组合机床的滑台及底座设计.doc

摘要针对履带式拖拉机后桥轴的机械加工工艺，设计其法兰盘上六个孔的钻孔工序所用的组合机床的滑台及底座。下文主要阐述了组合机床的导轨设计，支承件，以及主轴组件的设计，其中支承件设计包括滑台，滑台体，滑台座的设计。机床的总体布局确定了机床的各个组成部件。导轨设计主要包括导轨类型的选择、截面形状、结构尺寸的确定、压强验 、材料选择及热处理、润滑及防护装置和拟定导轨制造的技术要求。支承件的设计主要包括最小壁厚的确定、隔板及加强筋的确定、材料及时效处理的选择、工艺结构的合理性和尺寸的确定。主轴组件的设计包括主轴的传动,主轴直径的确定,润滑及密封,主轴滚动轴承的选择, 主轴箱轮廓尺寸的确定,主轴箱传动系统设计。关键词 组合机床；主轴箱；滑台；导轨；支承件；主轴组件AbstractThis passage tells about one part of the process of design the modular machine tool, whichdrills the six holes on the collar according to the machine working technology of the rear-axle of the caterpillar tractor. The article explains the design process of the guide rail, supports pieces. And the design of the table slide contains the design of table slide, the body of the table slide, and the base of the table slide. The overall layout of Machine determines the various machine tool components. The design of the guide rail includes the choice of the guide rail and the material,the checking computations of the shape of section,thedimensionoftheconstructionandthepressure,the technicalrequirementofmaterial,heattreatment,lubrication,shelter and themachining slide way.There are five parts of the design of the supports pieces, the determination of minimum wall thickness; division plate and the stiffening rib, the chosen of the material ant effectiveness treatthe rationality of the technical structure and the determination of the diameter. The design of spindle components includes the drive spindle, spindle diameter of theidentification, lubrication and seal,spindlerolling choice, Spindle Box outline size determination, spindle box drive system design.Keywords modular machine tool;table slide;guide rail;supports piecesspindle components目 录1绪论1.1机床总体设计.71.2工艺分析.71.3机床总体布局.81.4机床技术参数的确定.91.5配置型式及结构方案的确定.102导轨2.1导轨的功用与分类.122.2导轨应满足的要求.122.3导轨的结构类型.142.4导轨的尺寸.152.5导轨材料的热处理.162.6导轨的润滑与保护.192.7 滑动导轨磨损的基本形式.202.8提高导轨的耐磨性措施202.9导轨的验算203 支承件.214 液压滑台4.1 液压滑台的类型选择.224.1.2 液压滑台的技术性能规格.224.1.3 滑台体、滑台座的工艺性.254.14 滑台的总体尺寸.265 侧底座5.1 中间底座.285.2 侧底座的形状.285.3 