PAGE摘要針對履帶式拖拉機后橋軸的機械加工工藝，設計其法蘭盤上六個孔的鉆孔工序所用的組合機床的滑臺及底座。下文主要闡述了組合機床的導軌設計，支承件，以及主軸組件的設計，其中支承件設計包括滑臺，滑臺體，滑臺座的設計。機床的總體布局確定了機床的各個組成部件。導軌設計主要包括導軌類型的選擇、截面形狀、結構尺寸的確定、壓強驗、材料選擇及熱處理、潤滑及防護裝置和擬定導軌制造的技術要求。支承件的設計主要包括最小壁厚的確定、隔板及加強筋的確定、材料及時效處理的選擇、工藝結構的合理性和尺寸的確定。主軸組件的設計包括主軸的傳動,主軸直徑的確定,潤滑及密封,主軸滾動軸承的選擇,主軸箱輪廓尺寸的確定,主軸箱傳動系統設計。關鍵詞組合機床；主軸箱；滑臺；導軌；支承件；主軸組件AbstractThispassagetellsaboutonepartoftheprocessofdesignthemodularmachinetool,whichdrillsthesixholesonthecollaraccordingtothemachineworkingtechnologyoftherear-axleofthecaterpillartractor.Thearticleexplainsthedesignprocessoftheguiderail,supportspieces.Andthedesignofthetableslidecontainsthedesignoftableslide,thebodyofthetableslide,andthebaseofthetableslide.TheoveralllayoutofMachinedeterminesthevariousmachinetoolcomponents.Thedesignoftheguiderailincludesthechoiceoftheguiderailandthematerial,thecheckingcomputationsoftheshapeofsection,thedimensionoftheconstructionandthepressure,thetechnicalrequirementofmaterial,heattreatment,lubrication,shelterandthemachiningslideway.Therearefivepartsofthedesignofthesupportspieces,thedeterminationofminimumwallthickness;divisionplateandthestiffeningrib,thechosenofthematerialanteffectivenesstreattherationalityofthetechnicalstructureandthedeterminationofthediameter.Thedesignofspindlecomponentsincludesthedrivespindle,spindlediameteroftheidentification,lubricationandseal,spindlerollingchoice,SpindleBoxoutlinesizedetermination,spindleboxdrivesystemdesign.Keywordsmodularmachinetool;tableslide;guiderail;supportspiecesspindlecomponents目錄1緒論1.1機床總體設計……………………….….71.2工藝分析71.3機床總體布局………………………..…81.4機床技術參數的確定……….………….91.5配置型式及結構方案的確定……………….……102導軌2.1導軌的功用與分類………………...…122.2導軌應滿足的要求………………...122.3導軌的結構類型…………………….…………...…142.4導軌的尺寸…………………….…..….152.5導軌材料的熱處理………………….………………...162.6導軌的潤滑與保護……………….…...192.7滑動導軌磨損的基本形式…………………….202.8提高導軌的耐磨性措施………………202.9導軌的驗算……………203支承件…………………..……….…………214液壓滑臺4.1液壓滑臺的類型選擇……………..224.1.2液壓滑臺的技術性能規格………………..….…4.1.3滑臺體、滑臺座的工藝性…………….……..…4.14滑臺的總體尺寸………………265側底座5.1中間底座…………………...…………285.2側底座的形狀…………...….….…..…285.3壁厚的選擇……………………295.4側底座的尺寸…………..….……….…295.5側底座的材料…………………296主軸組件6.1主軸組件的組成及特點……………..……………306.1.1主軸組件的功用…………………...……………6.1.2主軸組件的基本要求…….……………….6.2主軸………….……316.3主軸的傳動………………….………….………….…316.3.1主軸的傳動方式…………………….…..………6.3.2主軸傳動件的布置………………..….……...….6.4主軸滾動軸承…………………337主軸箱的設計7.1主軸箱輪廓尺寸的確定…………...….…………...…347.2主軸箱通用軸類零件選擇………..………………..…347.2.1確定傳動軸的直徑及選材……………….…7.3主軸箱傳動系統的設計……………..…………….…36結論……………….………….37致謝………………………….38參考文獻…………...…………39附錄……………..………….…40附錄140英文原文40中文翻譯……………….……………..………491緒論1.1機床總體設計機床總體設計，是確定所設計機床的工藝方法、運動及其分配、傳動和控制、結構和性能，最后畫出機床總體布局圖等機床設計工作。1.2工藝分析（1）工藝方案的確定機床上的工藝方法多種多樣，其對機床的結構和性能影響很大。工藝方法的改革常導致機床的運動、傳動、布局、結構、性能以及經濟效果等方面的一系列變化。本機床是用來加工履帶式拖拉機后橋軸的專用組合機床，具體工藝見工藝過程卡片和工序卡片，此機床設計的是專用在法蘭盤的鉆孔的組合機床。夾具方案的擬定對于專用機床，夾具是針對某特定工件而設計的，它是專用機床的一個重要部件，夾具方案的擬定是專用機床總體方案設計的組成部分，本機床夾具用專用液壓夾具，用限位裝置，V形塊定位，來夾緊后橋軸對法蘭盤進行鉆孔，具體圖示如機械加工工序卡片圖所示。機床運動的確定機床運動的確定是要確定機床運動的數目、運動的類型以及運動的執行件。一般來說，工藝方法決定機床運動，上述專用組合機床的工藝方法是六把鉆頭同時運作，相應的表面成型運動為：六主軸的可回轉主運動，工作臺縱向進給運動；輔助運動為：工作臺快速移近，快速退回。1.3機床總體布局機床總體布局是確定機床的組成部件以及各個部件和操縱，控制機構在整臺機床中的配置。機床共包括左右側底座，中間底座，左右側主軸箱，電氣設備，電動機，工作臺，夾持工件的夾具，以及刀具等裝置，夾具安裝在工作臺上，工作臺由進給油缸驅動，沿床身導軌作縱向進給運動、按鈕臺手柄，行程開關等分別設在機床中適當部位。運動的分配機床上的工藝方法確定后，刀具和工件在切削加工時的相對運動亦隨著被規定了，機床運動的合理分配是由多方面因素決定的，對于一般鉆孔工作，主運動和進給運動均由刀具完成比較方便，但在鉆深孔時，為了提高被加工孔中心線的直線度，須將回轉主運動分配給工件，不過此設計的組合機床即是一般情況即可。