机床机械结构的设计要求
机架结构设计
• 一.铸造机架常用材料 • 1.铸铁 • 铸铁流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得
形状复杂的铸件。铸铁的内摩擦大、阻尼作用 强，故动态刚性好。另外还有切削性能好、价 格便宜和易于大量生产等优点。铸铁主要 有灰 铸铁、球墨铸铁。 • 2.铸造碳钢 • 铸钢的弹性模量大，强度也比铸铁高，故用于 受力较大的机架。由于钢水流动性差，在铸型 中凝固冷却时体收缩和线收缩都较大，故不宜 设计复杂形状的铸件。 • 3.铸造铝合金 • 铝合金密度小、重量轻，通过热处理强化，具 有足够高的强度、较好的塑性，良好的韧性。
应要求轻、成本低。
• 2.抗振性好。 • 3 .噪声小。 • 4.温度场分布合理，热变形对精度的影响小。 • 5.结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、
焊接和机械加工。
• 6.结构便于安装、调整及修理。 • 7.导轨面受力合理、耐磨性良好。 • 8.造型好。
• 三.设计步骤
• 1.初步确定机架的形状和尺寸
• 三.焊接机架的退火
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机架的热处理
• 一.铸钢机架的热处理 • 铸钢件一般都要经过热处理。热处理的目
的是为了消除铸造内应力和改善力学性能。 铸钢机架的热处理方法一般有正火加回火， 退火、高 温扩散退火和焊补后回火等。
• 二.铸铁机架时效处理
• 时效处理的目的是在不降低铸铁力学性能 的前提下，使铸铁的内应力和机加工切削 应力得到消除或稳定，以减少长期使用中 的变形，保证几何精度。
• ３．稳定性
• 机架受压结构及受压弯结构都存在失稳问 题。有些构件制成薄壁腹式也存在局部失 稳。稳定性是保证机架正常工作的基本条 件。必须加以校核。
• ４．对于机床、仪器等精密机械还应考虑 热变形。
第三章 机床典型部件设计
（二）几种典型的主轴轴承配置形式
d 0.55 ~ 0.60D
对于六角、自动和半自动车床、卧式镗床（镗杆主
轴）
d 0.6 ~ 0.65D
对铣床 d 可比刀具拉杆直径大5~10mm即可。
3. 主轴前端悬伸量的确定
主轴前端悬伸量a 是指主轴前端面到前轴承径向反 力作用中点（或前径向支承中点）的距离。它主要取决 于主轴端部的结构（其形状与尺寸均以标准化），以及 前支承轴承配置和密封装置的形式和尺寸。在满足结构 要求的前提下，设计时应使a 值越小越好。
2.刚度 主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变 形的能力，通常以主轴前端部产生一个单位位移的弹 性变形时，在位移方向上所施加的作用力的大小来表 示。主轴部件的刚度是综合刚度，是主轴、轴承和轴 承座等刚度的综合反映，其静刚度不足则对加工精度 和机床性能有直接影响。
主轴部件应满足的基本要求
3.抗振性 主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动而 保持平稳运转的能力。主轴部件的振动会直接影响工件 的表面质量和刀具的使用寿命，并产生噪声。 4.温升及热变形 主轴部件运转时，因各相对运动处的摩擦生热，切 削区的切削热等使主轴部件的温度升高，其尺寸、形状 及位置发生变化，造成主轴部件的热变形。 5.精度保持性 主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造 精度的能力。主轴部件丧失其原始精度的主要原因是磨 损。
3. 圆锥滚子轴承——需成对使用
第6章 数控机床的机械结构
1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四 部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分 内循环方式和外循环方式两大类。 内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠 接触，如图6.16所示。
图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母
2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有 影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力 机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副 和导轨。 4）响应速度快 快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的 跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的 速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现 象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器 图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构 数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带 动主轴旋转。 