單工位雙面臥式車方組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì)
單工位雙面臥式車方組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì),單工位雙面臥式車方組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì),單工位,雙面,臥式,組合,機(jī)床,整體,總體,設(shè)計(jì)
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 焦 鋒 職 稱：
所在系部（單位）： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 教研室（研究室）： 機(jī)制教研室
題 目
單工位雙面臥式車方組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
陳文峰
專業(yè)班級(jí)
機(jī)設(shè)02-2班
學(xué)號(hào)
02080040
一、選題質(zhì)量
該生此次所選擇的題目為單工位雙面臥式車方機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，符合專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)，
能夠體現(xiàn)綜合訓(xùn)練的要求。題目難度中上，工作量大，所選課題與生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)，社會(huì)等結(jié)
合緊密。選題質(zhì)量較高。
二、開(kāi)題報(bào)告完成情況
開(kāi)題報(bào)告已經(jīng)完成。設(shè)計(jì)方案已經(jīng)確定，設(shè)計(jì)分工也也已明確,正在按照制定的計(jì)劃進(jìn)行，有取得了一定的成果。
三、階段性成果
該生對(duì)所選課題已經(jīng)有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，按照規(guī)定計(jì)劃進(jìn)行中，設(shè)計(jì)論文草稿已經(jīng)基本
成型，并完成部分零件圖。
四、存在主要問(wèn)題
因?yàn)橘Y料有限，遇到一些困難，比如某些部件具體尺寸的確定以及更加合理的設(shè)計(jì)過(guò)程。還
需要尋找更多的資料。
五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語(yǔ)
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
目 錄
前 言 2
1. 工 廠 簡(jiǎn) 介 3
1.1焦作市博瑞克液壓機(jī)械有限公司簡(jiǎn)介 3
1.2河南焦礦機(jī)器有限公司簡(jiǎn)介 4
1.3焦作市制動(dòng)器有限公司簡(jiǎn)介 4
1.4中軸集團(tuán)公司簡(jiǎn)介 5
2. 部分零件加工工藝 7
2.1鑄態(tài)球鐵曲軸制造工藝 7
2.2凸輪軸制造工藝 10
2.3 M419活塞的加工工藝分析 10
結(jié)束語(yǔ) 15
前 言
這次生產(chǎn)見(jiàn)習(xí)是我們參與實(shí)踐活動(dòng)的很重要的一部分，在老師的帶領(lǐng)下我們見(jiàn)習(xí)了焦作制動(dòng)器廠、中原軸件廠、焦做礦山機(jī)械廠、焦作博瑞克液壓機(jī)械廠等5個(gè)工廠。可以說(shuō)我們?cè)谶@次實(shí)習(xí)中學(xué)到了很多在課堂沒(méi)學(xué)到的知識(shí),受益匪淺：
1.實(shí)習(xí)目的：
生產(chǎn)實(shí)習(xí)是我們機(jī)自專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目列入專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的。其目的在于通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)專業(yè)實(shí)習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國(guó)情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識(shí)，對(duì)我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。
2.實(shí)習(xí)內(nèi)容：
①掌握機(jī)械加工工藝方面的知識(shí)及方法
②了解切削刀具方面的知識(shí)，熟悉常用刀具的結(jié)構(gòu)、選擇、用途等
③了解機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的知識(shí)，特別是加工中心等典型的數(shù)控設(shè)備
④了解企業(yè)生產(chǎn)管理模式，學(xué)習(xí)先進(jìn)的管理方式方法
⑤熟悉、鞏固鑄造工藝及設(shè)備方面的知識(shí)
1. 工 廠 簡(jiǎn) 介
1.1焦作市博瑞克液壓機(jī)械有限公司簡(jiǎn)介
焦作市博瑞克液壓機(jī)械有限公司創(chuàng)建于1958年，是國(guó)家機(jī)械工業(yè)部確定的冶金設(shè)備用液壓缸唯一定點(diǎn)生產(chǎn)廠家；國(guó)家液壓缸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草，修定單位之一，寶鋼設(shè)備配件研制中心成員單位之一；焦作市高新技術(shù)企業(yè)之一。2001年7月經(jīng)國(guó)家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)“雙高一優(yōu)”項(xiàng)目，投資3000萬(wàn)元的冶金設(shè)備用液壓缸易地經(jīng)改項(xiàng)目已完成。并能夠獨(dú)立生產(chǎn)多種高難度非標(biāo)油缸替代進(jìn)口油缸，且CAD覆蓋率達(dá)100％。
公司主要加工設(shè)備260臺(tái)，其中投資額1200萬(wàn)元從美國(guó)西來(lái)公司引進(jìn)目前世界上最先進(jìn)的內(nèi)孔加工設(shè)備――刮削滾刀機(jī)，采用鏜，滾壓方法，一次裝卡完成，使缸體內(nèi)孔精度達(dá)IT8級(jí)，并具有壓力自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒?，保證表面粗糙度始終如一。同時(shí)公司還用有先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，臥鏜銑床，多臺(tái)深孔強(qiáng)力珩磨機(jī)床，深孔鉆鏜床，8米外園磨床，14米車床以及車削中心，數(shù)控加工中心和先進(jìn)的綜合性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)等完善的檢測(cè)設(shè)備。
主要產(chǎn)品：
1.重型冶金設(shè)備用液壓缸
（1）JB2162－91冶金設(shè)備用液壓缸
（2 JB/ZQ4395－96重型冶金設(shè)備用液壓缸
（3）CD250/CG250重型冶金設(shè)備用力士樂(lè)液壓缸
（4）Y－HG冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓缸
（5）伺服壓下缸
（6）齒條壓下油缸
（7）帶位移顯示傳感器液壓缸
2.HSG01工程用液壓缸
3.標(biāo)準(zhǔn)系列氣缸
（1冶金設(shè)備用氣缸JB1444－1448－74
（2）QG國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中型汽缸
4.設(shè)計(jì)制造各種非標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，氣缸以及液壓泵站等產(chǎn)品
車床簡(jiǎn)介
焦作博瑞克液壓廠投資1200萬(wàn)從美國(guó)西來(lái)公司進(jìn)口的刮削滾光機(jī)，直接加工熱軋鋼管，一次向前走刀完成鏜、刮、滾光三道工序，比普通鏜床快15至80倍，刀具為壓力自動(dòng)補(bǔ)償式，能保證加工粗糙度始終保持一致，并按需要自行調(diào)節(jié)，可編程序控制器監(jiān)測(cè)機(jī)床運(yùn)行情況?？裳杆僬_地指出任何故障。其加工范圍：缸徑為mm，長(zhǎng)度4000mm。加工精度H8，之間選擇。
1.2河南焦礦機(jī)器有限公司簡(jiǎn)介
河南焦礦機(jī)器有限公司前身為焦作礦山機(jī)器股份有限公司，工廠始創(chuàng)于1949年。2005年9月，職工共同出次，買斷國(guó)有凈資產(chǎn)，完成了企業(yè)改制。
公司下設(shè)11個(gè)生產(chǎn)分廠，有各類加工設(shè)備600余臺(tái)，其中大型、精密、稀有設(shè)備110多臺(tái)，從鑄、鍛、鉚、焊到加工、裝配，形成完善的工藝手段和產(chǎn)品質(zhì)量控制體系，已通過(guò)ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證，是一個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模和實(shí)力的重型機(jī)械制造企業(yè)。河南省中小礦山機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心站設(shè)在該公司。
公司產(chǎn)品以破碎、粉磨設(shè)備為主導(dǎo)，主要有：年產(chǎn)30萬(wàn)噸及以上的水泥成套設(shè)備;用于火力發(fā)電機(jī)組的系列煤磨機(jī);各種顎式、錘式、賀錐式破碎機(jī);冶金用氧化球團(tuán)設(shè)備;全套選礦設(shè)備;高低壓電控制裝置;電除塵、水污染處理環(huán)保設(shè)備等。公司還將著力于潔凈煤生產(chǎn)設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和大型精密鑄造件的市場(chǎng)拓展，以滿足更多不同行業(yè)的需求。
1.3焦作市制動(dòng)器有限公司簡(jiǎn)介
焦作制動(dòng)器有限公司擁有先進(jìn)的工業(yè)設(shè)備，雄厚的技術(shù)實(shí)力，完備的檢測(cè)手段，嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系，高素質(zhì)的專業(yè)銷售隊(duì)伍，信譽(yù)至上的售后服務(wù)宗旨，是公司進(jìn)入市場(chǎng)，贏得用戶的有力保證。公司擁有高效的工程師3人，中級(jí)工程技術(shù)人員17人，技術(shù)人員25人，可為用戶提供國(guó)際產(chǎn)品和非標(biāo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。
公司生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有：電力液壓塊式制動(dòng)器、電力液壓推動(dòng)器、電力液壓盤式制動(dòng)器、電磁鐵塊式制動(dòng)器、電磁盤式制動(dòng)器等。公司生產(chǎn)的制動(dòng)器型號(hào)多，品種齊全，產(chǎn)品暢銷全國(guó)各地，應(yīng)用于起重運(yùn)輸、冶金、礦山、港口、建筑等機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械制動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，制動(dòng)平穩(wěn)，安全可靠，維修方便，耗電低，壽命長(zhǎng)，無(wú)噪音，操作頻率高等特點(diǎn)。公司產(chǎn)品首家通過(guò)"國(guó)家建筑城建機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心"認(rèn)證。
1.4中軸集團(tuán)公司簡(jiǎn)介
中軸集團(tuán)公司的核心企業(yè)中原軸件廠原本是一個(gè)小廠，后來(lái)由于大膽采用了節(jié)能節(jié)材的生產(chǎn)工藝，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得了主動(dòng)，產(chǎn)品供不應(yīng)求，急需擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。當(dāng)時(shí)原焦作市標(biāo)準(zhǔn)件廠北廠有20多畝廠區(qū)和2000平方米的廠房因生產(chǎn)不景氣在閑置。1994年初，中原軸件廠對(duì)其實(shí)施了吸收式合并，迅速在其現(xiàn)成的廠房?jī)?nèi)建起了一條大型生產(chǎn)線，這樣既保證了接收過(guò)來(lái)的原標(biāo)準(zhǔn)件廠職工有活干，也使企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)實(shí)力迅速壯大。
1996年春節(jié)前夕，中原軸件廠整體收購(gòu)了破產(chǎn)的原焦作市起重設(shè)備廠，2月7日宣布接收，2月8日該廠440名職工即得到妥善安置。為使下崗職工能早一天上崗，中原軸件廠的領(lǐng)導(dǎo)放棄休息，除夕夜帶領(lǐng)工人在車間抹水泥，整修地面。經(jīng)過(guò)28天的緊張奮戰(zhàn)，原來(lái)破舊不堪的起重設(shè)備廠被改造成年產(chǎn)30萬(wàn)件齒輪軸的專業(yè)廠。當(dāng)職工穿著新廠服參加新廠開(kāi)工典禮時(shí)，不少重新上崗的職工激動(dòng)得流下了熱淚。一位老工人感慨地說(shuō)：“中軸廠把這么好的設(shè)備安到我們這里，又有這么好的工作作風(fēng)，我們真的有出路了。”當(dāng)年，齒輪專業(yè)廠就創(chuàng)利320萬(wàn)元。
“職工的心是企業(yè)的根”
近幾年來(lái)，中軸集團(tuán)公司每進(jìn)行一次大的改革行動(dòng)和戰(zhàn)略調(diào)整，都找職工座談?dòng)懻?，以期達(dá)到多數(shù)職工的理解和支持。去年，中軸集團(tuán)公司先后在公司5個(gè)大的成員廠召開(kāi)職工民主座談會(huì)，每場(chǎng)座談會(huì)均有300到500名職工參加，場(chǎng)面頗為壯觀。座談會(huì)上，對(duì)職工提出的問(wèn)題，公司領(lǐng)導(dǎo)推心置腹，一一作答。5場(chǎng)座談會(huì)下來(lái)，共有120余名職工發(fā)言，或提意見(jiàn)建議，或就企業(yè)的改革和發(fā)展發(fā)表看法。會(huì)后，公司又專門安排人調(diào)查研究，使職工所提的問(wèn)題得到了圓滿的解決。
廠務(wù)公開(kāi)在中軸集團(tuán)公司已實(shí)行多年。一次，公司工會(huì)主席尚致和到下面檢查廠務(wù)公開(kāi)情況，在一個(gè)生產(chǎn)車間聽(tīng)到有工人議論，說(shuō)車間管理人員和輔助工太多，就是再減去一半也不會(huì)影響車間生產(chǎn)任務(wù)的完成。尚致和回來(lái)后，公司幾個(gè)領(lǐng)導(dǎo)一通氣，立即整改，近一半的管理人員和輔助工被減下來(lái)當(dāng)了操作工，車間面貌煥然一新。
中軸集團(tuán)公司從1998年開(kāi)始劃小核算單位，將原來(lái)的生產(chǎn)車間轉(zhuǎn)化為模擬經(jīng)營(yíng)實(shí)體的專業(yè)廠，讓專業(yè)廠直接面對(duì)市場(chǎng)，對(duì)市場(chǎng)信息作出快速靈敏的反應(yīng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的探索，中軸集團(tuán)公司決定由公司紀(jì)檢和工會(huì)出面，對(duì)本單位的財(cái)務(wù)、工資分配、招待費(fèi)、通信費(fèi)、勞保用品發(fā)放等每月審查一次，然后簽名認(rèn)可。一個(gè)專業(yè)廠的廠長(zhǎng)克扣工人工資4000多元情況被查證落實(shí)后，公司對(duì)這名廠長(zhǎng)及時(shí)作出了免除廠長(zhǎng)職務(wù)、開(kāi)除留用的處分。?
