單工位雙面臥式車方組合機床的整體設(shè)計
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河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 焦 鋒 職 稱：
所在系部（單位）： 機械與動力工程學(xué)院 教研室（研究室）： 機制教研室
題 目
單工位雙面臥式車方組合機床的總體設(shè)計
學(xué)生姓名
陳文峰
專業(yè)班級
機設(shè)02-2班
學(xué)號
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床的總體設(shè)計，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，社會等結(jié)
合緊密。選題質(zhì)量較高。
二、開題報告完成情況
開題報告已經(jīng)完成。設(shè)計方案已經(jīng)確定，設(shè)計分工也也已明確,正在按照制定的計劃進行，有取得了一定的成果。
三、階段性成果
該生對所選課題已經(jīng)有了比較深刻的認識，按照規(guī)定計劃進行中，設(shè)計論文草稿已經(jīng)基本
成型，并完成部分零件圖。
四、存在主要問題
因為資料有限，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)計過程。還
需要尋找更多的資料。
五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進展等方面的評語
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
目 錄
前 言 2
1. 工 廠 簡 介 3
1.1焦作市博瑞克液壓機械有限公司簡介 3
1.2河南焦礦機器有限公司簡介 4
1.3焦作市制動器有限公司簡介 4
1.4中軸集團公司簡介 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 15
前 言
這次生產(chǎn)見習(xí)是我們參與實踐活動的很重要的一部分，在老師的帶領(lǐng)下我們見習(xí)了焦作制動器廠、中原軸件廠、焦做礦山機械廠、焦作博瑞克液壓機械廠等5個工廠?？梢哉f我們在這次實習(xí)中學(xué)到了很多在課堂沒學(xué)到的知識,受益匪淺：
1.實習(xí)目的：
生產(chǎn)實習(xí)是我們機自專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個獨立的項目列入專業(yè)教學(xué)計劃中的。其目的在于通過實習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習(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、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國情的一個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學(xué)生到社會的轉(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；體驗企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實際知識，對我們學(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.實習(xí)內(nèi)容：
①掌握機械加工工藝方面的知識及方法
②了解切削刀具方面的知識，熟悉常用刀具的結(jié)構(gòu)、選擇、用途等
③了解機床和數(shù)控系統(tǒng)的知識，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
1. 工 廠 簡 介
1.1焦作市博瑞克液壓機械有限公司簡介
焦作市博瑞克液壓機械有限公司創(chuàng)建于1958年，是國家機械工業(yè)部確定的冶金設(shè)備用液壓缸唯一定點生產(chǎn)廠家；國家液壓缸行業(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)國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)“雙高一優(yōu)”項目，投資3000萬元的冶金設(shè)備用液壓缸易地經(jīng)改項目已完成。并能夠獨立生產(chǎn)多種高難度非標(biāo)油缸替代進口油缸，且CAD覆蓋率達100％。
公司主要加工設(shè)備260臺，其中投資額1200萬元從美國西來公司引進目前世界上最先進的內(nèi)孔加工設(shè)備――刮削滾刀機，采用鏜，滾壓方法，一次裝卡完成，使缸體內(nèi)孔精度達IT8級，并具有壓力自動補償?shù)毒?，保證表面粗糙度始終如一。同時公司還用有先進的數(shù)控機床，臥鏜銑床，多臺深孔強力珩磨機床，深孔鉆鏜床，8米外園磨床，14米車床以及車削中心，數(shù)控加工中心和先進的綜合性能實驗臺等完善的檢測設(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國際標(biāo)準(zhǔn)中型汽缸
4.設(shè)計制造各種非標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，氣缸以及液壓泵站等產(chǎn)品
車床簡介
焦作博瑞克液壓廠投資1200萬從美國西來公司進口的刮削滾光機，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，刀具為壓力自動補償式，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)測機床運行情況?？裳杆僬_地指出任何故障。其加工范圍：缸徑為mm，長度4000mm。加工精度H8，之間選擇。
1.2河南焦礦機器有限公司簡介
河南焦礦機器有限公司前身為焦作礦山機器股份有限公司，工廠始創(chuàng)于1949年。2005年9月，職工共同出次，買斷國有凈資產(chǎn)，完成了企業(yè)改制。
公司下設(shè)11個生產(chǎn)分廠，有各類加工設(shè)備600余臺，其中大型、精密、稀有設(shè)備110多臺，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ISO9001質(zhì)量體系認證，是一個具有相當(dāng)規(guī)模和實力的重型機械制造企業(yè)。河南省中小礦山機械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心站設(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)30萬噸及以上的水泥成套設(shè)備;用于火力發(fā)電機組的系列煤磨機;各種顎式、錘式、賀錐式破碎機;冶金用氧化球團設(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拓展，以滿足更多不同行業(yè)的需求。
1.3焦作市制動器有限公司簡介
焦作制動器有限公司擁有先進的工業(yè)設(shè)備，雄厚的技術(shù)實力，完備的檢測手段，嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系，高素質(zhì)的專業(yè)銷售隊伍，信譽至上的售后服務(wù)宗旨，是公司進入市場，贏得用戶的有力保證。公司擁有高效的工程師3人，中級工程技術(shù)人員17人，技術(shù)人員25人，可為用戶提供國際產(chǎn)品和非標(biāo)產(chǎn)品的設(shè)計和制造。
公司生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有：電力液壓塊式制動器、電力液壓推動器、電力液壓盤式制動器、電磁鐵塊式制動器、電磁盤式制動器等。公司生產(chǎn)的制動器型號多，品種齊全，產(chǎn)品暢銷全國各地，應(yīng)用于起重運輸、冶金、礦山、港口、建筑等機械驅(qū)動裝置的機械制動，具有結(jié)構(gòu)緊湊，制動平穩(wěn)，安全可靠，維修方便，耗電低，壽命長，無噪音，操作頻率高等特點。公司產(chǎn)品首家通過"國家建筑城建機械質(zhì)量監(jiān)督檢測中心"認證。
1.4中軸集團公司簡介
中軸集團公司的核心企業(yè)中原軸件廠原本是一個小廠，后來由于大膽采用了節(jié)能節(jié)材的生產(chǎn)工藝，在市場競爭中贏得了主動，產(chǎn)品供不應(yīng)求，急需擴大生產(chǎn)規(guī)模。當(dāng)時原焦作市標(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，中原軸件廠對其實施了吸收式合并，迅速在其現(xiàn)成的廠房內(nèi)建起了一條大型生產(chǎn)線，這樣既保證了接收過來的原標(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)濟實力迅速壯大。
1996年春節(jié)前夕，中原軸件廠整體收購了破產(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28天的緊張奮戰(zhàn)，原來破舊不堪的起重設(shè)備廠被改造成年產(chǎn)30萬件齒輪軸的專業(yè)廠。當(dāng)職工穿著新廠服參加新廠開工典禮時，不少重新上崗的職工激動得流下了熱淚。一位老工人感慨地說：“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?！碑?dāng)年，齒輪專業(yè)廠就創(chuàng)利320萬元。
“職工的心是企業(yè)的根”
近幾年來，中軸集團公司每進行一次大的改革行動和戰(zhàn)略調(diào)整，都找職工座談討論，以期達到多數(shù)職工的理解和支持。去年，中軸集團公司先后在公司5個大的成員廠召開職工民主座談會，每場座談會均有300到500名職工參加，場面頗為壯觀。座談會上，對職工提出的問題，公司領(lǐng)導(dǎo)推心置腹，一一作答。5場座談會下來，共有120余名職工發(fā)言，或提意見建議，或就企業(yè)的改革和發(fā)展發(fā)表看法。會后，公司又專門安排人調(diào)查研究，使職工所提的問題得到了圓滿的解決。
廠務(wù)公開在中軸集團公司已實行多年。一次，公司工會主席尚致和到下面檢查廠務(wù)公開情況，在一個生產(chǎn)車間聽到有工人議論，說車間管理人員和輔助工太多，就是再減去一半也不會影響車間生產(chǎn)任務(wù)的完成。尚致和回來后，公司幾個領(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當(dāng)了操作工，車間面貌煥然一新。
中軸集團公司從1998年開始劃小核算單位，將原來的生產(chǎn)車間轉(zhuǎn)化為模擬經(jīng)營實體的專業(yè)廠，讓專業(yè)廠直接面對市場，對市場信息作出快速靈敏的反應(yīng)。經(jīng)過一段時間的探索，中軸集團公司決定由公司紀(jì)檢和工會出面，對本單位的財務(wù)、工資分配、招待費、通信費、勞保用品發(fā)放等每月審查一次，然后簽名認可。一個專業(yè)廠的廠長克扣工人工資4000多元情況被查證落實后，公司對這名廠長及時作出了免除廠長職務(wù)、開除留用的處分。?