图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过 带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速， 使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级 变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的 要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴， 带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮 传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试 方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑 根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的
机械工程机械设计与制造要点整理
机械工程机械设计与制造要点整理机械工程是一门涉及设计和制造机器的学科，它可以应用于各种领域，包括汽车、飞机、机床等。
在机械设计与制造过程中，有一些重要的要点需要注意，本文将对这些要点进行整理。
一、设计阶段的要点1.明确需求：在开始设计之前，必须明确机器的功能和性能需求。
这包括机器的用途、工作条件、负载要求等。
只有明确需求，才能进行有效的设计。
2.材料选择：根据机器的工作条件和负载要求，选择适合的材料。
材料的选择应考虑其强度、耐磨性、耐腐蚀性等特性，以及成本和加工性能。
3.结构设计：合理的结构设计是机械工程的核心。
设计时要考虑机器的稳定性、刚度、振动和噪声等因素。
同时，还需要考虑方便维修和保养的因素。
4.运动学和动力学分析：在设计过程中进行运动学和动力学分析，以确保机器能够按预期的方式工作。
这包括运动轨迹、力学模型、动力学性能等。
二、制造阶段的要点1.工艺选择：根据设计要求选择适合的制造工艺。
不同的工艺有不同的精度和效率，选择合适的工艺将影响机器的性能和成本。
2.加工精度控制：在制造过程中，要控制加工精度。
这包括尺寸精度、形状精度和位置精度等。
加工精度的控制对于机器的性能和工作稳定性至关重要。
3.装配和调试：在制造完成后，进行装配和调试。
装配过程中要注意零件之间的配合间隙和工作表面的质量。
调试过程中要验证机器的功能和性能。
4.质量控制：制造过程中要进行质量控制。
这包括原材料的检验、加工过程中的检验和最终产品的检验等。
严格的质量控制可以保证机器的质量和可靠性。
三、测试与验证的要点1.静态测试：进行静态测试以验证机器的强度和刚度。
这包括材料的拉伸和压缩试验、零件的静态加载试验等。
静态测试可以检验机器的结构设计是否合理。
2.动态测试：进行动态测试以验证机器的振动特性和动力学性能。
这包括自由振动试验、激励振动试验和动力学试验等。
动态测试可以检验机器的可靠性和性能。
3.负载测试：进行负载测试以验证机器在正常工作负载下的性能。
机床课程设计的内容、步骤及要求
第一章绪论第一节机床设计的目的机床课程设计是在学完机床课以后，进行一次学习设计的综合性练习。
通过设计，运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。
通过设计，分析比较机床主传动中某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计计算和编写技术文件。
完成机床主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过机床课程设计，获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力。
并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
第二节机床课程设计的内容一．运动设计根据设计题目给定的机床用途、规格、主轴极限转速，拟定转速图、传动系统图、计算带轮直径和齿轮齿数。
二．动力设计根据设计题目给定的机床类型、规格及工作条件，确定主电动机功率；确定主轴及各传动件的计算转速；初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及V带根数。
在结构机构设计之后，再对机床主要传动件、零件，进行应力、变形和寿命的验算，并修改结构设计。
三．结构设计完成运动设计和动力设计之后，还要将主传动方案“结构化”。
要设计主轴变速箱装配图及零件工作图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、操纵机构、润滑与密封，以及主轴、传动轴、滑移齿轮、操纵元件、箱体等零件的设计。
