PAGEPAGE4前言為期三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，最后一項重要任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是工科專業(yè)學(xué)校教學(xué)計劃的一個重要組成部分,是教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗,其實踐性和綜合性是其它教學(xué)環(huán)節(jié)所不能代替的。通過畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力,鞏固和提高所學(xué)知識，全面提高畢業(yè)生的素質(zhì)，使之能較快的適合工程實踐，對培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力具有十分重要的作用。通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高了以下能力：綜合運用所學(xué)知識和技能,獨立分析和解決實際問題的能力；綜合運用基本技能，包括繪圖、計算機應(yīng)用、翻譯、查閱及閱讀文獻等等的能力；調(diào)動實驗研究的積極性，技術(shù)經(jīng)濟分析和組織協(xié)作工作的能力,學(xué)習(xí)撰寫科技論文和技術(shù)報告,正確運用國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力;學(xué)會收集加工各種信息的能力，以及獲取新知識的能力；培養(yǎng)創(chuàng)新意識和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。我們的設(shè)計題目是:臥式單工位雙面車方組合機床。我們知道,組合機床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機床。它專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序,機床的輔助部件部分地實現(xiàn)了自動化,大大的提高了生產(chǎn)率.而車方機床,就是用曲率半徑很大的橢圓短半軸曲線代替直線切削方形工件。在機床中間底座上裝有固定夾具，用于安裝工件.機床工作時，裝兩把車刀的車頭主軸由單獨電機驅(qū)動作回轉(zhuǎn)主運動，同時車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺帶動作進給運動。一次裝夾，一個工步完成了4個平面的切削。與一般銑削相比，減少了工件的二次裝夾和調(diào)整分度的時間，提高了生產(chǎn)率,減輕了勞動強度,降低了生產(chǎn)成本。車方機床只是眾多機床類型中的一種,其設(shè)計也應(yīng)符合一般機床的設(shè)計準(zhǔn)則,即:工藝可行性.指機床適應(yīng)不同生產(chǎn)的需要。大致包括以下內(nèi)容：機床可完成的工序種類，加工零件的類型、材料和尺寸范圍,毛坯的種類等.加工精度和表面粗糙度。生產(chǎn)率。自動化程度。操作安全方便和工作可靠。效率，使用期限和成本等等。設(shè)計時還應(yīng)該注意使機床體積小，重量輕,占地面積小，外形美觀以及注意防止環(huán)境污染，如減少噪音,防止漏油等等。在設(shè)計過程中，遇到了很多困難和問題，一方面我們自己不斷查閱相關(guān)資料盡力去解決，同時,還得到了許多老師的大力支持，他們有問必答，講解耐心詳細(xì),誨人不倦，在此表示衷心的感謝。１制定機床總體設(shè)計方案1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)：臥式單工位雙面車方組合機車工件名稱:小型拖拉機操縱軸生產(chǎn)批量：中批生產(chǎn)材料：４5鋼產(chǎn)品圖1－0如下：圖1-01．2機床總體設(shè)計的依據(jù)1.２。1概述機床設(shè)計，是設(shè)計人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識,所進行的創(chuàng)造性勞動.而機床設(shè)計的第一步,就是整體方案的確定。即在調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，提出所設(shè)計機床的工藝方法、運動和布局、傳動和控制、結(jié)構(gòu)和性能等的初步方案。總體方案是部件和零件的設(shè)計依據(jù)，對整個機床設(shè)計的影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中,必須綜合地考慮,使所定方案技術(shù)上先進，經(jīng)濟效果好。確定機床的總體方案，包括下列內(nèi)容：(1）調(diào)查研究包括調(diào)查和分析工件、了解使用要求和制造條件、調(diào)查研究現(xiàn)有同類型機床等。(2)工藝分析包括確定機床上的工藝方法、運動等。(３)機床總體布局一般包括:分配運動、選擇傳動形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、擬定從布局上改善機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的措施等。最后，繪制機床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達所采用的總體布局，規(guī)定聯(lián)系尺寸,并確定主要技術(shù)參數(shù)。另外，當(dāng)機床的傳動和控制較復(fù)雜時，須擬定機床傳動系統(tǒng)的草圖.對于不同類型的機床,擬定總體方案的側(cè)重點也是不同的。通用機床的工藝比較定型，一般是側(cè)重于機床的系列化工作、對現(xiàn)有同類型機床的調(diào)查分析以及新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用.１。2.2機床的總體布局機床的總體布局是指確定機床的組成部件，以及各個部件和操縱、控制機構(gòu)在整臺機床中的配置。合理的總體布局的基本要求是：（1)保證工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置和相對運動。（2）保證機床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度和抗振性。（３）便于操作、調(diào)整、修理機床；便于輸送、裝卸工件、排除切屑.(４）經(jīng)濟效果好,如節(jié)省材料、減少機床占地面積等。（5)造型美觀.機床總體布局設(shè)計的一般步驟是，首先根據(jù)工藝分析分配機床部件的運動，選擇傳動形式和支承形式；然后安排操作部位,并擬定在布局上改善機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的措施。上述步驟之間有著密切聯(lián)系,必要時可互相穿插或并進。此次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的機床為一臺專用組合機床,組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計的一種高效率專用機床.設(shè)計組合機床前,首先應(yīng)根據(jù)組合機床完成工藝的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度,表面粗糙度及技術(shù)要求、解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床加工是否合理的問題。