（2）加工精度和粗糙度在設計要求加工精度和粗糙度較底的機床時，總體布局應有利于提高機床的剛度和傳動精度減少振動和熱變形，為提高機床的剛度，布局應盡量形成封閉式框架結構，為了減少機床的振動，精密機床和普通機床常采用分離傳動，使主軸等工作部件與振動較大部件分裝在倆個地方。為了減少熱變形對機床加工精度的影響，在進行總體布局時，可用下述措施：1采用分離傳動等分離熱源2對熱源采取冷卻3熱源平衡布置，使熱傳遞和變形對稱均勻。（3）改善機床性能和技術經濟指標機床性能和技術經濟指標的改善，可借助于結構，布局等多方面的措施實現。1減少振動：不平衡的電動機常經機床中的一個受迫振源，為了減少由于電動機不平衡所激勵的受迫振動，應合理安排電動機的位置，此電動機可安裝在機床箱上面，把床頭箱，床身作為支承部件。2改善排屑：將刀架溜板斜置，切削借助自重自動地經床身內的排屑槽道，落進盛屑手推車，這種布局保證了切屑的及時排出。(4)機床操作部位的布局機床總體布局，應保證操作者與工件之間有合適的相對位置，以便于裝卸工件，調整刀具，觀察加工情況以及測量工件尺寸，常用的操縱手柄，手輪，按鈕，數量表等盡可能設置在操作者身處，使操作者方便，省力，具體如視距A≈250~350mm,視角θ≈10~15°，主軸離地面高度H≈1000~1200mm，手柄離地面高度以600~1000mm為宜。圖1—1左圖示出視距A、視角θl、θ2．主軸離地面高度H的較為適宜的數值。右圖示出設置操縱手柄(在水平面內)的一艙范圍和優先范圍。手柄離地面高度以600～1100mm為宜，其中較大值適于較小的操縱力，較小值適于較大的操縱力。當工件或機床部件的尺寸相當大，致使切斷1刃或被加工面離地面的高度過大，為了得到適宜的視距，可設置操作者站臺，或將工件安裝在地坑內。對于特大型機床，可采用電視設備，操作者通過電視屏幕觀察切削加工情況。為了簡化機床結構，有時允許將不常用的手柄就近設置在被操縱的部件上，盡管這些手柄離操作者較遠。例如，專用銑床主軸套筒的移動方頭和夾緊方頭就設置在頂梁的側面(圖1-1)。對于某些大型機床，當操作者須在幾個位置上工作時，可采用聯動手柄或懸掛式按鈕站，使操作者在各個位置上都可以操縱機床。圖1.1人體尺寸與操縱手柄位置的關系A一視距；θ1、θ2一視角；H—工件(刀具)中心線離地面高度；d一典型工件的直徑；Wl一雙手所及的極限范圍；W2一設置操縱于柄的一般范圍；W3一設置操縱手柄的優先范圍1.4機床技術參數的確定（1）動力頭工作循環及其行程的確定此臺組合鉆床根據被加工件為淺孔，循環過程包括:快速引進、工作進給和快速退回。工作進給長度的確定工進長度等于被加工孔深與刀具的切入長度與切出長度之和。1切削用量的確定組合機床切削用量的選擇必須從實際出發，根據加工精度、工件材料、工作條件、技術要求等進行分析，在滿加工要求的前提下，按照經濟性原則，合理地選擇切削用量。在確定切削用量時注意以下問題：盡量做到合理利用所有刀具，充分發揮其性能。由于連接動力部件的主軸箱上同時工作的刀具種類不同且直徑大小不等:因此其切削用量選擇也各有特點。如鉆孔要求切削速度高每轉進給量小;鉸孔卻要求切削速度低而每轉進給量大;惚端面則要求切削速度低、每轉進給量小等。而同一主軸上的刀具的每分鐘進給量是同樣的，要使每把刀具均能有合適的切削用量是困難的。一般情況下可先按各類刀具選擇合理的主軸轉速n(轉/分)和每轉進給量f（毫米/轉)，然后進行適當調整，使各個刀具的每分鐘進給量相同，皆等于動力滑臺的每分鐘進給量Vf。這樣，各類刀具都不是按最合理切削用量而是按一個中間切削用量工作。假如確實需要，也可按多數刀具選用一個統一的每分鐘進給量，對少數刀具采用附加(增/減)機構，使之按各自需要的合理進給量工作，以達到合理使用刀具的目的。復合刀具切削用量選擇，應考慮刀具的使用壽命。進給量通常按復合刀具最小直徑選擇，切削速度按復合刀具的最大直徑選擇。如“鉆一鉸”復合刀具，進給量按鉆頭直徑選擇，切削速度按鉸刀選擇。“擴一鉸”復合刀具進給量按擴孔鉆選擇，切削速度按鉸刀選擇。對于完成同類工藝的多級階梯復合刀具，進給量應選擇其小直徑允許值上限，切削速度應選擇其大直徑允許值上限。由于整體小直徑復合刀具的強度較低，故切削速度應選得稍低些。選擇切削用量時，應注意零件生產批量的影響。生產率要求不高時，就沒有必要將切削用量選得過高，以免降低刀具耐用度。對于要求生產率高的大批大量生產用組合機床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困難，造價高的所謂“限制性”工序刀具的切削用量。但須注意不能影響加工精度，也不能使刀具耐用度降低。對于“非限制性”刀具，應采取不使刀具耐用度降低的某一極限值，這樣可減少切削功率。組合機床通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于4小時。切削用量選擇應有利于主軸箱設計。若能作到相鄰主軸轉速接近相等，則可使主軸箱傳動鏈簡單，某些刀具帶導向加工，若不便冷卻潤滑，則應適當降低切削速度。選擇切削用量時，還必須考慮所選動力滑臺的性能。尤其是當采用液壓動力滑臺時，所選擇的每分鐘進給量一般應比動力滑臺可實現的最小進給量50%。否則，會由于溫度和其他原因導致進給量不穩定，影響加工精度，甚至造成機床不能正常工作。1.5配置型式及結構方案的確定根據上述工藝方案確定機床的型式和總體布局。在選擇機床配置型式時，既考慮到實現工藝方案，保證加工精度、技術要求及生產率;又考慮到機床操作、維護、修理、排屑的方便性，還注意到被加工零件的生產批量。影響組合鉆床配置型式和結構方案的主要因素有:1加工精度在選擇組合鉆床的結構方案時，首先必須注意到能否保證穩定的加工精度。通常根據經驗數據進行機床配置型式的選擇。固定式夾具組合鉆床能達到的鉆孔位置精度最高，采用固定導套一般能達士0.20mm，當嚴格要求主軸與導向的同軸度，減少鉆頭與導套間的間隙，導向裝置靠近工件時，可達到士0.15mmo根據工件的生產類型，完全可以采用單工位固定夾具的機床型式。被加工件的尺寸、形狀、加工部位的特征根據被加工零件的特點，適于采用臥式機床，臥式機床可使定位基面與設計基面重合，而且排除切屑容易。2操作的方便性合理確定裝料高度以使操作方便。在現階段，設計組合機床時，裝料高度可視具體情況在850～1060mm之間選取，由于被加工件較小，裝料高度可稍高些。3夾具形式對機床方案的影響從工件形狀看，似乎可采用立式機床加工，但是考慮從裝配結合面鉆孔的必要性，主定位基面又是選用裝配結合面，不能改為相對面，這樣立式鉆床夾具設計比較難，因而采用臥式加工方案。使用廠的技術能力和工作環境為使鉆床在溫度過高時工作性能穩定，而且由于被加工件不需多次進給，故選用機械通用部件配置鉆床。2導軌2.1導軌的功用與分類導軌的功用是承受載荷和導向。它承受安裝在導軌上的運動部件及工件的質量和切削力，運動部件可以著導軌運動。運動的導軌稱為動導軌，不動的導軌稱為靜導軌或者支承導軌。動導軌相對與靜導軌可以作直線運動或者回轉運動。有用于保證主運動軌跡的，也有用于調整部件之間的相對位置的，后者在加工時沒有相對運動。動導軌相對于支承導軌只有一個自由度的運動，以保證單一方向的導向性。通常動導軌相對于支承導軌只能作直線運動或圓周軌跡運動。實現直線運動的稱為直線運動導軌；實現圓周運動的稱為圓周運動導軌。導軌按結構形式可以分為開式導軌和閉式導軌。開式導軌是指在部件自重和載荷的作用下，運動導軌和支承導軌的工作面始終保持接觸、貼合，其特點是結構簡單，但不能承受較大顛覆力矩的作用，而閉式導軌借助于壓板使導軌能承受較大的顛覆力矩作用。本設計中，由于導軌必須承受較大的顛覆力矩作用，經過綜合考慮選用閉式導軌。根據導軌面的磨擦性質，導軌又可分為滑動導軌和滾動導軌。