机床支承件结构设计.ppt

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1、机床支承件结构设计12机床支承件概述支承部件设计流程主要内容机床支承件概述功能要求功用与结构特征基本设计要求支承件材料选择设计方法机床支承件概述尺寸容量包容工件轮廓尺寸和最大行程性能要求静刚度高、动刚度好、热变形小、导轨受力合理技术及经济效率操作安全方便、易于维修、低成本、高效制造装拆外观造型要求明快、简洁、俊秀、直线方角功能要求支承件功用支承作用—放置部件，承受力基准作用—各部件间的相互位置关系和相对运动轨迹尺寸容量—包容工件的轮廓尺寸，满足行程结构特征空间板系组合结构空间力系载体机床支承件概述功用与结构特征高刚度化—结构设计及加工高阻尼精度—增加系统阻尼，调整构件

2、自身频率高耐磨性—选取耐磨材料，保证润滑良好热变形小—注重散热和隔热，平衡温度场，采用热对称结构小的内应力—结构上和材料上保证，进行时效处理其他—排屑通畅，操作方便，吊运安全，加工及装配性好等机床支承件概述正确设计影响整机精度、刚度基本设计要求铸件优点：内摩擦力大阻尼系数大振动衰减性好成本低适合批量生产缺点：周期长需做木模易产生缺陷优点：质量轻生产周期短不易产生废品肋板布置灵活所需设备简单缺点：需要时效处理成本高不适合批量化优点：阻尼性能好尺寸稳定性好抗腐蚀性强制造成本低热导率小缺点：重量大需预埋机械连接易产生废品机床支承件概述焊接件花岗石支承件材料选择设计方法设计方

3、法原则说明应用范围类比设计依据经验改良；简单、实用灰铸铁床身或由铸件改为焊件设计力学设计用古典力学原理进行刚度设计焊件刚度定性设计；类比设计的验核计算有限元法设计依据固体力学的能量原理进行近似分析、计算大型精密、高精密机床最常用机床支承件概述机床支承部件一般设计流程组合支承布局形式分配刚度大体尺寸大致结构机床布局大件尺寸结构形式方案分析性能校核确定尺寸细化结构信息搜集初定方案方案细化机床支承部件具体设计流程整体布局确定形体尺寸刚度设计截面形状、窗口和壁厚设计加强肋设计连接结构设计细节设计分析校核结构特征的工艺性特征整体布局结构类型◎“—”形形式承载结构主要是床身，或床

4、身与底座的组合。整体布局—结构选择◎“

5、”形形式承载结构主要是立柱，或立柱与底座的组合。◎“┴”形形式承载结构式床身和立柱的组合结构类型◎“匚”形形式承载结构是床身与立柱、横臂等三者的结合。称为单臂式机床。整体布局—结构选择◎“□”形形式支承由床身、横梁以及双立柱组合而成，形成封闭的方框。整体布局—结构选择数控机床受热变形与切入方向关系整体布局—运动部件选择与工件形状、尺寸和重量的关系工件较轻时工作台完成进给工件较重或较高时工作台与刀具完成进给大型、重型工件刀具进给确定形体尺寸机床型号总长总宽导轨最大间距导轨长导轨宽筋厚导轨面距丝杠座距离丝杠座宽与立柱接触面长机床床身

6、主要参数确定机床床身和立柱形体尺寸的主要参数如下机床立柱主要参数机床型号总长总宽总高导轨最大间距导轨长导轨宽筋厚导轨面距丝杠座距离丝杠座宽依据后床身确定截面长度确定截面长宽比确定形体尺寸刚度设计确定支承大件最小刚度弯曲刚度设计计算扭转刚度设计计算基本截面形状的选择主要载荷：弯、扭材料消耗相同时惯性矩：空心>实心抗弯：矩形>方形>圆形抗扭：矩形<方形<圆形刚度：封闭截面>不封闭截面形状的选择最简单截面形状、窗口和壁厚设计截面形状选择壁厚的设计按目前工艺水平，砂模铸造的壁厚根据当量尺寸C按下表选择。式中L、B、H—铸件的长、宽和高（m）当量尺寸/m0.751.01.51.

7、82.02.533.54.5壁厚/m81012141618202225注：C为最小尺寸铸件壁厚：壁厚的设计中型机床，5~6mm，闭式，正确布置隔板、肋，防止薄壁振动。或采用10mm厚壁板大、重型，25mm以上壁厚。焊接件壁厚：隔板和加强筋的选择隔板主要用于两壁间连接纵向隔板抗弯；横向隔板抗扭；斜向隔板抗弯扭加强肋设计床身加强筋形式斜肋板斜肋+纵向肋纵、横向组合肋米字形肋加强肋设计立柱内壁筋板布置形式直肋三角形肋交叉肋蜂窝形箱米字肋井字肋铸件外表上肋的厚度:0.8s铸件内腔中肋的厚度:(0.6～0.7)s肋的高度：≤5s连接结构的设计导轨的连接部位结构单壁单壁加肋c、d

8、为双壁，复杂，用于精密机床或大承载e、f用于立柱导轨，f刚度最好连接结构设计立柱导轨的连接部位结构连接结构设计凸台外径对孔板壁刚度的影响凸缘结构形式支承件与基础的连接基础的形式与基础的连接形式支垫位置与变形量细节设计吊装孔的设计与质心在同一平面内起吊、放置平稳足够的吊装刚度布置润滑油道、冷却液流道管路接口设计加工面设计电气部件、油箱等安装布置立柱吊装孔分析校核三维软件建模，相关软件分析运动干涉分析强度分析刚度分析模态分析热分析依据分析结果，对结构进行改进和完善