機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-曲軸車削試驗(yàn)裝置床身與尾座的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　曲軸車削試驗(yàn)裝置床身與尾座的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠(chéng)信聲明 </b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的

2、指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：曲軸車削試驗(yàn)裝置床身與尾座的設(shè)計(jì)</p><p>　　1．設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)

3、</p><p>　　了解常用機(jī)械加工設(shè)備結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。</p><p>　　能夠綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品及其零部件。</p><p>　　能夠獨(dú)立熟練地檢索各方面文獻(xiàn)資料。</p><p>　　2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容</p><p><b>　　國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。</b></p>

4、;<p>　　曲軸車削試驗(yàn)裝置床身總體設(shè)計(jì)。</p><p>　　曲軸車削試驗(yàn)裝置尾座主要部位的設(shè)計(jì)。</p><p>　　曲軸車削試驗(yàn)裝置重要部位的三維實(shí)體建模及簡(jiǎn)單分析。</p><p><b>　　3．主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李海國(guó).發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造新動(dòng)向[J].中國(guó)汽車制造,

5、2006,(01):27-29.</p><p>　　[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　[3] 許曉旸.專用機(jī)床設(shè)備[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[4] 褚守云，陳明.16V280曲軸加工工藝研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.</p><p&

6、gt;　　[5] 陳明.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：北京機(jī)械出版社，2005.</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　曲軸車削試驗(yàn)裝置床身與尾座的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是曲軸車削試驗(yàn)裝置床身與尾座的設(shè)計(jì)，主要包括國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀分析、曲軸車削試驗(yàn)裝置床身的總體設(shè)計(jì)、曲軸車削試驗(yàn)裝置尾座

7、主要部位的設(shè)計(jì)、曲軸車削試驗(yàn)裝置尾座主要部位的三維實(shí)體建模及簡(jiǎn)單分析。建模軟件用的是Solidworks。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要考慮到曲軸加工精度和質(zhì)量，要有現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的意義。運(yùn)行可靠。</p><p>　　關(guān)鍵詞：組床身，精度，曲軸加工機(jī)床，建模分析</p><p>　　Design of the crankshaft turning test device body and tail seat&

8、lt;/p><p>　　Abstract: The graduation design topic is the crankshaft turning test device body and tail seat design, including the domestic and foreign research present situation analysis, crankshaft lathe bed te

9、st device design, crankshaft lathe tailstock test device of main pats of the design, the crankshaft turning test device tailstock main parts of the three-dimensional solid modeling and analysis. Modeling software with So

10、lidworks. Product design should take into account the accuracy and quality of cran</p><p>　　Key words: Combined lathe bed, precision,machine tools,crankshaft modeling analysis</p><p><b>　　

11、目 錄</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 研究的背景與意義1</p><p>　　1.2 曲軸加工車床床身及尾座的關(guān)鍵技術(shù)與研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 曲軸加工車床床身的關(guān)鍵技術(shù)與研究現(xiàn)狀2</p><p>

12、;　　1.2.2 曲軸加工車床尾座的關(guān)鍵技術(shù)與研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 曲軸加工車床床身及尾座的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　1.3.1 曲軸加工車床床身的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.3.2 曲軸加工車床尾座的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.4 研究?jī)?nèi)容5</p><

13、p><b>　　2 床身的設(shè)計(jì)7</b></p><p>　　2.1 床身的總體布局7</p><p>　　2.1.1 床身制造方法的選擇7</p><p>　　2.1.2 床身的形狀及形式8</p><p>　　2.2 前床身與后床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.2.1

14、 前床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.2.2 后床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.3 前床身與后床身的連接方式及其精度保證20</p><p>　　2.3.1 前床身與后床身的連接方式20</p><p>　　2.3.2 精度保證21</p><p>　　2.4 床身所需精度要求及檢驗(yàn)方法

15、22</p><p>　　2.4.1 前床身精度要求22</p><p>　　2.4.2 后床身精度要求23</p><p>　　2.4.3 總體床身精度要求23</p><p>　　2.4.4 檢驗(yàn)方法24</p><p>　　2.5 前后床身導(dǎo)軌的校核26</p><p>　　2

16、.5.1 前床身導(dǎo)軌的校核26</p><p>　　2.5.2 后床身導(dǎo)軌的校核28</p><p>　　2.6 本章小結(jié)29</p><p>　　3 尾座的設(shè)計(jì)30</p><p>　　3.1 尾座的整體設(shè)計(jì)30</p><p>　　3.2 尾座箱體的設(shè)計(jì)和制造方式32</p><p&

17、gt;　　3.3 軸的設(shè)計(jì)與校核33</p><p>　　3.3.1 尾座主軸的設(shè)計(jì)與校核33</p><p>　　3.3.2 中間軸的設(shè)計(jì)與校核35</p><p>　　3.3.3 花鍵套軸的設(shè)計(jì)與校核37</p><p><b>　　3.4 頂尖38</b></p><p>　　3.

18、5 本章小結(jié)38</p><p>　　4 重要部件的三維建模及簡(jiǎn)單分析40</p><p>　　4.1 前床身建模及簡(jiǎn)單分析40</p><p>　　4.2 后床身建模及簡(jiǎn)單分析41</p><p>　　4.3 本章小結(jié)42</p><p><b>　　結(jié) 論43</b></p

19、><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　致 謝45</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 研究的背景與意義</p><p>　　曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分，提高其精度，將直接提高

20、發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，大大降低震動(dòng)，噪音，減少油耗，廢氣排放?，F(xiàn)今的曲軸加工技術(shù)大多是分別加工曲軸的主軸頸以及連桿頸，其加工工藝為粗加工，半精加工以及精加工。這種加工的生產(chǎn)效率低并且其加工余量大，浪費(fèi)材料。尤其是加工曲軸連桿頸的時(shí)候，不僅加工效率低下，而且加工質(zhì)量不穩(wěn)定，尺寸的一致性差。這是由于加工曲軸連桿頸的時(shí)候，其加工中心線為連桿頸的中心線，而整個(gè)曲軸的質(zhì)量重心在主軸頸的中心線上，這就造成了加工工件的質(zhì)量重心不在回轉(zhuǎn)中心線上面，因而慣性矩很

21、大。慣性矩大，勢(shì)必造成加工過(guò)程中震動(dòng)大，因此加工精度低。為了提高加工精度，減少震動(dòng)，一般采用的是降低主軸的旋轉(zhuǎn)速度，這樣，加工效率也跟著降低。我們課題研究的是一種新型的曲軸加工機(jī)床。該機(jī)床能同時(shí)加工曲軸主軸頸與曲軸連桿頸。加工連桿頸時(shí)，傳統(tǒng)加工采取的是刀具不動(dòng)，工件旋轉(zhuǎn)的方法來(lái)進(jìn)行加工，而本機(jī)床采用的是刀具與工件同步旋轉(zhuǎn)來(lái)完成加工的。我們采用具有平行四邊形結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相同。因此在加工曲軸連桿頸時(shí)，可以提高

22、連桿頸的加工精度以及加工效率。另外此曲軸加工機(jī)床是一次裝夾，就能將曲軸的</p><p>　　對(duì)床身這一部分，考慮到所設(shè)計(jì)的曲軸加工車床的結(jié)構(gòu)以及鑄造難度等方面的要求，本車床的床身分為前床身以及后床身兩部分，即本曲軸加工機(jī)床的床身為組合式床身。前床身主要放置頭架箱，尾架箱以及電機(jī)等；后床身主要放置十字工作滑臺(tái)，刀架等等。因?yàn)樵摍C(jī)床的加工精度要求很高，但是床身又不是整體式的床身，而為前后床身兩大部分，因此前后床身導(dǎo)

23、軌的垂直度很難保證。該垂直度直接影響到機(jī)床的加工精度。當(dāng)然，前床身上的導(dǎo)軌之間的相互平行度也有很高的要求的，后床身上的導(dǎo)軌也同樣。另外機(jī)床床身的剛度也是影響其加工精度的主要因素。我采用的是鑄造床身，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如什么地方加筋，什么地方開窗口，以及其壁厚等等，如果設(shè)計(jì)的合理，將能保證其需要的剛度。床身作為整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)，對(duì)整體機(jī)床的加工精度的影響非常大，因此要合理的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)，認(rèn)真的考慮其加工工藝，才能保證整體機(jī)床的加工精度。</

