垂直（ 面内，工件作用于主轴箱和尾架上的力为 1F 和 2F 。由 引起床身在垂直方向的弯距为于 作用点到主轴中心线的距离为 d / 2 ( d 为工件直径 )，因此在床身上还作用有扭距 ZF d / 2 。 在水平 )( 面内， 刀架作用在床身上，其反作用力34F 经工件作用在主轴箱和尾架上。由于h ，因此对床身还作用有扭矩 。 由此可见，车床床身变形的主要形式是垂直和水平面内的弯曲，以及由T 和联合作用下的扭转。 车床床身变形对加工精度的影响见图 1图 1在垂直平面内的弯曲变形对加工精度的影响；图 1在水平面内的弯曲变形对加工精度的影响，变形 近似以 1:1 反映为工件的半径误差；图 1扭转变形对加工精度的影响。可见水平面内的弯曲对加工精度的影响远比垂直面内的影响大；扭转变形也会使刀尖在 此，设计车床床身时，也要注意提高扭转刚度。 列台车设计（尾架及床身的设计） 6 身的静刚度和动态特性 身的静刚度 床身的变形一般包括自身变形、局部变形和接触变形。设计要注意这三类变形的匹配，针对薄弱环节予以加强。 （一）自身钢度 前面 分析普通车床床身的受力和变形，主要是指支承件自身变形。支承件抵抗自身变形的能力，称为自身刚度。支承件的自身刚度和扭转刚度。它取决于支承件材料、构造、形状、尺寸和隔板的布置。 （二）局部刚度 抵抗局部变形的能力，称为局部刚度。局部变形主要发生在支承件上载荷较集中的局部结构处。局部刚度主要取决于受载部位的构造、尺寸以及筋的配置 （三）接触刚度 两个平面相接触时，由于两个平面都有一定的宏观不平度和微观不平度，所以真正接触的只是一些高点。支承件各接触面抵抗接触变形的能力，称为接触刚度。支承件的自身刚度 和局部刚度对接触压强分布是有影响的。如自身刚度和局部刚度较高，则接触压强的分布基本上是均匀的，接触刚度也较高；如自身刚度和局部刚度不足，则在集中载荷作用下，构件变形较大，使接触压强分布不均，使接触刚度分布也不均，降低了接触刚度。 态特性简述 机床动态分析是研究抵抗动态作用力的能力。主要是指抵抗振动的能力，包括抗振性和切削稳定性。 抗振性是指抵抗受迫振动的能力。切削稳定性是指抵抗切削自激振动的极限切削宽度来表示。极限切削宽度愈大，表示机床抵抗自激振动的能力愈好，即切削稳定性愈高。振动与机床的加工 质量和切削效率紧密相关。在切削时，来自切削过程、机床传动系统以及外界的各种力将作用在机床 工件 刀具的弹性系统上。其中静态力引起弹性变形，动态力使系统产生受迫振动，致使刀具与工件之间产生相对变为，破坏了它们之间的正确位置关系，并在加工表面上留下振纹，从而降低了被加工零件的精确读我，导致加工表面粗糙度的恶化。切削过程的自激振动，破坏了切削过程的稳定性，不仅降低了加工质量，而且使切削难以继续进行，降低了切削效率。振动还使机床和刀具在动载荷下工作，加速了机床和刀具的磨损，从而降低了机床的使用寿命和刀具的耐用度。振 动还产生恶化环境的噪声。 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 7 身的结构设计 床身的设计通常是根据使用要求和受力情况，参考同类型的机床，初步确定 其形状和尺寸。对较重要的的支承件进行验算或模型试验，根据验算或试验结果作适当修改。 高支承件自身刚度 一 、正确选择截面的形状和尺寸 （ 1） 截面积相同时空心截面刚度大于实心截面刚度 因此设计时，采用空心截面，加大外轮廓尺寸，在工件允许的条件下，尽可能减小壁厚。可以大大提高 截面的抗弯和抗扭强度。 （ 2） 方形截面的抗弯刚度高于圆形截面，而抗扭刚度则较低。因此，如支承件以承受扭距为 主，用圆形截面；若以承受力矩为主，用方形或矩形截面 （ 3） 不封闭的截面比封闭截面刚度显著下降，特别是抗扭刚度下降更多。因此，在可能的条件下，应尽量把支承件的截面设计成封闭式。 二、 合理布置隔板 . 在两壁之间起连接作用的内壁称为隔板。