支承件及导轨设计.ppt

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1、第三章金属切削机床设计3.7支承件设计一、支承件的功能和应满足的基本要求二、支承件的结构设计三、支承件的材料四、提高支承件结构性能的措施第三章金属切削机床设计3.7.1支承件的功能和应满足的基本要求机床的支承件是指床身、立柱、横梁、底座等大件。支承件应满足的基本要求：（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，各阶频率不致引起结构共振（3）热稳定好（4）排屑畅通、调运安全，并具有良好的结构工艺性第三章金属切削机床设计3.7.2支承件的结构设计（一）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、精密和高精密机床、大

2、型和重型机床机床的布局形式直接影响支承件的结构设计。中型卧式车床采用前倾车身、前倾托板布局形式较多，优点是排屑方便，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。支承件的基本形状：箱形类、板块类、梁类支承件结构参考图课外资料第三章金属切削机床设计3.7.2支承件的结构设计（二）支承件的截面形状和选择支承件结构的合理设计是应在最小重量条件下，具有最大静刚度。静刚度包括弯曲刚度和扭转刚度，均与截面惯性矩成正比。支承件截面形状不同，即使同一材料、相等的截面面积，其抗弯和扭转惯性矩也不同。比

3、较后可知：（1）空心截面的刚度都比实心的大（2）圆（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低（3）封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度机床床身截面图第三章金属切削机床设计3.7.2支承件的结构设计（三）支承件筋板和筋条的布置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。一般将筋条配置在支承件的某一内壁上，主要为了减小局部变形和薄壁振动，用来提高支承件的局部刚度。筋条的布置：纵向、横向和斜向，常常布置成交叉排列。肋条布置、局部

4、增设肋条（四）合理选择支承件的壁厚为减轻机床重量，比后应尽可能选的薄些。焊接支承件一般采用钢板与型钢焊接而成。第三章金属切削机床设计3.7.3支承件的材料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。要进行时效处理，以消除内应力。（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，重量轻。（三）预应力钢筋混凝土：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

5、。第三章金属切削机床设计3.7.3支承件的材料（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。床身结构形式：整体结构形式分块结构形式框架结构形式第三章金属切削机床设计3.7.4提高支承件结构性能的材料措施（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，合理的布置肋板和肋条，以提高结构整体和局部的弯曲刚度和扭转刚度。

6、第三章金属切削机床设计3.7.4提高支承件结构性能的材料措施（二）提高动态特性：（1）改善阻尼特性：对于铸件支承件，铸件内砂芯不清除，或在支承件中填充型砂或混凝土等阻尼材料，可以起到减振作用。对焊接支承件，除了可以在内腔中填充混凝土减振外，还可以充分利用结合面间的摩擦阻尼来减小振动。（即分段焊缝可增大阻尼）。或者采用阻尼涂层。封砂结构床身、悬梁的阻尼（2）采用新材料制造支承件：刚性高、抗振性好，热变形小、耐化学腐蚀第三章金属切削机床设计3.7.4提高支承件结构性能的材料措施（三）提高热稳定性：主要方法有：（1）控制温升：采用分离或隔绝热源方法（2）采用热对称

7、结构：所谓热对称结构是指在发生热变形时，其工件或刀具回转中心线的位置基本保持不变，因而减小了对加工精度的影响。（3）采用热补偿装置：采用热补偿装置的基本方法是在热变形的相反方向上采取措施，产生相应的反方向热变形，使两者之间影响互相抵消，减少综合热变形。第三章金属切削机床设计3.8导轨设计一、导轨的功用和应满足的基本要求二、导轨的截面形状选择和导轨间隙的调整三、导轨的结构类型及特点四、提高道轨精度、刚度和耐磨性的措施第三章金属切削机床设计3.8.1导轨的功用和应满足的基本要求（一）导轨的功用和分类导轨的功用是承受载荷和导向。导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式

8、导轨。（二）导轨应满足的要求：导轨应满足精度高、承载