【正文】 振性。 ZXH54 型銑槽機床身部件設計 33 圖 床身接合件 支承件的焊接結構 本機床的 支承件用鋼板和型鋼焊接。 支承件一般有焊接和鑄造兩種結構。鑄造結構在中、小型機床成批生產時成本比焊接低，手工勞動低。但是大多情況下還是選擇焊接，因為它的優(yōu)點更明顯，其優(yōu)點如下： （ 1）不需要制造木模和澆鑄，生產周期短，不易產生廢品。 （ 2）減輕重量。鋼的彈性模量約為鑄鐵的二倍。在形狀和輪廓尺寸相同的前提下，如果要求支承件結構本身的剛度相 同，則鋼焊接件的厚度可為鑄鐵的一半；如果要求局部剛度相同，則由于局部剛度與壁厚的三次方成正，壁厚可為鑄鐵件的 80%左右。 （ 3）提高固有頻率。無論是剛度相同減輕重量或者重量相同提高剛度，都可以提高固有頻率，使得共振不易發(fā)生。 （ 4）可以采用完全封閉的箱形結構，不像鑄件那樣要留出砂孔。 ZXH54 型銑槽機床身部件設計 34 （ 5）如發(fā)現(xiàn)結構有缺陷，如剛度不足，可以補救。例如可以加焊隔板和筋板。 由于上述優(yōu)點，焊接的支承件在大型及重型機床，自制設備等小批、單件生產的領域里得到了廣泛的應用。 我國有的工廠，自制的龍門刨床立柱采用焊接結構，使用已經超過 20年。有的工廠，自制的多種設備，包括中、小型設備，支承件全部采用焊接結構，效果良好。在國外，大型及重型機床的支承件采用焊接結構的也越來越多。 綜上所述，由于本機床是專用機床不進行批量生產，所以支承件采用焊接結構。既提高支承件的剛度，又提高了支承件的抗振性。床身托座采用大量的焊接結構，長 2450mm，寬 1300mm，高 150mm。整個機床，長 2650mm，寬 1300mm，高 810mm。 導軌的設計 導軌的功用和分類 導向支承部件的作用是支承和和限制運動部件按給定的運動要求和規(guī)定的運動方向 運動，這樣的部件通常被成為導軌副，簡稱導軌。在導軌副（例如工作臺和床身導軌）中，運動的一方（如工作臺導軌）叫做動導軌，不動的一方（如床身導軌）叫做支承導軌。動導軌相對于支承導軌只能有一個自由度的運動，以保證單一方向的導向性。通常動導軌相對于支承導軌只能作直線運動或者回轉運動。 導軌可按下列情況進行分類： (1).按運動性質分： 1).主運動導軌，即動導軌是做主運動的。動導軌與支承導軌間相對運動的速度較高。例如立式車床的花盤和底座導軌。 2).進給運動導軌，即動導軌是作進給運動，機床中大多數(shù)導軌屬于進給導軌。 動導軌與支承導軌間相對運動的速度較低，例如普通車床的溜板和床身導軌。 ZXH54 型銑槽機床身部件設計 35 3).移置導軌，這種導軌只用于調整部件之間的相對位置，在加工時沒有相對運動。例如臥式鏜床的后立柱和和床身導軌。 (2).按摩擦性質分： 1).滑動導軌，即兩導軌面間的摩擦性質是滑動摩擦。按其摩擦狀態(tài)又可分為： 液體靜壓導軌，在兩導軌面間具有一層靜壓油膜，屬于純液體摩擦，多用于進給運動導軌，在主運動導軌中也有應用； 液體動壓導軌，當導軌表面間的相對滑動速度達到一定值后，在油囊處便出現(xiàn)了油楔，從而形成了具有液體動壓效應的液體摩擦，此種導軌僅用 做主運動導軌； 混合摩擦導軌，在導軌面間有一定的動壓效應和靜壓效應，但導軌面仍處于直接接觸的狀態(tài)，大多數(shù)導軌都屬于這一類； 邊界摩擦導軌，在滑動速度很低時不產生動壓效應的情況下工作的進給導軌。為防止爬行可在滑動表面涂以精密機床導軌油，以保證導軌運動的平穩(wěn)性，多用于做精密進給的導軌。 2).滾動導軌，在兩導軌面間裝有滾珠、滾柱和滾針等滾動元件，具有滾動摩擦的性質，在進給運動導軌中有廣泛的應用。 (3).開式導軌和閉式導軌 在部件自重和外在的條件下，導軌面在導軌全長上可始終貼合的叫做開式導軌。