螺旋槽加工專用機床畢業(yè)論文

1、<p>　　螺旋槽加工專用機床床身、加工裝置及其潤滑系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　Design of Milling Head PartSpiral bed processing machine tools, processing equipment and its lubrication system design</p><p>　　學 院：機械工程學院</

2、p><p>　　專 業(yè) 班 級：機自xxxx班</p><p>　　學 號：</p><p>　　學 生 姓 名： </p><p><b>　　指 導(dǎo) 教 師： </b></p><p><b>　　201x年 x月</b></p><p>

3、;<b>　　摘　　要</b></p><p>　　螺桿泵是近十幾年來發(fā)展起來的，由于螺桿泵具有結(jié)構(gòu)簡單、投資少、節(jié)能效果明顯以及適應(yīng)性強等優(yōu)點而倍受國內(nèi)外油田重視，已廣泛應(yīng)用于石油，化工等機械領(lǐng)域。</p><p>　　目前國內(nèi)外公知的螺桿鉆具定子的加工方法是將橡膠澆鑄在定子殼體光滑內(nèi)壁形成的，橡膠襯套的內(nèi)表面是螺旋曲面。橡膠襯套厚薄不均，螺桿鉆具定子在工作時，容易

4、導(dǎo)致定子過早失效，從而縮短了螺桿鉆具的使用壽命，因此，如何提高螺桿鉆具定子橡膠壽命，成為當前螺桿鉆具應(yīng)用研究領(lǐng)域中的主要難題之一。大量文獻數(shù)據(jù)和研究資料表明，通過合理改變定子殼體的形狀，使定子橡膠層薄且均勻，以克服常規(guī)螺桿鉆具定子技術(shù)的不足，能有效地改善螺桿鉆具的工作環(huán)境，提高其使用壽命。</p><p>　　通過對等壁厚螺桿泵定子的螺旋槽曲線的研究，提出了螺旋槽的加工方法，以及借鑒龍門刨床的工作原理與前輩所設(shè)計

5、的機床工作原理相結(jié)合，提出了螺旋槽加工專用機床的總體設(shè)計方案。</p><p>　　首先，本論文介紹了螺桿泵的應(yīng)用及發(fā)展趨勢，分析了研究的必要性，從而提出了本文的設(shè)計目的、內(nèi)容、意義。</p><p>　　其次，本文根據(jù)所要加工工件的尺寸和重量，來確定床身和工作臺的設(shè)計方案， 在此基礎(chǔ)上設(shè)計了其加工裝置、潤滑系統(tǒng)以及機床附件。</p><p>　　最后，通過與組員的

6、配合對實際情況進行了分析，完成螺旋槽加工專用機床的整體裝配圖，以此完成了其床身的總體裝配圖、床身與工作臺的零件圖以及潤滑系統(tǒng)裝配圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：螺桿泵；螺旋槽；工作臺；機床</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Screw pump is developed in the last deca

7、de, due to screw with a simple structure, low investment and energy-saving effect and the advantages of adaptability and much emphasis on domestic and foreign oil, has been widely used in petroleum, chemical industry mac

8、hinery.</p><p>　　Publicly known at home and abroad screw hole of the stator rubber processing method is to cast the stator housing wall to form a smooth, rubber lining the inner surface of the spiral surface

9、. Uneven thickness of rubber bushings, screw drill the stator in the job, easily lead to premature failure of the stator, thus shortening the life of the screw hole, therefore, how to improve the life of stator rubber sc

10、rew drill has become the screw drill field of application of one of the main challenges. A</p><p>　　Screw through the stator wall thickness of such curves of spiral groove, spiral groove proposed processing

11、methods, and reference works planer designed with the older machine works by combining the spiral groove machining Special Purpose Machine the overall design.</p><p>　　First, the paper introduces the applica

12、tion and development trend of the screw pump, the necessity of the study, which made the design purpose of this article, content, meaning.</p><p>　　Secondly, according to the size and weight of the workpiece

13、 to determine the bed and table design, designed on the basis of its processing units, lubrication systems, and machine tool accessories.</p><p>　　Finally, the co-ordination with team members analyzed the ac

14、tual situation, complete the spiral groove machining assembly drawing the overall special machine tools, in order to complete its general assembly drawing bed, bed and table parts assembly diagrams, and lubrication syste

15、ms Fig.</p><p>　　Key words: Screw Pump; Spiral groove; table; Machine</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘　　要II</b></p><p>　　AbstractIII</p&g

16、t;<p><b>　　目 錄IV</b></p><p>　　第1章 緒 論1</p><p>　　1.1螺桿泵應(yīng)用及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2本課題研究的目的2</p><p>　　1.3本課題的研究內(nèi)容3</p><p>　　1.4本課題的研究

17、目的和意義4</p><p>　　第2章 螺旋槽加工專用機床床身設(shè)計6</p><p>　　2.1螺旋槽加工專用機床的總體分布6</p><p>　　2.2螺旋槽加工專用機床床身設(shè)計6</p><p>　　2.2.1螺旋槽加工專用機床床身的功能6</p><p>　　2.2.2螺旋槽加工專用機床床身滿足的基本

18、要求7</p><p>　　2.2.3螺旋槽加工專用機床床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計7</p><p>　　2.2.4螺旋槽加工專用機床床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)計算12</p><p>　　2.2.5螺旋槽加工專用機床床身導(dǎo)軌設(shè)計15</p><p>　　2.3螺旋槽加工專用機床工作臺設(shè)計20</p><p>　　第3章 床身

19、附件設(shè)計及加工裝置設(shè)計23</p><p>　　3.1床身附件設(shè)計23</p><p>　　3.1.1行程開關(guān)布置設(shè)計23</p><p>　　3.1.2床身光柵尺布置設(shè)計24</p><p>　　3.2加工裝置設(shè)計26</p><p>　　3.2.1機床偏心塊支撐裝置26</p><p

20、>　　3.2.2機床刀架、刀桿設(shè)計26</p><p>　　第4章 潤滑系統(tǒng)設(shè)計28</p><p>　　4.1潤滑系統(tǒng)設(shè)計28</p><p>　　4.2液壓元件的計算和選用29</p><p>　　第5章 結(jié)論31</p><p><b>　　參考文獻32</b></

21、p><p><b>　　致　　謝34</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　螺桿鉆具又稱定排量馬達( Positive Displace2ment Motor ,簡寫PDM) ,是一種容積式井下動力鉆具。螺桿鉆具由馬達總成、旁通閥、萬向軸總成和傳動軸總成組成。它通過泥漿擠壓內(nèi)轉(zhuǎn)子