隔板的功用在于把作用于支承件局部地区的载荷传递给其他隔板，从而使整个支承件各隔板能比较均匀的承受载荷。因此，当支承件不能采用全封闭截面时，常常布置来提高支承件的自身刚度。 小型车床的床身，为了排屑，上下都不能封闭，用隔板来连接前后壁板。切削力经三角形导轨作用于前壁，薄壁板的抗挽 强度是很低的，有了隔板，就可能把载荷传递到后壁。这样，前壁的弯曲转化为整个床身的弯曲，即转化为前壁的拉伸和后壁的压缩，大幅度提高抗弯刚度。 龙门刨床的隔板放置在内部。隔板布置有三种方式，即纵向隔板、横向隔板和斜向隔板。纵向隔板主要提高抗弯刚度；横向隔板主要提高抗扭刚度；斜向隔板两者兼而有之，斜向隔板应布置在弯曲平面内。 三、 合理开孔和加盖 开孔对抗扭刚度影响较大。所以，应该尽量避免在主要的承受扭矩的支承件上开孔。必须开孔时，应靠近支承件几何中心附近。 1 4 2 提高局部刚度 （一）合理选择连接部位的结构 （二）合理选择螺钉尺寸和布置 当受力矩时，螺钉主要布置在受拉伸的一侧；当受扭矩时，螺钉应均匀分布在连接部列台车设计（尾架及床身的设计） 8 位的四周。 （三）注意床身与导轨连接处的局部过度 图 1为床身过渡的几种形式。图 1 床身与导轨以单壁连接，结构简单，刚度较差，适用于承受小载荷；图 1壁减薄与加强筋结构，刚度较前一种形式好，适用于中等载荷；图 1构比较复杂，刚度较高，适用于中等载荷及重载荷；图 1有过度壁，导轨的局部刚度最高 。 （四）合理布置加强筋 有些支承件的内部要安装其它机构，不但不能分布，安置隔板也会有所妨碍。这时就只有采用加强筋来提高刚度。合理配置加强筋是提高局部刚度的有效方法。例如图 1图 1d、 00 2400时，为避免薄壁振动而在内表面加的筋，以提高壁板的抗弯刚度。 加强筋的高度可取为壁厚的 4的厚度取壁厚的 3 提高接触刚度 减少接触面 的层次，是提高接触刚度的最好方法。例如将床身和床腿作成整体式。常采取下述措施。 （一） 导轨面和重要的固定结合面必须陪刮或配磨 刮研时， 每 22525 ，高精度机床为 12 点，精密机床为 8 点，普通机床为 6 点，并应使接触点均匀分布。固定结合面配磨时，表面粗糙度不小于 （二）以固定螺钉连接时 通常应使接触面间的平均预压压强不得小 2 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 9 消除表面微观不平度的影响，并据此确定固定螺钉的直径，数量、布置位置 以及拧紧螺钉时施加的力。 少支承件的热变形 （一）散热和隔热 适当加大散热面积，加设散热片，发热较多的部件应使周围空气流动畅通，应有进气，排气口，加装导流隔板，引导气流进入温度较高的部位。 隔离散热源是减少热变形的一个有效措施。把重要的热源从支承件内部移至与机床隔离的地基上。 （二） 均热 由于支承件各处受热情况不同，质量不均匀，使各部位的温度不均，热膨胀也就不均匀，不均匀的热膨胀对加工精度影响更大，因此要考虑均热问题。 （三）使热变形对精度影响较小 同样的热变形，由于结构形式不同，对精度的影响是不同的。不能采用单柱式的床身，采用双柱式床身。 理选择床身的 材料和热处理 床身的重量在机床总重量中占有很大比重，因此合理选择材料，具有显著的经济意义。床身的主要材料为铸铁和钢。铸铁床身，如果导轨与床身一体，则铸铁的牌号要根据导轨的要求选择。如果导轨是镶装的一般用 使支承件产生变形。因此必须进行时效处理消除残余应力。普通车床床身在粗加工后安排一次热时效处理，精密机床选择两次，粗，精加工后各一次。 身的结构工艺性 在进行床身的结构设计时，要注意结构工艺性，以便于制造和保证加工质量。 （一） 床身结构工艺性 （ 1） 铸件形状简单 造型和拔摸容易；型芯少且便于支撑，安装简单可靠。 （ 2） 避免产生缩孔、气孔和裂纹 壁厚应尽量均匀。