对加工中心滑枕的结构设计

滑枕工作原理一、引言滑枕是一种常见的机械元件，广泛应用于各种机械设备中。

它的主要作用是实现零件之间的相对运动，并承受相应的载荷。

本文将详细介绍滑枕的工作原理。

二、滑枕的定义及结构滑枕是一种具有平面运动副的机械元件，通常由滑块和导向面组成。

其中，滑块是可在导向面上做直线运动的零件，导向面则起到限制滑块运动轨迹和承受载荷的作用。

三、滑枕工作原理当外力作用于滑块时，由于导向面对其运动轨迹进行限制，使得滑块只能在特定轨迹上做直线运动。

同时，导向面还能承受相应的载荷，并将其传递到机器其他部分。

在实际应用中，为了减小摩擦阻力和磨损，通常会在导向面上涂覆一层润滑油或采用自润滑材料。

四、不同类型的滑枕根据不同的结构形式和工作原理，可以将滑枕分为以下几种类型：1. 活塞式滑枕：滑块和导向面之间形成一个密闭的腔体，通过压缩气体或液体来实现滑块的运动。

2. 滚珠式滑枕：在导向面上安装滚珠或滚柱，使得滑块能够在其上作滚动运动。

3. 磁悬浮式滑枕：利用强磁场将滑块悬浮在导向面上，并通过调节磁场强度来控制其运动轨迹。

五、应用领域由于其结构简单、可靠性高和使用寿命长等优点，滑枕被广泛应用于各种机械设备中。

常见的应用领域包括：1. 工业自动化设备：如机床、自动化生产线等。

2. 航空航天领域：如发动机、液压系统等。

3. 交通运输领域：如汽车、火车等。

六、总结综上所述，滑枕是一种常见的机械元件，主要用于实现零件之间的相对运动和承受载荷。

其工作原理基于导向面对滑块轨迹进行限制，同时还能承受相应的载荷。

不同类型的滑枕有不同的结构形式和工作原理，应用领域也各不相同。

基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕优化设计陈敏;毛璐瑶;施维;莫爵贤;林建新;吴智恒【摘要】对龙门加工中心滑枕的结构进行有限元分析,采用结构拓扑优化设计方法对龙门加工中心的滑枕进行优化设计,获得优化的滑枕结构.并对优化后的滑枕进行验证分析,结果表明该设计方法有效提高滑枕结构刚度,减小滑枕结构变形量,保证加工中心的工作稳定性和加工精度.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)009【总页数】3页(P73-74,217)【关键词】龙门加工中心;滑枕;优化设计【作者】陈敏;毛璐瑶;施维;莫爵贤;林建新;吴智恒【作者单位】广东省智能制造研究所,广东广州 510070;广东省智能制造研究所,广东广州 510070;广东省智能制造研究所,广东广州 510070;广东省智能制造研究所,广东广州 510070;广州鑫南数控科技有限公司,广东广州 510000;广东省智能制造研究所,广东广州 510070【正文语种】中文【中图分类】TG6590 引言加工中心作为重要的数控机床产品，是我国汽车、航空航天、精密模具等行业领域急需的关键设备。

但目前国内开发的龙门加工中心产品与国外同类产品比较，在设计技术和产品性能方面都存在较大的差距，在基础理论和关键技术的深入系统研究方面更显缺乏。

为得到加工中心的良好的性能，需要对其进行优化设计。

目前国内对加工中心的设计主要是以经验设计为主，这使得加工中心的性能并没有得到更大发挥，也使得我国的加工中心水平始终无法赶超发达国家的水平。

结构拓扑优化能在给定的外载荷和边界条件下，通过改变结构拓扑使结构在满足约束的前提下性能达到最优，在优化中能产生新的构型。

在产品概念设计阶段，充分利用拓扑优化技术对产品进行优化设计，结合已有的设计经验，可设计出满足要求的零件。

本文作者利用结构拓扑优化技术对某龙门加工中心的滑枕进行优化设计，并对优化后的结构进行验证分析，获得受力和刚度更加合理的滑枕结构。

滑枕加工工艺流程与方案的分析摘要中捷钻镗床厂生产的数控龙门镗铣加工中心Z轴方向采用滑枕与滑鞍相连接的形式，其中滑枕截面尺寸为500mm×500mm，长度为3 400mm。