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)動機凸輪軸的企業(yè)，注冊資本2700萬元，現(xiàn)有職工280人，其中高中級技術(shù)人員63人。公司引進德國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，采用美國凸輪軸檢測儀及國產(chǎn)先進的數(shù)控凸輪軸加工設(shè)備，工藝裝備水平國內(nèi)一流。企業(yè)年產(chǎn)高檔汽車發(fā)動機凸輪軸30萬根，主要與廣西玉柴、山東濰柴、一汽大柴、江蘇錫柴等國內(nèi)知名汽車發(fā)動機廠家配套河南中軸集團有限公司是軸類產(chǎn)品的生產(chǎn)基地,依靠H750、H1000、H1200系列楔橫軋機，能軋制四缸、六缸、八缸等直徑小于120MM，長度小于1200MM的多種鋼制凸輪軸毛坯。引進的德國、美國等國際最先進的凸輪軸磨削加工及檢測設(shè)備，能同時滿足不同用戶對凸輪軸毛坯、半成品、成品的各種需求。
目前該公司凸輪軸同國內(nèi)幾大知名柴油機主機廠家直接配套，供貨信譽良好。
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）造型使用國產(chǎn)金屬型覆砂生產(chǎn)線#采用無冒口鑄造，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，主要是對球化和孕育處理工藝進行控制。
（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，促進珠光體的形核和長大。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對球鐵起雙重作用，既促進石墨化，細化石墨，同時促進形成珠光體；用Ce和Sb配合穩(wěn)定珠光體的同時，可改善石墨的圓整性并防止石墨畸變；Ba和Bi配合除促進石墨化外，還促進Si的孕育效果，能大量增加石墨球數(shù)，使石墨球更加細小、圓整，同時減少白口傾向；Cu細化穩(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，達到細化晶粒組織，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，無偏析，自由滲碳體極少，在強度提高的情況下，伸長率也得到增加?？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環(huán)節(jié)，原鐵液的品質(zhì)也是一個重要前提，它需要一個有效運作的質(zhì)量保證體系來保證。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Mn促進形成珠光體，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，此時鐵液的流動性最好，凝固時體積膨脹量大，可實現(xiàn)自補縮和無冒口鑄造，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，同時要求，否則對石墨的圓整性不利，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、絞球座孔、擴螺紋底孔、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--檢測軸頸及跳動--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，因此制訂工藝時必須充分考慮活塞的結(jié)構(gòu)特點和精度要求。
活 塞 的 整個加工過程分粗、精加工兩個階段，這對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，由于活塞內(nèi)腔壁厚不均，夾緊外圓必然會使活塞變形。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，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)腔表面相對外形表面保持相同壁厚，所以必須進行粗基準(zhǔn)的選擇，否則活塞重量會產(chǎn)生相對其軸線的不對稱，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動軌跡，以實現(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0.O lmm。切槽刀刃口的表面粗糙度對環(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)過研磨。切削液采用煤油和柴油的混合液。
M419柴油機在實驗過程中，其活塞裙部油槽曾出現(xiàn)疲勞裂紋。為提高M419活塞裙部油槽強度，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，須在處實施滾壓。加工油槽時，粗、精加工一次完成，先用一粗車刀進行粗加工，然后再用一精車刀進行精加工。精車刀的選用非常重要，既要保證尺寸精度，同時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；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，下一道工序就是進行滾壓，此工序在車床上進行，選用特定轉(zhuǎn)速保持設(shè)定的力對槽進行滾壓。
（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)動機的正常運轉(zhuǎn)，對活塞銷孔提出了很高的技術(shù)要求，即銷孔的精度等級為IT6級，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行的，機床主軸采用靜壓軸承，剛性好，回轉(zhuǎn)精度高，轉(zhuǎn)速達到2500轉(zhuǎn)每分鈍為了保證銼桿運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)，在鎖桿內(nèi)加入平衡塊，以達到較高的加工精度。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，通過尺寸鏈的計算加以保證。為減小夾緊變形，壓住活塞的頂面來保證加工精度。
按上述工藝試加工50件活塞，其各項尺寸均達到了圖紙要求?；钊闹饕叽绻钍居谙卤?。
結(jié)束語
為期兩周的實習(xí)結(jié)束了，在這期間我們總共在五個單位進行參觀實習(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。讓我對原先在課本上許多不很明白的東西在實踐觀察中有了新的領(lǐng)悟和認識。
在這個科技時代中，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，通過一些主要設(shè)備及工藝流程來完成的。因此，在專業(yè)實習(xí)過程中，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，通過實習(xí)過程見習(xí)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)及開發(fā)等環(huán)節(jié)，初步培養(yǎng)我們得知識運用能力。概括起來有以下幾方面：
1.了解了當(dāng)代機械工業(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，見習(xí)生產(chǎn)流程及技術(shù)設(shè)計環(huán)節(jié)，鍛煉自己觀察能力及知識運用能力。
5.社會工作能力得到了相應(yīng)的提高,在實習(xí)過程中，我們不僅從企業(yè)職工身上學(xué)到了知識和技能，更使我們學(xué)會了企業(yè)中科學(xué)的管理方式和他們的敬業(yè)精神。感到了生活的充實和學(xué)習(xí)的快樂，以及獲得知識的滿足。真正的接觸了社會，使我們消除了走向社會的恐懼心里，使我們對未來充滿了信心，以良好的心態(tài)去面對社會。同時，也使我們體驗到了工作的艱辛，了解了當(dāng)前社會大學(xué)生所面臨的嚴(yán)峻問題，促使自己努力學(xué)習(xí)更多的知識，為自己今后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
6.增進了我們的師生感情，從這次生產(chǎn)實習(xí)的全過程來看，自始至終我們都服從老師的安排，嚴(yán)格要求自己，按時報到，注重安全。
本次實習(xí)使我第一次親身感受了所學(xué)知識與實際的應(yīng)用，理論與實際的相結(jié)合，讓我們大開眼界，也算是對以前所學(xué)知識的一個初審吧！這次生產(chǎn)實習(xí)對于我們以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。在短短的一個星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認識，也讓我們初步的認識了這個社會，對于以后做人所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā)！
16
河南理工大學(xué)
畢
業(yè)
實
習(xí)
報
告
系別：機械與動力工程學(xué)院
專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
班級：02級2班
姓名：陳文峰
學(xué)號：02080040
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目名稱
單工位雙面臥式車方組合機床的整體設(shè)計
姓名
陳文峰
專業(yè)班級
機設(shè)02-2班
學(xué)號
02080040
一、選題的目的和意義
