第三章 典型部件設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 第四版

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,目,錄,第一章,機(jī)械制造及裝備設(shè)計(jì)方法,第二章,金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),第三章,典型部件設(shè)計(jì),第七章,機(jī)械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì),第五章,機(jī)床夾具設(shè)計(jì),第四章,工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì),第六章,物流系統(tǒng)設(shè)計(jì),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,第一節(jié),主軸部件設(shè)計(jì),第二節(jié),支承件設(shè)計(jì),第三節(jié),導(dǎo)軌設(shè)計(jì),第四節(jié),機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì),第三章,典型部件設(shè)計(jì),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1,主軸部件設(shè)計(jì),主軸部件,是,機(jī)床的執(zhí)行,件，由主軸,及其支承軸,承、傳動(dòng)件,、密封件

2、及,定位元件等,組成。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.1,主軸部件應(yīng)滿足的基本要求,（,1,）旋轉(zhuǎn)精度,：,裝配后，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，在,安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動(dòng),。旋轉(zhuǎn)精度,取決于主軸、軸承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度,（,2,）剛度,：,是指主軸部件在外加載荷作用下抵抗變性的能,力。主軸部件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承等剛度,的綜合反映。,（,3,）抗振性,：,是指抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。,（,4,）溫升和熱變性,：主軸部件運(yùn),轉(zhuǎn)時(shí)，因各相對(duì)處的摩擦生熱，切,削區(qū)的切削熱等使主軸部件的溫度,升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，,造成主

3、軸部件的所謂熱變性。,（,5,）精度保持性,：,是指長(zhǎng)期地保,持其原始制造精度的能力。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.2,主軸部件的傳動(dòng)方式,：,特點(diǎn)是,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能夠傳,遞較大的扭矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，,應(yīng)用最廣,。缺點(diǎn)是,線速度不能過(guò)高,，通常小,于,1215m/s,。,：,特點(diǎn)是,靠摩擦力傳動(dòng),（除同步齒形,帶外）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低，特,別適用于中心距較大的兩軸間傳動(dòng)。皮帶有,彈性可吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，適宜高速,傳動(dòng)。帶傳動(dòng)在過(guò)載中會(huì),打滑,，能起到過(guò)載,保護(hù)作用。缺點(diǎn)是有滑動(dòng)，不能用在速比要,求準(zhǔn)確的場(chǎng)合。,主軸部件的傳動(dòng)方式,各傳動(dòng)

4、類型具有什么特點(diǎn),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.2,主軸部件的傳動(dòng)方式,：,同步齒形帶,是通過(guò)帶上的齒形與帶輪上,的輪齒相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。同步齒形,帶的齒形有兩種,:,梯形齒和圓弧齒。,：特點(diǎn)是主軸單元大,大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的,剛度，降低了噪聲和振動(dòng)；有較寬的調(diào)速,范圍；有較大的驅(qū)動(dòng)功率和扭矩；便于組,織專業(yè)化生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、高,速加工中心和數(shù)控車床中。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.3,主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),臥式銑床變速箱,主軸部件結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)應(yīng)該包括,哪些方面？,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.3

5、,主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),多數(shù)機(jī)床的主軸采用,前、后兩個(gè)支承,。,為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床采用,三個(gè)支承,。三個(gè)支承,中可,以前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承,；也,可,以前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承,。且后者,應(yīng)用較多。,臥式銑床變速箱,某加工中心主軸箱展開(kāi)圖,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.3,主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),：,兩個(gè)方向的推力軸承都,布置在前支承外。這類配置方案在前支承,處軸承較多，,發(fā)熱大，溫升高,；但主軸受,熱后,向后伸長(zhǎng),，不影響軸向精度，精度高,，對(duì)提高主軸部件剛度有利。,用于軸向精,度和剛度要求較高的高精度機(jī)床或數(shù)控機(jī),床,。,：,兩個(gè)方

