大型龙门机床滑枕的三维结构设计及有限元分析
[摘要]大型龙门机床具有加工跨距大、加工效率高等特点，适用于大尺寸零件的高精度加工，在航空、船舶、汽车等领域应用广泛。横梁是龙门机床的主要支承部件，其结构和静力学特性直接影响机床的加工精度。
本课题针对陕西汉川机床有限公司正在研发的某型定梁龙门机床，应用SolidWorks软件对其滑枕进行三维结构设计，然后应用ANSYS软件，对其进行静力特性分析，计算滑枕在切削力和自重作用下的变形和应力，验证设计是否满足机床的精度要求，并绘制设计图纸。
SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS,AutoCAD等，是现代产品设计中高级CAE工具之一。
[关键词]滑枕、静力特性、分析、SolidWorks、ANSYS
Three-dimensional structure of large gantry machine ram design and Their Finite Element analysis
Abstract:Large gantry machines with processing large span, high efficiency machining for large size precision machining parts, widely used in aviation, marine, automotive and other fields. Beam gantry machine is the main support member, the structure and static mechanical properties directly affect the machining accuracy.
The topic for the Shaanxi Hanchuan Machine Tool Co. is developing a fixed-beam gantry machine tool, SolidWorks software applications designed for its three-dimensional structure of the ram, and then using ANSYS software, its static characteristics analysis to calculate the cutting force ram and deformation and stress under its own weight, to verify whether the design meets the accuracy requirements of the machine, and draw the design drawings.
SolidWorks software is the world's first Windows-based development of three-dimensional CAD system. Statistics show that the current global release of SolidWorks software licenses to about 280,000, involving aerospace, locomotive, food, machinery, defense, transportation, mold, telecommunications, medical equipment, entertainment industry, commodity / consumer products, discrete manufacturing, global distribution more than 100 countries around 30,001 thousand enterprises. In the education market, each year nearly 145,000 students from 4,300 educational institutions worldwide through SolidWorks training courses.
ANSYS software is the financial structure, fluid, electric, magnetic, acoustic analysis in one of the large general-purpose finite element analysis software. United States developed the world's largest ANSYS finite element analysis software from one company, it interfaces with most CAD software, sharing and exchange of data, such as Creo, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD, etc., is a modern product design one senior CAE tools.
Key words：Ram, static characteristics, analysis, SolidWorks, AN
1引言
1.1大型龙门铣床的概述
龙门铣床简称龙门铣，是具有门式框架和卧式长床身的铣床。龙门铣床上可以用多把铣刀同时加工表面，加工精度和生产效率都比较高，适用于在成批和大量生产中加工大型工件的平面和斜面。数控龙门铣床还可加工空间曲面和一些特型零件。龙门铣床由门式框架、床身工作台和电气控制系统构成，龙门铣床具有足够的刚性，效率高，操作方便，结构简单，性能全面性等特点。但是在内外热源的影响下，龙门铣床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，对于龙门铣床来说，因为全部加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。
1.1.1国内外研究现状
我国龙门铣床产品的发展大致分为两个阶段。第一阶段在六十年代初至八十年代初，当时国内生产龙门铣床的厂家只有北一、武重等少数几家，产品多为加工宽度l米至2米的普通龙门铣床。后经过调整产品结构，开始试制数控龙门铣床。第二阶段从八十年代初改革开放至今，通过引进、消化吸收国外先进技术或与国外技术先进厂家合作生产，国内生产数控龙门镗铣床的厂家数量增多，产品规格增大，技术水平提高。
21世纪的近十年间是我国机床行业发展最快速的时期，由于国家很多重点大型工程的开展，各行业对于大型、重型、超重型龙门加工中心和数控龙门镗铣床的需求量增加，从而大大促进了该行业的快速发展。
从第十一届中国国际机床展（CIMT2009)中，我们可以看到到国内龙门铣床的发展状况：本次展出了整机重量超过100T的超重型龙门加工中心和数控龙门镗铣床的国内公司有8家之多，分别是沈一、中捷、武重、济二、大连机床、桂林、日发、海天等。
1.1.2国外的研究概况