滑枕内部由四个不同尺寸的同轴孔组成，且要求与导轨面平行。

由于该件长度较长且精度要求高，而且中捷钻镗床厂设备资源有限，只能用普通卧式镗床加工，因此工艺方法就变得非常关键。

本文就该件加工工艺流程的制订及加工工艺方案的分析作以简单的介绍。

关键词钻镗床厂；滑枕加工；工艺流程1 工艺流程的拟定1.1定位基准的选择1）精基准的选择本着基准重合、基准统一、互为基准、自为基准的原则，精基准的选择应尽可能与设计基准重合，避免基准不重合而引起的误差。

2）粗基准的选择本着粗基准的选择原则，应选择不加工表面作为粗基准，且应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。

由于该件各表面均为加工表面。

1.2 加工阶段的划分与工序的合理组合1.2.1 加工阶段的划分划分加工阶段的作用是：能减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响：及早发现毛坯缺陷；便于安排热处理，可合理使用机床；避免或减少损伤已精加工过的表面。

因此该滑枕的工艺过程分为粗加工、半精加工、精加工几个加工阶段。

1.2.2 工序的组合组合工序有两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。

工序集中的特点：零件各个表面的加工集中在少数几个工序中完成，每个工序所安排的加工内容多；有利于保证各加工面间的相互位置精度要求；有利于采用高效机床和工艺装备；生产面积和操作工人数量减少；生产计划和生产组织得到简化；工件装夹次数减少。

工序分散的特点：工序多，工艺过程长，每个工序所包含的加工内容少；所使用的工艺设备和装备比较简单，易于调整和掌握；生产技术准备工作较容易，易于变换产品。

1.3 加工顺序的安排1.3.1 切削加工顺序的安排原则1）先加工基准表面，再加工其他表面；2）先加工主要表面（指装配基面、工作表面等），后加工次要表面（指键槽、螺孔等）；3）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

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、ANSYSThree-dimensional structure of large gantry machine ram design and Their Finite Element analysisAbstract: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, AN1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。

龙门加工中心核心部件：全齿轮传动主轴滑枕结构简介定梁龙门 T 型滑枕在零件加工业的广泛应用，目前的 T 型滑枕都是使用外置的变速箱对主轴进行变速，变速箱的输出轴都是通过皮带与滑枕的主轴连接，但是在使用过程中，由于 T 型滑枕的切削刚性相对较弱，皮带容易绷断，皮带的绷断会导致外置的变速箱损坏，外置的变速箱成本高，而且一旦损坏很难在短时间内找到替换的变速箱，给日常的加工带来极大的不便。

优点使用了在滑枕内部加装了变速换档装置的一体式结构，并采用全齿轮传动，取消了原先的价格昂贵的外置变速箱和皮带传动，消除了对外置变速箱的依赖，结构更加紧凑，故障率大大降低，维修成本也大大降低。

全齿轮传动主轴滑枕结构滑枕主体 1、电机 2 和主轴 12，滑枕主体 1 竖直安装在龙门滑轨上，其下端内部安装有主轴 12，主轴 12 的上端通过联轴器 11 与变速输出轴 10 相连，变速输出轴 10 的一侧平行安装有中间传动轴3，该中间传动轴3的一侧上端的滑枕主体1一侧安装固定有电机2，变速输出轴 10 的中部安装有齿轮Ⅰ 9，该齿轮Ⅰ 9 上端的变速输出轴 10 上安装有齿轮Ⅱ 8，中间传动轴 3 的中部通过轴承安装连接有齿轮套 6，齿轮套 6 的上端外侧固定连接有齿轮Ⅲ 5，该齿轮Ⅲ 5 与安装在电机 2 输出端的主动齿轮 4 相啮合，中间传动轴 3 的上端连接有油缸 7 并在油缸 7 的驱动下上下移动。