組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動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)濟實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額)，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，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)臺式組合機床等；隨著技術(shù)的不斷進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受到人們的青睞，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)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機(清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線)等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。
二、國內(nèi)外研究綜述
由于組合機床及其自動線是一種技術(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)計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機床及組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結(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)涞淖詣踊b備。
三、畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的方法
1．通過圖書館查閱相關(guān)的手冊及書籍；
2．通過工業(yè)期刊閱覽室參閱相關(guān)期刊；
3．通過互聯(lián)網(wǎng)了解模具方面的最新動態(tài)；
4．向老師請教一些難點、疑點；
5．設(shè)計過程中與同學(xué)討論各類問題。
四、主要參考文獻與資料獲得情況
參考文獻：
《組合機床設(shè)計》 大連組合機床研究所編 機械工業(yè)出版社 1975
《金屬切削機床》 鄧懷德 主編 機械工業(yè)出版社 1987
《機械設(shè)計》 濮良貴 紀(jì)名剛 主編 高等教育出版社 2001
《機械原理》 孫桓 陳作模 高等教育出版社 2001
《行星傳動機構(gòu)設(shè)計》 饒振剛主編 國防工業(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（論文）
目 錄
前 言………………………………………………………………………………....1
1. 制定機床總體設(shè)計方案…………………………………………………………..….3
1.1設(shè)計任務(wù)……………………………………………………………………..…3
1.2機床總體設(shè)計的依據(jù)………………………………………………………..…3
1.2.1概述……..………………………………………….………………………3
1.2.2機床的總體布局………………………………………………………..….4
1.2.3.工件及工藝分析………………………………………………………..….5
1.3工件加工原理…………………………………………………………………...6
1.4行星輪計算及原理誤差分析……………………………………………..……7
2. 機床配置形式的選擇………………………………………………………….……11
2.1機床配置形式概述………………………………………………………...….11
2.2機床支撐件的選擇……………………………………………………………12
2.3床身設(shè)計…………………………………………………………………...….13
3. 動力部件的選擇………………………………………………………………….…16
3.1切削力的計算及刀具的選擇............................................................................16
3.2電動機的選擇…………………………………………………………………16
4. 液壓滑臺的設(shè)計………………………………………………………………….…20
4.1液壓滑臺系統(tǒng)概述……………………………………………………………20
4.1.1液壓滑臺系統(tǒng)的特點……………………………………………………20
4.1.2滑臺對液壓系統(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滑動導(dǎo)軌………………………………………………………………..…..24
4.2.3滑臺的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………….36
5. 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算……………………………………………………….……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計算和選擇液壓元件…………………………………………………………40
5.5.1液壓缸的計算…………………………………………………………..…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……………………………………………………………………..................54
3
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
前 言
為期四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，最后一項重要任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是工科專業(yè)學(xué)校教學(xué)計劃的一個重要組成部分，是教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗，其實踐性和綜合性是其它教學(xué)環(huán)節(jié)所不能代替的。通過畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力，鞏固和提高所學(xué)知識，全面提高畢業(yè)生的素質(zhì)，使之能較快的適合工程實踐，對培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力具有十分重要的作用。
通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高了以下能力：
1、 綜合運用所學(xué)知識和技能，獨立分析和解決實際問題的能力；
2、 綜合運用基本技能，包括繪圖、計算機應(yīng)用、翻譯、查閱及閱讀文獻等等的能力；
3、 調(diào)動實驗研究的積極性，技術(shù)經(jīng)濟分析和組織協(xié)作工作的能力，學(xué)習(xí)撰寫科技論文和技術(shù)報告，正確運用國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力；
4、 學(xué)會收集加工各種信息的能力，以及獲取新知識的能力；
5、 培養(yǎng)創(chuàng)新意識和嚴(yán)肅認真的科學(xué)作風(fēng)。
我們的設(shè)計題目是：臥式單工位雙面車方組合機床。我們知道，組合機床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機床。它專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序，機床的輔助部件部分地實現(xiàn)了自動化，大大的提高了生產(chǎn)率。而車方機床，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。在機床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機床工作時,裝兩把車刀的車頭主軸由單獨電機驅(qū)動作回轉(zhuǎn)主運動,同時車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺帶動作進給運動。一次裝夾,一個工步完成了4 個平面的切削。與一般銑削相比，減少了工件的二次裝夾和調(diào)整分度的時間，提高了生產(chǎn)率，減輕了勞動強度，降低了生產(chǎn)成本。
車方機床只是眾多機床類型中的一種，其設(shè)計也應(yīng)符合一般機床的設(shè)計準(zhǔn)則，即：
（1）工藝可行性。指機床適應(yīng)不同生產(chǎn)的需要。大致包括以下內(nèi)容：機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)計時還應(yīng)該注意使機床體積小，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)計過程中，遇到了很多困難和問題，一方面我們自己不斷查閱相關(guān)資料盡力去解決，同時，還得到了許多老師的大力支持，他們有問必答，講解耐心詳細，誨人不倦，在此表示衷心的感謝。
1.制定機床總體設(shè)計方案
1.1設(shè)計任務(wù)
設(shè)計任務(wù)：臥式單工位雙面車方組合機車
工件名稱：小型拖拉機操縱軸
生產(chǎn)批量：中批生產(chǎn)
材料：45鋼
產(chǎn)品圖如下
1.2機床總體設(shè)計的依據(jù)
1.2.1概述