第二节机床课程设计的步骤及要求一．明确目的要求、查阅有关资料在接到题目后，应弄清给定的条件、数据、所设计机床的类型、性能、应用范围和规定的内容与要求。
查阅资料时，除本书外还应查阅《机床图册》和《机床设计手册》等。
必要时还应到实验室进行实地调查，了解同类型机床的使用性能与操作，主传动部件与相邻部件的安装关系等。
二．传动方案设计传动方案设计，包括确定主传动的运动参数，拟定转速图、传动比，确定齿轮齿数和带轮直径，主传动的换向与制动方式，画出主传动的传动系统图。
三．计算主要传动件计算内容如下：V带——选择型号和计算所需的根数；传动轴——按扭转刚度要求计算轴受扭部分的直径，从而确定轴的直径；齿轮按变动工作用量计算接触强度和弯曲强度，取二者中的大值确定齿轮的模数，再进行齿轮的几何结构计算。
机械设计的特点和基本要求
机械设计的特点和基本要求机械是重工业的支柱，所以机械设计一直是我国的重点学科，想要学好机械设计，先从了解设计的特点和基本要求开始。
以下是店铺为你整理推荐机械设计的特点和基本要求，希望你喜欢。
机械设计的特点系统性，多解性，创新性几个特点。
机械设计主要应体现系统性，多解性，创新性几个特点。
机械设计的基本要求1. 具有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力;2.较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、机械工程材料、机械设计工程学、机械制造基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识;3.具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能;4.具有本专业领域内某个专业方向所必要的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势;5.具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力;6.具有较强的自学能力和创新意识。
机械设计公差配合的选用1、一般情况下选用基孔制这是因为加工孔用的道具多是定制的，选用基孔制便于减少孔用定值刀具和量具的数目。
而加工轴的刀具大都不是定制的，因此，改变轴的尺寸不会增加刀具和量具的数目。
2、下列情况选用基轴制1)直接使用按基准轴的公差带制造的有一定公差等级而不再进行机械加工的冷拔钢材做轴。
(农用机械和纺织机械多用)2)加工尺寸小于1mm的精密轴要比加工同级的孔困难得多，这时选用基轴制配合要比基孔制经济效益好。
3)从结构上考虑，同一根轴在不同部位与几个孔相配合，并且各自有不同的配合要求，这时应考虑采用基轴制配合。
(如发动机活塞销轴与连杆铜套孔以及活塞孔之间的配合)3、与标准件配合若与标准件配合，应以标准件为基准件确定配合制。
(如滚动轴承)4、特殊要求为满足配合的特殊要求，允许选用非基准制的配合。
(往往发生在一个孔与多个轴配合或一个轴与多个空配合且配合要求又各不相同的情况)机械精度保持性的判断在模具加工中线切割加工一般为最后工序，所以对加工精度要求很高，如果机床的机械精度不好，将直接影响产品及模具的加工质量，最终导致失去用户、失去市场，因此在线切割机床选型时，如何判断机械精度及结构、优劣是非常重要的。
浅谈对数控机床机械结构的要求
浅谈对数控机床机械结构 的要求
岑 阳 王
彪
２ ． 沈 阳机床股份有 限公司 中捷钻镗床厂 ） （ １ ． 沈 阳机床股份有 限公司第 车床厂 ；
【 摘 要】 数控机床与普通机床对机械结构的要求有 些不 同，
在同样发热条件下 ，机床结构对热变形也有很大影响 。如采用 双立柱机构代替单立柱机构 ，由于左右对称 ，双立柱机构受热后的 主轴线除产生垂直方 向的平移外 ，其它方 向的变形很小 ，而垂直方 向的轴线移动可 以方便地用～个坐标的修正量进行补偿 。对于数控 车床 的主轴箱 ，应尽量使主轴 的热变形发生在刀具切入 的垂直方 向 上 。这就可 以使主轴热变形对加工直径 的影响 降低到最小 限度 。在 结构上应使主轴箱的前后温升一致，避免主轴变 形后出现倾斜 。 ２ ． ３减少运动 间的摩擦和消除传动间隙 数控机床 工作 台 （ 或拖 板）的位移量 是以脉冲 当量 为最 小单位 的，且 要求 能以极低 的速 度运动 。为了使工作台能对 数控 装置 的指 令作出准确响应 ，就必须采取相应 的措施， 主要 是导轨和丝杠 的使 用。数 控机 床通常采 用滚 动导轨或静压导轨，减少摩 擦副之间的静 摩擦力 ，避 免低速爬 行。采用滑动一滚 动混和导轨，一方面可 以减 少摩擦阻力 ，另一方面改善了系统的阻尼特性，提高了执行部件的 抗振性 。采用滑动塑料导轨 ，既可减少摩擦阻力又可改善摩擦和阻 尼特 性，提 高运动副的抗振性和平稳性 。在进给系统中用滚珠丝杠 代替滑动丝杠也可以收到同样 的效果 。 数控机床 （ 尤其是开环系统 的数控机床 ）的加工精度在很大程 度上取决于进给传动链的精度 。除 了减少传动齿轮和滚珠丝杠 的加 工误差之外 ，另一个重要措施是采用无 间隙传动副 。对于滚珠丝杠 螺距的累积误差，通常采用脉冲补偿装置进行螺距补偿 。 ２ ． ４提 高机床 的寿命和精度保持性 为 了提 高机床 的寿命和精度保持性 ，在设计 时应充分考虑数控 机床零部件 的耐磨性 ，尤其是机床 导轨 、进给丝杠及主轴部件等影 响精度 的主要零件 的耐磨 性。导轨是进给系统 的重要环节 ，是机床 基本结构 的要素之一 。机床加工精度和使用寿命很大程度上取 决于 机床导轨 的质量 。对 导轨 的要求 是高的导向精度 、 良好的精度 保持 性 、良好 的摩擦特性 、运动平稳 、高灵敏度和寿命长 。数控机床 的 导轨广泛采用滚动 导轨。滚 动导轨 摩擦 系数 小、运动 轻便 、位 移精 度和定 位精度 高、耐磨性好 。对 于重型机床 常采 用静压 导轨 。它的 运动不 受速度和 负载 的限制，低速 无爬 行，承载能力大，５减少辅助 时间 在数控机床的单件加工中，辅助时间 （ 非切削时间 ）占有较大