24、p><p>　　對(duì)尾座這一部分，由于該曲軸加工機(jī)床的特別的加工方法，曲軸的主軸頸以及連桿頸是一次裝夾，就能全部加工完成的，因此對(duì)一對(duì)主軸頸或者是連桿頸來(lái)說(shuō)，先加工的曲軸頸與后加工的曲軸頸有可能由于該曲軸受到扭轉(zhuǎn)力而相互之間的相位發(fā)生變化，從而使一對(duì)曲軸頸加工完成后，不是按照其要求的相位來(lái)分布的，這將使曲軸不平衡，從而形象引擎的質(zhì)量。為了消除曲軸頸之間的相位誤差，消除這種不平衡，我們采用的是雙驅(qū)動(dòng)，即通過(guò)花鍵軸，來(lái)驅(qū)動(dòng)

25、尾座中的主軸，從而使頭架主軸與尾座主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，消除一端驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的相位誤差。由于是雙驅(qū)動(dòng)，尾座的結(jié)構(gòu)與一般機(jī)床尾座的結(jié)構(gòu)有很大的不同。在我們?cè)O(shè)計(jì)的該曲軸加工機(jī)床的尾座中，一共有三套軸，一套夾緊裝置以及一套手動(dòng)搖動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，如何安排這些零部件以及箱體的合理設(shè)計(jì)，都需要認(rèn)真的考慮，只有設(shè)計(jì)的合理，才能節(jié)省材料，降低制造難度，提高整體機(jī)床精度，才能提高曲軸的質(zhì)量，進(jìn)而提高引擎的性能。</p><p>　　在本課題中，

26、我們圍繞的中心就是如何來(lái)提高整體機(jī)床的加工精度，以及在保證此精度要求的前提下，各個(gè)部件相互之問(wèn)的位置合理，制造容易，裝配簡(jiǎn)便，成本較低來(lái)進(jìn)行討論分析的。床身作為機(jī)床的基礎(chǔ)，是機(jī)床中最大的一個(gè)部件，對(duì)機(jī)床的加工精度影響很大，因此要合理設(shè)計(jì)。此機(jī)床中的尾座由于有特需的要求以及限制，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需要認(rèn)真考慮?？傊磺械脑O(shè)計(jì)都是為了保證機(jī)床的加工精度。</p><p>　　1.2 曲軸加工車床床身及尾座的關(guān)鍵技術(shù)與研究

27、現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 曲軸加工車床床身的關(guān)鍵技術(shù)與研究現(xiàn)狀</p><p>　　曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一。曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中將活塞連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其在工作過(guò)程中會(huì)不斷承受很大的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，且受力情況異常復(fù)雜。所以對(duì)曲軸的抗拉強(qiáng)度、剛度、耐磨性及沖擊韌性等都提出了很高的要求，因此對(duì)曲軸在機(jī)械加工技術(shù)有著很高的要求。另外，曲軸也是最難加工的工件之一，因?yàn)樗?/p>

28、極不對(duì)稱、又細(xì)又長(zhǎng)，所以對(duì)其的制造要求非常高。曲軸加工機(jī)床作為曲軸的加工工具，因此將有著更高的要求，其精度將直接決定著所加工的曲軸的質(zhì)量。而機(jī)床的床身作為機(jī)床的底座，一個(gè)非常重要的部位，床身的性能將直接影響到機(jī)床的加工精度。提高機(jī)床床身的靜、動(dòng)態(tài)性能，是當(dāng)前各國(guó)的主要研究?jī)?nèi)容。床身的靜、動(dòng)態(tài)性能直接影響被加工零件的尺寸、形狀和位置誤差值。如如何提高機(jī)床床身的抗壓、抗拉、抗彎強(qiáng)度，如何提高機(jī)床床身的抗振動(dòng)性能、熱穩(wěn)定性以及環(huán)境抗干擾能力。

29、當(dāng)然，降低機(jī)床床身的成本，提高機(jī)床床身的使用壽命也是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。在當(dāng)前，為了提高機(jī)床的加工性能，對(duì)床身的要求一般是從其結(jié)構(gòu)、材料以及制造工藝等方面來(lái)考慮。在結(jié)構(gòu)方面，不同的機(jī)床，其結(jié)構(gòu)有很大的不同，像一般的普通車床，它是水平加工或者是垂直加工，另外也有斜車床結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.2.2 曲軸加工車床尾座的關(guān)鍵技術(shù)與研究現(xiàn)狀</p><p>　　尾座是曲軸加工車床上的常用部件，其工

30、作狀況對(duì)零件的加工質(zhì)量有較大的影響。機(jī)床工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，特別是加工曲軸，因?yàn)榍S較長(zhǎng)，質(zhì)量又比較大，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性量很大，而曲軸的加工精度又非常高，因此如何提高曲軸加工車床的抗振性非常重要。大量實(shí)踐可以證明，機(jī)床產(chǎn)生的振動(dòng)系統(tǒng)，主要是主軸—工件—尾架這三部件組成的系統(tǒng)。尾座跟頭架一樣，作為與工件直接相連的部件，加工時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)將直接傳遞到它的身上。提高尾座的抗振性是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。即要提高其剛度，增加其阻尼質(zhì)。作為曲軸加工機(jī)床，尾座在

31、工件的加工過(guò)程中，一直存在著運(yùn)動(dòng)，這將出現(xiàn)磨損和定位偏差，這不僅將影響工件的加工精度，機(jī)床的使用壽命也將隨之降低。當(dāng)前尾座的材料一般是鑄鐵，隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，也有其它的材料作為尾座的制造材料，如：聚合物樹脂混凝土有很好的阻尼特性，可以改善機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性，其熱變形也小，熱穩(wěn)定性高。為了提高尾座的性能，材料是一方面，而現(xiàn)今是主要從改進(jìn)尾座的結(jié)構(gòu)，提高其靜、動(dòng)態(tài)性能這方面來(lái)提高尾座的性能的。</p><p>　　1.

32、3 曲軸加工車床床身及尾座的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.3.1 曲軸加工車床床身的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著社會(huì)的高速發(fā)展，曲軸加工機(jī)床也向著高精的方向發(fā)展。機(jī)床的高精加工，要求機(jī)床的剛度，抗振性能優(yōu)異，作為曲軸加工機(jī)床的基座的床身，其剛度以及抗振性能也需要大大的提高。從結(jié)構(gòu)上，不再是像以往那樣常見的平床身，現(xiàn)在斜床身也越來(lái)越多。斜床身比之平床身，它更大的優(yōu)點(diǎn)是剛

33、性十足，可以增加機(jī)床的穩(wěn)定性以及抗振性，從而提高機(jī)床加工精度。當(dāng)然，斜床身還有一些其它的優(yōu)點(diǎn)，例如它容易排屑，清洗也比平床身方便，另外，由于是傾斜的，其占地面積也比平機(jī)床床身小的多，在當(dāng)今社會(huì)土地越來(lái)越貴的情況下，其占地面積越小，相當(dāng)于在相同的土地面積上能夠放囂更多的機(jī)床，因此其成本也相對(duì)來(lái)說(shuō)比平機(jī)床要低。 </p><p>　　不僅從結(jié)構(gòu)上面束提高機(jī)床床身的性能，還可以從材料方面來(lái)提高其性能。我國(guó)機(jī)床床身的材

34、料主要為鑄鐵以及鋼，鑄鐵一般生產(chǎn)鑄造床身，而鋼質(zhì)材料一般生產(chǎn)焊接床身。社會(huì)的不斷進(jìn)步，科技的不斷發(fā)展，一些新型材料的出現(xiàn)，也應(yīng)用到機(jī)床床身的生產(chǎn)中去了。1971年，德國(guó)的Schlesinger首先采用鋼筋混凝土制造機(jī)床床身。上世紀(jì)40年代，德國(guó)Boehringer公司經(jīng)研究后，成批生產(chǎn)了混凝土機(jī)床，這是為了節(jié)約鋼材料，降低成本。前蘇聯(lián)與美國(guó)也先后于上世紀(jì)60年代在機(jī)床床身的生產(chǎn)上應(yīng)用了混凝土結(jié)構(gòu)。上世紀(jì)70年代，以鋼筋混凝土構(gòu)件和人造花