上世纪80年代欧美日等先进工业国家先后完成了数控机床产业进程。并致力于科技创新和新产品的研发。美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司引导用于汽车工业和航空工业高速数控铣床的发展，日本牧野公司在高效精密加工中心方
面做出了巨大贡献，德国瓦德里希公司侧重于重型龙门五面加工铣床的开发，日本马扎克公司研发的车铣中心推进了对高效复合加工机床的发展。
如今五轴联动数控机床代表了数控机床发展的最高水平，五轴联动数控机床的发展重点是：高速、高精度、环保、智能、复合化。其中数控龙门加工中心成为多家国际公司研究的重点。德国兹默曼公司推出的FZ100六轴数控龙门铣床配备采用配备3根回转轴的M3 ABC铣头显著地提高数控铣床在加工盒状工件和模具时的生产效率。美国Ingersoll公司的7m龙门移动式龙门铣采用闭环控制系统，同步误差只有0.0025-0.035mm。日本大隅的NCR-A56五轴动梁龙门加工中心主轴采用气浮结构最高转速达4000r/min，采用完全热对称结构使机床热变形控制在10μm以下，大大提高机床加工精度。
1.2研究的目的及主要内容
1.2.1研究的目的
针对陕西汉川机床有限公司正在研发的某型定梁龙门机床，应用SolidWorks软件对其滑枕进行三维结构设计，然后应用ANSYS软件，对其进行静力特性分析，计算滑枕在切削力和自重作用下的变形和应力，验证设计是否满足机床的精度要求。本课题通过对各种龙门铣床的分析研究，将对龙门移动式龙门铣床的横向进给系统进行了详细的、具有改进性的设计。除此之外，还将利用三维建模软件SolidWorks对所有的零部件做实体建模、模拟装配和运动仿真。Solidworks是基于特征的实体造型软件，建立的三维模型比二维平面图更加直观、清晰。最重要的是，可以利用装配模型可以进行后续的装配干涉分析、运动仿真模拟、物性分析、有限元分析、数控代码生成等，还可以在装配环境中对零件进行设计、编辑、修改。利用这些功能，能有效避免产品设计中经常带来的尺寸不匹配，零件干涉等问题。
1.2.2研究的主要内容
（1）搜集并阅读与本课题有关的资料；
（2）了解大型龙门机床的结构组成和工作原理；
（3）应用SolidWorks软件对某型龙门机床滑枕进行三维结构设计。然后应用ANSYS软件，对其进行静力特性分析，计算滑枕在切削力和自重作用下的变形和应力，验证设计是否满足
机床的精度要求，并绘制设计图纸。
（4）设计成果：设计说明书一份；滑枕三维结构图；二维零件图。
1.3研究的意义
随着国内经济建设的快速发展，工业企业的不断发展壮大，大型箱体类零件的加工已成为国内急需解决的关键性问题，要求机床生产厂家发展能够制造大型箱体类件加工的落地式镗铣机床，以满足国内重型机械、工程机械、机车车辆、大型电机、水轮机、汽轮机、船舶、核电、大型环保设备等市场发展的需要，加之其它重型机械行业发展的需求，我们可以预见其广阔的市场前景，由此也可见其在国民经济发展中的所起到的重要作用及所处的重要地位。同时为应对当前金融危机，国家制订并出台了《装备制造业振兴规划》，其中一大领域的重大科技专项就将大型数控机床列为振兴规划发展的重大装备，这意味着重型数控机床行业
面临着一次发展的机遇，当然也是一次挑战。这项文件是继“高档数控机床与基础制造装备科技重大专项”之后的又一次将大型数控机床列入我国未来几年的振兴规划目标。这项举措既表明了国家对重型机床装备制造的高度重视，又体现了重型机床在国家装备制造业中的重要战略地位。
通过对国内用户厂家的调研了解，多数用户仍采用国外的机床、工装外协加工零件，生产效率低，成本高，生产周期长，运输限制等，许多厂家的设备急待增添和重新改造，如中船南京绿洲、广州船厂、中国一重、中国二重、东方电机、太原重工、江南重工、上海汽轮机厂等厂家都表示急需国产大型数控落地式镗铣机床。目前，多数厂家资金有限，希望少花钱多办事，且希望售后服务及时周到，而在价格方面，国产数控落地式镗铣机床只有国外同类产品的1/3～2/3。因此大型落地镗铣（加工中心）的技术研发，在国内有着广阔的市场和发展前景。“高档数控机床与基础制造装备”已被科技部列为重大科技专项，其目标是到2020 年，形成自主开发能力；总体技术水平进入国际先进行列，部分技术水平国际领先；研究开发出若干具有原创性的重大产品和技术；满足国内主要行业对制造装备的基本需求。
大型数控落地镗铣床作为机械装备母机，在造船、工程机械、航空航天、汽车、铁路、电力设备、风电设备、动力设备、制冷设备、石化设备等方面均有着不可替代的作用。目前汽车行业前景乐观，但是对机床需求并没有随着汽车数量的上升而上扬，中国汽车工程学会装备部部长陈长年就汽车发展对机床装备需求认为：“汽车制造水平质量取决于装备水平，
同时，汽车工业国际竞争又取决于装备先进性制造成本。”航空航天作为我国高科技水平的代表产业同样对制造技术水平要求很高。航空航天产业中对产品零件的要求不同于一般工业的要求，其产品往往具备耐高温、高强度、结构复杂、低振动、多工艺要求等特点，这就促使机床加工设备向大重型、高速、精密、智能化等趋势发展。特别是航空发动机及其零部件的加工对数控机床的要求最为苛刻，精度、振动、转速等各方面要求都较为严格，因此数控立车、数控精密镗铣五轴加工中心等机床应运而生。
发电工业同样成为机床重点服务的行业，其对机床的需求主要是：发电机和汽轮机的转子需求数控重型卧式车床、数控叶根槽铣床，定子需求大型数控落地铣镗铣床、
数控龙门镗铣床等等。
结合以上调查可以发现制造装备特别是大型数控落地镗铣床在军用、民用产
业方面的重大作用，因此对其进行专业方面的研究，使此项技术能尽早投入生产
转化成生产力是非常有必要的。
1.4大型龙门铣床简介
龙门铣床简称龙门铣，是具有门式框架和卧式长床身的铣床。龙门铣床上可以用多把铣
的平面和斜面。数控龙门铣床还可加工空间曲面和一些特型零件。
1.5大型龙门铣床的分类
按龙门架是否移动，分为龙门固定工作台移动式（约占90%以上）和龙门移动式（又称桥式）。桥式龙门铣的特点是占地面积小，承载能力大，龙门架行程可达20米，便于加工特长或特重的工件。
按横梁是否在立柱上运动，分为动梁式和定梁式两种；横梁在高架床身上移动称为高架式。下图2.1所示为意大利因赛桥式龙门铣
图2.1 意大利因赛桥式龙门铣
1.6大型龙门铣床的结构
龙门铣床由门式框架、床身工作台和电气控制系统构成。如下图2.2所示
图2.2 龙门铣床结构图
门式框架由立柱和顶梁构成，中间还有横梁。横梁可沿两立柱导轨作升降运动。横梁上有1～2个带垂直主轴的铣头，可沿横梁导轨作横向运动。两立柱上还可分别安装一个带有水平主轴的铣头，它可沿立柱导轨作升降运动。这些铣头可同时加工几个表面。每个铣头都具有单独的电动机（功率最大可达150千瓦）、变速机构、操纵机构和主轴部件等。
卧式长床身上架设有可移动的工作台，并覆有护罩。加工时，工件安装在工作台上并随之作纵向进给运动。
龙门铣床还有一些变型以适应不同的加工对象。
①龙门镗铣床：横梁上装有可铣可镗的铣镗头，其主轴（套筒或滑枕）能作轴向机动
进给并有运动微调装置,微调速度可低至5毫米/分。可进行镗孔及铣削作业。
②龙门钻铣床：横梁上装有动力头，通过接杆装钻头或铣刀，可完成钻孔及铣削作业。
龙门铣床床身上装设有X轴导轨，龙门铣床工作台跨越紧固在该床身上。工作台上方活动跨越架设有龙门架，龙门架还包括有：龙门架拖板，龙门架拖板活动夹持于该X轴导轨上。Z轴导轨，装设于龙门架上。横梁，该横梁装设有一Z轴拖板，横梁通过该Z轴拖板而活动夹持于该Z轴导轨上，横梁上还装设有Y轴导轨。铣削装置，龙门铣床铣削装置活动装设于该Y轴导轨上，使该龙门架在数控电路控制系统的控制下，作X、Y、Z三轴的立体空间铣削加工。该数控龙门铣床具有高精度的铣、钻、镗、削等操作。