6、向的推力軸承都,布置在后支承處。這類配置方案前支承處,軸承較少，發(fā)熱小，溫升低；但主軸受熱,后,向前伸長(zhǎng),，影響軸向精度。,用于軸向精,度要求不高的普通精度機(jī)床,，如立銑、多,刀車床等。,推力軸承位置的配置形式,（推力軸承布置在什么位置）,各配置形式各有什么特點(diǎn)？,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.3,主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),（,3,）,：兩個(gè)方向的推,力軸承分別布置在前后兩個(gè)支承,處。這類配置方案當(dāng)主軸受熱伸,長(zhǎng)后，,影響主軸軸承的軸向間隙,。為避免松動(dòng)，可用彈簧消除間,隙和補(bǔ)償熱膨脹。,常用于短主軸,，如組合機(jī)床主軸。,（,4,）,：兩個(gè)方向的推,力軸承在前支承的后側(cè)。這類配

7、,置方案可減少,主軸的懸伸量,，并,使主軸的,熱膨脹向后,；但,前支承,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升也可能較高,。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.3,主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),合理布置傳動(dòng)件在主軸上的軸向位置，可,以,改善主軸的受力情況，減少主軸變形，提高,主軸的抗振性,。主軸上傳動(dòng)件軸向布置時(shí)，應(yīng),盡量靠近前支承，有多個(gè)傳動(dòng)件時(shí)，其中最大,傳動(dòng)件應(yīng)靠近前支承。（,意義,）,主軸傳動(dòng)件位置布置的內(nèi)容,傳動(dòng)件在主軸上的布置方式,應(yīng)盡量靠近前支承，有多個(gè)傳動(dòng)件時(shí)，其中最,大傳動(dòng)件應(yīng)靠近前支承。,（,原則,）,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.3,主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),請(qǐng)指出以下

8、結(jié)構(gòu)參數(shù)？,1,2,3,4,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.3,主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),按機(jī)床類型、功率和加工直徑查表,滿足工藝要求的，不削弱強(qiáng)度情況,下的較大值,取決于主軸端部結(jié)構(gòu)、前支承軸承,配置等，由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定,綜合主軸彎曲和支承變形，確定最,佳跨距,1,2,3,4,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.3,主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),（,1,）主軸的構(gòu)造,主軸的構(gòu)造和形狀主要,取決于主軸,上所安裝的刀具、夾具、傳動(dòng)件、,軸承等零件的類型、數(shù)量、位置和,安裝定位方法,等。,（,2,）主軸的材料和熱處理,普通機(jī)床主軸可選用中碳鋼,（如,45,鋼），調(diào)質(zhì)處理后，在主軸

9、端部、,椎孔、定心軸頸或定心錐面等部位,進(jìn)行局部高頻淬硬，以提高其耐磨,性。,（,3,）主軸的技術(shù)要求,首先制定出滿足,主軸旋轉(zhuǎn)精度,所需,的技術(shù)要求；再考慮表面粗糙度、,表面硬度等,主支承軸頸,設(shè)計(jì)基準(zhǔn),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.4,主軸滾動(dòng)軸承,主軸部件中最重要的組件是什么？,進(jìn)行主軸部件設(shè)計(jì)時(shí)候，關(guān)于軸承我們需要考慮哪些方,面的問(wèn)題？,（軸承配置、精度選擇）,（軸承配置部分涉及一些）,（軸承預(yù)緊、潤(rùn)滑和密封）,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.4,主軸滾動(dòng)軸承,主軸軸承的配置型式應(yīng),根據(jù)剛度、轉(zhuǎn)速、承載能力、抗振性和噪,聲等,要求來(lái)選擇。,

10、良好的高速性能，承,載小,（高速輕載荷精,密機(jī)床）,角接觸球軸承,中等轉(zhuǎn)速、切削負(fù)載,大、要求剛度高,（如,數(shù)控車床、鏜床）,雙,(,三,),聯(lián)角接觸,球,+,雙列圓柱滾子,徑向剛性好，并有較,高的轉(zhuǎn)速,（如臥式銑,床）,雙列圓柱滾子,+,角接,觸雙列推力球,+,雙列,圓柱滾子軸承,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.4,主軸滾動(dòng)軸承,角接觸球軸承,雙列圓柱滾子,+,角接,觸雙列推力球,+,雙列,圓柱滾子軸承,雙,(,三,),聯(lián)角接觸,球,+,雙列圓柱滾子,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.1.4,主軸滾動(dòng)軸承,前軸承的精度要選得高一點(diǎn)，一般比后軸承高一級(jí)。,