壁厚的选择.295.4侧底座的尺寸.295.5侧底座的材料.296 主轴组件6.1 主轴组件的组成及特点.306.1.1 主轴组件的功用.306.1.2 主轴组件的基本要求. .306.2 主轴.316.3 主轴的传动.316.3.1 主轴的传动方式.326.3.2 主轴传动件的布置.326.4 主轴滚动轴承.337 主轴箱的设计7.1 主轴箱轮廓尺寸的确定.347.2主轴箱通用轴类零件选择.347.2.1 确定传动轴的直径及选材.357.3 主轴箱传动系统的设计.36结论 .37致谢.38参考文献.39附录.40附录1.40英文原文.40中文翻译.491绪论1.1机床总体设计机床总体设计，是确定所设计机床的工艺方法、运动及其分配、传动和控制、结构和性能，最后画出机床总体布局图等机床设计工作。1.2工艺分析（1）工艺方案的确定机床上的工艺方法多种多样，其对机床的结构和性能影响很大。工艺方法的改革常导致机床的运动、传动、布局、结构、性能以及经济效果等方面的一系列变化。本机床是用来加工履带式拖拉机后桥轴的专用组合机床，具体工艺见工艺过程卡片和工序卡片，此机床设计的是专用在法兰盘的钻孔的组合机床。（2） 夹具方案的拟定对于专用机床，夹具是针对某特定工件而设计的，它是专用机床的一个重要部件，夹具方案的拟定是专用机床总体方案设计的组成部分，本机床夹具用专用液压夹具，用限位装置，V 形块定位，来夹紧后桥轴对法兰盘进行钻孔，具体图示如机械加工工序卡片图所示。（3） 机床运动的确定机床运动的确定 是要确定机床运动的数目、运动的类型以及运动的执行件。一般来说，工艺方法决定机床运动，上述专用组合机床的工艺方法是六把钻头同时运作，相应的表面成型运动为：六主轴的可回转主运动，工作台纵向进给运动；辅助运动为：工作台快速移近，快速退回。1.3机床总体布局机床总体布局是确定机床的组成部件以及各个部件和操纵，控制机构在整台机床中的配置。机床共包括左右侧底座，中间底座，左右侧主轴箱，电气设备，电动机，工作台，夹持工件的夹具，以及刀具等装置，夹具安装在工作台上，工作台由进给油缸驱动，沿床身导轨作纵向进给运动、按钮台手柄，行程开关等分别设在机床中适当部位。（1） 运动的分配机床上的工艺方法确定后，刀具和工件在切削加工时的相对运动亦随着被规定了，机床运动的合理分配是由多方面因素决定的，对于一般钻孔工作，主运动和进给运动均由刀具完成比较方便，但在钻深孔时，为了提高被加工孔中心线的直线度，须将回转主运动分配给工件，不过此设计的组合机床即是一般情况即可。（2） 加工精度和粗糙度在设计要求加工精度和粗糙度较底的机床时，总体布局应有利于提高机床的刚度和传动精度减少振动和热变形，为提高机床的刚度，布局应尽量形成封闭式框架结构，为了减少机床的振动，精密机床和普通机床常采用分离传动，使主轴等工作部件与振动较大部件分装在俩个地方。为了减少热变形对机床加工精度的影响，在进行总体布局时，可用下述措施：1 采用分离传动等分离热源 2 对热源采取冷却 3 热源平衡布置， 使热传递和变形对称均匀。（3）改善机床性能和技术经济指标机床性能和技术经济指标的改善，可借助于结构，布局等多方面的措施实现。1 减少振动：不平衡的电动机常经机床中的一个受迫振源，为了减少由于电动机不平衡所激励的受迫振动，应合理安排电动机的位置，此电动机可安装在机床箱上面，把床头箱，床身作为支承部件。2 改善排屑：将刀架溜板斜置，切削借助自重自动地经床身内的排屑槽道，落进盛屑手推车，这种布局保证了切屑的及时排出。(4) 机床操作部位的布局机床总体布局，应保证操作者与工件之间有合适的相对位置，以便于装卸工件，调整刀具，观察加工情况以及测量工件尺寸，常用的操纵手柄，手轮，按钮，数量表等尽可能设置在操作者身处，使操作者方便，省力，具体如视距A250350mm,视角1015，主轴离地面高度H10001200mm，手柄离地面高度以6001000mm 为宜。图11 左图示出视距A、视角l、2主轴离地面高度H 的较为适宜的数值。右图示出设置操纵手柄(在水平面内)的一舱范围和优先范围。手柄离地面高度以6001100mm为宜，其中较大值适于较小的操纵力，较小值适于较大的操纵力。当工件或机床部件的尺寸相当大，致使切断1 刃或被加工面离地面的高度过大，为了得到适宜的视距，可设置操作者站台，或将工件安装在地坑内。对于特大型机床，可采用电视设备，操作者通过电视屏幕观察切削加工情况。为了简化机床结构，有时允许将不常用的手柄就近设置在被操纵的部件上，尽管这些手柄离操作者较远。例如，专用铣床主轴套筒的移动方头和夹紧方头就设置在顶梁的侧面(图1-1)。对于某些大型机床，当操作者须在几个位置上工作时，可采用联动手柄或悬挂式按钮站，使操作者在各个位置上都可以操纵机床。