机床支撑结构设计研究
支撑件与导轨设计
3. 支承件的热变形
改善支承件热变形的措施有： （1）在机床结构方面，采用热对称结构。 （2）在机床上采取热平衡措施。 （3）在机床上采取控制温升的措施。 （4）采用热位移补偿，预测热变形规律，建立数学模型
存入计算机中进行实时补偿。
支撑件与导轨设计
4. 其他要求
支承件设计时还应便于排屑，吊运安全，合理安置液
且动、静摩擦系数相差很小，能防止低速爬行现象；化学
稳定性、抗振性好；耐磨性好，且具有良好的自润滑性；
结构和工艺简单，成本低，维护修理方便等。
失效形式
磨损
疲劳和压溃
支撑件与导轨设计
（1）贴塑导轨
如下图所示，贴塑导轨是在动导轨上粘接上一层塑料导 轨软带，通常与支承导轨上的铸铁导轨或淬硬钢导轨相配 使用。塑料导轨软带是由聚四氟乙烯为基体，加入合金粉 和硫化物等多种填充剂制成的复合材料。
支撑件与导轨设计
a. 提高支撑件自身刚度 正确选择支撑件的截面尺寸 合理布置肋板 合理开窗加盖
b. 提高支撑件连接刚度和局部刚度 支撑件肋条的布置 合理选择支撑件壁厚
a）
b）
c）
d）
e）
f）
g）
图2.56 肋条形式
a）口字型 b）纵横肋条 c）三角形 d）交叉型
e）蜂窝支型撑件与f导）轨设米计字型 g）井字型
a）有翘曲现象
b）有辅助导轨
图2.59 带辅助导轨的床身
1－主轴箱 2－工件 3－工作台 4－溜板 5－床身
支撑件与导轨设计
2）床身的截面形状
床身中常用的几种截面肋板布置如图2.61所示。
a）V形肋
b）对角
c）斜方肋
图2.61 床身截面肋板2所示
机床轻量化设计结构与性能研究——卧式车床支承件结构特征与静态特性分析
ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｙ ｐ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ
，
颖
（ １ ． 大连 理工 大 学 机 械 工程 学院 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ４ ； ２ ． 大连 机 床集 团有 限 责任 公 司 ， 辽 宁 大连
１ １ ６ ６ ２ ０ ） 摘要 ： 针 对 机 床 轻 量 化 设 计 的 关键 问 题 — — 结 构 与 性 能 关 系进 行 了研 究 。 以 卧 式 车 床 支 承 件 为 研 究
Ｗ ＡＮＧ Ｄｅ － ｌ ｕ ｎ ， Ｓ ＨＥＮ Ｈｕｉ — ｐ ｅ ｎ ｇ ， Ｓ ＵＮ Ｙｉ ｎ ｇ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ １ １ ６ ０ ２ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ’ Ｓ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ．Ｔａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ（ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ）ｏ ｆ ｈ ｏ ｒ ｉ —
机床支承件结构设计方案优化选择
机床支承件结构设计方案优化选择机床支承件是机床上承受加工力和转矩的重要部件，其设计方案的优化选择将直接影响机床的加工精度和稳定性。
在机床支承件结构设计方案优化选择时，需要综合考虑支承件的工作环境和加工工艺和所需的刚度、重量和成本等因素，以实现最优的设计方案。
首先，支承件的设计应该具有合适的工作环境适应能力。
机床工作环境一般具有高温、重载、高速等特点，支承件应该能够适应这些工作条件。
因此，在材料选择上，要选择能够承受高温和重载的合金钢、铸铁或其他高强度材料。
此外，在工作条件下，支承件还需要有良好的抗疲劳性能，以确保长期可靠的工作。
其次，支承件在加工精度上也具有重要的作用。
支承件的设计应尽量精确，以保证所制作的机床部件在加工过程中的精度和稳定性。
在支承件的设计中，采用优化结构和材料选用的方式可以有效地提高支承件的刚度和稳定性，增加维修和维护的周期，并降低使用成本。
在设计方案中，还需要考虑支承件的重量和成本。
过度的重量会影响机床的工作速度和稳定性，成本则是影响生产商可承受范围的因素之一。
一般来讲，支承件的设计需要在降低重量和降低成本之间实现平衡，以达到最合适的设计方案。