機床設(shè)計，是設(shè)計人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識，所進行的創(chuàng)造性勞動。而機床設(shè)計的第一步，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)計機床的工藝方法、運動和布局、傳動和控制、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)計依據(jù)，對整個機床設(shè)計的影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中，必須綜合地考慮，使所定方案技術(shù)上先進，經(jīng)濟效果好。確定機床的總體方案，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)有同類型機床等。
（2）工藝分析 包括確定機床上的工藝方法、運動等。
（3）機床總體布局 一般包括：分配運動、選擇傳動形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、擬定從布局上改善機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的措施等。最后，繪制機床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達所采用的總體布局，規(guī)定聯(lián)系尺寸，并確定主要技術(shù)參數(shù)。
另外，當(dāng)機床的傳動和控制較復(fù)雜時，須擬定機床傳動系統(tǒng)的草圖。對于不同類型的機床，擬定總體方案的側(cè)重點也是不同的。通用機床的工藝比較定型，一般是側(cè)重于機床的系列化工作、對現(xiàn)有同類型機床的調(diào)查分析以及新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
1.2.2機床的總體布局
機床的總體布局是指確定機床的組成部件，以及各個部件和操縱、控制機構(gòu)在整臺機床中的配置。
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位置和相對運動。
（2）保證機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、修理機床；便于輸送、裝卸工件、排除切屑。
（4）經(jīng)濟效果好，如節(jié)省材料、減少機床占地面積等。
（5）造型美觀。
機床總體布局設(shè)計的一般步驟是，首先根據(jù)工藝分析分配機床部件的運動，選擇傳動形式和支承形式；然后安排操作部位，并擬定在布局上改善機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的措施。上述步驟之間有著密切聯(lián)系，必要時可互相穿插或并進。
此次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的機床為一臺專用組合機床，組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計的一種高效率專用機床。設(shè)計組合機床前，首先應(yīng)根據(jù)組合機床完成工藝的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度，表面粗糙度及技術(shù)要求、解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床加工是否合理的問題。如果確定零件可以利用組合機床加工，那么，為使加工過程順利進行并達到要求的生產(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、機床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素反應(yīng)注意的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機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)、確定機床配置型式等等，這些便是組合機床方案制定的主要內(nèi)容。
1.2.3.工件及工藝分析
工件是機床的工作對象，是機床總體方案設(shè)計的依據(jù)。因此，必須明確工件的特點和加工要求，諸如：被加工面的尺寸精度、相互位置精度、表面光潔度以及對生產(chǎn)率的要求等。
選擇典型工件進行分析：如圖1-1
圖1-1
加工拖拉機操縱軸方頭(見圖1-1) ，原工序為在已加工了外圓后,用銑床銑削方頭,由于需要分度轉(zhuǎn)位,輔助工時較長。改為專用臥式組合機床車削方頭,在機床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機床工作時,裝兩把車刀的車頭主軸由單獨電機驅(qū)動作回轉(zhuǎn)主運動,同時車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺帶動作進給運動。一次裝夾,一個工步完成了4 個平面的切削,提高了生產(chǎn)效率。
① 零件材料為45號鋼，零件工作中受力不很大，可以在車削之后做淬火處理，以提高起剛度強度，延長使用壽命。
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，采用專用機床生產(chǎn)比較合理。
1.3工件加工原理
車方機床由車頭行星輪系機構(gòu)產(chǎn)生刀尖的橢圓曲線軌跡。
圖1-2
車方原理見圖1-2 ,齒輪與的傳動比為1∶2 ,當(dāng)?shù)都獍惭b在比齒輪 的分度圓小的圓周上時,則刀尖的運動軌跡為橢圓。證明如下:設(shè)齒輪 的分度圓半徑為OA =R , O點為齒輪的分度圓中心,刀尖在分度圓內(nèi)定點a處,且Oa/ OA = λ 。當(dāng)?shù)姆侄葓A在上作純滾動時,圓心O點運動到O′,齒輪上a點運動至a′點( 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 點的運動軌跡為橢圓。同理可以證明,和a 點對稱于中心O 點的另一刀尖的運動軌跡也是一個橢圓。若λ接近于1 時,橢圓短半徑處曲率半徑很大,接近于直線。設(shè)計適當(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行星輪計算及原理誤差分析
車方機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)計計算
圖1.2 所示的E 點與F 點的y 坐標(biāo)值之差為計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。由零件簡圖1 的方頭邊長 = 26.91 ±0.09和初始線度公差值,我們可以計算出圖2 中E點和F點的坐標(biāo)在E點，零件的直線度誤差大到最大值則： =2 6.91 2=13.455
在F點，零件的直線度誤差達到最小值，則：
=26.91 2-0.09=03.365
所以 E 點坐標(biāo)為 (0 ,13.455) ,
F 點坐標(biāo)為(13144 ,13144) ,顯然刀尖在E 點時,θ( ∠O′PO) = 90°。但必須注意的是,在F 點時,夾角θ不等于45°。
將E 點θ = 90°和y = 13.455代入式(2) 中,得
R (1 - λ) = 13.455 (4)
將F 點坐標(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算
由于工件上有的圓角,橢圓曲線近似直線段的長度小于GF ,近似直線段的車方原理直線度誤差值小于計算給出的初始值。
一個橢圓曲線與圓有4 個交點,相鄰兩點在x 方向上的距離為近似直線段的長度。交點I 的y 值與中點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 個交點,其中第一象限的交點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
近似直線段的長度L′= 2= 2 ×6.104 = 12.538mm。
令PE = h ,按圖1 計算的直線段長度為
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.機床配置形式的選擇
2.1機床配置形式概述
機床的配置形式通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過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。他們對機床的結(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，多工藝過程方案不大的更改或重新安排，往往會使機車簡單，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合實際生產(chǎn)的要求。因此，在最后決定機床配置形式結(jié)構(gòu)方案時，必須注意下面一些問題。
（1）加工精度的要求影響
固定式夾具組合機床能達到的加工精度最高，帶移動式加具機床精度相對較差。
（2）機床生產(chǎn)率的影響
機床要求的生產(chǎn)率對機床配置形式結(jié)構(gòu)方案有很大影響，它是決定采單工位機床，多工位機床或自動線，還是按中小批生產(chǎn)所需組合機床的特點進行設(shè)計的重要因素。有時從工件外形及輪廓尺寸來看，完全可以采用單工位固定夾具的機床形式。但由于生產(chǎn)率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使裝卸時間和機動時間相重合。
（3）被加工零件的大小、形狀、加工部位特點的影響
這些特點很大程度上決定了采取臥式、立式或是傾斜式機床。一般來說，臥式機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加工的箱體。一些在立式機床上安裝不方便或者受到高度限制的細長工件，也適宜采用臥式機床加工。立式機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，在擬訂機床配置形式結(jié)構(gòu)方案時，必須認真分析工件加工工藝的要求及加工部位的特點，選擇恰當(dāng)?shù)姆桨浮?