图1.1 人体尺寸与操纵手柄位置的关系A 一视距；1、2一视角；H工件(刀具)中心线离地面高度； d 一典型工件的直径；Wl 一双手所及的极限范围；W2 一设置操纵于柄的一般范围；W3 一设置操纵手柄的优先范围1.4机床技术参数的确定（1）动力头工作循环及其行程的确定此台组合钻床根据被加工件为浅孔，循环过程包括:快速引进、工作进给和快速退回。工作进给长度的确定工进长度等于被加工孔深与刀具的切入长度与切出长度之和。1切削用量的确定组合机床切削用量的选择必须从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析，在满 加工要求的前提下，按照经济性原则，合理地选择切削用量。在确定切削用量时注意以下问题：尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。由于连接动力部件的主轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不等:因此其切削用量选择也各有特点。如钻孔要求切削速度高每转进给量小;铰孔却要求切削速度低而每转进给量大;惚端面则要求切削速度低、每转进给量小等。而同一主轴上的刀具的每分钟进给量是同样的，要使每把刀具均能有合适的切削用量是困难的。一般情况下可先按各类刀具选择合理的主轴转速n(转/分)和每转进给量f （毫米/转)，然后进行适当调整，使各个刀具的每分钟进给量相同，皆等于动力滑台的每分钟进给量Vf。这样，各类刀具都不是按最合理切削用量而是按一个中间切削用量工作。假如确实需要，也可按多数刀具选用一个统一的每分钟进给量，对少数刀具采用附加(增/减)机构，使之按各自需要的合理进给量工作，以达到合理使用刀具的目的。复合刀具切削用量选择，应考虑刀具的使用寿命。进给量通常按复合刀具最小直径选择，切削速度按复合刀具的最大直径选择。如“钻一铰”复合刀具，进给量按钻头直径选择，切削速度按铰刀选择。“扩一铰”复合刀具进给量按扩孔钻选择，切削速度按铰刀选择。对于完成同类工艺的多级阶梯复合刀具，进给量应选择其小直径允许值上限，切削速度应选择其大直径允许值上限。由于整体小直径复合刀具的强度较低，故切削速度应选得稍低些。选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。生产率要求不高时，就没有必要将切削用量选得过高，以免降低刀具耐用度。对于要求生产率高的大批大量生产用组合机床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困难，造价高的所谓“限制性”工序刀具的切削用量。但须注意不能影响加工精度，也不能使刀具耐用度降低。对于“非限制性”刀具，应采取不使刀具耐用度降低的某一极限值，这样可减少切削功率。组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4 小时。切削用量选择应有利于主轴箱设计。若能作到相邻主轴转速接近相等，则可使主轴箱传动链简单，某些刀具带导向加工，若不便冷却润滑，则应适当降低切削速度。选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。尤其是当采用液压动力滑台时，所选择的每分钟进给量一般应比动力滑台可实现的最小进给量50%。否则，会由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度，甚至造成机床不能正常工作。1.5配置型式及结构方案的确定根据上述工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既考虑到实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产率;又考虑到机床操作、维护、修理、排屑的方便性，还注意到被加工零件的生产批量。影响组合钻床配置型式和结构方案的主要因素有:1加工精度在选择组合钻床的结构方案时，首先必须注意到能否保证稳定的加工精度。通常根据经验数据进行机床配置型式的选择。固定式夹具组合钻床能达到的钻孔位置精度最高，采用固定导套一般能达士0.20mm，当严格要求主轴与导向的同轴度，减少钻头与导套间的间隙，导向装置靠近工件时，可达到士0.15mmo根据工件的生产类型，完全可以采用单工位固定夹具的机床型式。被加工件的尺寸、形状、加工部位的特征根据被加工零件的特点，适于采用卧式机床，卧式机床可使定位基面与设计基面重合，而且排除切屑容易。2操作的方便性合理确定装料高度以使操作方便。在现阶段，设计组合机床时，装料高度可视具体情况在8501060mm 之间选取，由于被加工件较小，装料高度可稍高些。3夹具形式对机床方案的影响从工件形状看，似乎可采用立式机床加工，但是考虑从装配结合面钻孔的必要性，主定位基面又是选用装配结合面，不能改为相对面，这样立式钻床夹具设计比较难，因而采用卧式加工方案。