如过壁厚不能相等 例如床身壁厚不可能与导轨厚度相等，则应均匀过度，避免突变；拐角处应圆滑过度，不能突拐；如果某些部位厚度较大，材料较集中，则应考虑浇铸时有放冷铁的地方 (3)便于清砂 特别是便于清理砂芯。不仅要便于手工清砂，而且还要便于水爆清砂或机械化清砂。要使风枪能伸入或者高压水能够冲到每个角落。因此清砂口要开得足够大，位置也要合适。 （ 4）大型铸件要铸出吊孔 （二） 机械加工工艺性 列台车设计（尾架及床身的设计） 10 1）较长的支承 件应尽量避免两端有加工面，避免支承件内部深处有加工面以及倾斜的加工面。 2）尽可能使加工面集中，以减少加工时的翻转及装夹次数。同一方向的加工平面，应处于一个平面内，以便一次刨出或铣出。 3）所有加工面都应有支承面较大的基准，以便加工时进行定位、测量和夹紧。 身的焊接结构 在机械行业中，广泛地应用钢板、型钢和钢管焊接结构，能获得良好的技术经济效益。铸造结构与焊接结构相比 （ 1）铸造生产工序多，生产周期长不适合快速化设计 （ 2）铸件越大，铸造质量越难控制。 （ 3）在形状和轮廓尺 寸相同的情况下，焊接结构的重量比铸铁越轻。 （ 4）焊接可以采用完全封闭的箱形结构以提高刚度，不想铸件那样要留出砂孔。 （ 5）钢的内磨擦阻力约为铸铁的 1/3，但是整机的阻尼主要是由支承件的结合面决定的，即振动能量主要消耗在结合面间的摩擦和粘滞上，可以采取用灌注混凝土和采取减振措施，来予以弥补。 所以床身采用了焊接结构。 在焊接是要注意以下几点。 在焊接时， 1、应尽量减少焊缝的数量和长度； 2、减轻焊缝的载荷； 3、应尽量使轮廓形状规整化； 4、大型结构分段焊接。 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 11 2 导轨的设计 2 1 功用和分类 导轨的功用是导向和承载。既保证运动部件在外力作用下，能准确地沿着一定的方向运动。在导轨副中，运动的一方叫动导轨，不动的一方叫支承导轨。动导轨相对于支承导轨通常只有一个自由度的直线运动或回转运动。 导轨按下列性质分类： 1） 按工作性质分类可分为主运动导轨、进给导轨和调位导轨。调位导轨只用于调整部件之间的相对位置，在加工时没有相对运动。 2） 按摩擦性质可分为滑动导轨和滚动导轨。滑动导轨按两导轨间的摩擦形式分为混合摩擦导轨、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） 按受力情况可为开式导轨和闭式导轨。 2 2 导轨应满足的基本要求 导轨应满足下列要求 （一）导向精度 导向精度是指动导轨沿支承运动时，直线运动导轨的直线性和圆周运动的 真圆性，以及同其他运动件之间的相互位置的准确性。 （二）精度保持性 为了能长期保持精度，对导轨提出了刚度和耐磨性的要求。刚度是导轨工作 质量的另一个重要指标 （三）低速运动平稳性 就是要保证在作低速运动或微量位移时不出现不平稳现象。 （四）结构工艺性 在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于维护和 制造。对于刮研导轨尽量减少刮研量。对于镶装导轨，应做到更换容易。 本机床采用的是滑动导轨，最常用的导轨。因为滑动导轨是最常见的导轨，其他类型的导轨都是在滑动导轨的基础上发展起来的。而滑动导轨结构简单，有良好的工艺性、刚度和精度易于保证。本机床床身较长，采用的是长导轨，工件主要做的是直线运动，所以要采用耐磨性和硬度较高的材料制造，选用 料。因为铸铁是一种成本低，有良好的减振性和耐磨性，易于铸造和切削加工的金属材料。 有一定的耐磨性，使用于使用手工刮研的导轨。 列台车设计（尾架及床身的设计） 12 2 3 导轨的结构 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削，但难以保存润滑油，因此只适合欲低速运动；凹形导轨润滑性能好，适合于高速运动。凹形导轨有如下形式： 对称三角形 不对称三角形 矩形 燕尾形 圆柱形 三角形导轨。