典型部件设计介绍(机械制造装备设计介绍第四版ppt课件

1、机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院机械制造配备设计机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院目 录第一章 机械制造及配备设计方法第二章 金属切削机床设计第三章 典型部件设计第七章 机械加工消费线总体设计第五章 机床夹具设计第四章 工业机器人设计第六章 物流系统设计机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院第一节 主轴部件设计第二节 支承件设计第三节 导轨设计第四节 机床刀架和自动换刀安装设计第三章 典型部件设计机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1 3.1 主轴部件设计主轴部件设

2、计 主轴部件是主轴部件是机床的执行机床的执行件，由主轴件，由主轴及其支承轴及其支承轴承、传动件承、传动件、密封件及、密封件及定位元件等定位元件等组成。组成。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.1 3.1.1 主轴部件应满足的根本要求主轴部件应满足的根本要求根本要求：根本要求：1 1旋转精度：装配后，在无载荷、旋转精度：装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。旋转精度主轴部位的径向和轴向跳动。旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度装配

3、和调整精度2 2刚度：是指主轴部件在外加载荷刚度：是指主轴部件在外加载荷作用下抵抗变性的才干。主轴部件的刚作用下抵抗变性的才干。主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。的综合反映。3 3抗振性：是指抵抗受迫振动和自抗振性：是指抵抗受迫振动和自激振动的才干。激振动的才干。4 4温升和热变性：主轴部件运温升和热变性：主轴部件运转时，因各相对处的摩擦生热，切转时，因各相对处的摩擦生热，切削区的切削热等使主轴部件的温度削区的切削热等使主轴部件的温度升高，外形尺寸和位置发生变化，升高，外形尺寸和位置发生变化，呵斥主轴部件的所谓热变性。呵斥主轴部件的所谓

4、热变性。5 5精度坚持性：是指长期地保精度坚持性：是指长期地保持其原始制造精度的才干。持其原始制造精度的才干。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.2 3.1.2 主轴部件的传动方式主轴部件的传动方式1 1齿轮传动：特点是构造简单、紧凑，可以传齿轮传动：特点是构造简单、紧凑，可以传 递较大的扭矩，能顺应变转速、变载荷任递较大的扭矩，能顺应变转速、变载荷任务，务， 运用最广。缺陷是线速度不能过高，通常运用最广。缺陷是线速度不能过高，通常小小 于于1215m/s1215m/s。2 2带传动：特点是靠摩擦力传动除同步齿形带传动：特点是靠摩擦力传动除同步齿形 带外

5、、构造简单、制造容易、本钱低，带外、构造简单、制造容易、本钱低，特特 别适用于中心距较大的两轴间传动。皮带别适用于中心距较大的两轴间传动。皮带有有 弹性可吸振，传动平稳，噪声小，适宜高弹性可吸振，传动平稳，噪声小，适宜高速速 传动。带传动在过载中会打滑，能起到过传动。带传动在过载中会打滑，能起到过载载 维护作用。缺陷是有滑动，不能用在速比维护作用。缺陷是有滑动，不能用在速比要要 求准确的场所。求准确的场所。主轴部件的传动方式主轴部件的传动方式齿轮传动齿轮传动带传动带传动电动机直接驱动电动机直接驱动各传动类型具有什么特点各传动类型具有什么特点机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院

6、机械工程学院 3.1.2 3.1.2 主轴部件的传动方式主轴部件的传动方式2 2带传动：带传动： 同步齿形带是经过带上的齿形与带轮上同步齿形带是经过带上的齿形与带轮上 的轮齿相啮合传送运动和动力。同步齿形的轮齿相啮合传送运动和动力。同步齿形 带的齿形有两种带的齿形有两种: :梯形齿和圆弧齿。梯形齿和圆弧齿。3 3电动机直接驱动方式：特点是主轴单元大电动机直接驱动方式：特点是主轴单元大 大简化了构造，有效地提高了主轴部件的大简化了构造，有效地提高了主轴部件的 刚度，降低了噪声和振动；有较宽的调速刚度，降低了噪声和振动；有较宽的调速 范围；有较大的驱动功率和扭矩；便于组范围；有较大的驱动功率和扭矩

7、；便于组 织专业化消费。广泛运用于精细机床、高织专业化消费。广泛运用于精细机床、高 速加工中心和数控车床中。速加工中心和数控车床中。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.3 3.1.3 主轴部件构造设计主轴部件构造设计卧式铣床变速箱卧式铣床变速箱主轴部件构造主轴部件构造设计应该包括设计应该包括哪些方面？哪些方面？主轴主轴支承支承支承数目支承数目支承方式支承方式轴承配置轴承配置方式方式传动件传动件传动件布置传动件布置主要参数主要参数构造构造资料资料热处置热处置技术要求技术要求机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院机械制造装备设计大

8、连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.3 3.1.3 主轴部件构造设计主轴部件构造设计1 1前端配置：两个方向的推力轴承前端配置：两个方向的推力轴承都布置在前支承外。这类配置方案在都布置在前支承外。这类配置方案在前支承处轴承较多，发热大，温升高前支承处轴承较多，发热大，温升高；但主轴受热后向后伸长，不影响轴；但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度，精度高，对提高主轴部件刚向精度，精度高，对提高主轴部件刚度有利。用于轴向精度和刚度要求较度有利。用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。高的高精度机床或数控机床。2 2后端配置：两个方向的推力轴承后端配置：两个方向的推力轴