最后，在机床的加工工艺方面，机床支承件的设计还需要具备特定的形状和结构，以适应加工所需的工艺要求。
在此基础上，可以通过设计方案的调整，减小机床所需的加工工艺和时间，提高工作效率和稳定性。
综上所述，机床支承件结构设计方案的优化选择需要综合考虑工作环境、加工精度、成本和加工工艺等方面的因素。
在实际应用中，可以通过对各项因素进行权衡，选择最佳的设计方案，以提高机床的整体性能和使用寿命。
相关数据分析可以帮助我们更好地了解一个事物或现象的特点、趋势和影响因素。
以下是分析一组数据的示例：以某家电企业的销售数据为例，假设该企业在过去五年（2016-2020年）的销售人民币总额如下：2016年：10亿元2017年：11亿元2018年：12亿元2019年：14亿元2020年：13亿元首先，我们可以对这组数据进行简单的整体分析。
机床支承件结构设计PPT课件
• 式中L、B、H—铸件 的长、宽和高（m）
当量尺寸/m 0.75 1.0 1.5 1.8 2.0 2.5 3 3.5 4.5
壁厚/m
8 10 12 14 16 18 20 22 25
22
壁厚的设计
焊接件壁厚： • 中型机床，5~6mm，
闭式，正确布置隔板、肋，防止薄壁振动。 或采用10mm厚壁板
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整体布局
结 构 特 征 的 工 艺 性 特 征
11
整体布局—结构选择 结构类型
◎“—”形形式
承载结构主要是床身，或 床身与底座的组合。
◎ “|”形形式
承载结构主要是立柱， 或立柱与底座的组合。
◎ “┴”形形式
承载结构式床身和立 柱的组合
12
整体布局—结构选择
结构类型
◎“匚”形形式
承载结构是床身与立柱、横臂等 三者的结合。称为单臂式机床。
5
机床支承件概述
基本设计要求
– 高刚度化—结构设计及加工 – 高阻尼精度—增加系统阻尼，调整构件自身
频率
– 高耐磨性—选取耐磨材料，保证润滑良好 – 热变形小 —注重散热和隔热，平衡温度场，
采用热对称结构
–屑通畅，操作方便，吊运安全，加工
及装配性好等
◎“□”形形式
支承由床身、横梁以 及双立柱组合而成， 形成封闭的方框。
13
整体布局—结构选择
数控机床受热变形与切入方向关系
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整体布局—运动部件选择
• 与工件形状、尺寸和重量的关系
工件较轻时
工件较重或较高时
工作台完成进给 工作台与刀具完成进给
大型、重型工件 刀具进给
15
确定形体尺寸
• 确定机床床身和立柱形体尺寸的主要参数如下
《大型龙门铣床新型横梁的研究与设计》
《大型龙门铣床新型横梁的研究与设计》篇一一、引言随着现代制造业的快速发展，大型龙门铣床作为重要的加工设备，在机械制造、汽车制造、模具制造等行业的应用日益广泛。
而作为龙门铣床关键组成部分的横梁，其性能的优劣直接关系到整个机床的加工精度、工作效率和使用寿命。
因此，对大型龙门铣床新型横梁的研究与设计显得尤为重要。
本文旨在探讨新型横梁的设计理念、结构特点及优化方法，以期为相关领域的研究提供参考。
二、新型横梁的设计理念新型横梁的设计理念主要体现在结构优化、材料选择和加工工艺三个方面。
首先，结构优化旨在提高横梁的刚性和稳定性，以适应高精度、高效率的加工需求。
其次，材料选择上，应选用高强度、轻质化的材料，以降低横梁的自重，提高其动态性能。
最后，加工工艺方面，应采用先进的制造技术，确保横梁的加工精度和表面质量。
三、横梁的结构特点新型横梁采用双柱式结构，具有较高的刚性和稳定性。
同时，为提高加工精度，设计了多级齿轮传动系统，实现高精度的位置控制。
此外，为方便安装和调整刀具，横梁上还设计了多个刀具安装座和调整机构。
在材料选择上，采用高强度、轻质化的合金材料，以提高横梁的动态性能。
四、优化方法及实施步骤1. 优化设计：采用有限元分析软件对横梁进行结构分析和优化设计，以提高其刚性和稳定性。
2. 材料选择：选用高强度、轻质化的合金材料，降低横梁自重，提高动态性能。
3. 加工工艺：采用先进的制造技术，如数控加工、精密磨削等，确保横梁的加工精度和表面质量。
4. 试验验证：通过实际加工实验，对新型横梁的性能进行验证和优化。
五、实验结果与分析通过实际加工实验，新型横梁在刚性和稳定性方面表现出色，能够满足高精度、高效率的加工需求。
同时，由于采用高强度、轻质化的合金材料，使得横梁的自重降低，动态性能得到提高。