其旗下的焦作中軸森特凸輪軸有限公司是專業(yè)研制和生產(chǎn)高檔發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的企業(yè)，注冊(cè)資本2700萬(wàn)元，現(xiàn)有職工280人，其中高中級(jí)技術(shù)人員63人。公司引進(jìn)德國(guó)CBN雙磨頭高線速數(shù)控凸輪型面磨削工藝和主軸徑磨削工藝，采用美國(guó)凸輪軸檢測(cè)儀及國(guó)產(chǎn)先進(jìn)的數(shù)控凸輪軸加工設(shè)備，工藝裝備水平國(guó)內(nèi)一流。企業(yè)年產(chǎn)高檔汽車發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸30萬(wàn)根，主要與廣西玉柴、山東濰柴、一汽大柴、江蘇錫柴等國(guó)內(nèi)知名汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠家配套河南中軸集團(tuán)有限公司是軸類產(chǎn)品的生產(chǎn)基地,依靠H750、H1000、H1200系列楔橫軋機(jī)，能軋制四缸、六缸、八缸等直徑小于120MM，長(zhǎng)度小于1200MM的多種鋼制凸輪軸毛坯。引進(jìn)的德國(guó)、美國(guó)等國(guó)際最先進(jìn)的凸輪軸磨削加工及檢測(cè)設(shè)備，能同時(shí)滿足不同用戶對(duì)凸輪軸毛坯、半成品、成品的各種需求。
目前該公司凸輪軸同國(guó)內(nèi)幾大知名柴油機(jī)主機(jī)廠家直接配套，供貨信譽(yù)良好。
2. 部分零件加工工藝
2.1鑄態(tài)球鐵曲軸制造工藝
1.生產(chǎn)工藝設(shè)備和原材料的選用
（1）熔煉使用3t/h熱風(fēng)雙排大間距沖天爐；
（2）球化孕育處理采用堤壩包沖入法球化，包內(nèi)孕育和隨流孕育相結(jié)合的辦法；
（3）造型使用國(guó)產(chǎn)金屬型覆砂生產(chǎn)線#采用無(wú)冒口鑄造，鐵液利用率高，鑄型精度高，剛度好；
（4）精選球鐵用的生鐵和鑄造焦。
2.球化孕育處理的材料選擇和工藝控制
生產(chǎn)鑄態(tài)珠光體球鐵曲軸，主要是對(duì)球化和孕育處理工藝進(jìn)行控制。
（1）球化工藝的控制
使用8-5型復(fù)合球化劑#在此基礎(chǔ)上加入適量的合金元素，利用球化劑中的合金元素影響球鐵的二次結(jié)晶，得到所需求的珠光體含量，阻礙鐵素體的形成及石墨球周圍牛眼狀鐵素體的形成，促進(jìn)珠光體的形核和長(zhǎng)大。球化劑的化學(xué)成分為：7%-9%Mg，4%—6%Re，40%—44%Si，適量的Cu、Sb、Bi、Ba、Ce。單一的合金元素不能滿足高材質(zhì)的綜合性能要求，需采用多種微量合金元素復(fù)合合金化。其中Sb和Bi對(duì)球鐵起雙重作用，既促進(jìn)石墨化，細(xì)化石墨，同時(shí)促進(jìn)形成珠光體；用Ce和Sb配合穩(wěn)定珠光體的同時(shí)，可改善石墨的圓整性并防止石墨畸變；Ba和Bi配合除促進(jìn)石墨化外，還促進(jìn)Si的孕育效果，能大量增加石墨球數(shù)，使石墨球更加細(xì)小、圓整，同時(shí)減少白口傾向；Cu細(xì)化穩(wěn)定珠光體，確保獲得綜合力學(xué)性能更高的鑄態(tài)球鐵。以上微量元素相互配合，因側(cè)重點(diǎn)不同，生產(chǎn)應(yīng)用中主要體現(xiàn)其綜合效果。
（2）孕育工藝的控制
采用多次孕育以改善基體組織和石墨的均勻性，有效地防止孕育衰退，達(dá)到細(xì)化晶粒組織，消除自由滲碳體，提高綜合力學(xué)性能和切削加工性能的目的。孕育工藝，見(jiàn)表1。
生產(chǎn)鑄態(tài)珠光體球鐵，單靠爐前孕育，孕育的均勻性較差，在澆注后期極易產(chǎn)生孕育衰退，金相組織中石墨球粗大，數(shù)量少，滲碳體含量超標(biāo)，嚴(yán)重惡化力學(xué)性能和切削加工性能。若進(jìn)行二次隨流孕育，可提高孕育的均勻性，改善孕育衰退現(xiàn)象，見(jiàn)表2。
表2顯示：二次孕育明顯優(yōu)于爐前一次孕育，金屬基體組織中的石墨球更加細(xì)小且數(shù)量更多，珠光體含量穩(wěn)定在85%以上，并消除自由滲碳體。
表3顯示：鑄態(tài)球鐵硬度達(dá)到270HB，切削加工性能好，原因是鑄態(tài)球鐵工藝控制中孕育均勻，無(wú)偏析，自由滲碳體極少，在強(qiáng)度提高的情況下，伸長(zhǎng)率也得到增加?？傊?，球化、孕育劑的加入量應(yīng)根據(jù)原鐵液的品質(zhì)和化學(xué)成分以及孕育效果進(jìn)行調(diào)整。
（3）熔煉控制
獲得優(yōu)質(zhì)的鑄態(tài)珠光體球鐵，球化和孕育工藝只是各工藝控制中的一個(gè)環(huán)節(jié)，原鐵液的品質(zhì)也是一個(gè)重要前提，它需要一個(gè)有效運(yùn)作的質(zhì)量保證體系來(lái)保證。嚴(yán)把爐料配料及熔煉操作，爐況穩(wěn)定，保證原鐵液化學(xué)成分準(zhǔn)確，合適的過(guò)熱度，嚴(yán)格控制爐
渣中FeO的含量，減少鐵液的含氣量和非金屬夾雜物的含量，從而改善鐵液的品質(zhì)和化學(xué)成分的準(zhǔn)確性。
表4顯示：原鐵液的碳當(dāng)量CE含量為4.0%—4.3%之間，CE低鐵液的過(guò)冷傾向大，孕育效果好；Mn高增加縮松傾向，產(chǎn)生一次滲碳體惡化力學(xué)性能，因此不用高M(jìn)n促進(jìn)形成珠光體，而采用球化劑中的其他合金元素保證珠光體；P、S是有害元素，越低越好；處理后的鐵液碳當(dāng)量CE含量為4.3%--4.6%之間，此時(shí)鐵液的流動(dòng)性最好，凝固時(shí)體積膨脹量大，可實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮和無(wú)冒口鑄造，特別適合金屬型覆膜砂鑄造，獲得組織致密、表面光潔度高的鑄件?？刂奇V和稀土的殘留量，主要是保證球化良好的前提下不衰退，同時(shí)要求，否則對(duì)石墨的圓整性不利，其偏析是晶界致脆和反白的根源。另外，要求，避免球化衰退和保證石墨球的圓整性。表5為部分爐次的化學(xué)及力學(xué)性能。只要滿足以上條件，就可以生產(chǎn)出合格的曲軸。
2.2凸輪軸制造工藝
凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精交加工和精加工，起工藝流程如下：毛胚--毛胚檢查--銑兩端面、鉆中心孔、車軸頸--粗磨軸頸--鉆油道孔、擴(kuò)、絞球座孔、擴(kuò)螺紋底孔、攻絲、倒角、鉆軸頸油孔--粗磨凸輪--清洗--凸輪表面淬火--校直--精磨軸頸--精磨凸輪--磁粉探傷--精車止推面--磷化--拋光軸頸和止推面--清洗--檢測(cè)軸頸及跳動(dòng)--壓裝鋼球及定位銷。
2.3 M419活塞的加工工藝分析
1.M419活塞結(jié)構(gòu)
M4 19 活 塞結(jié)構(gòu)如圖1所示。該活塞采用LD8鋁銅合金材料鍛造，它由頂部、頭部、裙部三部分組成。頭部呈圓錐體，裙部呈橢圓，頂部為形;頭部有三道環(huán)槽，上面兩道安裝氣環(huán)，下面一道安裝油環(huán);油環(huán)底部分布著兩排回油孔，油槽下面還有一排油孔;活塞頭部從上至下呈圓錐體，裙部呈橢圓，內(nèi)腔復(fù)雜，壁厚不均勻。
2. 加工定位基準(zhǔn)選擇
M4 19 活 塞銷孔加工采用專用銼床，其他部位加工用通用機(jī)床，配以專用工夾量具。由于活塞內(nèi)腔形狀復(fù)雜、厚度不勻、徑向剛性差，每道工序都要產(chǎn)生夾緊變形而影響精度，因此制訂工藝時(shí)必須充分考慮活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和精度要求。
活 塞 的 整個(gè)加工過(guò)程分粗、精加工兩個(gè)階段，這對(duì)容易變形的活塞尤為重要。55#工序(精定位的修整)前為粗加工，主要包括止口、外圓、頂面及銑床工序;為避免精加工表面受損傷，主要表面，如外圓、環(huán)槽、活塞銷孔表面的精加工放在55#工序后進(jìn)行。
（1） 精基準(zhǔn)選擇
由于 活 塞 銷孔軸線與裙部外圓軸線垂直且對(duì)稱、活塞環(huán)槽兩側(cè)面與裙部外圓軸線垂直等，故理論上可以用裙部外圓作為定位基準(zhǔn)，但生產(chǎn)中選用裙部止口(中164舒喲作為統(tǒng)一的加工定位基準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)為:
a. 以 其 作為加工裙部、頭部、頂面和銷孔等主要表面的統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，有利于保證它們的相互位置;
b. 采 用 外圓定位時(shí)，由于活塞內(nèi)腔壁厚不均，夾緊外圓必然會(huì)使活塞變形。采用裙部止口定位、軸向壓緊，可減小變形，從而有力保證活塞各結(jié)構(gòu)尺寸;
c. 使 用 方便。當(dāng)所要加工的活塞品種改變時(shí)，只需更換止口定位原件即可。
（2） 粗基準(zhǔn)的選擇
由于 活 塞 內(nèi)腔表面是不加工的，而活塞零件要求內(nèi)腔表面相對(duì)外形表面保持相同壁厚，所以必須進(jìn)行粗基準(zhǔn)的選擇，否則活塞重量會(huì)產(chǎn)生相對(duì)其軸線的不對(duì)稱，影響工作平穩(wěn)性。
加工 方 案 最終采用以內(nèi)腔為粗基準(zhǔn)，目的是為了保證壁厚均勻，同時(shí)用內(nèi)腔底面定位，以保證止口端面尺寸。其加工定位如圖20
（3） 精基準(zhǔn)的修整
在 55# 工序進(jìn)行。
（4） 其它基準(zhǔn)使用
以銷孔作為輔助基準(zhǔn)。
3．活塞加工的主要工序分析
本點(diǎn)活塞外圓 、環(huán)槽和銷孔的精加工是活塞加工中的三道主要工序。
（1）外圓精加工
M4 19 活 塞的橫截面為橢圓曲線，縱向帶有錐度，其外圓的精加工除了要獲得規(guī)定的尺寸、形狀和表面粗糙度外，還需要提高與止口的同軸度。這一精加工工序包括:
a. 靠 模 車削以活塞的下端面和止口定位，沿軸線壓緊，采用錐度靠模，由刀架上的指針控制刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，以實(shí)現(xiàn)活塞錐度的加工;
b. 活 塞 偏心切削為了切削出橫截面為橢圓的活塞外形，采用專用車夾具，夾具以活塞的下端面、止口及活塞銷孔定位，沿活塞軸線壓緊，使活塞的旋轉(zhuǎn)中心與車床主軸的旋轉(zhuǎn)中心偏移0.6土0.lm ，安裝好零件，車一側(cè)橢圓，將零件回轉(zhuǎn)180。重新安裝，車另一側(cè)橢圓，兩次車削，加工活塞外圓的橢圓度。
（2） 環(huán)槽精加工
方法 如 圖 3，在前后刀架上分別裝上兩組切槽刀，以進(jìn)行半精加工和精加工，環(huán)槽的寬度和槽間距離，決定于切槽刀的寬度和夾板的厚度。為了提高槽
寬和槽間距的精度，切槽刀和夾板的兩側(cè)面均需經(jīng)過(guò)磨削，其厚度尺寸公差應(yīng)限制在0.00 5^0.Ol mm，為了保證環(huán)槽側(cè)面與裙部軸線垂直，切槽刀應(yīng)與活塞裙
部軸線垂直，也就是要使刀架上裝夾刀具的基準(zhǔn)面與機(jī)床主軸軸線垂直。這可在裝夾刀具前用千分表找正，使其誤差不超過(guò)0.O lmm。切槽刀刃口的表面粗糙度對(duì)環(huán)槽側(cè)面的表面粗糙度影響很大，因此要求刃口表面粗糙度Ra為0.2 um，并需經(jīng)過(guò)研磨。切削液采用煤油和柴油的混合液。
M419柴油機(jī)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，其活塞裙部油槽曾出現(xiàn)疲勞裂紋。為提高M(jìn)419活塞裙部油槽強(qiáng)度，油槽底部的加工改用滾壓工藝。按要求，活塞油槽寬度應(yīng)為，表面粗糙度應(yīng)為，須在處實(shí)施滾壓。加工油槽時(shí)，粗、精加工一次完成，先用一粗車刀進(jìn)行粗加工，然后再用一精車刀進(jìn)行精加工。精車刀的選用非常重要，既要保證尺寸精度，同時(shí)又要保證表面粗糙度。采用整體切槽刀具，材料選用高速鋼，刀具前角為，以便排屑更順暢。在加工中為了保證兩槽的平行度，采用反切法。車刀反裝，工件反轉(zhuǎn)，這樣可使工件重力和刀的切削力保持一致，不易引起振動(dòng)；此外，切屑又不易嵌在槽中，可提高表面粗糙度質(zhì)量。寬度尺寸由切槽刀保證。在完成槽的精加工后，下一道工序就是進(jìn)行滾壓，此工序在車床上進(jìn)行，選用特定轉(zhuǎn)速保持設(shè)定的力對(duì)槽進(jìn)行滾壓。
（3） 銷孔精加工
為了保證活塞與連桿的連接狀況良好和發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)活塞銷孔提出了很高的技術(shù)要求，即銷孔的精度等級(jí)為IT6級(jí)，表面粗糙度Ra為0.8，圓
度為0.005.銷孔精鏗工序是在金剛石幢床上進(jìn)行的，機(jī)床主軸采用靜壓軸承，剛性好，回轉(zhuǎn)精度高，轉(zhuǎn)速達(dá)到2500轉(zhuǎn)每分鈍為了保證銼桿運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)，在鎖桿內(nèi)加入平衡塊，以達(dá)到較高的加工精度。精幢銷孔，選用活塞端面和止口及活塞銷孔作為定位基準(zhǔn)。銷孔軸線與頂面的距離尺寸，通過(guò)尺寸鏈的計(jì)算加以保證。為減小夾緊變形，壓住活塞的頂面來(lái)保證加工精度。
按上述工藝試加工50件活塞，其各項(xiàng)尺寸均達(dá)到了圖紙要求。活塞的主要尺寸公差示于下表。
結(jié)束語(yǔ)
為期兩周的實(shí)習(xí)結(jié)束了，在這期間我們總共在五個(gè)單位進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，在老師和工廠技術(shù)人員的帶領(lǐng)下看到了很多也學(xué)到了很多。讓我對(duì)原先在課本上許多不很明白的東西在實(shí)踐觀察中有了新的領(lǐng)悟和認(rèn)識(shí)。
在這個(gè)科技時(shí)代中，高技術(shù)產(chǎn)品品種類繁多，生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程也各不相同，但不管何種產(chǎn)品，從原料加工到制成產(chǎn)品都是遵循一定的生產(chǎn)原理，通過(guò)一些主要設(shè)備及工藝流程來(lái)完成的。因此，在專業(yè)實(shí)習(xí)過(guò)程中，首先要了解其生產(chǎn)原理，弄清生產(chǎn)的工藝流程和主要設(shè)備的構(gòu)造及操作。其次，在專業(yè)人員指導(dǎo)下，通過(guò)實(shí)習(xí)過(guò)程見(jiàn)習(xí)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及開(kāi)發(fā)等環(huán)節(jié)，初步培養(yǎng)我們得知識(shí)運(yùn)用能力。概括起來(lái)有以下幾方面：
1.了解了當(dāng)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展概況，生產(chǎn)目的、生產(chǎn)程序及產(chǎn)品供求情況。
2.了解了機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)方法和技術(shù)路線的選擇，工藝條件的確定以及流程的編制原則。
3.了解了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)格、包裝和使用要求。
4.在企業(yè)員工的指導(dǎo)下，見(jiàn)習(xí)生產(chǎn)流程及技術(shù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，鍛煉自己觀察能力及知識(shí)運(yùn)用能力。