9、承都布置在后支承处。这类配置方案前都布置在后支承处。这类配置方案前支承处轴承较少，发热小，温升低；支承处轴承较少，发热小，温升低；但主轴受热后向前伸长，影响轴向精但主轴受热后向前伸长，影响轴向精度。用于轴向精度要求不高的普通精度。用于轴向精度要求不高的普通精度机床，如立铣、多刀车床等。度机床，如立铣、多刀车床等。推力轴承位置的配置方式推力轴承布置在什么位置推力轴承位置的配置方式推力轴承布置在什么位置前端配置前端配置后端配置后端配置两端配置两端配置中间配置中间配置各配置方式各有什么特点？各配置方式各有什么特点？机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.3 3.1

10、.3 主轴部件构造设计主轴部件构造设计二推力轴承的位置配置型式二推力轴承的位置配置型式3 3两端配置：两个方向的推两端配置：两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支承力轴承分别布置在前后两个支承处。这类配置方案当主轴受热伸处。这类配置方案当主轴受热伸长后，影响主轴轴承的轴向间隙长后，影响主轴轴承的轴向间隙。为防止松动，可用弹簧消除间。为防止松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀。常用于短主轴隙和补偿热膨胀。常用于短主轴，如组合机床主轴。，如组合机床主轴。4 4中间配置：两个方向的推中间配置：两个方向的推力轴承在前支承的后侧。这类配力轴承在前支承的后侧。这类配置方案可减少主轴的悬伸量，并置方案可减少主

11、轴的悬伸量，并使主轴的热膨胀向后；但前支承使主轴的热膨胀向后；但前支承构造较复杂，温升也能够较高。构造较复杂，温升也能够较高。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.3 3.1.3 主轴部件构造设计主轴部件构造设计三主轴传动件位置的合理布置三主轴传动件位置的合理布置1 1传动件在主轴上轴向位置的合理布置传动件在主轴上轴向位置的合理布置 合理布置传动件在主轴上的轴向位合理布置传动件在主轴上的轴向位置，可以改善主轴的受力情况，减少主轴变形置，可以改善主轴的受力情况，减少主轴变形，提高主轴的抗振性。主轴上传动件轴向布置，提高主轴的抗振性。主轴上传动件轴向布置时，应

12、尽量接近前支承，有多个传动件时，其时，应尽量接近前支承，有多个传动件时，其中最大传动件应接近前支承。意义中最大传动件应接近前支承。意义主轴传动件位置布置的内容主轴传动件位置布置的内容主轴上传动件的位置主轴上传动件的位置各传动轴的位置各传动轴的位置传动件在主轴上的布置方式传动件在主轴上的布置方式应尽量接近前支承，有多个传动件时，其中最应尽量接近前支承，有多个传动件时，其中最大传动件应接近前支承。原那么大传动件应接近前支承。原那么主轴前支承内侧主轴前支承内侧主轴前悬伸端主轴前悬伸端主轴后悬伸端主轴后悬伸端机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.3 3.1.3 主

13、轴部件构造设计主轴部件构造设计四主轴主要构造参数确实定四主轴主要构造参数确实定 请指出以下构造参数？请指出以下构造参数？1 1主轴前轴径直径主轴前轴径直径D1D12 2主轴内孔直径主轴内孔直径d d3 3主轴前端悬伸量主轴前端悬伸量a a4 4主轴主要支承间跨距主轴主要支承间跨距L L 1234机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.3 3.1.3 主轴部件构造设计主轴部件构造设计1 1主轴前轴径直径主轴前轴径直径D1D1按机床类型、功率和加工直径查表按机床类型、功率和加工直径查表2 2主轴内孔直径主轴内孔直径d d满足工艺要求的，不减弱强度情况满足工艺要求

14、的，不减弱强度情况下的较大值下的较大值3 3主轴前端悬伸量主轴前端悬伸量a a取决于主轴端部构造、前支承轴承取决于主轴端部构造、前支承轴承配置等，由构造设计决议配置等，由构造设计决议4 4主轴主要支承间跨距主轴主要支承间跨距L L 综合主轴弯曲和支承变形，确定最综合主轴弯曲和支承变形，确定最正确跨距正确跨距 1234机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院3.1.3 3.1.3 主轴部件构造设计主轴部件构造设计五主轴五主轴1 1主轴的构造主轴的构造主轴的构造和外形主要取决于主轴主轴的构造和外形主要取决于主轴上所安装的刀具、夹具、传动件、上所安装的刀具、夹具、传动件、轴

15、承等零件的类型、数量、位置和轴承等零件的类型、数量、位置和安装定位方法等。安装定位方法等。2 2主轴的资料和热处置主轴的资料和热处置普通机床主轴可选用中碳钢如普通机床主轴可选用中碳钢如4545钢，调质处置后，在主轴端部、钢，调质处置后，在主轴端部、椎孔、定心轴颈或定心锥面等部位椎孔、定心轴颈或定心锥面等部位进展部分高频淬硬，以提高其耐磨进展部分高频淬硬，以提高其耐磨性。性。3 3主轴的技术要求主轴的技术要求首先制定出满足主轴旋转精度所需首先制定出满足主轴旋转精度所需的技术要求；再思索外表粗糙度、的技术要求；再思索外表粗糙度、外表硬度等外表硬度等 主支承轴颈主支承轴颈设计基准设计基准机械制造装备

