机械设计精密设计导轨与基座精选PPT.ppt

机械设计精密设计导轨与基座第1页，此课件共14页哦2 导轨设计的要求导轨设计的要求1 导向精度导向精度导向精度是运动副的主要技术指标，它是指导轨副导向精度是运动副的主要技术指标，它是指导轨副中运动件沿给定方向做直线或旋转运动的精确程度中运动件沿给定方向做直线或旋转运动的精确程度 直线运动导轨几何精度的几项指标直线运动导轨几何精度的几项指标 导轨在水平平面和垂直平面的直线度导轨在水平平面和垂直平面的直线度图（图（a)图（图（b）为）为V型导轨在水平平面和垂直平面型导轨在水平平面和垂直平面的直线度，其误差为的直线度，其误差为。第2页，此课件共14页哦 导轨间的平行度和垂直度导轨间的平行度和垂直度导轨在垂直平面内的直线度误导轨在垂直平面内的直线度误差对工作平面加工精度的影响差对工作平面加工精度的影响两导轨面的平行度两导轨面的平行度二二 刚度刚度导轨的刚度是指外力作用下导轨本身抵抗变形导轨的刚度是指外力作用下导轨本身抵抗变形的能力的能力 第3页，此课件共14页哦 1刀具；刀具；2横梁；横梁；3主轴箱主轴箱 1立柱；立柱；2纵梁；纵梁；3横梁；横梁；4滚动轴承；滚动轴承；5小车；小车；6滚轮；滚轮；7校正板；校正板；8螺杆螺杆三三 耐磨性耐磨性减少磨损的措施减少磨损的措施1降低导轨面比压降低导轨面比压导轨面比压是指导轨单位面积上承受载荷的能力，即导轨面比压是指导轨单位面积上承受载荷的能力，即 第4页，此课件共14页哦式中式中 p导轨面比压；导轨面比压；W作用于导轨面上的集中载荷；作用于导轨面上的集中载荷；A承载面积；承载面积；a为导轨宽度；为导轨宽度；L为动导轨长度。为动导轨长度。2良好的防护与润滑3正确选择导轨副的材料和热处理正确选择导轨副的材料和热处理 3 导轨导向设计导轨导向设计一一 按运动学原理设计按运动学原理设计一个刚体在空间中有一个刚体在空间中有6个自由度，如图（个自由度，如图（a）所示）所示沿沿x，y，z轴的移动和绕这三个轴的转动轴的移动和绕这三个轴的转动实际中往往受到约束，如图（实际中往往受到约束，如图（b）所示。）所示。第5页，此课件共14页哦在将导轨的形体用符号来表示：球在将导轨的形体用符号来表示：球S、平面、平面P、圆柱、圆柱C、V形形VG、山形、山形VM的情况下，导轨副的基本单元可组合成的情况下，导轨副的基本单元可组合成如下六种实用类型如下。如下六种实用类型如下。（1）球与平面（3）平面与平面（4）球与V形（5）山形与V形 （6）圆柱与V形（2）圆柱与平面 二二 按误差平均原理计算按误差平均原理计算第6页，此课件共14页哦 4 滚动导轨滚动导轨含义：含义：在动、静两导轨面间放入滚珠、滚柱或滚针等在动、静两导轨面间放入滚珠、滚柱或滚针等滚动体，导轨运动处于滚动摩擦状态，这种导轨称为滚动体，导轨运动处于滚动摩擦状态，这种导轨称为滚动导轨。滚动导轨。一一 结构特点结构特点滚动导轨按滚动体分，有滚珠导轨、滚柱导轨、滚针导轨等。滚动导轨按滚动体分，有滚珠导轨、滚柱导轨、滚针导轨等。1滚珠导轨滚珠导轨结构型式滚珠导轨结构型式 第7页，此课件共14页哦2滚柱（针）导轨滚柱（针）导轨滚柱（针）导轨副结构形式滚柱（针）导轨副结构形式 3滚动轴承导轨滚动轴承导轨4组合导轨组合导轨滚珠与滚柱组合的导轨滚珠与滚柱组合的导轨 滚柱与长圆柱轴组合的导轨副滚柱与长圆柱轴组合的导轨副 第8页，此课件共14页哦 5 基座基座一一 基座的结构特点及主要技术要求基座的结构特点及主要技术要求 精密数控铣床的结构图精密数控铣床的结构图 1基座；基座；2工作台；工作台；3传动系统；传动系统；4电机；电机；5立柱；立柱；6控制系统控制系统基座与支承件的特点基座与支承件的特点尺寸较大尺寸较大结构比较复杂结构比较复杂基座设计时应注意的问题基座设计时应注意的问题刚性刚性 热变形热变形抗振性抗振性 稳定性稳定性 第9页，此课件共14页哦提高抗振性的方法提高抗振性的方法 提高静刚度提高静刚度 减小内部振源的振动影响。