加工中心机械结构设计dlku.docx

摘 要摘 要要本设计完完成了小小型立式式加工中中心机械械结构部部分的设设计并介介绍了立立式加工工中心的的一些基基本概况况。该机机床再配配置一个个CNCC系统就就构成了了一台完完整的立立式加工工中心。在在设计中中主要对对基础结结构部件件、进给给传动系系统、主主传动系系统和一一些辅助助装置进进行了选选型及设设计计算算。（1）基基础结构构部件包包括床身身、立柱柱、工作作台、导导轨的设设计计算算及选型型。其中中工作台台随螺母母旋转而而移动，其其螺母是是磨损元元件。（2）进进给传动动系统中中滚珠丝丝杠副、伺伺服电机机、滚珠珠丝杠轴轴上轴承承以及伺伺服电机机与进给给丝杠的的联结的的设计计计算及选选型。（3）主主传动系系统中滑滑移齿轮轮、液压压缸结构构及主轴轴结构的的设计计计算，主主轴箱配配重的设设计及相相关零件件的强度度校核。（4）辅辅助装置置中刀库库结构选选型设计计及换刀刀机构选选型。关键词 滚珠珠丝杠；伺服电电机；滑滑移齿轮轮；主轴箱箱配重AbstractAbsttracctThiss deesiggn hhas alrreaddy ffiniisheed vvertticaal mmachhiniing cennterr thhe ddesiign of mecchannicaal sstruuctuure parrts. Soome bassic connceppts andd thhe ggeneerall knnowlledgge oof tthe verrticcal macchinningg ceenteer wweree inntrooducced in thiis ddesiign. Thhe mmachhinee inn a CNCC syysteem ccan connstiitutte aa coomplletee veertiicall maachiininng ccentter. Inn thhe ddesiign maiinlyy deesiggn ppartts oof bbasiic sstruuctuure, trranssmisssioon ssysttem andd thhe mmainn trranssmisssioon ssysttem.(1) Inffrasstruuctuure commponnentt coomprrisees aa beed, collumnn, ttablle, guiide thee deesiggn ccalcculaatioon aand typpe sseleectiion. Woorkiing tabble witth rrotaatioon oof tthe nutt annd tthe nutt iss moovedd, tthe weaar eelemmentt.(2) Thee feeed driive sysstemm off baall scrrew, a serrvo mottor, a balll sscreew sshafft bbearringg annd tthe serrvo mottor andd thhe ffeedd sccreww coonneectiion dessignn caalcuulattionn annd ttypee seelecctioon. (3) In thee maain traansmmisssionn syysteem oof tthe driivinng ggearr, hyydraauliic ooil cyllindder strructturee annd sspinndlee sttruccturre ddesiign callcullatiion, sppinddle boxx deesiggn aand rellateed ppartts oof tthe strrenggth cheeck.