機械制造技術(shù)

1、第2章機床總體方案設(shè)計2.1概述金屬切削機床是機械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備，它隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進的發(fā)展和微電子、航天、國防等工業(yè)的發(fā)展需要，正朝著高精度、自動化、柔性化、微型化和集成化方向迅速發(fā)展。計算機控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得機床的傳動與結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，伺服驅(qū)動系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)機床的多軸聯(lián)動，簡化了機械傳動系統(tǒng)設(shè)計，使其結(jié)構(gòu)及布局也發(fā)生了變化。計算機技術(shù)和分析技術(shù)的進步，為機床設(shè)計理論和技術(shù)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。計算機輔助設(shè)計

2、(CAD)和計算機輔助工程(CAE)已廣泛應(yīng)用于機床設(shè)計的各個階段，改變了傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計方法，由定性設(shè)計向定量設(shè)計，由靜態(tài)和線性分析向動態(tài)仿真和非線性分析，由可行性設(shè)計向最優(yōu)化設(shè)計過渡。2.1.1基本概念1機床精度機床精度是反映機床零部件加工和裝配誤差大小的重要技術(shù)指標，會直接影響工件的尺寸誤差、形位誤差和表面粗糙度。(1)幾何精度。指最終影響機床工作精度的那些零部件的精度，包括尺寸、形狀、相互位置精度等，如直線度、平面度、垂直度等，是

3、在機床靜止或低速運動條件下進行測量，可反映機床相關(guān)零部件的加工與裝配質(zhì)量。(2)傳動精度。機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈兩端件之間相對運動的準確性，反映傳動系統(tǒng)設(shè)計的合理性及有關(guān)零件的加工和裝配質(zhì)量。(3)運動精度。機床主要零部件在工作狀態(tài)速度下無負載運轉(zhuǎn)時的精度，包括回轉(zhuǎn)精度(如主軸軸心漂移)和直線運動的不均勻性(如運動速度周期性波動)等。運動精度與傳動鏈的設(shè)計、加工與裝配質(zhì)量有關(guān)。(4)定位精度。機床有關(guān)部件在直線坐標和回轉(zhuǎn)坐標中定位的準確性，即

4、實際位置與要求位置之間誤差的大小，主要反映機床的測量系統(tǒng)、進給系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的特性。(5)工作精度。機床對規(guī)定試件或工件進行加工的精度，不僅能綜合反映出上述各項精度，而且還反映機床的剛度、抗振性及熱穩(wěn)定性等特性。第二章機床總體方案設(shè)計632.1.2機床總體設(shè)計的基本內(nèi)容和要求1工藝范圍機床的工藝范圍是指機床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。任何一臺機床所能完成的加工工件類型、工件材料和尺寸、毛坯形成和工序等都是有一定范圍的。一般說來，工藝范圍窄(

5、如專用機床)，則機床的結(jié)構(gòu)較為簡單，容易實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)效率也較高。但機床工藝范圍過窄，會限制加工工藝和產(chǎn)品的更新；而盲目擴大機床工藝范圍，將使機床的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，不能充分發(fā)揮機床各部件的性能，甚至影響機床主要性能的提高，增加機床的生產(chǎn)成本。機床的功能主要根據(jù)被加工對象的批量來選擇。大批量生產(chǎn)用的專用機床的功能設(shè)置較少，只要滿足特定的工藝范圍要求就行了，以獲得提高生產(chǎn)率、縮短機床制造周期及降低機床成本等效果。單件小批量生產(chǎn)用的通用機床則

6、要求在同一機床上能完成多種多樣的工作，還要適應(yīng)不同工業(yè)部門行業(yè)的需要，故通用機床的工藝范圍較寬。為了擴大機床的工藝范圍，可以在通用機床，尤其是大型機床上增設(shè)一些附件，或把不同的工種綜合在一臺機床上，如車鏜床、鏜銑床等。2剛度機床的剛度將影響機床的加工精度和生產(chǎn)率，因此機床應(yīng)有足夠的剛度。剛度包括靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。為了提高機床的剛度，機床應(yīng)盡量形成框架式結(jié)構(gòu)。例如龍門刨床、龍門銑床、坐標鏜床、立式車床等都采用龍門框架式結(jié)構(gòu)以增

7、強剛性。有的機床，例如單臂龍門刨床為了加大被加工工件的尺寸范圍而不用龍門式結(jié)構(gòu)，這時剛度將有所降低。3加工精度要保證能加工出一定精度的工件，作為工作母機的機床必須滿足更高的精度要求。設(shè)計加工精度和表面質(zhì)量要求較高的機床時，在機床布局階段要注意采取措施，盡量提高機床的傳動精度和剛度，減少振動和熱變形，例如精度要求較高的機床常使液壓傳動的油箱與床身分開，以減少熱變形的影響。此外，應(yīng)減小機床加工中的振動，精密和高速機床常采用分離傳動，將電動機

8、和變速箱等振動較大的部件與工作部件(如主軸)分裝在兩個地方。為了提高機床的傳動精度，除了適當(dāng)?shù)剡x擇傳動件的制造精度外，應(yīng)盡量縮短傳動鏈。在設(shè)計傳動精度要求特別高的機床，例如精密絲杠車床時，為了縮短傳動鏈，就取消了臥式車床所用的進給箱。從主軸到刀架之間只經(jīng)過掛輪架，另外還把傳動絲杠移在床身的兩導(dǎo)軌之間，以減少刀架的顛覆(側(cè)轉(zhuǎn))力矩。4便于操作、觀察與調(diào)整機床的布局必須充分考慮到操縱機床的人，處理好人機關(guān)系，滿足人機工程學(xué)的設(shè)計準則。充分發(fā)