35、崗巖(聚合物混凝土)為材料的床身在瑞士、聯(lián)邦德國(guó)以及意大利推出。上世紀(jì)80年代，日本陶瓷公司Kyocera與日本小型精密機(jī)床制造公司Efuro在1984年在東京機(jī)床展上展出了以熱壓陶瓷制成的機(jī)床床身。我國(guó)曲軸加工機(jī)床床身的新型材料應(yīng)用起步較晚。上世紀(jì)50年代末，曾嘗試用鋼筋混凝土制造機(jī)床床身，但防腐等關(guān)鍵技術(shù)不能解決，而停止了研究。1985年以來(lái)，在人造花崗巖機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域取得了很大的成就，其高的強(qiáng)度、阻尼及較好的耐腐蝕性和較短的固化時(shí)間

36、，收縮、蠕變和熱變形等性能均滿足制造床</p><p>　　1.3.2 曲軸加工車床尾座的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　曲軸加工車床的尾座國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)與床身的大同小異，主要也是從結(jié)構(gòu)和材料兩方面來(lái)著手考慮的。結(jié)構(gòu)方面，由于機(jī)床的類型不同，因此也要求其相對(duì)應(yīng)的尾座的結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別。但是尾座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是按照抗震性好、剛度高、重量輕、成本低、加工簡(jiǎn)便等方面來(lái)考慮的。因此，尾座結(jié)構(gòu)上

37、沒(méi)有什么很特別的區(qū)分點(diǎn)，現(xiàn)今主要是對(duì)尾座進(jìn)行一些改進(jìn)。另外，在尾座的生產(chǎn)加工工藝這方面也加以改進(jìn)。在材料上，傳統(tǒng)也是以鑄鐵以及鋼為主，現(xiàn)在由于高分子材料技術(shù)的快速發(fā)展，也出現(xiàn)了一些別的材料來(lái)制作尾座。由于尾座是對(duì)加工工件進(jìn)行定位央緊的一個(gè)部件，其精度將直接影響到工件的加工質(zhì)量，因此其剛度、熱變形以及抗振性能都要求很高，又因?yàn)樗胁皇庆o止不動(dòng)的，而需要經(jīng)常來(lái)回運(yùn)動(dòng)，因此一些部件的耐磨性也需要很高的要求。尾架由很多部分組成，對(duì)一些部件，由于

38、其特需的要求，一般還是按照要求取材料進(jìn)行制造，但是對(duì)一些部件，如尾架體，即尾架的箱體機(jī)構(gòu)，我們可以用一些性能更優(yōu)秀的材料來(lái)制造。目前，國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)就是朝著高分子材料、復(fù)合材料這一方向發(fā)展的。如聚合物混凝土復(fù)合材料，它是一種以熱固型樹脂作為粘接劑，將石英、花崗巖等骨料通過(guò)聚合反應(yīng)固化成型的一</p><p><b>　　1.4 研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　

39、本設(shè)計(jì)研究的設(shè)備是用于曲軸軸頸加工的項(xiàng)目，是一臺(tái)新型的曲軸加工機(jī)床。其采用平行四邊形結(jié)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)刀具跟隨曲軸連桿頸同步旋轉(zhuǎn)來(lái)加工連桿頸，這種新的曲軸加工機(jī)床可以一次裝夾，完成曲軸所有主軸頸和連桿頸的車削加工。由于此種新加工方法的特性，此曲軸加工機(jī)床在外型以及結(jié)構(gòu)上都與大部分機(jī)床有很大的差異。本設(shè)計(jì)的研究是關(guān)于此曲軸復(fù)合車削實(shí)驗(yàn)裝置的床身以及尾座的?？紤]到該車床的結(jié)構(gòu)以及鑄造難度等方面的要求，因此機(jī)床床身分為前床身和后床身兩部分。而尾座，考

40、慮到加工精度的要求，采用雙驅(qū)動(dòng)，因此，尾座也是專門設(shè)計(jì)的。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：</p><p>　　(1)對(duì)床身以及尾座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)要求是剛度足夠，重量輕、各個(gè)位置的尺寸能對(duì)上。具體為什么地方加筋，什么地方開窗口，以及刀架回轉(zhuǎn)中心、主軸中心線和尾座中心線在同一高度。外觀合理美觀，工人操作輕松方便。 </p><p>　　(2)介紹了對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行分析檢驗(yàn)的方法及要求，以確保生產(chǎn)

41、出的零部件能滿足該機(jī)床的精度要求。校核了該機(jī)床的導(dǎo)軌等關(guān)鍵部位，確保所設(shè)計(jì)的部件能滿足相應(yīng)的要求。</p><p>　　(3)對(duì)所設(shè)計(jì)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行實(shí)體建模，進(jìn)行分析，分析其靜、動(dòng)態(tài)特性能否滿足要求，從而對(duì)其結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，使其滿足要求。</p><p><b>　　2 床身的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 床身的總體布局</p

42、><p>　　2.1.1 床身制造方法的選擇</p><p>　　在剛開始設(shè)計(jì)該曲軸加工機(jī)床的床身時(shí)，考慮了兩套設(shè)計(jì)制造方法，即一種方案為鑄造床身，另一種為板材焊接床身。床身的焊接件與鑄造件各自有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)然，由于本曲軸加工機(jī)床是一臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置，還沒(méi)有大批量生產(chǎn)，因此在此比較的只是對(duì)于生產(chǎn)一臺(tái)機(jī)床，焊接與鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　焊接床身的優(yōu)缺點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)為

43、，由于它是將小拼大，化大為小，因此，可以制作設(shè)計(jì)復(fù)雜的部件，設(shè)計(jì)的時(shí)候只要考慮焊縫的強(qiáng)度就行了。采用焊接方式制造床身，其設(shè)計(jì)靈活，周期短，省時(shí)省力，能很快的將設(shè)計(jì)變?yōu)槌善?，重量輕，生產(chǎn)成本較之鑄造低。其缺點(diǎn)為：由于焊接時(shí)有大量的熱，容易產(chǎn)生熱變形，集中應(yīng)力，可靠性能不好。另外，其吸振、抗振性能不好，容易產(chǎn)生形變。</p><p>　　鑄造床身的優(yōu)缺點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)為，適用范圍廣，鑄造法幾乎不受鑄件的大小、壁厚、形狀的限

44、制，其壁厚可達(dá)0.3到1000mm，長(zhǎng)度從幾毫米到幾米，重量從幾克到300t，適合生產(chǎn)內(nèi)腔復(fù)雜的零件，如箱體等。其材料也很廣，如鑄鋼、鑄鐵以及鋁合金等。具有一定的尺寸精度，加工余量小，工藝靈活性大。有著優(yōu)良的物理及機(jī)械性能，還具有耐磨、耐腐蝕、吸振、抗振、承載能力大以及不易產(chǎn)生形變等綜合性能。其缺點(diǎn)為，需要制作木模，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，制作周期較長(zhǎng)，由于本曲軸加工機(jī)床只是一臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置，木模不一定全部有用，可能是一次性的，因此，其成本相對(duì)來(lái)說(shuō)可能比

45、較高。由于多種因素，鑄造通常有氣孔、央沙、裂紋等一些鑄造缺陷，特別是鑄造大型鑄件的時(shí)候，這些都會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生很大的影響，從而影響機(jī)床精度。</p><p>　　本曲軸加工試驗(yàn)機(jī)床，主要是為了測(cè)試該機(jī)床能否通過(guò)新的工藝方法，加工出所要求精度的曲軸，因此機(jī)床的精度要求比較高。雖然焊接床身的成本低，生產(chǎn)時(shí)間也短，但是其吸振、抗振性能不好，容易產(chǎn)生形變的特點(diǎn)卻是我們不能夠接受的。機(jī)床的加工精度不夠高，加工出的曲軸不能滿足

46、要求，就算加工工藝再好，加工方法再先進(jìn)，那也是失敗的。在測(cè)試階段，機(jī)床的精度是一個(gè)關(guān)鍵。鑄造床身，雖然成本高，生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，但是其有很好的吸振、抗振、承載能力大以及不易產(chǎn)生形變等機(jī)物理、械性能，因此，作為一臺(tái)精度要求比較高的機(jī)床的床身，它比焊接床身要好。</p><p>　　綜上所述，為了保證機(jī)床的加工精度，因此采用鑄造的方法來(lái)制造床身。材料采用灰口鑄鐵，即HTl50-250?；铱阼T鐵含碳量高，碳主要以片狀石墨形態(tài)