1.7大型龙门铣床的性能特点
龙门铣床具有足够的刚性，效率高，操作方便，结构简单，性能全面性等特点。
其具体的性能特点根据种类、型号以及厂家各有不同，与所采用的技术有很大关系。以之前提到的SK系列三轴数控龙门铣为例，其性能特点在于：
1.立铣头配置TX400重型龙门铣头，双矩形导轨，刚性强；
2. 铣头装滚珠丝杠、气动拉刀装置、有伺服电机驱动；
3. 侧铣头配置V5型龙门铣头，加装独立润滑装置，升降由普通减速机传动，变频调速；
4. 普铣/数控铣一键式转换三轴数控系统，即可编程操作又能利用扩展面板手动操作，在实际机械加工过程中实现性极强；
5. 床身进退、横梁上下、立铣头上下均配台湾滚珠丝杠，由伺服电机驱动；
6. 配美国马丁公司同步带、同步轮；
7. 手持式电子手轮单元，方便三轴对刀；
8. 独特的横梁升降安全连锁装置，保证机床的重复定位精度；
9.台标摆线泵组连续润滑，故障率低。
2滑枕结构的设计
2.1滑枕的主要连接部位结构分析
2.1.1丝杠上端固定及丝杠电机的固定
丝杠上端支撑处主要由丝杠驱动电机及丝杠上端支撑来承受电机的重量以及移动箱体移动时丝杠上所传来的力。丝杠驱动电机通过四个沉头螺钉固定在电机固定板上，然后电机固定板再通过螺钉固定在丝杠电机及丝杠上端支撑上。丝杠通过丝杠上端圆螺母把力传递给丝杠上端支撑处的轴承，再通过轴承传递给丝杠上端固定处的端盖及丝杠驱动电机及丝杠上端支撑上。丝杠驱动电机及丝杠上端支撑通过侧面的螺钉及上部的螺栓固定在固定件上，具体结构如图2-1。
图2-1丝杠上端固定
2.1.2丝杠下端固定
丝杠下端固定与丝杠上端固定类似，丝杠下端支撑的侧螺钉固定在固定件上，丝杠下端支撑主要承受来自丝杠上的力。丝杠通过丝杠上端圆螺母把力传递给丝杠下端支撑处的轴承，再通过轴承传递给丝杠下端固定处的端盖及丝杠下端支撑上。如图2-2。
图2-2丝杠下端固定
2.1.3丝杠丝母与移动箱体连接处固定
丝杠丝母与移动箱体通过移动固定件与移动箱体固定并带动移动箱体竖直运动。丝母与移动固定件通过螺钉连接，移动固定件与移动箱体通过侧螺钉连接。具体结构如图2-3,2-4。
图2-3丝母与移动箱体连接正面示意图
图2-4丝母与移动箱体连接侧面示意图
2.1.4肋板
工程上为提高板的弯曲强度、刚度和稳定性,通常在板上加肋。诸如土木工程中的楼盖、水工结构中的平板闸门、船舶甲板、钢结构中的各种加肋板等等，在实际应用中,加肋板结构主要用于抵抗弯曲,弯曲刚度要求一般较高;故实际工况为小弯曲挠度,且中面力相对横向荷载较小。由于加工成本原因,加肋板一般用在比较宽广的区域,横向荷载在板面上分散布置。
2.1.5孔
便于加工，易于保证加工精度，便于测量，是轴类加工最常用的基准，是统一基准的典型工艺。滑座的M12孔主要用来将滑座固定在横梁上，总共有四块方形凹版，保证了稳定性和精度。
2.2数模的创建
（1）创建凸台一
选取凸台命令，创建草绘如下图3.1所示
草绘完成后单击确定，退出草绘，输入凸台高度，如下图3.2所示
图 3.2 创建的凸台
（2）创建切除一
选择切除草绘如图3.3所示
完成后选择切除尺寸，如下图3.4所示
（3）创建切除拉伸二如图3.5所示
动梁龙门机床横梁导轨加工
目录 一、概述 二、横梁有限元分析 一）横梁结构特点及工作状态分析 二）横梁静态分析 三）横梁导轨分析结果处理 三、横梁导轨加工 一）效验横梁导轨有限元分析结果 二）检测加工设备精度 三）横梁导轨加工 四、结束语 五、参考文献 一．概述
装备制造业是整个工业的基础，而机床行业更是装备制造业的基础。近几年我国加大了对装备制造业的投入， 机床行业也在这个时期得到了突飞猛进的发展。无论是从 产量上，还是产品规模上，中国机床行业都已经在世界机 床行业中占据了重要的地位。 随着装备制造业的不断发展，“先进制造技术”的概念被提出。装备制造业逐渐向精密化、极端化方向发展，因 此近几年机床行业的主要发展方向是大型重切削机床和小 型高精密机床。我国机床行业近几年也开始转变发展方向，将进一步提高机床的精度作为主要的发展方向。 动梁龙门移动式机床结构是最适合大型重切削机床，而从整个动梁龙门移动式机床的结构分析。横梁零件即直 接决定机床Y轴精度，又间接影响机床的Z轴精度。再从 横梁零件的工作状态分析，横梁即受本身自重变形影响， 又受Z轴工作时产生的力影响。因此，可以看出横梁零件 是影响机床Y轴、Z轴两个方向精度的主要零件，而其零件 本身的受力情况又比较复杂。 所以，提高横梁零件的加工精度，对提高机床精度以及横梁零件的加工工艺都具有很大的意义。 二. 横梁有限元分析
一）横梁结构特点及工作状态分析 图1，动梁龙门机床整体结构图 动梁龙门机床的主要结构如上图1所示，其运动特性是：两组床身是机床的X轴，整个龙门框架在两组床身上移动；两个立柱是机床的W轴，横梁在立柱上沿导轨上下移动；横梁是机床的Y轴，滑枕和滑板沿横梁导轨左右移动；滑枕在滑板中上下移动是机床的Z轴。 按上图1所示，横梁零件主要承受的力由两方面产生：一是横梁自身的重量。按龙门机床的结构特点分析，横梁两端支撑，中间悬空。随着机床Y轴行程的增大，横梁自身变形量也会相应的增大。二是滑板、滑枕和铣头体等零件在横梁上移动，导致横梁产生的变形。
V3317龙门加工中心相关参数 本文由伯特利数控提供，伯特利数控（Bethel CNC）致力于加工中心、钻攻中心、精雕机、石墨机。更多详细相关资料请进入伯特利数控（Bethel CNC）查阅。 V3317型机床参数： 机型V3317 系统控制器三菱系统控制器M70 / 发那科系统控制器0i 行程 X 轴行程3300mm Y 轴行程1600mm Z轴行程800mm 主轴 主轴规格BT50/Φ190mm 主轴传动方法直联式 主轴转速6000rpm 主轴功率18.5/22kw 轴向传动方式 X 轴传动方式齿轮传动（1：4） Y 轴传动方式齿轮传动（1：3） Z轴传动方式齿轮传动（1：3） 进给 X/Y/Z 轴快速进给15/20/15m/min 加工进给速度1-10000mm/min 精度 定位精度±0.005/300 重复定位精度±0.005 工作台 工作台尺度1500*3300mm T型槽规格8*22*170mm
工作台最大负载 10000kg ( 均匀散布) 其他 机床最大重量26000kg 机床尺度8700*4700*4550mm 注: 本公司对所有产品标准、机器外观，产品规格均不断研究改善，上述标准只做参考，若有变更，恕不另行通知。 标准配置： ●半封闭防护罩●切屑液系统●工具箱和随机技术文件 ●主轴6000RPM●电气柜空调●地基垫铁和调整螺栓 ●主轴油冷机●主轴锥孔清洁空气●高压水枪 ●刚性攻牙●机床照明LED工作灯●清洁气枪 ●USB，CF卡和以太网接口●豪华不秀钢三色警示灯●操作维修手册 ●自动润滑油系统●电子手轮●控制电路资料 可选配置： ●24把圆盘刀库●主轴转速8000RPM●排屑器 本文由伯特利数控（Bethel CNC）编辑，转载请注明！
合同编号： GMC308MS龙门加工中心 技术协议 一、设备技术描述、参数及配置 二、设备主要零部件品牌 三、SIEMENS 840Dsl系统主要功能表 四、制造厂商培训 五、设备推荐用油和油脂表 六、设备客户安调准备表 七、设备通用要求及安装、调试 八、设备验收 九、质量保证 十、其他 十一、机床外观图 甲方（买方）：乙方（卖方）： 代表：代表： 年月日年月日