2.2機床支撐形式的選擇
機床中常用的支承件有床身、底座、立柱、橫梁、橫臂、刀架及工作臺等。這些支承件，或單獨使用，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)具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗和阻尼，整機的低階頻較高，若階頻不致引起結(jié)構(gòu)共振，不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲。
3.熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響較小。
排屑暢通，吊運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。
機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床，稱為臥式機床。
（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床，稱為立式機床。
（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床，稱為復(fù)合式機床。
（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床，稱為單臂式機床。
（5）框形（“ ”形）支承 機床的支承件由床身、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床，稱為龍門式機床。
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，所以對支承件主要是進行近似的工程技術(shù)計算，用近似的技術(shù)計算結(jié)果，來和已有的經(jīng)過生產(chǎn)實踐考驗的同類型支承件的計算結(jié)果進行比較，進而評價所設(shè)計的支承件。
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
臥式床身有3種結(jié)構(gòu)形式：中小型機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。從載荷的觀點來分析，有的床身主要是在切削力的作用下受兩個方向的彎曲和扭轉(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。
床身采用鑄鐵件（材料是HT30-45號灰鑄鐵）。截面形狀如圖2—2。
圖 2—2
整體圖如圖2—3所示
圖 2—3
3.動力部件的選擇
3.1切削力的計算及刀具的選擇
車方機床的主軸上對稱安裝了兩把車刀,但由圖2 可知,兩把刀不會同時切削,切削深度從F 點= 0 逐漸增大至E 點 == 1.5mm ,再逐漸減小至G 點= 0 。其它3 個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= 可以計算滑臺速度。
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,加工時的材料硬度為187HB ,查《機械加工工藝手冊》,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;取機床總效率η= 0.75 ,則電機功率= P/η = 1.3245/ 0.75 = 1.766kW。
3.2電動機的選擇
1.電動機選擇時要考慮的問題：
（1）由于一般生產(chǎn)單位多采用三相交流電源，故無特殊要求時均應(yīng)選用三相交流電動機。其中以三相異步帶能動機應(yīng)用最多，常用為Y系列三相異步電動機。
（2）電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。功率選的過小不能保證工作機的正常工作，或使電動機因超載而過早損壞；功率選的過大則電動機的價格高，能力又得不到充分的發(fā)揮，而且由于電動機經(jīng)常不在滿載下運轉(zhuǎn)，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能源的浪費
（3）電動機的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價格愈低。但是電動機轉(zhuǎn)速相對于工作機轉(zhuǎn)速過高勢必使總傳動比加大，致使傳動裝置結(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)速的電動機，其優(yōu)缺點剛好相反。因此，在確定電動機的轉(zhuǎn)速時，應(yīng)進行分析比較，權(quán)衡利弊，按最佳方案選擇。
2.電動機功率的選擇
考慮到減速器的降速比不宜過大，所以初步選擇電動機的轉(zhuǎn)速
再根據(jù)所須電動機功率為。
查簡明機械設(shè)計手冊 續(xù)表
但是，考慮到機床可能調(diào)整加工其它尺寸、材料的方頭或六方頭工件,取電機功率為2.2kW。選用封閉式三相異步電動機，型號為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 電動機主要性能參數(shù)
電動機的功率P
2.2 kw
額定電流
5.5A
額定轉(zhuǎn)距
2.0
電動機滿載轉(zhuǎn)速n
710 r/min
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)矩
2.0
電動機的效率
0.81
電動機的重量
63kg
3.電動機的安裝型式
選用基本結(jié)構(gòu)型式，機座不帶底腳，端蓋有凸緣。安裝結(jié)構(gòu)型式為
制造范圍（機座號）為80-315。其示意圖如圖3-1所示：
圖3-1 電動機的安裝示意圖
主要安裝型式尺寸如表3-2所示。
表3-2 電動機主要安裝尺寸
電動機軸伸直徑D
48mm
電動機軸伸長度E
110mm
軸伸上鍵槽的尺寸
14mm9mm
電動機法蘭外徑尺寸
350mm
電動機法蘭內(nèi)徑尺寸
250mm`
電動機法蘭螺栓孔均不圓直徑
300mm
法蘭螺栓孔的數(shù)量和直徑
419
電動機的總高度L
710mm
4.液壓滑臺的設(shè)計
4.1液壓滑臺系統(tǒng)概述
4.1.1液壓滑臺系統(tǒng)的特點
（1）滑臺的主要負載是切削力、摩擦力和啟動、制動過程的慣性力，最大負荷一般<10kN。為保證運動平穩(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)滑臺快速進退的速度確定的，一般<100L/min。
（2）通?；_快進與快退的速度大致相等，因此多采用差動連接的單出桿液壓缸。
（3）為解決工進與快進、快退對流量需求差別較大的矛盾，提高系統(tǒng)效率，除采用差動缸外，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，或電器行程開關(guān)與電磁閥組合方式。
4.1.2滑臺對液壓系統(tǒng)的要求
（1）能在變負載或在斷續(xù)負載下工作，能保證滑臺的進給速度特
別是最低進給速度（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）能實現(xiàn)快速進退及各進給速度間的平穩(wěn)換接。
（4）對于多個滑臺同時工作的系統(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。合理解決工進速度與快速進退速度差值，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。即保證運動部件在外力作用下，能淮確地沿著一定的方向運動。在導(dǎo)軌剮中，運動的導(dǎo)軌叫做動導(dǎo)軌，不動的導(dǎo)軌叫做支承導(dǎo)軌。動導(dǎo)軌相對于支承導(dǎo)軌通常只有一個自由度，即直線運動或回轉(zhuǎn)運動。
1.導(dǎo)軌可按下列性質(zhì)分類：
(1)按運動性質(zhì)可分為主運動導(dǎo)軌、進給運動導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌。移置導(dǎo)軌只用于調(diào)整部件之間的相對位置，在加工時沒有相對運動。例如車床昆座用的導(dǎo)軌。
(2)按摩擦性質(zhì)可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌?；瑒訉?dǎo)軌按兩導(dǎo)軌面問的摩擦狀態(tài)又可分為混合摩擦導(dǎo)軌、邊界摩擦導(dǎo)軌、液體動壓導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌。滾動導(dǎo)軌按其滾動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)軌全長上始終可以貼合的稱為開式導(dǎo)軌。在受較大的傾覆力矩時，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 開式導(dǎo)軌與閉式導(dǎo)軌