凹形为 V 形导轨。三角形导轨依靠三角形的两个侧面导向，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互影响，给制造和检修带来困难。 支承导轨为山形时，不易积存较大的切削，也不易留存润滑油，使用于不易防护、速度较低 的进给运动导轨。 导轨为 V 形时，由于能得到较充足的润滑，处用于精密和大型机床的进给导轨外，还可用于主运动导轨。但是必须很好地防护，以防落入切屑和灰尘。 矩形导轨。矩形导轨制造简单、刚度高、承载能力大。便于安装调整。但是侧面磨损后不能自动补偿，需要有间隙调整装置，导向度差。使用于载荷较大而要求不高的机床上。 燕尾槽形导轨。结构紧凑、高度尺寸小，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，刚度较差，摩擦力较大。一般用作中，低速的多层导轨。 圆柱形导轨。圆柱形导轨制造简单，但在要求加工时就直接达到较高 精度磨损后难以补偿。 对各种导轨进行比较，结合本设计车床的要求，要可以进行快速化设计，加工精度要求较高，所以采用三角形导轨。 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 13 2 4 导轨的组合形式 从 限制自由度的角度出发，采用一条导轨即可。但用一条导轨时，移动部件无法承受颠覆力矩。因此，直线运动导轨一般有两条导轨组合。常见的组合形式如下 双三角形组合 导向精度高，磨损后能自动补偿，具有良好的精度保持性，但很难达到四个表面同时接触的要求，制造困难，用于精度要求较高的机床。 双矩形组合 具有较大的承载能力，制造比较简单，但是导向性较差。磨损 后不能自动补偿，对加工精度影响较大 三角形 矩形组合 这种组合形式兼有导向性好，制造方便和刚度高的优点，应用最为广泛。 燕尾形组合 两个燕尾组合同时起导向及压板的作用，用一根镶条就可以调整各个接触面的间隙，但不能承受过大的颠覆力矩，磨损损失较大。用于要求层次多、尺寸小、调整间隙方便和移动速度不大的场合。 燕尾 矩形组合 能承受较大力矩，间隙调整也比较方便。 双圆柱形组合 容易制造，耐磨性较高，但磨损后不易补偿。常用于仅受轴向力的场合。 双三角形组合形式与其它形式相比，能获得较高的导向精度，磨损后能自 动补偿，有良好的精度保持性。能够很好的满足 列车床的加工要求，选用双三角形组合。 2 5 间隙调整 导轨结合面之间都存在间隙。间隙过小，不但增加运动阻力，而且会加速导轨磨损，间隙过大又会使导向精度降低，还容易产生振动。因此，用镶条和压板来调整导轨的间隙。 2 6 导轨润滑和防护 导轨的润滑 导轨润滑的目的是：减少磨损以延长导轨的使用寿命；降低温度以改善工作条件；降低摩擦力以提高机械效率；保护导轨表面以防止发生锈蚀。 导轨的润滑方法很多，最简单的润滑方法是人工定期地直接在导轨上浇油。这种方法简单，但是不能保证 充分润滑。一搬用于调位导轨或移动速度较低的滑动导轨及滚动导轨。现代机床上采用压力油强制润滑。这种方法效果较好，可保证充分润滑，不断地冲洗和冷却表面，要有专门的供油系统。为了能使本机床得到充分的润滑。采用压力油强制润滑。 导轨的防护 导轨的防护装置最好是能使导轨面封闭起来，有刮板式、隙缝式、整罩式、层叠列台车设计（尾架及床身的设计） 14 式。采用隙缝式。 滑动导轨的验算 滑动导轨的验算，主要是通过受力分析，求出导轨的平均比压和最大压强，与许用压强相对照，判断导轨设计是否合理。根据压强分布，判断是否需要压板。 2 7 导轨压强的分布 1按线形分布 的导轨压强 当导轨本身的刚度大于接触刚度时，可只考虑接触变形对压强分布的影响。这时沿导轨长度上的接触变形和压强，都可视为线形分布，在宽度上可视为均布 每个导轨面上的载荷，都可以简化为一个集中力 P 和一个颠覆力矩 M 作用见图7 18。 