此外，先进的制造技术确保了横梁的加工精度和表面质量，进一步提高了机床的加工性能。
六、结论与展望本文对大型龙门铣床新型横梁的研究与设计进行了探讨，提出了一种双柱式结构的新型横梁设计理念及优化方法。
关于数控机床主轴结构的改进设计
关于数控机床主轴结构的改进设计1. 引言1.1 研究背景数控机床主轴作为整个机床中的核心部件，在加工精度、效率和稳定性等方面起着至关重要的作用。
随着制造业的不断发展和技术的进步，对数控机床主轴结构的要求也越来越高。
目前市场上常见的数控机床主轴结构存在着一些问题，比如轴承摩擦力大、振动噪音大、稳定性差等，影响了机床加工质量和效率。
对数控机床主轴结构进行改进设计具有重要意义。
在当前工业生产中，高精度、高效率、高速度是制造企业追求的目标。
而数控机床主轴结构作为影响机床性能的关键部件之一，需要不断进行创新和改进，以适应不断变化的市场需求。
深入研究主轴结构的改进设计，优化结构材料和加工工艺，对提升数控机床的加工精度和效率具有重要意义。
【2000字】1.2 研究目的研究目的是为了通过对数控机床主轴结构进行改进设计，提高机床的加工精度和工作效率。
当前市场上存在着许多数控机床主轴结构设计较为传统，存在一定的问题，例如在高速高效加工过程中容易产生振动和噪音，影响加工精度和表面质量。
本研究旨在通过优化设计改进数控机床主轴结构，提高其稳定性和刚性，减少振动和噪音，从而提高加工质量和效率。
通过结合结构材料优化和加工工艺改进，探索出一种更加先进和可靠的数控机床主轴结构设计方案，并分析其在技术和经济方面的可行性，为数控机床行业的进一步发展提供参考和指导。
2. 正文2.1 数控机床主轴结构现状数控机床主轴结构是数控机床的核心部件之一，主要负责转动切削工具进行加工。
目前的数控机床主轴结构主要分为直线主轴和滚珠主轴两种类型。
直线主轴结构简单，操作方便，适用于对工件精度要求不高的加工，但主轴刚度较低，容易产生振动。
滚珠主轴结构采用滚珠轴承支撑，具有较高的刚度和承载能力，适用于高精度加工，但制造成本较高。
当前数控机床主轴结构在设计上存在一些问题，如主轴转速范围窄、刚度不足、温升较大等。
这些问题制约了数控机床的加工效率和加工质量。
为了解决这些问题，可以采取改进设计方案。
普通车床方刀架的结构及工艺设计
题目：C616-1普通车床方刀架的结构及工艺设计班级：姓名：专业：指导教师：答辩日期：摘要车床是指以工件旋转为主运动，车刀移动为进给运动加工回转表面的机床。
它可用于加工各种回转成型面，普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，而车床上的车刀架是必不可少的一部分，它的位置及精度直接影响着加工工件是否能满足工作要求。
一个优质的车床，可以提高制造业的综合效益和竞争力。
而一个好的刀架不但能够更精确的保证零件的要求，还能够省时省力，节省工时，所以研究和建立刀架对机械制造行业来说很有必要，为生产企业提供好的服务，对于改进我国机械行业的加工技术也具有非常重要的意义。
目前，国内的部分加工已经开始向数控方面靠近，但是数控机床同样需要刀架来装夹工件，也就是说，虽然技术得到了很大的提高但是他的本质要求并没有多大的变化，从反面来讲，由于他的技求精度要求很高，所以一个优质的刀架对数控机床来说是绝对必要的。
众所周知，由于我国的技术在不断的发展，加工技术对刀架的要求也越来越高，以前一个普通车床刀架只是装夹四把车刀，而现在有很大一批都将不能满足工作要求，因而，一部分能够同时装夹多把车刀的刀架也有待我们工作人员去研制，开发，这不担可以防止一部分不必要资源的浪费，也可是明显的减少换刀次数，多面性的提高工作效益。
C616型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。
本文的主要目标就是构建一个C616-1的普通车床的方刀架，将刀架的结构与车床的结构有机的结合起来，能够更加确切的了解刀架在车床中的作用以及它的加工方法。
关键词：车床刀架数控加工目录摘要 (I)1 绪论1.1 本课题的来源、目的及意义 (1)1.2 课题背景 (2)2 零件的工艺性分析2.1 生产纲领、生产类型的确定 (4)2.2毛坯的选择 (5)2.3单个表面及加工方法、步骤的确定 (5)2.4加工顺序的确定 (5)2.5定位基准的选择 (6)2.6工艺路线的选择 (7)2.7工序尺寸及加工余量的确定 (8)2.8切削参数的确定 (8)2.9机床及工艺装备选择 (11)3 夹具的设计3.1方案的分析 (12)3.2确定夹具结构，设计定位装置 (13)3.3 夹紧装置的设计 (15)3.4对刀装置的设计 (15)3.5夹具体的设计 (15)3.6非标准件的设计 (17)3.7夹具件的精度校核 (19)3.8加工程序4 结论与展望4.1 本文总结 (20)4.2 将来展望 (21)致谢 (23)参考文献 (24)毕业设计任务书 (25)1 绪论1.1 本课题的来源、目的及意义在当前制造环境中，过高的加工精度要求已成为困扰零件加工的一个大问题。