11、安裝軸承時(shí)，如果將前后軸承的偏移方向放在同一側(cè)，,則可以有效減少主軸端部的偏移。,主軸的精度等級(jí),：,P0,、,P6,、,P5,、,P4(SP),、,P3,、,P2,（,UP,）,預(yù)緊就是采用預(yù)加載荷的方法消除軸承間隙，而且有,一定的過(guò)盈量，使?jié)L動(dòng)體和內(nèi)外圈接觸部分產(chǎn)生預(yù)變形，,增加接觸面積，提高支承剛度和抗振性。預(yù)緊力通常分為,三級(jí)：輕預(yù)緊、中預(yù)緊和重預(yù)緊，代號(hào)為,A,、,B,、,C,。,（,1,）雙列圓柱滾子軸承預(yù)緊有兩種方式：一是用螺母軸,向移動(dòng)軸承內(nèi)圈；二是采用過(guò)盈套進(jìn)行軸向固定。,（,2,）角接觸軸承使內(nèi)外圈產(chǎn)生軸向錯(cuò)位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)徑向和,軸向預(yù)緊。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)

12、械工程學(xué)院,3.1.4,主軸滾動(dòng)軸承,潤(rùn)滑的作用,減少摩擦、降低溫升和防止腐蝕,潤(rùn)滑不良的影響,軸承溫升劇增，加速軸承的磨損，,影響主軸組件的正常工作,滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式的選擇依據(jù),軸承的類型、轉(zhuǎn)速和工作載荷,滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑主要有哪兩種？,潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油,速度較低時(shí)，溫升較低用哪種潤(rùn)滑劑？,速度較高時(shí)候用哪種潤(rùn)滑劑？,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,主軸滾動(dòng)軸承的密封,?,作用,:,1.,防止灰塵、屑未和切削液等進(jìn)入軸承，以減少腐蝕和磨,損；,2.,防止?jié)櫥屯饴Ｗo(hù)環(huán)境，避免污染,?,密封方式：,?,分,接觸式密封,和,非接觸式密封,兩類。,?,接觸式,:,有摩擦和磨損

13、，發(fā)熱嚴(yán)重，用于低速主軸。如徑向,密封圈和毛氈密封圈。,?,非接觸式,:,迷宮式和隙縫式，發(fā)熱很小，應(yīng)用廣泛。又分為,間隙式、曲路式和墊圈式。,?,為保證密封作用，旋轉(zhuǎn)部分與固定部分之間的徑向間隙應(yīng)小,于,0.2,0.3mm,，還要有回孔油，以防漏油。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.2,支承件設(shè)計(jì),一、支承件的功能和應(yīng)滿足的基本要求,二、支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),三、支承件的材料,四、提高支承件結(jié)構(gòu)性能的措施,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.2,支承件設(shè)計(jì),該學(xué)習(xí)內(nèi)容具有普適性,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,?,理解支撐件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法；,?,掌握機(jī)床支撐件設(shè)計(jì)的幾個(gè)原則（書(shū)本

14、知識(shí)）,思考,:,支撐件的主要作用,設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要素是什么,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.2,支承件設(shè)計(jì),支撐件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理,根據(jù)受力情況進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)拓,撲。趙州橋就是合理結(jié)構(gòu)拓?fù)涞牡湫停瑱C(jī)床支承件設(shè)計(jì)也是類似,的道理。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.2.1,支承件的功能和應(yīng)滿足的基本要求,機(jī)床的支承件,是指床身、立柱、橫梁、底座等大件，相,互固定聯(lián)接成機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。機(jī)床上其它零部件可,以固定在支承件上，或者工作時(shí)在支承件的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),支承件包括什么？,支承件的作用是什么？,機(jī)床的支承件的主要功能是保證機(jī)床各零部件之間的,相,互位置和相互運(yùn)動(dòng)