一、设备技术描述、参数及配置 1、设备技术描述 GMC3080MS型龙门加工中心主要适用于航空、航天、汽车、军工、能源、信息、模具等行业的零件加工。以加工黑色和有色金属大中型复杂零件为对象，具有高精度、高速度、高柔性、环保等特点。其性能指标和精度指标完全符合国家标准。产品经模块化设计，可以按市场需求进行产品系列化和客户化制造，其良好的性能价格比是国内外客户的最佳选择。 整机结构：机床采用龙门框架移动，工作台固定的结构。基础大件均采用优质树脂砂造型、高强度铸铁材料铸造而成，使机床得到高刚性和稳定的精度。主要铸件均经过 有限元分析，筋格布置合理，充分满足机床高扭矩切削的需要。 主轴箱：主轴箱采用方滑枕结构，选用进口主轴，扭矩大、转速高、噪音低，充分满足镗铣及钻孔加工要求。配置西门子系列主轴电机，满足低速恒扭矩和高速恒功 率切削需要。外置编码器，对主轴的位置进行精确反馈，满足刚性攻丝的需要。 油冷却机对主轴降温，提高轴承使用寿命，降低主轴热变形对加工精度造成影 响。 导轨：床身导轨（X轴）为重载滚柱直线导轨，摩擦力小、承载能力强、高速振动小、低速无爬行、定位精度高。横梁导轨（Y轴）为铸铁镶钢导轨，并且设置了卸 荷机构，INA滚动体与滑动导轨组成复合导轨，减少了滑动摩擦阻力，提高机 床定位精度和重复定位精度。主轴箱导轨（Z轴）为四面封闭式环抱滑动导轨， 即铸铁贴塑摩擦副，有良好的吸振性，保证加工时切削平稳，特别适用于主轴 伸长强力铣削，大孔镗削及使用角度头的五面加工。 驱动：X、Y、Z三个坐标轴均采用西门子系列进给电机驱动，三轴均标配光栅尺，稳定性能好，运行可靠。X、Y进给轴采用伺服电机通过减速机驱动齿轮齿条传 动，其中X轴采用左右各两个伺服电机，共四个伺服电机进行双驱同步控制， 以及相邻两个伺服电机采用主从驱动，利用电气控制消除齿轮齿条传动的反向 间隙，Y轴采用两个伺服电机左右分布在滑鞍两侧，进行主从驱动，也利用电 气控制消除齿轮齿条传动的反向间隙，提高了定位精度和重复定位精度的保持 性；Z轴采用双螺母滚珠丝杠驱动，进行预拉伸，并且Z轴滚珠丝杠为双驱结 构，工作更加平稳。 系统：配置高性能西门子840Dsl数控系统，保证了机床控制的稳定性，也保证了用户要求的数控加工功能和辅助功能。 可选配置：FANUC 31i数控系统、刀库、直角头、延伸铣头、深镗铣头、万能铣头等。 机床所有零部件加工、装配成品质量符合产品图纸及相关技术要求，其安全标准符合GB15760-2004《金属切削机床安全防护通用技术条件》的有关规定，其精度标准符合GB/T17421-2000《机床检验通则》及ISO8636.2-2007《龙门铣床检验条件》的有关规定。
龙门加工中心技术协议[001](可编辑) 精选资料合同编号：GMCMS龙门加工中心技术协议一、设备技术描述、参数及配置二、设备主要零部件品牌三、SIEMENSDsl系统主要功能表四、制造厂商培训五、设备推荐用油和油脂表六、设备客户安调准备表七、设备通用要求及安装、调试八、设备验收九、质量保证十、其他十一、机床外观图甲方（买方）：乙方（卖方）：代表：代表：年月日年月日一、设备技术描述、参数及配置、设备技术描述GMCMS型龙门加工中心主要适用于航空、航天、汽车、军工、能源、信息、模具等行业的零件加工。 以加工黑色和有色金属大中型复杂零件为对象具有高精度、高速度、高柔性、环保等特点。 其性能指标和精度指标完全符合国家标准。 产品经模块化设计可以按市场需求进行产品系列化和客户化制造其良好的性能价格比是国内外客户的最佳选择。 整机结构：机床采用龙门框架移动工作台固定的结构。 基础大件均采用优质树脂砂造型、高强度铸铁材料铸造而成使机床得到高刚性和稳定的精度。 主要铸件均经过有限元分析筋格布置合理充分满足机床高扭矩切削的需要。 主轴箱：主轴箱采用方滑枕结构选用进口主轴扭矩大、转速高、噪音低充分满足镗铣及钻孔加工要求。 配置西门子系列主轴电机满足低速恒扭矩和高速恒功率切削需
要。 外置编码器对主轴的位置进行精确反馈满足刚性攻丝的需要。 油冷却机对主轴降温提高轴承使用寿命降低主轴热变形对加工精度造成影响。 导 轨：床身导轨（X轴）为重载滚柱直线导轨摩擦力小、承载能力强、高速振动小、低速无爬行、定位精度高。 横梁导轨（Y轴）为铸铁镶钢导轨并且设置了卸荷机构INA滚动体与滑动导轨组成复合导轨减少了滑动摩擦阻力提高机床定位精度和重复定位精度。 主轴箱导轨（Z轴）为四面封闭式环抱滑动导轨即铸铁贴塑摩擦副有良好的吸振性保证加工时切削平稳特别适用于主轴伸长强力铣削大孔镗削及使用角度头的五面加工。 驱动：X、Y、Z三个坐标轴均采用西门子系列进给电机驱动三轴均标配光栅尺稳定性能好运行可靠。 X、Y进给轴采用伺服电机通过减速机驱动齿轮齿条传动其中X 轴采用左右各两个伺服电机共四个伺服电机进行双驱同步控制以及相邻两个伺服电机采用主从驱动利用电气控制消除齿轮齿条传动的反向间隙Y轴采用两个伺服电机左右分布在滑鞍两侧进行主从驱动也利用电气控制消除齿轮齿条传动的反向间隙提高了定位精度和重复定位精度的保持性Z轴采用双螺母滚珠丝杠驱动进行预拉伸并且Z 轴滚珠丝杠为双驱结构工作更加平稳。
GR 龙门加工中心
操作手册附录
安 全
阅读和遵照所有的安全警告标识 － 请阅读操作手册的安全指南章节。注意工厂里您身边其他人；飞溅的切 屑可能严重伤害到没有保持安全距离的人。请随时携带防护镜。开始试切削 / 调试应以低速进行，减少工具或 机床可能的损坏。如果是开放式铣床，强烈建议您使用切削防护罩。
为了确保安全，只有受过培训和 认证的人员才可以进行操作。以 下警告是为了防止操作人员发生 事故。每位操作人员必须阅读此 章节和理解安全操作机床的要求。 STAY CLEAR
A
对机器的改进或这些步骤不能确 保操作安全。在移走任何部件进 行维修或保养时，机床的电源必 须关闭。
任何您认为有必要的防护和安全 设备是操作人员的责任。
刀库随时都有可能启动。当机床 接通电源时，所有人员必须远离刀库。
STAY CLEAR
B STAY CLEAR
B
STAY CLEAR
A
BASE CASTING
BASE CASTING
COOLANT TANK COOLANT TANK
FRONT
FRONT
C
C
OPERATOR ZONE OPERATOR ZONE
DOOR
DOOR
CONTROL CABINETCONTROL CABI
GR 510/512 GRGR51701/05/17212 GR710
A
36” A
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36
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36” B
364”8”
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C 30” C 304”2”