2、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求
機床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機床的加工精度，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動時，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度
軌運動軌跡的準(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
為了能長期保持導(dǎo)向精度、對導(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位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，使導(dǎo)軌面上的壓強分布不均，加劇導(dǎo)軌的磨損。所以剛度是導(dǎo)軌工作質(zhì)量的另—個重要指標(biāo)。導(dǎo)軌的耐磨性是決定導(dǎo)向精度能否長期保持的關(guān)鍵，是衡量機床質(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)相對運動速度有關(guān)。
(3)低速運動平穩(wěn)性
即應(yīng)保證在作低速運動或微量位移時不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象。進給運動時的不平穩(wěn)將使加工表面粗糙度增大；定位運動時的不平穩(wěn)，將降低定位精度。低速運動的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及傳動動導(dǎo)軌運動的傳動系統(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)簡單，便于制造和維護。對于刮研導(dǎo)軌，應(yīng)盡量減少刮研量；對于鑲裝導(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，咬合磨損反過來又會加劇磨粒磨損，只是有時其中一種磨損可能起主要作用。滾動導(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—定的壓強作用并做相對運動的導(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)生機械劃傷或磨損溝痕。磨粒磨損與導(dǎo)軌間的相對滑動速度及導(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
咬臺磨損又稱咬焊。它是指相對運動的兩個表固互相咬合，并在表面產(chǎn)生撕裂的現(xiàn)象。這是由于導(dǎo)軌面相互運動時，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的相互吸引、滲透，使接觸點粘結(jié)而發(fā)生咬焊，隨著接觸面的相對運動，咬焊點被拉開，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導(dǎo)軌面無法相對運動。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
滾動導(dǎo)軌疲勞磨損主要是因為導(dǎo)軌表面受滾動體局部應(yīng)力作用而產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)滾動體離開后，變形得到恢復(fù)，這種現(xiàn)象連續(xù)發(fā)生，達到一定循環(huán)次數(shù)后，就使導(dǎo)軌表層產(chǎn)生疲勞點蝕現(xiàn)象，這就是滾動導(dǎo)軌的疲勞磨損。如果局部應(yīng)力過大而使表層產(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.滑動導(dǎo)軌
滑動導(dǎo)軌足最常見的導(dǎo)軌，其他類型的導(dǎo)軌部是在滑動導(dǎo)軌的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的，由于滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡，有良好的工藝性，剛度利精度易于保證，所以在—般機床上仍然得到廣泛的應(yīng)用。
1.導(dǎo)軌的材料和熱處理
（1）對導(dǎo)軌材料的要求和搭配
對導(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。
在直線運動導(dǎo)軌中，長導(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。這是因為支承導(dǎo)軌各處使用機會難以均等，且修復(fù)困難，而動導(dǎo)軌總是全長接觸，且動導(dǎo)軌短，磨損后易于維修；長導(dǎo)軌不易防護等原因：在回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌中，一般均是將較軟的材料用于動導(dǎo)軌：因為花盤或圓工作臺導(dǎo)軌比底座加工方便些，磨損后易于在機床上加工，可減少修理的工作量。
表4-1導(dǎo)軌材料的搭配
序號
1
2
3
4
5
6
相對壽命
1
2-3
>2
4-5
動導(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是HT200。在較好的潤滑與防護條件下，具有一定的耐磨性。適用于需手工刮研的導(dǎo)軌；潤滑和防護條件好、輕載荷的機床導(dǎo)軌；不經(jīng)常工作的導(dǎo)軌(包括移置導(dǎo)軌)；對精度要求不高的次要導(dǎo)軌等。
常用的孕育鑄鐵牌號足HT300。耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不易刮研，且成本較高。常用于較精密的機床導(dǎo)軌。
為了提高鑄鐵導(dǎo)軌的硬度，以增強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，目前國內(nèi)主要用于數(shù)控機床的滾動導(dǎo)軌上。
（4)有色金屬
有色金屬鑲裝導(dǎo)軌常用于重型機床的動導(dǎo)軌上，與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭配，以防止咬合磨損，保證運動平穩(wěn)性和提高運動精度。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?？蓴D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)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動導(dǎo)軌軟帶等。適用于中、小型精密機床和數(shù)控機床的導(dǎo)軌，用于豎直導(dǎo)軌更可顯示其優(yōu)點。
這里我選用鑄鐵導(dǎo)軌。
2.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)
1）截面形狀
滑動導(dǎo)軌可分為凸形和凹形兩大類。對于水平布置的機床，凸形導(dǎo)軌不易積存切屑，但難以保存潤滑油，因此只適用于低速運動；凹形導(dǎo)軌潤滑性能良好．適用于高速運動，但為防止落入切屑等．必須配備良好的防護裝置。
直線運動導(dǎo)軌截面的基本形狀見圖4—2。
A b c d
圖 4—2
三角形導(dǎo)軌，見圖a。支承導(dǎo)軌為凸形時，稱為山形導(dǎo)軌；支承導(dǎo)軌為凹形時，稱為V形導(dǎo)軌。三角形導(dǎo)軌依靠二角形的兩個斜面導(dǎo)向，磨損后能自動補償，不影響導(dǎo)向精度。但水平和垂直兩個方向上的誤差相萬影響，給制造和檢修帶來困難。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)軌面上受力不對稱且相差較大時，可采用不對稱三角形導(dǎo)軌，以保證導(dǎo)軌面壓力分布均勻。通常取=。對于受力較大的大型或重型機床，可?。?-；對于精密機床，常取=。
支承導(dǎo)軌為V形時，不易積存放大的切屑，也不易存留潤滑油，適用于不易防護、速度較低的進結(jié)運動導(dǎo)軌。支承導(dǎo)軌為V形時，由于能得到較充足的潤滑，除用于精密和大型機床的進給導(dǎo)軌外，還可用于主運動導(dǎo)軌，如龍門刨床床身導(dǎo)軌。但是必須很好地防護，以防止落人切屑和塵土。
矩形導(dǎo)軌，見圖b。矩形導(dǎo)軌制造簡單，剛度高，承載能力大，具有水平和垂直兩個方向的導(dǎo)軌面．而且兩個導(dǎo)軌面的誤差不會相互影響，便于安裝調(diào)整。但側(cè)面磨損后不能自動補償，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，但磨損后不能自動補償間隙，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，見圖D。圓柱形導(dǎo)軌制造簡單，不易積存較大的鐵屑。但磨損后很難調(diào)整和補償間隙，通常用在承受軸向載荷的場合。