滑動導軌的結構簡單，便于制造，精度和剛度易于保證，故在通用機床上得到廣泛的應用；但其摩擦因素較大，易磨損，低速運動平穩性較差。而滾動導軌的優點是摩擦系數小，動靜摩擦系數很近，因此摩擦阻力小，運動輕便靈活，靈敏度高；運動所需功率小，摩擦生熱少，磨損也小，精度保持性高；低速運動平穩性好，不易產生爬行，移動精度和定位精度都較高；滾動導軌的潤滑簡單，以及高速運動時不會像滑動導軌那樣因動壓效應而使導軌浮起等優點。但由于滾動體與導軌面之間的接觸面積較小，不易形成油膜阻尼，因而剛度較低，抗振性也較差。如果對它進行預緊，可在原有剛度的基礎上提高數倍。滾動導軌的結構比較復雜，往往需要淬火的鑲鋼導軌，再加上滾動導軌的平直度和粗糙度比較敏感，導軌對贓物也比較敏感，因此制造精度也要求較高，而且需要有較好的導軌防護裝置，故其制造成本較高。因此選用滑動導軌。又由于實現的是直線運動，因此本設計中選用直線運動導軌。2.2導軌應滿足的要求機床導軌的質量，在很大程度上決定了機床的加工精度、工作能力及使用壽命。導軌一般情況下應滿精度高、承載能力大、剛度好、摩擦阻力小、運動平穩、精度保持性好、壽命長、結構簡單、工藝性好、便于加工、裝配、調整和維修、成本低等要求。下面5個要求更為突出：1導向精度導軌在空載運動和切削條件下運動，都應具有夠的導向精度。所謂導向精度是指動導軌運動軌跡的準確性。它是保證導軌工作質量的前提。它包括兩方面的要求：一是運動軌跡的形狀誤差要求，如直線導軌的直線度和圓導軌的圓柱度；二是運動軌跡的位置誤差要求，即導軌與有關部件之間的位置精度。例如，車床床身導軌相對主軸軸線的平行度。2精度保持性為了保證機床的工作能力，能夠長期的保持其導向精度，對導軌提出了耐磨性和剛度的要求。工作部件導軌面長期運行會引起導軌不均勻磨損，破壞導軌的導向精度。如有些普通車床的鑄鐵導軌，一旦潤滑較差，前導軌靠近床頭箱的一段，每年磨損量可達0.2～0.3mm，直接影響了機床的加工精度和使用壽命。在外力作用下，導軌要產生變形，不僅破壞了導軌的導向精度，也會惡化導軌的工作條件，使導軌的壓強分布不均勻，加劇導軌的磨損。因此，導軌的剛度是導軌的工作質量的另一重要指標。3低速運動平穩性即應保證在作低速運動或微量位移時不出現不平穩現象；進給運動時的不平穩將使加工表面粗糙度增大；定位運動時的不平穩，將降低定位精度。低速運動的平穩性與導軌的結構和潤滑，動、靜摩擦系數的差值，以及傳動動導軌運動的傳動系統的剛度等有關。爬行是個很復雜的現象，它的主要原之一在于靜、動摩擦系數的差異。試驗表明，兩個物體之間的摩擦系數是隨著速度的變化而變化的。出現爬行的原主要在于：1當摩擦面處于邊界摩擦狀態時，存在著動、靜摩擦系數發生變化和動摩擦系數隨速度的增加而降低的現象；2運動件的質量較大；3傳動件剛度不夠；4運動速度太低。爬行會影響加工精度和粗糙度，甚至會產生廢品和事故。為防止出現爬行現象，在設計低速運動機構時，除提高傳動機構的剛度降低移動件質量外，在導軌副設計中可采取措施來減少靜、動摩擦系數之差>f。具體辦法有：1用滾動摩擦、液體摩擦代替滑動摩擦。如采用滾動絲杠、靜壓螺母、滾動導軌和靜壓導軌（它們的摩擦系數都很小等。從根本上改變了摩擦面間的性質，基本上可以清除爬行。2使作用在導軌面的正壓力降低，如采用卸荷導軌。3采用減摩材料。4采用導軌油。其可以大大減小摩擦表面之間的靜、動摩擦系數之差，而能降低臨界速度，甚至完全消除爬行。5提高傳動機構的剛度k如果以上幾種防止爬行的辦法中，單獨采用一種難以奏效，也可以幾種辦法聯合使用。（4）導向精度導向精度包括兩方面的要求：一是運動軌跡的位置誤差要求，即導軌與有關部件之間的位置精度；二是運動軌跡的形狀誤差要求，如直線導軌的直線度和圓導軌的圓柱度。2.3導軌的結構類型選擇合適的結構，以減小導軌的比壓，力求磨損均勻，并使導軌從結構上保磨損后能調整間隙及磨損后對精度影響盡可能小。為了能承受更大的顛覆力矩（在垂直于運動的平面內），減少導軌上的單位壓力，一般機床導軌都采用兩根導軌組成。在引導同一部位的一組導軌中，根據受力大小和方向不同，并考慮到工藝性等要求，各根導軌常做成不同形狀，組合在一起來應用。三角形導軌的導向性好，能自動補償間隙，矩形導軌的工藝性好，因此這兩種型式的導軌組合應用最普遍。導軌組合型式與應用見表2.1表2.1導軌的組合形式特點及其應用導軌的組合形式特點與應用雙三角型無間隙，導向精度高，磨損后相對位置變化小，精度保持性好，但工藝性差，制造困難，加工檢修困難。適用于高精度機床。一山一矩型不需要用鑲條調整間隙，導向精度中等，剛度也較高，易于制造，加工、檢驗和維修方便，但由于兩條導軌磨損不同，因而回引起移動部件的偏移。適用于一般機床。雙矩型主要承受于主支撐面相垂直的作用力，剛度較高，加工、檢驗和維修方便，能承受大載荷，但導向精度低，存在側向間隙，必須用鑲條進行調整，適用于重型機床。雙圓型易于制造，兩導軌間平行度要求高，磨損后很難調整和補償間隙，圓柱直徑較小時剛度較差，直徑較大時難以保證加工精度。綜合圖2.1導軌的組合型式的不同特點，再結合所設計的組合機床的特點，一山一矩型導軌具有不需要用鑲條調整間隙，導向精度中等，剛度也較高，易于制造，加工裝配方便經濟性高等特點，是最適合的導軌類型。所以應采用一山一矩型導軌。2.4導軌的尺寸導軌跨距的選擇參數見圖2.1所示“圖2.1導軌的尺寸2.4.1導軌面的尺寸導軌面尺寸包括寬度b和厚度h，一般根據橫向外形尺寸選擇，可根據,,因此由=400mm,可選b=80mm，h=25mm，α一般都取90°2.4.2導軌跨導軌的跨距可根據導軌的受力分析及同類型機床的統計分析得出，曾加跨距可使運動部件的偏轉角減小，減小加工誤差。此外，曾加跨距并加大導軌相連部件的寬度可使其抗彎慣性矩曾加，提高導軌的剛度。結合JB/GQ-Z26-80，選=250mm.2.4.3導軌的長度在不至使部件尺寸過大的情況下，應盡量增加導軌的工作長度，可減小運動部件的偏轉角，并使運動部件移動輕便，使導軌各處比壓均勻。因此根據滑座的長度可選導軌的長度為1340mm。2.4.4間隙調整裝置由于導軌結構選取一山一矩形，因此不需要鑲條，只需要壓板即可，壓板用螺釘固定在運動部件上，用鑲快，墊片或直接刮配的方法來調整間隙。裝壓板后，導軌可以承受傾覆力矩。2.5導軌材料的熱處理在液壓滑臺中存在著導軌，而在導軌副摩擦中，為了提高耐摩性動導軌和支撐導軌應有不同的硬度，因此盡量采用不同的材料，如果采取相同材料，也應采取不同的熱處理方式。導軌材料及其特點和應用見表2.2：表2.2導軌材料及其特點和應用材料種類、熱處理或表面處理特點和應用鑄鐵灰鑄鐵表面高（中）頻淬火或電接觸淬火或火焰淬火，可達HRC45~55。也可表面鑲鉬成本低，工藝性好，減震性好。廣泛應用與一般的機械HT200HT300耐磨鑄鐵高磷鑄鐵磷銅鈦鑄鐵釩鈦鑄鐵鋼合金工具鋼及滾珠軸承鋼9MnV,CrwMn整體淬火，HRC60耐磨性比鑄鐵高5~10倍，一般時制成導軌條，鑲裝在固定部件上，成本較高適合于耐磨性要求較高的滑動導軌和滾動導軌高碳工具鋼整體淬火，HRC58中碳鋼及合金工具鋼45、40Cr整體淬火，HRC48低碳機構鋼20Cr整體淬火。HRC60氮化鋼氮化，HRC85有色金屬鋁青銅防撕傷能力強，常用于重載導軌錫青銅鋅合金導軌材料的搭配情況有：鑄鐵鑄鐵、鑄鐵淬火鑄鐵、鑄鐵淬火鋼、有色金屬鑄鐵、淬火鋼淬火鋼等，前者為動導軌，后者為支承導軌。在此選用鑄鐵鑄鐵導軌，因為如表1.2鑄鐵是一種低成本，有良好減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。由于滑臺體屬于動導軌，因此可以根據表中所示材料的特點及應用，選擇鑄鐵HT150而滑座與導軌是鑄為一體的，屬于支承導軌，因此其鑄鐵材料可根據導軌的要求選擇。