15、精度,，并保證機(jī)床有足夠的,靜剛度,、,抗振性,、,熱穩(wěn)定性,和,耐用度,。,支承件主要承受哪些載荷？,重力,切削力,摩擦力,傳動(dòng)力,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.2.1,支承件的功能和應(yīng)滿足的基本要求,支承件應(yīng)滿足的基本要求,：,（,1,）應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度,質(zhì)量比,（,2,）應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性，各階頻率不致引起,結(jié)構(gòu)共振,（,3,）熱穩(wěn)定好,（,4,）排屑暢通、調(diào)運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,（一）機(jī)床的類型、布局和支承件的形狀,機(jī)床的類型可分為三類,：中小型機(jī)床、精密和高精密,機(jī)床、大型和重型機(jī)床,機(jī)床的布局

16、形式,直接影響支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。中型臥,式車床采用前傾車身、前傾托板布局形式較多，,優(yōu)點(diǎn),是排屑困難，不使切屑堆積在導(dǎo)軌上將熱量傳給床身,而產(chǎn)生熱變形；容易安裝自動(dòng)排屑裝置；創(chuàng)深設(shè)計(jì)成,封閉的箱形，能保證有足夠的抗彎和抗扭強(qiáng)度。,支承件的基本形狀,：箱形類、板塊類、梁類,3.2.2,支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,（二）支承件的截面形狀和選擇,支承件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì),是應(yīng)在最小重量條件下，具有最大靜剛度。,靜剛度包括彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，均與截面慣性矩成正比。支承件,截面形狀不同，即使同一材料、相等的截面面積，其抗彎和扭轉(zhuǎn)慣,性矩也不同。,比較后可知：,（,1,）空

17、心截面的剛度都比實(shí)心的大,（,2,）圓（環(huán)）形截面的抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低,（,3,）封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開(kāi)口截面的剛度，特別是抗扭剛度,3.2.2,支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,（三）支承件筋板和,筋,條的布置,筋,板,是指連接支承件四周外壁的,內(nèi)板，它能使支承件外壁的局部,載荷傳遞給其它壁板，從而使整,個(gè)支承件承受載荷，加強(qiáng)支承件,的自身和整體剛度。,布置方式,：水平、垂直、斜向。,一般將,筋,條,配置在支承件的某一,內(nèi)壁上，主要為了減小局部變形,和薄壁振動(dòng)，用來(lái)提高支承件的,局部剛度。,筋,條的布置,：縱向、,橫向和斜向，常常布置成交叉排

18、,列,（四）合理選擇支承件的壁厚,為減輕機(jī)床重量，比后應(yīng)盡可能,選的薄些。,焊接支承件一般采用鋼板與型鋼,焊接而成。,3.2.2,支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.2.3,支承件的材料,支承件常用的材料,有鑄鐵、鋼板和型鋼、天然花崗,巖、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、樹(shù)脂混凝土等,。,（一）鑄鐵：,鑄造性能好，阻尼系數(shù)大，振動(dòng)衰減,性能好，成本低，適于成批生產(chǎn)。要進(jìn)行時(shí),效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。,（二）鋼板焊接結(jié)構(gòu)：,制造周期短，剛性好，便于,產(chǎn)品更新和結(jié)構(gòu)改進(jìn)，重量輕。,（三）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土：,抗振性好，成本低。,（四）天然花崗巖：,性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗,振性好，

19、熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強(qiáng)，不導(dǎo)電,，抗磁，與金屬不粘結(jié)，加工方便。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,（五）樹(shù)脂混凝土：,剛度高，具有良好的阻尼性能，抗振性好，熱,穩(wěn)定性高，質(zhì)量輕，可有良好的幾何形狀精度，極好的耐腐蝕性，,成本低，無(wú)污染，生產(chǎn)周期短，床身靜剛度高。且可以預(yù)埋金屬或,添加加強(qiáng)纖維來(lái)提高某些力學(xué)性能。,整體結(jié)構(gòu)形式,;,分塊結(jié)構(gòu)形式,;,框架結(jié)構(gòu)形式,3.2.3,支承件的材料,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.2.4,提高支承件結(jié)構(gòu)性能的材料措施,（一）提高支承件的靜剛度和固有頻率：,提高支承件的靜剛度和固有頻率主要方法,是根據(jù)支承件受力情況合理的選擇支