這里選用矩形導(dǎo)軌。
2）組合形式
為了限制運動部件的轉(zhuǎn)動自由度，直線運動導(dǎo)軌一般都由兩條導(dǎo)軌組合而戍。對重型機床，由于共移動部件寬度較大，又承受較重載荷，因此常采用3條或3條以上導(dǎo)軌，來實現(xiàn)導(dǎo)向外承受載荷。常見的導(dǎo)軌組合形式見圖4—3。
圖4—3
雙二角形組合(圖a) 導(dǎo)向精度高，磨損后能自動補償．具有較好的精度保持性，但很難達到4個表面同時接觸的要求，制造較困難。適用于精度要求較高的機床，如高精度絲杠機床刀架導(dǎo)軌和滾齒機立體導(dǎo)軌等。
雙矩形組合(圖b) 具有較大的承載能力，制造調(diào)整比較簡單，但導(dǎo)向性差，磨損后不能自動補償，對加工精度有較大影響；多用于普通精度機床和重型機床，如萬能升降臺銑床工作臺導(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，應(yīng)用最廣泛，如普通車床溜板、龍門刨床工作臺導(dǎo)軌、萬能外因磨床砂輪架導(dǎo)軌等。
燕尾形組合(圖d) 兩個燕尾平面同時起導(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)整間隙方便和移動速度不大的場合，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，但磨損后不易補償。常用于僅受軸向力的場合，如壓力機、機械手的導(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。若間隙過小，不但增加運動阻力，而且會加速導(dǎo)軌磨損；若間隙過大，又會使導(dǎo)向精度降低，還容易產(chǎn)生振動。因此，除裝配過程中應(yīng)仔細調(diào)整導(dǎo)軌的間隙外，在使用一段時間后，因磨損還需重調(diào)。常用鑲條和壓板來調(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磨削或副研壓板3與動導(dǎo)軌1相接觸的d面，或磨、刮與支承導(dǎo)軌2相接觸的e面來調(diào)整垂直方向的間隙。間隙過大時磨、刮d面：間隙過小則磨、刮e面。壓板上的d，e面需用空刀槽分開。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整比較麻煩。圖b所示是采用在壓板與動導(dǎo)軌接觸處放幾層薄墊片4來調(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來調(diào)整間隙。只要擰動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螺釘接觸，因此剛度較差。
（2）．鑲條
鑲條用來調(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)軌的潤滑與防護
1）導(dǎo)軌潤滑
導(dǎo)軌潤滑的目的是：減少磨損以延長導(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械效率；保護導(dǎo)軌表面以防止生銹。
導(dǎo)軌的潤滑方法很多，最簡單的潤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滑。一般用于移置導(dǎo)軌或移動速度較低的滑動導(dǎo)軌及滾動導(dǎo)軌。另一種手動潤滑方式是在機床上裝手動油泵，在工作前拉動油泵幾次，進行人工潤滑，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)常運動的導(dǎo)軌上?，F(xiàn)代機床上多采用全自動壓力油強制潤滑，這種方法效果較好．可保證充分潤滑，不斷地沖洗和冷卻表面，與運動速度無關(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，保證充分的潤滑效果，應(yīng)在導(dǎo)軌面上開出油溝。
2）導(dǎo)軌的防護
導(dǎo)軌的防護裝置應(yīng)盡可能使導(dǎo)軌面封閉起來，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
圖示為幾種導(dǎo)軌的防護方式。圖a為刮板式防護裝置。在動導(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)動導(dǎo)軌移動時，通過毛氈排除落在支承導(dǎo)軌上的切屑及灰塵。這種裝置容易被細小的切屑及雜物填塞，對導(dǎo)軌產(chǎn)生刮磨作用，因此僅適用于移動速度較低的導(dǎo)軌。圖b，為鋼帶式防護單，韌帶4的一端繞在床身端部的滾輪3上，另一端則固定在運動部件上，運動部件移動時，鋼帶隨著展開或卷在滾輪上。這種防護罩結(jié)構(gòu)簡單，但切屑及雜物在滾輪卷動時．容易被帶至鋼帶內(nèi)表面而掉在導(dǎo)軌面上，影響防護效果。圖c為固定式防護罩、鐵皮罩固定在運動部件上，以蓋住導(dǎo)軌表面。這種隊護罩結(jié)構(gòu)簡單，但密封性較差，且使機床外形尺寸增大，僅通用于行程不大的中小型機床。圖 d為層疊式防護罩，用多段金屬薄板制成，最外層蓋板6和最內(nèi)層蓋板7分別固定在運動部件5和床身8上，當(dāng)運動部件移動時，防護罩可隨之伸長或縮短。這種防護罩耐熱性好，使用壽命長，但制造較復(fù)雜，成本較高，適用于大型及精密機床。圖 c為折疊式防護罩，用皮革、塑料或帆布制成，這種防護罩結(jié)構(gòu)簡單，防護效果好．但容易損壞，成本高，常用于磨床和精密機床上。
這里選用刮板式防護裝置。
4.滑動導(dǎo)軌的驗算
設(shè)計滑動導(dǎo)軌時，先參考同類型機床，初步擬定導(dǎo)軌的形狀和尺寸，然后再進行驗算。
滑動導(dǎo)軌的驗算，主要是通過受力分析，求出導(dǎo)軌的平均壓強和最大壓強、與導(dǎo)軌的許用壓強相對照，判斷導(dǎo)軌設(shè)計是合合理。根據(jù)壓強分布情況，判斷是合需用壓板。*
1）導(dǎo)軌壓強的分布
當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度大于接觸剛度時，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，沿導(dǎo)軌長度方向的接觸變形和壓強可視為線性分布，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，既要考慮導(dǎo)軌表面接觸變形，又要考慮導(dǎo)軌自身變形，這時壓強為非線性分布，下面只討論線性分布的導(dǎo)軌壓強的計算。
每條導(dǎo)軌面所受的載荷，都可以簡化為一個距導(dǎo)軌中心距離為x的力，這個力的作用又等價于一個位于導(dǎo)軌中心的力F和一個顛覆力矩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（單位為MPa）：
= …………………………….（1）
在力矩M作用下，導(dǎo)軌面產(chǎn)生的最大壓強（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—動導(dǎo)軌的長度，單位為mm；
--集中力F力引起的壓強，單位為MPa；
--顛覆力矩M引起的最大壓強，單位為MPa。
由于力F與力矩M同時作用，閱此尋軌所承受的最大、最小、平均壓強分別為：
=+ = （1 + ）…………………（3）
=— = （1—）…………………（4）
= （+）=…………………………..（5）
從式(4—7)可見，平均壓強只與力F的大小和導(dǎo)軌幾何尺寸有關(guān)，而與力的作用點無關(guān)。
從式(4—5)、(44)可知：
(1)x＝0，即力F作用于導(dǎo)軌中點，M==0，==0，壓強呈矩形分布（如下圖a），導(dǎo)軌受力均勻，但實際上很難實現(xiàn)這種情況。
(2)x＜L／6，即M＝＜FL／6時，6M／FL＜1，＜2，0，壓強呈梯形分布（如圖b）。設(shè)計時，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， 6M／FL=1，=0，=2，壓強呈三角形分布(圖c)。導(dǎo)軌兩端壓強分布相差較大，但仍保持了導(dǎo)軌面全長接觸，設(shè)計時也可采用。
(4)xL／6，即M= FL/6時，6M/FL 1，＜0。這時，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)計時應(yīng)避免出現(xiàn)這種情況。
圖4—7 導(dǎo)軌壓強的分布
表4—2 鑄鐵導(dǎo)軌的壓強分布 /MPa
導(dǎo)軌種類
機床類別
平均壓強
最大壓強
直線運動導(dǎo)軌
主運動導(dǎo)軌和速度較高的進給運動導(dǎo)軌
中型機床