由于導軌的材料要耐磨性好、工藝性好、成本低，常用鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料。這里選于導軌的材料要耐磨性好、工藝性好、成本低，常用鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料。這里選常用灰鑄鐵HT200，孕育鑄鐵HT300，耐磨鑄鐵如高磷鑄鐵、磷銅鑄鐵等。而HT200用于精度保持要求不高，載荷較小，需刮研加工的導軌。HT300用于較精密的機床導軌。耐磨鑄鐵用于精密機床。綜合上述材料特點，滑座材料應該選用灰鑄鐵HT200。為提高導軌的硬度，對鑄鐵導軌常采用高頻淬火，超高頻淬火，中頻淬火及電接觸自冷淬火，提高表面硬度，表面淬火硬度一般在45～55HRC左右，增加抗硬粒的磨損能力和防止撕傷。2.6導軌的潤滑與保護對普通的滑臺導軌，具有良好的潤滑條件是非常重要的，在設計和使用中都必須注意。良好的潤滑可以減少導軌的摩擦，提高機床的效率；減少磨損，延長壽命；降低溫度，改善工作條件和防止生銹。導軌的潤滑方式很多，對于一般低速的中小型機床的導軌，可以采用油杯潤滑或定時注油潤滑。也可以在運動部件上安裝手動油泵，工作前可拉動油泵幾次進行潤滑，還可借助于溜板箱內任一緩慢旋轉的軸作動力，利用偏心輪作用。在軸端裝一簡單的柱塞泵，由偏心輪推動柱塞泵對導軌面及需要潤滑的注油點供油。為了使潤滑油在導軌面上均勻分布，保證充分的潤滑效果，必須在導軌面上開出油槽。油經運動部件上的油孔進入油槽。油槽與導軌邊緣不能開通，以免潤滑油流失，但應保證導軌面的全部表面都能得到潤滑。當導軌面的壓強P＜0.1Mpa的高中速小型設備，應使用全損耗系統用油LAN20或32；當導軌面的壓強P=0.2～0.4Mpa的低速導軌，應使用LAN46或68；當導軌面的壓強P＞0.4Mpa時，應使用LAN68或100。而垂直、傾斜導軌用油粘度相應提高一個粘度等級。對于精度要求較高、受力大小和方向變化較大的場合，滾動導軌應預緊。合理的將滾動導軌預緊可以提高其承載能力、運動精度和剛度。導軌磨損的原因是由于導軌接合面在一定壓強作用下直接接觸并相對運動而造成的。因此，爭取不磨損的條件是讓接合面在運動時不接觸。方法是保證完全的液體潤滑，用油膜隔開相對接觸的導軌面，如采用靜壓導軌。爭取少磨損，可采用加大導軌接觸面和減輕負荷的辦法來降低導軌面的壓強。采用卸荷導軌是減輕導軌負荷、降低壓強的好方法，尤其是采用自動調節氣壓卸荷導軌，可以使摩擦力基本保持恒定，卸荷力能隨外載荷變化而自動調節。爭取均勻磨損要使摩擦面上壓強分布均勻，盡量減少扭轉力矩顛覆力矩，導軌的形狀尺寸要盡可能對集中載荷對稱。磨損后間隙變大，設計時要考慮如何補償、調整間隙。如采用可以自動調節間隙的三角形導軌。采用鑲條壓板結構，定期調整補償。導軌的防護主要是與各種硬粒隔絕或將落在導軌上的塵屑較徹底地排除。由于臥式鉆孔組合機床的切屑不易落到導軌上，因此導軌防護裝置可以不用。2.7滑動導軌磨損的基本形式滑動導軌磨損的基本形式是磨粒磨損和咬合磨損。這兩種磨損常同時發生，它們既相互聯系，又相互影響。磨粒磨損往往是咬合磨損的起因，咬合磨損反過來又會加劇磨粒磨損，只是有時其中一種磨損可能起主要作用。滾動導軌則主要是疲勞磨損。(一)磨粒磨損磨粒主要是指存在于導軌面之間的微小硬粒．如切屑、塵粒和導軌自身磨損后的殘余產物等。這些微小硬粒在有一定的樂強作用并做相對運動的導軟面之間起著切刮或刻劃導軌面的作用，使導軌面產生機械劃傷或磨損溝痕。磨粒磨損與導軌間的相對滑動速度及導軌面比壓成正比。這種磨損是不可避免的，只能采取某些措施，努力減少這種磨損(二)咬合磨損咬臺磨損又稱咬焊。它是指相對運動的兩個表固互相咬合，并在表面產生撕裂的現象。咬臺磨損又稱咬焊。它是指相對運動的兩個表固互相咬合，并在表面產生撕裂的現象。金屬表面因分子問的相互吸引、滲透，使接觸點粘結而發生咬焊，隨著接觸面的相對運動咬焊點被掄開，如此反復多次．就產生撕裂性破壞。嚴重的咬合磨損將使兩個導軌面無法相對運動。因此．這種磨損是不允許發生的。2.8提高導軌的耐磨性措施(一)力求無磨損磨損的原因是配合面在一定的壓強作用下直接接觸并作相對運動。因此不磨損的條件是配合面在作相對運動時不直接接觸，接觸時則無相對運動。靜壓導軌與動壓導軌可以實現完全的液體潤滑狀態，潤滑油使兩導軌面分開而不直接接觸，這種導軌的耐磨性最好。（二）力求少磨損在有些場合既不便采用靜壓導軌，也不能采用動壓導軌，就只能爭取少磨損。減少磨損的措施有：(1)降低導軌面間的壓強，減小單位面積上承受的摩擦力，可采用加大接觸面積和減輕負荷的辦法來降低壓強；采用卸荷導軌可以減輕負荷，加寬導軌面或加長動導軌的長度可以加大接觸面積，提高導軌接觸精度和減小表面粗糙度，也可以增加實際接觸面積。(2)降低摩擦系數，例如采用滾動導軌：在滑動導軌中正確選擇摩擦副的材料潤滑油或采用循環潤滑方式來改善潤滑條件。(3)適當的熱處理方式可提高導軌抗磨損的能力。(4)加強防護。2.9導軌的驗算導軌的變形主要是接觸變形，有時也考慮導軌部分局部變形的影響。導軌的設計，首先初步確定導軌的型式和尺寸，然后進行驗。對于滑動導軌，應驗導軌的壓強及其分布。滑動導軌的壓強，是影響導軌耐磨性的主要因素之一，壓強越大，磨損越快。如果導軌在長度和寬度上的磨損不均勻，則對導軌的導向精度影響較大，因此還應計算導軌壓強分布的均勻性。圖2.2在一條導軌的長度方向上線性的壓強分布情況影響壓強分布不均勻的主要因素有：外力矩和由于外力矩不作用在導軌中心而產生的顛覆力矩；由于導軌的支承件和運動部件剛度不夠，在受力后產生的變形。因此，計算壓強和許用壓強時都分有平均壓強和最大壓強。此外，通過計算主導軌面的壓強及其分布，還可判斷導軌是否應采用壓板，即決定導軌應采用閉式還是開式。如果壓強屬于上述幾類，則均可采用開式導軌。當6M/FL=0，即M=0時，導軌面上的壓強p===，壓強按矩形分布，它的合力通過動導軌的中心，見圖4-2a，這時導軌的受力情況最好，但這種情況在切削時實際上幾乎是不存在的。當0＜6M/FL＜１時，=F/bl(1-6M/FL)＞0，=F/bl(1+6M/FL)＜2p，壓強按梯形分布，見圖4-2b，它的合力點偏離導軌中心為z=M/F＜L/6，這是一種較好的受力情況。當6M/FL＝１時，=0，=２F/bl=2p，見圖4-2c，壓強按三角形分布，z=L/6，這是一種使動導軌與支承導軌在全長接觸的臨界狀態。當6M/FL＞１時，主導軌上將有一段長度不接觸，實際接觸長度為，如圖2-2d所示。圖2.3導軌的受力分析由導軌的驗算可知，該導軌合格，但必須加上壓板，壓板的高度可根據矩形導軌選擇，這里根據JB/GQ-Z27-80選h=16mm,寬度根據導軌確定，可選=55mm,其長度當壓板受力較大或導軌工作長度較短時，壓板長度等于導軌長度。當壓板受力不大時或導軌工作長度較大時，只需在運動部件的兩端或中間裝短壓板，其長度可取導軌工作長度的1/3或1/4。這里選擇壓板長度等于導軌長度。壓板材料可選擇HT200，它加工方便，但磨損大，易折斷，常用于等壓，尺寸較大的板。3支承件設計支承件是機床的一部分，因此設計支承件時，應首先考慮所屬機床的類型、布局及常用支承件的形狀。在滿足機床工作性能的前提下，綜合考慮其工藝性。還要根據其使用要求，進行受力和變形分析，再根據所受的力和其他要求進行結構設計，初步決定其形狀和尺寸。然后，可以利用計算機進行有限元計算，求出其靜態剛度和動態特性，再對設計進行修改和完善，選出最佳結構形式，既能保支承件具有良好性能又能盡量減輕重量，節約金屬。機床的支承件是指床身、立柱、橫梁、底座等大件，相互固定聯結成機床的基礎和框架。