5.社會(huì)工作能力得到了相應(yīng)的提高,在實(shí)習(xí)過(guò)程中，我們不僅從企業(yè)職工身上學(xué)到了知識(shí)和技能，更使我們學(xué)會(huì)了企業(yè)中科學(xué)的管理方式和他們的敬業(yè)精神。感到了生活的充實(shí)和學(xué)習(xí)的快樂(lè)，以及獲得知識(shí)的滿足。真正的接觸了社會(huì)，使我們消除了走向社會(huì)的恐懼心里，使我們對(duì)未來(lái)充滿了信心，以良好的心態(tài)去面對(duì)社會(huì)。同時(shí)，也使我們體驗(yàn)到了工作的艱辛，了解了當(dāng)前社會(huì)大學(xué)生所面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題，促使自己努力學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，為自己今后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
6.增進(jìn)了我們的師生感情，從這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)的全過(guò)程來(lái)看，自始至終我們都服從老師的安排，嚴(yán)格要求自己，按時(shí)報(bào)到，注重安全。
本次實(shí)習(xí)使我第一次親身感受了所學(xué)知識(shí)與實(shí)際的應(yīng)用，理論與實(shí)際的相結(jié)合，讓我們大開(kāi)眼界，也算是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的一個(gè)初審吧！這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)對(duì)于我們以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。在短短的一個(gè)星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認(rèn)識(shí)，也讓我們初步的認(rèn)識(shí)了這個(gè)社會(huì)，對(duì)于以后做人所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā)！
16
河南理工大學(xué)
畢
業(yè)
實(shí)
習(xí)
報(bào)
告
系別：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院
專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)：02級(jí)2班
姓名：陳文峰
學(xué)號(hào)：02080040
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題目名稱
單工位雙面臥式車方組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì)
姓名
陳文峰
專業(yè)班級(jí)
機(jī)設(shè)02-2班
學(xué)號(hào)
02080040
一、選題的目的和意義
組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額)，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器(PLC)、數(shù)字控制(NC)等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。
二、國(guó)內(nèi)外研究綜述
由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的方法
1．通過(guò)圖書(shū)館查閱相關(guān)的手冊(cè)及書(shū)籍；
2．通過(guò)工業(yè)期刊閱覽室參閱相關(guān)期刊；
3．通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)了解模具方面的最新動(dòng)態(tài)；
4．向老師請(qǐng)教一些難點(diǎn)、疑點(diǎn)；
5．設(shè)計(jì)過(guò)程中與同學(xué)討論各類問(wèn)題。
四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況
參考文獻(xiàn)：
《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 大連組合機(jī)床研究所編 機(jī)械工業(yè)出版社 1975
《金屬切削機(jī)床》 鄧懷德 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1987
《機(jī)械設(shè)計(jì)》 濮良貴 紀(jì)名剛 主編 高等教育出版社 2001
《機(jī)械原理》 孫桓 陳作模 高等教育出版社 2001
《行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》 饒振剛主編 國(guó)防工業(yè)出版社 1980
五、指導(dǎo)教師審批
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
前 言………………………………………………………………………………....1
1. 制定機(jī)床總體設(shè)計(jì)方案…………………………………………………………..….3
1.1設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………………………..…3
1.2機(jī)床總體設(shè)計(jì)的依據(jù)………………………………………………………..…3
1.2.1概述……..………………………………………….………………………3
1.2.2機(jī)床的總體布局………………………………………………………..….4
1.2.3.工件及工藝分析………………………………………………………..….5
1.3工件加工原理…………………………………………………………………...6
1.4行星輪計(jì)算及原理誤差分析……………………………………………..……7
2. 機(jī)床配置形式的選擇………………………………………………………….……11
2.1機(jī)床配置形式概述………………………………………………………...….11
2.2機(jī)床支撐件的選擇……………………………………………………………12
2.3床身設(shè)計(jì)…………………………………………………………………...….13
3. 動(dòng)力部件的選擇………………………………………………………………….…16
3.1切削力的計(jì)算及刀具的選擇............................................................................16
3.2電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………………………………16
4. 液壓滑臺(tái)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………….…20
4.1液壓滑臺(tái)系統(tǒng)概述……………………………………………………………20
4.1.1液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的特點(diǎn)……………………………………………………20
4.1.2滑臺(tái)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求…………………………………………………20
4.2導(dǎo)軌的選擇……………………………………………………………………21
4.2.1導(dǎo)軌的功用和分類…………………………………………………….…21
4.2.2滑動(dòng)導(dǎo)軌………………………………………………………………..…..24
4.2.3滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………….36
5. 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………….……37
5.1液壓系統(tǒng)概述…………………………………………………………………37
5.2參數(shù)幾數(shù)據(jù)……………………………………………………………………38
5.3確定液壓系統(tǒng)工作要求………………………………………………………38
5.4擬訂液壓系統(tǒng)原理圖…………………………………………………………39
5.5計(jì)算和選擇液壓元件…………………………………………………………40
5.5.1液壓缸的計(jì)算…………………………………………………………..…40
5.5.2液壓泵的選擇………………………………………………………..……45
5.5.3選擇控制元件…………………………………………………………..…47
5.6液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算………………………………………………………..……48
5.7液壓結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定……………………………………………………...……48
總 結(jié)..............................................................................................................................52
致 謝……………………………………………………………………......................53
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………..................54
3
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
前 言
為期四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，最后一項(xiàng)重要任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是工科專業(yè)學(xué)校教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分，是教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗(yàn)，其實(shí)踐性和綜合性是其它教學(xué)環(huán)節(jié)所不能代替的。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固和提高所學(xué)知識(shí)，全面提高畢業(yè)生的素質(zhì)，使之能較快的適合工程實(shí)踐，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力具有十分重要的作用。
通過(guò)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高了以下能力：
1、 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；
2、 綜合運(yùn)用基本技能，包括繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱及閱讀文獻(xiàn)等等的能力；
3、 調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究的積極性，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和組織協(xié)作工作的能力，學(xué)習(xí)撰寫(xiě)科技論文和技術(shù)報(bào)告，正確運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語(yǔ)言闡述理論和技術(shù)問(wèn)題的能力；
4、 學(xué)會(huì)收集加工各種信息的能力，以及獲取新知識(shí)的能力；
5、 培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。
我們的設(shè)計(jì)題目是：臥式單工位雙面車方組合機(jī)床。我們知道，組合機(jī)床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件組成的專用機(jī)床。它專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序，機(jī)床的輔助部件部分地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，大大的提高了生產(chǎn)率。而車方機(jī)床，就是用曲率半徑很大的橢圓短半軸曲線代替直線切削方形工件。在機(jī)床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機(jī)床工作時(shí),裝兩把車刀的車頭主軸由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng),同時(shí)車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺(tái)帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。一次裝夾,一個(gè)工步完成了4 個(gè)平面的切削。與一般銑削相比，減少了工件的二次裝夾和調(diào)整分度的時(shí)間，提高了生產(chǎn)率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本。
車方機(jī)床只是眾多機(jī)床類型中的一種，其設(shè)計(jì)也應(yīng)符合一般機(jī)床的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，即：
（1）工藝可行性。指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)的需要。大致包括以下內(nèi)容：機(jī)床可完成的工序種類，加工零件的類型、材料和尺寸范圍，毛坯的種類等。
（2）加工精度和表面粗糙度。
（3）生產(chǎn)率。
（4）自動(dòng)化程度。
(5）操作安全方便和工作可靠。
（6）效率，使用期限和成本等等。
設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該注意使機(jī)床體積小，重量輕，占地面積小，外形美觀以及注意防止環(huán)境污染，如減少噪音，防止漏油等等。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了很多困難和問(wèn)題，一方面我們自己不斷查閱相關(guān)資料盡力去解決，同時(shí)，還得到了許多老師的大力支持，他們有問(wèn)必答，講解耐心詳細(xì)，誨人不倦，在此表示衷心的感謝。
1.制定機(jī)床總體設(shè)計(jì)方案
1.1設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)任務(wù)：臥式單工位雙面車方組合機(jī)車
工件名稱：小型拖拉機(jī)操縱軸
生產(chǎn)批量：中批生產(chǎn)
材料：45鋼
產(chǎn)品圖如下
1.2機(jī)床總體設(shè)計(jì)的依據(jù)