20、承件的,材料、截面形狀和尺寸、壁厚，合理的布置,肋板和肋條，以提高結(jié)構(gòu)整體和局部的彎曲,剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,（二）提高動(dòng)態(tài)特性：,（,1,）改善阻尼特性,：對(duì)于,鑄件,支承件，鑄件內(nèi)砂芯,不清除，或在支承件中填,充型砂或混凝土等阻尼材,料，可以起到減振作用。,對(duì),焊接,支承件，除了可以,在內(nèi)腔中填充混凝土減振,外，還可以充分利用結(jié)合,面間的摩擦阻尼來(lái)減小振,動(dòng)。（即分段焊縫可增大,阻尼）?；蛘?采用阻尼涂,層,。,（,2,）采用新材料制造支承,件：,剛性高、抗振性好，,熱變形小、耐化學(xué)腐蝕,3.2.4,提高支承件結(jié)構(gòu)性能的材料措施,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),

21、大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,（三）提高熱穩(wěn)定性：,主要方法有：,（,1,）控制溫升：,采用分離或隔絕熱源方法,（,2,）采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)：,所謂熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)是指在,發(fā)生熱變形時(shí)，其工件或刀具回轉(zhuǎn)中心線,的位置基本保持不變，因而減小了對(duì)加工,精度的影響。,（,3,）采用熱補(bǔ)償裝置：,采用熱補(bǔ)償裝置的基本,方法是在熱變形的相反方向上采取措施，,產(chǎn)生相應(yīng)的反方向熱變形，使兩者之間影,響互相抵消，減少綜合熱變形。,3.2.4,提高支承件結(jié)構(gòu)性能的材料措施,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3,導(dǎo)軌設(shè)計(jì),一、導(dǎo)軌的功用和應(yīng)滿足的基本要求,二、導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,三、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)

22、類型及特點(diǎn),四、提高道軌精度、剛度和耐磨性的措施,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.1,導(dǎo)軌的功用和應(yīng)滿足的基本要求,（一）導(dǎo)軌的功用和分類,導(dǎo)軌的功用有哪些？,承受載荷,導(dǎo)向,導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)分類？,動(dòng)導(dǎo)軌,靜導(dǎo)軌,導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)分類,開(kāi)式導(dǎo)軌,在部件自重或外載作用下，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和支承,導(dǎo)軌的工作面始終接觸。,閉式導(dǎo)軌,借助于壓板使導(dǎo)軌承受較大的顛覆力矩。,按導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)分為：,滑動(dòng)導(dǎo)軌副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副,滑動(dòng)導(dǎo)軌副又可分為：,普通滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和卸荷導(dǎo)軌,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.1,導(dǎo)軌的功用和應(yīng)滿足的基本要求,導(dǎo)向精度高,導(dǎo)軌副在空載荷或切削條件

23、下運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際,運(yùn)動(dòng)軌跡與給定運(yùn)動(dòng)軌跡之間的符合程度；,影響因素,包括導(dǎo)軌的,幾何精度和接觸精度,、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形,式、導(dǎo)軌和支承件的剛度、導(dǎo)軌的油膜厚度和油膜剛度、導(dǎo),軌和支承件的熱變形等,承載能力大，剛度好,；,精度保持性,；,低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),；,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好,。,導(dǎo)軌應(yīng)滿足哪些要求？,精度,承載能力,剛度,摩擦阻力,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),精度保持性,壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、便于加工,/,裝配,/,調(diào)整,/,維修、成本低,重要要求：,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,退出,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（一）直線導(dǎo)軌的截面形狀,主要有四種：,矩形、三角形、燕尾形和圓

24、柱形,，它們可互相,組合，每種導(dǎo)軌副中還有凹、凸之分。,（,1,）矩形導(dǎo)軌：,承載能力,大、,剛度,高、制造簡(jiǎn)單、檢,驗(yàn)和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。,適于載荷較大而導(dǎo)向要求略低,的機(jī)床,（,2,）三角形導(dǎo)軌：,磨損時(shí),自動(dòng)補(bǔ)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(jī)械，大頂角用于大型或重型機(jī)床。三角形,導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有,對(duì)稱式和不對(duì)稱式,兩種。,注：,“,”為支承面，,“,”為導(dǎo)向面，,“,”為壓板面,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（一）直線導(dǎo)軌的截面形狀,（,3,）燕尾形導(dǎo)軌：,承載較大的,顛覆