(4) Auxxiliiaryy deevicce oof kkniffe llibrraryy sttruccturre ddesiign, toool chaangee meechaanissm sseleectiion.Keywworddsbaallsscreew; serrvo mottor; sllidiing geaars;spinndlee boox ccounnterrweiightt目录目 录录摘要IAbsttracctIII第1章绪绪论11.1 小型加工工中心概概述11.2 加工中中心的主主要优点点21.3 加工中中心的发发展趋势势3第2章小小型加工工中心的的机械结结构部分分42.1设设计机械械结构部部分的主主要参数数42.2 机械结结构部分分的组成成42.3 机械械结构部部分的特特点4第3章总总体设计计方案的的拟定663.1设设计题目目63.2 主要内内容63.3拟拟定总体体设计方方案6第4章基基础结构构部件的的设计884.1床床身的设设计84.1.1 床床身的作作用84.1.2 床床身的基基本要求求84.1.3 床床身结构构设计及及材料选选择1004.1.4 床床身的肋肋板布置置和截面面的形状状104.2 立柱的的设计1114.2.1 设设计立柱柱的基本本要求1114.2.2 立立柱的结结构设计114.2.3 立立柱导轨轨形式及及精度1124.2.4 立立柱与床床身的联联结1224.3 工作台台的设计计124.3.1 工工作台的的设计尺尺寸图1124.3.2 工工作台的的其他结结构设计计134.3.3 工工作台的的材料144.4 导轨的的设计1144.4.1 导导轨的功功用及要要求1444.4.2 导导轨的结结构类型型154.4.3 滚滚动导轨轨的材料料164.4.4 直直线滚动动导轨的的技术要要求1664.4.5 滚滚动导轨轨的设计计计算117第5章进进给传动动系统的的设计1195.1设设计概要要195.1.1 设设计的主主要内容容195.1.2 设设计的主主要要求求195.2 滚珠丝丝杠副的的设计2205.2.1 滚滚珠丝杠杠副的结结构2005.2.2 滚滚珠丝杠杠副的运运动机理理205.2.3 滚滚珠丝杠杠副的优优点2115.3滚滚珠丝杠杠副的设设计计算算215.4伺伺服电机机的选择择285.4.1 伺伺服电机机的选型型条件2285.4.2 X向伺伺服电机机的选择择285.4.3 Y向和和Z向伺服服电机的的选择2295.5 丝杠上上轴承的的校核3305.6 联轴器器的选择择30结论322参考文献献33第1章 绪论1.1 小型加工工中心概概述数控加工工中心机机床是指指配有刀刀库和自自动换刀刀装置，能能自动换换刀，工工件在一一次装卡卡后，可可实现部部分工序序甚至全全部工序序的数控控机床。目目前主要要有镗铣铣类加工工中心（习习惯上简简称为加加工中心心）和车车削加工工中心（习习惯上简简称车削削中心）两两大类。镗铣类加加工中心心是在数数控镗床床和数控控铣床的的基础上上发展起起来的。按按主轴布布置形式式一般分分为立式式和卧式式两种形形式。立立式加工工中心主主轴是垂垂直的，主主要用于于重切削削和精密密加工，适适合复杂杂型腔的的加工。卧卧式加工工中心的的主轴是是水平的的，一般般具有回回转工作作台，特特别适合合于箱体体零件的的加工。此此外，今今年来还还发展了了一种主主轴可作作垂直和和水平转转换的立立卧式加加工中心心，也称称复合加加工中心心或五面面加工中中心，可可实现除除安装底底面外的的五个面面的加工工。车削中心心是在数数控车床床的基础础上，再再装配上上刀库和和换刀机机械手。其其也可分分为立式式和卧式式两类。与与数控车车床单机机相比，其其自动选选择和使使用的刀刀具数量量大大增增加。立式加工工中心主主要是指指主轴轴轴心线与与工作台台垂直设设置的加加工中心心。工作作台通常常是长方方形，且且无分度度回转功功能。下下图为立立式加工工中心的的形式。主主要适用用于加工工板类、盘盘类、模模具及小小型壳体体类复杂杂零件。立立式加工工中心能能完成铣铣、镗削削、钻削削、攻螺螺纹和用用切削螺螺纹等工工序。立立式加工工中心最最少是三三轴二联联动，一一般可实实现三轴轴三联动动。有的的可进行行五轴、六六轴控制制。立式式加工中中心立柱柱高度是是有限的的，对箱箱体类工工件加工工范围要要减少，这这是立式式加工中中心的缺缺点。