由 在动导轨上引起的压强为 集中力 3821500 00 000 38 ， 于 6322212M （ 2 所以 6 （ 2 式中 P 导轨所受的集中力（ N）； M 导轨所受的颠覆力矩（ 由集中力 P 引起的压强 )( a 导轨宽度（ L 动导轨的长度（ 导轨所受的最大、最小和平均压强分别为： Mp m 1(= pM m 1( 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 15 2 平均 当 0，即 M =0时，导轨面上的压强平均 m a xm 压强按矩形分布，它的合力通过导轨的中心，见图 2时导轨的受力情况最好，但这种情况实际上是不存在的。 当 0，即 0M ，由于颠覆力矩 M 作用，使导轨的压强不按矩形分布，它的合力作用点偏离导轨的中心，其值为 X， 当 16 1， 0 ，均强按梯形分布，见图 2的合力作用点距导轨中心6L ，设计导轨应尽量满足这种情况。 当 1，即61 ，均图 2强按三角形分布6，这种情况虽然压强相差较大，但还可以使导轨面在全长上都接触。 当 16 61轨面上将出现有一段 长度不接触。这时应该装置压板，与压列台车设计（尾架及床身的设计） 16 板接触的导轨面称为辅助导轨面。在辅助导轨面上的压强与间隙和接触变形有关。当导轨与辅助面间的间隙 0 ，导轨的压强按图 2布，主导轨面上的最大压强助导轨面上的最大压强 间隙 0 ，压强的分布分为两种情况见图7 f。在图中压板与辅助导轨面的间隙为 ，当主导轨面上的最大压强 时，在主导轨面的另一端就会出现 。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形分布。26L 。当 时，主副导轨面上的压强分布见图 2据导轨的受力情况，可求出 ，用以判断压强的分布，见图 7 如导轨的宽度为 a ，则支反力 p 和颠覆力矩 M 分别为 2 32 2 而 L （ 2 从式 （ 2中解出 j 入式 （ 2中得 = 2 又式中 C 接触柔度 将 j 入式（ 7解出 （ 2 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 17 所以 （ 2 当 36 21式 （ 7 （ 7可以看出，主导轨面上的最大压强 ，这时21X，导轨面上的受力集中在一个端点上，因此不能用开式导轨，必须 用装有压板的闭式导轨。 导轨压强的计算 1平均压强的计算 对于各种形式导轨的平均压强皆为： 式中 A 、 B 、 C 、 C 各导轨面上的反力（ N）； a 、 b 、 c 、 c 各导轨面的宽度（ L 动导轨的长度（ 按线形分布时最大压强的计算 当1时（ M 某导轨面上的反力矩， P 支反力），主导轨面上的最大压强按 平均m a x。当2161 采用压板，主导轨面上的最大压强按 a 61用压板时，则分别计算主导轨和辅助导轨面的最大压强。 主导轨面的最大压强按式 （ 2计算， 列台车设计（尾架及床身的设计） 18 am 平均(2压板面上的最大压强 3按非线形分布的导轨压强 如果导轨的刚度较底，在确定导轨的压强时，就应同时考虑导轨本身的压强时，就应同时考虑导轨本身的弹性变形和导轨面间的接触变形。属于这种类型的导轨有：立式车床的刀架，牛头刨床和插床的滑枕，龙门刨床的刀架，长工作台的 导轨等。 较长的工作台刚度较低。由于工作台本身的变形，导轨的压强就不是线形分布。最大压强与平均压强之比可达 2常在龙门刨床和龙门铣床等机床上导轨的最大压 强一般为 帕。 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 19 3 尾架的设计 3 1 尾架的功用和分类 尾架安装在床身右端的尾座导轨上，可沿导轨纵向调整其位置。它的功用是用后顶尖支承长工件，也可以用来安装钻头、绞刀等孔加工刀具进行孔加工。尾架可分为可移动式尾架和固定尾架。 