如果確定零件可以利用組合機床加工，那么，為使加工過程順利進行并達到要求的生產(chǎn)率,必須在掌握大量的零件加工工藝資料基礎(chǔ)上，全面考慮影響制定零件丁藝方案、機床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素反應(yīng)注意的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機床上合理可行的加工方法(包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基難及夾壓方案等）、確定工序(或工步）間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機床配置型式等等，這些便是組合機床方案制定的主要內(nèi)容.1。２.3工件及工藝分析工件是機床的工作對象，是機床總體方案設(shè)計的依據(jù)。因此，必須明確工件的特點和加工要求,諸如：被加工面的尺寸精度、相互位置精度、表面光潔度以及對生產(chǎn)率的要求等.選擇典型工件進行分析:如圖１-１圖1－1加工拖拉機操縱軸方頭(見圖１－１),原工序為在已加工了外圓后,用銑床銑削方頭,由于需要分度轉(zhuǎn)位,輔助工時較長。改為專用臥式組合機床車削方頭，在機床中間底座上裝有固定夾具，用于安裝工件。機床工作時，裝兩把車刀的車頭主軸由單獨電機驅(qū)動作回轉(zhuǎn)主運動，同時車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺帶動作進給運動。一次裝夾,一個工步完成了4個平面的切削,提高了生產(chǎn)效率。零件材料為45號鋼，零件工作中受力不很大,可以在車削之后做淬火處理,以提高起剛度強度，延長使用壽命。此生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn),應(yīng)盡量提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，采用專用機床生產(chǎn)比較合理.1．3工件加工原理車方機床由車頭行星輪系機構(gòu)產(chǎn)生刀尖的橢圓曲線軌跡。圖１－2車方原理見圖１-２，齒輪與的傳動比為１∶2,當(dāng)?shù)都獍惭b在比齒輪的分度圓小的圓周上時,則刀尖的運動軌跡為橢圓.證明如下:設(shè)齒輪的分度圓半徑為OA=R，O點為齒輪的分度圓中心，刀尖在分度圓內(nèi)定點a處,且Oa/ＯA＝λ。當(dāng)?shù)姆侄葓A在上作純滾動時，圓心O點運動到O′，齒輪上a點運動至ａ′點（坐標(biāo)為x，y），而Oa=O′ａ′,由圖2可知:x＝Pb+cａ′＝PO′cosθ+O′a′ｃosθ=Rcoｓθ+Oacosθ=Rcoｓθ＋λRcosθ=R(1+λ）coｓθ(1)y＝O′b－O′c=PO′ｓinθ-O′a′ｓinθ＝Rsinθ－Oasｉnθ＝Rsｉｎθ-λＲsinθ=R（１-λ）sinθ(2）由式(1）得=由式(2）得＝則／(1＋λ)2+／（１-λ）２=＋=１（３）式(3）為橢圓方程，所以ａ點的運動軌跡為橢圓。同理可以證明，和a點對稱于中心O點的另一刀尖的運動軌跡也是一個橢圓。若λ接近于1時，橢圓短半徑處曲率半徑很大，接近于直線。設(shè)計適當(dāng)?shù)男行禽喌姆侄葓A半徑,可以控制用橢圓曲線代替直線所引起的直線度誤差,滿足加工一般方頭的精度要求.１．４行星輪計算及原理誤差分析車方機床的車頭行星輪系如圖１－3所示.圖１-３1．４。１行星輪分度圓直徑D3的設(shè)計計算圖1．２所示的Ｅ點與F點的y坐標(biāo)值之差為計算直線度誤差的初始值。根據(jù)工件精度要求,給出初始直線度公差0．09mm.由零件簡圖1的方頭邊長=26.91±0.09和初始線度公差值，我們可以計算出圖2中Ｅ點和F點的坐標(biāo)在E點,零件的直線度誤差大到最大值則:＝２6.912=13．45５在F點,零件的直線度誤差達到最小值,則:=26.912—０.０9=０3．3６5所以E點坐標(biāo)為(0，１3.４５５），F(xiàn)點坐標(biāo)為(1３14４,13144），顯然刀尖在Ｅ點時，θ(∠O′ＰO）=９0°.但必須注意的是，在F點時，夾角θ不等于４５°.將Ｅ點θ=90°和ｙ＝1３。45５代入式(2)中，得R(1－λ)ｃｏsθ=13.４５5（４）將Ｆ點坐標(biāo)代入式（１)和（２）中，得R(1+λ)coｓθ＝13。３65（５）R(1-λ）ｓｉｎθ=13．36５（6）聯(lián)立式（4)、(５）和（6)解得R＝64。５9９９7mm,圓整取R=６５ｍm。分度圓直徑＝13０mm。將Ｒ=65mm代入式(４）中得λ=０。７9171821.４．2曲線近似直線的車方原理直線度誤差的分析計算由于工件上有的圓角，橢圓曲線近似直線段的長度小于ＧＦ，近似直線段的車方原理直線度誤差值小于計算給出的初始值.一個橢圓曲線與圓有4個交點，相鄰兩點在ｘ方向上的距離為近似直線段的長度。交點Ｉ的ｙ值與中點E的y值之差即為原理直線度誤差。橢圓方程:＋=1圓的方程：+=聯(lián)立解之得4個交點,其中第一象限的交點I的坐標(biāo)值為=（７)＝(８)由變換為，工件倒圓直徑的基本尺寸d＝2９.65ｍm，半徑基本尺寸r＝14。825mｍ，將R=６5ｍm，λ=0.7９1７1８2,ｒ＝1４．825mm代入式(７）和(8）得=13.４05ｍm,=6．２69mｍ近似直線段的長度L′=2=２×6．104＝12.５38mm.令PE＝ｈ，按圖1計算的直線段長度為Ｌ＝2=２=1２.4４8mm兩者之差ΔＬ＝L′－L=１２。538–12．44８＝０.０9ｍｍ，符合零件圖紙的要求.近似直線段的車方原理的直線度誤差計算值Δ＝ｈ-＝13。455–１3.4０５=0。05mm，即直線段的車方原理直線度誤差是０．05mm,比初始值小的多,完全可以滿足一般方頭的精度要求.２．機床配置形式的選擇2.1機床配置形式概述機床的配置形式通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過程方案等就可以確定。但在在基本形式的基礎(chǔ)上,由于工藝的組織，動力頭的不同配置方法,零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。他們對機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性能，重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟效果,還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到,就是在有些情況下，多工藝過程方案不大的更改或重新安排，往往會使機車簡單,工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合實際生產(chǎn)的要求。因此,在最后決定機床配置形式結(jié)構(gòu)方案時，必須注意下面一些問題。(1)加工精度的要求影響固定式夾具組合機床能達到的加工精度最高，帶移動式加具機床精度相對較差。（２）機床生產(chǎn)率的影響機床要求的生產(chǎn)率對機床配置形式結(jié)構(gòu)方案有很大影響,它是決定采單工位機床,多工位機床或自動線,還是按中小批生產(chǎn)所需組合機床的特點進行設(shè)計的重要因素。有時從工件外形及輪廓尺寸來看，完全可以采用單工位固定夾具的機床形式。但由于生產(chǎn)率要求很高，就不得不采用多工位的方案,使裝卸時間和機動時間相重合。(３）被加工零件的大小、形狀、加工部位特點的影響這些特點很大程度上決定了采取臥式、立式或是傾斜式機床.一般來說，臥式機床多用于加工孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行,又需要由一面或是幾面同時加工的箱體。一些在立式機床上安裝不方便或者受到高度限制的細(xì)長工件,也適宜采用臥式機床加工。立式機床則適于加工定基面是水平的,而加工面的孔與基面相垂直的工件。總之，在擬訂機床配置形式結(jié)構(gòu)方案時，必須認(rèn)真分析工件加工工藝的要求及加工部位的特點，選擇恰當(dāng)?shù)姆桨浮?．2機床支撐形式的選擇機床中常用的支承件有床身、底座、立柱、橫梁、橫臂、刀架及工作臺等.這些支承件,或單獨使用，或組合使用。支承件應(yīng)滿足的基本要求:(應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度——質(zhì)量比。