22、與定子之間的密封腔推動轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn),經(jīng)萬向軸的轉(zhuǎn)換,把行星轉(zhuǎn)動變?yōu)檩S心轉(zhuǎn)動,帶動鉆頭旋轉(zhuǎn),即把泥漿的液力能通過螺桿轉(zhuǎn)換成機械能,從而給鉆頭提供轉(zhuǎn)速和扭矩,進行鉆進。螺桿鉆具結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠,是理想的井下動力鉆具,已廣泛應(yīng)用于定向井、叢式井、長中短半徑水平井、大位移井和分支井。等壁厚螺桿鉆具定子散熱性能好,可以減緩橡膠的熱老化,可以進一步提高螺桿泵的使用壽命。但定子內(nèi)部螺旋槽的加工是一項比較復(fù)雜而困難的工作。因為螺旋槽的等分、槽形尺寸以及表

23、面光潔度均有比較高的要求。采用螺旋拉刀加工這類螺旋槽,不但生產(chǎn)率高,而且能大大減輕勞動強度,螺桿鉆具的質(zhì)量也能得到可靠的保證。</p><p>　　1.1螺桿泵應(yīng)用及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　螺桿鉆具是目前最廣泛使用的一種井下動力鉆具, 主要用于定向井、水平井的造斜及扭方位施工,一部分也用于直井反扣或側(cè)鉆作業(yè)中。美國50年代中期開始研制螺桿鉆具,1962 年用于生產(chǎn), 不同廠家生

24、產(chǎn)的有迪納鉆具公司、納維鉆具公司和波斯鉆具, 其基本原理都是基于容積式馬達, 只是內(nèi)部結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)略有不同。至80年代中期, 美國的迪納鉆具已發(fā)展成兩個系列10種規(guī)格, 納維鉆具有兩個系列14種規(guī)格。隨著配套部件質(zhì)量的提高, 螺桿鉆具工作壽命從原來的30-40h, 提高到100h以上, 1980年在美國俄克拉荷馬州創(chuàng)造了連續(xù)運轉(zhuǎn)429h的新記錄。前蘇聯(lián)1966年開始研制螺桿鉆具, 到1984年螺桿鉆具累計進尺達150*10000m,

25、1991年螺桿鉆具鉆進量占全蘇工作量的7.5%。近10年來, 隨著水平井、徑向井、分支水平井的大量涌現(xiàn), 螺桿鉆具的發(fā)展也產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。在美國和西歐, 幾乎90%的大、中曲率半徑水平井的定向造斜和水平井段都是由螺桿鉆具鉆成, 導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)已成了定向井中公認的標準化專用工具, 出現(xiàn)了許多新型的專用螺桿鉆具。</p><p>　　我國的螺桿鉆具生產(chǎn)在80年代中后期才形成一定規(guī)模, 目前, 常規(guī)螺桿鉆具已規(guī)格化系列化

26、, 各主要廠家如大港、北京、德州、濰坊的產(chǎn)品已覆蓋國內(nèi)絕大部分市場。某些廠家也已著手研制小徑螺桿、鉸接螺桿、中空螺桿等一些專用產(chǎn)品, 并取得一定的成果, 但在工作壽命、易損件耐磨性、特種螺桿的設(shè)計制造等方面與國外有一定的差距。</p><p>　　螺桿鉆具應(yīng)用到今天, 逐步向多元化、專業(yè)化方向擴展, 一些專用螺桿鉆具在某些特殊領(lǐng)域具有重要的使用價值, 更經(jīng)濟有效地進行鉆井。常規(guī)螺桿在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上改進主要是為了提高螺

27、桿鉆具的使用壽命。為達到這一目的, 各研究機構(gòu)和生產(chǎn)廠家在設(shè)計和制造工藝上做了大量的工作, 不但實驗了許多新型耐用材料, 對定子橡膠、軸承材料有所改進, 并研制了有旁通孔結(jié)構(gòu)的空心轉(zhuǎn)子, 使用了閉式油潤滑支承節(jié)和聚晶金剛石軸承,發(fā)展了帶減速器的低速大扭矩螺桿, 這些方面都是常規(guī)螺桿提高工作壽命的發(fā)展方向。等壁厚螺桿泵定子和常規(guī)螺桿泵定子結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 等壁厚螺桿泵定子和常規(guī)螺桿

28、泵定子結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.2本課題研究的目的</p><p>　　目前國內(nèi)外公知的螺桿鉆具定子的加工方法是將橡膠澆鑄在定子殼體光滑內(nèi)壁形成的，橡膠襯套的內(nèi)表面是螺旋曲面。橡膠襯套厚薄不均，螺桿鉆具定子在工作時，容易導(dǎo)致定子過早失效，從而縮短了螺桿鉆具的使用壽命，因此，如何提高螺桿鉆具定子橡膠壽命，成為當前螺桿鉆具應(yīng)用研究領(lǐng)域中的主要難題之一。為了適應(yīng)不斷發(fā)展的采油工藝技術(shù)，出現(xiàn)了

29、很多形式結(jié)構(gòu)的螺桿泵，等壁厚定子螺桿泵就是以其壽命長、啟動力矩小、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點而具有長遠的市場前景，所以國內(nèi)外許多公司都在極力進行等壁厚定子螺桿泵的開發(fā)研究。大量文獻數(shù)據(jù)和研究資料表明，通過合理改變定子殼體的形狀，使定子橡膠層薄且均勻，以克服常規(guī)螺桿鉆具定子技術(shù)的不足，能有效地改善螺桿鉆具的工作環(huán)境，提高其使用壽命。所以需要設(shè)計一款螺旋槽加工專用機床。本文圍繞著螺旋槽加工專用機床床身、潤滑系統(tǒng)及加工裝置的設(shè)計進行討論。</p&

30、gt;<p>　　1.3本課題的研究內(nèi)容</p><p>　　從螺桿鉆具的原理可知,該螺桿鉆具定子內(nèi)孔螺旋線不同于普通螺紋中的梯形螺紋、三角螺紋等。螺桿鉆具定子屬于典型的細長桿件,剛性差,極易發(fā)生彎曲變形;螺桿螺距很大,加工中需要較低的主軸轉(zhuǎn)速和較高的刀具速度。由于螺桿鉆具生產(chǎn)類型屬于批量生產(chǎn), 所以組織生產(chǎn)時,除保證零件的加工精度, 提高生產(chǎn)效率外, 還需要保證零件的互換性。根據(jù)螺旋曲線結(jié)構(gòu)的特殊

31、性,我們可把螺旋曲線加工工藝分為3 類。第1 類是利用金屬切削加工方法加工螺旋曲線,如車螺旋線、銑螺旋線等;第2 類是利用金屬變形加工方法加工螺旋曲線,如螺旋線滾絲輪、螺旋線搓絲輪、擠壓絲錐和螺旋線滾壓頭等;第3 類是成型工藝方法加工曲線,如機械成型和鑄造成型。螺桿鉆具定子內(nèi)孔螺旋曲線的機械成型本質(zhì)是加工工具在定子內(nèi)孔對定子施加作用力,使接觸處的定子內(nèi)壁產(chǎn)生局部失穩(wěn)變形,工具壓入產(chǎn)生相應(yīng)形狀的壓力變形,之后在工具與被加工定子內(nèi)壁之間產(chǎn)生