机床设计概述机床总体设计
主讲人：李爱芝
讲授内容
1 机械制造及装备设计方法 2 金属切削机床设计 3 机床夹具设计
4 机械加工生产线总体设计
2 金属切削机床设计
2.1 概述 2.2 金属切削机床总体设计 2.3 机床主传动系统设计 2.4 机床进给传动系统设计 2.5 机床主轴部件设计 2.6 机床支承件设计 2.7 机床导轨设计 2.8 机床刀架和自动换刀装置设计 2.9 机床控制系统设计
（二）机床精度
机床本身精度
机
(空载条件下的精度)
床
精
度
工作精度(加工精度)
动态精度
几何精度 传动精度 运动精度 定位重复定位精度
（1）几何精度：最终影响机床工作精度的那些零部件的精度。
包括: 尺寸、形状和相互位置精度（直线度、平面度、垂直度、
平行度），是机床在静止或低速运动条件下进行测量——在空
2.1 概 述
2.1.1 机床设计应满足的基本要求 2.1.2 机床设计方法 2.1.3 机床设计步骤
2.1.1 机床设计应满足的基本要求
机床工艺范围 机床精度和精度保持性 机床生产率 自动化程度 机床宜人性 机床成本 柔性 机床性能指标
（一）工艺范围（用途） 与生产模式有关
机床适应不同生产要求的能力----机床的加工功能。 包括： 加工方法； 工件类型；材料、毛坯种类； 加工表面形状、尺寸范围。
Y—在静载荷作用下，机床或主要零部件的变形。
静载荷：不随时间变化或变化极为缓慢的力。 整机刚度：整台机床在静载荷作用下，各构件及结 合面抵抗变形综合能力。 机床刚度主要包括:
结构刚度—构件本身材料性质；抗弯、抗扭截 面的大小；壁厚；筋板布置；窗孔影响);
钻孔组合机床毕业设计
钻孔组合机床毕业设计钻孔组合机床毕业设计随着工业的发展和技术的进步，机械制造行业对于高效、精确的加工设备的需求也越来越大。
而钻孔组合机床作为一种多功能的加工设备，具备钻孔、铣削、镗孔等多种功能，被广泛应用于各个领域。
本文将围绕钻孔组合机床的毕业设计展开讨论，探讨其设计要点、应用领域以及未来发展趋势。
一、设计要点在进行钻孔组合机床的毕业设计时，需要考虑以下几个要点。
1. 结构设计：钻孔组合机床的结构设计是整个设计的基础，需要考虑到机床的稳定性、刚性以及加工精度。
合理的结构设计可以提高机床的工作效率和精度，同时降低故障率。
2. 控制系统：钻孔组合机床的控制系统是保证机床正常运行的核心部分。
在设计控制系统时，需要考虑到机床的自动化程度、操作简便性以及安全性。
合理的控制系统设计可以提高机床的生产效率和操作便捷性。
3. 刀具选择：钻孔组合机床的刀具选择直接影响到加工的效果和质量。
在设计中，需要根据不同的加工需求选择合适的刀具类型和规格，以提高加工效率和加工质量。
4. 动力系统：钻孔组合机床的动力系统是保证机床正常工作的关键。
在设计动力系统时，需要考虑到机床的功率、转速和扭矩等参数，以满足不同加工需求的要求。
二、应用领域钻孔组合机床具有多种功能，广泛应用于各个领域。
1. 机械制造：钻孔组合机床在机械制造行业中被广泛应用于各种零部件的加工。
通过钻孔、铣削、镗孔等多种功能的组合使用，可以实现复杂零部件的加工，提高生产效率和加工精度。
2. 汽车制造：钻孔组合机床在汽车制造行业中的应用也非常广泛。
通过钻孔组合机床可以加工汽车发动机的缸体、曲轴、连杆等零部件，提高汽车的性能和质量。
3. 航空航天：在航空航天领域，钻孔组合机床被广泛应用于飞机发动机、机翼等零部件的加工。
通过钻孔组合机床可以实现复杂结构的加工，提高飞机的性能和安全性。
4. 电子制造：在电子制造行业中，钻孔组合机床被用于加工电子元件的外壳和连接孔。
通过钻孔组合机床可以实现高精度的加工，提高电子产品的质量和可靠性。
机械设计计算的最基本的设计准则是刚度准则
机械设计计算的最基本的设计准则是刚度准则刚度准则是机械设计中最基本的设计准则之一。
它指的是在设计机械结构时，应保证结构具有足够的刚度，以满足力学要求和使用条件。
在机械设计中，刚度是指结构在受到外力作用时产生的变形程度。
一个刚度足够的结构能够保持其形状和位置不发生明显变化，能够承受外力并保持稳定。
而刚度不足的结构则容易发生变形、挠曲、弯曲等现象，甚至可能导致结构的失效。
刚度准则的核心思想是在机械设计中要确保结构具有足够的刚度。
刚度的大小取决于结构材料的性质和结构的几何形状。
一般来说，刚性材料和结构会使结构具有较高的刚度，而非刚性材料和结构会使结构具有较低的刚度。
在机械设计中，刚度准则的应用十分广泛。
首先，在设计机械零件时，需要考虑零件的刚度。