齿轮Ⅲ 5 在油缸 7 不动作的时候与齿轮Ⅱ 8 相啮合，油缸 7 动作的时候齿轮Ⅲ 5 与齿轮Ⅱ 8 脱开，齿轮Ⅰ 9 与齿轮套 6 相啮合。

齿轮套 6 与齿轮Ⅲ 5 之间通过若干个连轴销 13 连接。

主动齿轮 4 的宽度大于中间传动轴 3 的移动行程长度。

当油缸 7 未动作时齿轮Ⅲ 5 和齿轮Ⅱ 8 相啮合，电机 2 的转动经过主动齿轮 4 与齿轮Ⅲ 5、齿轮Ⅲ 5 与齿轮Ⅱ 8 传递后通过联轴器 11 带动主轴 12 在高速档转动，实现高速小扭矩输出；当油缸 7 动作推动中间传动轴 3 向下移动，候齿轮Ⅲ 5 与齿轮Ⅱ 8 脱开，所述的齿轮Ⅰ 9 与齿轮套 6 相啮合，此时主轴 12 在低速档转动，实现低速大扭矩输出，结构紧凑，实现全齿轮传动，可靠耐用。

数控龙门镗铣床滑枕进给设计数控龙门镗铣床是一种机床，在加工工序中具有重要的作用。

滑块进给系统是数控龙门镗铣床的重要部分之一，它负责驱动滑块进行往复运动。

在设计滑块进给系统时，需要考虑多个因素，包括加工精度、加工效率、结构稳定性等等，以满足不同工件的加工要求。

首先，设计滑块进给系统时需要考虑的一个关键因素是加工精度。

数控龙门镗铣床通常用于对大型工件进行加工，要求加工精度高。

滑块进给系统的设计应该确保滑块的运动平稳、稳定，并且能够保持一定的加工速度。

为了实现高精度的加工，可以采用闭环反馈控制系统，通过传感器实时监测滑块的位置，然后通过控制系统对电机进行调整，以保持滑块的运动精度。

其次，进给系统的设计也需要考虑加工效率。

在数控龙门镗铣床的操作中，需要根据工件的要求进行不同的加工操作，如镗孔、铣槽等。

进给系统应该能够快速并且准确地控制滑块的运动，并且能够适应不同的加工操作。

可以采用多轴控制系统，通过对不同轴的控制，实现滑块的多方位运动，从而提高加工效率。

此外，结构稳定性也是滑块进给系统设计中需要考虑的因素之一、龙门镗铣床通常用于对大型工件进行加工，因此滑块的运动稳定性是非常重要的。

设计滑块进给系统时，应该确保滑块的结构牢固，能够承受大型工件的压力，并且能够保持稳定的运动。

可以采用高强度材料制造滑块和导轨，在设计中增加强度支撑结构，以提高结构的稳定性。

此外，在滑块进给系统设计中还可以考虑一些其他的技术手段，以进一步提高加工效率和精度。

例如，可以采用伺服电机控制滑块的运动，通过伺服电机的高速、高精度的控制，实现滑块的准确定位和运动。

另外，还可以采用进给系统与加工工艺相结合的方式，通过调整进给速度和进给量，实现滑块的多速度、多量程的运动，以满足不同工件的加工要求。

综上所述，数控龙门镗铣床滑块进给设计需要考虑多个因素，包括加工精度、加工效率、结构稳定性等等。

通过采用闭环反馈控制系统、多轴控制系统、高强度材料等技术手段，可以实现滑块进给系统的高精度、高效率和稳定性，满足不同工件的加工要求。

滑枕的基本原理滑枕是指一种用于控制机械装置的基本元件，可以将输入力或位移转换为输出力或位移。

它通常由滑布、滑键和摩擦衬垫等部分组成。

滑枕工作原理是指滑枕如何通过滑动运动来实现对机械装置的控制。

滑枕的结构和组成部分滑枕的主要结构包括：1.滑枕体：滑枕体是滑枕的主要部分，通常由坚固的金属材料制成，具有较高的强度和耐磨性。

2.滑动导轨：滑枕体上通常有滑动导轨，用于使滑枕能够在机械设备上进行滑动运动。

3.滑布：滑布是滑枕与机械设备之间的连接部件，通常由静止不动的部件固定在机械设备上。

4.滑键：滑键是滑枕上的可移动装置，连接滑枕和滑布，用于将输入力或位移传递到滑枕上。

5.摩擦衬垫：滑枕的摩擦衬垫通常位于滑枕体与滑布之间，用于减少滑动过程中的摩擦力。

