开题报告-机床导轨面结构与精密制造工艺设计.doc

哈尔滨理工大学机械动力工程学院毕业设计（论文）开 题 报 告姓 名 ： 学 号 ： 专 业 ：机械设计制造及其自动化班 级 ： 指导教师 ： 2011 年 3 月 29日课题题目及来源：课题题目： 机床导轨面结构与精密制造工艺设计课题来源： 企业合作项目课题研究的意义和国内外研究现状：课题研究背景与意义：CXK5463X50/150型数控龙门移动式车铣床是由齐二机床研发具有完全自主知识产权的高端重型核电零件加工设备，主要用于核电关键零件水室封头的特殊内、外形的精确加工。机床采用动梁龙门移动布局, 工作台具有旋转和分度两种功能，通过互锁机构保证车削与铣削功能的可靠实现，滑枕带B轴功能， B轴带有静压卸荷、液压定位及夹紧功能，可实现X-Z平面内斜孔、斜面的高效加工。 该机床的成功研制对满足大尺寸、大吨位、高精度核电零件精确加工与批量化生产的需求，有效推进第三代核电装备的系列化、批量化制造、推动核电装备制造技术进步具有重要实意义。 目前国内机床存在工作效率低，工作速度低的问题，机床导轨面结构是机床工作过程中的重要一环所以 近些年设计者在设计机床时，导轨的设计形式是多种多样的。人们不禁要问，哪一种导轨是最佳的。机床控制元件的运动实现了机床的精密加工，这是手动工具和机床的主要区别，而导轨面结构是机床的控制元件之一。 机床制造者最关心的莫过于机床的精度，刚性和使用寿命。对导轨系统的研究途径是很不够的，至少在机床制造技术方面没有把它放在重要的位置上，在机床样本，宣传广告上，最具有吸引力的技术参数是：主轴转速、进给速度、换刀时间和快速进给速度。当然，这些参数对机床的性能是很重要的。但导轨为机床功能的实现奠定了可靠的基础。 由于具有工作寿命长、摩擦系数低、速度变化和载荷变化对油膜刚度影响小、工作稳定等诸多优点，液体静压导轨被广泛应用于精密加工机床、雷达天线等民用与军用设备中。随着对数控机床的加工精度和效率要求的不断提高为了提高工作台承载能力和性能，减少工作台和底座间磨损，延长工作台使用寿命，液体静压导轨在各种数控机床中(特别是重载高精度数控机床)也得到了广泛的应用。国内外机床导轨研究发展现状： 静压导轨因具有高精度、高刚度、长寿命等一系列优点而得到了广泛的应用。支承是机床和其他机械设备的重要部件，直接影响机械设备的工作性能。液体静压支承技术的应用主要包括液体静压轴承和液体静压导轨两大类。液体静压导轨是液体静压支承技术在导轨中的主要应用。 液体静压导轨的主要优点是：摩擦系数小，一般为0.00050001；机械效率高；导轨面之间的油膜很薄；具有良好的润滑性和吸振性；导轨长期使用无磨损；工作运动平稳。因此，液体静压导比滑动导轨和滚动导轨的寿命高许多倍。同时，液体静压导轨运动速度的变化对其油膜厚度和刚度的影响小，消除了工作台低速运动的“爬行”现象，且降低了对导轨材料的要求。 由于液体静压导轨具有上述诸多优点，且技术的不断成熟，因此液体静压导轨能满足高精度、重载荷及各种速度范围机床的要求，在各种机床(尤其是数控机床、超精密机床)中得到了广泛的应用。当今生产的数控机床广泛采用液体静压导轨。例如：美国IlqGERSOLL集团旗下的德国WALDluCH SIEGEN公司和WAI，DRjCH COBURG公司、法国FOREST LINE公司、日本的TOSBA公司均生产采用液体静压导轨的数控龙门镗铣床。液体静压导轨在超精密加工机床中的应用也较为广泛。超精密加工设备是实现超精密加工技术的必须手段，而超精密机床的性能取决于其关键部件的性能。导轨副是超精密机床的关键部件之一，直接影响超精密加工的精度。液体静压导轨相对于滚动导轨和动压导轨有摩擦阻力小、使用寿命长、速度范围广、抗振性能好和适应性好等优点。因此，液体静压导轨在超精密加工机床中液体静压导轨得到了广泛应用。例如：美国LLNL实验室从60年代开始研制精密机床，该实验室先后开发了DTM-I、DTM-2型超精密机床，并于1983年9月成功地开发出代表当代超精密机床最高水平的DTM3型卧式大型光学金刚石超精密车床。该机床利用激光干涉仪来进行位置测量，采用液体静压轴承和液体静压导轨，位置控制精度可达O0139m，加工的黄铜零件表面粗糙度可O0076um。在日本，大森整等人将超精密油静压驱动系统应用于超精密多轴镜面加工机床上，位置精度分辨率达到lOnm，加工工件粗糙度7rim。NanoTechS00FG采用液体静压导轨，其水平直线度和垂直直线度分别达到0.2um250mm和0.51。um250mm，定位精度为0.3um250mm。小泉孝一等人将液体静压导轨技术成功的应用于生产民用液晶显示器的平面研磨机上。在国内，液体静压导轨在各种机床中的应用也越来越普遍。例如：国产XK2125数控龙门镗铣床床身工作台导轨、宝钢宽厚板主体设备中的剪切线双边剪设备和YK73125成形磨齿机中的主要导轨运动副均采用液体静压导轨技术。研究的主要内容： 1. 确定机床导轨面结构的设计方案，进行总体设计。 2. 分析导轨面结构的功能进行设计。 3. 确定导轨面的材料进行设计。 4. 撰写毕业论文，准备答辩。 通过调研计算分析，实际与理论相结合，使设计达到了预计的目标。课题研究中的主要难点以及解决的方法: 难点：各部件设计，计算及安装 解决方法：通过考察和调研，查阅相关资料，综合应用专业的理论知识,掌握机械装置的设计方法和步骤,在通过多次的计算校对，最后确定设计方案及设计参数，进行设计安装。课题研究所需的参考文献：1谢家瀛组合机床设计简明手册机械设计出版社，2002.2顾熙棠金属切削机床上海科学技术出版社，2000.3杜君文天津大学出版社，20