大型数控磨床工件支撑单元设计及有限元分析
141中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.01 （上）大型数控磨床在加工轴类零件时，因为轴类零件长度与直径比值越大工件的刚性越低，因此，为保证加工精度，通常加工长轴类零件时机床上必须配置中心架对工件进行支撑。
当机床在进行磨削加工时，无论工件是一边用专用卡盘夹紧另一边用顶尖工装顶紧还是双边，都用顶尖工装顶紧的装夹方式，在加工细长类零件（如柴油机曲轴）时，在零件受自身重力和磨削作用力的影响下，工件极易出现几何外形的变化，工件在磨削加工时，将发生振动和圆柱度超差的情况。
如果在细长零件相应位置增加中心架进行辅助支撑，则零件的刚性将大大增强，工件在加工时，将不再出现圆柱度超差和“让刀”情况，同时，将有效避免系统振动的发生，使加工过程平稳，满足工件加工的精度要求。
故磨床中心架是保证工件加工精度的重要附件之一。
我司MK13100数控外圆磨床是加工柴油机曲轴主轴颈的关键设备，该设备自2012年以来，在精磨曲轴外圆过程中，经常发生轴颈表面出现横直纹（振纹）的现象，导致曲轴加工质量不能符合图纸要求，严重时造成曲轴降级使用或报废，给公司带来较大的经济损失。
设备生产厂家曾数次派员修理，均未能解决问题。
根据以上情况，我们对该设备进行了技术攻关，运用设备诊断技术法分析导致故障产生的原因，由简到繁逐一排除故障疑点。
经过最终诊断，确认为中心架制造精度不良，且结构设计不合理，具体缺陷如下：（1）传动部分的轴承挡和丝杠螺母副之间存在较大间隙且不具备可修复条件；（2）如图1所示，主要支撑点2螺母副支撑环采用两个M10的紧定螺钉固定，这种支撑结构存在轴向窜动，且由于剪切力Fs 的存在，紧定螺钉容易疲劳断裂，导致轴向负载全部承受在伞齿轮上，使齿轮损坏。
（3）采用浮动磨削状态进行精密磨削时，容易造成中心架的变形、刚性不足。
1 解决方法及步骤鉴于以上情况，原有中心架结构及传动方式已无法满足我司产品加工需要，决定设计一个新的中心架，设计的主要思路为：大型数控磨床工件支撑单元设计及有限元分析王金荣，罗珊，柳叶，喻丹，钱育辰，尹建平，厚天星 （中船动力有限公司，江苏 镇江 212000）摘要：中心架作为磨床加工的重要附件，对所加工的产品质量有极大影响，为解决多年来磨床横直纹（振纹）问题，采用三角支撑架，利用锯齿连接的可靠性及稳定性，对磨床中心架进行结构优化设计，较大程度上消除了有害振动，提高了设备的稳定性。
数控机床机械结构设计和制造技术的创新研究
Internal Combustion Engine &Parts0引言数控机床是近些年逐渐发展起来的一种新型的自动化应用技术，其是高度机电一体化中的重要范畴。
随着科学技术水平的不断提升，机械结构设计的重要性越来越突出，科学合理的设计不仅可以提高机械结构的优越性，同时还可以提高机械产品的精度和效率。
因此，对数控机床的机械结构进行优质的设计，完善机械结构制造创新技术的发展，是提高机械生产企业发展的重要保障。
1数控机床机械结构设计介绍1.1数控机床介绍数控机床主要是把先进的科学技术、信息化技术、生产系统和操作指令进行有效的结合，提高信息化产品生产的效率和质量。
在数控机床的操作过程中，最为基础的内容是信息和数据，而最终的目标是实现产品的高效生产，把所需要生产的产品信息录入到信息系统中，从而提高所生产产品的精准度。
另外，在数控机床的操作过程中，还需要对其操作情况进行监管和控制，以此来保障生产产品的效率和质量；此外，随着科学技术水平的不断发展，数控机床相关的技术也需要进行不断的升级和优化，从而提高数控机床生产的高效性和稳定性。
1.2数控机床机械结构的优势第一，自动化优势。
在数控机床的生产操作过程中，主要采用了自动化的操作技术，提高了生产效率。
另外，除了成型和切割生产过程中需要人员进行参与之外，其他的生产都不需要人工来进行参与。
并且数控机床的自动化生产还可以保障生产出来工业产品的准确性、安全性更高，同时还减少了一些人力、物力、财力等不必要的浪费。