使用厂的技术能力和工作环境为使钻床在温度过高时工作性能稳定，而且由于被加工件不需多次进给，故选用机械通用部件配置钻床。2导轨2.1导轨的功用与分类导轨的功用是承受载荷和导向。它承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力，运动部件可以 着导轨运动。运动的导轨称为动导轨，不动的导轨称为静导轨或者支承导轨。动导轨相对与静导轨可以作直线运动或者回转运动。有用于保证主运动轨迹的，也有用于调整部件之间的相对位置的，后者在加工时没有相对运动。动导轨相对于支承导轨只有一个自由度的运动，以保证单一方向的导向性。通常动导轨相对于支承导轨只能作直线运动或圆周轨迹运动。实现直线运动的称为直线运动导轨；实现圆周运动的称为圆周运动导轨。导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式导轨。开式导轨是指在部件自重和载荷的作用下，运动导轨和支承导轨的工作面始终保持接触、贴合，其特点是结构简单，但不能承受较大颠覆力矩的作用，而闭式导轨借助于压板使导轨能承受较大的颠覆力矩作用。本设计中，由于导轨必须承受较大的颠覆力矩作用，经过综合考虑选用闭式导轨。根据导轨面的磨擦性质，导轨又可分为滑动导轨和滚动导轨。滑动导轨的结构简单，便于制造，精度和刚度易于保证，故在通用机床上得到广泛的应用；但其摩擦因素较大，易磨损，低速运动平稳性较差。而滚动导轨的优点是摩擦系数小，动静摩擦系数很近，因此摩擦阻力小，运动轻便灵活，灵敏度高；运动所需功率小，摩擦生热少，磨损也小，精度保持性高；低速运动平稳性好，不易产生爬行，移动精度和定位精度都较高；滚动导轨的润滑简单，以及高速运动时不会像滑动导轨那样因动压效应而使导轨浮起等优点。但由于滚动体与导轨面之间的接触面积较小，不易形成油膜阻尼，因而刚度较低，抗振性也较差。如果对它进行预紧，可在原有刚度的基础上提高数倍。滚动导轨的结构比较复杂，往往需要淬火的镶钢导轨，再加上滚动导轨的平直度和粗糙度比较敏感，导轨对赃物也比较敏感，因此制造精度也要求较高，而且需要有较好的导轨防护装置，故其制造成本较高。因此选用滑动导轨。又由于实现的是直线运动，因此本设计中选用直线运动导轨。2.2 导轨应满足的要求机床导轨的质量，在很大程度上决定了机床的加工精度、工作能力及使用寿命。导轨一般情况下应满 精度高、承载能力大、刚度好、摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、装配、调整和维修、成本低等要求。下面5个要求更为突出：1导向精度导轨在空载运动和切削条件下运动，都应具有 够的导向精度。所谓导向精度是指动导轨运动轨迹的准确性。它是保证导轨工作质量的前提。它包括两方面的要求：一是运动轨迹的形状误差要求，如直线导轨的直线度和圆导轨的圆柱度；二是运动轨迹的位置误差要求，即导轨与有关部件之间的位置精度。例如，车床床身导轨相对主轴轴线的平行度。2精度保持性为了保证机床的工作能力，能够长期的保持其导向精度，对导轨提出了耐磨性和刚度的要求。工作部件 导轨面长期运行会引起导轨不均匀磨损，破坏导轨的导向精度。如有些普通车床的铸铁导轨，一旦润滑较差，前导轨靠近床头箱的一段，每年磨损量可达 0.20.3mm，直接影响了机床的加工精度和使用寿命。在外力作用下，导轨要产生变形，不仅破坏了导轨的导向精度，也会恶化导轨的工作条件，使导轨的压强分布不均匀，加剧导轨的磨损。因此，导轨的刚度是导轨的工作质量的另一重要指标。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。爬行是个很复杂的现象，它的主要原 之一在于静、动摩擦系数的差异。试验表明，两个物体之间的摩擦系数是随着速度的变化而变化的。出现爬行的原 主要在于：1 当摩擦面处于边界摩擦状态时，存在着动、静摩擦系数发生变化和动摩擦系数随速度的增加而降低的现象；2 运动件的质量较大；3 传动件刚度不够；4 运动速度太低。爬行会影响加工精度和粗糙度，甚至会产生废品和事故。为防止出现爬行现象，在设计低速运动机构时，除提高传动机构的刚度降低移动件质量外，在导轨副设计中可采取措施来减少静、动摩擦系数之差 f。具体办法有：1 用滚动摩擦、液体摩擦代替滑动摩擦。如采用滚动丝杠、静压螺母、滚动导轨和静压导轨 （它们的摩擦系数都很小 等。从根本上改变了摩擦面间的性质，基本上可以清除爬行。2 使作用在导轨面的正压力降低，如采用卸荷导轨。3 采用减摩材料。4 采用导轨油。其可以大大减小摩擦表面之间的静、动摩擦系数之差， 而能降低临界速度，甚至完全消除爬行。5提高传动机构的刚度k如果以上几种防止爬行的办法中，单独采用一种难以奏效，也可以几种办法联合使用。