應(yīng)具有較好的動態(tài)特性,包括較大的位移阻抗和阻尼，整機的低階頻較高,若階頻不致引起結(jié)構(gòu)共振，不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲。熱穩(wěn)定性好,熱變形對機床加工精度的影響較小。排屑暢通，吊運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。機床支承形式可歸納為下列5種：一字形（“一”形）支承支承件是床身，或床身與底座的組合。具有這種支承形式的機床,稱為臥式機床。柱形(“┃”形)支承支承件是立柱,或立柱與底座的組合。具有這種支承形式的機床，稱為立式機床。倒丁字形(“"形)支承支承件是床身和立柱的組合.具有這種支承形式的機床,稱為復(fù)合式機床。槽形(“"形）支承支承件是床身(或底座）、立柱、橫臂三者的組合。具有這種支承形式的機床，稱為單臂式機床.框形(“”形）支承機床的支承件由床身、橫梁及雙立柱組合而成，形成封閉的框形結(jié)構(gòu)。具有這種支承形式的機床,稱為龍門式機床。由于支承件的結(jié)構(gòu)形狀十分復(fù)雜,受力條件也很復(fù)雜,所以對支承件主要是進行近似的工程技術(shù)計算,用近似的技術(shù)計算結(jié)果,來和已有的經(jīng)過生產(chǎn)實踐考驗的同類型支承件的計算結(jié)果進行比較，進而評價所設(shè)計的支承件。由工件的形狀及加工原理知，宜采用臥式形式(帶一固定式夾具)。圖2-１2.3床身設(shè)計臥式床身有３種結(jié)構(gòu)形式：中小型機床的床身是安裝在床腿上的,例如回轉(zhuǎn)直徑在630毫米及以下的車床,六角車床等；大型機床的床身是直接安裝在基礎(chǔ)上的，如大型臥式車床臥式鏜床等；某些臥式床身是框架式的，如仿行車床，多刀車床等。從載荷的觀點來分析，有的床身主要是在切削力的作用下受兩個方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，如車床,六角車床和鏜床床身;有的床身主要是在重力的作用下受豎直面內(nèi)的彎曲載荷，如龍門刨床和龍門銑床的床身。表２－1鑄鐵件的推薦壁厚當(dāng)量尺寸(m)0.751。0１．51。８２.0２．533.54.5外壁厚(mｍ）８1０121４１618202２25隔板或筋厚(ｍm)6810１21214１61820A截面形狀床身的截面形狀決定于剛度要求,導(dǎo)軌的位置，內(nèi)部需要安裝的零，部件，排屑等。B截面寬度和高度截面的寬度由工件大小,剛度要求和刀架或工作臺的導(dǎo)向性決定.普通車床床身截形的最佳比例為高比寬約等于1。這里借鑒CA６1４0車床的床身設(shè)計。床身采用鑄鐵件（材料是HT3０—4５號灰鑄鐵）。截面形狀如圖2—2。圖２—2整體圖如圖2—３所示圖2—３３．動力部件的選擇3。1切削力的計算及刀具的選擇車方機床的主軸上對稱安裝了兩把車刀,但由圖２可知，兩把刀不會同時切削,切削深度從F點=０逐漸增大至Ｅ點＝=1．5ｍm,再逐漸減小至G點=０。其它3個面的切削深度也依次作同樣改變。所以最大切深度=1.５ｍm，根據(jù)零件表面粗糙度的要求，選ｆ=0．3ｍｍ／r。由=可以計算滑臺速度.刀具材料選用YT15（適合加工鋼料及斷續(xù)切削)。為了保證一定的刀具耐用度，選v=90m/miｎ＝１。5ｍ/s。零件材料45鋼,加工時的材料硬度為187HB，查《機械加工工藝手冊》，得：單位切削力p＝196２Ｎ/mm2;切削力Fｚ=ｐf=1９62×1。5×0．3=88３N；切削功率P＝v×＝883×１．５×＝１.3245kW；取機床總效率η=0.7５，則電機功率＝P／η=1.3245/０。75=1．７66ｋＷ。3.2電動機的選擇3．2.1電動機選擇時要考慮的問題(1)由于一般生產(chǎn)單位多采用三相交流電源,故無特殊要求時均應(yīng)選用三相交流電動機。其中以三相異步帶能動機應(yīng)用最多，常用為Ｙ系列三相異步電動機。（２）電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。功率選的過小不能保證工作機的正常工作,或使電動機因超載而過早損壞；功率選的過大則電動機的價格高，能力又得不到充分的發(fā)揮，而且由于電動機經(jīng)常不在滿載下運轉(zhuǎn)，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能源的浪費(３）電動機的同步轉(zhuǎn)速愈高,磁極對數(shù)愈少,外廓尺寸愈小,價格愈低。但是電動機轉(zhuǎn)速相對于工作機轉(zhuǎn)速過高勢必使總傳動比加大,致使傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,外廓尺寸增加，制造成本提高。而選用較低轉(zhuǎn)速的電動機,其優(yōu)缺點剛好相反。因此，在確定電動機的轉(zhuǎn)速時，應(yīng)進行分析比較，權(quán)衡利弊，按最佳方案選擇。3．２．2電動機功率的選擇考慮到減速器的降速比不宜過大，所以初步選擇電動機的轉(zhuǎn)速再根據(jù)所須電動機功率為.查簡明機械設(shè)計手冊續(xù)表但是，考慮到機床可能調(diào)整加工其它尺寸、材料的方頭或六方頭工件，取電機功率為２．2kW.選用封閉式三相異步電動機，型號為Y132Ｓ—8,其輸出功率P=2.2kw。其主要性能參數(shù)如表3－1所示。表３—１電動機主要性能參數(shù)電動機的功率P2．2ｋw額定電流5.5A額定轉(zhuǎn)距2．0電動機滿載轉(zhuǎn)速n710r/miｎ堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩／額定轉(zhuǎn)矩2.０電動機的效率0．８１電動機的重量６３kg3.2.３電動機的安裝型式選用基本結(jié)構(gòu)型式,機座不帶底腳，端蓋有凸緣。安裝結(jié)構(gòu)型式為制造范圍（機座號)為8０-3１5.其示意圖如圖3-1所示:圖3—1電動機的安裝示意圖主要安裝型式尺寸如表3—2所示。表3-２電動機主要安裝尺寸電動機軸伸直徑D４8mm電動機軸伸長度Ｅ110ｍｍ軸伸上鍵槽的尺寸14mm9mｍ電動機法蘭外徑尺寸３５0ｍm電動機法蘭內(nèi)徑尺寸２5０ｍm`電動機法蘭螺栓孔均不圓直徑300mm法蘭螺栓孔的數(shù)量和直徑419電動機的總高度L710mm4液壓滑臺的設(shè)計4.1液壓滑臺系統(tǒng)概述4．1.1液壓滑臺系統(tǒng)的特點(１)滑臺的主要負(fù)載是切削力、摩擦力和啟動、制動過程的慣性力，最大負(fù)荷一般<10kN。為保證運動平穩(wěn)性和工作可靠性，一般都采取中低壓系統(tǒng)，壓力在6MPa以下.液壓系統(tǒng)的流量是根據(jù)滑臺快速進退的速度確定的,一般〈1０0L／ｍｉｎ。（２)通常滑臺快進與快退的速度大致相等，因此多采用差動連接的單出桿液壓缸.(3）為解決工進與快進、快退對流量需求差別較大的矛盾,提高系統(tǒng)效率,除采用差動缸外,通常采用限壓式變量泵、高低壓雙泵或單定量泵加蓄能器的供油方式.(４)各工況速度換接多采用行程控制，如行程閥,或電器行程開關(guān)與電磁閥組合方式。4.1.２滑臺對液壓系統(tǒng)的要求（1）能在變負(fù)載或在斷續(xù)負(fù)載下工作，能保證滑臺的進給速度特別是最低進給速度（一般約為５mm/miｎ）穩(wěn)定，以保證加工精度。（2)能承受規(guī)定的最大載荷,并具有較大的工進調(diào)速范圍（通常為（５～9０0）mｍ／miｎ）,以適應(yīng)不同工序的工藝需求.（3)能實現(xiàn)快速進退及各進給速度間的平穩(wěn)換接。（4)對于多個滑臺同時工作的系統(tǒng)，應(yīng)防止各液壓執(zhí)行元件的壓力、流量相互影響引起動作上的干擾.(5）合理利用能量,提高系統(tǒng)效率,減少發(fā)熱。合理解決工進速度與快速進退速度差值,造成流量值較大的矛盾。4.２導(dǎo)軌的選擇4．2．1導(dǎo)軌的功用和分類導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。即保證運動部件在外力作用下,能淮確地沿著一定的方向運動。