第二，高技术化优势。
数控机床在操作的过程中，主要是通过计算操作来执行的，这样通过精准的计算方式，不仅可以保障其生产的稳定性、精准性和安全性，同时在高水平的技术应用下，还可以提高生产效率和生产质量。
第三，智能化优势。
在数控机床的生产过程中，通过操作流程就可以实现智能化操作，提高数控机床集成功能。
另外，及时对数控机床的生产加工工序进行不断升级和优化，可以完全实现智能化操作，逐渐把人力解放出来，但是在这个过程中，需要对数控机床机械结构设计和制造技术进行不断的创新和发展，为数控机床的智能化提供重要的保障。
数控机床立柱结构有限元分析与优化设计研究
数控机床立柱结构有限元分析与优化设计研究近年来，随着工业自动化水平的不断提高，数控机床已成为制造业中不可或缺的重要设备。
而数控机床的结构强度、刚度对其加工精度、工作稳定性、寿命等方面也有着非常重要的影响。
本文旨在对数控机床立柱结构进行有限元分析和优化设计，以改善其结构强度和刚度，并提高其工作性能和使用寿命。
首先，本文选取了一台普通铣床的立柱结构作为研究对象，并通过Pro/E建立其三维CAD模型。
然后，利用ANSYS软件对立柱结构进行有限元分析，模拟其在静载荷作用下的应力和位移分布情况，并得出其结构强度和刚度等参数。
分析结果显示，立柱底部的最大应力较大，且刚度较低，易出现变形、破裂等问题，限制了机床的工作性能。
基于有限元分析的结果，本文进一步对数控机床立柱结构进行优化设计。
通过增大立柱的底部尺寸、增加立柱的挡板数量和加厚立柱壁板等措施，有效地提高了立柱的结构强度和刚度，并减小了其变形和破损等可能引起的损伤。
此外，在优化设计中采用了目标函数法对多个优化参数进行协同优化，最终得出了一组最优设计方案，使机床的工作性能得到了显著提升。
最后，本文对优化设计结果进行了验证。
将最优设计方案制造出来，并进行实际测试。
结果表明，设计方案得到的立柱结构强度和刚度均大幅提高，变形和破损等问题明显缓解，提高了机床的加工精度、工作稳定性和使用寿命，验证了本文优化设计的有效性和可行性。
总之，本文通过有限元分析和优化设计的方法，对数控机床立柱结构进行了改进和优化设计，提高了其强度和刚度等性能，增强了机床的工作性能和使用寿命。
该研究结果不仅对提升制造业的自动化水平具有重要的意义，也为其他相关领域的产品结构设计提供了有价值的借鉴和参考。
对于数控机床立柱结构的有限元分析和优化设计，需要收集和分析大量的相关数据。
这些数据包括材料力学性能参数、结构尺寸、静载荷等等。
下面将对这些数据进行分析。
1. 材料力学性能参数材料力学性能参数对数控机床立柱结构的有限元分析和优化设计具有直接影响。
《大型龙门铣床新型横梁的研究与设计》范文
《大型龙门铣床新型横梁的研究与设计》篇一一、引言随着现代制造业的快速发展，大型龙门铣床在各类工程加工领域发挥着举足轻重的作用。
作为机床的重要组成部分，横梁的强度、刚性和稳定性直接影响着机床的加工精度和效率。
因此，研究与设计新型的横梁结构对于提升大型龙门铣床的整体性能具有重要意义。
本文将详细探讨新型横梁的研究背景、设计思路、结构特点及其实用价值。
二、研究背景传统的龙门铣床横梁结构在满足一定工作负载和刚性的同时，往往存在重量大、制造难度高、加工精度不稳定等问题。
随着新材料和新工艺的不断发展，对横梁结构进行优化设计，提高其强度、刚性和稳定性，降低重量和制造成本，已成为当前研究的热点。
三、设计思路1. 材料选择：新型横梁材料应具有轻质、高强、耐磨、耐腐蚀等特点。
可以采用新型复合材料或高强度合金材料，以提高横梁的刚性和强度。
2. 结构设计：采用先进的CAD/CAM软件进行三维建模和优化设计，确保横梁结构在满足强度和刚性的同时，具有较好的稳定性和轻量化特点。
3. 工艺设计：结合制造工艺和装配工艺，制定详细的加工和装配流程，确保横梁的制造精度和装配质量。
四、结构特点新型横梁结构采用先进的材料和工艺设计，具有以下特点：1. 轻量化设计：通过优化结构，降低横梁的重量，提高其运动灵活性和加工效率。
2. 高强度：采用高强度材料和合理的结构设计，确保横梁在承受大工作负载时仍能保持较高的刚性和稳定性。
3. 良好的热传导性：优化结构布局，提高横梁的散热性能，延长其使用寿命。
4. 便捷的维护与保养：结构简洁，便于日常维护和保养，降低维修成本。
五、实际应用与价值新型横梁的应用将极大地提升大型龙门铣床的性能，具有以下实用价值：1. 提高加工精度：新型横梁的高刚性和稳定性可确保加工过程中的高精度要求。