（4）导向精度 导向精度包括两方面的要求：一是运动轨迹的位置误差要求，即导轨与有关部件之间的位置精度；二是运动轨迹的形状误差要求，如直线导轨的直线度和圆导轨的圆柱度。 2.3 导轨的结构类型选择合适的结构，以减小导轨的比压，力求磨损均匀，并使导轨从结构上保 磨损后能调整间隙及磨损后对精度影响尽可能小。为了能承受更大的颠覆力矩 （在垂直于运动的平面内），减少导轨上的单位压力，一般机床导轨都采用两根导轨组成。在引导同一部位的一组导轨中，根据受力大小和方向不同，并考虑到工艺性等要求，各根导轨常做成不同形状，组合在一起来应用。三角形导轨的导向性好，能自动补偿间隙，矩形导轨的工艺性好，因此这两种型式的导轨组合应用最普遍。导轨组合型式与应用见表2.1表2.1 导轨的组合形式特点及其应用导轨的组合形式特点与应用双三角型无间隙，导向精度高，磨损后相对位置变化小，精度保持性好，但工艺性差，制造困难，加工检修困难。适用于高精度机床。一山一矩型不需要用镶条调整间隙，导向精度中等，刚度也较高，易于制造，加工、检验和维修方便，但由于两条导轨磨损不同，因而回引起移动部件的偏移。适用于一般机床。双矩型主要承受于主支撑面相垂直的作用力，刚度较高，加工、检验和维修方便，能承受大载荷，但导向精度低，存在侧向间隙，必须用镶条进行调整，适用于重型机床。双圆型易于制造，两导轨间平行度要求高，磨损后很难调整和补偿间隙，圆柱直径较小时刚度较差，直径较大时难以保证加工精度。综合图2.1导轨的组合型式的不同特点，再结合所设计的组合机床的特点，一山一矩型导轨具有不需要用镶条调整间隙，导向精度中等，刚度也较高，易于制造，加工装配方便经济性高等特点，是最适合的导轨类型。所以应采用一山一矩型导轨。2.4 导轨的尺寸导轨跨距的选择参数见 图2.1所示“图2.1 导轨的尺寸2.4.1 导轨面的尺寸导轨面尺寸包括宽度b 和厚度h，一般根据横向外形尺寸选择，可根据, 因此由=400mm, 可选b=80mm，h=25mm，一般都取902.4.2 导轨跨导轨的跨距可根据导轨的受力分析及同类型机床的统计分析得出，曾加跨距可使运动部件的偏转角减小，减小加工误差。此外，曾加跨距并加大导轨相连部件的宽度可使其抗弯惯性矩曾加，提高导轨的刚度。结合JB/GQ-Z26-80，选=250mm.2.4.3 导轨的长度在不至使部件尺寸过大的情况下，应尽量增加导轨的工作长度，可减小运动部件的偏转角，并使运动部件移动轻便，使导轨各处比压均匀。因此根据滑座的长度可选导轨的长度为1340mm。2.4.4 间隙调整装置由于导轨结构选取一山一矩形，因此不需要镶条，只需要压板即可，压板用螺钉固定在运动部件上，用镶快，垫片或直接刮配的方法来调整间隙。装压板后，导轨可以承受倾覆力矩。2.5 导轨材料的热处理在液压滑台中存在着导轨，而在导轨副摩擦中，为了提高耐摩性动导轨和支撑导轨应有不同的硬度，因此尽量采用不同的材料，如果采取相同材料，也应采取不同的热处理方式。导轨材料及其特点和应用见表2.2：表2.2 导轨材料及其特点和应用材料种类、热处理或表面处理特点和应用铸铁灰铸铁表面高（中）频淬火或电接触淬火或火焰淬火，可达HRC4555。也可表面镶钼成本低，工艺性好，减震性好。广泛应用与一般的机械HT200HT300耐磨铸铁高磷铸铁磷铜钛铸铁钒钛铸铁钢合金工具钢及滚珠轴承钢9MnV,CrwMn整体淬火，HRC60耐磨性比铸铁高510倍，一般时制成导轨条，镶装在固定部件上，成本较高适合于耐磨性要求较高的滑动导轨和滚动导轨高碳工具钢整体淬火，HRC58中碳钢及合金工具钢45、40Cr整体淬火，HRC48低碳机构钢20Cr整体淬火。HRC60氮化钢氮化，HRC85有色金属铝青铜防撕伤能力强，常用于重载导轨锡青铜锌合金导轨材料的搭配情况有：铸铁铸铁、铸铁 淬火铸铁、铸铁 淬火钢、有色金属铸铁、淬火钢淬火钢等，前者为动导轨，后者为支承导轨。在此选用铸铁铸铁导轨，因为如表1.2铸铁是一种低成本，有良好减振性和耐磨性，易于铸造和切削加工的金属材料。由于滑台体属于动导轨，因此可以根据表中所示材料的特点及应用，选择铸铁HT150而滑座与导轨是铸为一体的，属于支承导轨，因此其铸铁材料可根据导轨的要求选择。由于导轨的材料要耐磨性好、工艺性好、成本低，常用铸铁、钢、有色金属和塑料。这里选于导轨的材料要耐磨性好、工艺性好、成本低，常用铸铁、钢、有色金属和塑料。这里选常用灰铸铁HT200，孕育铸铁HT300，耐磨铸铁如高磷铸铁、磷铜铸铁等。而HT200 用于精度保持要求不高，载荷较小，需刮研加工的导轨。HT300 用于较精密的机床导轨。耐磨铸铁用于精密机床。综合上述材料特点，滑座材料应该选用灰铸铁HT200。为提高导轨的硬度，对铸铁导轨常采用高频淬火，超高频淬火，中频淬火及电接触自冷淬火，提高表面硬度，表面淬火硬度一般在4555HRC左右，增加抗硬粒的磨损能力和防止撕伤。