1.2.1概述
機(jī)床設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)，所進(jìn)行的創(chuàng)造性勞動(dòng)。而機(jī)床設(shè)計(jì)的第一步，就是整體方案的確定。即在調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，提出所設(shè)計(jì)機(jī)床的工藝方法、運(yùn)動(dòng)和布局、傳動(dòng)和控制、結(jié)構(gòu)和性能等的初步方案。
總體方案是部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的影響較大。因此，在擬定總體方案的過(guò)程中，必須綜合地考慮，使所定方案技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效果好。確定機(jī)床的總體方案，包括下列內(nèi)容：
（1）調(diào)查研究 包括調(diào)查和分析工件、了解使用要求和制造條件、調(diào)查研究現(xiàn)有同類型機(jī)床等。
（2）工藝分析 包括確定機(jī)床上的工藝方法、運(yùn)動(dòng)等。
（3）機(jī)床總體布局 一般包括：分配運(yùn)動(dòng)、選擇傳動(dòng)形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、擬定從布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施等。最后，繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達(dá)所采用的總體布局，規(guī)定聯(lián)系尺寸，并確定主要技術(shù)參數(shù)。
另外，當(dāng)機(jī)床的傳動(dòng)和控制較復(fù)雜時(shí)，須擬定機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖。對(duì)于不同類型的機(jī)床，擬定總體方案的側(cè)重點(diǎn)也是不同的。通用機(jī)床的工藝比較定型，一般是側(cè)重于機(jī)床的系列化工作、對(duì)現(xiàn)有同類型機(jī)床的調(diào)查分析以及新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
1.2.2機(jī)床的總體布局
機(jī)床的總體布局是指確定機(jī)床的組成部件，以及各個(gè)部件和操縱、控制機(jī)構(gòu)在整臺(tái)機(jī)床中的配置。
合理的總體布局的基本要求是：
（1）保證工藝方法所要求的工件和刀具的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
（2）保證機(jī)床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度和抗振性。
（3）便于操作、調(diào)整、修理機(jī)床；便于輸送、裝卸工件、排除切屑。
（4）經(jīng)濟(jì)效果好，如節(jié)省材料、減少機(jī)床占地面積等。
（5）造型美觀。
機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)的一般步驟是，首先根據(jù)工藝分析分配機(jī)床部件的運(yùn)動(dòng)，選擇傳動(dòng)形式和支承形式；然后安排操作部位，并擬定在布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施。上述步驟之間有著密切聯(lián)系，必要時(shí)可互相穿插或并進(jìn)。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床為一臺(tái)專用組合機(jī)床，組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計(jì)的一種高效率專用機(jī)床。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些限制及組合機(jī)床各種工藝方法能達(dá)到的加工精度，表面粗糙度及技術(shù)要求、解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問(wèn)題。如果確定零件可以利用組合機(jī)床加工，那么，為使加工過(guò)程順利進(jìn)行并達(dá)到要求的生產(chǎn)率，必須在掌握大量的零件加工工藝資料基礎(chǔ)上，全面考慮影響制定零件丁藝方案、機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素反應(yīng)注意的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析比較，以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法(包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基難及夾壓方案等)、確定工序(或工步)間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機(jī)床配置型式等等，這些便是組合機(jī)床方案制定的主要內(nèi)容。
1.2.3.工件及工藝分析
工件是機(jī)床的工作對(duì)象，是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，必須明確工件的特點(diǎn)和加工要求，諸如：被加工面的尺寸精度、相互位置精度、表面光潔度以及對(duì)生產(chǎn)率的要求等。
選擇典型工件進(jìn)行分析：如圖1-1
圖1-1
加工拖拉機(jī)操縱軸方頭(見(jiàn)圖1-1) ，原工序?yàn)樵谝鸭庸ち送鈭A后,用銑床銑削方頭,由于需要分度轉(zhuǎn)位,輔助工時(shí)較長(zhǎng)。改為專用臥式組合機(jī)床車削方頭,在機(jī)床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機(jī)床工作時(shí),裝兩把車刀的車頭主軸由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng),同時(shí)車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺(tái)帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。一次裝夾,一個(gè)工步完成了4 個(gè)平面的切削,提高了生產(chǎn)效率。
① 零件材料為45號(hào)鋼，零件工作中受力不很大，可以在車削之后做淬火處理，以提高起剛度強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命。
② 此生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，應(yīng)盡量提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，采用專用機(jī)床生產(chǎn)比較合理。
1.3工件加工原理
車方機(jī)床由車頭行星輪系機(jī)構(gòu)產(chǎn)生刀尖的橢圓曲線軌跡。
圖1-2
車方原理見(jiàn)圖1-2 ,齒輪與的傳動(dòng)比為1∶2 ,當(dāng)?shù)都獍惭b在比齒輪 的分度圓小的圓周上時(shí),則刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓。證明如下:設(shè)齒輪 的分度圓半徑為OA =R , O點(diǎn)為齒輪的分度圓中心,刀尖在分度圓內(nèi)定點(diǎn)a處,且Oa/ OA = λ 。當(dāng)?shù)姆侄葓A在上作純滾動(dòng)時(shí),圓心O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O′,齒輪上a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至a′點(diǎn)( 坐標(biāo)為x,y) ,而Oa = O′a′,由圖2 可知:
x = Pb + ca′= PO′cosθ+ O′a′cosθ = Rcosθ+Oa cosθ
= Rcosθ+λRcosθ = R (1 +λ) cosθ （1)
y = O′b - O′c = PO′sinθ- O′a′sinθ = Rsinθ- Oasinθ
=Rsinθ- λRsinθ = R (1 - λ) sinθ (2)
由式(1) 得
=
由式(2) 得
=
則/ (1 +λ) 2 +/(1 - λ) 2 = + = 1 (3) 式(3) 為橢圓方程,所以a 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓。同理可以證明,和a 點(diǎn)對(duì)稱于中心O 點(diǎn)的另一刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡也是一個(gè)橢圓。若λ接近于1 時(shí),橢圓短半徑處曲率半徑很大,接近于直線。設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)男行禽?的分度圓半徑,可以控制用橢圓曲線代替直線所引起的直線度誤差,滿足加工一般方頭的精度要求。
1.4行星輪計(jì)算及原理誤差分析
車方機(jī)床的車頭行星輪系如圖1-3 所示。
圖1-3
1.行星輪分度圓直徑D3 的設(shè)計(jì)計(jì)算
圖1.2 所示的E 點(diǎn)與F 點(diǎn)的y 坐標(biāo)值之差為計(jì)算直線度誤差的初始值。根據(jù)工件精度要求,給出初始直線度公差0.09mm。由零件簡(jiǎn)圖1 的方頭邊長(zhǎng) = 26.91 ±0.09和初始線度公差值,我們可以計(jì)算出圖2 中E點(diǎn)和F點(diǎn)的坐標(biāo)在E點(diǎn)，零件的直線度誤差大到最大值則： =2 6.91 2=13.455
在F點(diǎn)，零件的直線度誤差達(dá)到最小值，則：
=26.91 2-0.09=03.365
所以 E 點(diǎn)坐標(biāo)為 (0 ,13.455) ,
F 點(diǎn)坐標(biāo)為(13144 ,13144) ,顯然刀尖在E 點(diǎn)時(shí),θ( ∠O′PO) = 90°。但必須注意的是,在F 點(diǎn)時(shí),夾角θ不等于45°。
將E 點(diǎn)θ = 90°和y = 13.455代入式(2) 中,得
R (1 - λ) = 13.455 (4)
將F 點(diǎn)坐標(biāo)代入式(1) 和(2) 中,得
R (1 +λ) cosθ = 13.365 (5)
R (1 - λ) sinθ = 13.365 (6)
聯(lián)立式(4) 、(5) 和(6) 解得R =64.59997mm ,圓整取R =65mm。 分度圓直徑 = 130mm。
將R = 65mm 代入式(4) 中得λ = 0.791 718 2
2.曲線近似直線的車方原理直線度誤差的分析計(jì)算
由于工件上有的圓角,橢圓曲線近似直線段的長(zhǎng)度小于GF ,近似直線段的車方原理直線度誤差值小于計(jì)算給出的初始值。
一個(gè)橢圓曲線與圓有4 個(gè)交點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)在x 方向上的距離為近似直線段的長(zhǎng)度。交點(diǎn)I 的y 值與中點(diǎn)E 的y值之差即為原理直線度誤差。
橢圓方程： +=1
圓的方程： + =
聯(lián)立解之得4 個(gè)交點(diǎn),其中第一象限的交點(diǎn)I 的坐標(biāo)值為
= （7）
= (8)
由變換為,工件倒圓直徑的基本尺寸d = 29.65mm ,半徑基本尺寸r = 14.825mm ,將R =65mm ,
λ = 0.791 718 2 , r = 14.825mm代入式(7) 和(8) 得
= 13.405mm, = 6.269mm
近似直線段的長(zhǎng)度L′= 2= 2 ×6.104 = 12.538mm。
令PE = h ,按圖1 計(jì)算的直線段長(zhǎng)度為
L = 2 = 2 = 12.448mm
兩者之差ΔL = L′- L = 12.538 – 12.448 = 0.09mm ,符合零件圖紙的要求。
近似直線段的車方原理的直線度誤差計(jì)算值Δ=h-= 13.455– 13.405 = 0.05mm ,即直線段的車方原理直線度誤差是0.05mm ,比初始值小的多,完全可以滿足一般方頭的精度要求。
2.機(jī)床配置形式的選擇
2.1機(jī)床配置形式概述
機(jī)床的配置形式通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過(guò)程方案等就可以確定。但在在基本形式的基礎(chǔ)上，由于工藝的組織，動(dòng)力頭的不同配置方法，零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。他們對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性能，重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟(jì)效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到，就是在有些情況下，多工藝過(guò)程方案不大的更改或重新安排，往往會(huì)使機(jī)車簡(jiǎn)單，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合實(shí)際生產(chǎn)的要求。因此，在最后決定機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須注意下面一些問(wèn)題。
（1）加工精度的要求影響
固定式夾具組合機(jī)床能達(dá)到的加工精度最高，帶移動(dòng)式加具機(jī)床精度相對(duì)較差。
（2）機(jī)床生產(chǎn)率的影響
機(jī)床要求的生產(chǎn)率對(duì)機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案有很大影響，它是決定采單工位機(jī)床，多工位機(jī)床或自動(dòng)線，還是按中小批生產(chǎn)所需組合機(jī)床的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要因素。有時(shí)從工件外形及輪廓尺寸來(lái)看，完全可以采用單工位固定夾具的機(jī)床形式。但由于生產(chǎn)率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使裝卸時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合。
（3）被加工零件的大小、形狀、加工部位特點(diǎn)的影響
這些特點(diǎn)很大程度上決定了采取臥式、立式或是傾斜式機(jī)床。一般來(lái)說(shuō)，臥式機(jī)床多用于加工孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行，又需要由一面或是幾面同時(shí)加工的箱體。一些在立式機(jī)床上安裝不方便或者受到高度限制的細(xì)長(zhǎng)工件，也適宜采用臥式機(jī)床加工。立式機(jī)床則適于加工定基面是水平的，而加工面的孔與基面相垂直的工件。
總之，在擬訂機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須認(rèn)真分析工件加工工藝的要求及加工部位的特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)姆桨浮?