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龙门加工中心的结构特点【深度解析】 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、砂轮、自动化、数字无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展。 龙门加工中心的结构分类 龙门加工中心的龙门架由两个立柱、横梁、滑鞍等部件组成，龙门加工中心根据龙门架可为定梁式、动梁式和动柱式龙门加工中心。顶梁式龙门加工中心的横梁固定，工作台移动；动梁式龙门加工中心的横梁上下移动，工作台诚前后移动；动柱式龙门加工中心工作台固定，龙门架移动。龙门加工中心都是主轴与工作台为垂直状态的，比较适合加工大型类的零件。 龙门加工中心的应用 龙门加工中心属于大机床，是专门为了加工大零件而设计的大型机床，主要应用于重工业行业，比如飞机、汽车、船舶等重型行业中，主要加工大型复杂形状的工件，比如加工飞机的梁、框以及大型机械上的某些零件等。总而言之龙门加工中心是为了加工大型复杂零件而设计的一款大型机床，适用于各个行业中，特别是大型零件行业。 龙门镗铣加工中心分类 龙门镗铣加工中心主要适合对平面、孔和其它型腔复杂面进行加工。配置 各种形式的附件铣头，工件一次夹装就可以完成工件五面体的加工。在针
对工件的宽度大、长度长、重量重的情况下，就要选择不同的机型来对应产品的加工。 龙门镗铣加工中心在总体布局上分定龙门和动龙门，同时还分定梁和动梁。桥式布局方式也属于动龙门的一种形式。在这里我们主要把龙门移动工作台固定和定龙门工作台移动，在形式上和精度上做一比较。随着信息技术和计算机数字化技术不断发展，数控机床的性能和效率也不断在提高。目前档次较高的数控系统已经具备高效、高精度，适应于复杂曲面和空间孔系的加工，但对机床整体就要求刚性好、精度高、有热变形补偿、切削力强、稳定性佳、数控系统反响速度快，有自动监控等功能。 对于定龙门数控镗铣加工中心也就是工作台移动数控机床，它的工作台移动有直流或交流伺服电动机通过蜗轮蜗杆、滚珠丝杆和齿轮齿条等形式进行对X轴向的传动，选择传动形式是根据不同长度和不同要求的重要。在工作台移动长度超过8m时，一般厂家都会采用双齿轮齿条这种传动的方式。工作台的运动轨迹是依照水平面的直线度和垂直于水平面的直线度两个方向运行的。保证加工产品的精度也是一项重要指标。这种定龙门数控机床X轴向的导轨长度是该工作台长度的2倍，其中不包括两侧防护罩的长度，所以对厂房来说占用面积较大。 工作台移动式数控龙门镗铣机床，它的工作台移动摩擦形式又可以分为动摩擦和静摩擦两种，在动摩擦形式里有多种如滚珠和滚柱加预载形式的直线导轨、滚动体导轨以及滚动和滑动结合的组合式复合导轨以及完全动摩擦等形式的结构形式。其中直线导轨和滚动体导轨比较适合轻载高速切削
一、引言： 开题报告主要由 A题目分析、B国内外技术资料、C主要设计内容、D方案、E设计日程安排、五个基本方面组成。 提纲：A题目分析 B国内外技术资料 1、五轴介绍 2、高速切削技术 3、加工中心 4、数控部分 5、小结 C主要设计内容 1、适用范围 2、技术参数 3、结构特点 D 方案 1、整机设计方案 2、具体设计方案（1）主轴部分 （2）进给部分 E 设计日程安排 二、正文： A 题目分析： 本次毕业设计题目为--五轴高速动梁龙门加工中心。 主要特点：本产品与传统的三轴联动数控龙门加工中心的最大区别是在刀头上增加了A 、C 轴的联动。由于A、 C 轴联动的参入，实现五轴联动加工。该机床具有很强的数控功能，可一次装夹工件在多种空间角度进行铣、镗、钻等工序加工，加工各种具有复杂轮廓表面或型腔的工件，广泛适用于多种机械加工领域。特别适用于模具和凸轮及航天航空等超复杂零件的机械加工。 主要性能要求： 1，整机采用龙门式结构，刚性好上下工件操作方便 2，可实现五轴控制、五轴联动 3，主轴采用高速电主轴、主轴转速高、加工效率高
4，工作台面及三向行程大、加工范围广、整机刚性高、承载重量大 B 国内外技术资料： 本部分内容主要由五个方面组成：1、五轴的介绍 2、高速切削技术 3、加工中心 4、切削数据库 5、数控部分下面一一展开： 1、五轴的介绍 几十年来，人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的惟一手段。一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题，就会求助五轴加工技术。早在20世纪60年代，国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及其相关工业。 五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。由于其特殊的地位，特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响，以及技术上的复杂性，西方工业发达国家一直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度，对我国实行禁运。因而，研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。 符合数控机床发展的新方向 近几年国际、国内机床展表明，数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的方向发展。复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工，以保证工件的位置精度，提高加工效率。国外数控镗铣床、加工中心为适应多面体和曲面零件加工，均采用多轴加工技术，包括五轴联动功能。在加工中心上扩展五轴联动功能，可大大提高加工中心的加工能力，便于系统的进一步集成化。最近国际机床业出现了一个新概念，即万能加工，数控机床既能车削又能进行五轴铣削加工。五轴数控机床在国内外的实际应用表明，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产流水线的投资，大大节约了占地空间和工件在不同制造单元之间的周转运输的时间和花费。 国内五轴数控技术发展状况与市场分析 五轴联动数控机床，是电力、船舶、航空航天、高精密仪器等民用工业和军事工业等部门迫切需要的关键加工设备。西方发达国家长期对我国实行禁运。从1999年开始，在CIMT、CCMT等国际、国内机床展览会上，首先是国内的五轴数控机床产品纷纷亮相，国内五轴数控机床的市场逐渐打开，随后国际机床巨头纷至沓来，五轴数控机床的品种和数量逐年上升：CIMT99、CCMT2000分别推出3台国产五轴联动机床；CIMT2001国际机床展览会上，北京第一机床厂和桂林机床股份有限公司分别展出了主轴转速10000r／min 的五轴高速龙门加工中心，北京市机电院的主轴转速15000r／min的五轴高速立式加工中心；清华大学与昆明机床股份有限公司联合研制的XNZ63，采用标准Stewart平台结构，可实现六自由度联动；大连机床厂自行研制的串并联机床DCB－510，其数控系统由清华
学号： 毕业设计说明书 G RADUATE D ESIGN 设计题目：数控车床结构设计 学生姓名 专业班级： 学院： 指导教师：