2.6 导轨的润滑与保护对普通的滑台导轨，具有良好的润滑条件是非常重要的，在设计和使用中都必须注意。良好的润滑可以减少导轨的摩擦，提高机床的效率；减少磨损，延长寿命；降低温度，改善工作条件和防止生锈。导轨的润滑方式很多，对于一般低速的中小型机床的导轨，可以采用油杯润滑或定时注油润滑。也可以在运动部件上安装手动油泵，工作前可拉动油泵几次进行润滑，还可借助于溜板箱内任一缓慢旋转的轴作动力，利用偏心轮作用。在轴端装一简单的柱塞泵，由偏心轮推动柱塞泵对导轨面及需要润滑的注油点供油。为了使润滑油在导轨面上均匀分布，保证充分的润滑效果，必须在导轨面上开出油槽。油经运动部件上的油孔进入油槽。油槽与导轨边缘不能开通，以免润滑油流失，但应保证导轨面的全部表面都能得到润滑。当导轨面的压强P0.1Mpa 的高中速小型设备，应使用全损耗系统用油L AN20 或32；当导轨面的压强P =0.20.4Mpa 的低速导轨，应使用L AN46 或68；当导轨面的压强P 0.4 Mpa 时，应使用L AN68 或100。而垂直、倾斜导轨用油粘度相应提高一个粘度等级。对于精度要求较高、受力大小和方向变化较大的场合，滚动导轨应预紧。合理的将滚动导轨预紧可以提高其承载能力、运动精度和刚度。导轨磨损的原因是由于导轨接合面在一定压强作用下直接接触并相对运动而造成的。因此，争取不磨损的条件是让接合面在运动时不接触。方法是保证完全的液体润滑，用油膜隔开相对接触的导轨面，如采用静压导轨。争取少磨损，可采用加大导轨接触面和减轻负荷的办法来降低导轨面的压强。采用卸荷导轨是减轻导轨负荷、降低压强的好方法，尤其是采用自动调节气压卸荷导轨，可以使摩擦力基本保持恒定，卸荷力能随外载荷变化而自动调节。争取均匀磨损要使摩擦面上压强分布均匀，尽量减少扭转力矩颠覆力矩，导轨的形状尺寸要尽可能对集中载荷对称。磨损后间隙变大，设计时要考虑如何补偿、调整间隙。如采用可以自动调节间隙的三角形导轨。采用镶条压板结构，定期调整补偿。导轨的防护主要是与各种硬粒隔绝或将落在导轨上的尘屑较彻底地排除。由于卧式钻孔组合机床的切屑不易落到导轨上，因此导轨防护装置可以不用。2.7 滑动导轨磨损的基本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。(一)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。这些微小硬粒在有一定的乐强作用并做相对运动的导软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(二)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。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。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抡开，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。2.8 提高导轨的耐磨性措施(一)力求无磨损磨损的原因是配合面在一定的压强作用下直接接触并作相对运动。因此不磨损的条件是配合面在作相对运动时不直接接触，接触时则无相对运动。静压导轨与动压导轨可以实现完全的液体润滑状态，润滑油使两导轨面分开而不直接接触，这种导轨的耐磨性最好。（二）力求少磨损在有些场合既不便采用静压导轨，也不能采用动压导轨，就只能争取少磨损。减少磨损的措施有：(1)降低导轨面间的压强，减小单位面积上承受的摩擦力，可采用加大接触面积和减轻负荷的办法来降低压强；采用卸荷导轨可以减轻负荷，加宽导轨面或加长动导轨的长度可以加大接触面积，提高导轨接触精度和减小表面粗糙度，也可以增加实际接触面积。(2)降低摩擦系数，例如采用滚动导轨：在滑动导轨中正确选择摩擦副的材料润滑油或采用循环润滑方式来改善润滑条件。(3)适当的热处理方式可提高导轨抗磨损的能力。(4)加强防护。2.9 导轨的验算导轨的变形主要是接触变形，有时也考虑导轨部分局部变形的影响。导轨的设计，首先初步确定导轨的型式和尺寸，然后进行验 。对于滑动导轨，应验 导轨的压强及其分布。滑动导轨的压强，是影响导轨耐磨性的主要因素之一，压强越大，磨损越快。如果导轨在长度和宽度上的磨损不均匀，则对导轨的导向精度影响较大，因此还应计算导轨压强分布的均匀性。图2.2 在一条导轨的长度方向上线性的压强分布情况影响压强分布不均匀的主要因素有：外力矩和由于外力矩不作用在导轨中心而产生的颠覆力矩；由于导轨的支承件和运动部件刚度不够，在受力后产生的变形。因此，计算压强和许用压强时都分有平均压强和最大压强。