支承件设计课件.ppt

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1、第十一章支承件设计第一节概述一、功用支承其它零部件保证它们之间正确的相互位置关系和相对运动轨迹。切削时承受一定的重力、切削力、摩擦力、夹紧力。包括：床身底座、立柱、横梁、工作台、箱体、升降台等大件二、支承件的基本要求1、应具有足够的刚度和较高的刚度——质量比2、应具有良好的动态特性，各阶固有频率不致引起结构共振3、热稳定好4、从结构和材料上保证其内应力要小5、排屑畅通、调运安全，并具有良好的结构工艺性三、机床的类型、布局和支承件的形状机床的类型可分为三类：中小型机床精密和高精度机床大型和重型机床机床的布局形式直接影响支承件的结构

2、设计。中型卧式车床采用前倾车身、前倾托板布局形式较多优点是不使切屑堆积在导轨上将热量传给床身而产生热变形；容易安装自动排屑装置；床身设计成封闭的箱形，能保证有足够的抗弯和抗扭强度。床身结构图对称的床身结构，排屑器能从床身中部迅速地将炙热的切屑排除，并且冷却油的对称循环保证了机床的热稳定性高刚性结构四、支承件的静力分析正确的受力分析是合理设计支承件的基础支承件的分类：⑴一个方向的尺寸比另两个方向的大得多梁类件：床身、立柱、横梁、摇臂、滑枕⑵两个方向尺寸比第三方向的大得多板类件：底座、工作台、刀架等⑶三个方向尺寸差不多箱类件：箱体、

3、升降台摇臂钻受力分析如图：切削载荷为扭矩T和进给力Ff主要分析立柱和摇臂可视为悬臂梁摇臂：yz平面内弯矩M1(FfL)绕y轴扭矩M2（Ffe)T引起弯曲变形立柱分内外两层外柱受力：力偶矩在yz面内为M1=FfL在xz面内为M2=FfeT使外柱扭转内柱受力：与外柱类似主要以弯曲变形为主第二节支承件的静刚度与结构设计一、支承件的静刚度支承件的变形一般包括三个部分：自身变形、局部变形、接触变形支承件主要受力：拉压、弯曲、扭转1、提高自身刚度⑴截面形状和尺寸截面积为100cm2各种截面的抗弯抗扭惯性矩比较后可知：①空心截面的惯性矩比实心

4、的大加大轮廓尺寸，减小壁厚，可提高刚度②封闭截面的刚度远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度尽量设计成封闭截面③圆（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低按受力情况选取截面形状⑵合理布置筋板（隔板）筋板可提高整体刚度筋板是指连接支承件四周外壁的内板，它能使支承件外壁的局部载荷传递给其它壁板，从而使整个支承件承受载荷，加强支承件的自身和整体刚度。布置方式：水平、垂直、斜向。⑶开窗孔和加盖窗孔对刚度的影响决定于它的大小和位置矩形截面的立柱，窗孔尽量不要开在前、后壁上窗孔开在与弯曲平面垂直的壁上，影响抗弯刚度较大窗孔宽度不要超

5、过空腔宽度的70%窗孔边缘加厚窗孔加盖可恢复一定的刚度2、提高局部刚度合理配置加强筋适当加厚过渡壁加强筋的高度可取壁厚的4～5倍筋厚与壁厚之比为0.8～1a、轴承座b、c、薄壁d、立柱内环形筋，防止畸变3、提高接触刚度降低接触表面的粗糙度值Ra≤1.6重要表面须磨配或刮配高精度机床每25x25mm2为12个点精密机床为8个点普通机床为6个点接触点应分布均匀4、合理选择壁厚根据工艺的可能，尽量选薄一些当量尺寸C按C选壁厚，此壁厚是最薄尺寸支承件也可采用焊接结构焊接支承件一般采用钢板与型钢焊接而成生产周期短、省材料、易做成封闭结构二

6、、支承件的结构设计床身截面形状主要取决于刚度要求、导轨位置、内部安装的零件和排屑等数控车床不用手工操作，又必须排除大量切屑导轨常做成倾斜的立柱的截面有圆形、方形、矩形圆形截面抗弯差矩形截面的长尺寸放在受力大的方向上横梁有的受复杂的空间载荷，一般做成封闭截面底座连接部位要有足够的局部刚度三、支承件的材料和时效处理支承件常用的材料有：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（一）铸铁：铸造性能好，阻尼系数大，振动衰减性能好，成本低，适于成批生产。（二）钢板焊接结构：制造周期短，刚性好，便于产品更新和结构改进，重量

7、轻（三）预应力钢混凝土筋：抗振性好，成本低（四）天然花岗岩：性能稳定，精度保持性好，抗振性好，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（五）树脂混凝土：刚度高，具有良好的阻尼性能，抗振性好，热稳定性高，质量轻，可有良好的几何形状精度，极好的耐腐蚀性，成本低，无污染，生产周期短，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铸铁和钢质的支承件需要进行时效处理以消除内应力时效处理：自然时效人工时效振动时效四、支承件结构工艺性设计时应注意支承件的结构工艺性铸件要尽量形状简单，壁厚均匀，拔模容易，拐角要

8、圆滑过渡焊接件设法减少焊接变形，尽量不仰焊加工平面尽可能设在一个平面内，以便于加工第三节提高支承件性能的措施（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是根据支承件受力情况合理的选择支承件的材料、截面形状和尺寸、壁厚合理的布置隔板和筋