47、存在，其熔點(diǎn)低，凝固時(shí)收縮量小，抗壓強(qiáng)度和硬度高，減震性好，用于制造機(jī)床床身、氣缸、箱體等構(gòu)件。</p><p>　　2.1.2 床身的形狀及形式</p><p>　　本曲軸復(fù)合車削實(shí)驗(yàn)裝置一共包括以下幾個(gè)部分：尾架箱、頭架箱、床身、十字工作臺(tái)、行星差速器、刀架、可變距掛輪機(jī)構(gòu)、操縱控制臺(tái)以及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與電機(jī)等。其中與床身直接相連的部件有尾架箱、頭架箱、十字工作臺(tái)、操縱控制臺(tái)以及電機(jī)。刀架放

48、置在工作臺(tái)上，與行星差速器相連。行星差速器通過(guò)可變距掛輪機(jī)構(gòu)與主軸箱連接。用于本機(jī)床的加工原理，刀架是要帶動(dòng)刀具與工件同步旋轉(zhuǎn)的，采用的是平行四邊形結(jié)構(gòu)，因此刀架的總長(zhǎng)很長(zhǎng)，有1402mm，寬度有476mm，總體來(lái)說(shuō)，占用的空間比較大，還要有一定的旋轉(zhuǎn)空間以及加工時(shí)的橫向進(jìn)給。另外所設(shè)計(jì)的該曲軸加工機(jī)床加工的曲軸型號(hào)多樣，曲軸長(zhǎng)短不一，最長(zhǎng)的接近1m，因此尾座的進(jìn)給范圍也比較寬，有580mm?？紤]到該機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)形式以及床身結(jié)構(gòu)、用料

49、量等方面的問(wèn)題，該機(jī)床的床身外型像一個(gè)大寫的T字。</p><p>　　我們知道，整體式機(jī)床床身的精度比組合式機(jī)床床身的精度高，容易控制在所要求的精度范圍內(nèi)。它不需要進(jìn)行裝配，不會(huì)有裝配誤差，也不會(huì)考慮它的連接方式以及連接精度。由于是整體的，其可靠性與抗震性也比組合式床身好。在床身設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，一般優(yōu)先考慮的都是整體式床身。但是我們所設(shè)計(jì)的該曲軸加工機(jī)床由于其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，床身設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，成T字型。頭架箱與

50、尾架箱放在前面，而工作臺(tái)放在后面。本曲軸加工機(jī)床要求頭架箱和尾架箱的中心線與刀架的旋轉(zhuǎn)中心在同一水平面，而由于刀架、尾架箱、頭架箱結(jié)構(gòu)的影響，要求該床身前面部分與后面部分高低不等，前面部分高于后面部分。另外，在導(dǎo)軌的安置方面，采用的整體鑄造的方式，即導(dǎo)軌與床身鑄造在一起，鑄造完成后再對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行加工。由上所述，我們可以看出，該曲軸加工機(jī)床床身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形狀不規(guī)則，考慮的這些因素對(duì)鑄造和機(jī)械加工的難度，我們可以得出：采用整體式機(jī)床床身，雖

51、然其精度高，可靠性以及抗振性高，但是其鑄造和機(jī)械加工的難度太大，而采用組合式機(jī)床床身，雖然有一些缺點(diǎn)，但是其鑄造和機(jī)械加工的難度低、成本低。綜合分析，對(duì)于本曲軸加工機(jī)床的床身來(lái)說(shuō)，組合式床身優(yōu)于整體式床身，因而我們采</p><p>　　圖2.1 床身俯視圖</p><p>　　圖2.2 床身左視圖</p><p>　　2.2 前床身與后床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p&

52、gt;<p>　　2.2.1 前床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　在上一章已經(jīng)介紹了前床身所放置的部件，主要就是頭架箱、尾架箱，這兩個(gè)部件占主要位置，也是最重要的兩個(gè)部件。當(dāng)然，電機(jī)以及電機(jī)的支撐座、操縱控制臺(tái)，還有使尾架箱移動(dòng)的傳動(dòng)裝置也是放在前床身上面的。</p><p>　　前床身的設(shè)計(jì)，主要是從其承重受力狀態(tài)、強(qiáng)度、剛度、精度、重量、鑄造難度以及加工工藝等方面出發(fā)考

53、慮的。另外，人機(jī)相互之間的關(guān)系也要考慮，即人在操作這臺(tái)機(jī)床的時(shí)候，操作方便、輕松，不能覺得礙手礙腳，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。</p><p>　　前床身采用鑄造件，材料采用HT120-250,其壁厚為20mm，里面的承重筋板以及加強(qiáng)筋也采用20mm的厚度。20mm的厚度，是按照有經(jīng)驗(yàn)的高工的建議來(lái)采用的，能夠滿足該機(jī)床所要求的床身應(yīng)有的剛度。</p><p>　　由于床身是整個(gè)機(jī)床的基座，其總長(zhǎng)、總寬和

54、總高是按照頭架箱、尾架箱、工作臺(tái)以及配合人的操作方便輕松所要求的尺寸來(lái)確定的，因此，床身的尺寸以及結(jié)構(gòu)都要與以上方面配合。只有配合的優(yōu)良，才能保證整體機(jī)床的外觀美觀、操作方便、精度高，才是一臺(tái)性能優(yōu)異的機(jī)床。前床身的尺寸主要與頭架箱、尾架箱以及加工工件的大小有關(guān)。其結(jié)構(gòu)與頭架箱、尾架箱的放置以及受力情況有關(guān)。</p><p>　　前床身的總體長(zhǎng)度為2227mm。其總體長(zhǎng)度是按照所設(shè)計(jì)的頭架箱、尾架箱的尺寸和最大加

55、工工件的尺寸來(lái)確定的。所設(shè)計(jì)的頭架箱箱體長(zhǎng)514mm，尾架箱長(zhǎng)440mm，加工工件的最大長(zhǎng)度接近1000mm，再加上兩端央具所占用的尺寸以及尾架箱在裝夾工件是要有一定的余量，這些相加起來(lái)，床身的長(zhǎng)度為2222mm。余下的5mm，是在該床身的最左面做一個(gè)凸臺(tái)，其厚度為5mm。該凸臺(tái)是作為測(cè)量基準(zhǔn)的。長(zhǎng)度方向的尺寸，都是以它為測(cè)量起點(diǎn)。</p><p>　　前床身的總寬為714mm。前床身的總寬不僅與頭架箱、尾架箱的

56、寬度有關(guān)，還與電機(jī)以及放置電機(jī)的電機(jī)調(diào)整座有關(guān)。本課題所設(shè)計(jì)研究的曲軸加工機(jī)床是一臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置，由于一些相關(guān)的要求，希望所要求的電機(jī)能變頻調(diào)速，這樣能夠更容易的在各個(gè)加工轉(zhuǎn)速下進(jìn)行測(cè)試。電機(jī)的功率要求比較大，要求該機(jī)床能夠做強(qiáng)力切屑，其功率最終確定為15KW。最終選擇型號(hào)為YVPl80M-6的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。操縱控制臺(tái)也是放置在前床身上的，因此前床身的寬度與其也有關(guān)系。當(dāng)然，還要考慮各個(gè)部件相互之間的關(guān)系，看各個(gè)部件之間是否存在干

57、涉。</p><p>　　前床身的總高為845mm?？偢叩拇_定主要與兩個(gè)方面有關(guān)：一是人機(jī)的關(guān)系，二是與頭架箱與尾架箱的主軸中心到它們底部的尺寸有關(guān)。人機(jī)的關(guān)系即加工工件的裝夾與拆卸容易，主要與主軸中心線的高度有關(guān)。一般此高度取值不是確定的，各個(gè)國(guó)家由于人的身高不同而不同。我們的最終取值為1313mm。這一取值是按照所設(shè)計(jì)的部件大體上取的，不是事先設(shè)計(jì)。頭架箱主軸中心距離其箱體底面為477mm，尾架箱其主軸中心距

58、離其底面492mm。</p><p>　　圖2.3 前床身主視圖</p><p>　　圖2.4 前床身俯視圖</p><p>　　圖2.5 前床身左視圖</p><p>　　圖2.6 前床身后視圖</p><p>　　上面三幅圖為前床身三視圖。如圖2-4前床身俯視圖所示，在其最左邊放置的是頭架箱。頭架箱放置在兩個(gè)長(zhǎng)方形