此外，通过计算主导轨面的压强及其分布，还可判断导轨是否应采用压板，即决定导轨应采用闭式还是开式。如果压强属于上述几类，则均可采用开式导轨。当6M/FL =0，即M=0 时，导轨面上的压强p=，压强按矩形分布，它的合力通过动导轨的中心，见图4-2a，这时导轨的受力情况最好，但这种情况在切削时实际上几乎是不存在的。当06M/FL时，=F/bl(1-6M/FL)0，=F/bl(1+6M/FL)2p，压强按梯形分布，见图4-2b，它的合力点偏离导轨中心为z=M/FL/6，这是一种较好的受力情况。当6M/FL时，=0，=F/bl=2p，见图4-2c，压强按三角形分布，z=L/6，这是一种使动导轨与支承导轨在全长接触的临界状态。当6M/FL时，主导轨上将有一段长度不接触，实际接触长度为，如图2-2d所示。图2.3 导轨的受力分析由导轨的验算可知，该导轨合格，但必须加上压板，压板的高度可根据矩形导轨选择，这里根据JB/GQ-Z27-80选h=16mm ,宽度根据导轨确定，可选=55mm,其长度当压板受力较大或导轨工作长度较短时，压板长度等于导轨长度。当压板受力不大时或导轨工作长度较大时，只需在运动部件的两端或中间装短压板，其长度可取导轨工作长度的1/3或1/4。这里选择压板长度等于导轨长度。压板材料可选择HT200，它加工方便，但磨损大，易折断，常用于等压，尺寸较大的板。3支承件设计支承件是机床的一部分，因此设计支承件时，应首先考虑所属机床的类型、布局及常用支承件的形状。在满足机床工作性能的前提下，综合考虑其工艺性。还要根据其使用要求，进行受力和变形分析，再根据所受的力和其他要求进行结构设计，初步决定其形状和尺寸。然后，可以利用计算机进行有限元计算，求出其静态刚度和动态特性，再对设计进行修改和完善，选出最佳结构形式，既能保 支承件具有良好性能又能尽量减轻重量，节约金属。机床的支承件是指床身、立柱、横梁、底座等大件，相互固定联结成机床的基础和框架。机床上其他零、部件可以固定在支承件上，或者工作时在支承件的导轨上运动。因此，支承件的主要功能是保 机床各零、部件之间的相互位置和相对运动精度，并保 机床有足够的静刚度、抗振性、热稳定性和耐用性。所以，支承件的合理设计是机床设计的重要环节之一。组合机床的支承部件采用组合的方式，例如卧式机床的床身，系由侧底座和中间底座组合而成，而立式机床的床身则由立柱及立柱底座组合而成。此种组合结构，优点是加工和装配工艺好，安装和运输比较方便。但是削弱了床身的总体刚性，这一缺点通常是用加强其连接部件的刚度来补偿的。目前，支承件绝大多数仍采用铸铁材料，铸铁的减震性能比钢好。也可采用钢板焊接，采用焊接工艺比铸造简单，也不需要昂贵的木模，比较经济，对于小批和单件生产尤为适用。机床中的支承件是机床的基础件，都具有相同的功用：支承机床各部件和工件；承受它们的重力和切削力；保 各部件相对位置的粗糙度和移动部件的运动精度。因此，在设计支承件时必须满足下列几方面的要求：1.刚度所谓刚度是指在外力作用下抵抗变形的能力。对于侧底座，要求在规定的最大载荷额定载荷 作用下，变形不得超过一定的数值，以便保 刀具和工件间的相对位移不超过加工精度允差。2.热变形机床工作中，传动件、轴承、导轨的摩擦热，切削热，电动机及液压系统的发热，乃机床工作中，传动件、轴承、导轨的摩擦热，切削热，电动机及液压系统的发热，乃位置关系和相对运动关系，影响加工质量。3.抗振性机床侧底座在切削过程中如发生振动，将会影响加工质量及生产率，严重时甚至会导致机床不能正常工作。4.内应力底座在铸造和粗加工的过程中，材料内部形成应力，导致底座的变形。在使用中内应力重新分布和逐渐消失会使变形增大，超出机床的允许误差范围。5其它要求支承件的重量往往占机床总重的8085%。因此，减轻支承件的重量对节约金属特别有效。同时，支承件的设计还应满足制造、加工和装配的工艺要求，在结构上应便于维修、检查、排屑和吊运。支承件的设计过程，通常是根据其使用要求和受力情况，参考同类型的机床，初步决定其形状和尺寸。支承件的形状可分为三类：1 箱形类 支承件在三个方向的尺寸上都差不多，如各类箱体、底座、升降台等。2 板块类 支承件在两个方向上的尺寸比第三个方向大的多，如工作台、刀架等。3 梁类 支承件在一个方向上的尺寸比另两个方向大的多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕、床身等。支承件结构的合理设计是应在最小重量的情况下，具有最大静刚度。静刚度主要包括弯曲刚度和扭转刚度，均与截面惯性矩成正比。支承件的截面形状不同，即使同一材料、相等的截面积，其抗弯和抗扭惯性矩也不同。4液压滑台设计4.1 动力滑台的类型选择动力滑台简称“滑台”，是由滑座，滑鞍和驱动装置等组成，用来实现直线进给运动的动力部件。