2.2機(jī)床支撐形式的選擇
機(jī)床中常用的支承件有床身、底座、立柱、橫梁、橫臂、刀架及工作臺(tái)等。這些支承件，或單獨(dú)使用，或組合使用。
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)具有較好的動(dòng)態(tài)特性，包括較大的位移阻抗和阻尼，整機(jī)的低階頻較高，若階頻不致引起結(jié)構(gòu)共振，不會(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。
3.熱穩(wěn)定性好，熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響較小。
排屑暢通，吊運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。
機(jī)床支承形式可歸納為下列5種：
（1）一字形（“一”形）支承 支承件是床身，或床身與底座的組合。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為臥式機(jī)床。
（2）柱形（“┃”形）支承 支承件是立柱，或立柱與底座的組合。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為立式機(jī)床。
（3）倒丁字形（“”形）支承 支承件是床身和立柱的組合。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為復(fù)合式機(jī)床。
（4）槽形（“”形）支承 支承件是床身（或底座）、立柱、橫臂三者的組合。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為單臂式機(jī)床。
（5）框形（“ ”形）支承 機(jī)床的支承件由床身、橫梁及雙立柱組合而成，形成封閉的框形結(jié)構(gòu)。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為龍門式機(jī)床。
由于支承件的結(jié)構(gòu)形狀十分復(fù)雜，受力條件也很復(fù)雜，所以對(duì)支承件主要是進(jìn)行近似的工程技術(shù)計(jì)算，用近似的技術(shù)計(jì)算結(jié)果，來(lái)和已有的經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的同類型支承件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)而評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)的支承件。
由工件的形狀及加工原理知，宜采用臥式形式（帶一固定式夾具）。
圖2—1
2.3床身設(shè)計(jì)
臥式床身有3種結(jié)構(gòu)形式：中小型機(jī)床的床身是安裝在床腿上的，例如回轉(zhuǎn)直徑在630毫米及以下的車床，六角車床等；大型機(jī)床的床身是直接安裝在基礎(chǔ)上的，如大型臥式車床臥式鏜床等；某些臥式床身是框架式的，如仿行車床，多刀車床等。從載荷的觀點(diǎn)來(lái)分析，有的床身主要是在切削力的作用下受兩個(gè)方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，如車床，六角車床和鏜床床身；有的床身主要是在重力的作用下受豎直面內(nèi)的彎曲載荷，如龍門刨床和龍門銑床的床身。
表2-1 鑄鐵件的推薦壁厚
當(dāng)量尺寸（m）
0.75
1.0
1.5
1.8
2.0
2.5
3
3.5
4.5
外壁厚（mm）
8
10
12
14
16
18
20
22
25
隔板或筋厚（mm）
6
8
10
12
12
14
16
18
20
1.截面形狀
床身的截面形狀決定于剛度要求，導(dǎo)軌的位置，內(nèi)部需要安裝的零，部件，排屑等。
2..截面寬度和高度
截面的寬度由工件大小，剛度要求和刀架或工作臺(tái)的導(dǎo)向性決定。
普通車床床身截形的最佳比例為高比寬約等于1。
這里借鑒CA6140車床的床身設(shè)計(jì)。
床身采用鑄鐵件（材料是HT30-45號(hào)灰鑄鐵）。截面形狀如圖2—2。
圖 2—2
整體圖如圖2—3所示
圖 2—3
3.動(dòng)力部件的選擇
3.1切削力的計(jì)算及刀具的選擇
車方機(jī)床的主軸上對(duì)稱安裝了兩把車刀,但由圖2 可知,兩把刀不會(huì)同時(shí)切削,切削深度從F 點(diǎn)= 0 逐漸增大至E 點(diǎn) == 1.5mm ,再逐漸減小至G 點(diǎn)= 0 。其它3 個(gè)面的切削深度也依次作同樣改變。所以最大切深度 = 1.5mm ,根據(jù)零件表面粗糙度的要求,選f =0.3mm/ r。由= 可以計(jì)算滑臺(tái)速度。
刀具材料選用YT15（適合加工鋼料及斷續(xù)切削）。為了保證一定的刀具耐用度,選v = 90m/ min = 1.5m/ s。
零件材料45 鋼,加工時(shí)的材料硬度為187HB ,查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》,得:單位切削力p = 1 962N/ mm2 ;切削力Fz = p f = 1 962 ×1.5 ×0.3 = 883N ;切削功率P = v ×= 883×1.5×=1.3245kW;取機(jī)床總效率η= 0.75 ,則電機(jī)功率= P/η = 1.3245/ 0.75 = 1.766kW。
3.2電動(dòng)機(jī)的選擇
1.電動(dòng)機(jī)選擇時(shí)要考慮的問(wèn)題：
（1）由于一般生產(chǎn)單位多采用三相交流電源，故無(wú)特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)。其中以三相異步帶能動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，常用為Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。
（2）電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選的過(guò)小不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；功率選的過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又得不到充分的發(fā)揮，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不在滿載下運(yùn)轉(zhuǎn)，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能源的浪費(fèi)
（3）電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對(duì)數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價(jià)格愈低。但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)于工作機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高勢(shì)必使總傳動(dòng)比加大，致使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外廓尺寸增加，制造成本提高。而選用較低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，其優(yōu)缺點(diǎn)剛好相反。因此，在確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分析比較，權(quán)衡利弊，按最佳方案選擇。
2.電動(dòng)機(jī)功率的選擇
考慮到減速器的降速比不宜過(guò)大，所以初步選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
再根據(jù)所須電動(dòng)機(jī)功率為。
查簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 續(xù)表
但是，考慮到機(jī)床可能調(diào)整加工其它尺寸、材料的方頭或六方頭工件,取電機(jī)功率為2.2kW。選用封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y132S-8，其輸出功率P=2.2kw。其主要性能參數(shù)如表3-1所示。
表3-1 電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)
電動(dòng)機(jī)的功率P
2.2 kw
額定電流
5.5A
額定轉(zhuǎn)距
2.0
電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n
710 r/min
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)矩
2.0
電動(dòng)機(jī)的效率
0.81
電動(dòng)機(jī)的重量
63kg
3.電動(dòng)機(jī)的安裝型式
選用基本結(jié)構(gòu)型式，機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣。安裝結(jié)構(gòu)型式為
制造范圍（機(jī)座號(hào)）為80-315。其示意圖如圖3-1所示：
圖3-1 電動(dòng)機(jī)的安裝示意圖
主要安裝型式尺寸如表3-2所示。
表3-2 電動(dòng)機(jī)主要安裝尺寸
電動(dòng)機(jī)軸伸直徑D
48mm
電動(dòng)機(jī)軸伸長(zhǎng)度E
110mm
軸伸上鍵槽的尺寸
14mm9mm
電動(dòng)機(jī)法蘭外徑尺寸
350mm
電動(dòng)機(jī)法蘭內(nèi)徑尺寸
250mm`
電動(dòng)機(jī)法蘭螺栓孔均不圓直徑
300mm
法蘭螺栓孔的數(shù)量和直徑
419
電動(dòng)機(jī)的總高度L
710mm
4.液壓滑臺(tái)的設(shè)計(jì)
4.1液壓滑臺(tái)系統(tǒng)概述
4.1.1液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的特點(diǎn)
（1）滑臺(tái)的主要負(fù)載是切削力、摩擦力和啟動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程的慣性力，最大負(fù)荷一般<10kN。為保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和工作可靠性，一般都采取中低壓系統(tǒng)，壓力在6MPa以下。液壓系統(tǒng)的流量是根據(jù)滑臺(tái)快速進(jìn)退的速度確定的，一般<100L/min。
（2）通?；_(tái)快進(jìn)與快退的速度大致相等，因此多采用差動(dòng)連接的單出桿液壓缸。
（3）為解決工進(jìn)與快進(jìn)、快退對(duì)流量需求差別較大的矛盾，提高系統(tǒng)效率，除采用差動(dòng)缸外，通常采用限壓式變量泵、高低壓雙泵或單定量泵加蓄能器的供油方式。
（4）各工況速度換接多采用行程控制，如行程閥，或電器行程開(kāi)關(guān)與電磁閥組合方式。
4.1.2滑臺(tái)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求
（1）能在變負(fù)載或在斷續(xù)負(fù)載下工作，能保證滑臺(tái)的進(jìn)給速度特
別是最低進(jìn)給速度（一般約為5mm/min）穩(wěn)定，以保證加工精度。
（2）能承受規(guī)定的最大載荷，并具有較大的工進(jìn)調(diào)速范圍（通常為（5～900）mm/min），以適應(yīng)不同工序的工藝需求。
（3）能實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)退及各進(jìn)給速度間的平穩(wěn)換接。
（4）對(duì)于多個(gè)滑臺(tái)同時(shí)工作的系統(tǒng)，應(yīng)防止各液壓執(zhí)行元件的壓力、流量相互影響引起動(dòng)作上的干擾。
（5）合理利用能量，提高系統(tǒng)效率，減少發(fā)熱。合理解決工進(jìn)速度與快速進(jìn)退速度差值，造成流量值較大的矛盾。
4.2導(dǎo)軌的選擇
4.2.1導(dǎo)軌的功用和分類
導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。即保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用下，能淮確地沿著一定的方向運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌剮中，運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌叫做動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的導(dǎo)軌叫做支承導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支承導(dǎo)軌通常只有一個(gè)自由度，即直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
1.導(dǎo)軌可按下列性質(zhì)分類：
(1)按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌。移置導(dǎo)軌只用于調(diào)整部件之間的相對(duì)位置，在加工時(shí)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如車床昆座用的導(dǎo)軌。
(2)按摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。滑動(dòng)導(dǎo)軌按兩導(dǎo)軌面問(wèn)的摩擦狀態(tài)又可分為混合摩擦導(dǎo)軌、邊界摩擦導(dǎo)軌、液體動(dòng)壓導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌按其滾動(dòng)體不同又可分為滾珠導(dǎo)軌，滾柱導(dǎo)軌和滾針導(dǎo)軌。