16、设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.4 3.1.4 主轴滚动轴承主轴滚动轴承主轴部件中最重要的组件是什么？主轴部件中最重要的组件是什么？轴承轴承进展主轴部件设计时候，关于轴承我们需求思索哪些方进展主轴部件设计时候，关于轴承我们需求思索哪些方面的问题？面的问题？1 1、选择哪些类型的轴承轴承组合，满足转速、承载、选择哪些类型的轴承轴承组合，满足转速、承载、精度等要求精度等要求轴承配置、精度选择轴承配置、精度选择2 2、如何布置轴承推力轴承布置已学习、如何布置轴承推力轴承布置已学习轴承配置部分涉及一些轴承配置部分涉及一些3 3、如何运用轴承、如何运用轴承轴承预紧、光滑和

17、密封轴承预紧、光滑和密封机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.4 3.1.4 主轴滚动轴承主轴滚动轴承二几种典型的主轴轴承配置型式二几种典型的主轴轴承配置型式主轴轴承的配置型式应根据刚度、转速、承载才干、抗振性和噪主轴轴承的配置型式应根据刚度、转速、承载才干、抗振性和噪声等要求来选择。声等要求来选择。 良好的高速性能，承良好的高速性能，承载小高速轻载荷精载小高速轻载荷精密机床密机床角接触球轴承角接触球轴承 中等转速、切削负载中等转速、切削负载大、要求刚度高如大、要求刚度高如数控车床、镗床数控车床、镗床双双( (三三) )联角接触联角接触球球+ +双列圆柱滚

18、双列圆柱滚子子 径向刚性好，并有较径向刚性好，并有较高的转速如卧式铣高的转速如卧式铣床床双列圆柱滚子双列圆柱滚子+ +角接角接触双列推力球触双列推力球+ +双列双列圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承速度型速度型刚度型刚度型刚度速度型刚度速度型机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.4 3.1.4 主轴滚动轴承主轴滚动轴承二几种典型的主轴轴承配置型式二几种典型的主轴轴承配置型式高速高速CNCCNC车床车床CNCCNC型车床型车床卧式铣床卧式铣床角接触球轴承角接触球轴承双列圆柱滚子双列圆柱滚子+ +角接角接触双列推力球触双列推力球+ +双列双列圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承双双

19、( (三三) )联角接触联角接触球球+ +双列圆柱滚双列圆柱滚子子机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.4 3.1.4 主轴滚动轴承主轴滚动轴承三滚动轴承精度的选择三滚动轴承精度的选择 前轴承的精度要选得高一点，普通比后轴承高一级。前轴承的精度要选得高一点，普通比后轴承高一级。安装轴承时，假设将前后轴承的偏移方向放在同一侧，安装轴承时，假设将前后轴承的偏移方向放在同一侧，那么可以有效减少主轴端部的偏移。那么可以有效减少主轴端部的偏移。 主轴的精度等级：主轴的精度等级：P0P0、P6P6、P5P5、P4(SP)P4(SP)、P3P3、P2P2UPUP四主轴滚

20、动轴承的预紧四主轴滚动轴承的预紧 预紧就是采用预加载荷的方法消除轴承间隙，而且有预紧就是采用预加载荷的方法消除轴承间隙，而且有一定的过盈量，使滚动体和内外圈接触部分产生预变形，一定的过盈量，使滚动体和内外圈接触部分产生预变形，添加接触面积，提高支承刚度和抗振性。预紧力通常分为添加接触面积，提高支承刚度和抗振性。预紧力通常分为三级：轻预紧、中预紧和重预紧，代号为三级：轻预紧、中预紧和重预紧，代号为A A、B B、C C。 1 1双列圆柱滚子轴承预紧有两种方式：一是用螺母轴双列圆柱滚子轴承预紧有两种方式：一是用螺母轴向挪动轴承内圈；二是采用过盈套进展轴向固定。向挪动轴承内圈；二是采用过盈套进展轴向

21、固定。 2 2角接触轴承使内外圈产生轴向错位，同时实现径向和角接触轴承使内外圈产生轴向错位，同时实现径向和轴向预紧。轴向预紧。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.1.4 3.1.4 主轴滚动轴承主轴滚动轴承五滚动轴承的光滑和密封五滚动轴承的光滑和密封 光滑的作用光滑的作用减少摩擦、降低温升和防止腐蚀减少摩擦、降低温升和防止腐蚀 光滑不良的影响光滑不良的影响轴承温升剧增，加速轴承的磨损，轴承温升剧增，加速轴承的磨损，影响主轴组件的正常任务影响主轴组件的正常任务滚动轴承光滑剂和光滑方式的选择根据滚动轴承光滑剂和光滑方式的选择根据轴承的类型、转速和任务载荷轴承的类

