机械制造装备导轨设计 PPT课件VIP

第三节导轨设计P171 一 导轨的功用和应满足的基本要求 一 导轨功能和分类1 功能P171 承载 导向功能 2 导轨的种类1 按运动形式 直线导轨 直线运动导轨 圆导轨 回转运动导轨 2 按摩擦性质 滑动导轨 滑动导轨是机床导轨中使用最广泛的类型 也是其他类型导轨的基础 滚动导轨 静压导轨 气浮导轨 3 按导轨材料 铸铁导轨 钢导轨 塑料导轨 4 按工作性质 主运动导轨 进给运动导轨 调整运动导轨 5 按受力情况 开式导轨 闭式导轨P171图3 48 1 2 二 导轨应满足的要求P172 1 表面具有高的导向精度 直线度或圆柱度2 承载能力大 刚度好 3 精度保持性好 优良的耐磨性 4 低速运动的平稳性 5 结构简单 工艺性好 所有这些导轨都作直线运动或 和 回转运动 3 二 滑动导轨的截面形状和间隙的调整 一 直线运动导轨截形P172 1731 直线运动导轨 1 矩形导轨承载能力大 制造方便 但磨损后不能自动补偿间隙 必须设置间隙调整装置 4 2 三角形导轨 凸形的又称山形导轨 凹形的又称 形导轨 具有自动补偿磨损的能力 磨损后 会自动下沉 不会产生间隙 故其导向性好 但制造较麻烦 顶角一般为90 小于90 可提高导向精度 但摩擦力会增大 所以小顶角用于轻载精密机械 110 120 时可提高承载能力 所以大顶角用于大型或重型机床 设计时两斜面的压强要基本相等 不对称 对称 水平力和垂直力相差较大时采用 5 3 燕尾形导轨结构紧凑 高度较小 可承受较大的颠覆力矩 但刚度差 制造较麻烦 不能自动补偿间隙 必须有消除间隙装置 一般用于受力小 速度较低且导向精度要求不高的导轨 特别适用于多层次移动部件中 如车床刀架 6 4 圆形导轨制造方便 但磨损后间隙调整困难 故常用于受轴向力为主的场合 如拉床 钻床的主轴 镗床主轴和导向套组成的导轨副 如不允许有转动 可在表面开键槽或作出平面 不多用 以上四种截面形状已标准化 设计时可参看机床标准或机械设计手册 7 2 圆周运动导轨用于圆工作台 转盘等旋转运动部件 1 平面环形导轨 结构简单 制造方便 热变形后导轨仍能接触 能承受较大的轴向力 不能承受径向力 必须与轴联合使用 必须配有工作台心轴轴承 此外 这种导轨摩擦小 精度高 适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的机床 如滚齿机 立车导轨等大直径工作台或转台 用得较多 2 锥面环形导轨能承受轴向和径向载荷 但制造较困难 保持锥面和主轴的同心度较困难 不能承受较大的颠覆力矩 导向性比平面好 3 V形双锥面导轨导轨能承受轴向和径向载荷和颠覆力矩 制造复杂 8 不管是直线还是圆环导轨 还可分为凸形导轨副与凹形导轨副 按固定导轨的凹凸情况 凸形导轨副 不易积存切屑 但也不易存油 故常用于低速移动的场合 凹形导轨副 能存油 润滑条件好 用于速度较大的场合 但必须有充分的防护措施 P173图3 49上面四图凸形导轨副下面四图凹形导轨副 9 三 导轨的组合形式 图3 51导轨的组合 1 双三角形导轨 图3 51a 2 双矩形导轨 图3 51b c 3 矩形和三角形导轨的组合 图3 48 4 矩形和燕尾形导轨的组合 10 四 导轨间隙的调整矩形 燕尾形导轨必须具有间隙调整装置 常用结构 压板 调整垂直方向的间隙 镶条 调整侧向间隙 1 压板P174图3 52压板的作用 调整间隙 承受颠覆力矩 a c b 磨e或d面 改变垫片1厚度 随着表面的磨损 逐次拿掉垫片 压板和导轨之间放平镶条 用带锁紧螺母的螺钉调整 方便 刚性差 刚性差 应用较少 11 2 镶条 平镶条 斜镶条 P174图3 53 平镶条的截面形状为平行四边形或矩形 斜镶条 平镶条 用侧面的调整螺钉调整横向位移来调整间隙 螺母锁紧 镶条易变形 刚性差 应用较少 斜镶条 全长厚度变化 以其纵向位移来调整间隙 刚性好 修磨垫 12 3 导向调整板三 导轨的结构类型及特点 一 滑动导轨1 粘贴塑料软带导轨2 金属塑料复合导轨板 13 3 塑料涂层4 镶刚导轨 二 静压导轨P177 14 三 卸荷导轨P1781 机械卸荷 凹导轨 2 销 3 2使a处载荷减小 15 2 液压卸荷导轨运动导轨面上开纵向油腔 其面积比静压导轨小 压力油作用于油腔面 产生向上的浮力 分担工作台的部分外载 起到了卸荷作用 工件质量变化大 可通过节流阀调整卸荷压力 导轨各段压力不均匀 也可通过节流阀调整 16 3 自动调节气压卸荷导轨 P158图3 113卸荷气垫 17 五 导轨的设计1 滑动导轨的设计1 选择滑动导轨的类型和截面形状2 根据机床工作条件 使用性能 选择出合适的导轨类型 再依照导向精度和定位精度 加工工艺性 要保证的结构刚度 确定出导轨的截面形状 3 选择合适的导轨材料 热处理方法 保证导轨耐磨性和使用寿命 4 进行滑动导轨的结构设计和计算 主要有导轨的受力分析 压强计算 验算磨损量和确定合理的结构尺寸 可查阅有关的设计手册 5 设计导轨调整间隙装置和补偿方法 6 设计润滑 防护系统装置 7 制定出导轨制造加工 装配的技术要求 2 滚动导轨的设计 自阅 18 四 提高导轨精度 刚度和耐磨性的措施 一 合理选择导轨的材料和热处理1 铸铁导轨2 镶刚导轨3 有色金属4 塑料热处理 高频淬火 电接触淬火 二 导轨的预紧 19 三 导轨的良好润滑和可靠防护 用刮片