當部件上所受的傾覆 力矩較大時，必須增加壓板以形成輔助導軌面，才能使二導軌面良好接觸。 幾種主要導軌的特點及應用 (1).滑動導軌： 1).結構簡單，使用維修方便。 2).沒有形成完全液體摩擦，低速易爬行。 3).摩擦大、壽命低、運動精度不穩(wěn)定。 ZXH54 型銑槽機床身部件設計 36 應用：普通機床應用普遍。 (2).滾動導軌特點 1).運動靈敏度高、低速運動平穩(wěn)性好，定位精度高； 2).精度保持性好，磨損少、壽命長、移動輕便； 3).剛性和抗震性差，結構復雜，成本高，要求良好的防護。 應用：廣泛應用于各類精密機床、數(shù)控機床等，已有專業(yè) 廠生產。 (3).塑料導軌 1).動導軌表面貼塑料軟帶等與鑄鐵導軌搭配，摩擦系數(shù)小，不易爬行，抗磨損性好； 2).貼塑工藝簡單； 3).剛度低、耐熱性差，容易蠕變。 應用：主要應用于中、大型機床工壓強不大的導軌 ,應用日趨廣泛。 (4).鑲金屬導軌 ，提高導軌耐磨性（比灰鑄鐵高 5～ 10倍），改善摩擦或滿足焊接床身結構需要； ，提高耐磨性、運動平穩(wěn)、精度高。 應用：鑲鋼導軌和工藝復雜、成本高，常用于重型機床如立車、龍門銑床的導軌上。 (5).靜壓導軌 1).摩擦系數(shù)很小，驅動功率小； 2).低速運動平穩(wěn)性好； 3).承載能力大，剛性、吸震性好； 4).需要一套液壓裝置，結構復雜，調整困難。 應用：各種大型、重型機床、精密機床、數(shù)控機床的工作臺。 (6).動壓導軌 1).速度高（ 90～ 600m/min），形成液體摩擦； ZXH54 型銑槽機床身部件設計 37 2).阻尼大、抗震性好； 3).結構簡單，不需復雜供油系統(tǒng)，使用維護方便； 4).油膜厚度隨載荷與速度而變化，影響加工精度，低速重載易出現(xiàn)導軌面連接。 應用：主要用于速度高、精度要求一般的機床主運動導軌。 導軌應滿足的要求 機電一體化系統(tǒng)對導軌的基本要求是導向精度高，剛性好，運動輕便平穩(wěn)，耐磨性好，溫度變化影響小以及結構工藝性好等。 (1).對導軌的一般要求 1).導向精度 導軌在以空載運動和在切削條件下運動時，都應具有足夠的導向精度。所謂導向精度是指動導軌運動軌跡的準確度，它是保證導軌工作質量的前提。影響導向精度的主要因素有：導軌的結構類型；導軌的幾何精度和接觸精度；導軌和基礎件的剛度；導軌的油膜厚度和油膜剛度；導軌和基礎件的熱變形等。 2).剛度 導軌的剛度就是抵抗載荷的能力。抵抗恒定載荷的能力稱為靜剛度，抵 抗交變載荷的能力稱為動剛度。在恒定載荷的作用下，物體變形的大小，表示靜剛度的好壞。導軌變形一般有自身，局部和接觸三種變形。 3).精度保持性 精度保持性主要是由導軌的耐磨性決定的，它與導軌的摩擦性質、導軌材料、工藝方法以及受力情況等有關。另外，導軌和基礎件的殘余應力，也會是導軌變形而影響導軌的精度保持性。 4).運動的靈活性和低速運動平穩(wěn)性 導軌運動的靈活性和平穩(wěn)性，就是要保證動導軌在作低速運動和微量位移時不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。它與導軌的結構和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及傳動導軌運動的傳動系統(tǒng)的剛度等條件有關 。 ZXH54 型銑槽機床身部件設計 38 5).結構簡單、工藝性好 設計時要注意使得制造、維修方便，刮研勞動量要少，如果是鑲裝導軌則應盡量做到更換容易。 (2).對導軌的精度和粗糙度要求 1).幾何精度要求 2).接觸精度要求 3).