22、型、转速和任务载荷滚动轴承光滑剂主要有哪两种？滚动轴承光滑剂主要有哪两种？光滑脂和光滑油光滑脂和光滑油速度较低时，温升较低用哪种光滑剂？速度较低时，温升较低用哪种光滑剂？速度较高时候用哪种光滑剂？速度较高时候用哪种光滑剂？机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 主轴滚动轴承的密封主轴滚动轴承的密封 作用作用: : 1. 1.防止灰尘、屑未和切削液等进入轴承，以防止灰尘、屑未和切削液等进入轴承，以减少腐蚀和磨损；减少腐蚀和磨损； 2. 2.防止光滑油外漏，维护环境，防止污染防止光滑油外漏，维护环境，防止污染 密封方式：密封方式： 分接触式密封和非接触式密封两类。分接触

23、式密封和非接触式密封两类。 接触式接触式: : 有摩擦和磨损，发热严重，用于低速主有摩擦和磨损，发热严重，用于低速主轴。如径向密封圈和毛毡密封圈。轴。如径向密封圈和毛毡密封圈。 非接触式非接触式: : 迷宫式和隙缝式，发热很小，运用广迷宫式和隙缝式，发热很小，运用广泛。又分为间隙式、曲路式和垫圈式。泛。又分为间隙式、曲路式和垫圈式。 为保证密封作用，旋转部分与固定部分之间的径为保证密封作用，旋转部分与固定部分之间的径向间隙应小于向间隙应小于0.20.20.3mm0.3mm，还要有回孔油，以防，还要有回孔油，以防漏油。漏油。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.

24、2 3.2 支承件设计支承件设计 一、支承件的功能和应满足的根本要求一、支承件的功能和应满足的根本要求二、支承件的构造设计二、支承件的构造设计三、支承件的资料三、支承件的资料四、提高支承件构造性能的措施四、提高支承件构造性能的措施机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.2 3.2 支承件设计支承件设计 该学习内容具有普适性该学习内容具有普适性学习目的：学习目的：了解支撑件构造设计的根本方法；了解支撑件构造设计的根本方法；掌握机床支撑件设计的几个原那么书本知识掌握机床支撑件设计的几个原那么书本知识思索思索: 支撑件的主要作用支撑件的主要作用, 设计中的关键要素是什

25、么设计中的关键要素是什么机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.2 3.2 支承件设计支承件设计 支撑件构造设计的根本原理支撑件构造设计的根本原理根据受力情况进展合理的构造拓根据受力情况进展合理的构造拓扑。赵州桥就是合理构造拓扑的典型，机床支承件设计也是类似扑。赵州桥就是合理构造拓扑的典型，机床支承件设计也是类似的道理。的道理。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.2.1 3.2.1 支承件的功能和应满足的根本要求支承件的功能和应满足的根本要求机床的支承件是指床身、立柱、横梁、底座等大件，相机床的支承件是指床身、立柱、横梁、底座

26、等大件，相互固定联接成机床的根底和框架。机床上其它零部件可互固定联接成机床的根底和框架。机床上其它零部件可以固定在支承件上，或者任务时在支承件的导轨上运动以固定在支承件上，或者任务时在支承件的导轨上运动支承件包括什么？支承件包括什么？支承件的作用是什么？支承件的作用是什么？机床的支承件的主要功能是保证机床各零部件之间的相机床的支承件的主要功能是保证机床各零部件之间的相互位置和相互运动精度，并保证机床有足够的静刚度、互位置和相互运动精度，并保证机床有足够的静刚度、抗振性、热稳定性和耐用度。抗振性、热稳定性和耐用度。支承件主要接受哪些载荷？支承件主要接受哪些载荷？重力重力切削力切削力摩擦力摩擦力传

27、动力传动力机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.2.1 3.2.1 支承件的功能和应满足的根本要求支承件的功能和应满足的根本要求支承件应满足的根本要求：支承件应满足的根本要求：1应具有足够的刚度和较高的刚度应具有足够的刚度和较高的刚度质量比质量比2应具有良好的动态特性，各阶频率不致引起应具有良好的动态特性，各阶频率不致引起 构造共振构造共振3热稳定好热稳定好4排屑畅通、调运平安，并具有良好的构造工艺性排屑畅通、调运平安，并具有良好的构造工艺性机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院一机床的类型、规划和支承件的外形一机床的类型、规划和支

28、承件的外形机床的类型可分为三类：中小型机床、精细和高精细机床的类型可分为三类：中小型机床、精细和高精细 机床、大型和重型机床机床、大型和重型机床机床的规划方式直接影响支承件的构造设计。中型卧机床的规划方式直接影响支承件的构造设计。中型卧式车床采用前倾车身、前倾托板规划方式较多，优点式车床采用前倾车身、前倾托板规划方式较多，优点是排屑困难，不使切屑堆积在导轨上将热量传给床身是排屑困难，不使切屑堆积在导轨上将热量传给床身而产生热变形；容易安装自动排屑安装；创深设计成而产生热变形；容易安装自动排屑安装；创深设计成封锁的箱形，能保证有足够的抗弯和抗扭强度。封锁的箱形，能保证有足够的抗弯和抗扭强度。支承