32、一對軸向和周向運動,這樣便會在管材表面產(chǎn)生連續(xù)的壓入變形,從而使定子內(nèi)孔螺旋曲線得以成型。本課題最終確定以刨削來加工工件，從而提出了螺旋槽加工專用機床的設(shè)計方案。等壁厚螺桿泵定子三維結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-1 等壁厚螺桿泵定子和常規(guī)螺桿泵定子結(jié)構(gòu)</p><p>　　我國目前等壁厚螺旋槽的生產(chǎn)大多是使用拉削加工，精鑄工藝加工，銑削加工。拉削加工對于加工大批量的零件具

33、有加工精度高，加工效率高等顯著特點，其過程平穩(wěn)、順利，加工后的孔徑尺寸精度平穩(wěn)，但在加工過程中拉刀需要沿著螺旋曲線向前運動，所以其運動較為復(fù)雜，而且拉刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、熱變形較大。精鑄工藝加工可以對定子一次成型，其主要工藝包括：制造砂芯、制造鑄型、澆注。雖然精鑄工藝加工可以實現(xiàn)快速成型，但對設(shè)備和加工工藝要求很高，就現(xiàn)有條件來說很難實現(xiàn)。而銑床銑削，保證了加工表面的粗糙度，但其加工效率非常低，降低了工件的生產(chǎn)速度，使生產(chǎn)成本提高。

34、所以設(shè)計螺旋槽加工專用機床可以使工件的加工過程平穩(wěn)、順利，加工后尺寸精度平穩(wěn)，提高其表面粗糙度和加工效率。螺旋槽加工專用機床加工工件時，一次裝夾兩件工件，使機床一次可以加工兩個工件，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。所以對螺旋槽加工專用機床的床身和其加工裝置提出了較高的要求。</p><p>　　本次設(shè)計根據(jù)螺旋槽加工專用機床的設(shè)計方案，結(jié)合工件各參數(shù)，并且分析了機床的工作原理以及工作環(huán)境，現(xiàn)有的經(jīng)濟實力，著重

35、設(shè)計了螺旋槽加工專用機床床身、其加工裝置。根據(jù)床身與工作臺的工作原理、進給機構(gòu)與工作臺的工作原理，設(shè)計出其潤滑系統(tǒng)。</p><p>　　1.4本課題的研究目的和意義</p><p>　　本次設(shè)計的主要研究目的是把螺桿泵的定子殼體的光滑內(nèi)壁加工成螺旋型，這樣再用一個橡膠做成的螺旋型襯套與轉(zhuǎn)子進行連接，大大延長了橡膠襯套壽命。本次研究通過改變定子殼體的形狀可使定子橡膠層薄且均勻，克服了常規(guī)螺

36、桿泵定子技術(shù)的不足，能有效地改善螺桿鉆具的工作性能，進一步提高螺桿鉆具的工作壽命。所以需要設(shè)計一款螺旋槽加工專用機床。</p><p>　　本課題主要設(shè)計螺旋槽加工專用機床床身、加工裝置及其潤滑系統(tǒng)。并且在與組員的團隊合作的情況下完成了螺旋槽加工專用機床的總體設(shè)計。從而達到生產(chǎn)出合格的等壁厚螺桿泵定子。因為螺桿泵在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用非常廣泛，所以它的性能就顯得尤為重要，等壁厚螺桿泵定子的研究具有的意義如下:<

37、/p><p>　　1)采用此方法加工完的螺桿泵定子，橡膠層薄且均勻，可以改善螺桿鉆具工作時的散熱性能，不會產(chǎn)生熱積聚效應(yīng);因為溫度是影響定子橡膠使用壽命敏感因素之一，等壁厚定子因其良好的散熱性能可以減緩橡膠的熱老化，進一步提高螺桿泵的使用壽命。</p><p>　　2)薄且均勻壁厚的橡膠層，在運動過程中抗變形的能力好，因而不僅單級承壓高，而且在相同的條件下可以減少泵級數(shù)及定、轉(zhuǎn)子間的過盈量，所

38、以在運轉(zhuǎn)扭矩和系統(tǒng)效率等方面優(yōu)于常規(guī)螺桿泵，可改善螺桿泵性能，提高工作效率。</p><p>　　3)等壁厚螺桿泵定子橡膠溶脹、溫脹均勻，能較好地保證泵的型線，也就是說泵的密封性能變好，使螺桿泵在運轉(zhuǎn)時具有更好的工作性能。有利于長時間維持泵油效率，延長泵的使用周期。</p><p>　　4)不容易脫膠，增大橡膠與金屬粘著面積，橡膠收縮均等，無應(yīng)力，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可增加轉(zhuǎn)速，提高排量，延長使用壽

39、命。</p><p>　　對于機床的設(shè)計具有的意義如下:</p><p>　　1)在現(xiàn)有的條件下，可以生產(chǎn)性能合格的等壁厚螺桿鉆具定子。</p><p>　　2)此機床借鑒了刨床的設(shè)計方案，并且保留了上一代機床的有點，改進了其結(jié)構(gòu)上的不足，因此本課題所設(shè)計的機床具有加工效率高，加工過程穩(wěn)定，加工精度相對于前一代機床較高等特點。</p><p>

40、;　　3)此機床對于工人來說，操作簡單，工作強度低，安全系數(shù)高等特點。</p><p>　　螺旋槽加工專用機床床身設(shè)計</p><p>　　2.1螺旋槽加工專用機床的總體分布 </p><p>　　在進行螺旋槽專用加工機床的設(shè)計過程中，參考了龍門刨床和往屆學長所設(shè)計的螺旋槽加工機床的結(jié)構(gòu)特點，并總結(jié)了之前所設(shè)計的機床在使用中反映出的問題，參照了龍門刨床和之前所設(shè)計的

41、機床的布局，重點考慮了考慮了工件的長度和直徑，刀桿的長度、刀桿的受力以及工作臺的行程來擬定了機床的總體布局示意圖，如圖2-1所示。本機床的主要機械結(jié)構(gòu)包括：床身、工作臺、進給機構(gòu)、加工裝置、床頭箱、支撐箱、潤滑系統(tǒng)等。</p><p>　　圖2-1 機床的總體布局示意圖</p><p>　　2.2螺旋槽加工專用機床床身設(shè)計</p><p>　　2.2.1螺旋槽加工專

42、用機床床身的功能</p><p>　　床身屬于機床支撐件，是機床相互固定連接成機床的基礎(chǔ)和框架。機床上其他零件可以固定在床身上，或者工作時在床身上的導(dǎo)軌上運動。因此床身的主要功能是保證機床各零件之間的互相位置和相對運動精度，并保證機床有足夠的靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性和耐用度。所以，床身的合理設(shè)計是機床設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　本課題所涉計的床身，就是其機床的支撐件，固定連接著潤