(3)按受力情況可分為開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。如圖4—1所示，在部件自重和外載荷作用下，導(dǎo)軌面c和d在導(dǎo)軌全長(zhǎng)上始終可以貼合的稱為開(kāi)式導(dǎo)軌。在受較大的傾覆力矩時(shí)，如圖，部件的自重不能伎主導(dǎo)軌面e、f始終貼合，就必須增加壓板1和2．形成輔助導(dǎo)軌面g和h，稱為閉式導(dǎo)軌。
圖4—1 開(kāi)式導(dǎo)軌與閉式導(dǎo)軌
2、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求
機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度，工作能力和使用壽命，因此必須滿足下列基本要求：
（1)導(dǎo)向精度
導(dǎo)軌在空載和在切伊陳件下運(yùn)動(dòng)時(shí)，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度
軌運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確度。影響導(dǎo)向精度的主要因素有導(dǎo)軌的幾何精度、導(dǎo)軌的接觸精度、導(dǎo)軌及其支承件的自身剛度及熱變形等。
〔2)精度保持性
為了能長(zhǎng)期保持導(dǎo)向精度、對(duì)導(dǎo)軌提出了剛度和耐磨件的要求。若剛度不足，則直接影響部件之間的相對(duì)位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，使導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)分布不均，加劇導(dǎo)軌的磨損。所以剛度是導(dǎo)軌工作質(zhì)量的另—個(gè)重要指標(biāo)。導(dǎo)軌的耐磨性是決定導(dǎo)向精度能否長(zhǎng)期保持的關(guān)鍵，是衡量機(jī)床質(zhì)量的重要指標(biāo)。導(dǎo)軌耐磨性與導(dǎo)軌材料、導(dǎo)軌受的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌受力情況及兩導(dǎo)執(zhí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。
(3)低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性
即應(yīng)保證在作低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)的不平穩(wěn)將使加工表面粗糙度增大；定位運(yùn)動(dòng)時(shí)的不平穩(wěn)，將降低定位精度。低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值，以及傳動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度等有關(guān)。
（4）結(jié)構(gòu)工藝性
在可能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維護(hù)。對(duì)于刮研導(dǎo)軌，應(yīng)盡量減少刮研量；對(duì)于鑲裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易。
3、導(dǎo)軌的磨損形式
滑動(dòng)導(dǎo)軌磨損的基本形式是磨粒磨損和咬合磨損。這兩種磨損常同時(shí)發(fā)生，它們既相互聯(lián)系，又相互影響。磨粒磨損往往是咬合磨損的起因，咬合磨損反過(guò)來(lái)又會(huì)加劇磨粒磨損，只是有時(shí)其中一種磨損可能起主要作用。滾動(dòng)導(dǎo)軌則主要是疲勞磨損。
(1)磨粒磨損
磨粒主要是指存在于導(dǎo)軌面之間的微小硬粒．如切屑、塵粒和導(dǎo)軌自身磨損后的殘余產(chǎn)物等。這些微小硬粒在有—定的壓強(qiáng)作用并做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面之間起著切刮或刻劃導(dǎo)軌面的作用，使導(dǎo)軌面產(chǎn)生機(jī)械劃傷或磨損溝痕。磨粒磨損與導(dǎo)軌間的相對(duì)滑動(dòng)速度及導(dǎo)軌面比壓成正比。這種磨損是不可避免的，只能采取某些措施，努力減少這種磨損。
(2)咬合磨損
咬臺(tái)磨損又稱咬焊。它是指相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)表固互相咬合，并在表面產(chǎn)生撕裂的現(xiàn)象。這是由于導(dǎo)軌面相互運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)軌表面覆蓋的一層氧化膜因摩擦發(fā)熱而受到破壞，裸露的金屬表面因分子問(wèn)的相互吸引、滲透，使接觸點(diǎn)粘結(jié)而發(fā)生咬焊，隨著接觸面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，咬焊點(diǎn)被拉開(kāi)，如此反復(fù)多次，就產(chǎn)生撕裂性破壞。嚴(yán)重的咬合磨損將使兩個(gè)導(dǎo)軌面無(wú)法相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，這種磨損是不允許發(fā)生的。
（3)疲勞磨損和壓演現(xiàn)象
滾動(dòng)導(dǎo)軌疲勞磨損主要是因?yàn)閷?dǎo)軌表面受滾動(dòng)體局部應(yīng)力作用而產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)滾動(dòng)體離開(kāi)后，變形得到恢復(fù)，這種現(xiàn)象連續(xù)發(fā)生，達(dá)到一定循環(huán)次數(shù)后，就使導(dǎo)軌表層產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這就是滾動(dòng)導(dǎo)軌的疲勞磨損。如果局部應(yīng)力過(guò)大而使表層產(chǎn)生凹坑狀的塑性變形，這就是壓潰現(xiàn)象，這種破壞是不允許發(fā)生的。
4.2.2.滑動(dòng)導(dǎo)軌
滑動(dòng)導(dǎo)軌足最常見(jiàn)的導(dǎo)軌，其他類型的導(dǎo)軌部是在滑動(dòng)導(dǎo)軌的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，由于滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)，有良好的工藝性，剛度利精度易于保證，所以在—般機(jī)床上仍然得到廣泛的應(yīng)用。
1.導(dǎo)軌的材料和熱處理
（1）對(duì)導(dǎo)軌材料的要求和搭配
對(duì)導(dǎo)軌材料的主要要術(shù)是耐磨件好、工藝件好、成本低。常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料．其中以鑄鐵應(yīng)用最為廣泛。
為了提高耐磨性．動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量采用不同的材料，如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方式以使其具有不同的硬度。
在直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中，長(zhǎng)導(dǎo)軌(通常是支承導(dǎo)軌)要用耐磨性較好和硬度較高的材料制造。這是因?yàn)橹С袑?dǎo)軌各處使用機(jī)會(huì)難以均等，且修復(fù)困難，而動(dòng)導(dǎo)軌總是全長(zhǎng)接觸，且動(dòng)導(dǎo)軌短，磨損后易于維修；長(zhǎng)導(dǎo)軌不易防護(hù)等原因：在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中，一般均是將較軟的材料用于動(dòng)導(dǎo)軌：因?yàn)榛ūP或圓工作臺(tái)導(dǎo)軌比底座加工方便些，磨損后易于在機(jī)床上加工，可減少修理的工作量。
表4-1導(dǎo)軌材料的搭配
序號(hào)
1
2
3
4
5
6
相對(duì)壽命
1
2-3
>2
4-5
動(dòng)導(dǎo)軌
鑄鐵
鑄鐵
鑄鐵
淬硬鑄鐵
有色金屬
塑料
支撐導(dǎo)軌
鑄鐵
淬硬鑄鐵
淬硬鋼
淬硬鋼
鑄鐵
鑄鐵
導(dǎo)軌常用材料搭配見(jiàn)表4—1。除鑄鐵外，其余導(dǎo)軌都是鑲裝的。
（2）鑄鐵
鑄鐵是一種成本低，有良好減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。導(dǎo)軌常用的鑄鐵有灰鑄鐵、孕育鑄鐵和耐磨鑄鐵等。
灰鑄鐵府用最多的牌號(hào)是HT200。在較好的潤(rùn)滑與防護(hù)條件下，具有一定的耐磨性。適用于需手工刮研的導(dǎo)軌；潤(rùn)滑和防護(hù)條件好、輕載荷的機(jī)床導(dǎo)軌；不經(jīng)常工作的導(dǎo)軌(包括移置導(dǎo)軌)；對(duì)精度要求不高的次要導(dǎo)軌等。
常用的孕育鑄鐵牌號(hào)足HT300。耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不易刮研，且成本較高。常用于較精密的機(jī)床導(dǎo)軌。
為了提高鑄鐵導(dǎo)軌的硬度，以增強(qiáng)抗磨粒磨損的能力和防止撕傷，鑄鐵導(dǎo)軌經(jīng)常采用高頻淬火、小頻淬火及電接觸自冷淬火等表面淬火方法。
（3)鋼
在耐磨性要求較高的機(jī)休上，可采用淬硬鋼制成的鑲鋼導(dǎo)軌。淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高5-10倍。
鑲鋼導(dǎo)軌通常采用45鋼或45cr等材料，表面淬硬或全淬透，硬度達(dá)到HRc52—58；或者采用20Cr，20CrMn等滲碳淬硬至HRc56—62。鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜，成本高，目前國(guó)內(nèi)主要用于數(shù)控機(jī)床的滾動(dòng)導(dǎo)軌上。
（4)有色金屬
有色金屬鑲裝導(dǎo)軌常用于重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上，與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭配，以防止咬合磨損，保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和提高運(yùn)動(dòng)精度。常用的材料有錫青銅ZQSn6—6—3，鋁青銅ZQAl9—4和鋅鋁銅合金ZZnAL10一5等。
（5)塑料
塑料導(dǎo)軌具有良好的耐磨性能，落在導(dǎo)軌表面上的硬粒可擠入導(dǎo)軌內(nèi)部，避免了磨粒磨損和撕傷。常用的塑料材料有環(huán)氧樹(shù)脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動(dòng)導(dǎo)軌軟帶等。適用于中、小型精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌，用于豎直導(dǎo)軌更可顯示其優(yōu)點(diǎn)。
這里我選用鑄鐵導(dǎo)軌。
2.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)
1）截面形狀
滑動(dòng)導(dǎo)軌可分為凸形和凹形兩大類。對(duì)于水平布置的機(jī)床，凸形導(dǎo)軌不易積存切屑，但難以保存潤(rùn)滑油，因此只適用于低速運(yùn)動(dòng)；凹形導(dǎo)軌潤(rùn)滑性能良好．適用于高速運(yùn)動(dòng)，但為防止落入切屑等．必須配備良好的防護(hù)裝置。
直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌截面的基本形狀見(jiàn)圖4—2。
A b c d
圖 4—2
三角形導(dǎo)軌，見(jiàn)圖a。支承導(dǎo)軌為凸形時(shí)，稱為山形導(dǎo)軌；支承導(dǎo)軌為凹形時(shí)，稱為V形導(dǎo)軌。三角形導(dǎo)軌依靠二角形的兩個(gè)斜面導(dǎo)向，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，不影響導(dǎo)向精度。但水平和垂直兩個(gè)方向上的誤差相萬(wàn)影響，給制造和檢修帶來(lái)困難。導(dǎo)向精度隨頂角。的增加而降低；承載面積隨的增加而增加。當(dāng)兩導(dǎo)軌面上受力不對(duì)稱且相差較大時(shí)，可采用不對(duì)稱三角形導(dǎo)軌，以保證導(dǎo)軌面壓力分布均勻。通常取=。對(duì)于受力較大的大型或重型機(jī)床，可?。?-；對(duì)于精密機(jī)床，常取=。
支承導(dǎo)軌為V形時(shí)，不易積存放大的切屑，也不易存留潤(rùn)滑油，適用于不易防護(hù)、速度較低的進(jìn)結(jié)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。支承導(dǎo)軌為V形時(shí)，由于能得到較充足的潤(rùn)滑，除用于精密和大型機(jī)床的進(jìn)給導(dǎo)軌外，還可用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，如龍門刨床床身導(dǎo)軌。但是必須很好地防護(hù)，以防止落人切屑和塵土。
矩形導(dǎo)軌，見(jiàn)圖b。矩形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，剛度高，承載能力大，具有水平和垂直兩個(gè)方向的導(dǎo)軌面．而且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響，便于安裝調(diào)整。但側(cè)面磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，需要有間隙調(diào)整裝置，因此導(dǎo)向件較差。適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求不高的機(jī)床。根據(jù)導(dǎo)向形式的不同，矩形導(dǎo)軌又可分為窄式組合和寬式組合兩種。