59、的凸臺(tái)上面，此凸臺(tái)是為了確保頭架箱與尾架箱的中心高一致而設(shè)計(jì)的，通過(guò)螺栓將其固定在前床身上面，一邊四個(gè)，總共八枚螺栓，另外兩孔為的銷孔，此銷孔配作。在放置頭架箱的凸臺(tái)前面的環(huán)形凸臺(tái)，是操縱控制臺(tái)的基座，是通過(guò)4枚螺栓將其固定在前床身的上面。此環(huán)形凸臺(tái)中問(wèn)是的通孔，與控制臺(tái)的連線都是通過(guò)此孔與接線盒相連接的。右邊為兩條導(dǎo)軌，一條山型導(dǎo)軌與一條平導(dǎo)軌，尾架箱就是在此對(duì)導(dǎo)軌上來(lái)回滑動(dòng)，進(jìn)行工件的裝央與拆卸。在兩條導(dǎo)軌中間的凸臺(tái)，是齒條的安裝基

60、座，也是通過(guò)螺栓擰緊固定的。本曲軸加工實(shí)驗(yàn)裝置的尾座是手動(dòng)的，通過(guò)手柄的搖動(dòng)，帶動(dòng)齒輪在齒條上滾動(dòng)，最終帶動(dòng)尾架箱在導(dǎo)軌上的滑動(dòng)。切屑與切屑液是通過(guò)前床身中問(wèn)的方形開口流到其下面的接屑盒。在圖2-3中，正中間的四塊三角形的筋板支撐的兩塊橫筋板上面放置的就是接屑盒。另外，為了方便切屑液能更容易的流出，前床身的上平面是有一定斜度的。以中間的方形開口為中心，四周隨著距離其越遠(yuǎn)而相對(duì)越高，此斜度為。也為了切屑液不流到機(jī)床的外面而使得地面到處都是

61、切屑液，在前床身的</p><p>　　從其功能和與其相關(guān)聯(lián)的部件的配合出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要加重注意以下幾個(gè)方面：一是頭架箱與尾架箱的}軸中心線應(yīng)該在同一高度，為了能夠保證這一精度，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，頭架箱與床身相連接的部位放置了5mm的調(diào)整塊；二是前床身上的靜平導(dǎo)軌要與尾架箱上的動(dòng)平導(dǎo)軌配合，同時(shí)前床身上的靜山型導(dǎo)軌也要與尾架箱上的動(dòng)山型導(dǎo)軌配合；三是導(dǎo)軌高度的設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌不僅要與尾架箱底部相配合，由于該隊(duì)導(dǎo)軌是放在前床

62、身的中間位置，相距兩邊有一定的距離，所以還要保證在上導(dǎo)軌下壓板的時(shí)候有扳手空間；四是電機(jī)及其調(diào)整座方面，由于本曲軸加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)特別，頭架箱不僅要通過(guò)皮帶與電機(jī)相連，還要與可變距掛輪機(jī)構(gòu)相連，兩者的軸相距很近，而掛輪機(jī)構(gòu)的掛輪比較大，并可運(yùn)動(dòng)，如果設(shè)計(jì)的不好，皮帶輪與掛輪很容易相互干涉；五是與后床身連接部位門形凸臺(tái)放置的位置。</p><p>　　不僅要從其功能能否實(shí)現(xiàn)，與其它部件的配合是否合理這些方面來(lái)設(shè)計(jì)，還

63、要從其剛度、精度、成本以及鑄造難度等工藝方面對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。雖然功能能夠?qū)崿F(xiàn)，能夠加工出零件，但是零件的精度要求不能滿足所需，或許零件根本就是廢品，這是不行的，如果零件的精度要求能夠滿足所需，其成本更低、更容易制造出來(lái)，那么，這樣的機(jī)床才是一臺(tái)好機(jī)床，才能更容易的推廣。</p><p>　　從上面的分析我們已知前床身的主要受力部分在兩頭，即是頭架箱和尾架箱對(duì)床身的作用力，因此在放置頭架箱與尾架箱的部位做成立柱式，這

64、樣可以提高此部分的剛度，保證在受到較大的力的情況下，不發(fā)生形變，保證精度。在此曲軸加工機(jī)床中，電機(jī)的設(shè)計(jì)是放在前床身的內(nèi)部的，這樣可以節(jié)省空間，減少占地面積。電機(jī)放在頭架箱的正下方，由于是選取的功率為15KW，型號(hào)為YVPl80M-6的三相異步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)體積比較大，長(zhǎng)810mm，寬465mm，高245mm。由于電機(jī)的長(zhǎng)度的原因，放置頭架箱部位的立柱的長(zhǎng)度相對(duì)頭架箱的長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)，要長(zhǎng)的多。該立柱的長(zhǎng)度有824mm，而頭架箱的長(zhǎng)度只有51

65、4mm。為了確保床身在放置頭架箱處的剛度，因此，在立柱的上端面設(shè)計(jì)了一塊板筋，筋厚20mm，高160mm。為了保證電機(jī)的安裝、拆卸方便，該立柱的前面和左面是開口的，沒(méi)有遮擋物。另外，頭架箱與尾架箱下面的立柱相隔的太遠(yuǎn)，在它們之間還加了一條橫筋，如圖2—3所示。為了方便工人操作，在前床身前面的中部位置沒(méi)有設(shè)計(jì)成一整塊，而是將其下面部分去掉，這樣工人更容易操作，而其后面，為了保證其剛度，則設(shè)計(jì)成一整塊，在在其中間合適的部位開窗口的形式<

66、;/p><p>　　這是前床身的最終設(shè)計(jì)方案，該床身能夠滿足其所需要的功能，剛度高，能滿足該機(jī)床的一些精度要求。重量由于除去了一些不影響床身剛度的部分而較輕，設(shè)計(jì)的窗口比較合理，也降低了鑄造的難度。</p><p>　　在這套方案確定前，由于設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)不足，常常出現(xiàn)一些問(wèn)題，做了幾次大的修改。之前的設(shè)計(jì)，雖然能夠和其它的部件相互配合，但是床身的精度能否保證加工精度、是否有足夠高的剛度、能否鑄造

67、出成品以及鑄造的難度大不大等等方面沒(méi)有考慮全面，而出現(xiàn)了重大的失誤。設(shè)計(jì)出現(xiàn)床身部分剛度不夠，該部分容易產(chǎn)生變形；部分設(shè)計(jì)的不合理，提高了鑄造難度，有些地方根本就不能通過(guò)鑄造的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。還有一些地方，例如起吊孔沒(méi)有設(shè)計(jì)，床身上表面是平的等。床身的設(shè)計(jì)首先要確保的是其剛度、穩(wěn)定性，而后才是在此基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、位置分布。</p><p>　　2.2.2 后床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　

68、　該曲軸加工試驗(yàn)裝置的后床身主要放置的是十字工作臺(tái)滑臺(tái)。如何與十字工作滑臺(tái)配合以及如何保證后床身的剛度是設(shè)計(jì)好后床身的關(guān)鍵問(wèn)題。后床身的承重很大，其上面不僅包括十字工作滑臺(tái)，還包括十字工作滑臺(tái)上面的刀架機(jī)構(gòu)、行星差速器以及部分的可變距掛輪機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)的總重量相加大于2噸，再加上切削時(shí)產(chǎn)生的大約3KN的切屑力，因此，要求后床身的剛度大。由于該曲軸加工機(jī)床的特殊性能，要求其可旋轉(zhuǎn)刀架機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心與該機(jī)床的主軸中心高一致，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候

69、，其高度有限制。其高度與最終確定的主軸中心高、刀架旋轉(zhuǎn)中心到其底部、十字工作滑臺(tái)高度這三個(gè)方面有關(guān)，與這三個(gè)方面協(xié)調(diào)，是設(shè)計(jì)后床身的關(guān)鍵之一。</p><p>　　后床身也采用鑄造件，材料采用HTl20-250，其壁厚為20mm，床身內(nèi)筋板厚為15mm，成兩橫一豎形式。其壁厚與筋板厚度是按照有經(jīng)驗(yàn)的高工的要求設(shè)計(jì)，經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)軡M足床身所需要的剛度要求。</p><p>　　后床身總長(zhǎng)1285m