但但立式加加工中心心工件装装夹、定定位方便便；刃具具运动轨轨迹易观观察，调调试程序序检查测测量方便便，可及及时发现现问题，进进行停机机处理或或修改；冷却条条件易建建立，切切削液能能直接到到达刀具具和加工工表面；三个坐坐标轴与与笛卡儿儿坐标系系吻合，感感觉直观观与图样样视角一一致，切切屑易排排除和掉掉落，避避免划伤伤加工过过的表面面。与相相应的卧卧式加工工中心相相比，结结构简单单，占地地面积较较小，价价格较低低。按照加工工中心的的形态不不同进行行分类，可可分为立立式、卧卧式和五五坐标加加工中心心。1、立式式加工中中心 立式加加工中心心的主轴轴轴心线线为垂直直状态配配置，结结构形式式多为固固定立柱柱式，工工作台为为长方形形，适合合加工小小型板类类、盘类类、壳体体类零件件。立式式加工中中心结构构简单，占占地面积积小，价价格底，配配备各种种附件后后，可进进行大部部分工件件的加工工。2、卧式式加工中中心 卧式加加工中心心的主轴轴轴心线线为水平平状态配配置，通通常都带带有可进进行分度度回转运运动的工工作台，适适合加工工箱体类类零件。它它与立式式加工中中心相比比，结构构复杂、占占地面积积大、质质量大、价价格亦高高。3、五坐坐标加工工中心 五坐坐标加工工中心兼兼具立式式和卧式式加工中中心的功功能，工工件经过过一次装装夹后能能完成除除安装面面以外的的所有侧侧面和顶顶面等五五个面的的加工，因因此也叫叫五面加加工中心心。常见见的五坐坐标加工工中心有有两种结结构形式式，一种种是主轴轴可以990°旋转，另另一种是是工作台台可以990°旋转。其中立式式加工中中心又可可分类为为：1）依据据导轨分分类：依依据立式式加工中中心的各各轴的导导轨形式式可分硬硬导轨及及线导轨轨。硬导导轨适合合重切削削，线轨轨运动更更灵敏。2）依据据转速分分类：立立式加工工中心主主轴转速速60000-1150000rppm为低低速型，18000rpm以上为高速型。3）依据据结构分分类：依依据立式式加工中中心的床床身结构构可分为为C型及龙龙门型。1.2 加工中中心的主主要优点点1、提高高加工质质量工件一次次装卡，即即可实现现多工序序集中加加工，大大大减少少多次装装夹所带带来的误误差。另另外，由由于是数数控加工工，减少少依赖操操作者的的技术水水平，可可得到相相当高的的稳定精精度。2、缩短短加工准准备时间间 加工中心心可以顶顶替多台台通用机机床，加加工一个个零件所所需准备备时间是是每台加加工单元元所损耗耗的准备备时间之之和。从从这个意意义上说说，加工工中心的的准备时时间显然然短很多多。3、减少少在制品品以往的加加工方式式是工件件流动于于多台通通用机床床之间，这这就要有有相当数数量的在在制品，而而在加工工中心上上加工，即即可发挥挥其“多工序序集中”的优势势，在一一台机床床上完成成多个工工序，就就能大大大减少在在制品数数量。4、减少少刀具费费把分散设设置在各各通用机机床上的的刀具，集集中在加加工中心心刀库上上，有可可能用最最少量的的刀具，实实现公共共有效利利用。这这样既提提高刀具具利用率率，又减减少了刀刀具数量量。5、最少少的直接接劳务费费有NC装装置实现现多工序序加工的的信息集集约化和和一人多多台管理理，以及及用工作作台自动动托盘交交换装置置（Auutommatiic PPalllet Chaangeer 简简称APPC）等等辅助装装置，实实现夜间间无人运运转。这这些都可可缩减直直接劳务务费。6、最少少的间接接劳务费费工序集中中，工件件搬运和和质量检检查工作作量都大大为减少少，这就就使间接接劳务费费最少。7、设备备利用率率高加工中心心设备利利用率为为通用机机床的几几倍。另另外，由由于工序序集中，容容易适应应多品种种、中小小批量生生产。1.3 加工中中心的发发展趋势势随着科学学技术的的发展，机机械产品品的形状状和结构构不断改改进，对对零件加加工质量量的要求求也越来来越高。随随着社会会对产品品多样化化需求的的增强，产产品品种种增多，产产品更新新换代加加速。这这使得数数控机床床在生产产中得到到更广泛泛的应用用，并不不断地发发展。尤尤其是随随着柔性性制造系系统的迅迅猛发展展和计算算机集成成制造系系统的兴兴起和不不断成熟熟，对机机床CNNC系统统提出更更高的要要求。现现代数控控机床（加加工中心心）正在在向更高高速度、更更高精度度、更加加高度自自动化、更更高可靠靠性及更更完善的的方向发发展。