机械制造装备设计-支撑件导轨VIP免费

第七节支承件设计•支承件——床身、立柱、横梁、摇臂、底座、箱体和升降台等尺寸及重量较大的零件（大件）一、支承件的功能和应满足的基本要求（一）支承件的功能•支承机床各部件，承受切削力、重力、惯性力、摩擦力等静态力和动态力•保证各部件之间的相对位置精度和运动部件的相对运动轨迹的准确关系。•内部空间可存放切削液、润滑液、液压油的油箱、电动机（二）支承件应满足的基本要求基本要求1）足够的刚度和较高的刚度／重量比要求在规定的最大载荷作用下，变形量不得超过一定的数值。重量占机床总重量的80％以上，应尽量减轻支承件的重量。2）较好的动态特性包括较大的动刚度和阻尼；与其它部件相配合，使整机的各阶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。3）应具有较好的热变形特性，使整机的热变形较小或热变形对加工精度的影响较小由于摩擦热、切削热等产生热变形和热应力在铸造、焊接和粗加工过程中，会形成内应力，使支承件变形。热变形和内应力都将破坏部件间的相互位置关系和相对运动轨迹，影响加工精度。4）应该排屑畅通、吊运安全，并具有良好的工艺性以便于制造和装配。二、支承件的结构设计•考虑机床的类型、布局及常用支承件的形状•满足机床工作性能的前提下，综合考虑其工艺性•受力和变形分析、结构设计，初步决定形状和尺寸•有限元计算，求出静态刚度和动态特性，再修改和完善（一）机床的类型、布局和支承件的形状1.机床的类型（1）以切削为主的中小型机床（2）以移动件的重力和热应力为主的精密和高精密机床（3）重力和切削力必须同时考虑的大型和重型机床（一）机床的类型、布局和支承件的形状2.机床的布局形式对支承件形状的影响3.支承件的形状箱型类、板块类、梁类（二）支承件的截面形状和选择最小重量条件下，最大静刚度•支承件主要是承受力矩、扭矩以及弯扭复合载荷•自身刚度主要考虑——弯曲刚度和扭转刚度•在弯、扭载荷作用下，支承件的变形与截面的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩有关。•材料和截面积相同而形状不同时，截面惯性矩相差很大。（二）支承件的截面形状和选择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（三）支承件肋板和肋条的布置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•在两壁之间起连接作用的内壁——肋板•肋板功用——把作用于支承件局部地区的载荷传递给其它壁板，从而使整个支承件各壁板能比较均匀的承受载荷•当支承件不能采用全封闭截面时，常常布置肋板来提高支承件的自身刚度肋板布置的三种基本形式纵向肋板——主要提高抗弯刚度横向肋板——主要提高抗扭刚度斜向肋板——兼有提高抗弯刚度和抗扭刚度的效果T型肋板：主要提高水平面抗弯刚度，对提高垂直面抗弯刚度和抗扭刚度作用不明显。多用在刚度要求不高的床身上。C图的肋板在垂直面和水平面的抗弯刚度都比A图好。W型布置能较大的提高水平面的抗弯、抗扭刚度。D图自由排屑，提高刚度。肋条——配置与某一内壁上，主要为减小局部变形和薄壁振动，用来提高支承件的局部刚度（四）合理选择支承件的壁厚减轻机床重量，壁厚根据工艺上的可能选择得薄些。C=（2L+B+H）/3三、支承件的材料•支承件的重量在机床总重量中占有很大比重，因此必须合理选择材料。•支承件的材料，主要为——铸铁和钢•铸铁支承件，如果导轨与支承件铸为一体，则铸铁的牌号应根据导轨的要求选择•如果导轨是镶装上去的，或者支承件上没有导轨，则一般可采用HT150•如果支承件由型钢和钢板焊接，则常用Q235AF或Q275钢（一）铸铁•铸铁支承件，如果导轨与支承件铸为一体，则铸铁的牌号应根据导轨的要求选择•如果导轨是镶装上去的，或者支承件上没有导轨，则一般可采用HT150（二）钢板焊接结构•如果支承件由型钢和钢板焊接，则常用Q235AF或Q275钢（三）支承件的其它材料•预应力钢筋混凝土支承件(主要为床身、立柱、底座等）近年来有较大的发展。...