3 2 尾架的要求 尾架的设计要能保证使头尾两顶尖 处在同一中心线上，基本消除机床工作台面的误差。有一定的强度和硬度，能够承受工件传过来的力。 3 3 尾架的设计 普通车床的几何精度中，要求床头箱主轴中心线和尾架顶尖套中心线对床身导钦等高。在使用中因磨损而经过修理后的车床，一般尾架顶尖套中心线会低于床头箱主轴中心线。要做到两中心线等高，一种方法是在各部件的精度修复后总装时，先安装、校正床头箱部件的精度，再按床头箱主轴中心线的高度，用补偿的方法修复尾架顶尖套中心线的高度使两者等高。另一种方法是先安装、校正尾架部件的精度以尾架顶尖套中心线的实际高度 为基准，调整床头箱主轴中心线的实际高度以达到两中心线等高。后一种方法在实际修理中用得较少多数采用前一种方法。现以 1车床为例，介绍几种以床头主轴中心线的实际高度为基准，修复尾架顶尖套中心高度的方法一、调换药尾架底板 根据修理后床头主轴中心线的实际高度调换新的尾架底板使两中心线等高。此方法简单，对高度的补偿较为理想但需要事先准备底板毛坯或底板的半成品，在每次大修时完成精加工，费用较高；如果不准色王坏 1镀铬或低温镀铁 在尾架底板的导轨面或上平面镀至所需要的补偿厚度一 般镀铬层小于 o 3温镀铁层小于 2 小 可达到要求。如果嫂层在导轨面上，则硬度高，对床身不利且费用高维修中很少奖闻 2阑镀 将金屑液直接涂镀在尾架底扳的导轨面上，镀层与基体的结合良好沉积速度快镀层厚度在 o 1l 围内补偿所需要的高度。一般刷镀后不渴再进行机械加工，工艺简单，操作灵活安全周期短。在补偿高度小于 1较经济的一种方法。 四、在车床本身上镇尾架内 a，配霸顶尖露 在其它部件修复并装配好后将床头箱垫高 o 03一 o 05后装上锤刀，银大尾 架体内孔，再配新的顶尖套。如果两中心线的高度差大，则银削量也大，在大修中多次锤孔，会使架体的刚度降低，所以此方法只适于在补偿量较小的情况下使用。在尾架顶尖塞前加装偏心樱塞。 偏心锥套长 100锥 4“英氏锥度，外锥 5莫氏锥度固 3)与顶尖套配合，用内六角螺钉固定。原顶尖套前端截去 16孔加工成 5“莫氏链度，与锥套相配， 列台车设计（尾架及床身的设计） 20 体造型及工程图的生成与编辑 G 软件的实体建摸 述 称 当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的端软件。 一套集 于一体的三维参数化软件， 具有强大的建模、分析和加工功能。 其建模技术结合了传统建模和参数化建模的优点， 采用尺寸驱动技术， 具有全相关的参数化功能， 是一种 “ 复合建模 ” 工具。 应用 建模功能， 我们 可快速进行概念设计和详细设计，交互建立和编辑各种 较 复杂 的零部件模型。根据已建立的三维零件模型， 各种应用功能既可对模型进行装配操作、创建二维工程图； 也可对模型进行机构运动学、动力学分析和有限元分析， 进行设计评估和优化； 同时 ， 还可根据模型设计工装夹具、进行加工处理， 直接生成数控程序， 用于产品的加工。在建立三维数据模型时， 模型的性能直接影响到模型的可编辑性以及在各相关应用中的处理速度。 4 立模块的方法 1显示建模 显示建模是非参数化建模，对象是相对于模型空间而不是相对于彼此建立。对一个或多个对象所做的改变不影响其他对象或最终模型。 2参数化建模 一个参数化模型为了进一步编辑，用于模型定义的的参数值随模型存储。参数可以彼此应用以建立在模型的各个特征间的关系。 3在基于约束的建模中 模型的几何 体是从作用到定义模型几何体的一组设计规则 称之为约束，来驱动或求解。这些约束可以是尺寸约束或几何约束。 4复合建模 复合建模是上述三种建模技术的发展与选择性组合。 现在比较流行的是复合建模，它提供在设计过程中更多的灵活性。有一组丰富的支持各种建模操作的工具集。