2007年6 月20 日 目录 摘要 ..................................................................................................................... １Abstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。 1 绪论 (3) 1.1 前言 (3) 1.2 问题的提出 (4) 1.3 文献综述 (4) 1.3.1 国内外数控技术的发展概况 (4) 1.3.2 我国数控技术的发展趋势 (6) 1.4 本课题研究的目的及意义 (8) 2 数控车床的总体设计方案 ................................................... 错误！未定义书签。 2.1 数控车床的组成、布局和特点 .................................. 错误！未定义书签。 2.1.1 数控车床的结构组成 ....................................... 错误！未定义书签。 2.1.2 数控车床的布局 ............................................... 错误！未定义书签。 2.1.3 数控车床的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计方法和特点 ...................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 数控车床的设计方法 ....................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 设计方法的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计步骤 .................................................. 错误！未定义书签。 2.3.1 主要技术指标设计 ........................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 总体方案设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3 数控车床的具体设计 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.1 床身的设计 .................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.1床身的肋板布置和结构形状 .............................. 错误！未定义书签。 3.1.2床身的支撑 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3床身的材料 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.2 工作台的设计 .............................................................. 错误！未定义书签。
台湾加工中心分为台湾原装进口加工中心和国内组装两类，虽说都是台湾牌子，但是两者还是有一定的区别，无论从工艺、技术、价格方面都相差甚大。 台湾原装进口加工中心牌子有很多在国内都有着不错的口碑，也常被客户津津乐道。介绍几款台湾原装进口加工中心品牌（排名不分前后）。 1.台湾丽伟 公司创立将近33年来所秉持的经营理念，也是公司经营管理的高指导原则，公司内全体员工在工具机王国的土地上辛勤耕耘，坚持提高顾客的满意度及提升机械工业水准为目标，以高水准、便捷的服务以及高品质、低污染的产品为职志，在不断地自我鞭策及努力革新中，去追求卓越，不仅要在国内，也要在国际赢得各界尊敬。 2.台湾德马 永远坚持高品质、技术领先、优质的服务精神，台湾德马集团德马科技有限公司在从事数控机床的事业领域里，供应品质卓越的数控机床20多年，以多年的技术经验及服务品质，深获客户的赞誉。 3.台湾亚崴 台湾亚崴机电股份有限公司成立于1986年，为台湾具规模的专业CNC加工中心机製造厂商之一。在上海有产品行程分佈从610 mm到20 米，包括立式加工机、卧式加工机、龙门加工机、五轴加工机、高速机等等，为客户提供各种高精度、高性能之加工设备，以满足客户今日及未来的任何切削需求。 4永进机械 台湾永进机械工业股份有限公司成立于1954年。资本额528，000，000
新台币，占地面积158，400平方米，拥有500多名员工，其中工程设计人员300多人。是台湾机床行业中历史悠久、规格全、技术力量雄厚、具代表性的制造厂之一。 5、迈鑫机械 台湾迈鑫机械工业股份有限公司SINCE1987年，2013年增资NT4亿8仟万，跻身台湾工具机制造业20强；同年成立台湾首条机床流水生产线；2014年与日本OM合资建厂，新增现代化恒温生产车间。MANFROD迈鑫坚持品质政策，以务实态度，追求至善之品质。30年如一，辛勤耕耘数控机床行业。满足用户在高精度、高效率，耐久度之全方位需求。 为什么选择台湾原装进口加工中心 台湾原装进口加工中心有什么优势呢？为什么这么多客户都比较倾向于台湾原装进口加工中心？原因就是大陆在加工中心生产技术上比台湾相对落后一些，而且很多大陆厂家喜欢节约成本，不愿意把机床的质量做得好，而在这点上台湾原装进口加工中心厂家则会花多的精力，所以台湾原装进口加工中心质量精度还是很被人认可的。同样的价格也相对很高。 无论选择台湾进口加工中心还是选择国产加工中心适合自己的就是好的 南京汉瑞斯精密机械有限公司（主营机床销售）和南京迈鑫数控机床有限公司（国内生产组装数控机床），立足于中国江苏省会南京市。是台湾迈鑫机械工业股份有限公司“MANFORD"在中国大陆指定经销维修服务分公司，涉足华东、华南，辐射全国。十几年来致力于精密模具制造设备的销售和服务为一体的专业公司，专门从事“为模具和产品制造工业界客户提供高品质、高效率、低成本的
合同编号：GMC308MS龙门加工中心 技术协议 一、设备技术描述、参数及配置 二、设备主要零部件品牌 三、SIEMENS 840Dsl系统主要功能表 四、制造厂商培训 五、设备推荐用油和油脂表 六、设备客户安调准备表 七、设备通用要求及安装、调试 八、设备验收 九、质量保证 十、其他 十一、机床外观图 甲方（买方）：乙方（卖方）： 代表：代表： 年月日年月日
一、设备技术描述、参数及配置 1、设备技术描述 GMC3080MS型龙门加工中心主要适用于航空、航天、汽车、军工、能源、信息、模具等行业的零件加工。以加工黑色和有色金属大中型复杂零件为对象，具有高精度、高速度、高柔性、环保等特点。其性能指标和精度指标完全符合国家标准。产品经模块化设计，可以按市场需求进行产品系列化和客户化制造，其良好的性能价格比是国内外客户的最佳选择。 整机结构：机床采用龙门框架移动，工作台固定的结构。基础大件均采用优质树脂砂造型、高强度铸铁材料铸造而成，使机床得到高刚性和稳定的精度。主要铸件均经过 有限元分析，筋格布置合理，充分满足机床高扭矩切削的需要。 主轴箱：主轴箱采用方滑枕结构，选用进口主轴，扭矩大、转速高、噪音低，充分满足镗铣及钻孔加工要求。配置西门子系列主轴电机，满足低速恒扭矩和高速恒功 率切削需要。外置编码器，对主轴的位置进行精确反馈，满足刚性攻丝的需要。 油冷却机对主轴降温，提高轴承使用寿命，降低主轴热变形对加工精度造成影 响。 导轨：床身导轨（X轴）为重载滚柱直线导轨，摩擦力小、承载能力强、高速振动小、低速无爬行、定位精度高。横梁导轨（Y轴）为铸铁镶钢导轨，并且设置了卸 荷机构，INA滚动体与滑动导轨组成复合导轨，减少了滑动摩擦阻力，提高机 床定位精度和重复定位精度。