机械制造装备设计-第32讲ppt课件.ppt

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1、重庆理工林园分校毛国平副教授机械制造装备设计第三章典型部件设计第三章典型部件设计返回主页退出上一页下一页第二节支承件设计第三节导轨设计第四节机床刀架和自动换刀装置设计第三章典型部件设计3.2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、支承件的材料上一页下一页退出返回主页四、提高支承件结构性能的措施返回本章第三章典型部件设计退出返回本节返回主页下一页3.2.1支承件的功能和应满足的基本要求支承件：机床的基础构件，包括床身、立柱、横梁、摇臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降台等。也称为“大件”。作用：承载和作为基准。支承其它机床零部件，保持它们的相对位置，承受

2、各种切削力等。第三章典型部件设计退出返回本节返回主页下一页3.2.1支承件的功能和应满足的基本要求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——质量比设计时应力求在满足刚度的基础上，减轻机床重量。（2）应具有良好的动态特性，各阶频率不致引起结构共振支承件的固有频率不致与激振频率重合而产生共振；不会发生薄壁振动而产生噪声等应具有较大的动刚度（激振力的副值与振副之比）、较大的阻尼，使支承件受到一定副值周期性激振力的作用时，受迫振动的振幅较小。（3）热稳定性好使整机的热变形较小或热变形对加工精度、表面质量的影响较小。（4）排屑畅通、调运安全，并具有良好的结构工艺性第三

3、章典型部件设计退出返回本节返回主页下一页设计步骤1、进行受力和变形分析。2、初步决定其形状和尺寸。3、进行验算。4、修改、对比，选择最佳方案。3.2.2支承件的结构设计第三章典型部件设计退出返回本节返回主页下一页支承件的静力分析中、小型机床：载荷以切削力为主。重量（工件、移动部件）忽略不计。如中型车床、铣床、钻床、加工中心等。精密和高精度机床：载荷以移动件的重力和热应力为主。切削力较小（因以精加工为主）忽略不计。如双柱立式坐标镗床等。大型机床：载荷必须同时考虑工件重力、切削力和移动件的重力。如重型车床、落地镗铣床、龙门式机床等。3.2.2支承件的结构设计第三章典型部件设计退出返

4、回本节返回主页下一页3.2.2支承件的结构设计支承件的静刚度载荷是通过导轨面施加到床身上去的。变形包括床身自身的变形，导轨部分局部的变形，导轨表面的接触变形。如自身刚度和局部刚度较高，则接触压强的分布基本上是均匀的，接触刚度也较高。如自身刚度或局部刚度不足，则在集中载荷作用下，构件变形较大，使接触压强分布不均，使接触变形分布也不均，降低了接触刚度。支承件的变形自身变形局部变形接触变形形状选择的原则支承件的变形，主要是弯曲和扭转，与截面惯性矩有关，即与截面形状有关。材料和截面积相同而形状不同时，截面惯性矩相差很大。提高支承件的刚度，必须选取有利的截面形状。第三章金属切削机床设计退

5、出返回本节返回主页下一页3.2.2支承件的结构设计机床的类型、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床身、前倾拖板布局形式较多，优点是排屑困难，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。数控机床的总体布局支承件的基本形状：箱形类、板块类、梁类第三章典型部件设计退出返回本节返回主页下一页3.2.2支承件的结构设计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

6、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。比较后可知：空心截面的刚度都比实心的大。圆（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低。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32第三章典型部件设计退出返回本节返回主页下一页3.2.2支承件的结构设计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他壁板，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

7、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。肋条布置图35、局部增设肋条图36有些支承件的内部要安装其它机构，不但不能封闭，即使安装隔板也会有所妨碍，这时采用加强肋来提高刚度。合理配置加强肋是提高局部刚度的有效方法。加强肋的高度可取为壁厚的4～5倍，厚度与壁厚之比为0．8～1。第三章典型部件设计退出返回本节返回主页下一页3.2.2支承件的结构设计合理选择支承件的壁厚焊接支承件一般采用钢板与型钢焊接而成。支承件的壁厚应根据工艺上的可能选择得