29、件的根本外形：箱形类、板块类、梁类支承件的根本外形：箱形类、板块类、梁类 3.2.2 3.2.2 支承件的构造设计支承件的构造设计机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院二支承件的截面外形和选择二支承件的截面外形和选择支承件构造的合理设计是应在最小分量条件下，具有最大静刚度。支承件构造的合理设计是应在最小分量条件下，具有最大静刚度。静刚度包括弯曲刚度和改动刚度，均与截面惯性矩成正比。支承件静刚度包括弯曲刚度和改动刚度，均与截面惯性矩成正比。支承件截面外形不同，即使同一资料、相等的截面面积，其抗弯和改动惯截面外形不同，即使同一资料、相等的截面面积，其抗弯和改动惯性矩也不

30、同。比较后可知：性矩也不同。比较后可知：1空心截面的刚度都比实心的大空心截面的刚度都比实心的大2圆环形截面的抗扭刚度比如形好，而抗弯刚度比如形低圆环形截面的抗扭刚度比如形好，而抗弯刚度比如形低3封锁截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度封锁截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度 3.2.2 3.2.2 支承件的构造设计支承件的构造设计机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院三支承件筋板和筋条的布置三支承件筋板和筋条的布置筋板是指衔接支承件周围外壁的筋板是指衔接支承件周围外壁的内板，它能使支承件外壁的部分内板，它能使支承件外壁的部分载荷传送给其它壁板

31、，从而使整载荷传送给其它壁板，从而使整个支承件接受载荷，加强支承件个支承件接受载荷，加强支承件的本身和整体刚度。的本身和整体刚度。布置方式：程度、垂直、斜向。布置方式：程度、垂直、斜向。普通将筋条配置在支承件的某一普通将筋条配置在支承件的某一内壁上，主要为了减小部分变形内壁上，主要为了减小部分变形和薄壁振动，用来提高支承件的和薄壁振动，用来提高支承件的部分刚度。筋条的布置：纵向、部分刚度。筋条的布置：纵向、横向和斜向，经常布置成交叉陈横向和斜向，经常布置成交叉陈列列四合理选择支承件的壁厚四合理选择支承件的壁厚为减轻机床分量，比后应尽能够为减轻机床分量，比后应尽能够选的薄些。选的薄些。焊接支承件

32、普通采用钢板与型钢焊接支承件普通采用钢板与型钢焊接而成。焊接而成。 3.2.2 3.2.2 支承件的构造设计支承件的构造设计机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.2.3 3.2.3 支承件的资料支承件的资料支承件常用的资料有铸铁、钢板和型钢、天然花岗支承件常用的资料有铸铁、钢板和型钢、天然花岗岩、预应力钢筋混凝土、树脂混凝土等。岩、预应力钢筋混凝土、树脂混凝土等。一铸铁：铸造性能好，阻尼系数大，振动衰减一铸铁：铸造性能好，阻尼系数大，振动衰减 性能好，本钱低，适于成批消费。要进展时性能好，本钱低，适于成批消费。要进展时 效处置，以消除内应力。效处置，以消除内应

33、力。二钢板焊接构造：制造周期短，刚性好，便于二钢板焊接构造：制造周期短，刚性好，便于 产品更新和构造改良，分量轻。产品更新和构造改良，分量轻。三预应力钢筋混凝土：抗振性好，本钱低。三预应力钢筋混凝土：抗振性好，本钱低。四天然花岗岩：性能稳定，精度坚持性好，抗四天然花岗岩：性能稳定，精度坚持性好，抗 振性好，热稳定性好，抗氧化性强，不导电振性好，热稳定性好，抗氧化性强，不导电 ，抗磁，与金属不粘结，加工方便。，抗磁，与金属不粘结，加工方便。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院五树脂混凝土：刚度高，具有良好的阻尼性能，抗振性好，热五树脂混凝土：刚度高，具有良好的阻尼性

34、能，抗振性好，热稳定性高，质量轻，可有良好的几何外形精度，极好的耐腐蚀性，稳定性高，质量轻，可有良好的几何外形精度，极好的耐腐蚀性，本钱低，无污染，消费周期短，床身静刚度高。且可以预埋金属或本钱低，无污染，消费周期短，床身静刚度高。且可以预埋金属或添加加强纤维来提高某些力学性能。添加加强纤维来提高某些力学性能。整体构造方式整体构造方式; 分块构造方式分块构造方式; 框架构造方式框架构造方式 3.2.3 3.2.3 支承件的资料支承件的资料机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.2.4 3.2.4 提高支承件构造性能的资料措施提高支承件构造性能的资料措施一提高支承

35、件的静刚度和固有频率：一提高支承件的静刚度和固有频率： 提高支承件的静刚度和固有频率主要方法提高支承件的静刚度和固有频率主要方法 是根据支承件受力情况合理的选择支承件的是根据支承件受力情况合理的选择支承件的 资料、截面外形和尺寸、壁厚，合理的布置资料、截面外形和尺寸、壁厚，合理的布置 肋板和肋条，以提高构造整体和部分的弯曲肋板和肋条，以提高构造整体和部分的弯曲 刚度和改动刚度。刚度和改动刚度。 机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院二提高动态特性：二提高动态特性：1改善阻尼特性：对于改善阻尼特性：对于铸件支承件，铸件内砂芯铸件支承件，铸件内砂芯不去除，或在支承件中填