在導(dǎo)軌剮中,運動的導(dǎo)軌叫做動導(dǎo)軌，不動的導(dǎo)軌叫做支承導(dǎo)軌。動導(dǎo)軌相對于支承導(dǎo)軌通常只有一個自由度,即直線運動或回轉(zhuǎn)運動.（１）導(dǎo)軌可按下列性質(zhì)分類:eq\ｏ＼ａc(○，１）按運動性質(zhì)可分為主運動導(dǎo)軌、進給運動導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌。移置導(dǎo)軌只用于調(diào)整部件之間的相對位置,在加工時沒有相對運動。例如車床昆座用的導(dǎo)軌。eq＼ｏ\aｃ(○，2)按摩擦性質(zhì)可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌.滑動導(dǎo)軌按兩導(dǎo)軌面問的摩擦狀態(tài)又可分為混合摩擦導(dǎo)軌、邊界摩擦導(dǎo)軌、液體動壓導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌。滾動導(dǎo)軌按其滾動體不同又可分為滾珠導(dǎo)軌,滾柱導(dǎo)軌和滾針導(dǎo)軌.eq＼ｏ\ac（○，3）按受力情況可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。如圖4-１所示,在部件自重和外載荷作用下,導(dǎo)軌面c和d在導(dǎo)軌全長上始終可以貼合的稱為開式導(dǎo)軌。在受較大的傾覆力矩時，如圖，部件的自重不能伎主導(dǎo)軌面e、f始終貼合，就必須增加壓板1和2．形成輔助導(dǎo)軌面g和ｈ，稱為閉式導(dǎo)軌。圖4—1開式導(dǎo)軌與閉式導(dǎo)軌(2）導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求機床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機床的加工精度,工作能力和使用壽命，因此必須滿足下列基本要求：ｅｑ\o\ac（○,１)導(dǎo)向精度導(dǎo)軌在空載和在切伊陳件下運動時，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度軌運動軌跡的準(zhǔn)確度。影響導(dǎo)向精度的主要因素有導(dǎo)軌的幾何精度、導(dǎo)軌的接觸精度、導(dǎo)軌及其支承件的自身剛度及熱變形等。eq＼o＼ac（○，2)精度保持性為了能長期保持導(dǎo)向精度、對導(dǎo)軌提出了剛度和耐磨件的要求。若剛度不足，則直接影響部件之間的相對位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，使導(dǎo)軌面上的壓強分布不均，加劇導(dǎo)軌的磨損。所以剛度是導(dǎo)軌工作質(zhì)量的另-個重要指標(biāo)。導(dǎo)軌的耐磨性是決定導(dǎo)向精度能否長期保持的關(guān)鍵，是衡量機床質(zhì)量的重要指標(biāo).導(dǎo)軌耐磨性與導(dǎo)軌材料、導(dǎo)軌受的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌受力情況及兩導(dǎo)執(zhí)相對運動速度有關(guān)。eq\o\ac(○，3)低速運動平穩(wěn)性即應(yīng)保證在作低速運動或微量位移時不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象。進給運動時的不平穩(wěn)將使加工表面粗糙度增大；定位運動時的不平穩(wěn)，將降低定位精度.低速運動的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值,以及傳動動導(dǎo)軌運動的傳動系統(tǒng)的剛度等有關(guān)。eｑ\o\ac(○，４）結(jié)構(gòu)工藝性在可能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單,便于制造和維護.對于刮研導(dǎo)軌,應(yīng)盡量減少刮研量；對于鑲裝導(dǎo)軌,應(yīng)做到更換容易.(３)導(dǎo)軌的磨損形式滑動導(dǎo)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(fā)生，它們既相互聯(lián)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(dǎo)軌則主要是疲勞磨損.ｅq\ｏ\ａc(○，1)磨粒磨損磨粒主要是指存在于導(dǎo)軌面之間的微小硬粒.如切屑、塵粒和導(dǎo)軌自身磨損后的殘余產(chǎn)物等。這些微小硬粒在有—定的壓強作用并做相對運動的導(dǎo)軌面之間起著切刮或刻劃導(dǎo)軌面的作用，使導(dǎo)軌面產(chǎn)生機械劃傷或磨損溝痕。磨粒磨損與導(dǎo)軌間的相對滑動速度及導(dǎo)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。eq\o\ａc(○,2)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(chǎn)生撕裂的現(xiàn)象。這是由于導(dǎo)軌面相互運動時，導(dǎo)軌表面覆蓋的一層氧化膜因摩擦發(fā)熱而受到破壞，裸露的金屬表面因分子問的相互吸引、滲透，使接觸點粘結(jié)而發(fā)生咬焊，隨著接觸面的相對運動,咬焊點被拉開,如此反復(fù)多次，就產(chǎn)生撕裂性破壞。嚴(yán)重的咬合磨損將使兩個導(dǎo)軌面無法相對運動。因此,這種磨損是不允許發(fā)生的。eq\o\ａc(○,3）疲勞磨損和壓演現(xiàn)象滾動導(dǎo)軌疲勞磨損主要是因為導(dǎo)軌表面受滾動體局部應(yīng)力作用而產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)滾動體離開后，變形得到恢復(fù),這種現(xiàn)象連續(xù)發(fā)生，達到一定循環(huán)次數(shù)后，就使導(dǎo)軌表層產(chǎn)生疲勞點蝕現(xiàn)象，這就是滾動導(dǎo)軌的疲勞磨損。如果局部應(yīng)力過大而使表層產(chǎn)生凹坑狀的塑性變形,這就是壓潰現(xiàn)象，這種破壞是不允許發(fā)生的。4．2。2．滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌足最常見的導(dǎo)軌，其他類型的導(dǎo)軌部是在滑動導(dǎo)軌的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的，由于滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡,有良好的工藝性,剛度利精度易于保證，所以在—般機床上仍然得到廣泛的應(yīng)用。(１)導(dǎo)軌的材料和熱處理ｅq\o\ａc(○，1）對導(dǎo)軌材料的要求和搭配對導(dǎo)軌材料的主要要術(shù)是耐磨件好、工藝件好、成本低.常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料.其中以鑄鐵應(yīng)用最為廣泛。為了提高耐磨性。動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量采用不同的材料,如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方式以使其具有不同的硬度。在直線運動導(dǎo)軌中，長導(dǎo)軌（通常是支承導(dǎo)軌）要用耐磨性較好和硬度較高的材料制造.這是因為支承導(dǎo)軌各處使用機會難以均等，且修復(fù)困難，而動導(dǎo)軌總是全長接觸,且動導(dǎo)軌短,磨損后易于維修；長導(dǎo)軌不易防護等原因:在回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌中，一般均是將較軟的材料用于動導(dǎo)軌：因為花盤或圓工作臺導(dǎo)軌比底座加工方便些，磨損后易于在機床上加工,可減少修理的工作量。