機床上其他零、部件可以固定在支承件上，或者工作時在支承件的導軌上運動。因此，支承件的主要功能是保機床各零、部件之間的相互位置和相對運動精度，并保機床有足夠的靜剛度、抗振性、熱穩定性和耐用性。所以，支承件的合理設計是機床設計的重要環節之一。組合機床的支承部件采用組合的方式，例如臥式機床的床身，系由側底座和中間底座組合而成，而立式機床的床身則由立柱及立柱底座組合而成。此種組合結構，優點是加工和裝配工藝好，安裝和運輸比較方便。但是削弱了床身的總體剛性，這一缺點通常是用加強其連接部件的剛度來補償的。目前，支承件絕大多數仍采用鑄鐵材料，鑄鐵的減震性能比鋼好。也可采用鋼板焊接，采用焊接工藝比鑄造簡單，也不需要昂貴的木模，比較經濟，對于小批和單件生產尤為適用。機床中的支承件是機床的基礎件，都具有相同的功用：支承機床各部件和工件；承受它們的重力和切削力；保各部件相對位置的粗糙度和移動部件的運動精度。因此，在設計支承件時必須滿足下列幾方面的要求：1.剛度所謂剛度是指在外力作用下抵抗變形的能力。對于側底座，要求在規定的最大載荷額定載荷作用下，變形不得超過一定的數值，以便保刀具和工件間的相對位移不超過加工精度允差。2.熱變形機床工作中，傳動件、軸承、導軌的摩擦熱，切削熱，電動機及液壓系統的發熱，乃機床工作中，傳動件、軸承、導軌的摩擦熱，切削熱，電動機及液壓系統的發熱，乃位置關系和相對運動關系，影響加工質量。3.抗振性機床側底座在切削過程中如發生振動，將會影響加工質量及生產率，嚴重時甚至會導致機床不能正常工作。4.內應力底座在鑄造和粗加工的過程中，材料內部形成應力，導致底座的變形。在使用中內應力重新分布和逐漸消失會使變形增大，超出機床的允許誤差范圍。5．其它要求支承件的重量往往占機床總重的80～85%。因此，減輕支承件的重量對節約金屬特別有效。同時，支承件的設計還應滿足制造、加工和裝配的工藝要求，在結構上應便于維修、檢查、排屑和吊運。支承件的設計過程，通常是根據其使用要求和受力情況，參考同類型的機床，初步決定其形狀和尺寸。支承件的形狀可分為三類：1箱形類支承件在三個方向的尺寸上都差不多，如各類箱體、底座、升降臺等。2板塊類支承件在兩個方向上的尺寸比第三個方向大的多，如工作臺、刀架等。3梁類支承件在一個方向上的尺寸比另兩個方向大的多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。支承件結構的合理設計是應在最小重量的情況下，具有最大靜剛度。靜剛度主要包括彎曲剛度和扭轉剛度，均與截面慣性矩成正比。支承件的截面形狀不同，即使同一材料、相等的截面積，其抗彎和抗扭慣性矩也不同。4液壓滑臺設計4.1動力滑臺的類型選擇動力滑臺簡稱“滑臺”，是由滑座，滑鞍和驅動裝置等組成，用來實現直線進給運動的動力部件。根據被加工零件的工藝要求，在滑臺上可以安裝動力箱（用以配多軸箱或切削頭（如鉆削頭，銑削頭，鏜削頭，攻螺紋頭等主軸部件配以傳動裝置），可以完成對工件的鉆、擴、鉸、鏜孔、倒角、刮面、車面、銑削及攻絲等工序。滑臺可以安裝在側底座、側斜式底座、立柱及其他支承部件上，用來組成臥式、斜式、立式等各種形式的組合機床。根據驅動和控制方式的不同，滑臺可分為液壓滑臺、機械滑臺、數控滑臺三種類型。由于液壓滑臺和機械滑臺采用不同的傳動裝置，而它們的工作性能有一定的差別。如表2.1所示。根據下述兩種滑臺的各自特點，再加上液壓滑臺以壓力油為動力，推動液壓缸活塞桿，帶動滑臺體實現進給運動。液壓滑臺組成的組合機床需要單獨的液壓站，液壓站供給的壓力油除驅動滑臺運動外，還可以用來實現被加工工件的定位、夾緊、輸送等動作，有利于實現整臺機床的自動化。因此，在此選擇液壓滑臺。完整的液壓滑臺是由滑臺和液壓傳動裝置兩部分組成的。液壓滑臺通常的典型工作循環為：原位停止——快速前進——工作進給——快速退回，還可以實現死擋鐵停留，分級進給，反向進給等工作循環。液壓滑臺的控制形式采用液壓電氣聯合控制的。可以避免純電氣控制不可靠以及由快進轉工進位置精度低的缺點。液壓滑臺:1液壓滑臺和液壓傳動裝置是兩個分離的獨立部件.滑臺上裝有液壓缸.液壓滑臺結構如圖所示,液壓缸固定在滑座上,活塞桿通過支架與滑鞍連接.工作時,液壓傳動裝置的壓力油通過活塞桿帶動滑鞍沿底座底面的導軌移動.液壓滑臺的結構特點是:1采用雙矩形導軌結構形式,以單導軌兩側面導向,導向的長度的較大,導向性好.2滑底座為箱體框架結構,滑底座面中間增加了結合面,結構剛度高.3導軌卒火.硬度高,使用壽命長.4液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙向單向閥和緩沖裝置,可以減輕滑臺換向和退至終點時的沖擊.5滑臺分普通級,精密級和高精密級三個精度等級,可按要求選用,提高經濟性.6液壓滑臺的典型工作循環及其應用液壓滑臺與其下屬部件配套,通過電氣,液壓聯合控制實現自動循環.采用不同的液壓,電器系統可實現不同的工作循環.一次工作進給圖:這種工作循環主要用于對工作進給速度要求不變的情況下,如鉆孔,擴孔,鏜孔等.當孔的加工深度要求較高精度時,可采用死擋鐵停留來保證。4.1.1液壓滑臺以壓力油為動力，推動液壓缸活塞桿，帶動滑臺體實現進給運動。具體運動過程如下：本設計機床的液壓系統由液壓缸，活塞，活塞桿以及密等其他裝置。活塞兩邊各布置一進油口。當液壓油從一進油口進入時，由于液壓力的作用推動活塞向一側運動，帶動活塞桿向同一方向運動，同時和活塞桿固定連接在一起的滑臺體也隨之運動，帶動滑臺體的前進。當運動到一定位置時候，此液壓進油口停止進油，隨后活塞另一邊的進油口開始進油，由于液壓油的壓力作用，對活塞進行反向壓力，迫使活塞反向動作，同時帶動活塞桿的同向動作，并且活塞桿帶動相連接的滑臺體動作，實現滑臺的反向動作，在一定位置，停止此進油口的進油，即完成滑臺體的收縮進給。液壓滑臺組成的組合機床需要獨立的液壓站，液壓站供給的壓力油除驅動滑臺運動外，還可以用來實現被加工工件的定位、加緊、輸送等動作，有利于實現整臺機床的自動化。在液壓滑臺上裝上分級進給裝置后，可完成鉆深孔的加工。液壓滑臺的主要技術性能的確定：滑臺的主參數——滑臺臺面的寬度滑臺臺面的寬度是滑臺系列的主參數。相鄰滑臺的規格的公比采用R10系列，公比φ=1.25。這次設計所用的是臺面寬度為400的滑臺。液壓滑臺進給力的確定滑臺進給力是反映滑臺動力特性的重要參數。對于工序比較集中的組合機床，進給力要大些，對于工序比較分散的組合機床，進給力相對小些。滑臺各種規格進給力的大小，以統計所使用的組合機床進給力為基礎，同時隨著組合機床技術水平的發展而提高。部標準規定了進給力的下限，根據國內生產的幾種400臺面滑臺，進給力可以達到100kN。因此，本系列液壓滑臺的最大進給力確定為部標準規定的進給力下限的1.25倍，即125kN。快速行程速度和液壓泵流量的確定滑臺的快速行程速度包括快速進給速度和快速退回速度。適當提高快速行程速度，可以縮短組合機床的輔助時間，提高生產效率。但是，快速進給速度提高，將增加滑臺的慣性，當滑臺由快速進給轉變為工作進給時，由于滑臺沖量較大，降低了滑臺的轉換精度，因此，要增加機床刀具切入工件前的切入行程，反而會增加輔助時間，降低機床生產效率。目前液壓滑臺的快速行程速度一般都在10m/min以內。液壓滑臺的快速行程速度在液壓缸內徑確定后，主要與選用液壓泵流量有關。在選用液壓泵流量時，要考慮以較少品種的液壓元件來滿足全部規格液壓滑臺的需要。目前液壓元件按其通過量有10、25、63、100……L/min，對200~800mm臺面寬的滑臺以選用通過量為25、63L/min的兩種液壓元件最為經濟。根據選用的液壓件便可確定各種規格滑臺的液壓泵流量的大小。再根據已確定的液壓缸內徑、活塞桿直徑和液壓泵流量便可計算出快速行程速度。