例如，在设计轴承支座时，需要确保支座具有足够的刚度，以承受来自轴承的载荷，并保持轴承的稳定性。
其次，在设计机械系统时，也需要考虑整个系统的刚度。
例如，在设计机床时，需要确保机床具有足够的刚度，以保证加工精度和工作稳定性。
在实际的机械设计中，如何满足刚度准则呢？首先，需要选择合适的材料。
刚性材料如钢铁、铝合金等在机械设计中被广泛应用，因为它们具有较高的弹性模量和刚度。
其次，需要合理设计结构的几何形状。
例如，在设计梁时，增加梁的高度可以提高梁的刚度，减小梁的长度可以提高梁的刚度。
此外，还可以通过增加结构的截面面积、增加螺栓的数量和直径等方式来提高结构的刚度。
然而，刚度准则并不是绝对的。
在某些情况下，过于追求刚度可能会导致设计的复杂性和成本的增加。
因此，在实际的机械设计中，需要综合考虑刚度、强度、重量和成本等因素，进行合理的权衡和取舍。
刚度准则是机械设计中最基本的设计准则之一。
它要求在设计机械结构时，要保证结构具有足够的刚度，以满足力学要求和使用条件。
刚度的大小取决于结构材料的性质和结构的几何形状。
在实际的机械设计中，需要选择合适的材料和合理设计结构的几何形状，以满足刚度准则的要求。
数控立式铣床机械结构设计--结构设计
数控立式铣床机械结构设计数控机床作为一种高自动化、高柔性、高精度、高效率的机械加工设备，决定了它在现代制造业中占有越来越重要的作用。
近年来，我国在中高档数控机床关键技术上有了较大突破，创造出一批具有自主知识产权的研究成果。
目前，在实际应用中有部分工件在加工微型孑L或铣削平面时，加工精度不高。
如果我们用传统的数控铣床对其加工，将导致加工效率低且加大设备和电力的损耗。
根据这种情况，我们设计了一种小型数控立式铣床。
该铣床造价大大低于传统数控机床，还能够满足教学上的使用，提高学生对数控铣床的理解与认识。
下文就对它的机械结构设计作一介绍。
1 机床的总体布局本机床是一台采用立式布置的小型数控铣床，机床床身尺寸(长×宽×高)为600 mm×8OO mm×1 4051Tim，主要由(如图1机床的结构简图所示)机床底座，横向溜板，X、y、Z方向进给步进电动机，工作台，机床床身，三相异步电动机，主轴箱以及相关的电气系统等部分组成。
机床的加工过程为：被加工零件固定于工作台4上，能够实现横向、纵向的进给运动；铣刀装夹在主轴箱8上，能够沿立柱的上下移动，进行铣削加工。
整个加工过程由PC进行控制，实现工件的自动加工。
该数控铣床的主要技术参数为：最大钻孔直径：28 mm；最大铣削能力：平面2．6×10 mm。
；主轴箱上下移动最大行程：345 mm；工作台工作面积：730 n'ln3×350 n3n3；工作台最大纵向行程：450 mm；工作台最大横向行程：250 n3m；机床底座面积：400 ITlm×680 n3n3；主轴变速范围：8O～ 1 650 r／min2 机床主传动系统及主轴组件设计2．1 机床主传动系统数控铣床主传动系统由主轴电动机、传动系统和主轴部件等部分组成，它与普通机床主传动系统相比结构较简单，这是由于变速功能主要由无级变速电动机来承担。
专用机床设计毕业设计
专用机床设计毕业设计专用机床设计毕业设计导言：专用机床设计是机械工程专业的重要课程之一，它涵盖了机械设计、工艺设计、控制系统设计等多个方面。
本文将探讨专用机床设计毕业设计的重要性以及设计过程中需要考虑的关键因素。
一、专用机床设计的重要性专用机床是为满足特定加工要求而设计制造的机床，具有高度的定制化和专业性。
在现代制造业中，专用机床在提高生产效率、降低成本、提高产品质量等方面发挥着重要作用。
因此，专用机床设计毕业设计对于培养学生的设计能力和解决实际工程问题的能力具有重要意义。
二、专用机床设计的关键因素1. 加工要求：在专用机床设计中，首先需要明确加工要求，包括工件的形状、尺寸、表面粗糙度等。
这些要求将直接影响到机床的结构设计和工艺设计。
2. 结构设计：专用机床的结构设计需要考虑机床的刚度、稳定性、精度等因素。
在设计过程中，需要进行结构分析和优化，确保机床在工作过程中能够满足加工要求。
3. 传动系统设计：传动系统是专用机床中至关重要的部分，它直接影响到机床的运动精度和稳定性。
在传动系统设计中，需要选择合适的传动方式、传动元件，并进行传动系统的动力学分析。
4. 控制系统设计：专用机床的控制系统设计需要考虑机床的自动化程度、控制精度等因素。
在设计过程中，需要选择合适的控制器、传感器，并进行控制系统的建模和仿真。
5. 安全设计：专用机床在工作过程中存在一定的安全风险，因此安全设计是不可忽视的因素。
在设计过程中，需要考虑安全防护装置的设计、紧急停机系统的设计等。
三、专用机床设计毕业设计的流程1. 需求分析：在开始设计之前，需要对加工要求进行详细的分析和理解。
这包括与用户的沟通和交流，了解用户的需求和期望。
2. 概念设计：在概念设计阶段，需要提出多个可行的设计方案，并进行评估和比较。
在评估过程中，需要考虑加工能力、成本、制造难度等因素。
3. 详细设计：在详细设计阶段，需要对选定的设计方案进行具体的设计。
这包括机床结构设计、传动系统设计、控制系统设计等。
机床机械结构的设计要求
２ 数控机床的机械结构