1、高速速度 加工中中心向高高速度发发展的主主要目的的是提高高生产率率，主要要措施是是提高主主轴转速速、提高高进给速速率和缩缩短辅助助时间等等。2、高精精度 提高加加工中心心加工精精度的主主要措施施是提高高编程时时的圆弧弧插补精精度、机机床定位位精度和和精度补补偿技术术。3、高度度自动化化 在在现代数数控机床床上，装装有各种种类型监监控、检检测装置置，实现现了工件件的自动动检测和和刀具的的监控，从从而提高高了数控控机床的的自动化化程度，保保证了数数控机床床长时间间工作时时的产品品质量。4、可靠靠性的提提高 现代CCNC系系统大量量采用大大规模或或超大规规模集成成电路，采采用专用用芯片或或混合式式集成电电路，提提高了集集成度，减减少了元元器件数数量，降降低了功功耗，提提高了可可靠性。5、采用用自动程程序编制制技术 现代代机床CCNC系系统利用用其自身身很强的的存储及及运算能能力，把把很多自自动编程程功能植植入CNNC系统统。在一一些新型型的CNNC系统统中，还还装入了了小型工工艺数据据库，使使得CNNC系统统不仅具具有在线线零件程程序编制制功能，而而且可以以在零件件程序编编制过程程中，根根据机床床性能、工工件材料料及零件件加工要要求，自自动选择择最佳刀刀具及切切削用量量。有的的CNCC系统还还具有自自适应控控制功能能。第2章 小型加工工中心的的机械结结构部分分2.1设设计机械械结构部部分的主主要参数数工作台尺尺寸：1150×150 mmXYZ行行程：3300×200×200 mmXYZ轴轴最快移移动速度度：5 mminn脉冲当量量：0.0011 mmmpullse2.2 机械结结构部分分的组成成小型加工工中心的的机械结结构主要要由以下下几部分分组成：1、基础础支承件件由床身、立立柱、工工作台和和导轨等等大件组组成，是是加工中中心的基基础构件件，是机机床的承承载与支支承的基基体，它它支承各各构件并并为运动动部件导导向，使使它们在在静止或或运动中中保持相相对正确确的位置置。这些些大件和和部件要要承受一一定的重重力、切切削力、摩摩擦力、夹夹紧力以以及相应应的弯矩矩和扭矩矩。它们们可以是是铸铁件件，也可可以是焊焊接钢结结构件，均均要承受受加工中中心的静静载荷以以及在加加工时的的切削载载荷。故故必须是是刚度很很高的部部件，亦亦是加工工中心质质量和体体积最大大的部件件。2、进给给传动系系统包括动力力源、传传动件及及进给运运动执行行件工作台台、刀架架等。进进给传动动系统的的作用是是将伺服服驱动装装置的运运动和动动力传给给执行件件，实现现进给运运动。主主要是协协助完成成加工表表面的成成形运动动。3、主传传动系统统包括动力力源、传传动件及及主运动动执行件件主轴轴等。主主传动系系统的作作用是将将驱动装装置的运运动及动动力传给给执行件件，实现现主切削削运动。4、辅助助装置包括润滑滑、冷却却、排屑屑、防护护、液压压和随机机检测系系统等部部分。辅辅助系统统虽不直直接参与与切削运运动，但但对加工工中心的的加工效效率、加加工精度度和可靠靠性起到到保障作作用，因因此，也也是加工工中心不不可缺少少的部分分。2.3 机械械结构部部分的特特点小型加工工中心是是高精度度、高效效率的自自动化机机床。几几乎在任任何方面面均要求求比普通通机床设设计得更更为完善善，制造造得更为为精密。小型加工中心的结构设计已形成自己的独立体系，其主要结构特点如下：1、静、动动刚度高高数控机床床要在高高速和重重负荷条条件下工工作，机机床床身身、底座座、立柱柱、工作作台、刀刀架等支支承件的的变形都都会直接接或间接接地引起起刀具和和工件之之间的相相对位移移，从而而引起工工件的加加工误差差。因此此，这些些支承件件均应具具有很高高的静刚刚度和动动刚度。2、抗振振性好机床工作作时可能能产生两两种形态态的振动动：强迫迫振动和和自激振振动。数数控机床床在高速速重切削削情况下下应无振振动，以以保证加加工工件件的高精精度和高高的表面面质量，特特别要注注意的是是避免切切削时的的自激振振动，因因此对数数控机床床的动态态特性提提出更高高的要求求。3、热稳稳定性好好机床的热热稳定性性好是多多方面综综合的结结果。