70、m。其長(zhǎng)度是按照所設(shè)計(jì)的十字工作滑臺(tái)的寬度以及縱向進(jìn)、退刀所需要的空間，最后按照大件的總尺寸要求其尾數(shù)為偶數(shù)。</p><p>　　后床身總寬1245mm。該尺寸與十字工作滑臺(tái)下滑板有主要關(guān)系。十字工作滑臺(tái)下滑板的動(dòng)導(dǎo)軌與后床身的靜導(dǎo)軌配合，下滑板的山型導(dǎo)軌中心距平導(dǎo)軌的最外側(cè)就有1012mm。后床身的調(diào)整螺栓是放在兩側(cè)的外面的，一邊3個(gè)。這些相加起來(lái)，后床身的總寬為1245mm。</p><

71、p>　　后床身總高802mm。后床身總高與前床身上裝配后的頭架箱主軸中心高到前床身的底部高度、刀架的旋轉(zhuǎn)中心到與其相配合的十字工作滑臺(tái)上的基座以及該基座到十字工作滑臺(tái)下滑臺(tái)山型導(dǎo)軌的端面這三者有關(guān)。其中，前床身上裝配后的頭架箱主軸中心高到前床身的底部高度是工人的作業(yè)高度。</p><p>　　圖2.7 后床身主視圖</p><p>　　圖2.8 后床身俯視圖</p>&

72、lt;p>　　圖2.9 后床身左視圖</p><p>　　圖2-7、2-8、2-9分別為后床身的主視圖、俯視圖以及左視圖。如圖2-7所示，其最上面是一對(duì)導(dǎo)軌，左邊為平導(dǎo)軌而右邊為山型導(dǎo)軌，十字工作滑臺(tái)就是放置在導(dǎo)軌上面的。十字工作滑臺(tái)的縱向進(jìn)給是通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)的，滾珠絲杠的支撐座安裝在床身上，螺母與十字工作滑臺(tái)下滑臺(tái)相連。如圖2-8中，兩條導(dǎo)軌中間兩凸臺(tái)就是滾珠絲桿的三個(gè)支撐座的基座。它是通過(guò)螺栓來(lái)固定的

73、，由于該凸臺(tái)在床身的中間，如果通過(guò)螺母來(lái)擰緊，操作起來(lái)很不方便，因此后床身上面凸臺(tái)是M10的螺紋孔，攻通，這樣操作起來(lái)就很方便，只要在上面擰緊螺栓就行。另外，由于裝配可能出現(xiàn)誤差，所以這些螺紋孔不是事先設(shè)計(jì)好的，而是在裝配時(shí)配作的，這樣可以保證裝配時(shí)不會(huì)出現(xiàn)床身上的螺紋孔與滾珠絲桿的支撐座上的孔不配合，而出現(xiàn)螺栓不能擰進(jìn)去的問(wèn)題了。每個(gè)支撐座都配作了一對(duì)定位銷，對(duì)支撐座進(jìn)行定位。在圖2-7中，兩側(cè)的兩排孔是與前床身連接的部位，它們是通孔

74、，為了保證能與前床身緊密連接，其背面要锪平，這樣螺栓才能擰的更緊。當(dāng)然，它也配作了一對(duì)定位銷。由于后床身與前床身是通過(guò)螺栓連接在一起的，為了有扳手空間以及操作方便，因此連接的部位設(shè)計(jì)成在床身的外部。在圖2-8</p><p>　　上面介紹的是后床身的主要配合面以及要求要實(shí)現(xiàn)的功能。這一部分相對(duì)前床身來(lái)說(shuō)要簡(jiǎn)單一些，該后床身最主要的一個(gè)相配合的是十字工作滑臺(tái)，當(dāng)然與前床身的配合也非常重要，但是，那是精度保證方面的問(wèn)

75、題，將在下一節(jié)介紹。而前床身需要配合的部件比較多，如頭架箱、尾架箱以及電機(jī)等等。但是其承受的重量方面卻要比前床身大的多，因此其剛度要求比較高。如何設(shè)計(jì)后床身，使其有較大的剛度，是一個(gè)難點(diǎn)。</p><p>　　后床身主要承重的位置是導(dǎo)軌和滾珠絲杠支撐座的基座這兩部分，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，這些部位都進(jìn)行了加固。從上面后床身的三視圖我們可以看出，導(dǎo)軌放在后床身的壁上，導(dǎo)軌所承受的壓力分布在后床身四周的壁上面，而后床身四周的

76、壁是厚為20mm的鑄鐵，因此，后床身在此部位能夠保證其所要求的剛度。剛度不夠，使導(dǎo)軌發(fā)生形變，不僅會(huì)影響導(dǎo)軌的傳動(dòng)，加速導(dǎo)軌的磨損，甚至?xí)箤?dǎo)軌不能運(yùn)動(dòng)，還會(huì)影響工件的加工精度。在滾珠絲桿支撐座基座這一部分，如圖2-8所示，后床身中間筋板的交叉部位設(shè)計(jì)成放置在該支撐座基座的正下方的位置。這樣的設(shè)計(jì)能夠使得該基座所承受的壓力由其下方的十字交叉筋板來(lái)承受，從而使得后床身上平面的形變比較小，不會(huì)向中間凹陷而影響滾珠絲杠的傳動(dòng)精度。滾珠絲桿的傳

77、動(dòng)精度如果不能夠保證，那么在刀具縱向進(jìn)給的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)誤差，從而影響工件的加工精度。</p><p>　　在后床身的整體設(shè)計(jì)方面，其四周都設(shè)計(jì)成一整塊板，上下兩面也設(shè)計(jì)成一整塊板，這樣能加強(qiáng)其剛度。另外，在其中間，加了兩橫一豎的筋板，其剛度得到了加強(qiáng)。這樣，機(jī)床的整體剛度都比較高?？紤]到鑄造難度、節(jié)約材料、降低重量等方面，在一些地方開了窗口。在后床身的前后方向，如圖2-7所示，中間有兩個(gè)對(duì)稱的方形窗口，該窗口不僅

78、開在了后床身的前后壁，也開在了其中間的兩塊橫筋上面，相當(dāng)于這兩個(gè)窗口貫穿了整個(gè)后床身。同樣的，在后床身的兩側(cè)壁上面也開了窗口。如圖2-9所示的3個(gè)窗口，其兩側(cè)開的窗口是對(duì)稱的。床身內(nèi)部豎筋的開窗口的形式與兩側(cè)的相同。床身的上平面沒(méi)有丌任何窗口，而床身的下平面一共開了四個(gè)窗口，如圖2-8所示，中間用虛線繪制的四個(gè)窗口。最上面的兩個(gè)腔，由于其寬度只有222mm，相對(duì)后床身來(lái)說(shuō)，有點(diǎn)窄，所以沒(méi)有開窗口。開窗口是有很大的好處的，不僅可以降低整個(gè)

79、床身的重量，節(jié)約材料，在加工搬運(yùn)等方面更加容易輕便，還可以提高床身的剛度。在有些時(shí)候不一定是實(shí)心的剛度大，因?yàn)閷?shí)心的自身重量也大，就相當(dāng)于對(duì)一些部件的壓力更大，工件整體剛度卻下降了。所以在適當(dāng)?shù)奈恢瞄_一些方形或者圓形的窗口，能夠減輕其重量，而提高其剛</p><p>　　在設(shè)計(jì)后床身的時(shí)候，其尺寸方面要重點(diǎn)注意。第一個(gè)要注意的尺寸是導(dǎo)軌的尺寸。后床身上的靜平導(dǎo)軌要與十字工作滑臺(tái)下滑臺(tái)上的動(dòng)平導(dǎo)軌相配合，同時(shí)后床身

80、上的靜山型導(dǎo)軌也要與十字工作滑臺(tái)下滑臺(tái)上的動(dòng)山型導(dǎo)軌相配合。在這兩個(gè)尺寸配合的同時(shí)，滾珠絲杠上的支撐座與后床身上其相對(duì)應(yīng)的凸臺(tái)基座也要配合好，這三個(gè)尺寸是相關(guān)聯(lián)的。為了保證精度，滾珠絲杠的支撐座與與其相配合的后床身上的凸臺(tái)之間不是直接連接，而是加了一塊5mm厚的調(diào)整摯塊。加摯塊的作用是為了在尺寸出現(xiàn)誤差的時(shí)候，不至于去修刮導(dǎo)軌或者支撐座，只要將摯塊修整就行了，這樣更方便簡(jiǎn)單，省時(shí)省力。第二個(gè)要注意的尺寸是與前床身連接部位的尺寸。其上面的

