机械制造装备导轨设计.ppt

1、第三节 导轨设计 P171,一、导轨的功用和应满足的基本要求（一）导轨功能 和分类 1.功能 P171 承载、导向功能。,2.导轨的种类1）按运动形式直线导轨（直线运动导轨）、圆导轨（回转运动导轨）。2）按摩擦性质滑动导轨（滑动导轨是机床导轨中使用最广泛的 类型，也是其他类型导轨的基础。）、滚动导轨、静压导轨、气浮导轨。3）按导轨材料铸铁导轨、钢导轨、塑料导轨。4）按工作性质主运动导轨、进给运动导轨、调整运动导轨。5）按受力情况开式导轨、闭式导轨 P171图348。,（二）导轨应满足的要求 P172：1.表面具有高的导向精度，直线度或圆柱度2.承载能力大，刚度好。3.精度保持性好（优良的耐磨性

2、）。4.低速运动的平稳性。5.结构简单，工艺性好。,所有这些导轨都作直线运动或（和）回转运动,二、滑动导轨的截面形状和间隙的调整,（一）直线运动导轨截形 P1721731.直线运动导轨（1）矩形导轨承载能力大，制造方便。但磨损后不能自动补偿间隙。必须设置 间隙调整装置。,（2）三角形导轨（凸形的又称山形导轨，凹形的又称形导轨）具有自动补偿磨损的能力（磨损后，会自动下沉，不会产生间隙），故其导向性好，但制造较麻烦。顶角一般为90，小于90可提高导向精度，但摩擦力会增大，所以小顶角用于轻载精密机械；110 120时可提高承载能力，所以大顶角用于大型或重型机床。设计时两斜面的压强要基本相等。,不对称

3、,对称,水平力和垂直力相差较大时采用,（3）燕尾形导轨 结构紧凑，高度较小，可承受较大的颠覆力矩，但刚度差，制造较麻烦，不能自动补偿间隙，（必须有消除间隙装置）。一般用于受力小、速度较低且导向精度要求不高的导轨，特别适用于多层次移动部件中（如车床刀架）。,（4）圆形导轨 制造方便。但磨损后间隙调整困难，故常用于受轴向力为主的场合，如拉床、钻床的主轴、镗床主轴和导向套组成的导轨副。如不允许有转动，可在表面开键槽或作出平面。不多用。,以上四种截面形状已标准化，设计时可参看机床标准或机械设计手册。,2.圆周运动导轨 用于圆工作台、转盘等旋转运动部件。（1）平面环形导轨：结构简单、制造方便，热变形后导

4、轨仍能接触。能承受较大的轴向力，不能承受径向力，必须与轴联合使用，必须配有工作台心轴轴承。此外，这种导轨摩擦小，精度高，适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的机床，如滚齿机、立车导轨等大直径工作台或转台，用得较多。,（2）锥面环形导轨 能承受轴向和径向载荷，但制造较困难（保持锥面和主轴的同心度较困难）,不能承受较大的颠覆力矩。导向性比平面好。（3）V形双锥面导轨导轨能承受轴向和径向载荷和颠覆力矩，制造复杂。,不管是直线还是圆环导轨，还可分为凸形导轨副与凹形导轨副（按固定导轨的凹凸情况）。凸形导轨副不易积存切屑，但也不易存油，故常用于低速移动的场合。凹形导轨副能存油，润滑条件好，用于速度较大的场合

5、，但必须有充分的防护措施。P173 图 3-49 上面四图 凸形导轨副 下面四图 凹形导轨副,(三)导轨的组合形式(图3-51导轨的组合)1.双三角形导轨（图3-51a）2.双矩形导轨（图3-51b、c）3.矩形和三角形导轨的组合(图3-48)4.矩形和燕尾形导轨的组合,（四）导轨间隙的调整 矩形、燕尾形导轨必须具有间隙调整装置。常用结构：压板（调整垂直方向的间隙）、镶条（调整侧向间隙）（1）压板 P174 图352 压板的作用：调整间隙、承受颠覆力矩。,a),c),b),磨e或d面,改变垫片1厚度，随着表面的磨损，逐次拿掉垫片,压板和导轨之间放平镶条，用带锁紧螺母的螺钉调整。,方便，刚性差,

6、刚性差，应用较少,（2）镶条（平镶条、斜镶条）P174 图353,平镶条的截面形状为平行四边形或矩形,斜镶条,平镶条,用侧面的调整螺钉调整横向位移来调整间隙，螺母锁紧。镶条易变形，刚性差。应用较少。,斜镶条，全长厚度变化，以其纵向位移来调整间隙，刚性好,修磨垫,（3）导向调整板三、导轨的结构类型及特点(一)滑动导轨1.粘贴塑料软带导轨2.金属塑料复合导轨板,3.塑料涂层4.镶刚导轨(二)静压导轨 P177,(三)卸荷导轨 P1781.机械卸荷,凹导轨2销32使a处载荷减小。,2.液压卸荷导轨 运动导轨面上开纵向油腔（其面积比静压导轨小），压力油作用于油腔面，产生向上的浮力，分担工作台的部分外载

7、，起到了卸荷作用。,工件质量变化大，可通过节流阀调整卸荷压力；导轨各段压力不均匀，也可通过节流阀调整,3.自动调节气压卸荷导轨,P158 图3-113 卸荷气垫,(五)导轨的设计1.滑动导轨的设计1)选择滑动导轨的类型和截面形状2)根据机床工作条件、使用性能，选择出合适的导轨类型。再依照导向精度和定位精度、加工工艺性、要保证的结构刚度，确定出导轨的截面形状。3)选择合适的导轨材料、热处理方法，保证导轨耐磨性和使用寿命。4)进行滑动导轨的结构设计和计算，主要有导轨的受力分析、压强计算、验算磨损量和确定合理的结构尺寸。可查阅有关的设计手册。5)设计导轨调整间隙装置和补偿方法。6)设计润滑、防护系统装置。7)制定出导轨制造加工、装配的技术要求。2.滚动导轨的设计(自阅),四、提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施(一)合理选择导轨的材料和热处理 1.铸铁导轨 2.镶刚导轨 3.有色金属 4.塑料热处理：高频淬火，电接触淬火。(二)导轨的预紧,(三)导轨的良好润滑和可靠防护,用刮片（毛毡、牛皮、人造橡皮）,金属盖,钢带,滚桶,固定式,用于短导轨,金属层防护罩,导轨的润滑（1）人工定期直接加油或用油杯滴油。用于低速，不重要的导轨。（2）压力油强制润滑。,(四)争取无磨损、少磨损、均匀磨损，磨损后能补偿磨损量,