燕尾形導(dǎo)軌，見(jiàn)圖C。燕尾形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊、高度尺寸較小，可承受顛覆力矩，但磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，需用鑲條調(diào)整，剛性較差，摩擦力較大，制造和檢修都比較復(fù)雜，一般用作中、低速的多層導(dǎo)軌。
圓體形導(dǎo)軌，見(jiàn)圖D。圓柱形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，不易積存較大的鐵屑。但磨損后很難調(diào)整和補(bǔ)償間隙，通常用在承受軸向載荷的場(chǎng)合。
這里選用矩形導(dǎo)軌。
2）組合形式
為了限制運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌一般都由兩條導(dǎo)軌組合而戍。對(duì)重型機(jī)床，由于共移動(dòng)部件寬度較大，又承受較重載荷，因此常采用3條或3條以上導(dǎo)軌，來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向外承受載荷。常見(jiàn)的導(dǎo)軌組合形式見(jiàn)圖4—3。
圖4—3
雙二角形組合(圖a) 導(dǎo)向精度高，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償．具有較好的精度保持性，但很難達(dá)到4個(gè)表面同時(shí)接觸的要求，制造較困難。適用于精度要求較高的機(jī)床，如高精度絲杠機(jī)床刀架導(dǎo)軌和滾齒機(jī)立體導(dǎo)軌等。
雙矩形組合(圖b) 具有較大的承載能力，制造調(diào)整比較簡(jiǎn)單，但導(dǎo)向性差，磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，對(duì)加工精度有較大影響；多用于普通精度機(jī)床和重型機(jī)床，如萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)導(dǎo)軌等。
三角形-矩形組合(圖4 c) 這種組合形式兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣泛，如普通車床溜板、龍門刨床工作臺(tái)導(dǎo)軌、萬(wàn)能外因磨床砂輪架導(dǎo)軌等。
燕尾形組合(圖d) 兩個(gè)燕尾平面同時(shí)起導(dǎo)向及壓板作用，用一根鑲條就可調(diào)整各接觸面的間隙，但不能承受過(guò)大的顛覆力矩，摩擦損失也較大。用于要求層數(shù)多、尺寸小、調(diào)整間隙方便和移動(dòng)速度不大的場(chǎng)合，如車床刀架、牛頭刨床滑枕導(dǎo)軌等。
燕尾形—矩形組合(圖e) 能承受較大力矩，間隙調(diào)整也比較方便，多用于橫梁、立柱、搖臂等的導(dǎo)軌，如龍門刨床橫梁導(dǎo)軌等。
雙圓柱形組合(圖f) 容易制造，但磨損后不易補(bǔ)償。常用于僅受軸向力的場(chǎng)合，如壓力機(jī)、機(jī)械手的導(dǎo)軌。
這里選用雙矩形組合
3）間隙調(diào)整
閉式導(dǎo)軌的結(jié)合面之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙。若間隙過(guò)小，不但增加運(yùn)動(dòng)阻力，而且會(huì)加速導(dǎo)軌磨損；若間隙過(guò)大，又會(huì)使導(dǎo)向精度降低，還容易產(chǎn)生振動(dòng)。因此，除裝配過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)調(diào)整導(dǎo)軌的間隙外，在使用一段時(shí)間后，因磨損還需重調(diào)。常用鑲條和壓板來(lái)調(diào)整導(dǎo)軌的間隙。
（1）壓板
壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩下圖所示為矩形導(dǎo)軌上常用的幾種壓板裝置。
圖4—4 壓板
1-動(dòng)導(dǎo)軌 2-支承導(dǎo)軌 3-壓板 4-墊片 5-平鑲條 6-螺釘
圖a所示的壓板裝置通過(guò)磨削或副研壓板3與動(dòng)導(dǎo)軌1相接觸的d面，或磨、刮與支承導(dǎo)軌2相接觸的e面來(lái)調(diào)整垂直方向的間隙。間隙過(guò)大時(shí)磨、刮d面：間隙過(guò)小則磨、刮e面。壓板上的d，e面需用空刀槽分開(kāi)。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)整比較麻煩。圖b所示是采用在壓板與動(dòng)導(dǎo)軌接觸處放幾層薄墊片4來(lái)調(diào)整垂直方向的間隙。隨著摩擦表面的不斷磨損，逐次取下一層墊片。這種方法比磨、刮省力，但調(diào)整量受墊片厚度限制。圖c所示是在壓板與支承導(dǎo)軌間用平鑲條5來(lái)調(diào)整間隙。只要擰動(dòng)帶有鎖緊螺母的螺釘6即可調(diào)整間隙，故調(diào)整方便。但由于鑲條下面只與幾個(gè)螺釘接觸，因此剛度較差。
（2）．鑲條
鑲條用來(lái)調(diào)整矩形和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)面間隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。常用的鑲條有平鑲條和斜鑲條兩種。
3.導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù)
1）導(dǎo)軌潤(rùn)滑
導(dǎo)軌潤(rùn)滑的目的是：減少磨損以延長(zhǎng)導(dǎo)凱使用壽命；降低溫度以改善工作條件；減小摩擦力以提高機(jī)械效率；保護(hù)導(dǎo)軌表面以防止生銹。
導(dǎo)軌的潤(rùn)滑方法很多，最簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑方法是人工定期地直接在導(dǎo)軌上澆油或油杯供油。這種方法成本低廉，但不能保證充分的潤(rùn)滑。一般用于移置導(dǎo)軌或移動(dòng)速度較低的滑動(dòng)導(dǎo)軌及滾動(dòng)導(dǎo)軌。另一種手動(dòng)潤(rùn)滑方式是在機(jī)床上裝手動(dòng)油泵，在工作前拉動(dòng)油泵幾次，進(jìn)行人工潤(rùn)滑，這種方式操作方便．但不能保證連續(xù)供油，用于低中速、低載荷、小行程或不經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌上。現(xiàn)代機(jī)床上多采用全自動(dòng)壓力油強(qiáng)制潤(rùn)滑，這種方法效果較好．可保證充分潤(rùn)滑，不斷地沖洗和冷卻表面，與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，但必須有專門的供油系統(tǒng)，成本較高。
為了使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌向上均勻分布，保證充分的潤(rùn)滑效果，應(yīng)在導(dǎo)軌面上開(kāi)出油溝。
2）導(dǎo)軌的防護(hù)
導(dǎo)軌的防護(hù)裝置應(yīng)盡可能使導(dǎo)軌面封閉起來(lái)，如果不能封閉，則應(yīng)能將落在導(dǎo)軌上的塵屑較徹底地清除，還應(yīng)具有耐紅熱切屑的能力，防冷卻液浸蝕的能力，便于裝卸及清洗導(dǎo)軌，制造容易、耐用和美觀。
圖4—5 導(dǎo)軌的防護(hù)
圖示為幾種導(dǎo)軌的防護(hù)方式。圖a為刮板式防護(hù)裝置。在動(dòng)導(dǎo)軌的端面上裝有毛氈l，并用金屬刮板2及螺釘壓緊，當(dāng)動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)，通過(guò)毛氈排除落在支承導(dǎo)軌上的切屑及灰塵。這種裝置容易被細(xì)小的切屑及雜物填塞，對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生刮磨作用，因此僅適用于移動(dòng)速度較低的導(dǎo)軌。圖b，為鋼帶式防護(hù)單，韌帶4的一端繞在床身端部的滾輪3上，另一端則固定在運(yùn)動(dòng)部件上，運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)，鋼帶隨著展開(kāi)或卷在滾輪上。這種防護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但切屑及雜物在滾輪卷動(dòng)時(shí)．容易被帶至鋼帶內(nèi)表面而掉在導(dǎo)軌面上，影響防護(hù)效果。圖c為固定式防護(hù)罩、鐵皮罩固定在運(yùn)動(dòng)部件上，以蓋住導(dǎo)軌表面。這種隊(duì)護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但密封性較差，且使機(jī)床外形尺寸增大，僅通用于行程不大的中小型機(jī)床。圖 d為層疊式防護(hù)罩，用多段金屬薄板制成，最外層蓋板6和最內(nèi)層蓋板7分別固定在運(yùn)動(dòng)部件5和床身8上，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)，防護(hù)罩可隨之伸長(zhǎng)或縮短。這種防護(hù)罩耐熱性好，使用壽命長(zhǎng)，但制造較復(fù)雜，成本較高，適用于大型及精密機(jī)床。圖 c為折疊式防護(hù)罩，用皮革、塑料或帆布制成，這種防護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防護(hù)效果好．但容易損壞，成本高，常用于磨床和精密機(jī)床上。
這里選用刮板式防護(hù)裝置。
4.滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算
設(shè)計(jì)滑動(dòng)導(dǎo)軌時(shí)，先參考同類型機(jī)床，初步擬定導(dǎo)軌的形狀和尺寸，然后再進(jìn)行驗(yàn)算。
滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算，主要是通過(guò)受力分析，求出導(dǎo)軌的平均壓強(qiáng)和最大壓強(qiáng)、與導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng)相對(duì)照，判斷導(dǎo)軌設(shè)計(jì)是合合理。根據(jù)壓強(qiáng)分布情況，判斷是合需用壓板。*
1）導(dǎo)軌壓強(qiáng)的分布
當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度大于接觸剛度時(shí)，可忽略導(dǎo)軌自身變形的影響，而只考慮接觸變形的影響。這時(shí)，沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向的接觸變形和壓強(qiáng)可視為線性分布，沿寬度方向可視為均勻分布。當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度較低時(shí)，既要考慮導(dǎo)軌表面接觸變形，又要考慮導(dǎo)軌自身變形，這時(shí)壓強(qiáng)為非線性分布，下面只討論線性分布的導(dǎo)軌壓強(qiáng)的計(jì)算。
每條導(dǎo)軌面所受的載荷，都可以簡(jiǎn)化為一個(gè)距導(dǎo)軌中心距離為x的力，這個(gè)力的作用又等價(jià)于一個(gè)位于導(dǎo)軌中心的力F和一個(gè)顛覆力矩M的作用。如圖4—6所示。
圖4—6 導(dǎo)軌受力情況
在力F作用下，導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)（單位為MPa）：
= …………………………….（1）
在力矩M作用下，導(dǎo)軌面產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)（單位為MPa）
由于 M= aLL=a
因此 = ………………………………（2）
式中 F—導(dǎo)軌承受的集中力，單位為N；
M—導(dǎo)軌承受的顛覆力矩，單位為Nmm；
a—導(dǎo)軌的寬度，單位為mm；
L—?jiǎng)訉?dǎo)軌的長(zhǎng)度，單位為mm；
--集中力F力引起的壓強(qiáng)，單位為MPa；
--顛覆力矩M引起的最大壓強(qiáng)，單位為MPa。
由于力F與力矩M同時(shí)作用，閱此尋軌所承受的最大、最小、平均壓強(qiáng)分別為：
=+ = （1 + ）…………………（3）
=— = （1—）…………………（4）
= （+）=…………………………..（5）
從式(4—7)可見(jiàn)，平均壓強(qiáng)只與力F的大小和導(dǎo)軌幾何尺寸有關(guān)，而與力的作用點(diǎn)無(wú)關(guān)。
從式(4—5)、(44)可知：
(1)x＝0，即力F作用于導(dǎo)軌中點(diǎn)，M==0，==0，壓強(qiáng)呈矩形分布（如下圖a），導(dǎo)軌受力均勻，但實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)這種情況。
(2)x＜L／6，即M＝＜FL／6時(shí)，6M／FL＜1，＜2，0，壓強(qiáng)呈梯形分布（如圖b）。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能保證導(dǎo)軌在這種受力狀態(tài)下工作。
（3)x=L／6，即M＝=FL/6時(shí)， 6M／FL=1，=0，=2，壓強(qiáng)呈三角形分布(圖c)。導(dǎo)軌兩端壓強(qiáng)分布相差較大，但仍保持了導(dǎo)軌面全長(zhǎng)接觸，設(shè)計(jì)時(shí)也可采用。
(4)xL／6，即M= FL/6時(shí)，6M/FL 1，＜0。這時(shí)，導(dǎo)軌一端將出現(xiàn)間隙(圖d)。為此，需要在導(dǎo)軌下面安裝壓板，形成輔助導(dǎo)軌面。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)這種情況。
圖4—7 導(dǎo)軌壓強(qiáng)的分布