81、10個(gè)通孔要與前床身上面相對(duì)應(yīng)的10個(gè)螺紋孔配合好，高度、間隔等要一致。第三個(gè)要注意的尺寸是高度方面的。本曲軸加工機(jī)床要求刀架的旋轉(zhuǎn)中心高與頭架箱、尾架箱的中心高在同一高度，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，這一高度是由床身來(lái)保證。將所有的部件裝配起來(lái)，檢查裝配圖，看兩者是否在同一高度，如果不同高，就修整床身，使其在同一高度。這三個(gè)尺寸是要求重點(diǎn)檢查的，它們直接影響到機(jī)床的加工精度。</p><p>　　在床身的設(shè)計(jì)中，剛度、精度、

82、強(qiáng)度等方面都要著重考慮，其制造工藝以及主要的功能都與床身的設(shè)計(jì)息息相關(guān)。</p><p>　　2.3 前床身與后床身的連接方式及其精度保證</p><p>　　2.3.1 前床身與后床身的連接方式</p><p>　　在上面的章節(jié)中，已經(jīng)分析了整體床身的形狀。由于床身與其余部件的配合要求，前床身和后床身連接在一起，形似一個(gè)大寫的T字，如圖2-1床身俯視圖所示。前床身

83、和后床身的連接可以焊接也可以用螺栓來(lái)連接，最終選擇的是螺栓連接。</p><p>　　焊接雖然方便快捷，也非常的牢固，但是焊接會(huì)有很大的內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生形變，使床身的精度降低而影響機(jī)床的加工精度。前后床身的連接是在前床身和后床身在經(jīng)過(guò)粗加工或者是半精加工后再連接在一起的，因此在連接的時(shí)候，要保證它們所需要的精度要求。焊接產(chǎn)生的熱變形會(huì)破壞前床身和后床身的連接精度，致使機(jī)床的加工精度不能保證，這樣就要從新對(duì)機(jī)床的導(dǎo)軌以

84、及其它的配合面經(jīng)行加工。由于前后床身連接成了一個(gè)整體，其加工難度將會(huì)比單獨(dú)加工前床身或者是后床身大的多。因此焊接的連接方式會(huì)影響機(jī)床的加工精度，增大了制造難度。</p><p>　　對(duì)于螺栓的連接方式，為了保證機(jī)床的加工精度，因此對(duì)前后床身連接部位的精度要求會(huì)很高，在加工的時(shí)候，前床身和后床身的連接面要進(jìn)行精加工，可能還會(huì)對(duì)其刮研，進(jìn)行高精加工。但是如果其結(jié)合面的精度能夠保證，那么機(jī)床的加工精度就能保證。<

85、/p><p>　　通過(guò)上面的分析，我們可以得出，焊接的方式比較簡(jiǎn)單，要求配合面的精度不高，但是由于熱變形的關(guān)系，導(dǎo)軌以及別的配合面要求重新進(jìn)行加工。螺栓連接的方式要求前后床身相連接部位的配合面的精度很高，但是只要該部位的精度能夠保證，就不需要對(duì)其余的配合面，如導(dǎo)軌進(jìn)行加工。兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但比較可得知：焊接連接的方式雖然不需要高精加工前后床身配合部位的配合面，但是由于熱變形，使得床身其余的配合面不得不重新加工；螺

86、栓連接的方式需要高精加工前后床身配合部位的配合面，但是它不會(huì)引起形變，已加工部位不需要重新加工。相對(duì)于前后床身配合部位的配合面的加工難度來(lái)說(shuō)，其它配合面，特別是前后床身的導(dǎo)軌，它們不僅加工難度更大，而且需要加工的面積也更大。通過(guò)上面的對(duì)比，可以知道用螺栓來(lái)連接前后床身，其加工難度要比用焊接的方式來(lái)連接前后床身的加工難度低，所以選擇用螺栓的連接方式來(lái)連接前后床身。</p><p>　　由于前床身比后床身寬，整體床身

87、形似大寫的T字。另外，如圖2-6所示，前床身裝配孔的位置不是很理想，最上面和最下面的幾個(gè)孔不在邊緣，在比較靠近中問(wèn)的位置，如果螺栓是通過(guò)螺母來(lái)進(jìn)行擰緊的，那么在安裝和拆卸螺栓的時(shí)候?qū)?huì)很不方面。所以，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，將前床身上面的裝配孔設(shè)計(jì)成螺紋孔，而后床身上對(duì)應(yīng)的裝配孔為通孔，這樣就不需要螺母，其擰緊就靠螺栓和螺紋孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的擰緊方式與螺母擰緊一樣安全可靠，但是在本曲軸加工機(jī)床中，這樣的方式卻更加的簡(jiǎn)便，操作性高。</p>

88、;<p>　　采用的螺栓束連接前后床身。為了防止在工作的過(guò)程中，由于震動(dòng)而導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，在此處采用的是雙摯圈。此處雙摯圈分別為平摯圈以及彈性擋圈。為了能使螺栓擰緊，在上摯圈的位置要锪平。另外，配做了一對(duì)的銷孔來(lái)定位。</p><p>　　2.3.2 精度保證</p><p>　　本曲軸加工機(jī)床的加工精度要求很高，因此，對(duì)床身的精度也有很高的要求。對(duì)總體機(jī)床來(lái)說(shuō)，即前床身與后床

89、身連接起來(lái)后，前床身導(dǎo)軌與后床身導(dǎo)軌的垂直度為0.02。分開來(lái)說(shuō)，即單獨(dú)對(duì)前床身與后床身來(lái)說(shuō)。對(duì)前床身，兩導(dǎo)軌問(wèn)的平行度為0.02，導(dǎo)軌對(duì)兩床身間的結(jié)合面的平行度為0.02。對(duì)后床身，兩導(dǎo)軌間的平行度為0.02，導(dǎo)軌對(duì)兩床身的結(jié)合面的垂直度為0.02。從上面的要求可以看出，兩床身的結(jié)合面的精度將直接影響到兩隊(duì)導(dǎo)軌間的垂直精度，從而影響到曲軸的加工精度。在加工機(jī)床中，一對(duì)導(dǎo)軌中的兩條導(dǎo)軌間的位置精度以及兩隊(duì)導(dǎo)軌問(wèn)的位置精度是最主要的位置精

90、度。加工機(jī)床的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都是通過(guò)導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)的。尾架箱也坐落在導(dǎo)軌上面，因此其位置精度與導(dǎo)軌也息息相關(guān)。對(duì)于整體式機(jī)床床身來(lái)說(shuō)，它們的位置精度與其余的部分沒(méi)有關(guān)系，只要保證導(dǎo)軌間的位置精度就行，但是對(duì)于組合式機(jī)床床身來(lái)晚，由于前后床身導(dǎo)軌不是一個(gè)整體，相互分開，但都與其結(jié)合面相關(guān)，因此前后床身的結(jié)合面的精度將影響導(dǎo)軌的位置精度。</p><p>　　為了保證前后床身連接起來(lái)后，導(dǎo)軌間的位置精度在所要

91、求的精度范圍之內(nèi)，即前后床身導(dǎo)軌的垂直度在0.02以內(nèi)，我們采用了以下的一些方法：</p><p>　　一是采用刮研法來(lái)加工前后床身之間的結(jié)合面。刮研法能提高結(jié)合面的幾何精度以及接觸精度。一般說(shuō)來(lái)，刮研法能使精度達(dá)到0.005-0.01/1000mm。前后床身的結(jié)合面不僅有位置公差要求，其形狀公差也有要求。在本設(shè)計(jì)中，要求其平面度為0.04。因此采用刮研法，能夠滿足本機(jī)床的精度要求。在此，不采用磨削的方法來(lái)加工結(jié)

92、合面是因?yàn)樵摍C(jī)床床身很大，比較笨重，而結(jié)合面處的面積相對(duì)來(lái)說(shuō)很小，刮研比磨削要方便。另外，結(jié)合面的精度要求高，雖然磨削的表面粗糙度小，但是其幾何精度比刮研的幾何精度要低。所以，采用刮研法來(lái)加工結(jié)合面。</p><p>　　二是從工藝方面來(lái)保證結(jié)合面處的位置公差。上面已經(jīng)講述了前床身導(dǎo)軌對(duì)兩床身間的結(jié)合面的平行度要求為0.02，后床身導(dǎo)軌對(duì)兩床身的結(jié)合面的垂直度要求為0.02，而前床身導(dǎo)軌與后床身導(dǎo)軌的垂直度也要求