表4—1導(dǎo)軌材料的搭配序號1２３4５６相對壽命12—3>24－５動導(dǎo)軌鑄鐵鑄鐵鑄鐵淬硬鑄鐵有色金屬塑料支撐導(dǎo)軌鑄鐵淬硬鑄鐵淬硬鋼淬硬鋼鑄鐵鑄鐵導(dǎo)軌常用材料搭配見表4-1。除鑄鐵外,其余導(dǎo)軌都是鑲裝的。eｑ＼o\ac(○，2）鑄鐵鑄鐵是一種成本低，有良好減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。導(dǎo)軌常用的鑄鐵有灰鑄鐵、孕育鑄鐵和耐磨鑄鐵等。灰鑄鐵府用最多的牌號是ＨT200.在較好的潤滑與防護條件下，具有一定的耐磨性。適用于需手工刮研的導(dǎo)軌;潤滑和防護條件好、輕載荷的機床導(dǎo)軌；不經(jīng)常工作的導(dǎo)軌(包括移置導(dǎo)軌）；對精度要求不高的次要導(dǎo)軌等。常用的孕育鑄鐵牌號足ＨT300。耐磨性高于灰鑄鐵,但較脆硬，不易刮研,且成本較高。常用于較精密的機床導(dǎo)軌。為了提高鑄鐵導(dǎo)軌的硬度,以增強抗磨粒磨損的能力和防止撕傷,鑄鐵導(dǎo)軌經(jīng)常采用高頻淬火、小頻淬火及電接觸自冷淬火等表面淬火方法。ｅq＼o＼ac（○，３)鋼在耐磨性要求較高的機休上，可采用淬硬鋼制成的鑲鋼導(dǎo)軌.淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高５-10倍。鑲鋼導(dǎo)軌通常采用４5鋼或45ｃr等材料,表面淬硬或全淬透，硬度達到HRc５2—5８；或者采用2０Cr，20CrＭn等滲碳淬硬至HＲc５6—6２。鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜,成本高,目前國內(nèi)主要用于數(shù)控機床的滾動導(dǎo)軌上。eq＼ｏ＼ac（○，4）有色金屬有色金屬鑲裝導(dǎo)軌常用于重型機床的動導(dǎo)軌上,與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭配，以防止咬合磨損,保證運動平穩(wěn)性和提高運動精度。常用的材料有錫青銅ＺQSn6—6—3,鋁青銅ＺQＡl9-4和鋅鋁銅合金ＺＺnAL10一5等。eｑ\o\ac（○，5)塑料塑料導(dǎo)軌具有良好的耐磨性能，落在導(dǎo)軌表面上的硬粒可擠入導(dǎo)軌內(nèi)部,避免了磨粒磨損和撕傷.常用的塑料材料有環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動導(dǎo)軌軟帶等。適用于中、小型精密機床和數(shù)控機床的導(dǎo)軌,用于豎直導(dǎo)軌更可顯示其優(yōu)點。這里我選用鑄鐵導(dǎo)軌。（2)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)eq＼ｏ\ａc(○，1)截面形狀滑動導(dǎo)軌可分為凸形和凹形兩大類.對于水平布置的機床,凸形導(dǎo)軌不易積存切屑，但難以保存潤滑油，因此只適用于低速運動；凹形導(dǎo)軌潤滑性能良好.適用于高速運動,但為防止落入切屑等.必須配備良好的防護裝置。直線運動導(dǎo)軌截面的基本形狀見圖４—２.Ａbcｄ圖4—２三角形導(dǎo)軌，見圖a.支承導(dǎo)軌為凸形時，稱為山形導(dǎo)軌；支承導(dǎo)軌為凹形時，稱為V形導(dǎo)軌。三角形導(dǎo)軌依靠二角形的兩個斜面導(dǎo)向，磨損后能自動補償,不影響導(dǎo)向精度.但水平和垂直兩個方向上的誤差相萬影響，給制造和檢修帶來困難。導(dǎo)向精度隨頂角。的增加而降低；承載面積隨的增加而增加.當(dāng)兩導(dǎo)軌面上受力不對稱且相差較大時,可采用不對稱三角形導(dǎo)軌，以保證導(dǎo)軌面壓力分布均勻.通常取＝。對于受力較大的大型或重型機床，可取=—-;對于精密機床，常取=。支承導(dǎo)軌為V形時,不易積存放大的切屑，也不易存留潤滑油，適用于不易防護、速度較低的進結(jié)運動導(dǎo)軌。支承導(dǎo)軌為V形時，由于能得到較充足的潤滑，除用于精密和大型機床的進給導(dǎo)軌外，還可用于主運動導(dǎo)軌，如龍門刨床床身導(dǎo)軌。但是必須很好地防護,以防止落人切屑和塵土。矩形導(dǎo)軌,見圖b。矩形導(dǎo)軌制造簡單,剛度高,承載能力大，具有水平和垂直兩個方向的導(dǎo)軌面．而且兩個導(dǎo)軌面的誤差不會相互影響，便于安裝調(diào)整。但側(cè)面磨損后不能自動補償，需要有間隙調(diào)整裝置,因此導(dǎo)向件較差。適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求不高的機床。根據(jù)導(dǎo)向形式的不同,矩形導(dǎo)軌又可分為窄式組合和寬式組合兩種.燕尾形導(dǎo)軌,見圖C。燕尾形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊、高度尺寸較小，可承受顛覆力矩，但磨損后不能自動補償間隙,需用鑲條調(diào)整，剛性較差,摩擦力較大,制造和檢修都比較復(fù)雜，一般用作中、低速的多層導(dǎo)軌。圓體形導(dǎo)軌,見圖Ｄ。圓柱形導(dǎo)軌制造簡單，不易積存較大的鐵屑.但磨損后很難調(diào)整和補償間隙,通常用在承受軸向載荷的場合。這里選用矩形導(dǎo)軌。eｑ\o\ac(○,２）組合形式為了限制運動部件的轉(zhuǎn)動自由度,直線運動導(dǎo)軌一般都由兩條導(dǎo)軌組合而戍.對重型機床，由于共移動部件寬度較大,又承受較重載荷，因此常采用３條或3條以上導(dǎo)軌,來實現(xiàn)導(dǎo)向外承受載荷。常見的導(dǎo)軌組合形式見圖４—3。圖４-3雙二角形組合（圖ａ)導(dǎo)向精度高,磨損后能自動補償．具有較好的精度保持性,但很難達到4個表面同時接觸的要求，制造較困難。適用于精度要求較高的機床，如高精度絲杠機床刀架導(dǎo)軌和滾齒機立體導(dǎo)軌等。雙矩形組合（圖b）具有較大的承載能力，制造調(diào)整比較簡單，但導(dǎo)向性差，磨損后不能自動補償，對加工精度有較大影響；多用于普通精度機床和重型機床，如萬能升降臺銑床工作臺導(dǎo)軌等。三角形－矩形組合(圖4ｃ)這種組合形式兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高的優(yōu)點,應(yīng)用最廣泛,如普通車床溜板、龍門刨床工作臺導(dǎo)軌、萬能外因磨床砂輪架導(dǎo)軌等。燕尾形組合（圖d）兩個燕尾平面同時起導(dǎo)向及壓板作用,用一根鑲條就可調(diào)整各接觸面的間隙，但不能承受過大的顛覆力矩,摩擦損失也較大。用于要求層數(shù)多、尺寸小、調(diào)整間隙方便和移動速度不大的場合,如車床刀架、牛頭刨床滑枕導(dǎo)軌等.燕尾形—矩形組合（圖e)能承受較大力矩，間隙調(diào)整也比較方便,多用于橫梁、立柱、搖臂等的導(dǎo)軌，如龍門刨床橫梁導(dǎo)軌等。雙圓柱形組合（圖f)容易制造,但磨損后不易補償。常用于僅受軸向力的場合，如壓力機、機械手的導(dǎo)軌。這里選用雙矩形組合ｅq＼ｏ＼ａc(○,3）間隙調(diào)整閉式導(dǎo)軌的結(jié)合面之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙。若間隙過小，不但增加運動阻力,而且會加速導(dǎo)軌磨損；若間隙過大,又會使導(dǎo)向精度降低，還容易產(chǎn)生振動。因此,除裝配過程中應(yīng)仔細(xì)調(diào)整導(dǎo)軌的間隙外,在使用一段時間后，因磨損還需重調(diào).常用鑲條和壓板來調(diào)整導(dǎo)軌的間隙。a壓板壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩下圖所示為矩形導(dǎo)軌上常用的幾種壓板裝置。圖4—4壓板1－動導(dǎo)軌2-支承導(dǎo)軌3—壓板4—墊片5-平鑲條６－螺釘圖ａ所示的壓板裝置通過磨削或副研壓板3與動導(dǎo)軌１相接觸的d面,或磨、刮與支承導(dǎo)軌2相接觸的e面來調(diào)整垂直方向的間隙。間隙過大時磨、刮ｄ面：間隙過小則磨、刮e面。壓板上的d,ｅ面需用空刀槽分開。