43、滑系統(tǒng)、加工裝置和進給機構(gòu)；工作臺沿著床身導(dǎo)軌運動。床身不僅承受這些部件的重力，而且還要承受切削力、傳動力和摩擦力等，在這些力的作用下，不應(yīng)產(chǎn)生過大的變形和振動；還要保證工作臺沿床身導(dǎo)軌運動的直線度，和相對于主軸的直線度；受熱后產(chǎn)生的熱變形不應(yīng)破壞機床的原始精度；床身導(dǎo)軌應(yīng)有一定的耐用度等。</p><p>　　2.2.2螺旋槽加工專用機床床身滿足的基本要求</p><p><b&g

44、t;　　床身滿足下列要求：</b></p><p>　　1)應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度-質(zhì)量比。</p><p>　　2)應(yīng)具有良好的動態(tài)特性,包括較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼；整機的低階頻率較高，各階頻率不致引起結(jié)構(gòu)振蕩；不會因為薄壁振動而產(chǎn)生噪聲。</p><p>　　3)熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度影響較小。</p><

45、p>　　4)排削暢通、吊運安全，并具有良好的工藝性。</p><p>　　2.2.3螺旋槽加工專用機床床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　床身是機床的支撐件部分，因此設(shè)計床身時，本文首先考慮到了所屬機床的類型、及常用支撐件的形狀。在滿足機床工作性能的前提下，綜合考慮其工藝性。還要根據(jù)其使用要求，進行受力和變形分析，再跟所受的力和其他要求（如排削、吊運、潤滑、安裝其他零件等）進行結(jié)構(gòu)設(shè)

46、計，初步?jīng)Q定其形狀和尺寸。然后利用計算機進行有限元計算，求出靜態(tài)剛度和動態(tài)特性，在對設(shè)計進行修改和完善，選出了最佳結(jié)構(gòu)形式，既能保證床身的良好性能，又能減少質(zhì)量，節(jié)約材料。</p><p>　　機床的類型、布局和床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　1.機床的類型</b></p><p>　　機床根據(jù)所受外載荷的特點，可分為三類：<

47、/p><p>　　以切削力為主的中小型機床。這類機床的外載荷以切削力為主，工件的重力、移動部件（如車床的刀架）的重力等相對較小，在進行受力分析時可忽略不計。例如，車床的刀架從床身的一端移至床身中部時引起床身彎曲變形可忽略不計。</p><p>　　以移動部件的重力和熱應(yīng)力為主的精密和高精密機床。這類機床以精加工為主，切削力很小。外載荷以移動部件的重力為主以及切削產(chǎn)生的熱應(yīng)力為主。如雙柱立式坐標

48、鏜床，在分析橫梁受力和變形時，主要考慮主軸箱從橫梁一端移動到中部時，引起橫梁的彎曲和扭曲變形。</p><p>　　重力和切削力必須同時考慮的大型和重型機床。這類機床工件較重，移動件的重力較重切削力也很大，因此受力分析時必須同時考慮工件重力、移動件重力和切削力等載荷，如重型車床、落地鏜銑床及龍門式機床等。</p><p>　　根據(jù)綜合分析確定本課題所設(shè)計的螺旋槽加工專用機床屬于第三類大型和

49、重型機床。</p><p>　　機床的分布形式對床身形狀的影響</p><p>　　機床的分布形式直接影響床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計。如圖2-2所示的臥式數(shù)控車床，因采用不同布局，導(dǎo)致車床床身結(jié)構(gòu)和形狀不同。圖2-2a是平床身、平滑板；圖2-2b后傾床身、平滑板；圖2-2c平床身、前傾滑板；圖2-2d前傾床身、前傾滑板。床身的導(dǎo)軌的傾斜角度有30°、45°、60°、75&

50、#176;。小型數(shù)控車床采用45°、60°的較多。中型臥式車床，采用前傾床身、前傾滑板布局形式的較多，其優(yōu)點是：排削方便，不會使切削堆積在導(dǎo)軌上將熱量傳給床身而產(chǎn)生熱變形；容易安裝自動排削裝置；床身設(shè)計成封閉的箱形，能保證有足夠的彎曲和抗扭強度。</p><p>　　圖2-2 機床的總體布局示意圖</p><p>　　綜上所述，并考慮本課題所設(shè)計機床的實際加工情況，考慮

51、與機床各部件的裝配關(guān)系確定螺旋槽加工專用機床床身的結(jié)構(gòu)布局，如圖2-3螺旋槽加工專用機床床身結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>　　圖2-3 床身的總體結(jié)構(gòu)俯視圖</p><p><b>　　3.床身的形狀</b></p><p>　　支撐件的形狀基本上可以分為三類：</p><p>　　相形類：支撐件在三個方向的尺寸上都相差

52、不多，如各類箱體、底座、升降臺等。</p><p>　　板塊類：支撐件在兩個方向上的尺寸上比第三個方向大得多，如工作臺、刀架等。</p><p>　　梁類：支撐件在一個方向的尺寸比另兩個方向大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。</p><p>　　此課題的床身的形狀屬于屬于梁類。如圖2-4機床的結(jié)構(gòu)主視圖。</p><p>　　圖2-4

53、 機床的結(jié)構(gòu)主視圖</p><p>　　床身的截面形狀和選擇</p><p>　　床身結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計是應(yīng)該在最小質(zhì)量條件下，具有最大靜剛度。靜剛度主要包括抗彎剛度和抗扭剛度，均與截面系數(shù)成正比。床身截面形狀不同，即使同一材料、相等的截面積、其抗彎和抗扭截面系數(shù)也不同。如表2-1所示常見截面抗彎、抗扭慣性矩比較。</p><p>　　無論是正方形、圓形、空心截面的剛度

54、都比實心的大，而且同樣的截面形狀和相同大小的面積，外形尺寸大而壁薄的截面，外形尺寸小而壁厚的截面的抗彎剛度和抗扭剛度都高。所以提高床身剛度，床身的截面應(yīng)是中空形狀，盡可能加大截面尺寸，在工藝可能的前提下壁厚盡量薄一些。當然壁厚不能太薄，以免薄壁振蕩。</p><p>　　圓環(huán)形截面的抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低。因此，以承受彎矩為主的支撐件的截面形狀應(yīng)取矩形，并以其高度方向為受彎方向；以承受扭矩為主的支撐

55、件的截面形狀應(yīng)取圓形。</p><p>　　封閉截面的剛度遠遠大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。設(shè)計時應(yīng)盡可能把支撐件的截面做成封閉形狀。但是為了排削和在床身內(nèi)安裝一些機構(gòu)的需要，有時不能做成完全封閉形狀。</p><p>　　綜合考慮上述三種情況對床身截面的抗彎剛度和抗扭剛度的影響情況。本課題所設(shè)計的螺旋槽加工專用機床床身截面結(jié)構(gòu)采用空心矩形結(jié)構(gòu)。</p><p&g