主轴箱导轨（Z轴）为四面封闭式环抱滑动导轨， 即铸铁贴塑摩擦副，有良好的吸振性，保证加工时切削平稳，特别适用于主轴 伸长强力铣削，大孔镗削及使用角度头的五面加工。 驱动：X、Y、Z三个坐标轴均采用西门子系列进给电机驱动，三轴均标配光栅尺，稳定性能好，运行可靠。X、Y进给轴采用伺服电机通过减速机驱动齿轮齿条传 动，其中X轴采用左右各两个伺服电机，共四个伺服电机进行双驱同步控制， 以及相邻两个伺服电机采用主从驱动，利用电气控制消除齿轮齿条传动的反向 间隙，Y轴采用两个伺服电机左右分布在滑鞍两侧，进行主从驱动，也利用电 气控制消除齿轮齿条传动的反向间隙，提高了定位精度和重复定位精度的保持 性；Z轴采用双螺母滚珠丝杠驱动，进行预拉伸，并且Z轴滚珠丝杠为双驱结 构，工作更加平稳。 系统：配置高性能西门子840Dsl数控系统，保证了机床控制的稳定性，也保证了用户要求的数控加工功能和辅助功能。 可选配置：FANUC 31i数控系统、刀库、直角头、延伸铣头、深镗铣头、万能铣头等。 机床所有零部件加工、装配成品质量符合产品图纸及相关技术要求，其安全标准符合GB15760-2004《金属切削机床安全防护通用技术条件》的有关规定，其精度标准符合GB/T17421-2000《机床检验通则》及ISO8636.2-2007《龙门铣床检验条件》的有关
卧式组合机床设计结构设计 第一章绪论 1.1 国外研究现状及发展趋势 在我国，组合机床发展已有二十多年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，
3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5.1 ANSYS 3.5.1 ANSYS 荷载概述荷载概述 在这一节中将讨论: 有限元分析软件及应用 8 有限元分析软件及应用 8 A. 载荷分类 3.5 ANSYS 软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS 软件加载、求解、后处理技术 B. 加载 C. 节点坐标系 D. 校验载荷 孙瑛 孙瑛 E. 删除载荷 哈哈尔尔滨滨工工业业大学空大学空间结间结构研构研究中心究中心 2010秋 2010秋 SSRC SSRC 1/ 76 S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A
理技术 A. 载荷分类 B. 加载 A. 载荷分类 B. 加载 ANSYS中的载荷可分为: 可在实体模型或 FEA 模型节点和单元上加载自由度DOF - 定义节点的自由度( DOF )值结构分析_ 沿单元边界均布的压力 沿线均布的压力 位移集中载荷 - 点载荷结构分析_力面载荷 - 作用在表面的分布载荷结构分析_压力 在关键点处 在节点处约 约束体积载荷 - 作用在体积或场域内热分析_ 体积膨胀、内生 束 成热、电磁分析_ magnetic current density等实体模型 FEA 模型惯性载荷 - 结构质量或惯性引起的载荷重力、角速度等 在关键点加集中力在节点加集中力 SSR SSRC C SSR SSRC C 2/ 76 3/ 76 S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A
冷加工echnique T 工 艺 我公司生产的HGMC3050大型龙门加工中心方 滑枕（见图1、图2）是大型龙门机床的关键零件， 零件外形呈长方体，内腔有多处深孔，它替代机床 主轴箱体、尾部箱体，从结构上起定位支承主轴及 延长主轴（即Z 轴）伸出的作用，因此零件的制造 精度要求很高。 图1 截面形状 图2 内腔深孔1. 加工需求分析 方滑枕毛坯材料为HT300，铸件采用树脂砂造型，与滑座之间的移动采用滑动导轨配合，其主要要求如下：（1）铸件不得有砂眼、气孔、缩松、裂纹等铸造缺陷，铸件需时效处理，硬度不低于190HBW 。（2）两导轨大面直线度长向0.01mm ，相互平 行度0.015mm ；两导轨立面直线度长向0.01mm ，与导轨大面垂直度0.01mm 。（3）丝杠座大面与两导轨立面平行度0.01mm ，立面与导轨大面平行度0.015mm 。（4）主轴孔φ250H7及电动机孔φ245H7与导轨大面、立面平行度0.01mm ，与轴承孔φ145H7、 φ195H7孔同轴度0.02mm 。 （5）各重要面表面粗糙度值均为R a =1.6μm 。 （6）由于方滑枕为外露件，四周表面粗糙度 值为R a =0.8μm ，不允许有划伤。 2. 工艺方案的重点、难点 通过对方滑枕零件的结构和加工需求分析可以 得出工艺重点及难点如下： （1）导轨面是丝杠座、中间孔系的基准，如何 保证两条导轨面较高的形位公差是加工难点之一。 （2）中间孔系的加工，特别是主轴孔、轴承 孔、电动机孔的同轴度要求及φ145H7轴承孔深孔 加工是难点，是工艺方案重点考虑的地方。 （3）由于方滑枕的精度直接影响机床的精 度，因此保证方滑枕的精度稳定性也是工艺方案考 虑的重点。 3. 确定工艺方案 根据工艺方案的确定原则，结合我公司设备及 工艺习惯，确定方滑枕加工工艺流程为：铸造毛坯 →粗加工四周及导轨面→粗镗中间孔系→热时效→ 半精加工四周及导轨面→半精镗中间孔系→振动时 效→半精加工四周及导轨面→半精镗中间孔系→振 动时效→油漆→精磨四周边→精铣导轨面→精镗中 间孔→检验入库。 （1）在方滑枕加工过程中，安排三次时效处汉川机床集团有限公司 （陕西汉中 723003） 张 荣 徐秋红 大型龙门机床方滑枕加工工艺 栏目主持 赵宇龙
切削机床课程设计 设计题目卧式车床主传动系统设计系别机械工程系 专业机械设计制造及其自动化学生姓名 班级学号 设计日期 2013年4月
卧式车床设计任务书 一、设计题目 卧式车床主传动系统设计 设计系数： 主轴最低转速=m in n 100min /r ,min /1250max r n = 公比Ф=1.26=406.1 电机功率P=7.5KW 二、确定结构式和结构网 1. 由公式1 -min max z n n n R ?== 得：Z=12 2.结构式、传动组和传动副数的确定 ①传动组和传动副数可能的方案有： 12 = 4×3 12 = = 3×4 12 = 3×2×2 12 = 2×3×2 12 = 2×2×3 第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。 第二行的三个方案可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取 12 = 3 x2x2 的方案为好。 ②结构式或结构网的各种方案的确定
由①知方案有 a.63122312??= b.61222312??= c.16222312??= d.36122312??= e.21422312??= f.12422312??= 选择原则： I)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 降速传动中，主动齿轮的最少齿数受到限制m in u ≥41； 避免被动齿轮的直径过大升速传动比最大值max u ≤2（斜齿传动max u = 2.5）尽量减少振动和噪声； 各变速组的变速范围max R =max u /m in u ≤8-10 之间； 对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。 8.251 ≤≤进i 。故max 进R 14≤ 在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变速 范围都比它小。应为: max ) 1-(p n R R n x n ≤=? II)基本组与扩大组的排列顺序。 原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。 综上所述，方案a 6 3122312??= 较好 3.结构网