粗糙度要求 導軌副的截面形狀及起特點 (1).v形導軌（三角型導軌）特點及應用 圖 對稱形 (凹形 )和非對稱形 (凹形 ) 導向精度高，磨損后能自動補償，不會產生間隙。但壓板面仍需有間隙調整裝置。凸形有利于排屑，不易保存潤滑油、用于低速。凹形特點與凸形相反，高、低速均可采用。對稱形截面制造方便應用 較廣，兩側壓力不均時采用非對稱形。頂角一般為 90度，重型機床采用 110度～ 120度，精密機床采用頂角 90度提高導向精度。導軌水平與垂直方向誤差相互影響。 (2).矩形導軌（平導軌） ZXH54 型銑槽機床身部件設計 39 制造簡單、承載能力大、剛度高、不能自動補償磨損，必須有調整間隙裝置，導向精度低，須良好的防護。主要用于載荷大的機床和組合導軌。 圖 矩形導軌 (3).燕尾形導軌 制造較復雜、磨損不能自動補償，用一根鑲條可調整間隙，尺寸緊湊，調整方便。主要用于要求高度小的部件中，如車床刀架。 圖 燕尾形導軌 (4).圓柱 型導軌 制造簡單，內孔可衍磨、外圓采用磨削可達配合精度，磨損不能自動調整間隙。主要用于受軸向載荷場合、如鉆、鏜床主軸套筒、車床尾架。 ZXH54 型銑槽機床身部件設計 40 根據(jù)本設計的實際情況，因為滑臺運動速度較低，所以采用滑動導軌，導軌形式采用燕尾形導軌，因為燕尾形導軌應用比較普遍，調節(jié)方便，又是閉式導軌，能承受比較大的傾覆力矩（立柱上的導軌）。綜上所述，本設計一律采用燕尾形滑動導軌，摩擦狀態(tài)為混合摩擦。長導軌長 2450mm，短導軌長 480mm。 圖 圓柱型導軌 對導軌材料的要求及其搭配 (1).對導軌材料的要求 導軌 材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等，對導軌材料的主要要求是：耐磨性好、工藝性好和成本低等。對于塑料鑲裝導軌的材料還應保證：在油溫升高（主運動導軌為 120～ 150℃，進給導軌為 60℃）和空氣濕度增大時的尺寸穩(wěn)定性；在進在壓強達到五兆帕時應不發(fā)生蠕變；塑料的線膨脹系數(shù)應與鑄鐵接近。 (2).導軌材料搭配 在導軌摩擦副中，為了提高耐磨性，動導軌和支承導軌應具有不同的硬度。因此，應盡量分別采用不同的產量。如果采用相同的材料，也應采用不同的熱處理。在直線運動導軌中，長導軌用較耐磨的和硬度較高的材料制造。這是因為： ZXH54 型銑槽機床身部件設計 41 1).長導軌各處的使用機會難以均等，磨損往往不均勻。不均勻磨損對加工精度的影響較大。因此，長導軌的耐磨性應該更高一些。短的導軌磨損比較均勻，即使磨損大一些，對加工精度的影響也不太大。 2).減少修理的勞動量。多而軟的導軌面容易刮研，既減輕勞動又節(jié)約工時。 3).不能完全防護的導軌都是長導軌露在外面，容易被刮傷，因此長導軌的硬度應該更高一些。 在回轉運動的導軌副中，因將較軟的材料用于動導軌。因為花盤和圓工作臺導軌比底座加工方便一些，磨損后修理比較方便。 導軌材料的搭配情況由：鑄鐵 鑄鐵、鑄鐵 淬火鑄鐵、鑄鐵 淬火 鋼、有色金屬 鑄鐵、塑料 鑄鐵、淬火鋼 淬火鋼等。前者為動導軌，后者為支承導軌。 鑄鐵是一種成本低，有良好的減震性和耐磨性，易鑄造和切削加工的金屬材料。常用的鑄鐵有灰鑄鐵、孕育鑄鐵和耐磨鑄鐵等幾種。 1).灰鑄鐵 應用最多的灰鑄鐵牌號是 HT2040，在潤滑與防護較好的條件下有一定的耐磨性。鑄鐵 鑄鐵的導軌摩擦副適用于：需要手工刮研的導軌；防護與潤滑條件較好，工作負荷較輕的精密機床導軌；對加工精度保持性要求不高的資料導軌、不經常工作的導軌，其中也包括移置導軌等。 2).孕育鑄鐵 孕育鑄鐵是鐵水在澆鑄之前加入 了少量的孕育劑硅和鋁這就可以使鑄鐵各部分獲得均勻的珠光體和細片狀石墨的金相組織，從而得到均勻的強度和硬度。在機床中應用的孕育鑄鐵牌號為 HT3054。 根據(jù)以上條件和本設計的實際情