93、為0.02。通過(guò)這個(gè)要求我們可以看出，前床身和后床身相對(duì)結(jié)合面所要求的精度不能同時(shí)偏向一邊。如果同時(shí)偏向一邊，那么，前后床身導(dǎo)軌的垂直度不會(huì)在0.02這一范圍內(nèi)，最大的垂直度可達(dá)到0.04，這明顯不滿足該機(jī)床所要求的精度。</p><p>　　2.4 床身所需精度要求及檢驗(yàn)方法</p><p>　　2.4.1 前床身精度要求</p><p>　　前床身的精度要求，其

94、中最重要的是導(dǎo)軌的精度。導(dǎo)軌面在垂直平面內(nèi)的不直度(只允許凸起)為0.018/1000，在水平面內(nèi)的不直度為0.018/1000，在垂直平面內(nèi)相互的不平行度(扭曲度)為0.018/1000。導(dǎo)軌用壓板結(jié)合面對(duì)平面的不平行度為0.2/1000。導(dǎo)軌面截面形狀的不正確性以及山型導(dǎo)軌與平導(dǎo)軌的高度差。以上是導(dǎo)軌自身所需要的精度，另外，導(dǎo)軌與別的面以及兩條導(dǎo)軌間還需要位置精度。山型導(dǎo)軌面相對(duì)平導(dǎo)軌面的平行度為0.02，而平導(dǎo)軌面相對(duì)于前床身的底

95、面的平行度為0.02。山型導(dǎo)軌的側(cè)面B相對(duì)于結(jié)合面的平行度為0.02，這一要求上小節(jié)已經(jīng)提過(guò)。結(jié)合面相對(duì)于前床身底面的垂直度為0.05，還要求結(jié)合面的平面度為0.04。另外，放置頭架箱的兩塊凸臺(tái)，其上表面相對(duì)于前床身底面的平行度為0.02。還要求尺寸基準(zhǔn)相對(duì)于前床身底面的垂直度為0.05。這一尺寸基準(zhǔn)就是在2.2.1前床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中介紹的，前床身的最左側(cè)有一個(gè)5mm的凸臺(tái)，該凸臺(tái)就是尺寸基準(zhǔn)。導(dǎo)軌面以及導(dǎo)軌用壓板面的粗糙度為0.8，前

96、后床身的結(jié)合面以及放置頭架箱凸臺(tái)的上表面粗糙度為1.6，兩導(dǎo)軌的側(cè)面、前床身底平面以及放置實(shí)現(xiàn)尾架箱</p><p>　　2.4.2 后床身精度要求</p><p>　　后床身的精度要求，最重要的就是導(dǎo)軌精度。導(dǎo)軌面在垂直平面內(nèi)的不直度(只允許凸起)為0.018/1000，在水平平面內(nèi)的不直度為0.018/1000，在垂直平面內(nèi)相互的不平行度(扭曲度)為0.018/1000。導(dǎo)軌用壓板結(jié)合

97、面對(duì)平面的不平行度0.2/1000。導(dǎo)軌截面形狀的不正確性以及山行導(dǎo)軌與平導(dǎo)軌的高度差。當(dāng)然，與前床身的一樣，這是導(dǎo)軌自身所需要的精度，其與別的配合面以及兩條導(dǎo)軌間的位置精度也有要求。山型導(dǎo)軌憑面相對(duì)平導(dǎo)軌平面面的平行度為0.02，而平導(dǎo)軌平面相對(duì)于后床身的底面的平行度為0.02。平導(dǎo)軌側(cè)面相對(duì)于結(jié)合面的垂直度為0.02。結(jié)合面相對(duì)于前床身底面的垂直度為0.05，同時(shí)還要求結(jié)合面的平面度為0.04。另外，由于后床身上還要放置滾珠絲杠，放

98、置它的凸臺(tái)表面也是有一些要求的，兩塊凸臺(tái)的上表面相對(duì)于平導(dǎo)軌導(dǎo)軌面的平行度為0.03。導(dǎo)軌面以及導(dǎo)軌用壓板面的粗糙度為0.8，前后床身的結(jié)合面粗糙度為1.6，兩導(dǎo)軌的側(cè)面、后床身底平面以及放置滾珠絲杠的凸臺(tái)的粗糙度為3.2，其余需要加工的加工面粗糙度為6.3。以上就是后床身的一些精度要求。</p><p>　　2.4.3 總體床身精度要求</p><p>　　將前后床身連接起來(lái)后，總體床身

99、也有精度要求。前后床身導(dǎo)軌平面X，Y方向平行度在0.02/1000以內(nèi)。前后床身的導(dǎo)軌垂直度在0.02/1000以內(nèi)。另外，為了保證前后床身連接起來(lái)后，能夠保證所需精度，前后床身處的螺紋孔是按照實(shí)際需要位置配作的，其的定位銷也是配作。</p><p>　　2.4.4 檢驗(yàn)方法</p><p>　　前床身、后床身以及整體床身的精度要求已經(jīng)提出，如何得知所加工的工件精度在所要求的精度范圍內(nèi)，我

100、們還需要對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)?zāi)馨l(fā)現(xiàn)制造誤差，找出精度不達(dá)標(biāo)的部件或者是加工表面，從而加以修整，使其精度提高，滿足工件所需精度。在此，主要檢驗(yàn)的床身上的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間的精度要求對(duì)曲軸加工機(jī)床的加工精度影響非常大。導(dǎo)軌的直線度、平行度、垂直度、扭轉(zhuǎn)度、平導(dǎo)軌與山型導(dǎo)軌高度差及截面不正確性等都需要檢驗(yàn)。其余一些重要加工表面，如頭架箱放置處、滾珠絲杠放置處以及前后床身的結(jié)合面處等重要裝配面的精度也需要檢驗(yàn)。</p><p>

101、　　導(dǎo)軌的截面不正確性，是通過(guò)樣板來(lái)進(jìn)行檢查的。具體檢驗(yàn)方法式將導(dǎo)軌樣板在導(dǎo)軌上面來(lái)回拖動(dòng)，然后用塞尺來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)前床身導(dǎo)軌，要求導(dǎo)軌面截面的不正確性用塞尺0.05不入；對(duì)后床身導(dǎo)軌，要求導(dǎo)軌面截面的不正確性用塞尺0.05不入。由于導(dǎo)軌的形狀大小不同，因此導(dǎo)軌樣板是按照導(dǎo)軌要求專門制作的。</p><p>　　山型導(dǎo)軌與平導(dǎo)軌的高度差也是通過(guò)樣板來(lái)進(jìn)行檢查的。具體檢驗(yàn)方法式將專用樣板在一對(duì)導(dǎo)軌面上來(lái)回拖動(dòng)，然后

102、用塞尺來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)前床身這對(duì)導(dǎo)軌，用專用樣板檢查山型導(dǎo)軌與平導(dǎo)軌的高度25±0.05mm，用塞尺檢查平導(dǎo)軌上平面0．02不入；對(duì)后床身這對(duì)導(dǎo)軌，用專用樣板檢查山型導(dǎo)軌與平導(dǎo)軌的高度13±0.05mm，用塞尺檢查平導(dǎo)軌上平面0.02不入。</p><p>　　前后床身導(dǎo)軌垂直度，是用驕尺來(lái)檢查的。用驕尺檢查前后床身的導(dǎo)軌垂直度在0.02/1000以內(nèi)。</p><p>

103、　　其余一些需要檢驗(yàn)的，如導(dǎo)軌直線度、平行度以及配合面的尺寸精度、平面精度等要求是通過(guò)打表的方式來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)的。</p><p>　　打表法是用百分表、千分表、杠桿表來(lái)測(cè)量有精度要求的加工面的尺寸、位置和形狀誤差，和其它的量具和量塊結(jié)合使用，其成本低、實(shí)用、方便，其測(cè)量精度很高，能滿足本曲軸加工機(jī)床的精度檢驗(yàn)。</p><p>　　圖2.10 后床身導(dǎo)軌樣板</p><p