0.4—0.5
0.8—1.0
重型機床
0.2—0.3
0.4—0.6
速度較低的運動導(dǎo)軌
中型機床
1.2—1.5
2.5—3.0
重型機床
0.5
1.0—1.5
磨 床
0.025-0.04
0.05—0.08
主運動和速度較高的圓周運動導(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
導(dǎo)軌的壓強是影響導(dǎo)軌耐磨性的一個主要因素。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)軌面上的平均壓強不超過許用值。由于導(dǎo)軌面上的壓強分布不可能完全均勻，所以還必須保證最大壓強不超過許用值。
機床鑄鐵·鑄鐵、鑄鐵·鋼導(dǎo)軌副的許用壓強按表4—2選取。始終以固定切削條件工作的專用機床，許用壓強應(yīng)比表中數(shù)值減小25％—30％。鋼—鋼導(dǎo)軌副的許用壓強可比表中數(shù)值增加20％—30％。動導(dǎo)軌上鑲裝以聚四氟乙烯為基體的導(dǎo)軌板時，如滑動速度v1m/min時，則pv植不宜超過o．2MPa·m/min；如滑動速度v1m/min時，則許用壓強取0.2MPa。
鋅鋁銅合金ZZnAll0—5導(dǎo)軌的許用平均壓強[p]0.2MPa。
5.提高導(dǎo)軌耐磨性的措施
1）力求無磨損
磨損的原因是配合面在一定的壓強作用下直接接觸并作相對運動。因此不磨損的條件是配合面在作相對運動時不直接接觸，接觸時則無相對運動。靜壓導(dǎo)軌與動壓導(dǎo)軌可以實現(xiàn)完全的液體潤滑狀態(tài)，潤滑油使兩導(dǎo)軌面分開而不直接接觸，這種導(dǎo)軌的耐磨性最好。
2）力求少磨損
在有些場合既不便采用靜壓導(dǎo)軌，也不能采用動壓導(dǎo)軌，就只能爭取少磨損。減少磨損的措施有：
(1)降低導(dǎo)軌面間的壓強，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荷的辦法來降低壓強。采用卸荷導(dǎo)軌可以減輕負荷，加寬導(dǎo)軌面或加長動導(dǎo)軌的長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，也可以增加實際接觸面積。
(2)降低摩擦系數(shù)，例如采用滾動導(dǎo)軌：在滑動導(dǎo)軌中正確選擇摩擦副的材料；正確選擇潤滑油或采用循環(huán)潤滑方式來改善潤滑條件。
(3)適當(dāng)?shù)臒崽幚矸绞娇商岣邔?dǎo)軌抗磨損的能力。
(4)加強防護。
3）均勻磨損
(1)力求使摩擦面上的壓強均勻分布，例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能與集中載荷對稱。
(2)盡量減小扭矩和顛覆力矩。
(3)保證工作臺、溜板等支承件有足夠的剛度。
(4)回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌不宜太寬，以免線速度相差太大。
(5)導(dǎo)軌副中全長上使用機會不均的導(dǎo)軌，硬度應(yīng)高些。
4.2.3滑臺的結(jié)構(gòu)形式
圖 4-8 滑臺的結(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)有同類型機床導(dǎo)軌的尺寸確定。從統(tǒng)計資料來看，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)計與計算
5.1液壓系統(tǒng)概述
液壓傳動是以有壓液體為能源介質(zhì)實現(xiàn)各種機械的傳動。液壓傳動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，再由若干回路有機組合成能完成各種控制功能的傳動系統(tǒng)進行能量的轉(zhuǎn)換傳遞與控制。
與機械傳動，電力傳動等傳動方式相比，液壓傳動具有下列優(yōu)點：
1.在傳送同等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。據(jù)統(tǒng)計，液壓馬達的重量只有同功率電動機重量的10％—20％，而且能夠傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩。
2.液壓傳動裝置工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小，能高速啟動、制動和換向。液壓傳動裝置的換向頻率高，對于回轉(zhuǎn)運動每分鐘可達500次，直線往復(fù)運動每分鐘可達400-1000次。這是其他傳動控制方式無法比擬的。
3.液壓傳動裝置能在運動過程中進行無級調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，而且調(diào)速性能好。其傳動比可達100：1至2000：1。
4.液壓傳動裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便，易于實現(xiàn)自動化，如與電氣控制相配合，可方便地實現(xiàn)復(fù)雜的程序動作和遠程控制。
5.液壓傳動裝置易于實現(xiàn)過載保護。由于采用油液作為工作介質(zhì)，液壓傳動裝置能自行潤滑，故使用壽命較長。
6.液壓元件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計和選用。
由于液壓傳動技術(shù)優(yōu)點很多，因而在國民經(jīng)濟的各個部門得到了廣泛應(yīng)用。目前，其應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴展，從組合機床、機械手、自動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)件強度試驗機到電液仿真試驗平臺，從建筑、工程機械到農(nóng)業(yè)、環(huán)保設(shè)備，從能源機械調(diào)整控制到熱力與化工設(shè)備過程控制，從橡膠、皮革、造紙機械到建筑材料生產(chǎn)自動線，從采煤機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、汽車等運輸設(shè)備等等，液壓傳動與控制技術(shù)已成為現(xiàn)代機械工程制造業(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，一次進刀完成切削。因此，工作臺自動循環(huán)為：快進—工進—快退—停止。
參數(shù)為：滑臺總重量：5000N，切削最大阻力883N，滑臺快進，快退速度為0.05m/s，工進速度為12—37mm/min，加速（或減速）時間0.1s，采用的為矩形導(dǎo)軌，取靜摩擦系數(shù)=0.2，動摩擦系數(shù)=0.1，滑臺快進行程0.15m，工進行程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，主軸和刀具由液壓滑臺帶動進給，“快進一工進一快退—停止”，工作循環(huán)采用液壓傳動方式，選用活塞桿做執(zhí)行機構(gòu)。
考慮到車削進給系統(tǒng)傳動功率不大，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。
為自動實現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件的加工長度(該長度并無過高的精度要求)，擬采用行程開關(guān)及電磁換向閥組成行程控制順序動作回路，實現(xiàn)順序動作。
圖5—1 車方機床外形示意圖
5.4擬訂液壓系統(tǒng)原理圖
系統(tǒng)同時驅(qū)動兩個車削頭，動作循環(huán)完全相同。
為保證快速進退速度相等，并減小液壓泵流量規(guī)格，選用差動連接回路。
在行程控制中，由快進轉(zhuǎn)工進時，采用機動滑閥，速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，且安全可靠。工進終了壓下行程開關(guān)返回?？焱说浇K點，壓下電氣行程開關(guān)，運動停止。
快進轉(zhuǎn)工進后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓閥回油箱，系統(tǒng)不再差動連接。
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-行程開關(guān)
6-換向閥 7-調(diào)速閥 8-單向閥 9-壓力表開關(guān) 10-壓力表
11-液壓泵 12-濾油網(wǎng) 13-油箱 14-溢流閥
5.5計算和選擇液壓元件
5.5.1液壓缸的計算
1.計算液壓缸的總機械載荷F
根據(jù)機構(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) 的計算
按下式計算：
＝ (N)
式中 G——液壓缸所要移動
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