這種方式結(jié)構(gòu)簡單,但調(diào)整比較麻煩。圖ｂ所示是采用在壓板與動導(dǎo)軌接觸處放幾層薄墊片４來調(diào)整垂直方向的間隙。隨著摩擦表面的不斷磨損，逐次取下一層墊片.這種方法比磨、刮省力，但調(diào)整量受墊片厚度限制。圖ｃ所示是在壓板與支承導(dǎo)軌間用平鑲條5來調(diào)整間隙。只要擰動帶有鎖緊螺母的螺釘6即可調(diào)整間隙，故調(diào)整方便。但由于鑲條下面只與幾個螺釘接觸，因此剛度較差。b鑲條鑲條用來調(diào)整矩形和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)面間隙,以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。常用的鑲條有平鑲條和斜鑲條兩種.（3)導(dǎo)軌的潤滑與防護eq\ｏ＼ａc(○，１）導(dǎo)軌潤滑導(dǎo)軌潤滑的目的是：減少磨損以延長導(dǎo)凱使用壽命；降低溫度以改善工作條件;減小摩擦力以提高機械效率；保護導(dǎo)軌表面以防止生銹。導(dǎo)軌的潤滑方法很多，最簡單的潤滑方法是人工定期地直接在導(dǎo)軌上澆油或油杯供油。這種方法成本低廉，但不能保證充分的潤滑。一般用于移置導(dǎo)軌或移動速度較低的滑動導(dǎo)軌及滾動導(dǎo)軌。另一種手動潤滑方式是在機床上裝手動油泵，在工作前拉動油泵幾次,進行人工潤滑，這種方式操作方便.但不能保證連續(xù)供油，用于低中速、低載荷、小行程或不經(jīng)常運動的導(dǎo)軌上.現(xiàn)代機床上多采用全自動壓力油強制潤滑,這種方法效果較好。可保證充分潤滑，不斷地沖洗和冷卻表面，與運動速度無關(guān)，但必須有專門的供油系統(tǒng),成本較高。為了使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌向上均勻分布，保證充分的潤滑效果，應(yīng)在導(dǎo)軌面上開出油溝。eq\o\ａc（○,2)導(dǎo)軌的防護導(dǎo)軌的防護裝置應(yīng)盡可能使導(dǎo)軌面封閉起來，如果不能封閉，則應(yīng)能將落在導(dǎo)軌上的塵屑較徹底地清除,還應(yīng)具有耐紅熱切屑的能力，防冷卻液浸蝕的能力，便于裝卸及清洗導(dǎo)軌,制造容易、耐用和美觀。圖4—５導(dǎo)軌的防護圖示為幾種導(dǎo)軌的防護方式.圖a為刮板式防護裝置.在動導(dǎo)軌的端面上裝有毛氈l,并用金屬刮板2及螺釘壓緊，當(dāng)動導(dǎo)軌移動時,通過毛氈排除落在支承導(dǎo)軌上的切屑及灰塵。這種裝置容易被細(xì)小的切屑及雜物填塞,對導(dǎo)軌產(chǎn)生刮磨作用，因此僅適用于移動速度較低的導(dǎo)軌。圖b,為鋼帶式防護單，韌帶4的一端繞在床身端部的滾輪3上，另一端則固定在運動部件上，運動部件移動時，鋼帶隨著展開或卷在滾輪上.這種防護罩結(jié)構(gòu)簡單，但切屑及雜物在滾輪卷動時．容易被帶至鋼帶內(nèi)表面而掉在導(dǎo)軌面上，影響防護效果。圖c為固定式防護罩、鐵皮罩固定在運動部件上,以蓋住導(dǎo)軌表面.這種隊護罩結(jié)構(gòu)簡單,但密封性較差,且使機床外形尺寸增大,僅通用于行程不大的中小型機床。圖d為層疊式防護罩，用多段金屬薄板制成，最外層蓋板６和最內(nèi)層蓋板7分別固定在運動部件5和床身8上，當(dāng)運動部件移動時,防護罩可隨之伸長或縮短。這種防護罩耐熱性好，使用壽命長,但制造較復(fù)雜,成本較高，適用于大型及精密機床。圖c為折疊式防護罩，用皮革、塑料或帆布制成,這種防護罩結(jié)構(gòu)簡單,防護效果好。但容易損壞，成本高，常用于磨床和精密機床上。這里選用刮板式防護裝置.(４）滑動導(dǎo)軌的驗算設(shè)計滑動導(dǎo)軌時，先參考同類型機床，初步擬定導(dǎo)軌的形狀和尺寸,然后再進行驗算。滑動導(dǎo)軌的驗算,主要是通過受力分析，求出導(dǎo)軌的平均壓強和最大壓強、與導(dǎo)軌的許用壓強相對照,判斷導(dǎo)軌設(shè)計是合合理。根據(jù)壓強分布情況,判斷是合需用壓板.＊ｅq＼o＼ａc（○,１）導(dǎo)軌壓強的分布當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度大于接觸剛度時，可忽略導(dǎo)軌自身變形的影響,而只考慮接觸變形的影響.這時，沿導(dǎo)軌長度方向的接觸變形和壓強可視為線性分布，沿寬度方向可視為均勻分布.當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度較低時，既要考慮導(dǎo)軌表面接觸變形，又要考慮導(dǎo)軌自身變形，這時壓強為非線性分布，下面只討論線性分布的導(dǎo)軌壓強的計算。每條導(dǎo)軌面所受的載荷,都可以簡化為一個距導(dǎo)軌中心距離為x的力，這個力的作用又等價于一個位于導(dǎo)軌中心的力F和一個顛覆力矩M的作用.如圖4-６所示。圖4-6導(dǎo)軌受力情況在力F作用下，導(dǎo)軌面的壓強(單位為ＭPa):＝……………．(1)在力矩M作用下，導(dǎo)軌面產(chǎn)生的最大壓強（單位為MＰa）由于M=aＬＬ=a因此=………………(2)式中Ｆ—導(dǎo)軌承受的集中力，單位為Ｎ；Ｍ—導(dǎo)軌承受的顛覆力矩,單位為Nmm；ａ—導(dǎo)軌的寬度,單位為mm；L—動導(dǎo)軌的長度,單位為mm;—－集中力F力引起的壓強，單位為MPa;--顛覆力矩Ｍ引起的最大壓強，單位為MＰa。由于力F與力矩Ｍ同時作用,閱此尋軌所承受的最大、最小、平均壓強分別為:=+=（1+)……………（3)=—＝（1-)……………（4）=(+）＝………（５)從式（4—７)可見,平均壓強只與力F的大小和導(dǎo)軌幾何尺寸有關(guān)，而與力的作用點無關(guān).從式（４—5)、（44)可知：（a）x=0,即力F作用于導(dǎo)軌中點，Ｍ=＝０，＝=０,壓強呈矩形分布（如下圖a），導(dǎo)軌受力均勻，但實際上很難實現(xiàn)這種情況。（b)x〈L/6，即M=＜FL／６時，6M/ＦＬ〈1,＜2，0,壓強呈梯形分布（如圖b)。設(shè)計時,應(yīng)盡可能保證導(dǎo)軌在這種受力狀態(tài)下工作。（ｃ）x=L/6,即M==FＬ／6時,６M／FL=1，＝0,=２，壓強呈三角形分布(圖c）。導(dǎo)軌兩端壓強分布相差較大,但仍保持了導(dǎo)軌面全長接觸,設(shè)計時也可采用.(d)xＬ/６,即M=ＦL/６時，6M/ＦＬ1，<0.這時，導(dǎo)軌一端將出現(xiàn)間隙(圖d)。為此,需要在導(dǎo)軌下面安裝壓板,形成輔助導(dǎo)軌面。設(shè)計時應(yīng)避免出現(xiàn)這種情況。圖4—７導(dǎo)軌壓強的分布表４—2鑄鐵導(dǎo)軌的壓強分布/ＭPa導(dǎo)軌種類機床類別平均壓強最大壓強直線運動導(dǎo)軌主運動導(dǎo)軌和速度較高的進給運動導(dǎo)軌中型機床０。4—0.50．8-1。0重型機床0。２—0.30。４—0.6速度較低的運動導(dǎo)軌中型機床１.2—1.52。5—3。0重型機床0．51.0—１．5磨床0。０25-０．０40．05—０．0８主運動和速度較高的圓周運動導(dǎo)軌D—-導(dǎo)軌直徑,mmD〈３0００0.4D〉30００0．2—０．３環(huán)行0。15eｑ\o\ac（○，2)導(dǎo)軌的許用壓強導(dǎo)軌的壓強是影響導(dǎo)軌耐磨性的一個主要因素。導(dǎo)軌的支承面積應(yīng)與導(dǎo)軌所承受的載荷相適應(yīng)。如果導(dǎo)軌面的壓強很大,導(dǎo)軌表面將因油膜壓破而加劇磨損。為此，應(yīng)保證導(dǎo)軌面上的平均壓強不超過許用值。由于導(dǎo)軌面上的壓強分布不可能完全均勻,所以還必須保證最大壓強不超過許用值。機床鑄鐵·鑄鐵、鑄鐵·鋼導(dǎo)軌副的許用壓強按表4-2選取。始終以固定切削條件工作的專用機床，許用壓強應(yīng)比表中數(shù)值減小2５％—3０％。鋼-鋼導(dǎo)軌副的許用壓強可比表中數(shù)值增加２0%-30％。動導(dǎo)軌上鑲裝以聚四氟乙烯為基體的導(dǎo)軌板時,如滑動速度v1m／ｍｉn時,則ｐv植不宜超過o．