包包括机床床的温升升小；产产生温升升后，使使温升对对机床的的变形影影响小；机床产产生热变变形时，使使热变形形对精度度的影响响较小。4、灵敏敏度高数控机床床通过数数字信息息来控制制刀具与与工件的的相对运运动，它它要求在在相当大大的进给给速度范范围内都都能达到到较高的的精度，因因而运动动部件应应具有较较高的灵灵敏度。导导轨部件件通常用用滚动导导轨、塑塑料导轨轨、静压压导轨等等，以减减少摩擦擦力，使使其在低低速运动动时无爬爬行现象象。工作作台、刀刀架等部部件的移移动，由由交流或或直流伺伺服电动动机驱动动，经滚滚珠丝杠杠传动，减减少了进进给系统统所需要要的驱动动扭矩，提提高了定定位精度度和运动动平稳性性。5、自动动化程度度高、操操作方便便 为了提提高数控控机床的的生产率率，必须须最大限限度地压压缩辅助助时间。许许多数控控机床采采用了多多主轴、多多刀架以以及带刀刀库的自自动换刀刀装置等等，以减减少换刀刀时间。对对于多工工序的自自动换刀刀数控机机床，除除了减少少换刀时时间之外外，还大大幅度地地压缩多多次装卸卸工件的的时间。几几乎所有有的数控控机床都都具备快快速运动动的功能能，使空空程时间间缩短。48 第3章 总体设计方案的拟定第3章 总体设设计方案案的拟定定3.1设设计题目目小型加工工中心机机械结构构设计3.2 主要内内容查阅相关关资料，设设计立式式加工中中心的机机械结构构部分。包包括：1、基础础结构部部件床身身、立柱柱、工作作台、导导轨的设设计计算算及选型型；2、进给给传动系系统中滚滚珠丝杠杠副、伺伺服电机机、滚珠珠丝杠、滚滚珠丝杠杠上轴承承以及伺伺服电机机与进给给丝杠的的联结的的设计计计算及选选型；3、主传传动系统统中主轴轴箱结构构、传动动齿轮、液液压缸结结构及主主轴结构构设计计计算 4、辅助助装置中中刀库结结构的选选型设计计及换刀刀机构选选型。3.3 拟定总总体设计计方案1、拟定定总体设设计方案案的设计计原则1）总体体布局流流畅，结结构合理理紧凑，实实现机电电一体化化，外形形美观。2）结构构简单，功功能齐全全，操作作安全方方便。3）满足足功能要要求，造造型要求求，技术术参数要要求，便便于制造造，安装装和维护护。2、拟定定总体设设计方案案经过收集集了有关关立式加加工中心心布局的的各方面面资料，确确定如下下布局方方案：1）加工工中心床床身取TT字型结结构，立立柱固定定在其上上，床身身与立柱柱都通过过双头螺螺栓连接接；2）工作作台为矩矩形工作作台，在在床身导导轨上做做X、YY两向移移动；3）立柱柱采用封封闭的箱箱型结构构，主轴轴箱内采采用滑移移齿轮进进行二级级变速。主主轴箱在在立柱导导轨上上上下移动动实现ZZ轴的进进给运动动、主轴轴箱配重重采用链链条、链链轮机构构，配重重置于立立柱内，使使整体结结构紧凑凑、美观观；4）X、YY、Z三三向导轨轨均采用用滚珠丝丝杠导轨轨，三个个进给方方向通过过伺服电电机及联联轴器带带动滚珠珠丝杠转转动，从从而带动动工作台台作X、YY、Z三三个方向向的直线线运动；5）机床床电柜及及操纵站站放置在在机床主主机（正正对机床床）的右右侧，操操纵者在在机床右右边操作作，刀库库及交换换装置放放置在机机床的左左侧，换换刀装置置采用圆圆盘式换换刀装置置；6）润滑滑油冷却却液由外外部液压压泵提供供，设计计中要留留出液压压泵的安安装位置置；7）整个个机床用用防护罩罩罩起来来，有利利于保护护机床和和操作人人员，外外形也相相对美观观。根据以上上布局形形式的初初步确定定，立式式加工中中心的总总体布局局图如下下：图3 小型加工中心的总体布局图立式加工中心总体布局图以上为本本次设计计的总体体方案，在在设计中中会根据据不同的的实际问问题和具具体的情情况做出出改动，不不断完善善此设计计。 第4章 基础结构部件的设计第4章 基础结结构部件件的设计计基础结构构部件通通常是指指构成立立式加工工中心主主体的那那些功能能部件，如如床身部部件、立立柱部件件和工作作台部件件等。基基础结构构部件是是机床的的承载与与支承的的基体，它它支承各各构件并并为运动动部件导导向。这这些部件件要承受受一定的的重力、切切削力、摩摩擦力、夹夹紧力以以及相应应的弯矩矩和扭矩矩5。