滑枕的工作原理滑枕的工作原理基于以下几个基本原理：1.静摩擦力：当滑枕与滑布之间存在相对滑动时，由于摩擦力的作用，滑枕受到一个静摩擦力的阻碍。

这个静摩擦力会导致滑枕停止运动，并保持在某一位置上。

2.断裂摩擦力：当外部施加的力大于滑枕受到的静摩擦力时，滑枕会开始滑动。

此时，施加在滑枕上的力会被摩擦力所抵消，以阻止滑枕继续滑动。

3.滑动运动：当外部施加的力超过摩擦力的阻碍时，滑枕会沿着滑动导轨进行滑动。

滑枕的滑动速度取决于外部施加力的大小和方向，以及滑布和滑键的设计和状态。

4.滑枕的控制：通过改变外部施加力的大小和方向，可以控制滑枕的滑动运动。

这种控制可以实现对机械装置的力和位移的精确控制。

综上所述，滑枕的工作原理是通过静摩擦力和动摩擦力的作用，使滑枕能够进行滑动运动，并通过改变施加在滑枕上的外部力来实现对滑枕的控制。

滑枕的应用滑枕广泛应用于各种机械装置中，主要用于实现对力和位移的控制。

它们在以下领域得到广泛应用：1.机械工程：滑枕常用于压力机、冲床等机械装置中，用于控制压力和位移，实现工件的成形和加工。

2.模具制造：滑枕在模具制造过程中起到重要作用，用于控制模具的开合和运动，实现对工件的成型和加工。

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。

TX-1600G镗铣加工中心镗轴滑枕结构拓扑优化设计祝振林;舒启林【摘要】为降低镗轴滑枕刚度、固有频率、重量等对加工零件精度的影响,以TX-1600G镗铣加工中心镗轴滑枕为研究对象.应用结构拓扑优化SIMP法并结合折衷规划法和功效函数法,通过间接法建立镗轴滑枕有限元拓扑优化模型,以应变能和模态特征值为综合目标函数设计响应,结构体积为主要约束条件,进行拓扑优化并综合加工工艺等其它因数.在此基础上对比了几种筋板布局,发现双X形筋板综合性能最佳,选用该种筋板对滑枕进一步优化,完成了旨在提高镗轴滑枕动静态特性的多目标优化设计.并与原结构进行对比,验证了结构优化的有效性.为加工中心其他部件的拓扑优化及后续形状、尺寸优化提供了参考数据和基础.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】6页(P50-55)【关键词】镗轴滑枕;刚度;固有频率;多目标拓扑优化;筋板结构设计【作者】祝振林;舒启林【作者单位】沈阳理工大学,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学,辽宁沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TH122镗轴滑枕是TX-1600G镗铣加工中心镗削系统重要部件，滑枕重量、刚度、固有频率都直接影响加工中心镗削系统的工作精度。

针对以上问题，依靠经验和大量试验对比的传统设计方法难于保证部件具有较优静动态特性满足设计要求。

引入结构拓扑优化技术可很好地改善这一问题。

结构拓扑优化主体思想是把寻求结构最优的拓扑问题转化为在给定的设计空间内找到最佳的材料分布[1]。

其优点是可在未知结构拓扑形状的前提下，根据工况条件和优化目标等确定部件优化后的材料分布，据此设计出静动态特性更佳的结构方案[2-3]。

对于连续体结构拓扑优化问题应用较多的有渐近结构优化法、均匀化法、相对密度法。

相对密度法假设密度介于0和1之间可变。

通过单元密度大小判断每个单元的取舍。

SIMP方法是基于相对密度法引入惩罚因子，可有效消除相对密度法中常见的棋盘格现象且在数值稳定性上有所提高[4-5]，故本文应用SIMP方法。