现代数控机床主要 由实现 主切削运动的主传动系统 、 实现进给运 动 的进给系统 、 保证各传 动运动 系统在运动或静止时平稳的床身基础 部件 以及液压 、 冷却 、 排削等辅 助系统 、 实现工件 回转分度定位的工作 台、自动换刀装置（ Ａ Ｔ ｃ ） 、 自 动托盘交换装置 Ｉ ＇ Ａ Ｐ Ｃ ） 等基础装置构成。 根据客户和实际的需要还可以安装 自 动上下料机械手 ． 自 动监控 系统 ， 远程操作系统 ． 破损及精度检测 等特殊 功能装置 数控机床本体组成部件与传统机 床本体 的组成部件十分相似 ． 但 由于在控制系统 、 总体布局 、 机械机 构 、 传动结构 、 加 工能力上 的特殊 设计 ． 使得数控机床功能对传统机床有着 巨大 的优势
ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｗ， ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｉ ｓ ｔ ｈｅ ｍｏ ｓ ｔ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙ ，ｆ ｒ ｏ ｍ ｈｅ ｔ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔ ｏ ｍｅ ｅ ｔ ｃ ｕ ｓ ｔ ｏ ｍｅ ｒ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｈｅ ｔ
机床设计应满足的基本要求
机床设计应满足的基本要求机床设计是一门关乎制造业发展的重要学科，其设计应满足一系列基本要求，以确保机床的高效性、精度和可靠性。
本文将从不同角度对机床设计所应满足的基本要求进行探讨。
机床设计应注重安全性。
在机床设计中，安全是首要考虑因素。
机床操作时涉及到高速运转的机械部件，如果设计不合理或存在缺陷，可能会导致操作人员的伤害甚至生命危险。
因此，在设计中应充分考虑人机工程学原理，合理布局机床各个部件，确保操作人员的安全。
机床设计应追求高效性。
高效性是指机床在加工过程中能够以较高的速度和精度完成加工任务。
为了提高机床的加工效率，设计师需要在结构设计、传动系统选择、控制系统设计等方面进行合理的优化。
例如，采用刚性好、稳定性高的结构材料，选择合适的传动方式和控制系统，以提高机床的加工效率。
机床设计应追求精度和稳定性。
精度和稳定性是机床设计的重要指标，直接关系到加工零件的质量和精度。
在机床设计中，需要考虑到各种因素的影响，如机床的结构刚度、传动系统的精度、控制系统的稳定性等。
通过合理的设计和优化，可以提高机床的加工精度和稳定性，满足不同加工要求。
机床设计还应考虑可靠性和维修性。
机床是一种长期使用的设备，因此其设计应具备高可靠性和易维修性。
设计师需要选择可靠性高的部件和材料，避免故障和损坏的发生。
同时，在设计中应充分考虑维修和保养的便利性，以降低机床的维修成本和停机时间。
机床设计还应考虑节能和环保。
随着社会对环保要求的提高，机床的设计也应朝着节能和环保方向发展。
设计师需要选择节能环保的电机和液压元件，优化机床的能量利用效率，减少能源消耗和废物排放。
机床设计应满足安全性、高效性、精度和稳定性、可靠性和维修性以及节能环保等基本要求。
在设计过程中，设计师需要综合考虑各种因素，通过合理的设计和优化来满足不同加工要求。
只有在满足这些基本要求的基础上，机床才能发挥其应有的作用，促进制造业的发展。
数控机床的机械结构
2、广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品 3、具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
4、对机械结构、零部件的要求高
1.3 数控机床对机械结构的基本要求
1、提高机床结构的静刚度
刚度：结构在特定的激扰下抵抗变形的能力。 静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度， 即引起单位振幅所需要的动态力。 静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构的 固有频率来衡量；
间并联机构为基础，利用
计算机数字控制的方法， 以软件取代部分硬件，以 电气装置和电子器件取代 部分机械传动。
井冈山大学机电工程学院
23
数控机床的机械结构
3 数控机床的导轨
3.1 数控机床对导轨的基本要求 机床上的直线运动部件都是沿着它的床身、立柱、横梁等上 的导轨进行运动的,导轨的作用概括地说是对运动部件起导向和 支承作用,导轨的制造精度及精度保持性对机床加工精度有着重 要作用的影响。基本要求主要有: 导向精度高; 精度保持性好; 足够的刚度; 良好的摩擦特性; 此外,导轨结构工艺性要好,便于制造和装配,便于检验、 调整和维修,而且有合理的 导轨防护和润滑措施等。
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数控机床的机械结构
3.2数控机床导轨的种类与特点
滑动导轨
井冈山大学机电工程学院
数控机床的机械结构
3.2数控机床导轨的种类与特点
滚动导轨 滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体,
使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导