表4—2 鑄鐵導(dǎo)軌的壓強(qiáng)分布 /MPa
導(dǎo)軌種類
機(jī)床類別
平均壓強(qiáng)
最大壓強(qiáng)
直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌
主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和速度較高的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌
中型機(jī)床
0.4—0.5
0.8—1.0
重型機(jī)床
0.2—0.3
0.4—0.6
速度較低的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌
中型機(jī)床
1.2—1.5
2.5—3.0
重型機(jī)床
0.5
1.0—1.5
磨 床
0.025-0.04
0.05—0.08
主運(yùn)動(dòng)和速度較高的圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌
D——導(dǎo)軌直徑，mm
D<3000
0.4
D>3000
0.2—0.3
環(huán) 行
0.15
2）導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng)
導(dǎo)軌的壓強(qiáng)是影響導(dǎo)軌耐磨性的一個(gè)主要因素。導(dǎo)軌的支承面積應(yīng)與導(dǎo)軌所承受的載荷相適應(yīng)。如果導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)很大，導(dǎo)軌表面將因油膜壓破而加劇磨損。為此，應(yīng)保證導(dǎo)軌面上的平均壓強(qiáng)不超過(guò)許用值。由于導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)分布不可能完全均勻，所以還必須保證最大壓強(qiáng)不超過(guò)許用值。
機(jī)床鑄鐵·鑄鐵、鑄鐵·鋼導(dǎo)軌副的許用壓強(qiáng)按表4—2選取。始終以固定切削條件工作的專用機(jī)床，許用壓強(qiáng)應(yīng)比表中數(shù)值減小25％—30％。鋼—鋼導(dǎo)軌副的許用壓強(qiáng)可比表中數(shù)值增加20％—30％。動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝以聚四氟乙烯為基體的導(dǎo)軌板時(shí)，如滑動(dòng)速度v1m/min時(shí)，則pv植不宜超過(guò)o．2MPa·m/min；如滑動(dòng)速度v1m/min時(shí)，則許用壓強(qiáng)取0.2MPa。
鋅鋁銅合金ZZnAll0—5導(dǎo)軌的許用平均壓強(qiáng)[p]0.2MPa。
5.提高導(dǎo)軌耐磨性的措施
1）力求無(wú)磨損
磨損的原因是配合面在一定的壓強(qiáng)作用下直接接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此不磨損的條件是配合面在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不直接接觸，接觸時(shí)則無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。靜壓導(dǎo)軌與動(dòng)壓導(dǎo)軌可以實(shí)現(xiàn)完全的液體潤(rùn)滑狀態(tài)，潤(rùn)滑油使兩導(dǎo)軌面分開(kāi)而不直接接觸，這種導(dǎo)軌的耐磨性最好。
2）力求少磨損
在有些場(chǎng)合既不便采用靜壓導(dǎo)軌，也不能采用動(dòng)壓導(dǎo)軌，就只能爭(zhēng)取少磨損。減少磨損的措施有：
(1)降低導(dǎo)軌面間的壓強(qiáng)，減小單位面積上承受的摩擦力，可采用加大接觸面積和減輕負(fù)荷的辦法來(lái)降低壓強(qiáng)。采用卸荷導(dǎo)軌可以減輕負(fù)荷，加寬導(dǎo)軌面或加長(zhǎng)動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度可以加大接觸面積，提高導(dǎo)軌接觸精度和減小表面粗糙度，也可以增加實(shí)際接觸面積。
(2)降低摩擦系數(shù)，例如采用滾動(dòng)導(dǎo)軌：在滑動(dòng)導(dǎo)軌中正確選擇摩擦副的材料；正確選擇潤(rùn)滑油或采用循環(huán)潤(rùn)滑方式來(lái)改善潤(rùn)滑條件。
(3)適當(dāng)?shù)臒崽幚矸绞娇商岣邔?dǎo)軌抗磨損的能力。
(4)加強(qiáng)防護(hù)。
3）均勻磨損
(1)力求使摩擦面上的壓強(qiáng)均勻分布，例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能與集中載荷對(duì)稱。
(2)盡量減小扭矩和顛覆力矩。
(3)保證工作臺(tái)、溜板等支承件有足夠的剛度。
(4)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌不宜太寬，以免線速度相差太大。
(5)導(dǎo)軌副中全長(zhǎng)上使用機(jī)會(huì)不均的導(dǎo)軌，硬度應(yīng)高些。
4.2.3滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式
圖 4-8 滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式示意圖
1--導(dǎo)軌上部 2-壓板 3-導(dǎo)軌下部 4-液壓缸
導(dǎo)軌間距的大小根據(jù)導(dǎo)軌的受力情況和和參考現(xiàn)有同類型機(jī)床導(dǎo)軌的尺寸確定。從統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看，中等尺寸的普通車床，床鞍導(dǎo)軌的跨距和最大回轉(zhuǎn)半徑之比=0.8—1.0。這里取系數(shù)為1.0。則：
=1.0=6521.0=130（mm）
5.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1液壓系統(tǒng)概述
液壓傳動(dòng)是以有壓液體為能源介質(zhì)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械的傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)與控制以液壓油或其他合成液體作為工作介質(zhì)，并采用各種允件組成所需要的控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成能完成各種控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換傳遞與控制。
與機(jī)械傳動(dòng)，電力傳動(dòng)等傳動(dòng)方式相比，液壓傳動(dòng)具有下列優(yōu)點(diǎn)：
1.在傳送同等功率的情況下，液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓馬達(dá)的重量只有同功率電動(dòng)機(jī)重量的10％—20％，而且能夠傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩。
2.液壓傳動(dòng)裝置工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。液壓傳動(dòng)裝置的換向頻率高，對(duì)于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)500次，直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)400-1000次。這是其他傳動(dòng)控制方式無(wú)法比擬的。
3.液壓傳動(dòng)裝置能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，而且調(diào)速性能好。其傳動(dòng)比可達(dá)100：1至2000：1。
4.液壓傳動(dòng)裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，操縱比較方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，如與電氣控制相配合，可方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。
5.液壓傳動(dòng)裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。由于采用油液作為工作介質(zhì)，液壓傳動(dòng)裝置能自行潤(rùn)滑，故使用壽命較長(zhǎng)。
6.液壓元件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)和選用。
由于液壓傳動(dòng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多，因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門得到了廣泛應(yīng)用。目前，其應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴(kuò)展，從組合機(jī)床、機(jī)械手、自動(dòng)加工及裝配線到金屬及非金屬壓延、注射成型設(shè)備，從材料及構(gòu)件強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)到電液仿真試驗(yàn)平臺(tái)，從建筑、工程機(jī)械到農(nóng)業(yè)、環(huán)保設(shè)備，從能源機(jī)械調(diào)整控制到熱力與化工設(shè)備過(guò)程控制，從橡膠、皮革、造紙機(jī)械到建筑材料生產(chǎn)自動(dòng)線，從采煤機(jī)械到石油鉆探及采收設(shè)備，從航空航天器控制到船舶、火車、汽車等運(yùn)輸設(shè)備等等，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)已成為現(xiàn)代機(jī)械工程制造業(yè)的基本要素和工程控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。
5.2參數(shù)及數(shù)據(jù)
根據(jù)工件加工方法的分析，可知為一次裝加，一次進(jìn)刀完成切削。因此，工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)為：快進(jìn)—工進(jìn)—快退—停止。
參數(shù)為：滑臺(tái)總重量：5000N，切削最大阻力883N，滑臺(tái)快進(jìn)，快退速度為0.05m/s，工進(jìn)速度為12—37mm/min，加速（或減速）時(shí)間0.1s，采用的為矩形導(dǎo)軌，取靜摩擦系數(shù)=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1，滑臺(tái)快進(jìn)行程0.15m，工進(jìn)行程0.05m。
5.3確定液壓系統(tǒng)工作要求
根據(jù)加工要求，工件不動(dòng)，主軸和刀具由液壓滑臺(tái)帶動(dòng)進(jìn)給，“快進(jìn)一工進(jìn)一快退—停止”，工作循環(huán)采用液壓傳動(dòng)方式，選用活塞桿做執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
考慮到車削進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好，故擬選用調(diào)速閥、定量泵組成的節(jié)流調(diào)速方式。
為自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件的加工長(zhǎng)度(該長(zhǎng)度并無(wú)過(guò)高的精度要求)，擬采用行程開(kāi)關(guān)及電磁換向閥組成行程控制順序動(dòng)作回路，實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。
圖5—1 車方機(jī)床外形示意圖
5.4擬訂液壓系統(tǒng)原理圖
系統(tǒng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車削頭，動(dòng)作循環(huán)完全相同。
為保證快速進(jìn)退速度相等，并減小液壓泵流量規(guī)格，選用差動(dòng)連接回路。
在行程控制中，由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，采用機(jī)動(dòng)滑閥，速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，且安全可靠。工進(jìn)終了壓下行程開(kāi)關(guān)返回。快退到終點(diǎn)，壓下電氣行程開(kāi)關(guān)，運(yùn)動(dòng)停止。
快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開(kāi)，回油經(jīng)背壓閥回油箱，系統(tǒng)不再差動(dòng)連接。
圖5—2 液壓系統(tǒng)工作原理圖
1-電磁鐵 2-換向閥 3-液壓缸 4-活塞桿 5-行程開(kāi)關(guān)
6-換向閥 7-調(diào)速閥 8-單向閥 9-壓力表開(kāi)關(guān) 10-壓力表
11-液壓泵 12-濾油網(wǎng) 13-油箱 14-溢流閥
5.5計(jì)算和選擇液壓元件
5.5.1液壓缸的計(jì)算
1.計(jì)算液壓缸的總機(jī)械載荷F
根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況，液壓缸受力如圖5—3所示
圖5—3 液壓缸受力示意圖
F=++++
式中 ——按題目給定為5000N；
——活塞上所受慣性力；
——密封阻力；
——導(dǎo)軌摩擦阻力；
——回油背壓形成的阻力。
(1) 的計(jì)算
按下式計(jì)算：
＝ (N)
式中 G——液壓缸所要移動(dòng)
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