25、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(yàn)維修都不大方便。適于,受力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的部件。,（,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(bǔ)償間隙,。主要用于受軸向負(fù),荷的導(dǎo)軌，應(yīng)用較少。,注：,“,”為支承面，,“,”為導(dǎo)向面，,“,”為壓板面,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（二）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀有三種：,平面環(huán)形、錐面環(huán)形和雙錐面導(dǎo)軌,?,平面環(huán)形導(dǎo)軌,?,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，能承受較大的軸向力，但不能承受,徑向力。,?,適用于由主軸定心的各種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的

26、機(jī)床，如,高速大,載荷立式車床等,。,平面環(huán)形導(dǎo)軌,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（二）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀有三種：,平面環(huán)形、錐面環(huán)形和雙錐面導(dǎo)軌,?,錐面環(huán)形導(dǎo)軌,?,能同時(shí)承受軸向力和徑向力，但不能承受較大的顛覆力矩。,導(dǎo)向性比平面環(huán)形導(dǎo)軌好，但制造較難。,?,適用于,承受一定徑向載荷和顛覆力矩的場(chǎng)合。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,?,雙錐面環(huán)形導(dǎo)軌,?,能承受較大的徑向力、軸向力和一定的顛覆力矩，但制造研,磨均較困難。,雙錐面環(huán)形導(dǎo)軌,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（二）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的

27、截面形狀有三種：,平面環(huán)形、錐面環(huán)形和雙錐面導(dǎo)軌,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（三）導(dǎo)軌的組合形式,（,1,）雙三角形導(dǎo)軌,（,2,）雙矩形導(dǎo)軌,（,3,）矩形和三角形組合,（,4,）矩形和燕尾形組合,1,、雙三角形導(dǎo)軌的組合,?,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；,雙三角形組合導(dǎo)軌,?,工藝性差，加工、檢驗(yàn)和,維修不方便。,?,常用于,在精度要求較高的,機(jī)床中，如絲杠車床、導(dǎo),軌磨床、齒輪磨床等。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（三）導(dǎo)軌

28、的組合形式,（,1,）雙三角形導(dǎo)軌,（,2,）雙矩形導(dǎo)軌,（,3,）矩形和三角形組合,（,4,）矩形和燕尾形組合,2,、雙矩形導(dǎo)軌的組合,寬式組合：兩條導(dǎo)軌的外側(cè)導(dǎo)向,窄式組合：一條導(dǎo)軌的兩側(cè)導(dǎo)向,?,承載能力大，制造簡(jiǎn)單。,?,常用于在普通精度機(jī)床和重,型機(jī)床中，如重型車床、組,合機(jī)床、升降臺(tái)銑床等。,?,導(dǎo)向方式,寬式組合,窄式組合,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,矩形和三角形組合導(dǎo)軌,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（三）導(dǎo)軌的組合形式,3,、矩形和三角形導(dǎo)軌的組合,?,導(dǎo)向性好，剛度高，制造方便；,?,應(yīng)用最廣，如車床、磨床、龍門銑床的床身導(dǎo)軌。,4,、矩

29、形和燕尾形導(dǎo)軌的組合,?,這類組合的導(dǎo)軌能承受較大力矩，調(diào)整方便；,?,常用于橫梁、立柱、搖臂導(dǎo)軌中。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.2,導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,（四）導(dǎo)軌間隙的調(diào)整,導(dǎo)軌面間的間隙,對(duì)機(jī)床工作性能有直接影響，如,果間隙過(guò)大，經(jīng)影響運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性；間隙過(guò),小，運(yùn)動(dòng)阻力大，導(dǎo)軌的磨損加快。因此必須保,證導(dǎo)軌具有合理間隙，磨損后又能方便地調(diào)整，,導(dǎo)軌常用,壓板、鑲條,來(lái)調(diào)整。,（,1,）壓板,用來(lái)調(diào)整導(dǎo)軌面的間隙和承受顛,覆力矩。,（,2,）鑲條：,調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)向間,隙。常用的鑲條有,平鑲條,和,斜鑲條,兩種。,（,3,）導(dǎo)向調(diào)