轨相比的优点是: ①灵敏度高,且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微,因而运动 平稳,低速移动时,不易出现爬行现象。 ②定位精度高,重复定位精度可达0.2μm。
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机床机械结构的设计要求发表时间：2019-05-24T10:18:48.673Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：高强[导读] 摘要：在全球经济时代的到来，各行业市场都对产品要求更高，要求不仅产品在性能方面能够满足人们的需要，还能够给企业带来更高的利润。
（身份证号码：23020819850225xxxx）摘要：在全球经济时代的到来，各行业市场都对产品要求更高，要求不仅产品在性能方面能够满足人们的需要，还能够给企业带来更高的利润。
在机床行业也是如此，机床是现阶段社会主要的加工设备，就机械结构进行入手，充分满足客户对机床性能的新要求，是现阶段机床设计的基本方向。
本文主要基于作者实际工作经验，简要的分析机床机械结构的设计，希望对相关从业人员有所帮助。
关键词：机床机械；结构设计；优化性能Abstract: in the advent of the era of global economy, the industry market has higher request to the product, not only products in terms of performance can meet the needs of the people, also can bring higher profits to the enterprise. Society at present stage is in the machine tool industry, machine tool processing equipment, mainly on the mechanical structure, fully satisfy customer new requirements on the performance of the machine tool, is the basic direction of machine tool design. In this paper, based on actual work experience, the author briefly analysis of the mechanical structure design of machine tools, hope to be helpful to the related professionals.Key words: machine tool machinery; Structure design; Optimize performance1 数控机床组成分析数控机床系统结构比较复杂，因为操作人员主要是按照数控系统计算机语言编写加工零件的加工程序，经过输入装置传输至数控装置，而数控装置经过编译的方法，反馈其参数到输入装置，进而便于操作人员实施观测。
在一般情况下，还配有辅助控制的装置，方便一些简单和特殊零件的加工，数控装置把加工程序变为指令控制，伺服驱动的装置，经过伺服驱动装置，对机床机械的传动进行控制。
经过检测反馈装置，监测出机械部件运动状态，以数据形式反馈到数控装置，实现了机床闭环控制。
2 数控机床机械结构在当前数控机床通常是实现主切削运动主传动的系统，实现进给运动的系统，和每个传动装置驱动的系统。
在移动或是静止时的平滑床部件、液压、冷却、切割等辅助系统，充分实现了关键工件旋转分度基本设备，比如说：工作台，自动换刀的装置、自动托盘交换的装置。
结合客户、实际的要求，安装自动上下料的机器人，自动监控系统、远程操作系统、损坏、精度检测等的功能。
数控机床部件和传统的机床主体部件是比较相似的，因为控制系统特殊性的因素，实现整体布局、机械机构、传动结构、加工的能力，数控机床就传动机床的优势较大。
3 数控机床对机械结构的要求3.1在传动和静止过程中保持高刚度和良好的抗冲击性数控机床对加工精度的要求高于传统机床。
通过调整和补偿很难完全解决。
因此，为了提高刚性，特别设计了部件的刚性，从而确保了CNC加工的精度。
例如，π型横截面分离器在水平和垂直方向上都具有更好的刚性，并且广泛用于大中型机床中。
机床振动通常是因为内部的旋转部件动态的不平衡、切削单侧力所引起的，提升其数控机床的抗振性措施：动态平衡机床高旋转部件，减少和消除传动部件的间隙，并且增加部件固有的频率，避免出现共振。
不仅有以上措施，当前还需做的是应用阻尼材料，填充其机床较大部件间隙，在表面上喷抹阻尼涂层，实现对振动的抑制。
3.2 减小机床的热变形机床的热变形原因主要是机床内部的热源出现热量，比如说：电动机、逆变器，经过使用高效伺服电机甚至是电主轴，高效的电机控制的系统在一定程度上减少电子控制部件整体的发热量，经过应用导轨、摩擦系数低的轴承减少齿轮等部件，尽可能的减少机器热源，对部件散热进行改善。
结构主要是采用了对称结构的方式，均匀的减少热变形就加工精度的影响分析。