4.1.2（1）滑臺體最小壁厚的確定在滿足強度、剛度、振動穩定條件下，盡可能選最小壁厚。合理的壁厚，能保證鑄件力學性能和防止產生澆不足、冷隔等缺陷。鑄造零件的最小壁厚主要受工藝限制，輕型機床床身壁厚一般為12～15mm，中型的為18～22mm。具體的最小壁厚可按當量外廓尺寸N來選擇。當量外廓尺寸N=2L+B+H/3。由當量外廓尺寸N查表3.2，選擇最小壁厚。因此，滑臺體的最小壁厚確定如下：當量外廓尺寸N=2L+B+H/3=2×0.8+0.4+0.1/3=0.7m。根據表3.2可選滑臺體的最小壁厚為8mm，而實際壁厚應略大于最小壁厚，因此滑臺體壁厚選10mm。內部具體結構參照其他組合機床液壓滑臺的結構所設計。滑臺座的最小壁厚確定如下：當量外廓尺寸N=2L+B+H/3=2×1.340+0.245+0.4/3=1.1m。根據表3.2可選滑臺座的最小壁厚為10mm，而實際壁厚應略大于最小壁厚，因此滑臺體壁厚選12mm。1避免滑臺體、滑臺座的截面過厚，應采用加強筋為避免發生薄壁振動而在壁板內表面加的筋，主要作用是提高壁板的抗彎剛度。為保鑄件的強剛度，應選擇合理的截面形狀，如工字形、槽形、T形、矩形等結構，并在薄弱部分安置加強筋。筋的高度可取壁厚的4～5倍，筋的厚度為壁厚的0.8倍。因此，滑臺體的筋條厚度為8mm，而滑臺座的筋條厚度為10mm。2滑臺體、滑臺座的形狀根據同類組合機床的滑臺體的結構，設計的滑臺體結構可以參見零件圖所示。3滑臺體、滑臺座各自之間的厚度應盡可能均勻鑄件的厚度不均勻，易產生縮孔、縮松，引起鑄件的變形或產生較大的內應力，導致鑄件產生裂紋。4滑臺體、滑臺座結構的圓角鑄件壁的連接或轉角部分易產生內應力、縮孔和縮松，應注意防止壁厚突變及鑄件尖角。因此，在鑄件壁的轉向和壁間連接處均應考慮結構圓角，防止鑄件金屬積聚和應力集中產生縮孔、縮松和裂紋等缺陷。5滑臺體、滑臺座的材料和時效處理由于滑臺體即為動導軌，滑臺座即為支承導軌，因此由上面導軌所選的材料：動導軌選用HT150，支承導軌選用HT200。由此可知滑臺體的材料應選HT150，而滑臺座的材料應選擇HT200。對鑄鐵導軌常采用高頻淬火，超高頻淬火，中頻淬火及電接觸自冷淬火，提高表面硬度，表面淬火硬度一般在45～55HRC左右，增加抗硬粒的磨損能力和防止撕傷。4.1.由安置在滑臺體上的動力箱的寬度B=500mm，行程l=500mm，可查組合機床通用部件中液壓滑臺的聯系尺寸得液壓滑臺的滑臺體寬為400mm，長度為800mm，滑座的長度為1470mm，底面寬為400mm。液壓滑臺的總體高為320mm。4.1液壓滑臺由兩部分組成，液壓滑臺部分個液壓傳動裝置部分。液壓滑臺部分主要包括滑臺體，滑座，液壓缸以及控制擋鐵等。液壓傳動裝置部分包括液壓泵，油箱，閥以及管等等1液壓缸的安裝形式采用了活塞桿推滑臺體移動，液壓缸套裝在滑座尾部的結構形式。這種安裝形式主要優點是：在維修液壓缸或更換易損部件時拆卸比較方便，只要擰下活塞桿前面的螺母，然后擰下后端法蘭處的螺釘，就可以將油箱從滑座體后端拉出。另外，活塞桿在滑座體內所占的空間比較小，在滑座體的結構設計上，采用活塞桿移動，可以提高滑座體的剛性。2控制擋鐵形式目前液壓滑臺的控制形式主要有兩種，一種是純電氣開關控制，另一種是電氣開關和液壓行程調速閥聯合控制，即快速進給轉換為工作進給用液壓行程閥來控制實現，其它轉換用電氣開關實現。純電氣控制，從長期使用來看，可靠性較差，在快速轉換為工進時，常開關失靈造成刀具和機床的損壞，另一個問題是，滑臺由快進轉換工作為進給時的轉換精度低，一般在2~3mm，影響機床的生產效率。因此，液壓滑臺不用純電氣控制。電氣開關和液壓行程調速閥聯合控制，在液壓滑臺快進中，裝在滑臺體上的液壓擋鐵壓下行程調速閥，使壓力油通過節流閥，滑臺立即由快速進給轉換為工作進給。在工作進給中。液壓擋鐵始終壓在行程調速閥的滾子上。當工進結束，安裝在滑臺體另一側的電氣擋鐵按行程開關，發出滑臺快退訊號，也可以使滑臺體頂在滑座前的死擋鐵上，液壓系統油壓升高，壓力繼電器發出訊號，使電器會誤發信號，造成誤動作，所以需要壓力繼電器和終點行程開關同時發出信號，電磁換向閥才換向，使液壓系統油路改變，滑臺快速后退。電氣擋鐵壓下原位開關，滑臺在原位停止。這種聯合控制裝置的特點是：動作平穩，快進轉工進時，轉換可靠，轉換精度高，一般在1mm以內。由于行程調速閥直接安裝在滑座上，壓力油通過節流閥只需要經過很短的管路就進入液壓缸。泄漏比較少。但是，對于立式機床，行程調速閥安裝位置較高，調整行程調速閥時，不太方便。所以，因為純電氣控制有其固有的缺點，在這里，我們選用電氣開關和液壓行程調速閥聯合控制。3液壓傳動系統液壓傳動系統推薦采用進油口節流、差動液壓缸系統。變量泵和定量泵均可采用。4液壓缸上不加緩沖裝置組合機床在正常使用中，滑臺往往不退回到最后位置，有時只需刀具退出工件，一般情況下，滑臺都留有后退備量供更換刀具時使用。如果每次工作循環都退回到最后位置，會增加機床輔助時間。因此，現在的液壓滑臺液壓缸不再帶緩沖裝置。5導軌的潤滑問題液壓滑臺導軌的潤滑主要采用可調分油器，多軸箱來油進行自動潤滑；也可用定量分油器，用手動潤滑泵或電磁潤滑泵定期加油進行潤滑。5側底座的設計5.1中間底座中間底座側面可以安裝側底座、支架等支承部件，上面可以安裝夾具或回轉工作臺。中間底座的上平面開有較大的孔，鐵屑能通過該孔落入中部的儲屑腔中。機床在需要冷卻時。中間底座的后側面可以安裝冷卻裝置，底腔即可做儲存冷卻液腔。在中間底座的中部設網狀隔板，使鐵屑留在上面，冷卻液通過網狀隔板流入底腔。根據機床的配置形式不同，中間底座有多種多樣，如雙面臥式組合機床的中間底座，兩側面都可以安裝側底座，三面臥式組合機床的中間底座，可三面安裝側底座，立式回轉工作臺式組合機床，除安裝立柱外，還需要安裝回轉工作臺。總之，隨著機床形式不同，中間底座在結構尺寸等方面有不同的要求。中間底座生產批量較小，大部分作為專用件來處理。側底座用于臥式組合機床，也稱為臥式床身，在臥式組合機床中用來安裝動力滑臺。5.2側底座的形狀側底座也稱為臥式床身，在臥式組合機床中用來安裝動力滑臺。側底座的長度是由動力滑臺的長度來決定的，動力滑臺有幾種行程，側底座在長度上有幾種規格，新的系列標準規定側底座的高度為560或630mm，但是當組合機床需要較低的高度時，其高度可以按照450mm來設計。為了適應機床一定的裝料高度，對于不同的被加工零件的機床，在側底座和滑座之間可以增加調整。側底座與中間底座之間用M20M24的緊固螺栓連結。這里選用M20的緊固螺栓連接。定位方式有兩種，一種是錐銷定位，機床精度調整好以后，打錐銷定位。組合機床在機床制造廠拆開運到用戶廠后，要重新調整精度，重新打錐銷定位。采用這種錐銷定位方式時，側底座和滑臺之間在緊固螺栓和定位銷處可以采用一個5mm厚的調整。采用調整后，對機床的維修方便多了。滑座導規磨損后，只需要取下滑座，將導軌面重新磨修，并更換調整，使之恢復到應有的高度即可。但出廠時這些調整應保持等高。另一種定位方式是鍵定位。如三個定位塊和三個壓緊塊安裝在中間底座上，壓緊塊的螺栓壓在側底座的頂面和側面。將側底座壓緊在定位塊的定位面上。修磨水平定位塊的上平面調整側底座水平，修磨垂直定位塊（側底座的側面的側面調整機床主軸左右位置。鍵定位方式比錐銷定位方式復雜，側底座及中間底座加工工藝復雜。但是，它的最大的特點是機床一次調整之后重新裝配時，定位精度好，不需要重新調整。側底座的頂面除具有與滑座結合的平面外，周圍還有收集冷卻液或者潤滑油的槽。床身側面有電氣壁盒，以供安裝電氣接線座用。為了便于運輸，還設有起吊孔。側底座的總體形狀取決于所支承的零部件，應保有足夠的剛度、強度、尺寸穩定性、抗振性，且應該外形美觀，有良好的工藝性，成本低，利于吊裝和裝配其他零部件等。