36、不去除，或在支承件中填充型砂或混凝土等阻尼资充型砂或混凝土等阻尼资料，可以起到减振作用。料，可以起到减振作用。对焊接支承件，除了可以对焊接支承件，除了可以在内腔中填充混凝土减振在内腔中填充混凝土减振外，还可以充分利用结合外，还可以充分利用结合面间的摩擦阻尼来减小振面间的摩擦阻尼来减小振动。即分段焊缝可增大动。即分段焊缝可增大阻尼。或者采用阻尼涂阻尼。或者采用阻尼涂层。层。2采用新资料制造支承采用新资料制造支承件：刚性高、抗振性好，件：刚性高、抗振性好，热变形小、耐化学腐蚀热变形小、耐化学腐蚀 3.2.4 3.2.4 提高支承件构造性能的资料措施提高支承件构造性能的资料措施机械制造装备设计大连理

37、工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院三提高热稳定性：三提高热稳定性： 主要方法有：主要方法有： 1控制温升：采用分别或隔绝热源方法控制温升：采用分别或隔绝热源方法 2采用热对称构造：所谓热对称构造是指在采用热对称构造：所谓热对称构造是指在 发生热变形时，其工件或刀具回转中心线发生热变形时，其工件或刀具回转中心线 的位置根本坚持不变，因此减小了对加工的位置根本坚持不变，因此减小了对加工 精度的影响。精度的影响。 3采用热补偿安装：采用热补偿安装的根本采用热补偿安装：采用热补偿安装的根本 方法是在热变形的相反方向上采取措施，方法是在热变形的相反方向上采取措施， 产生相应的反方向热变形，使两

38、者之间影产生相应的反方向热变形，使两者之间影 响相互抵消，减少综合热变形。响相互抵消，减少综合热变形。 3.2.4 3.2.4 提高支承件构造性能的资料措施提高支承件构造性能的资料措施机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3 3.3 导轨设计导轨设计 一、导轨的功用和应满足的根本要求一、导轨的功用和应满足的根本要求二、导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整二、导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整三、导轨的构造类型及特点三、导轨的构造类型及特点四、提高道轨精度、刚度和耐磨性的措施四、提高道轨精度、刚度和耐磨性的措施机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院

39、机械工程学院 3.3.1 3.3.1 导轨的功用和应满足的根本要求导轨的功用和应满足的根本要求一导轨的功用和分类一导轨的功用和分类导轨的功用有哪些？导轨的功用有哪些？接受载荷接受载荷导向导向导轨按运动分类？导轨按运动分类？动导轨动导轨静导轨静导轨导轨按构造分类导轨按构造分类开式导轨开式导轨在部件自重或外载作用下，运动导轨和支承在部件自重或外载作用下，运动导轨和支承导轨的任务面一直接触。导轨的任务面一直接触。闭式导轨闭式导轨借助于压板使导轨接受较大的颠覆力矩。借助于压板使导轨接受较大的颠覆力矩。按导轨面的摩擦性质分为：按导轨面的摩擦性质分为：滑动导轨副和滚动导轨副滑动导轨副和滚动导轨副滑动导轨副

40、又可分为：滑动导轨副又可分为：普通滑动导轨、静压导轨和卸荷导轨普通滑动导轨、静压导轨和卸荷导轨机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.1 3.3.1 导轨的功用和应满足的根本要求导轨的功用和应满足的根本要求导向精度高导向精度高导轨副在空载荷或切削条件下运动时，实践导轨副在空载荷或切削条件下运动时，实践运动轨迹与给定运动轨迹之间的符合程度；运动轨迹与给定运动轨迹之间的符合程度； 影响要素包括导轨的几何精度和接触精度、导轨的构造影响要素包括导轨的几何精度和接触精度、导轨的构造方式、导轨和支承件的刚度、导轨的油膜厚度和油膜刚度、方式、导轨和支承件的刚度、导轨的油膜

41、厚度和油膜刚度、导轨和支承件的热变形等导轨和支承件的热变形等承载才干大，刚度好；承载才干大，刚度好；精度坚持性；精度坚持性；低速运动平稳；低速运动平稳；构造简单、工艺性好。构造简单、工艺性好。导轨应满足哪些要求？导轨应满足哪些要求？精度精度承载才干承载才干刚度刚度摩擦阻力摩擦阻力运动平稳运动平稳精度坚持性精度坚持性寿命长、构造简单、工艺性好、便于加工寿命长、构造简单、工艺性好、便于加工/装配装配/调整调整/维修、本钱低维修、本钱低重要要求：重要要求：机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院退出退出 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整导轨的截面外

42、形选择和导轨间隙的调整一直线导轨的截面外形一直线导轨的截面外形主要有四种：矩形、三角形、燕尾形和圆柱形，它们可相互主要有四种：矩形、三角形、燕尾形和圆柱形，它们可相互组合，每种导轨副中还有凹、凸之分。组合，每种导轨副中还有凹、凸之分。 1矩形导轨：承载才干大、刚度高、制造简单、检矩形导轨：承载才干大、刚度高、制造简单、检验和维修方便等优点。适于载荷较大而导向要求略低的机床验和维修方便等优点。适于载荷较大而导向要求略低的机床 2三角形导轨：磨损时自动补偿磨损量，不产生间三角形导轨：磨损时自动补偿磨损量，不产生间隙。导轨顶角越小，导向性越好，但摩擦力也越大。小顶角隙。导轨顶角越小，导向性越好，但摩