2ＭＰａ·ｍ／ｍｉｎ;如滑動速度v1m/miｎ時，則許用壓強取0。2MＰａ。鋅鋁銅合金ＺZnAll0—５導(dǎo)軌的許用平均壓強［p]0.2ＭPａ。（5)提高導(dǎo)軌耐磨性的措施ｅq＼o\ac(○，１）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(dǎo)軌與動壓導(dǎo)軌可以實現(xiàn)完全的液體潤滑狀態(tài)，潤滑油使兩導(dǎo)軌面分開而不直接接觸，這種導(dǎo)軌的耐磨性最好。ｅｑ＼o\aｃ(○，２)力求少磨損在有些場合既不便采用靜壓導(dǎo)軌，也不能采用動壓導(dǎo)軌，就只能爭取少磨損.減少磨損的措施有:（a）降低導(dǎo)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(fù)荷的辦法來降低壓強。采用卸荷導(dǎo)軌可以減輕負(fù)荷,加寬導(dǎo)軌面或加長動導(dǎo)軌的長度可以加大接觸面積，提高導(dǎo)軌接觸精度和減小表面粗糙度，也可以增加實際接觸面積。（b)降低摩擦系數(shù)，例如采用滾動導(dǎo)軌：在滑動導(dǎo)軌中正確選擇摩擦副的材料;正確選擇潤滑油或采用循環(huán)潤滑方式來改善潤滑條件。（c)適當(dāng)?shù)臒崽幚矸绞娇商岣邔?dǎo)軌抗磨損的能力。（d）加強防護。eq\o＼ac(○,3)均勻磨損(a）力求使摩擦面上的壓強均勻分布,例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能與集中載荷對稱.(b)盡量減小扭矩和顛覆力矩。(c）保證工作臺、溜板等支承件有足夠的剛度.(d）回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌不宜太寬，以免線速度相差太大。(e）導(dǎo)軌副中全長上使用機會不均的導(dǎo)軌,硬度應(yīng)高些。4.2.３滑臺的結(jié)構(gòu)形式圖4-8滑臺的結(jié)構(gòu)形式示意圖1——導(dǎo)軌上部2-壓板3—導(dǎo)軌下部4-液壓缸導(dǎo)軌間距的大小根據(jù)導(dǎo)軌的受力情況和和參考現(xiàn)有同類型機床導(dǎo)軌的尺寸確定.從統(tǒng)計資料來看，中等尺寸的普通車床,床鞍導(dǎo)軌的跨距和最大回轉(zhuǎn)半徑之比=０。8—1．０。這里取系數(shù)為1.0。則：=1。0=６52１．0=１３０（mｍ）５液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算5。1液壓系統(tǒng)概述液壓傳動是以有壓液體為能源介質(zhì)實現(xiàn)各種機械的傳動。液壓傳動與控制以液壓油或其他合成液體作為工作介質(zhì)，并采用各種允件組成所需要的控制回路,再由若干回路有機組合成能完成各種控制功能的傳動系統(tǒng)進行能量的轉(zhuǎn)換傳遞與控制。與機械傳動，電力傳動等傳動方式相比，液壓傳動具有下列優(yōu)點：1。在傳送同等功率的情況下,液壓傳動裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊.據(jù)統(tǒng)計,液壓馬達的重量只有同功率電動機重量的10%—20%，而且能夠傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩。２.液壓傳動裝置工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小,能高速啟動、制動和換向。液壓傳動裝置的換向頻率高,對于回轉(zhuǎn)運動每分鐘可達5０0次，直線往復(fù)運動每分鐘可達400-１０0０次.這是其他傳動控制方式無法比擬的。３.液壓傳動裝置能在運動過程中進行無級調(diào)速,調(diào)速方便，調(diào)速范圍大,而且調(diào)速性能好。其傳動比可達10０：１至2０００：1.4.液壓傳動裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便，易于實現(xiàn)自動化，如與電氣控制相配合,可方便地實現(xiàn)復(fù)雜的程序動作和遠(yuǎn)程控制。5．液壓傳動裝置易于實現(xiàn)過載保護。由于采用油液作為工作介質(zhì),液壓傳動裝置能自行潤滑，故使用壽命較長。6.液壓元件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計和選用。由于液壓傳動技術(shù)優(yōu)點很多，因而在國民經(jīng)濟的各個部門得到了廣泛應(yīng)用.目前，其應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴展，從組合機床、機械手、自動加工及裝配線到金屬及非金屬壓延、注射成型設(shè)備,從材料及構(gòu)件強度試驗機到電液仿真試驗平臺，從建筑、工程機械到農(nóng)業(yè)、環(huán)保設(shè)備,從能源機械調(diào)整控制到熱力與化工設(shè)備過程控制,從橡膠、皮革、造紙機械到建筑材料生產(chǎn)自動線,從采煤機械到石油鉆探及采收設(shè)備，從航空航天器控制到船舶、火車、汽車等運輸設(shè)備等等，液壓傳動與控制技術(shù)已成為現(xiàn)代機械工程制造業(yè)的基本要素和工程控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。5．2參數(shù)及數(shù)據(jù)根據(jù)工件加工方法的分析，可知為一次裝加,一次進刀完成切削。因此，工作臺自動循環(huán)為:快進—工進—快退—停止。參數(shù)為:滑臺總重量：５0００Ｎ，切削最大阻力883N,滑臺快進，快退速度為０.０5m/s,工進速度為12—37mm／min,加速（或減速)時間0．１ｓ，采用的為矩形導(dǎo)軌，取靜摩擦系數(shù)=0。2，動摩擦系數(shù)＝0.1,滑臺快進行程0.1５ｍ，工進行程0.05m。5。３確定液壓系統(tǒng)工作要求根據(jù)加工要求，工件不動,主軸和刀具由液壓滑臺帶動進給,“快進一工進一快退—停止”，工作循環(huán)采用液壓傳動方式,選用活塞桿做執(zhí)行機構(gòu)。考慮到車削進給系統(tǒng)傳動功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好,故擬選用調(diào)速閥、定量泵組成的節(jié)流調(diào)速方式。為自動實現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件的加工長度（該長度并無過高的精度要求），擬采用行程開關(guān)及電磁換向閥組成行程控制順序動作回路,實現(xiàn)順序動作.圖5—１車方機床外形示意圖5。４擬訂液壓系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)同時驅(qū)動兩個車削頭，動作循環(huán)完全相同。為保證快速進退速度相等,并減小液壓泵流量規(guī)格，選用差動連接回路。在行程控制中，由快進轉(zhuǎn)工進時，采用機動滑閥,速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，且安全可靠。工進終了壓下行程開關(guān)返回.快退到終點，壓下電氣行程開關(guān)，運動停止.快進轉(zhuǎn)工進后,系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓閥回油箱，系統(tǒng)不再差動連接。圖５-２液壓系統(tǒng)工作原理圖１-電磁鐵2－換向閥3-液壓缸4－活塞桿5-行程開關(guān)6-換向閥７—調(diào)速閥8—單向閥9—壓力表開關(guān)10—壓力表11-液壓泵１2—濾油網(wǎng)13-油箱14—溢流閥5．５計算和選擇液壓元件5。５．１液壓缸的計算（1）計算液壓缸的總機械載荷F根據(jù)機構(gòu)的工作情況，液壓缸受力如圖５—3所示圖5—３液壓缸受力示意圖F=++++式中——按題目給定為500０N；-—活塞上所受慣性力；-—密封阻力；——導(dǎo)軌摩擦阻力；—-回油背壓形成的阻力。