用户根据设计意图选择正确的建模策略 模方法简介 （ 1） 种曲线生成、编辑、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠、尺寸驱动、定义、编辑变量及其表达式、非参数化模型后参数盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 21 化等工具。 （ 2） 征建模模块提供了各种标准设计特征的生成和编辑、各种孔、键槽、凹腔形、圆形、异形、方形凸台、圆形凸台、异形凸台、圆柱、方块、圆锥、球体、管道、杆、倒圆、倒角、模型抽空产生薄壁实体、模型简化 (用于压铸模设计等、实体线、面提取，用于砂型设计等、拔锥、特征编辑：删除、压缩、复制、粘贴等、特征引用，阵列、特征顺序调整、特征树等工具。 （ 3） 括直纹面、扫描面、通过一组曲线的自由曲面、通过两组类正交曲线的自由曲 面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放样、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、两张及多张曲面间的光顺桥接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁减、编辑、点云生成、曲面编辑。 （ 4） 念的，便于调用和编辑的零件族，形成用户专用的 ，提高用户设计建模效率。 该模块包括从已生成的 义特征变量、建立参数间相关关系、设置变量缺省值、定义 代表该 把该特征添加到设计模型中时，其所有预设变量参数均可编辑并将按 4 1 4 草图 使用草图的目的：当明确知道一个设计意图时，约束可以快速作用以满足那个意图时，当有一个需求通过许多变动解决方案去验证某一设计意图时，设计意图由以下组成，设计考虑：在实际部件上的几何需求，包括决定部件细节配置的工程和设计规则。草图的建立如下： 选择 。 如图所示，选择 ., 列台车设计（尾架及床身的设计） 22 1建立草图 选择草图平面。 设定工作层。 命名草图。 2建立草图对象。 徒手草绘：在一激活草图内建立曲线。 加对象到草图。 3建立约束 图基于建模应用中生成的三维模型建立和维护各种二维工程图。建立图的过程示例如下 （ 1）建立一张新图 选择 。规定各种图参数：如尺寸、比例、单位、投射角。建立一张新图片，如图 建立新草图 （ 2）读入一模型视图 读入一模型视图作为建立其他正交视图的基础。该视图将决定其相关视图的正交空间与视图对准。选择 。从视图清单选择一个视图，如图一般选用 图 （ 3）加正交视图 在读入模型视图之后，通过加视图对话框选择相应选项，添加正交视图、向视图、放大图。正交视图以与模型视图按相同比例建立。并与模型视图对准。 （ 4）加剖切视图 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 23 加各种剖切视图到图上，如：简单剖切、阶梯剖切、旋转剖切和半剖切等。 选择 。选择父视图、选择剖切方向、定义剖切位置、指示剖切图位置，建立剖视图。 （ 5）读入 选择 。 （ 6）加尺寸 选择 。在图上建立各种尺寸。所建立的尺寸与视图中的几何体相关。如果编辑模型，尺寸更新将反映所做的修改。 （ 7）加注释 利用 。加各种图注释到图上。 （ 8）加图框 加图框、标题块到图上。 4 1 6装配建模 装配建模过程是建立组件装配关系的过程。对数据库中已存的系列产品零件，标准件以及外结构件可通过从底向上的设计方法加入到装配件中来。如图示 组件级联菜单 列台车设计（尾架及床身的设计） 24 装配的方法有自底向上、自顶向下，上下文设计。自底向上通过加一部件到工作部件作为一个组件。这个部件可以是一个已存部件或一个部件家族成员。自 顶向下是在装配的上下文中设计一个组件，或者利用一个黑盒子表示，在那里设计组件部件的一般外形，因此建立装配
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