2. 提高生产效率：轻量化设计降低了能耗，提高了机床的运动灵活性，从而提高生产效率。
3. 降低制造成本：采用新型材料和优化设计，降低制造成本和维修成本。
机床支承件设计
（3）外柱 为摇臂升降的导向面，故常制成 圆柱形。
（4）主轴中心与摇臂的中心面越近，则力臂 e越小，扭矩M2=Ff·e也越小。所以设计主 轴箱时应使主轴中心尽量接近导轨。
2、合理布置隔板
（1）隔板：在支承件两外壁间起连接作用的内壁。 （2）隔板的作用：把作用于支承件局部地区的载荷
(1) 设图a的一般凸缘连接，相对连接刚度为1.0 (2) 图b有加强筋的凸 缘连接为1.06 (3) 图c凹槽式为1.80 (4) 图dU型加强筋结构 为1.85
2、注意局部过渡
例，车床床身，由于床身的基本部分较薄而导轨较 厚，如设计成图11-8a的形状，则在载荷F的作用 下，导轨处易发生局部变形。 采用加厚的过渡壁，并加肋(图b)，可显著地提 高导轨处的局部刚度。
（1）自身刚度：在外载荷作用下，支承件本 体抵抗变形的能力。
（2）自身刚度主要应考虑弯曲刚度和扭转刚 度。
（3）主要决定于支承件的材料、形状、尺寸、 肋板的布置等。
2．局部刚度
（1）局部刚度： 抵抗局部变形 的能力。 （2）局部变形发
生在载荷集中 的地方。
（3）局部刚度与支承件局部受载荷处的结构、尺寸 等有关。
结论
（1）截面积相同时，空心截面的刚度大于实心的。
（2）加大轮廓尺寸，减小壁厚，可大大提高刚度 。 （3）抗弯刚度：矩形>方形>园形，
抗扭刚度：园形>方形>矩形。 （4）不封闭的截面比封闭的截面，
刚度显著下降。 特别是抗扭刚度，下降更多 。
例：设计摇臂钻床支承件的原则
（1）摇臂：
主要是竖直(yz)面内的弯矩M1=Ff·L、绕y轴的扭矩 M2=Ff·e，以M1为主。因此形状选择原则：
CK6136数控车床主轴部分机械设计
CK6136数控车床主轴部分机械设计1.主轴箱设计：主轴箱是支撑主轴的机床基础部件，它需要具备足够的刚性和稳定性。
主轴箱通常采用铸铁材料，采用箱形结构设计，以确保足够的强度和刚性。
主轴箱内部需要进行润滑油的循环，以降低摩擦和热量，提高主轴的使用寿命和稳定性。
2.主轴轴承设计：主轴轴承是支撑和固定主轴的关键部件，它需要满足高速旋转的要求，并具备足够的刚性和稳定性。
根据车床的使用要求和主轴的转速范围，可以选择不同类型的主轴轴承，如滚动轴承、滑动轴承或德国Schneeberger线性导轨轴承。
为了提高主轴的刚性和稳定性，还可以在主轴轴承上采用预拉力调节装置，以减少轴承的磨损和提高主轴的精度。
3.主轴驱动系统设计：主轴驱动系统是将动力传递给主轴的部件，常见的主轴驱动方式有皮带传动和直接驱动。
皮带传动方式可以通过调整皮带紧张度来调节主轴转速，适用于一些变速主轴车床。
直接驱动方式更加简单可靠，能够提供更高的主轴转速和更精确的加工效果。
直接驱动方式常见的有电机和主轴同轴分装，以及电机和主轴同轴集成在一起的设计。
为了确保主轴驱动的稳定性和准确性，需要采用高精度的联轴器和齿轮传动装置，以减少传动误差和振动。
此外，为了保证主轴的使用寿命和精度，还需要对主轴进行冷却和清洁。
冷却包括内部冷却和外部冷却，可以采用冷却液进行内部冷却，通过风扇或冷却器对外部进行冷却。
清洁方面可以采用集尘装置和冷却液过滤器，以确保主轴的清洁和润滑。
总之，CK6136数控车床的主轴部分机械设计是一个综合性工作，需要考虑刚性、稳定性、精度、耐用性等多方面因素。
只有通过精心的设计和优化选择，才能实现主轴的高效工作和长期可靠运行。
数控机床结构热性能分析与支撑部件拓扑优化设计
导 致 了对 于机床 温度应 力 的研究 带来 了困难 ， 传 统 的 解 析方 法来 确定 如此 复 杂 的 温度 场 应 力 几 乎 是不 可 能 的 。然而 有 限元 却 为上述 问题 提供 了一 种便 利 。 在 解决 机床结 构 的稳态 热传 导 问题 时 ， 使用 Ａ Ｎ — Ｓ Ｙ Ｓ有 限元 软件有 其独 有 的优势 ， 以下 为 有 限元 软件 来解 析 机床结 构稳 态温 度应 力 的过程 。
ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｓ ｗｅ ｌ １ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ； ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ； ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ２