4.1床床身的设设计4.1.1 床床身的作作用床身是整整个加工工中心的的基础支支承件，一一般用来来放置导导轨、主主轴箱和和工作台台等重要要部件。为为了满足足加工中中心机床床高速度度、高精精度、高高生产率率、高可可靠性和和高自动动化要求求，加工工中心床床身主要要有以下下两大功功能：1、支承承作用 即支承承其它零零部件，在在机床承承受切削削时，承承受着一一定的重重力、切切削力、摩摩擦力、以以及夹紧紧力；2、基准准作用 即保证证机床在在使用中中或者长长期使用用后，能能够保证证各部件件之间正正确的相相互位置置关系和和相对运运动轨迹迹。4.1.2 床床身的基基本要求求1、刚度度要求 在切削削力、机机床部件件的和工工件重量量的作用用下，床床身本身身与其它它部件的的接触面面就会产产生形变变，机床床原有的的几何精精度就会会被破坏坏，从而而给加工工带来误误差；如如果床身身的刚度度不足，不不仅会产产生变形形，还会会产生爬爬行和振振动，从从而影响响机床的的定位精精度及其其它性能能。因此此床身要要有足够够大的刚刚度。2、抗震震性要求求 振动动不仅会会使机床床产生噪噪声，同同时也会会影响加加工质量量，因此此床身应应有足够够的抗震震性，具具有合乎乎要求的的动态特特性。3、热变变形要求求 机床床工作时时，电动动机、传传动系统统的机械械摩擦及及切削过过程都会会发热，机机床周围围环境温温度的变变化也会会引起床床身温度度变换，产产生热变变形。从从而影响响机床的的工作精精度和几几何精度度。因此此应对床床身的热热变形及及热应力力加以控控制。4、内应应力要求求 床身身在铸造造、焊接接以及粗粗加工过过程中，材材料内部部会产生生内应力力，导致致变形。床床身的设设计应从从结构、材材料上保保证其内内应力要要小，例例如对于于铸造床床身，各各处金属属分布应应均匀，尽尽可能避避免壁厚厚突然转转换的过过度面。5、其它它 床身身还应该该使排屑屑通畅，操操作方便便，吊运运安全，切切削液及及润滑油油回收方方便，加加工及装装配工艺艺性好等等。4.1.3 床床身结构构设计及及材料选选择1、结构构设计床身是机机床的关关键基础础件之一一，要求求有足够够的静、动动刚度和和精度保保持性。为为减少连连接环节节，增大大支承件件的重量量，提高高床身的的刚性，通通常都把把它设计计成整体体件，并并选择稳稳定性较较好的横横截面形形式。床床身设计计往往会会受机床床总体设设计和工工艺手段段的制约约在满足足总体设设计要求求的前提提下，应应尽可能能做到既既要结构构合理、肋肋板布置置恰当，又又要保证证良好的的冷、热热加工工工艺性。中中、小型型立式加加工中心心，一般般都采用用固定立立柱式，把把床身与与支承立立柱的底底座连接接在一起起，构成成了一个个整体床床身，这这类床身身的加工工工艺性性、刚性性、精度度保持性性都比较较好。平平面上的的两个坐坐标移动动是由滑滑块和工工作台实实现的，床床身结构构比较简简单113。本立式加加工中心心采用立立柱全行行程移动动、工作作台固定定。这样样不仅便便于操作作，易于于配置NNC转台台，还可可以有效效提高生生产效率率。（下下图为某某立式加加工中心心床身图图）图4.11 小小型加工工中心床床身2、床身身材料材料选择择灰铸铁铁HT2250，因因为灰铸铸铁的铸铸造性能能好，便便于铸成成形状复复杂的零零件，而而且抗震震性较好好，价格格也便宜宜，因此此选用灰灰铸铁为为床身的的材料。由由于铸件件在铸造造成型后后，冷却却过程中中会因为为收缩造造成内应应力，而而内应力力的产生生会影响响机床精精度，是是加工出出的零件件精度受受到影响响，所以以要进行行时效处处理以消消除内应应力。床身铸件件的壁厚厚要均匀匀，拐角角处要采采取圆滑滑过渡，要要有足够够大的清清砂口，加加工平面面应尽可可能在一一个平面面内以便便加工。4.1.4 床床身的肋肋板布置置和截面面的形状状加工中心心的静刚刚度和适适当的固固有频率率靠合理理的截面面形状与与尺寸、恰恰当的肋肋板布置置来获得得。加工工中心内内部肋板板布置形形式很多多，归纳纳起来可可分为纵纵向、横横向和斜斜向三大大类。纵纵向肋板板可以加加强纵向向抗弯强强度；横横向肋板板对提高高抗扭刚刚度有显显著效果果；斜向向肋板对对提高抗抗弯、抗抗扭刚度度又较好好的效果果。