常見的截面形狀有空心和實心之分，有圓形、矩形、和方形之分，其抗彎和抗扭慣性矩對比如下：空心截面的慣性矩比實心的大，在相同截面面積條件下，加大輪廓尺寸，減小壁厚，可以大大提高剛度，因此設計支承件時總是使壁厚在工藝可能的前提下盡量薄一些，而不用增加壁厚的方法來提高剛度。方形截面抗彎剛度比圓形大，而抗扭剛度比圓形的小，因此如果支承件所承受的彎矩大于扭矩時，則截面形狀以選擇方形或矩形為佳面形狀常取矩形；以其高度方向為受彎方向，如龍門刨床立柱等；如果彎矩和扭矩相當大，則截面形狀常取接近正方形，如滾齒機立柱等；搖臂鉆床內柱由于外柱要繞它旋轉，受力方向是變動的，雖以承受彎矩為主，但也取空心圓形截面。不封閉的截面剛度比封閉的截面剛度有明顯下降，因此可能條件下，應盡量把支承件的截面做成封閉的框形。隔板和加強筋的確定隔板是指在兩壁之間起連接作用的內壁。隔板的作用在于把支承件的局部載荷傳遞給其他的壁板。隔板布置的基本形式有三種，即縱向隔板、橫向隔板、斜向隔板。縱向隔板主要提高抗彎剛度，橫向隔板主要提高抗扭剛度，斜向隔板則有提高抗彎和抗扭剛度的效果。筋的作用和隔板有所不同，筋主要提高局部剛度。側底座的截面形狀有時為了便于安裝其他零件，常選用空心的矩形截面。而筋條、筋板的布置應有利于提高剛度和強度。矩形截面在其高度方向的抗彎剛度比方形截面的高，但抗扭剛度比方形的低。因此，以承受一個方向的彎矩為主的支承件，其截。如圖5.1所示：表5.1壁板上常用的筋的布置形簡圖說明直筋易于制造，用于窄壁，壁板上加筋板除了提高其剛度外，還可以減小局部變形和薄壁振動。米字晉抗彎扭剛度高，鑄造工藝性差，因有尖角，多用于焊接件。三角筋有足夠的剛度，常用于平板。井字筋抗彎剛度接近米字筋，但抗扭剛度比米字筋低。續表5.1菱形筋有足夠的剛度，常用于平板，但成本比三角形筋高。六角形筋剛度好，在聯結處金屬末堆厚。由上面表格對比可以知道，直筋易于制造，用于窄壁，壁板上加筋板除了提高其剛度外，還可以減少局部變形和薄壁振動，而且制造工藝性好，成本較低，經濟性好，所以選擇直筋.窗口的確定為了安裝電氣設備，往往需要在底座上開窗孔，以作配電箱之用。窗孔對剛度的影響決定于它的大小和位置。影響抗彎剛度最大的，是開在與彎曲平面垂直的壁上的窗孔。為這些壁受壓或受拉，開孔后將減小受拉、壓的面積。對于抗扭剛度，開在較窄壁上的窗孔，對剛度的影響比開在較寬壁上的為大。故矩形截面的底座，窗孔應盡量開在前、后壁上。窗孔的高度盡量不要超過底座高度的70%，寬度不超過底座高的1～1.2倍。窗孔邊緣厚一些（翻邊），工作時加蓋，并用螺釘上緊，可補償一部分剛度的損失。所以窗口的外形尺寸為400×250mm.位置在中間底座的中心。5.3壁厚的選擇側底座的最小壁厚確定如下：當量外廓尺寸N=2L+B+H/3=2×1.44+0.6+0.56/3=1.34m根據表6可選滑臺體的最小壁厚為12mm，由于其選擇時仍有余量，因此側底座的壁厚應選為12mm。5.4側底座的尺寸側底座的長度是由動力滑臺的長度來決定的，動力滑臺有幾種行程，側底座在長度上有幾種規格。新系列標準規定側底座的高度為560或630mm，此次設計側底座的高度按630mm來設計。但當組合機床需要較低高度時，其高度也可按450mm來設計。為適應一定的裝料高度的要求，對不同的被加工零件機床，在側底座和滑臺之間可增加調整。5.5側底座的材料側底座的材料根據表5.2選擇表5.2機座與箱體的常用材料材料特點和應用灰鑄鐵HT100機械性能較差，多用于受力小的支承件。如機床中鑲裝導軌的支承件灰鑄鐵HT150流動性好。多用于承受中等彎曲應力，摩擦面壓強大于Pa的鑄鐵，如大多數機床的底座鑄鐵HT200、HT250用于承受較大的彎曲應力、摩擦面壓強大于Pa或經過表面淬火的鑄件以及要求保持氣密性的鑄件。如機床立柱、齒輪箱等HT300用于承受彎曲應力和拉應力摩擦面壓強大于Pa或進行表面淬火，以及要求保持高度氣密性的鑄件。如重型機床床身等由表，選取HT150作為底座材料。6主軸組件設計6.1主軸組件的組成，功用及特點6.1.1大多數機床都是具有主軸組件，主軸組件，由主軸，主軸軸承和安裝在主軸上的傳動件，密件等組成，還包括主軸套筒和鏜桿等。主軸組件是機床的執行件，它的功用是支承并帶動工件或刀具，完成表面成形運動，同時還起傳遞運動和扭矩、承受切削力和驅動力等載荷的作用。主軸和一般運動的相同點是，倆者都傳遞運動，扭矩并承受傳動力，都要保傳動件和支承的正常工作條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動工件和工具，實現表面成形運動。6.1.21旋轉精度：主軸組件的旋轉精度是指機床裝配后，在無載荷，低速運動的條件下，主軸前安裝工件或刀具部位的徑向跳動值。主軸組件的旋轉精度決定于組件中各主要件如主軸、軸承等的制造精度和裝配、調整精度。運動精度則還決定于主軸轉速、軸承的設計和性能以及主軸組件的平衡。（1）靜剛度：亦稱剛度，反映了機床或部、組、零件抵抗靜態外載荷的能力。影響主軸組件彎曲剛度的素較多，如主軸的尺寸和形狀，滾動軸承的型號、數量和配置形式及預緊，滑動軸承的型式和油膜剛度，前后支承的距離和主軸前的懸伸量，傳動件的布置方式，主軸組件的制造和裝配質量等。1抗振性：主軸組件的振動受影響工件的表面質量，刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，還會產生噪聲影響工作環境，影響抗振性的是主軸組件的靜剛度、質量分布和阻尼。主軸的固有頻率應遠大于激振力的頻率，使它不易發生工振。2熱變形：主軸組件的熱變形使主軸伸長，使軸承的間隙發生變化。如果主軸軸承是滑動軸承，則溫升使潤滑油的粘度下降，從而降低軸承的承載能力。溫升使主軸箱發生熱膨脹，使主軸偏離正確的位置，如果前、后軸承溫升不同，還將使主軸傾斜。（2）耐磨性：主軸組件必須有足夠耐磨性，以便能長期地保持精度。磨損后對精度有影響的部位首先是軸承，其次是安裝夾具、刀具或工件的部位，如果主軸裝有滾動軸承，則支承處的耐磨性決定于滾動軸承，與軸頸無關。如裝有滑動軸承，則軸頸的耐磨性對精度的保持影響很大。為了提高耐磨性，一般機床的上述部位應淬硬至HRc60左右，深約1mm。常用高頻淬火。6.2主軸主軸的構造和形狀主要決定于軸上所安裝的傳動件、軸承等零件的類型，數量、位置和安裝方法等，同時，還應考慮主軸的加工和裝配的工藝性。為了便于裝配，常把主軸作成階梯形。主軸頭部的構造，應保夾具、頂尖或刀具的準確安裝，便于裝卸，還應盡量縮短主軸的懸伸長度。為了便于在主軸上安裝各種標準刀具或夾具，主軸頭部已經標準化了。6.3主軸的傳動6.3.1主軸的傳動方式主軸傳動方式的選擇，主要決定于主軸的轉速、所傳遞的扭矩和對運轉平穩性的要求。齒輪傳動的特點是傳遞較大的扭矩，是一般機床最常用的傳動方式。它的缺點是線速度受齒輪誤差的影響不能過高，傳動也不夠平穩。通常，齒輪適用于線速度v≤12~15m/s的場合。為了降低噪聲，現代新型機床傳動齒輪精度要求較高：線速度較高的通常取為5級，較低的可取6級。齒面皆經磨削。齒輪材料可為中碳鋼40Cr6.3.2多數主軸組件的傳動件是直接裝在主軸上的。傳動力由主軸承受。多數主軸是齒輪傳動的。為了減少主軸的彎曲變形，齒輪應靠近主軸前軸承。這樣做的好處是主軸上傳遞扭矩的部分較短，而扭矩變形也較小。這樣的安排可能使前軸承的負荷較大。6.4主軸滾動軸承鉆削類組合機床按支承形式，分為以下幾種結構：1前后支承均為圓錐滾子軸承。2前支承為推力球軸承和向心球軸承，后支承為向心球軸承。3前后支承均為滾針軸承和推力球軸承。7主軸箱的設計7.1主軸箱輪廓尺寸的確定通用鉆類主軸箱的輪廓尺寸已有系列標準。