56、t;　　首先，盡量做到了讓床身的外形尺寸大，并盡量使床身的壁厚小。其次，在分析床身的受力情況之后合理的選擇了床身各處的截面形狀。最后，根據(jù)螺旋槽加工專用機床的總體布局，參照龍門刨床的床身設(shè)計，主要承受彎曲載荷，由于切削不需要從床身排除，所以頂面采用封閉的結(jié)構(gòu)，臺面不能太高以便于加工工件的安裝調(diào)整。如圖2-5螺旋槽加工專用機床床身截面示意圖。</p><p>　　圖2-5 螺旋槽加工專用機床床身截面示意圖</

57、p><p>　　表2-1常見截抗彎、面的抗扭慣性矩比較</p><p><b>　　床身肋板的布置</b></p><p>　　肋板是連接車床四周外壁的內(nèi)板，它能使床身外壁的局部載荷傳遞給其他壁板，從而使整個床身承受載荷，加強床身的自身和整體剛度。肋板的布置取決于床身的受力變形方向。其中，水平布置的肋板有助于提高床身水平面抗彎剛度；垂直放置的肋板有

58、助于提高床身垂直面內(nèi)的抗彎剛度；而斜向肋板能同時提高床身抗彎和抗扭剛度。因此，兩種結(jié)構(gòu)的抗彎和抗扭都很高，應(yīng)用于受復(fù)雜的空間載荷作用的機床，如加工中心、鏜床、銑床等。</p><p>　　一般將肋條配置于床身內(nèi)壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振蕩，用來提高床身的局部剛度。肋條可以縱向、橫向和斜向，常常布置成交叉排列，如井字形、米字形等。必須使肋板置于壁板的彎曲平面內(nèi)，才能有效的減少壁板的彎曲變形。肋條厚度一般是床

59、身壁厚的0.7-0.8倍。</p><p>　　本課題所設(shè)計的床身肋板的布置，如圖2-6螺旋槽加工專用機床身的剖視圖。</p><p>　　圖2-6 螺旋槽加工專用機床身的剖視圖</p><p><b>　　床身的材料和熱處理</b></p><p>　　床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵具有良好

60、的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機械性能優(yōu)良的HT200，其硬度、強度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。為了消除床身的內(nèi)應(yīng)力，對機床床身進行兩次時效處理，粗加工前后各進行一次。導(dǎo)軌表面經(jīng)熱處理，中頻淬火后，其硬度可達到40-50HRC，淬火后其硬度、強度更高，耐磨性更好。而且淬火質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、生產(chǎn)效率高。淬火后進行磨削加工，磨削后導(dǎo)軌具有良好的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運動平穩(wěn)性，完全可以滿足機床的技術(shù)要求。<

61、/p><p>　　床身類鑄件作為一種大型鑄件必須要經(jīng)過熱處理才能提高本身的使用性能，改善鑄鐵平板的內(nèi)在質(zhì)量。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量。為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往

62、往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能，以獲得不同的使用性能。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝過程。</p><p>　　由于熱處理不能改變

63、石墨的形狀、分布，故對提高力學性能作用不大，因此在灰鑄鐵的生產(chǎn)中，熱處理主要用于消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力和改善其切削加工工藝。方法：應(yīng)力退火，消除鑄件白口的退火以及表面淬火。</p><p>　　① 應(yīng)力退火：消除內(nèi)應(yīng)力退火通常是將鑄件緩慢加熱到500攝氏度到560攝氏度，保溫一段時間（每10mm截面保溫一小時），然后以極緩慢的速度隨爐冷至150攝氏度到200攝氏度后出爐。此時，鑄件的內(nèi)應(yīng)力基本上被消除.應(yīng)當指出，若退火

64、溫度超過溫560攝氏度或保時間過長，會引起石墨化，使鑄件的強度與硬度降低，是不適宜的. 當鑄件形狀復(fù)雜，厚薄不均時，由于澆注后冷卻過程中各部位的冷卻速度不同，往往在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生很大的應(yīng)力。因此，對精度要求較高或大型、復(fù)雜的鑄件（如機床床身、機架等）在切削加工之前，都要進行一次消除內(nèi)應(yīng)力的退火，有時甚至在粗加工之后還要進行一次它不僅削弱了鑄件的強度，而且在隨后的切削加工之后，由于應(yīng)力的重新分布而引起變形，甚至開裂。</p&

65、gt;<p>　?、诒砻娲慊穑菏菍偧谋砻鎸哟阃傅揭欢ǖ纳疃?，而心部分仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火的方法。表面淬火時通過快速加熱，使剛件表面很快到淬火的溫度，在熱量來不及穿到工件心部就立即冷卻，實現(xiàn)局部淬火。目的在于獲得高硬度，高耐磨性的表面，而心部仍然保持原有的良好韌性。可以是床身更加耐磨損。</p><p>　　2.2.4螺旋槽加工專用機床床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)計算</p>&l

66、t;p><b>　　床身壁厚的計算</b></p><p>　　通過以上分析，由于螺旋槽加工專用機床床身要進行砂模鑄造，查閱資料可知，其外壁可由當量尺寸C來確定。</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p>　　式中，L、B、H分別為床身的長、寬、高。</p><p>　　

67、根據(jù)算出的C值按表2-2選擇最小壁厚t，在綜合考慮工藝條件、受力情況，可適當加厚。壁厚應(yīng)盡量均勻。</p><p>　　表2-2 根據(jù)當量尺寸選擇壁厚</p><p>　　床身的長、寬、高分別為：L=13000mm，B=1115mm，H=575mm。</p><p>　　由公式2-1得：C≈4.0</p><p>　　根據(jù)表2-1，取壁厚t=

68、25mm。</p><p>　　由t=25mm，取肋板厚t1=20mm。</p><p><b>　　機床床身重力的計算</b></p><p>　　由上設(shè)計可知，床身材料為鑄鐵，灰鑄鐵：6.6-7.4t/m3。</p><p>　　根據(jù)質(zhì)量公式求出床身質(zhì)量： （2-2）

69、 </p><p>　　床身體積為： （2-3） </p><p>　　由公式2-2、2-3 ，估算出床身的質(zhì)量為：</p><p>　　重力計算公式： （

70、2-4）</p><p>　　式中：G為物體所受的重力，m為物體的質(zhì)量，g=9.8m/s2</p><p>　　由公式2-4得：G=55468N</p><p>　　機床床身底面受力面積</p><p>　　由簡化受力模型可知，底面受力面積為：</p><p>　　查閱資料可知，機床整體的重量約為6.0t，加工零件的重

71、量不超過3000kg，即</p><p>　　因此載重可按6300kg計算。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　查閱資料可知，HT200的抗拉強度為δb=200N/mm2</p><p>　　由此可知，安全系數(shù)最大可取100，因此床體強度符合設(shè)計要求。</p><p>

72、<b>　　機床床身強度計算</b></p><p>　　床身屬于機架的梁類，而梁類的強度計算主要是考慮受彎時的正應(yīng)力：</p><p><b>　　單向受彎時：</b></p><p><b>　?。?-5） </b></p><p><b>　　雙向受彎時：<