文献标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ４ ４ １ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ １ ３ １ — ０ ４
Ｔｈｅ ｒ ｍａ ｌ Ｐｅ ｒ ｆ ｏｒ ｍ ａｎ ｃ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｎ Ｃ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎｅ Ｔｏ ｏ ｌ Ｓｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｏ ｐ ｏ ｌ ｏｇ ｙ
・Hale Waihona Puke 机械研究与应用 ・ ２ ０ １ ３ 年 第５ 期（ 第２ ６ 卷， 总 第１ ２ ７ 期）
!试论述机床支撑件的截面形状设计规则
!试论述机床支撑件的截面形状设计规则机床支撑件是机床结构中的重要组成部分，其承载工作台、刀架等重要零部件，具有非常重要的作用。
而其截面形状设计也是至关重要的，影响着支撑件的强度、刚度、稳定性等多个方面。
本文将就机床支撑件截面形状设计规则进行论述，以期对机床支撑件的设计提供一定的参考和指导。
1. 对称性原则机床支撑件的设计应该具有对称性原则，即在设计中应尽可能的保持对称性。
这样可以使支撑件在受到外力作用时，能够保持平衡，使其受力均衡，从而提高了其稳定性和承载能力。
同时还可以减小机器的振动，提高加工精度。
2. 等强性原则机床支撑件的截面形状设计应该保证等强性原则，即在较小截面积的情况下，保证强度要求。
在设计过程中，应根据支撑件受力特点，采用合理的截面形状，使其在承受外部载荷时，其各部分受力均衡，以达到等强的目的。
3. 节能原则机床支撑件的设计还应满足节能原则，即在可行的情况下尽可能减少耗能。
在截面设计中应采用合理的结构形式，并确保截面设计的优化，以减少能源消耗，提高机床的加工效能。
4. 经济性原则机床支撑件的设计应该满足经济性原则，即在保证机器整体功能和技术性能的前提下，尽可能地减少零部件数量和重量。
在进行截面形状设计时，应根据支撑件的受力情况，有选择的采用一些轻型材料，以减小支撑件的重量，并降低整机的造价。
5. 优化设计原则机床支撑件的截面形状设计应该采用优化设计原则，进行综合考虑，并根据其受力特点、疲劳寿命和可靠性等多个方面进行设计。
此外，还应进行疲劳试验，以验证其所设计的形状符合各种负荷下的要求，以达到优化设计的目的。
总之，机床支撑件的截面形状设计是机床结构设计中不可忽略的重要方面。
我们应该根据上述规则进行选择和设计，以使机床更加牢固、稳定、高效和可靠。
同时还应注重材料的选择和相关实验的验证，以确保设计的合理性和可行性。
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以下将对三者 的研究现状进行分析和 归纳 。 （ １ ） 支承件结构性能分析 机床 及其 支承件 的结构性能分析是结构设计和结构优化的必要环节 。 进 行 支 承 件结 构 设 计 时 ， 通 过 性 能 分 析 可 以判 断 设 计 方 案 的 性 能指 标 是 否 满足设计要求 ； 进 行支承件 结构优化设计时， 原方案的性能分析 结果， 如位 移（ 刚度） 、 固有频率 ， 除了可用于优化方案性能对 比和检验外 ， 还 可为优化 过程中的优化设置提供参考 。 现阶段 支承件结构分析类型主要有静态特性 分析、 动态 特性分析和热特性分析 。 机床结构性能分析包括整机性能分析和支承件 性能分析。 用于整机分 析的模型是包括各个支承件和 连接结构的装配体 ， 一般用于考 察机 床的总 体性能 。进行机床 整机性能 分析 的 目的是更全面地 了解其各项性 能和状 态， 用于性能验证和检验 ， 或者服务于结构优化和改进。 （ ２ ） 支承件结构优化 传统的结构优化 以结构分析为基础和主要 内容 ， 而且掺杂了较多的主 观 因素 。其优化过程为： 原方案 结构分析一发现 薄弱 环节一改进设计一结
量 化 结 构 设 计 是 实 现 这 一 要求 的重 要 途 径 。
关键词 ： 支撑件： 结构： 设计
１ ． 支承件结构 设计方法
支 承 件 结 构 设 计 方 法 主 要有 三种 ：