4 机床机械结构的优化方案数控机床主要是基于现有的CNC程序、输入数字信息命令自动化设备，在经过长时间工作后，机器极易出现变形的问题，几何精度的误差，在加工工作时是难以修复的。
所以，我们必须努力减少其机械结构变形率，以保证加工零件的精确度和质量。
在机械结构中，主轴所承受较高的劳动强度，不仅是三个支撑施工方法，还应选择轴承时的刚性要求，尽可能的减少主轴在轴向、径向的磨损、变形。
就机床结构的大部件，为有效提升其刚度，我们必须先关闭床身，经过液压平衡的装置，尽可能的减少位置的变化，减少机械变形。
机床的承载能力也是机器部件之间接触刚度的要求。
并且它可以使接合面的预载满足更大压力的要求。
所有上述措施都可以有效地增加接触表面的刚度。
为了保证数控机床的加工能力，在增强静刚度后，动刚度也会提高。
目前，有三种常用的方法用于改善动态刚度，例如改进的系统刚度，部件调整和阻尼。
其中，增加阻尼系数是一种常见且最有效的方法。
焊接钢板不仅提高了静刚度，减轻了重量负担，而且还达到了增加阻尼的效果。
近年来，数控机床的大多数床身，工作台，梁和柱都是用钢板焊接的，有些机床使用的是砂封铸件。
它还具有减少振动和改善抗振性的良好效果。
在机床的工作过程中，内部热源产生热量，热量是变形的主要原因之一。
为尽量减少热变形，热源应尽可能远离机器主机。
只有通过有效减少热源的措施才能缓解热变形的问题。
通常，不可能消除数字机床的所有内部热源和外部热源。
把热变形的可能降到最低。
机床的热部件的强制冷却处理是常用的有效手段，并且还可以使用用于加热机床的低温部件的装置。
目标是确保机器的所有部件尽可能保持温度一致，以减少由于温度引起的变形。
让我们以主轴箱为例。
这最小化了热变形对加工零件直径的影响。
从结构上讲，减小主轴中心与垂直地面之间的距离可以有效地减少热变形的发生，同时保持主轴箱的温升一致，避免主轴倾斜。
滚珠丝杠在数控机床中所占据的作用比较明显，若是滚珠丝杠加热，在开环系统中，极易出现定位不准确的问题，当前就有一些人使用预张紧，避免导螺杆的变形问题出现，但是这个方法是不能完全消除导螺杆变形。
5 机床的性能优化措施主驱动的变速系统在数控机床中所占据的作用比较重要，一般用在大中型机床是齿轮传动的系统。
还有一些小型的数控机床使用了这些类型变速器，这种扭矩提供出更大动力。
而大多数的小型机床使用皮带进行传动，皮带传动与齿轮传动有着很大的区别，噪音较小。
并且，它可以有效减少振动，但是主轴选择是更加严格的，我们必须进行匹配。
经过速度调节电动机驱动方式，对主轴、主轴壳体结构进行简化，充分增强其主轴各部件刚性，对于输出扭矩小，主轴的精度易受热的问题。
数控机床主轴系统性能的优化对机床的生产率至关重要。
数控机床中使用的主轴是一种轴承，由前后部分的不同轴承支撑。
后轴采用具有向心推力的球排构成。
这种结构的组合可以增加主轴的综合刚度，并且机床具有更强的切削能力，因此在数控机床中的应用也相对普遍。
对于负载较轻，高速运转的数控机床，通常在前轴上设置高精度和向心推力的轴承。
最快的速度可以达到4，000转/分钟，而他的缺点是承载能力很弱。
还有一个圆锥滚子轴承，可以是单排或双排。
承载能力强，在动载荷强的情况下，也可以做出更好的调整，但存在精度低，速度慢等问题。
适用于重型和低精度数控机床。
在主轴的结构中，需要处理每个部件的安装和位置调整，并充分注意密封和润滑的工作。
联轴器是进料系统的主要部件。
有许多类型的联轴器，主要是电磁，液压和机械形式，其中机械使用是最常见的。
套筒联接器的机械结构相对简单，尺寸较小，但安装麻烦，应用受到限制。
旁路耦合通过锥形夹具进行电荷转移，因此电力的传输不会在该方向上被阻挡。
法兰联轴器结构简单，生产成本非常低，可以传递大扭矩。
但是，它也存在较大的不足，即两轴的性能要求相对较高，一旦两个轴倾斜或移位，数字机器的工作环境将恶化。
结束语：总的来讲，因为机床机械设计要求是高精度、高速、柔性化的特点，在新技术不断发展，直线旋转驱动技术也得到更新，数控机床的设计也逐渐的得到优化，在满足传统结构的基础上，较好的集成新技术，这就势必成为日后机床技术关键点。
参考文献：[1]徐宏海，王莉，编.数控机床机械结构与电气控制[M].化学工业出版社.[2]吴祖育，秦鹏飞，编.数控机床[M].上海科学技术出版社.[3]The mechanical structure of CA6150 lathe numerical control transformation design of Wang Jingang Liu Wenbo“equipment manufacturing technology” in 2012 05[Z].[4]The design of NC machine tool mechanical structure analysis Yi Gang “metal processing （processing）” in 2011 03[Z].[5]Improve and optimize the design of NC machine tool spindle structure of Xu Yan “the research and application of the” machinery in 2011 03 period[Z].。