73、;/b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中 M所計算截面的彎矩；</p><p>　　I橫截面對中性軸的慣性距；</p><p>　　σ橫截面上的最大拉伸或壓縮正應(yīng)力；</p><p>　　y橫截面上距中性軸最遠的點，y表示與x的垂直方向；</p

74、><p><b>　　σp許用應(yīng)力。</b></p><p>　　如果床身上還作用有縱向拉、壓力F，則還應(yīng)增加一項應(yīng)力：</p><p><b>　　（2-7）</b></p><p><b>　　式中 A截面面積。</b></p><p>　　理論上說來，

75、該拉應(yīng)力的作用使梁受彎矩的作用變形減少，不能分別計算相加，在特殊情況下才這樣考慮。</p><p>　　在需要計算剪切、扭轉(zhuǎn)或合成應(yīng)力的特殊情況，可以根據(jù)通常的力學公式進行。如載荷不作用在彎曲中心時，還應(yīng)計算其扭轉(zhuǎn)變形。</p><p>　　綜合分析床身為雙向受彎則根據(jù)公式2-6計算應(yīng)力，</p><p><b>　　得：</b></p&

76、gt;<p>　　經(jīng)強度計算床身強度符合設(shè)計要求。</p><p>　　機床床身肋板強度計算</p><p>　　有橫隔板框架的彎矩計算</p><p>　　當橫隔板厚度為t1當橫隔對框架長度l比值很小時，隔板的數(shù)目及厚度對抵抗垂直載荷的能力是很低的。這種框架的彎曲剛度主要取決與平行中性軸的兩塊縱向側(cè)板?？紤]到側(cè)板對側(cè)壁的支撐作用，剛度計算時側(cè)壁可不作

77、為簡支梁而作為兩端固定梁來計算。</p><p><b>　　垂直變形為：</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 F為床身上的集中力；</p><p><b>　　L床身總長度。</b></p><p><

78、;b>　　強度條件為：</b></p><p><b>　　(2-9)</b></p><p><b>　　計算：</b></p><p>　　2.2.5螺旋槽加工專用機床床身導(dǎo)軌設(shè)計</p><p>　　導(dǎo)軌(daogui)guide rail:金屬或其它材料制成的槽或脊，可承受

79、、固定、引導(dǎo)移動裝置或設(shè)備并減少其摩擦的一種裝置。導(dǎo)軌表面上的縱向槽或脊，用于導(dǎo)引、固定機器部件、專用設(shè)備、儀器等。導(dǎo)軌又稱滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載， 同時可以承擔一定的轉(zhuǎn)矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動。</p><p>　　各類機床導(dǎo)軌的比較及功能分析</p><p>　　導(dǎo)軌的設(shè)計形式是多種多樣的。人們不禁要問，哪一種導(dǎo)軌

80、是最佳的。本文闡述的是各種導(dǎo)軌的比較和分析其不同的原因。</p><p>　　機床控制元件的運動實現(xiàn)了機床的精密加工，這是手動工具和機床的主要區(qū)別，下面討論的是機床的控制元件之一——導(dǎo)軌系統(tǒng)。</p><p>　　機床制造者最關(guān)心的莫過于機床的精度，剛性和使用壽命。對導(dǎo)軌系統(tǒng)的研究途徑是很不夠的，至少在機床制造技術(shù)方面沒有把它放在重要的位置上，在機床樣本，宣傳廣告上，最具有吸引力的技術(shù)參數(shù)

81、是：主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、換刀時間和快速進給速度。當然，這些參數(shù)對機床的性能是很重要的。但導(dǎo)軌為機床功能的實現(xiàn)奠定了可靠的基礎(chǔ)。</p><p>　　各種類型的機床工作部件，都是利用控制軸在指定的導(dǎo)軌上運動，機床設(shè)計者根據(jù)機床的類型和用途選用各種不同形式的導(dǎo)軌系統(tǒng)，用得較為廣泛的有下列三種；即平面導(dǎo)軌、直線滾動導(dǎo)軌和循環(huán)滾柱與平面導(dǎo)軌的組合所構(gòu)成的滾動體導(dǎo)軌。當然系統(tǒng)遠不止上述三種形式，還有其它形式的導(dǎo)軌。<

82、/p><p><b>　　導(dǎo)軌的功能</b></p><p>　　盡管導(dǎo)軌系統(tǒng)的形式是多種多樣的，但工作性質(zhì)都是相同的，機床工作部件在指定導(dǎo)軌系統(tǒng)上移動，尤如火車沿著鐵軌在指定的方向上行駛。無論是機床導(dǎo)軌還是鐵路上的鐵軌，都是體現(xiàn)如下三種基本功能：</p><p>　　(1)為承載體的運動導(dǎo)向</p><p>　　(2)為承

83、載體提供光滑的運動表面</p><p>　　(3)把火車的運動或機床的切削所產(chǎn)生的力傳到地基或床身上，減少由此產(chǎn)生的沖擊對乘客和被動加工零件的影響。</p><p>　　沿導(dǎo)軌系統(tǒng)的運動，大多數(shù)為直線運動，也有少數(shù)為弧線運動。本文討論的重點是直線導(dǎo)軌系統(tǒng)。當然，直線導(dǎo)軌的很多技術(shù)可以直接應(yīng)用弧形導(dǎo)軌。</p><p>　　導(dǎo)軌為什么被稱為“系統(tǒng)”呢？這是因為導(dǎo)軌系統(tǒng)

84、的工作包含著若干元件的同時工作，最基本的元件為一個運動元件和一個固定元件。運動元件的形式有多種多樣，以后將予以詳細介紹，固定元件一般為道軌式，它是導(dǎo)軌精度的保證，如果導(dǎo)軌彎曲變形，運動元件或滑動元件便失去精確的導(dǎo)向。</p><p><b>　　鑲鋼導(dǎo)軌</b></p><p>　　機床上最常用的導(dǎo)軌形式是鑲鋼導(dǎo)軌，它的使用已有很長的歷史。鑲鋼導(dǎo)軌是導(dǎo)軌系統(tǒng)的固定元件

85、，其截面為矩形。它可水平裝在機床的床身上，也可以與床身鑄成一體，分別被稱為鑲鋼式或整體式。鑲鋼式導(dǎo)軌是由鋼制成的，經(jīng)淬硬和磨削。硬度在洛氏硬度60度以上、把鑲鋼導(dǎo)軌用螺釘或粘結(jié)劑(環(huán)氧樹脂)貼在機床床身或經(jīng)刮研的立柱配合表面上，確保導(dǎo)軌獲得最佳的平面度。這種形式，維修更換方便、簡單，很受維修工人的歡迎。</p><p>　　整體導(dǎo)軌或鑄造導(dǎo)軌，即鋼導(dǎo)軌與底座鑄成一體，加工后再經(jīng)精磨到要求的尺寸和光潔度。導(dǎo)軌必須經(jīng)