43、擦力也越大。小顶角用于轻载荷精细机械，大顶角用于大型或重型机床。三角形用于轻载荷精细机械，大顶角用于大型或重型机床。三角形导轨构造有对称式和不对称式两种。导轨构造有对称式和不对称式两种。注：注：“为支承面，为支承面，“为导向面，为导向面，“为压板面为压板面 机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整一直线导轨的截面外形一直线导轨的截面外形 3燕尾形导轨：承载较大的颠覆力矩，导轨的燕尾形导轨：承载较大的颠覆力矩，导轨的 高度较小，构造紧凑，间隙调整方便。但刚高度较小，构造紧凑，间

44、隙调整方便。但刚 度性较差，加工检验维修都不大方便。适于度性较差，加工检验维修都不大方便。适于 受力小、层次多、要求间隙调整方便的部件。受力小、层次多、要求间隙调整方便的部件。 4圆柱形导轨：制造方便，工艺性好，但磨损圆柱形导轨：制造方便，工艺性好，但磨损 后较难调整和补偿间隙。主要用于受轴向负后较难调整和补偿间隙。主要用于受轴向负 荷的导轨，运用较少。荷的导轨，运用较少。注：注：“为支承面，为支承面，“为导向面，为导向面，“为压板面为压板面 机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整导轨的截面外形选择和导轨间

45、隙的调整二回转运动导轨的截面外形有三种：二回转运动导轨的截面外形有三种：平面环形、锥面环形和双锥面导轨平面环形、锥面环形和双锥面导轨 平面环形导轨平面环形导轨 构造简单、制造方便，能接受较大的轴向力，但不能接受构造简单、制造方便，能接受较大的轴向力，但不能接受径向力。径向力。 适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的机床，如高速大适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的机床，如高速大载荷立式车床等。载荷立式车床等。平面环形导轨平面环形导轨机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整二回转

46、运动导轨的截面外形有三种：二回转运动导轨的截面外形有三种：平面环形、锥面环形和双锥面导轨平面环形、锥面环形和双锥面导轨 锥面环形导轨锥面环形导轨 能同时接受轴向力和径向力，但不能接受较大的颠覆力矩。能同时接受轴向力和径向力，但不能接受较大的颠覆力矩。导向性比平面环形导轨好，但制造较难。导向性比平面环形导轨好，但制造较难。 适用于接受一定径向载荷和颠覆力矩的场所。适用于接受一定径向载荷和颠覆力矩的场所。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 双锥面环形导轨双锥面环形导轨 能接受较大的径向力、轴向力和一定的颠覆力矩，但制造研能接受较大的径向力、轴向力和一定的颠覆力矩，但

47、制造研磨均较困难。磨均较困难。 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整二回转运动导轨的截面外形有三种：二回转运动导轨的截面外形有三种：平面环形、锥面环形和双锥面导轨平面环形、锥面环形和双锥面导轨机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整三导轨的组合方式三导轨的组合方式1双三角形导轨双三角形导轨 2双矩形导轨双矩形导轨3矩形和三角形组合矩形和三角形组合 4矩形和燕尾形组合矩形和燕尾形组合1、双三角形导轨的组合、双三角形导轨的组

48、合不需求镶条调整间隙，接触刚度好；不需求镶条调整间隙，接触刚度好；导向性和精度坚持性好；导向性和精度坚持性好；双三角形组合导轨双三角形组合导轨v 工艺性差，加工、检验和工艺性差，加工、检验和维修不方便。维修不方便。v 常用于在精度要求较高的常用于在精度要求较高的机床中，如丝杠车床、导机床中，如丝杠车床、导轨磨床、齿轮磨床等。轨磨床、齿轮磨床等。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整三导轨的组合方式三导轨的组合方式1双三角形导轨双三角形导轨 2双矩形导轨双矩形导轨3矩形和三角

49、形组合矩形和三角形组合 4矩形和燕尾形组合矩形和燕尾形组合2、双矩形导轨的组合、双矩形导轨的组合宽式组合：两条导轨的外侧导向宽式组合：两条导轨的外侧导向窄式组合：一条导轨的两侧导向窄式组合：一条导轨的两侧导向v 承载才干大，制造简单。承载才干大，制造简单。v 常用于在普通精度机床和重常用于在普通精度机床和重型机床中，如重型车床、组型机床中，如重型车床、组合机床、升降台铣床等。合机床、升降台铣床等。v 导向方式导向方式宽式组合窄式组合机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院矩形和三角形组合导轨矩形和三角形组合导轨 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调

50、整导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整三导轨的组合方式三导轨的组合方式3、矩形和三角形导轨的组合、矩形和三角形导轨的组合v 导向性好，刚度高，制造方便；导向性好，刚度高，制造方便；v 运用最广，如车床、磨床、龙门铣床的床身导轨。运用最广，如车床、磨床、龙门铣床的床身导轨。4、矩形和燕尾形导轨的组合、矩形和燕尾形导轨的组合v 这类组合的导轨能接受较大力矩，调整方便；这类组合的导轨能接受较大力矩，调整方便；v 常用于横梁、立柱、摇臂导轨中。常用于横梁、立柱、摇臂导轨中。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.2 3.3.2 导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整导轨的