根据被加工零件的工艺要求，在滑台上可以安装动力箱 （用以配多轴箱 或切削头 （如钻削头，铣削头，镗削头，攻螺纹头等主轴部件配以传动装置），可以完成对工件的钻、扩、铰、镗孔、倒角、刮 面、车 面、铣削及攻丝等工序。 滑台可以安装在侧底座、侧斜式底座、立柱及其他支承部件上，用来组成卧式、斜式、立式等各种形式的组合机床。根据驱动和控制方式的不同，滑台可分为液压滑台、机械滑台、数控滑台三种类型。由于液压滑台和机械滑台采用不同的传动装置， 而它们的工作性能有一定的差别。如表2.1 所示。根据下述两种滑台的各自特点，再加上液压滑台以压力油为动力，推动液压缸活塞杆，带动滑台体实现进给运动。液压滑台组成的组合机床需要单独的液压站，液压站供给的压力油除驱动滑台运动外，还可以用来实现被加工工件的定位、夹紧、输送等动作，有利于实现整台机床的自动化。因此，在此选择液压滑台。完整的液压滑台是由滑台和液压传动装置两部分组成的。液压滑台通常的典型工作循环为：原位停止快速前进工作进给快速退回，还可以实现死挡铁停留，分级进给，反向进给等工作循环。液压滑台的控制形式采用液压电气联合控制的。可以避免纯电气控制不可靠以及由快进转工进位置精度低的缺点。液压滑台: 1 液压滑台和液压传动装置是两个分离的独立部件.滑台上装有液压缸.液压滑台结构如图所示,液压缸固定在滑座上,活塞杆通过支架与滑鞍连接.工作时,液压传动装置的压力油通过活塞杆带动滑鞍沿底座底面的导轨移动.液压滑台的结构特点是:1 采用双矩形导轨结构形式,以单导轨两侧面导向,导向的长度的较大,导向性好.2 滑底座为箱体框架结构,滑底座面中间增加了结合面,结构刚度高.3 导轨卒火.硬度高,使用寿命长.4液压缸活塞和后盖上分别装有双向单向阀和缓冲装置,可以减轻滑台换向和退至终点时的冲击.5 滑台分普通级,精密级和高精密级三个精度等级,可按要求选用,提高经济性.6 液压滑台的典型工作循环及其应用 液压滑台与其下属部件配套,通过电气,液压联合控制实现自动循环.采用不同的液压, 电器系统可实现不同的工作循环.一次工作进给图:这种工作循环主要用于对工作进给速度要求不变的情况下,如钻孔,扩孔,镗孔等.当孔的加工深度要求较高精度时,可采用死挡铁停留来保证。4.1.1 液压滑台的技术性能规格液压滑台以压力油为动力，推动液压缸活塞杆，带动滑台体实现进给运动。具体运动过程如下：本设计机床的液压系统由液压缸，活塞，活塞杆以及密 等其他装置。活塞两边各布置一进油口。当液压油从一进油口进入时，由于液压力的作用推动活塞向一侧运动，带动活塞杆向同一方向运动，同时和活塞杆固定连接在一起的滑台体也随之运动，带动滑台体的前进。当运动到一定位置时候，此液压进油口停止进油，随后活塞另一边的进油口开始进油，由于液压油的压力作用，对活塞进行反向压力，迫使活塞反向动作，同时带动活塞杆的同向动作，并且活塞杆带动相连接的滑台体动作，实现滑台的反向动作，在一定位置，停止此进油口的进油，即完成滑台体的收缩进给。液压滑台组成的组合机床需要独立的液压站，液压站供给的压力油除驱动滑台运动外，还可以用来实现被加工工件的定位、加紧、输送等动作，有利于实现整台机床的自动化。在液压滑台上装上分级进给装置后，可完成钻深孔的加工。 液压滑台的主要技术性能的确定：滑台的主参数滑台台面的宽度滑台台面的宽度是滑台系列的主参数。相邻滑台的规格的公比采用 R10 系列，公比=1.25。这次设计所用的是台面宽度为400 的滑台。液压滑台进给力的确定滑台进给力是反映滑台动力特性的重要参数。对于工序比较集中的组合机床，进给力要大些，对于工序比较分散的组合机床，进给力 相对小些。滑台各种规格进给力的大小，以统计所使用的组合机床进给力为基础，同时随着组合机床技术水平的发展而提高。部标准规定了进给力的下限，根据国内生产的几种400 台面滑台，进给力可以达到100kN。因此，本系列液压滑台的最大进给力确定为部标准规定的进给力下限的1.25倍，即125kN。 快速行程速度和液压泵流量的确定滑台的快速行程速度包括快速进给速度和快速退回速度。适当提高快速行程速度，可以缩短组合机床的辅助时间，提高生产效率。但是，快速进给速度提高，将增加滑台的惯性，当滑台由快速进给转变为工作进给时，由于滑台冲量较大，降低了滑台的转换精度，因此， 要增加机床刀具切入工件前的切入行程，反而会增加辅助时间，降低机床生产效率。目前液压滑台的快速行程速度一般都在10m/min 以内。液压滑台的快速行程速度在液压缸内径确定后，主要与选用液压泵流量有关。在选用液压泵流量时，要考虑以较少品种的液压元件来满足全部规格液压滑台的需要。目前液压元件按其通过量有10、25、63、100L/min，对200800mm 台面宽的滑台以选用通过量为25、63L/min 的两种液压元件最为经济。根据选用的液压件便可确定各种规