30、整板：,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,壓板間隙調(diào)整裝置,1,壓板，,2,工作臺(tái)，,3,支承面，,4,墊片，,5,鑲塊，,6,調(diào)整螺釘,?,壓板,?,作用：用于承受顛覆力矩和調(diào)整輔助導(dǎo)軌面間隙。,刮研,墊片,鑲塊,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,平鑲條間隙調(diào)整裝置,?,平鑲條,外形：,長(zhǎng)度方向上厚度相等，橫截面為矩形、平行四邊形或,直角梯形。,調(diào)整方法：,通過(guò)橫向移動(dòng)來(lái)調(diào)整間隙。,特點(diǎn)：,(a),、,(b),：鑲條制造容易，各處間隙不易調(diào)整均勻，剛件差；,(c),：鑲條剛性好，裝配方便，但調(diào)整麻煩。,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,?,斜鑲條,沿其長(zhǎng)度

31、方向有一定斜度，靠,縱向位移,使其兩個(gè)側(cè)面,分別與動(dòng)導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌接觸，調(diào)整導(dǎo)軌間隙，常用斜,度在,1,100,1,40,之間。,特點(diǎn)：,?,在全長(zhǎng)上兩個(gè)面分別同動(dòng)導(dǎo)軌和固定導(dǎo)軌均勻接觸；,?,支承面積同調(diào)整位置無(wú)關(guān)；,?,剛度比平鑲條高，但加工困難。,斜鑲條結(jié)構(gòu),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.3,導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn),（一）滑動(dòng)導(dǎo)軌,滑動(dòng)導(dǎo)軌,具有一定動(dòng)壓效應(yīng)的混合摩擦狀態(tài)。,導(dǎo)軌的動(dòng),壓效應(yīng)主要與導(dǎo)軌的摩擦速度、潤(rùn)滑油粘度、導(dǎo)軌面的油溝,尺寸和型式等有關(guān),。速度較高的主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，應(yīng)合理設(shè)計(jì)油,溝型式和尺寸，選擇合適粘度的潤(rùn)滑油，以產(chǎn)生較好的動(dòng)壓,效果。,優(yōu)點(diǎn),是結(jié)構(gòu)

32、簡(jiǎn)單、制造方便和抗振性好。,缺點(diǎn),是磨損快。,為提高耐磨性，廣泛采用塑料導(dǎo)軌和鑲,鋼導(dǎo)軌。塑料導(dǎo)軌使用粘結(jié)法或涂層法覆蓋在導(dǎo)軌面上。通,常對(duì)長(zhǎng)導(dǎo)軌噴涂法、對(duì)短導(dǎo)軌用粘結(jié)法。,四種導(dǎo)軌,：,粘結(jié)塑料軟帶導(dǎo)軌（四氟乙烯；受力后變形）,塑料涂層（環(huán)氧樹(shù)脂，填充劑）,金屬塑料復(fù)合導(dǎo)軌（鋼板、多孔青銅顆粒、聚四氟乙,烯層；可提高導(dǎo)軌板的導(dǎo)熱性）,鑲鋼導(dǎo)軌（分段鑲嵌）,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),大連理工大學(xué),機(jī)械工程學(xué)院,3.3.3,導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn),（二）靜壓導(dǎo)軌,靜壓導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)形式分開(kāi)式和閉式兩大類。,（三）卸荷導(dǎo)軌,卸荷導(dǎo)軌用來(lái),降低導(dǎo)軌面的壓力，減少摩擦阻力，從而提高導(dǎo)軌,的耐磨性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，尤其是對(duì)大、重型機(jī)床來(lái)說(shuō)，工作,臺(tái)和工件的質(zhì)量很大,導(dǎo)軌面上的摩擦阻力很大，常用卸荷導(dǎo)軌。,導(dǎo)軌的卸荷方式,有機(jī)械卸荷、液壓卸荷和氣壓卸荷。,機(jī)械