有限元分析的典型应用领域 6-4：对该问题进行有限元分析的过程如下。 (1)进入ANSYS（设定工作目录和工作文件） 程序→ANSYS→ANSYS Interactive →Working directory（设置工作目录）→Initial jobname（设置工作文件名）：Press →Run →OK (2)设置分析特性 ANSYSMain Menu：Preferences…→Structural →OK (3)定义单元类型 ANSYSMain Menu：Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete... →Add…→Solid: Quad 4node 42 →OK（返回到Element Types窗口）→Options…→K3：Plane Strs w/thk（带厚度的平面应力问题）→OK →Close (4)定义材料参数 ANSYSMain Menu：Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic：EX：2.1e11（弹性模量），PRXY：0.3（泊松比）→OK →点击该窗口右上角的“×”来关闭该窗口 (5)定义实常数以确定平面问题的厚度 ANSYSMain Menu：Preprocessor →Real Constants…→Add/Edit/Delete →Add →Type 1 PLANE42 →OK →Real Constant Set No：1（第1号实常数），THK：3.4（平面问题的厚度）→OK →Close （6）生成几何模型 生成上拱形梁 ANSYSMain Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints→In Active CS →NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：-4.5，8.5→Apply →同样输入后5个特征点坐标（坐标分别为（-2.25，8.5），（2.25，8.5），（4.5，8.5），（0，13），（0，10.75））→OK →Lines →Lines →Straight Line 用鼠标分别连接特征点1，2和3，4生成直线→OK→Arcs →By End KPs & Rad →用鼠标点击特征点2，3 →OK →用鼠标点击特征点6 →OK →RAD Radius of the arc：2.25→Apply （出现Warning对话框，点Close关闭）→用鼠标点击特征点1，4 →OK →用鼠标点击特征点5 →OK →RAD Radius of the arc：4.5→OK（出现Warning对话框，点Close关闭）→Areas →Arbitrary →By Lines →用鼠标点击刚生成的线→OK 生成下拱形梁 ANSYSMain Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints→In Active CS →NPT Keypoint number：7，X，Y，Z Location in active CS：-4.5，-8.5→Apply →同样输入后5个特征点坐标（坐标分别为（-2.25，-8.5），（2.25，-8.5），（4.5，-8.5），（0，-13），（0，-10.75）→OK →Lines→Lines →Straight Line →用鼠标分别连接特征点7，8和9，10生成直线→OK →Arcs →By End KPs & Rad →用鼠标点击特征点8，9 →OK用鼠标点击特征点12 →OK →RAD Radius of the arc：2.25→Apply （出现Warning对话框，点Close关闭）→用鼠标点击特征点7，10 →OK →用鼠标点击特征点11 →OK →RAD Radius of the arc：4.5→OK（出现Warning对话框，点Close关闭）→Areas →Arbitrary →By Lines →用鼠标点击刚生成的线→OK 生成两根立柱 ANSYSMain Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Rectangle →By 2 Corners →WP X：-4.5，WP Y：-8.5，Width：2.25，Height：17→Apply →WP X：2.25，WP Y：-8.5，Width：2.25，Height：17→OK 粘结所有面
CA6140机床床身结构设计与优化 机床床身的结构性能对整机特性影响很大，关系到整机的加工精度和零件的加工质量，以及整机的运行稳定性与工作寿命。目前，对普通车床床身的设计缺乏有效的理论依据，床身的设计不尽合理，结构设计上存在不少缺陷。针对这些因素，有必要进行以减重为目的的床身结构优化。 CA6140车床是普通车床中的主流车床之一，因此对该型号车床的床身进行优化设计有重要的实际意义。本文利用三维建模软件UG建立床身的简化模型，导入ANSYS中进行模态分析，求得其6阶固有频率，为以防止共振为目的的结构优化提供方向和依据。以床身原结构为参考，对其腔体数量、肋板厚度及形状进行设计，得到4种优化方案，逐一导入ANSYS中进行分析，求得各方案质量、固有频率、最大振幅以及振型图等。对各优化后的方案作对比分析，综合考虑刚度、固有频率、质量、振幅与噪声等影响，选择最优方案。 1、车床床身三维模型的建立 车床零部件较多，其中对整机结构性能影响较大的零部件主要有床身、主轴箱、溜板箱、尾架等，因此可以对CA6140车床模型进行简化。根据CA6140实体建立的床身UG模型如图1所示。车床模型总体长1810mm，宽240mm，高397mm。 图1床身UG模型
2、床身结构的有限元模态分析 模态是结构的固有振动属性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和振型，模态分析在结构动态设计中不可缺少。固有频率和振型是机械零部件承受动态载荷时结构设计中的重要参数，为了有效避免结构在使用中因共振等因素造成的影响，对床身进行模态分析，从而确定机床结构的模态频率、阻尼比和振型，分析结果可作为结构优化设计和结构改进的理论依据。 将UG建立的三维实体模型导入ANSYS。设置床身材料为HT300，密度为7850kg/m3，泊松比μ=0．3，弹性模量E=200GPa，压缩屈服强度为250MPa。 在2个床腿处施加固定约束，以约束全部自由度。网格可划分为1～10个精度等级，选6级精度对床身模型进行网格划分，共划分出149705个节点，89260个单元，如图2所示。在ANSYS中定义自由模态分析阶数为6阶进行有限元分析。求解得到床身前6阶刚体模态振型如图3所示。床身结构的前6阶固有频率和振型见表1。 图2网格划分模型