86、過火焰淬火提高表面硬度，以提高導(dǎo)軌的耐磨性。床身一般為球墨鑄鐵，當然球墨鑄鐵的硬度比不上鋼，整體導(dǎo)軌可以重新修理和淬硬，但更換它幾乎是不可能的。</p><p><b>　　直線導(dǎo)軌</b></p><p>　　新的導(dǎo)軌系統(tǒng)使機床可獲得快速進給速度，在主軸轉(zhuǎn)速相同的情況下，快速進給是直線導(dǎo)軌的特點。直線導(dǎo)軌與平面導(dǎo)軌一樣，有兩個基本元件；一個作為導(dǎo)向的為固定元件，另一

87、個是移動元件。由于直線導(dǎo)軌是標準部件，對機床制造廠來說.唯一要做的只是加工一個安裝導(dǎo)軌的平面和校調(diào)導(dǎo)軌的平行度。當然，為了保證機床的精度，床身或立柱少量的刮研是必不可少的，在多數(shù)情況下，安裝是比較簡單的?！　?lt;/p><p><b>　　直線滾柱導(dǎo)軌</b></p><p>　　直線滾柱導(dǎo)軌系統(tǒng)是平面導(dǎo)軌與直線滾柱導(dǎo)軌的組合，用滾柱安裝在平行導(dǎo)軌上，用滾柱代鋼球承載機

88、床的運動部件。優(yōu)點是接觸面積大、承載負荷大、靈敏度高。從床身尾部看，支架與滾柱置于平面導(dǎo)軌的頂面和側(cè)面，為了獲得高精度，在機床工作部件和支架內(nèi)面之間，設(shè)置一塊楔板，使預(yù)加負載作用于支架的側(cè)面。楔板的工作原理與斜鐵相似，工作部件的重量作用于支架的頂面。由于作用在導(dǎo)軌系統(tǒng)上的預(yù)加負荷是可調(diào)的，為此楔板的損失得到補償，這一特點被廣泛用于中型或大型機床上，因為它對CNC指令反應(yīng)靈敏，承受負荷大，直線滾柱導(dǎo)軌系統(tǒng)比傳統(tǒng)的平面導(dǎo)機能經(jīng)受高速運轉(zhuǎn)，改

89、善機床的性能。</p><p><b>　　其它形式的導(dǎo)軌</b></p><p>　　機床上常用的另一種導(dǎo)軌形式是燕尾槽導(dǎo)軌，一般用于機床運動部件的定位。例如：車削中心的尾架，導(dǎo)軌系統(tǒng)可以使尾架在上面移動或者移到要求的位置去支承被加工零件，然后迅速夾緊。機床很多附件，如定位工作臺、回轉(zhuǎn)工作臺或旋轉(zhuǎn)軸等，也采用燕尾槽導(dǎo)軌作為定位元件。然后夾緊在要求的位置上。如果機床往

90、復(fù)行程較長，則采用V型導(dǎo)軌，如平面磨床和刨床等。優(yōu)點是V型導(dǎo)軌系統(tǒng)導(dǎo)向性好，能承受重力切削。有的采用V型導(dǎo)軌和平面導(dǎo)軌相結(jié)合的形式，V型導(dǎo)軌作為導(dǎo)向，平面導(dǎo)軌作為支承體。</p><p><b>　　導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求</b></p><p>　　導(dǎo)向精度 主要指導(dǎo)軌運動軌跡的精確度。影響導(dǎo)向精度的主要因素有：導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度，導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)軌及其支承件的剛

91、度和熱變形，靜（動）壓導(dǎo)軌副之間的油膜厚度及其剛度等； 精度保持性 主要由導(dǎo)軌的耐磨性決定，耐磨性與導(dǎo)軌的材料，導(dǎo)軌副的摩擦性質(zhì)，導(dǎo)軌上的壓強及其分布規(guī)律等因素有關(guān)； 剛度 包括導(dǎo)軌自身剛度和接觸剛度。主要取決于導(dǎo)軌的形狀，尺寸與支承件的連接方式及受力狀況等因素； 低速運動平穩(wěn)性 動導(dǎo)軌作低速運動或微量位移時易產(chǎn)生摩擦自激振動，即爬行現(xiàn)象。爬行會降低定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。</p>

92、<p><b>　　導(dǎo)軌的截面形狀選擇</b></p><p>　　直線運動導(dǎo)軌的截面選擇</p><p>　　直線運動導(dǎo)軌的截面形狀主要分為4種：矩形、三角形、燕尾槽和圓柱形，并可互相組合，每種導(dǎo)軌副之中還有凸凹之分。</p><p>　　1)矩形導(dǎo)軌：承載能力大、剛度高、制造簡單 、檢驗和維修方便等優(yōu)點。適于載荷較大而導(dǎo)向要求略

93、低的機床，如圖2-7a所示。</p><p>　　2)三角形導(dǎo)軌：磨損時自動補償磨損量，不產(chǎn)生間隙。導(dǎo)軌頂角越小，導(dǎo)向性越好，但摩擦力也越大。小頂角用于輕載荷精密機械，大頂角用于大型或重型機床。三角形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有對稱式和不對稱式兩種，如圖2-7b所示。</p><p>　　3)燕尾形導(dǎo)軌：承載較大的顛覆力矩，導(dǎo)軌的高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便。但剛度性較差，加工檢驗維修都不大方便。適應(yīng)受

94、力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的部件，如圖2-7c所示。</p><p>　　4)圓柱形導(dǎo)軌：制造方便，工藝性好，但磨損后較難調(diào)整和補償間隙。主要用于受軸向負荷的導(dǎo)軌，應(yīng)用較少，如圖2-7d所示。</p><p>　　圖2-7 導(dǎo)軌的截面形狀</p><p>　　矩形導(dǎo)軌 b）三角形導(dǎo)軌 c）燕尾形導(dǎo)軌 d）圓柱形導(dǎo)軌</p><p><

95、;b>　　導(dǎo)軌的組合形式</b></p><p>　　機床直線運動導(dǎo)軌通常由兩條導(dǎo)軌組合而成，根據(jù)不同要求，如圖2-8 所示，機床導(dǎo)軌主要有如下形式的組合：</p><p>　　圖2-8 導(dǎo)軌的組合形式</p><p>　　1)雙三角形導(dǎo)軌：不需要鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度好，導(dǎo)向性和精度保持性好，但工藝性差，加工、檢驗和維修都不方便。</p&g

96、t;<p>　　2)雙矩形導(dǎo)軌：承載能力大、制造簡單。導(dǎo)向方式有兩種——寬式組合和窄式組合。</p><p>　　3)矩形和三角形導(dǎo)軌的組合：導(dǎo)向性好，剛性高，制造方便，應(yīng)用最廣。</p><p>　　4)矩形和燕尾形導(dǎo)軌的組合：能承受較大力矩,調(diào)整方便，多用在橫梁、立柱、搖臂導(dǎo)軌中。</p><p>　　綜上所屬，根據(jù)機床加工原理，潤滑系統(tǒng)的潤滑方式