eｑ\o\ac(○，１）的計算按下式計算：=(Ｎ）式中Ｇ—-液壓缸所要移動的總重量,即滑臺的總重量。估算數(shù)值為500０Ｎ；ｇ-—重力加速度,9．8１m／；——速度變化量，由題知，工進時,=0.００6２ｍ/mｉn;-—啟動或制動時間，一般為0。01—０.5s,取＝0。1ｓ。將上式各值代入上式==＝3.２（Ｎ)eq＼ｏ\ac（○,２)的計算=（N）式中——克服液壓缸密封件摩擦阻力所須空載壓力（Pａ)，如該液壓缸選“Y”形密封圈，設(shè)液壓缸工作壓力p<２ＭPa，由表1３—2查得<0．3MPa；取＝0．2ＭPa。——進油工作腔有效面積（）,此值同未定數(shù)值,初估為40.啟動時=＝0．20.00４=800（Ｎ)運動時=５0％＝0．２０.0０４５０%=400（N）eq＼ｏ\ac（○,3）的計算該機床導(dǎo)軌材料選用鑄鐵，結(jié)構(gòu)受力情況如圖5—４,那么鑄鐵件之間的摩擦力為:圖5—4導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)受力示意圖＝（Ｇ+)式中G—-移動的總重量，５０００Ｎ;——切削力在導(dǎo)軌垂直方向的分力，按切削原理,一般為：:：=１:0。４：0。3。則=８83=5１9。4（N）；——摩擦因數(shù),查表13—１（《液壓傳動與控制》曹玉平閻祥安主編天津大學(xué)出版社2003）選＝0．1；各值帶入上式：=(G＋）=(５００0+5１9。4）０。1=５51．９（N）ｅq\ｏ＼ac（○，4）的計算回油背壓形成的阻力按下式計算=式中——回油背壓，一般為０.3—0。５MPa，取=０．3ＭPａ；--有桿腔活塞面積，考慮兩邊差動比為２,已初估＝40,＝20；各值代入上式=＝0。3MPa０.0０２=6００（N）分析液壓缸各工作階段受力情況，得知在工進階段受力最大，作用在活塞上的總機械載荷為F=＋+＋+＝１55。8+3.2+400+５5１．9＋６00=1710。9（N)(２）確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸和工作壓力按表１3—3（《液壓傳動與控制》曹玉平閻祥安主編天津大學(xué)出版社2003）經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)工作壓力，工作壓力取為＝20MＰa。液壓缸工作控有效工作面積===8．５５(）活塞直徑D===3。3(cm）因差動比為１：２,所以活塞桿直徑d=O。７D＝0.７３3=2３．1(mm)取標(biāo)推直徑D＝40ｍｍ,d=２５mｍ,則工作壓力＝=1.36（MPａ）今取＝1。４ＭPａ．由于兩個切削頭工作時需做低速進給運動，在確定液壓缸活塞面積之后，還必須按最低進給速度驗算液壓缸尺寸。設(shè)液壓缸有效工作面積為，則-—流量閥最小穩(wěn)定流量,取調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量20ML／min；——活塞最低進給速度，取2０mm/min；—-—液壓缸有效工作面積。根據(jù)上面計算值，得===１2。56()又=２0/2＝1０（）所以>，說明液壓缸尺寸滿足活塞最小穩(wěn)定速度要求。5.５.2液壓泵的選擇(1)確定液壓泵的實際工作壓力＝+式中——１.３6ＭPａ；——+之和,對于回油路采用調(diào)速閥的系統(tǒng)，可估為（0．4—1。5）MPa,取０.4MＰａ。因此,可確定論壓泵的實際工作壓力為＝+＝１。3６+０。５＝1．86(ＭPa）(2）確定液壓泵的流量=K式中Ｋ——泄露因數(shù),取1．1;——兩切削頭快進時所需最大流量之和.的計算如下：=2×=２×(—)×３０＝４.6(L/min）帶入上式得:=Ｋ＝1.1×4.6=５。06（L／miｎ）按壓力為１。86MPb，流量為5．0６L/mｉn，選擇—4液壓泵。(3）確定液壓泵電機的功率該系統(tǒng)選用變量泵，故應(yīng)分別計算快速空載所需功率與最大工進時所需功率。eq\o＼aｃ（○,１)最大工進時所需功率=2×式中——一個液壓缸最大工進速度下所需流量;——液壓泵實際工作壓力，1．86MPa;-—液壓泵總效率,取＝0．８。的計算如下：＝=××０.３７=0。04６5（Ｌ/min)代入上式得=2×＝3。6(W)eｑ\ｏ\aｃ（○,２）空載快速時所需功率空載快速時，=++。其中各量計算如下:=（）＝×=4.25(Ｎ)=×5０％＝0．2××××50％＝49．０6(Ｎ）＝G=5000×０。１=500(N）所以＝+＋=5５３。3（N）空載快速時,取為0。5MPa.于是空載快速時液壓泵輸出壓力=+=1．２23（ＭPa）前已求出，液壓泵最大流量=５．06L/mｉn。空載快速功率=＝129（Ｗ）故按空載最大速度時所需功率選電機。選Y８01—4異步電動機,額定功率為0.５5KＷ，額定轉(zhuǎn)速為15００ｒ/min，安裝類型為，安裝長度為2８5mm。5。5。３選擇控制元件根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量,在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取控制元件規(guī)格。方向閥按ｐ=１。８６ＭPa,q=2.５L/mｉn，選３４Ｄ-２5B.單向閥按1.223ＭPa,ｑ＝5.06Ｌ/ｍｉn,選選1-25B.（３調(diào)速閥按快進最大流量q＝５.06Ｌ／mｉn,工作壓力P=1。2２3ＭＰａ,選Q一10Ｂ.（４）背壓閥調(diào)至０.2MPa，流量為5．06Ｌ/ｍiｎ,選P—B10。(5)順序閥調(diào)至大于1．2２3MＰa,ｑ＝５.06L／mｉn,選x-B１０B。（6)行程閥按P=1．２2３MPa，ｑ=Ｌ／mｉｎ，選2２Ｃ一２5B。5.5.4油管及其他輔助裝置的選擇（1）查閱設(shè)計手冊，選擇油管公稱通徑、外徑、壁厚參數(shù)液壓泵出口流量以５.0６L／mｉn計，選取通徑１0；液壓泵吸油管稍粗些,選1２;其余油管按流量2.5L/miｎ，選８。（２)確定油箱容量一般取泵流量的３-－5倍,現(xiàn)取5倍，有效容積V=5×＝2５（L）選用AB40—3３標(biāo)準(zhǔn)油箱,工作容量為141L，工作容積為2８L。5。６液壓系統(tǒng)性能驗算繪制液壓系統(tǒng)裝配管路圖后，進行壓力損失驗算.該液壓系統(tǒng)較簡單，該項驗算從略.本系統(tǒng)采用限壓式變量泵，效率高,功率小,發(fā)熱少，油箱容量較大，不再進行溫升驗算。5。7液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定5。7．１液壓缸工作壓力的確定液壓缸所能克服的最大負(fù)載F和有效作用面積可用下列關(guān)系式表示F＝ＰA式中F——液壓缸最大負(fù)載,包括工作負(fù)載,摩擦力,慣性力等(N);P——液壓缸工作壓力(MPa)；A——液壓缸（活塞）有效作用面積。由上式可見，液壓缸最大負(fù)載給定時,液壓缸工作壓力P取得高，則活塞有效工作面積A就小，液壓缸結(jié)構(gòu)緊湊。系統(tǒng)壓力高,對液壓元件的性能及密封要求也相應(yīng)提高。在確定工作壓力P和活塞直徑D時，應(yīng)根據(jù)機械工況要求、工作條件以及液壓元件供貨等因素綜合考慮。不同用途的液壓機械，工作條件不同，工作壓力范圍也不同。機床液壓傳動系統(tǒng)使用的壓力一般為2—8MPa，組合機床液壓缸工作壓力為3—4.5MPa,液壓機常用壓力為21—３2MPａ，工程機械選用16MPa較為合適。表5—1液壓額定壓力系列單位：ＭＰａ0．63１１．62。54。0６.31０１6202５31.540表5—２液壓缸內(nèi)徑系列單位:mｍ８10１２１6２0２５３２4０50638０1001251602０025０３2０4００500表5-３活塞桿直徑系列單位：ｍm45６810１214１６182０２2252８３2364０４55０５６６370809010０１10125１401６０1８020０220２50２8032036040０表5—４活塞行程系列單位:mm25508０10012５1６０2002５０3２040０5005.7.2液壓缸行程液版缸行程見表5-4活塞行程系列。５。７.3液壓缸長度的確定液壓缸長度根