在繪制聯系尺寸圖時，要確定的是主軸箱的寬度B,高度H及最低主軸高度h1主軸箱寬度B和高度H的尺寸主要與被加工零件孔的分布位置和安置齒輪有關，可按下述公式確定：箱體寬度B=+2箱體高度H=h++式中——最邊緣主軸中心距主軸箱外壁的距離——工件上要加工的在寬度方向上相距最遠的倆孔距離；h——工件上要加工的、在高度方向上相距最遠的倆孔距離——最低主軸高度（即最低主軸中心至主軸箱底平面的距離）和h為已知尺寸，為了保證主軸箱內有夠空間布置齒輪的尺寸，建議>70～100mm。主軸箱的最低主軸高度，不能任意確定，必須考慮到它與工件最底孔的位置（）、機床的裝料高度（H）、滑臺總高（）、側底座高度（）和滑座與側底座的中間連接調整墊高度（=5mm）等尺寸之間的關系。主軸箱的最底主軸必須與工件最底孔同心，因此，一般建議>85～140mm。=+H-(0.5+++)主軸箱的結構是根據零件加工面的形狀、分布位置及數量等不同按專用要求設計的，所以主軸箱為一個專用部件。但主軸箱的零件可以實現通用化。如主軸箱的箱體和前、后蓋按齒輪輪廓尺寸和外形分類，使鑄件通用化；主軸按用途分類，分為鉆孔、鏜孔和攻絲等幾種；齒輪按模數m、齒數Z和孔徑d分類等等，從而可以用這些通用零件組成各種不同結構的主軸箱。根據已知數據計得：B=325mm，H=400mm主軸箱主要由箱體、主軸、傳動軸、齒輪零件和通用的附加機構組成。箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側蓋為箱體類零件。通常臥式主軸箱的厚度為325mm。主軸，傳動軸，手柄軸，傳動齒輪，動力箱或電機齒輪等為傳動類零件。葉片泵，分油器，注油杯，排油塞，通用油盤和防油套等為潤滑和防油元件。在箱體的前后蓋之間可安排厚24mm的齒輪三排或32mm的齒輪倆排。本設計可用小型通用主軸箱。7.2主軸箱通用軸類零件選擇7.2.1計算傳動軸直徑按式d=B式中:d—軸的直徑(mm);B—系數，當材料的剪切彈性模量G=8.1*10N/mm時，傳動軸9.2i——傳動比;η—傳動效率;M—軸承受的轉矩(Nmm)為使軸的強度夠，每個鍵槽處直徑增加5%，計結果按通用傳動軸的系列參數圓整。圓錐滾子軸承傳動軸，材料選45鋼，軸間距小的部位采用滾針軸承和推力球軸承組合為提高強度，材料用20Cr。手柄軸和油泵傳動軸均采用45鋼。7.3主軸箱傳動系統的設計主軸箱的傳動系統設計，就是通過傳動鏈把驅動軸傳進來的動力和轉速按要求分配到各軸。是主軸箱設計中最關鍵的一環。對主軸箱的傳動系統的一般要求為：1在設計傳動系統時，在保證主軸的強度、剛度、轉速和轉向的條件下，力求使主要傳動件（主軸、傳動軸、齒輪等）的規格和數量少、體積小，以達到整個主軸箱的體積小、重量輕、質量好和效率高的目的。2盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸。當齒輪中心距不符合標準時，可用變位齒輪或略改變傳動比的方法解決。盡量避免用主軸帶動主軸，因為這樣會增加主軸的負荷。3為了達到結構緊湊，主軸箱內的齒輪傳動副的最傳動比為1～1.5。在主軸箱后蓋內的第IV排或V排齒輪，根據需要，其傳動比可以取大些，但一般不超過3～3.5。齒輪齒數一般在17～70范圍內選用。4根據機床設計的一般規則，傳動系統中升速要早，降速逐步下降的原則，使結構緊湊。但組合機床主軸箱的傳動結構和普通機床有所不同，為了使主軸上的齒輪不要過分大，常常在最后一級采用升速傳動。粗加工切削力大，主軸上的齒輪盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉變形.5在主軸箱內，同時具有粗、精加工主軸，最好將精加工的主軸分別由倆條傳動路線傳動，以避免影響加工精度。結論通過這次設計，我對組合機床有了一定的了解，它是用已經系列化、標準化的通用部件和少數專用部件組成的高效專用機床，是隨著機械行業的不斷發展由通用機床、專用機床而發展起來的。通過這次設計，又使我對機床的導軌和支承件的設計有了更深刻的認識。在這次畢業設計中有一些需要用到的知識是自己平時所學、所掌握的，可以直接拿過來應用的。但是，有很多一部分知識是自己所未掌握的，要自己慢慢的學習掌握，再應用到設計中去的。還有一部分是必須結合各學科的，是必須相互聯系在一起的。還有一些是要查閱相關手冊的。可以說這次設計給我增加了不少以前應該掌握而現在才掌握的知識，使我懂得了各學科間的相互聯系，密不可分，使我學會了查閱相關的手冊。這些對我將來的工作是大有好處的。在我感覺中，這次設計只要按照指導老師的進度去完成任務，設計的時間應該是綽綽有余的，但我們卻有點來不及。從這方面也可以看出設計經驗是非常的重要。此次在組合機床的設計過程中，我在一些地方進行了改進，使其性能更優良、更可靠，提高了其加工效率。提高了其加工精度，為了達到以上要求，我經常和指導老師進行設計方案研討，研究組合機床通用部件的選擇，對導軌的選擇分析和驗算，同時分析其強度是否符合加工要求，最大限度的延長其使用壽命。使設計出來的組合機床結構合理、操作方便、更符合現代的要求。致謝這次設計中我的最大的收獲是可以用所學的知識系統地獨立的完成一項設計任務，這次設計是對我大學四年來所學知識的綜合檢驗。在設計中使我不斷發現新的問題，也是對各專業課的復習，使我可以鞏固所學的知識，為以后的學習和工作打下堅實的基礎。在這次設計過程中，我遇到了一些疑難問題以及忽略了一些設計點，有些問題我通過在圖書館查閱相關資料找到了答案。但是有的問題在圖書館里也是很難查到資料的，不過在設計過程中，得到了系里領導和老師的幫助，我在學校電子閱覽室里可以安心的做畢業設計，繪制CAD圖紙，寫論電子稿，在數據庫里查找相關的資料。在此我要感謝系里所有的領導和老師！設計工作是在劉文君老師的指導下完成的。在設計工作中，我始終得到了劉文君老師的悉心指導和培養。她為我的學習提供了眾多擴大知識面的機會，并在學習方法，設計步的悉心指導和培養。她為我的學習提供了眾多擴大知識面的機會，并在學習方法，設計步作作風深深的影響了我。在此我表示深深的感謝和敬意。在各位老師和同學的幫助下，我的設計最終能夠順利完成。在此心的感謝那些在設計過程中幫助過我的各位領導、老師及同學！參考文獻：[1]馮辛安《機械制造裝備設計》[M]；北京·北京機械工業出版社2021.1[2]賈亞洲《金屬切削機床概論》[M]；北京·機械工業出版社2021.1[3]黃鶴汀《機械制造裝備》[M]；北京·機械工業出版社2021.5[4]王先逵《現代制造技術手冊》[M]；國防工業出版社2021.1[5]中國機械設計大典編委會.《中國機械設計大典②》[M]；南昌·江西科學技術出版社2021.1[6]中國機械設計大典編委會.《中國機械設計大典③》[M]；南昌·江西科學技術出版社2021.1[7]朱龍根.《簡明機械設計零件手冊》[M]；北京·機械工業出版社2021.9[8]張普禮《機械加工設備》[M]；北京·機械工業出版社2021.7[9]謝家瀛《組合機床設計簡明手冊》[M]；北京·機械工業出版社1995.10[10]金振華《組合機床及其調整與使用》[M]；北京·機械工業出版社1990.4[11]J.ChenandG.ChiouQuicktestingandmodelingofthermally-inducedrrorsofcncmachinetoolsInt.J.Mach.ToolsManuf.35,1063–1074~1995.附錄附錄1英文原文Combinetoolmachineaslipperypedestaltheresearchofthedynamicstatecharacteristic【Summary】thistextmakeuseofpowerkeytomatchdi