虽然然斜向肋肋板抗弯弯扭刚度度综合效效果好一一些，但但考虑到到斜向肋肋板铸造造工艺的的复杂性性及机床床经济性性要求，所所以很少少甚至根根本不采采用斜向向肋板。当肋板厚厚度相同同时，米米字形肋肋板结构构的抗弯弯刚度接接近与#字形肋肋板结构构，而抗抗扭刚度度却是井井字形肋肋板结构构的两倍倍。但制制造工时时却比#字形肋肋板多223倍倍，而工工艺性差差。综合合考虑，本本次设计计采用了了#字形形肋板13。4.2 立柱的的设计4.2.1 设设计立柱柱的基本本要求加工中心心的立柱柱，随卧卧式加工工中心和和立式加加工中心心的不同同，其结结构形式式亦不相相同，但但是他们们既然是是加工中中心的立立柱，就就要支撑撑主轴箱箱，使之之沿垂直直方向上上下移动动。这就就使它在在承受切切削力、振振动、温温度变化化等恶劣劣环境条条件下进进行工作作。因此此，立柱柱亦和床床身一样样，是加加工中心心的主要要基础零零部件，是是主轴箱箱支承和和导向的的主体，要要求具有有足够的的构建刚刚度和良良好的抗抗震性以以及热变变形性。为了满足足对立柱柱的这一一要求，在在设计结结构和肋肋板布局局上，要要有合理理的安排排。4.2.2 立立柱的结结构设计计1、结构构设计由于立、卧卧式两种种加工中中心结构构上的差差异和受受力不同同等原因因，通常常把立式式加工中中心的立立柱的横横截面设设计成矩矩形或下下正方形形。米字型肋肋板，它它的抗扭扭刚度比比#字形形肋板的的高得多多。只是是米字型型肋板的的铸造工工时比#字形肋肋板多223倍倍。出于于这种原原因，本本立柱，仍仍采用井井字型肋肋板。平衡主轴轴箱重量量的平衡衡重，一一般设在在立柱里里腔，随随主轴箱箱的升降降而升降降。采用用这种平平衡方式式的立式式加工中中心，其其立柱内内腔是空空的113。故故本立柱柱内腔是是空的。在设计立立柱时，还还要考虑虑在运输输中固定定平衡重重的稳妥妥可靠地地方法。2、立柱柱的材料料选择立柱材料料选为灰灰铸铁HHT2550，因因为灰铸铸铁的铸铸造性能能好，便便于铸成成形状复复杂的零零件，而而且抗震震性较好好，价格格也便宜宜，因此此选用灰灰铸铁为为立柱的的材料。由由于铸件件在铸造造成型后后，冷却却过程中中会因为为收缩造造成内应应力，而而内应力力的产生生会影响响机床精精度，是是加工出出的零件件精度受受到影响响，所以以要进行行时效处处理以消消除内应应力。立柱铸件件的壁厚厚要均匀匀，拐角角处要采采取圆滑滑过渡，要要有足够够大的清清砂口，加加工平面面应尽可可能在一一个平面面内以便便加工。4.2.3 立立柱导轨轨形式及及精度1、导轨轨形式从工艺性性角度考考虑，采采用平平导轨轨形式。2、导轨轨精度本次设计计的是高高精度的的中型立立式加工工中心，立立柱导轨轨精度可可取推荐荐值如下下:直线度: 0.00660.0155mm两导轨扭扭曲度：0.00100.0115mmm立柱底面面对主导导向面垂垂直度：小于00.011mm安装滚动动导轨基基面的直直线度：0.00500.011mm13。4.2.4 立立柱与床床身的联联结立柱与床床身的联联结，一一般采用用螺栓紧紧固和圆圆锥销定定位方式式。为了提高高圆锥销销的定位位效果，必必须用专专用圆锥锥销。它它是根据据所用锥锥铰刀的的实际锥锥角，配配磨圆锥锥销，以以提高圆圆锥销在在圆锥孔孔内的接接触效果果。标准准圆锥销销，因与与实际锥锥铰刀有有角度差差别，接接触效果果不理想想，故在在关键定定位部位位不能用用标准圆圆锥销，而而必须用用专用圆圆锥销。为了提高高立柱与与床身的的联结刚刚度，通通常采用用如下措措施：1）采用用预紧力力 螺螺栓联结结时，应应使结合合面保持持在不小小于2MMpa的预预紧力。2）提高高有效接接触面积积的平面面度，减减小接触触面的粗粗糙程度度值，以以提高结结合强度度。通常常采用刮刮研或磨磨削手段段来实现现。3）增加加局部刚刚度 在紧固固螺栓位位置处，加加大加厚厚凸缘或或增添加加强肋13。4.3 工作台台的设计计工作台乃乃是加工工中心最最重要的的零部件件，它是是工件和和夹具安安装的基基准。其其精度和和刚性都都会直接接影响到到工件的的加工质质量。该该部件要要承受工工件的夹夹紧力和和加工过过程中产产生的切切削力、弯弯矩和转转矩。因因此要求求工作台台及工作作台部件件有较高高的精度度和刚度度5。