减小内部振源的振动影响。减轻重量。减轻重量。有时采取隔振措施以减小外界振源对仪器正常工有时采取隔振措施以减小外界振源对仪器正常工作的影响。作的影响。为提高稳定性对基座和支承件要进行时效处理的方法为提高稳定性对基座和支承件要进行时效处理的方法 自然时效处理。自然时效处理。人工时效处理。人工时效处理。二二 基座与支承件的结构设计基座与支承件的结构设计当构件承受弯曲载荷，其弯曲变形量为当构件承受弯曲载荷，其弯曲变形量为 1 正确的选择截面正确的选择截面第10页，此课件共14页哦扭曲变形量则为扭曲变形量则为 式中式中 K1，K2抗弯、抗扭系数，与材料弹性模数和尺寸有关；抗弯、抗扭系数，与材料弹性模数和尺寸有关；截面抗弯、抗扭惯性矩，与构件的截面形状有关。截面抗弯、抗扭惯性矩，与构件的截面形状有关。，结论：结论：空心的截面惯性矩比实心的大，即空心截面构件的刚度比实心的高。空心的截面惯性矩比实心的大，即空心截面构件的刚度比实心的高。因此在相同截面面积的情况下，采用加大横截面轮廓尺寸而减小壁厚的办因此在相同截面面积的情况下，采用加大横截面轮廓尺寸而减小壁厚的办法可提高支承件的刚度。法可提高支承件的刚度。采用圆形空心截面能提高抗弯和抗扭刚度。采用长方开空心截面对采用圆形空心截面能提高抗弯和抗扭刚度。采用长方开空心截面对提高长边方向的抗弯刚度效果显著。提高长边方向的抗弯刚度效果显著。截面为不封闭形式，抗扭刚度极差。因此，在相同的截面面积的情况下，支截面为不封闭形式，抗扭刚度极差。因此，在相同的截面面积的情况下，支承件的截面最好做成四边封闭的箱形。承件的截面最好做成四边封闭的箱形。第11页，此课件共14页哦2合理布置筋板和加强筋合理布置筋板和加强筋 按布置形式筋板分按布置形式筋板分 纵向筋板纵向筋板 横向筋板横向筋板 斜置筋板斜置筋板 筋板的布置形式筋板的布置形式 第12页，此课件共14页哦各种筋板的布置形式如图所示各种筋板的布置形式如图所示(a)，(b)和和(c)都是方格式纵横筋，其中都是方格式纵横筋，其中(c)比比(b)的铸造性能好，因为的铸造性能好，因为(c)中筋条受力状况好，交叉中筋条受力状况好，交叉处金属聚集较少，分布均匀，内应力小处金属聚集较少，分布均匀，内应力小。(d)、(e)是三角形和菱形筋，不仅刚度较好，是三角形和菱形筋，不仅刚度较好，工艺也较简单。工艺也较简单。(f)是六角（蜂窝）形筋，抗弯、抗扭刚度较好，是六角（蜂窝）形筋，抗弯、抗扭刚度较好，铸件均匀收缩，内应力小，不易断裂，但其铸铸件均匀收缩，内应力小，不易断裂，但其铸造泥芯很多。造泥芯很多。(f)是六角（蜂窝）形筋，抗弯、抗扭刚度较好，是六角（蜂窝）形筋，抗弯、抗扭刚度较好，铸件均匀收缩，内应力小，不易断裂，但其铸造铸件均匀收缩，内应力小，不易断裂，但其铸造泥芯很多。泥芯很多。(g)、(h)形筋铸造工艺也较复杂，但刚度很形筋铸造工艺也较复杂，但刚度很好。好。第13页，此课件共14页哦一般筋条采用直筋或人字形筋一般筋条采用直筋或人字形筋 筋条的形状筋条的形状 三三 基座与支承件的材料选择基座与支承件的材料选择 材料材料铸铁铸铁 钢板钢板 花岗岩花岗岩 花岗岩的优点：稳定性好花岗岩的优点：稳定性好、加工简便、加工简便、保养简便、保养简便、温度稳、温度稳定性好定性好、吸振性好、吸振性好、不导电，抗电磁、价格便宜、不导电，抗电磁、价格便宜。第14页，此课件共14页哦