51、截面外形选择和导轨间隙的调整四导轨间隙的调整四导轨间隙的调整 导轨面间的间隙对机床任务性能有直接影响，如导轨面间的间隙对机床任务性能有直接影响，如 果间隙过大，经影响运动精度和平稳性；间隙过果间隙过大，经影响运动精度和平稳性；间隙过 小，运动阻力大，导轨的磨损加快。因此必需保小，运动阻力大，导轨的磨损加快。因此必需保 证导轨具有合理间隙，磨损后又能方便地调整，证导轨具有合理间隙，磨损后又能方便地调整， 导轨常用压板、导轨常用压板、鑲鑲条来调整。条来调整。 1压板用来调整导轨面的间隙和接受颠压板用来调整导轨面的间隙和接受颠 覆力矩。覆力矩。 2鑲鑲条：调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧向间条：调整矩形

52、导轨和燕尾形导轨的侧向间 隙。常用的隙。常用的鑲鑲条有平条有平鑲鑲条和斜条和斜鑲鑲条两种。条两种。 3导向调整板：导向调整板： 机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 压板压板作用：用于接受颠覆力矩和调整辅助导轨面间隙。作用：用于接受颠覆力矩和调整辅助导轨面间隙。 刮研刮研 垫片垫片 镶块镶块机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院F 平镶条平镶条外形：长度方向上厚度相等，横截面为矩形、平行四边形或外形：长度方向上厚度相等，横截面为矩形、平行四边形或 直角梯形。直角梯形。调整方法：经过横向挪动来调整间隙。调整方法：经过横向挪动来调整间隙。特

53、点：特点： (a)、(b)：镶条制造容易，各处间隙不易调整均匀，刚件差；：镶条制造容易，各处间隙不易调整均匀，刚件差；(c)：镶条刚性好，装配方便，但调整费事。：镶条刚性好，装配方便，但调整费事。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院F 斜镶条斜镶条沿其长度方向有一定斜度，靠纵向位移使其两个侧面沿其长度方向有一定斜度，靠纵向位移使其两个侧面分别与动导轨和支撑导轨接触，调整导轨间隙，常用斜分别与动导轨和支撑导轨接触，调整导轨间隙，常用斜度在度在11001100140140之间。之间。特点：特点：v在全长上两个面分别同动导轨和固定导轨均匀接触；在全长上两个面分别同动导轨

54、和固定导轨均匀接触；v支承面积同调整位置无关；支承面积同调整位置无关；v刚度比平镶条高，但加工困难。刚度比平镶条高，但加工困难。机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.3 3.3.3 导轨的构造类型和特点导轨的构造类型和特点一滑动导轨一滑动导轨 滑动导轨具有一定动压效应的混合摩擦形状。导轨的动滑动导轨具有一定动压效应的混合摩擦形状。导轨的动压效应主要与导轨的摩擦速度、光滑油粘度、导轨面的油沟压效应主要与导轨的摩擦速度、光滑油粘度、导轨面的油沟尺寸和型式等有关。速度较高的主运动导轨，应合理设计油尺寸和型式等有关。速度较高的主运动导轨，应合理设计油沟型式和尺寸，

55、选择适宜粘度的光滑油，以产生较好的动压沟型式和尺寸，选择适宜粘度的光滑油，以产生较好的动压效果。效果。 优点是构造简单、制造方便和抗振性好。优点是构造简单、制造方便和抗振性好。 缺陷是磨损快。缺陷是磨损快。 为提高耐磨性，广泛采用塑料导轨和鑲为提高耐磨性，广泛采用塑料导轨和鑲钢导轨。塑料导轨运用粘结法或涂层法覆盖在导轨面上。通钢导轨。塑料导轨运用粘结法或涂层法覆盖在导轨面上。通常对长导轨喷涂法、对短导轨用粘结法。常对长导轨喷涂法、对短导轨用粘结法。 四种导轨：四种导轨：粘结塑料软带导轨四氟乙烯；受力后变形粘结塑料软带导轨四氟乙烯；受力后变形塑料涂层环氧树脂，填充剂塑料涂层环氧树脂，填充剂 金属

56、塑料复合导轨钢板、多孔青铜颗粒、聚四氟乙金属塑料复合导轨钢板、多孔青铜颗粒、聚四氟乙烯层；可提高导轨板的导热性烯层；可提高导轨板的导热性鑲钢导轨分段镶嵌鑲钢导轨分段镶嵌机械制造装备设计大连理工大学大连理工大学 机械工程学院机械工程学院 3.3.3 3.3.3 导轨的构造类型和特点导轨的构造类型和特点二静压导轨二静压导轨 静压导轨按构造方式分开式和闭式两大类。静压导轨按构造方式分开式和闭式两大类。三卸荷导轨三卸荷导轨 卸荷导轨用来降低导轨面的压力，减少摩擦阻力，从而提高导轨卸荷导轨用来降低导轨面的压力，减少摩擦阻力，从而提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性，尤其是对大、重型机床来说，任务的耐磨性和低速运动的平稳性，尤其是对大、重型机床来说，任务台和工件的质量很大台和工件的质量很大, 导轨面上的摩擦阻力很大，常用卸荷导轨。导轨面上的摩擦阻力很大，常用卸荷导轨。 导轨的卸荷方式有机械卸荷、液压卸荷和气压卸荷。导轨的卸荷方式有机械卸荷、液