支 承件 结 构设 计 密 切 相 关 。
经验类 比法 、 力学方法和数字化 设计方法 ， 前两者 为传统设计方法 ， 后 者 已逐渐成为 当前主流的设计方法。
析和 优 化 ） 一最优设计 。 其 中 搜 索 阶段 的设 计 、 分 析 和 优 化 为 计 算 机 自动完
成， 它对某种设计方案进行结构分析和对比， 判断是否达到设计 目标 ， 若达 到， 则该设计方案输 出为 最优 设计方案： 若末达到 ， 则继续按照某种 规则进
行设计方案修 改和分析对 比， 直到找到满足设计 目 标 的最优设 计。 ① 结构优化数 学模型 设计变量 、 目标 函数和约束条件为结构优化设计 的三要 素。其中设计
经验类 比法是一种改 良性质 的传 统设计方法 ， 便捷而实用 ， 但 需要 以 大量积累的经验为基础。 设 计 人 员 对 已有机 床 支承 件 进 行 小 范 围 的 改进 或
者根据类似机床支承件结构提出设计方案 ， 设汁全 新的支承件。类 比法不 是简单 的复制 和模 仿 已有 的结 构设计 ， 作为一种 设计方法， 它 的成功通常
变量 为 自变 量 ， 它 在 优 化 过 程 发 生 变 化 导 致 设 计 对 象结 构 及其 性 能 的 改
变； 目标 函数为从变量 ， 是关于设计变量 的函数 ； 约 束条件为优 化过程必须 遵守的前提条件 ， 如某些 性能要求 。结构优化设计的标准数学模型如下： 最小化 （ Ｍｉ ｎ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ） ：
离不开力学理论的分析、 校核和大量的模型试验及实物试验的验证 。类 比 法要适用于床身等铸造大件的设计。 （ ２ ） 力 学 方 法 力学设计方法主要针对机床 的整体 刚度 ， 利用力学理论 （ 如材料力学 、 结构力学和弹性力学等） 对机床进行刚度设计 。 通过支承件 的合理布 局， 减 小其所受弯矩和扭矩 ， 对支承件进行应力应变的物理性能分析 。进而确定 支承件材料 ， 整体结构形式， 设计参数及筋板的布置形式 。 通 常力 学设计方 法同样还 需较 多的试验验证和结构改进。相对于类 比法 ， 力 学方法 已表 现 出其 优 越 性 ， 走 出 了模 仿 的阶 段 ， 设 计 自主 性得 到 了提 高 。 力 学 设 计 方法 主 要用 于机床支承件焊接结构的设计 。 （ ３ ） 数字化设计方法 （ 有限元法） 数 字化设计 属于计 算机辅助分 析 （ Ｃ ＡＡ ） 和辅助设 计 （ ＣＡ Ｄ） 的范畴 。 当前， 有 限元法是最具有代表性和应用范 围最广 的数字化设 计方 法。在 进 行机床 支承件的结构设计 时， 有限元法集 结构性能分析 、 结构拓扑优化 和 尺 寸优 化 于 一体 ， 几乎 贯 穿 了从 概 念 设 计 到 性 能 验 证 的 全 过程 。 类比法和力学 方法 等传统设 计方法由于在进行 分析和判断时存在 大 量的主观经验、 近似和 简化 操作 ， 造成 准确性不足 ； 由于资金、 时 间和试验 的限制以及反复“ 试验 一改进设计 一再试验 ” 的繁琐 过程造成 的庞大 工作 量， 而且形成的设 计方案往往 只是可行方案， 而非最优 方案。 而数字化设计 方法借助于计算机 工具和有 限元软件 ， 进行支承件 结构设 计时的几乎所有 工作， 如建模 、 优化 、 性 能分析和对 比都在计算机上完 成， 只需做 少量的试 验即获得支承件的最优设计方案 ， 其优 势是床支撑 结构 设计研 究
谭 遂， 程 向辉
（ ａ ｔ 阳第 一机床厂）
摘 要： 装备制造业是国民经济 的基础产业 ， 是支撑整个工业 和国民经济发展 的基石。机床作 为制造机器 的机器。 是基础 的基础 。高速度 、 高精度、 复 合化、 柔性化、 智能化 、 绿 色制造将成为未来机床行业发展的主要方 向。高速、 高精和绿色制造 要求机床支承件具有质量小而刚度高 的特点 ， 而支承件 的轻
２支 承 件 结 构 设 计 现 状
构分析 。 如此反复循环， 直到改进方案满足要求 。 而现代结构优化指数值结 构优化 ， 是最优化技术和有限元法相结合的产物。它借助于计算机及结构 优化软件 ， 以数学规划为理论基础， 结合力学分析方法， 将设汁 问题 的物理 模 型转 化为 数学模型 ， 运 用最优数学理论 ， 在 给定的约束条件 下找到满 足 设计 目标 的最佳设计方案 。其优化过程为： 结构分析一搜索 （ 结构设计 、 分