97、，工作臺與床身的關(guān)系，并根據(jù)導(dǎo)軌應(yīng)滿足精度高、承載能力大、剛性好、摩擦阻力小、運動平穩(wěn)、精度保持性好、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、便于加工、裝配、調(diào)整和維修、成本低的要求。又因為導(dǎo)軌分為開始導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌，確定了導(dǎo)軌的橫截面形狀和組合方式，如圖2-9 所示的導(dǎo)軌組合方式。</p><p>　　圖2-9 螺旋槽加工專用機床導(dǎo)軌組合形式 </p><p>　?。ㄋ模┖侠磉x擇導(dǎo)軌的材料和熱處理

98、</p><p>　　導(dǎo)軌材料和熱處理方法對導(dǎo)軌性能、精度有直接影響,要合理的選擇，以便降低摩擦系數(shù)，提高導(dǎo)軌的耐磨性，降低成本。導(dǎo)軌的材料有鑄鐵、鋼、有色金屬、塑料等。</p><p>　　1)鑄鐵導(dǎo)軌：良好的抗振性抗，工藝性和耐磨性。</p><p>　　2)鑲鋼導(dǎo)軌：磨損能力強。</p><p>　　3)有色金屬：可以防止撕傷，保證運動

99、的平穩(wěn)性和提高運動精度。</p><p>　　4)塑料：摩擦因數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強、低速不易爬行、運動平穩(wěn)、工藝簡單、化學性能好、成本低等特點。</p><p>　　本課題所設(shè)計的導(dǎo)軌與床身為一體，所以導(dǎo)軌材料為鑄鐵，但要在表面貼一層塑料，來降低床身與工作臺的摩擦系數(shù)。</p><p>　　熱處理：粗加工后進行一次時效處理，然后進行中頻淬火。</p&g

100、t;<p>　　2.3螺旋槽加工專用機床工作臺設(shè)計</p><p>　　本課題所設(shè)計的螺旋槽加工專用機床工作臺與龍門刨床的工作臺十分相似，大部分設(shè)計思路來源于刨床工作臺的設(shè)計，如圖2-9龍門刨床的三維視圖。</p><p>　　圖2-9龍門刨床的三維視圖</p><p><b>　?。ㄒ唬堥T刨床簡介</b></p>

101、<p>　　龍門刨床具有門式框架和臥式長床身的刨床。龍門刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作臺上裝夾多個零件同時加工，是工業(yè)的母機。龍門刨床的工作臺帶著工件通過門式框架作直線往復(fù)運動，空行程速度大于工作行程速度。橫梁上一般裝有兩個垂直刀架，刀架滑座可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個角度，并可沿橫梁作橫向進給運動；刨刀可在刀架上作垂直或斜向進給運動；橫梁可在兩立柱上作上下調(diào)整。一般在兩個立柱上還安裝可沿立柱上下移動的側(cè)刀架,以擴大加工范圍工

102、作臺回程時能機動抬刀，以免劃傷工件表面。機床工作臺的驅(qū)動可用發(fā)電機－電動機組或用可控硅直流調(diào)速方式,調(diào)速范圍較大,在低速時也能獲得較大的驅(qū)動力。有的龍門刨床還附有銑頭和磨頭，變型為龍門刨銑床和龍門刨銑磨床，工作臺既可作快速的主運動，也可作慢速的進給運動，主要用于重型工件在一次安裝中進行刨削、銑削和磨削平面等加工。</p><p>　?。ǘ┍菊n題設(shè)計的工作臺與龍門刨床工作臺的功能比較</p><

103、;p>　　刨床工作臺的作用主要是裝卡工件，并帶動工件在床身上沿導(dǎo)軌做直線往復(fù)運動，使刨刀可以對工件進行刨削，并完成加工任務(wù)。</p><p>　　本課題所設(shè)計的機床工作臺與刨臺作用大致相似，帶動工件在床身上沿導(dǎo)軌做直線往赴運動，但不同的是本課題所設(shè)計的工作臺不僅帶動工件做往復(fù)運動，而且工作臺上裝有床頭箱和支撐箱。如圖2-10、2-11所示。</p><p>　　圖2-10 工作臺截面

104、圖</p><p>　　圖2-11 工作臺俯視、主視圖</p><p><b>　　工作臺相關(guān)計算</b></p><p>　　參照本課題所設(shè)計的床身計算過程，計算工作臺個參數(shù)。</p><p>　　1.機床工作臺重力的計算</p><p>　　由上設(shè)計可知，工作臺材料為鑄鐵，灰鑄鐵：6.6-7.

105、4t/m3。</p><p>　　根據(jù)質(zhì)量公式求出工作臺質(zhì)量： （2-2） </p><p>　　床身體積為： （2-3） </p><p>　　由公式2-2、2-3 ，估算出工作臺的質(zhì)量

106、為：</p><p>　　重力計算公式： （2-4）</p><p>　　式中：G為物體所受的重力，m為物體的質(zhì)量，g=9.8m/s2</p><p>　　由公式2-4得：G=3582N</p><p>　　2.機床工作臺強度計算</p><p&

107、gt;　　工作臺上作用有縱向拉、壓力F，則應(yīng)力：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中 A工作臺導(dǎo)軌面積。</p><p>　　圖2-12 工作臺與床身裝備圖</p><p>　　由圖2-12，可計算出導(dǎo)軌面積A=3.08×106mm2機</p><p&g

108、t;<b>　　由公式2-7得：</b></p><p>　　工作臺強度符合要求。</p><p>　　床身附件設(shè)計及加工裝置設(shè)計 </p><p><b>　　3.1床身附件設(shè)計</b></p><p>　　3.1.1行程開關(guān)布置設(shè)計</p><p>　　在工作行程中，為

109、避免刀具切入工件時的沖擊而使工件崩裂，或損壞刀具，要求切入速度低；在切削結(jié)束時，為避免刀具將工件剝落，要求切出速度低；在返回行程中，為了提高生產(chǎn)率采用高速返回；由于返回速度高，工作臺的慣性大，為了減小停車時的超程（又稱越位），要求返回行程結(jié)束前先減速，然后停車。作臺往返循環(huán)中的速度圖：工作臺的速度圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 工作臺運動圖</p><p><b&g

110、t;　　其中：</b></p><p>　　0-a工作臺前進起動階段；</p><p>　　a-b刀具慢速切入階段； </p><p>　　b-c加速至穩(wěn)定工作速度；</p><p>　　c-d工作速度階段；</p><p>　　d-e減速退出工件階段；</p><p><b&

111、gt;　　f-l返回階段。</b></p><p>　　慢速切入切出，即防止崩壞工件又可以提高刀具使用壽命。高速切削、返回以提高加工效率。</p><p>　　運動控制過程如下：工作臺前進時，撞塊A撞擊SQ3，B撞擊SQ5，經(jīng)過一段越位后，刨臺后退。后退時，撞塊B使SQ5復(fù)位，撞塊A使SQ3復(fù)位。后退末了，工件退出刀具后，撞塊C撞擊SQ4使電機減速，D撞擊SQ6使電機換向，經(jīng)過