4.3.1 工工作台的的设计尺尺寸图立式加工工中心和和卧式加加工中心心的工作作台结构构形式是是不同的的。立式式加工中中心的工工作台不不作分度度运动，其其形状一一般为长长方形，台台面采用用T型槽槽形式13，如下下图所示示。1、2、33、5槽槽为装夹夹用T型型槽，44槽为基基准T型型槽。工作台设设计参数数：3550×3500mm根据立式式加工中中心工作作台宽度度尺寸系系列及工工作台长长度尺寸寸系列，设设计工作作台尺寸寸如图：图4. 2 工工作台T型槽形形状如图图：图4.33 第4槽图4.44 第1、2、3、5槽4.3.2 工工作台的的其他结结构设计计1）为了了安装方方便，使使零件尽尽量减少少，我们们采用工工作台在在导轨上上滑动的的形式，所所以需要要在工作作台上钻钻出油孔孔和油槽槽，以便便于润滑滑。2）为了了安装方方便，YY向丝杠杠螺母座座采用的的是与工工作台分分离式结结构，具具体结构构见装配配图。3）为了了防止切切屑落入入螺纹孔孔中影响响螺钉的的安装，用用橡胶塞塞堵住。4）防止止切屑对对导轨影影响，安安装防护护板，大大小由加加工中心心工作需需求而定定，其具具体尺寸寸见装配配图。5）防止止切屑对对防护罩罩影响，在在工作台台两边加加挡板。4.3.3 工工作台的的材料工作台材材料选用用HT2250。因因为灰铸铸铁的铸铸造性能能好，便便于铸成成形状复复杂的零零件，而而且抗震震性较好好，价格格也便宜宜，因此此选用灰灰铸铁为为工作台台的材料料。由于于铸件在在铸造成成型后，冷冷却过程程中会因因为收缩缩造成内内应力，而而内应力力的产生生会影响响机床精精度，是是加工出出的零件件精度受受到影响响，所以以要进行行时效处处理以消消除内应应力。工作台铸铸件的壁壁厚要均均匀，拐拐角处要要采取圆圆滑过渡渡，要有有足够大大的清砂砂口，加加工平面面应尽可可能在一一个平面面内以便便加工。4.4 导轨的的设计4.4.1 导导轨的功功用及要要求机床导轨轨的功用用是起导导向及支支承作用用，它的的精度、刚刚度及结结构形式式等对机机床的加加工精度度和承载载能力有有直接影影响。为为了保证证数控机机床具有有较高的的加工精精度和较较大的承承载能力力，要求求其导轨轨具有较较高的导导向精度度、足够够的刚度度、良好好的耐磨磨性、良良好的低低速运动动平稳性性，同时时应尽量量使导轨轨结构简简单，便便于制造造、调整整和维护护。对导轨设设计的具具体要求求如下：1、导向向精度 导轨轨在空载载和在切切削时都都应具有有足够的的导向精精度。也也就是运运动部件件沿着导导轨运动动时的直直线度，以以及与有有关基面面间的相相对位置置的准确确性。2、精度度保持性性 精精度保持持性是导导轨设计计的关键键，也是是衡量机机床质量量好坏的的关键指指标之一一，精度度保持性性主要是是有导轨轨的耐磨磨性决定定的，它它与导轨轨的摩擦擦性质、导导轨材料料、制造造导轨的的方法以以及受力力情况有有关。3、低速速运动的的平稳性性 导导轨低速速运动的的平稳性性，是指指要保证证导轨在在低速运运动或微微量位移移时不出出现爬行行现象。它它与导轨轨的结构构与润滑滑、动静静摩擦系系数的差差值以及及传动导导轨运动动的传动动机构的的刚度有有关。4、刚度度 导导轨受力力后变形形会影响响各个部部件之间间的相对对位置和和导向精精度，因因此，要要求导轨轨油足够够的刚度度。5、结构构工艺性性 在在满足设设计要求求的前提提下，应应尽量做做到加工工、装配配和维修修方便，成成本低廉廉等。6、移动动灵敏度度和定位位精度 移动动灵敏度度指工作作台完成成一次移移动能达达到的最最短距离离。定位位精度指指工作台台按要求求由运动动状态停停止在某某一指定定点的能能力。灵灵敏度和和定位精精度与导导轨类型型、摩擦擦特性、运运动速度度、传动动系统刚刚度、移移动件质质量等因因素有关关。7、振动动性和稳稳定性 对于于闭式控控制的数数控机床床，不仅仅要求导导轨的起起动、制制动跟踪踪灵敏度度高，还还要求有有适当的的粘滞阻阻尼特性性，以防防止在起起动、制制动过程程中发生生不稳定定现象。8、对温温度变化化的适应应能力 环境境温度变变化和局局部热源源产生的的不均匀匀的温度度场，都都会引起起导轨变变形，导导轨应有有较好的的适应能能力。4.4.2 导导轨的结结构类型型加工中心心的伺