毕业设计说明书

1 第一章 X62W铣床床身整体的改造设计 1、 1 X62W万能铣床床身 X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一种较为精密的加工设备，X62W万能铣床的整体结构如下所示：

图1-1 X62W万能铣床主要结构 它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座登记部分组成。在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动（前后移动）的溜板。溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动（左右移动）。 床身用来固定和支承铣床各部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨。前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动。内部装有主电动机，主轴变速机构，主轴，电器设备及润滑油泵等部件。横梁一端装有吊架，用以支承刀杆,以减少刀杆的弯曲与振动。横梁可沿床身的水平导轨移动，其伸出长度由刀杆长度来 2

进行调整 床身结构如下所示：

图1-2 床身结构图 1、2 X62W万能铣床床身改造方案

图1-9 X62W万能铣床原来的结构 3

图1-10 改进后的结构 原来的结构，是床身与齿轮轴通过间隙连接，我感觉当转动齿轮轴时，齿轮轴与床身之间会有摩擦，因此会使齿轮轴转动比较困难，通过研究以及以前学过的知识，我在齿轮轴与床身之间加了两个轴承，这样会使齿轮轴的转动比较省力，操作比较容易。符合了改进设计中的操作简便原则。

1、3 床身设计应满足的要求 床身作为一个支撑件，是机床的基础构件。因为比较大，所以也称为“大件”。在切削时，刀具与工件之间互相作用的力大部分作用在床身上并使之变形。机床的动态力使床身和整体震动。床身的热变形会改变执行器件的相对位置和运动轨迹。这些，都将影响加工精度和表面质量。因此，床身是机床十分重要的构件。 因此在床身设计中，对其要求如下： 1：应具有足够的刚度和较高的刚度重量比。后者在很大程度上反映了设计的合理性。 2：应具有较好的动态特性。这包括较大的位移阻力和阻尼；与其它部件相配合，使整机的各阶固有频率不致与既激振频率相重合而产生共振，不会发生薄壁震动而产生噪音等. 3:床身应设计的使整机的热变形较小. 4

4:应该排屑畅通,吊运安全,并具有良好的工艺性以便于制造和装配. 床身的性能对整机床的性能有不小的影响,床身的重量又往往占机床很大部分.因此,应该正确地进行床身的结构设计,并对主要的构件进行必要的验算和试验.使支撑件能满足对它的基本要求,并在这个前提下节约材料. 由此可知，床身的设计步骤,应该是首先是根据其使用要求进行受力分析.再根据所受的力和其他要求,并参考现有机床同类构件初步决定其形状和尺寸.然后,可以用有限元法借助电子计算机进行验算或进行模型试验,求得其静态和动态特性,并据此对设计进行修改或对几个方案进行比较,选择最佳方案.

图1-3 床身的设计步骤 这样,在设计阶段就可以预测床身的性能,以避免盲目性,提高一次成功率.

床身受力分析 床身是机床的一个重要组成部分.分析床身的受力必须首先分析机床的受力. 机床根据其所受外载荷的特点,可分为三大类.如下表所示： 表1-1 机床受外载荷情况分类

由此可知，对于X62W万能铣床，属于中小型普通机床的受力方式，

受力分析 初步决定其形状和尺寸

进行验算或进行模型试验 进行修改 选择最佳方案

中小型普通机床 精密、高精密机床 大型机床 这荷以屑的量动床切此中小型普通机床 精密、高精密机床 大型机床 类机床的外载切为主.工件重,移部件的重量等相对较小,在受力和变形分析时可忽略不计.中型普通机床,铣,立式钻床,摇臂钻都属于这一类 这类机床以精细加工为主 这类机床工件较重,

屑力较大,移动件的重量也较大.因,载荷必须同时考虑工件重力,切屑力和移动的重力 5

即X62W万能铣床的外载荷以切屑为主。工件的重量，移动部件的重量等相对较小，在受力分析和变形分析时可忽略不计。

1、4 床身材料的选择及壁厚的设计 1．4.1 床身材料的选择 作为X62W万能铣床的重要部件，铣床工作时的大部分力都作用在床身上，因此床身的材料选择非常重要，选择合理，不但能满足设计要求，而且能节约材料，降低成本，减轻自身重量。

表1-2 常用铸造金属材料的铸造性和结构性特点 类 别 性能特点 结构特点 灰铸铁件 流动性好，体收缩和线收缩性小。综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高3—4倍。吸振性好。弹性模量低。 形状可以复杂，结构允许不对称，有箱体形、筒形等。用于发动机的汽缸体、筒套、各种机床床身、底版、平板、平台等。 球 墨 铸 铁件 流动性与灰铸铁相近；体收缩比灰铸铁大，而线收缩小，易形成缩孔、疏松。综合力学性能高；抗磨性好；冲击韧性、疲劳强度较好。消振能力比灰铸铁低 一般多设计成均匀壁厚；对于厚大断面件，可采用空心结构，如球墨铸铁曲轴轴颈部分。

可 铸 铁 件 流动性比灰铸铁差，体收缩很大，退火前，很脆，毛坯易损坏。综合力学性能稍次于球墨铸铁，冲击韧性比灰铸铁大3—4倍 由于铸态要求白口，一般薄壁均匀件，常用厚度为5-16㎜。为了增加其刚性，截面形状多加工成工字形或箱形，避免十字截面；零件突出部分应用肋条加固。

铸 钢 件 流动性差，体收缩、线收缩和裂纹敏感性都较大。综合力学性能高；抗拉强度与抗压强度几乎相同，吸振性差。 结构应具有最少的热节点，并创造顺序凝固的条件。相邻壁的连接和过度更应圆滑；铸件截面应采用箱行和槽形等近似封闭状的结构；一些水平壁应改成斜壁或波浪形；整体改成带窗口的壁，窗口形状最好为椭圆形或圆形，窗口边缘须作出凸台，以减少产生裂纹的可能

对于X62W万能铣床，床身作为支撑件，形状复杂，并承受铣床的打不部分力，并且在工作时，床身震动较为严重。 结合以上分析，灰铸铁件吸震性好，并能达到强度要求，且铸造容易， 6

经济性好，因此确认灰铸铁为X62W万能铣床床身的材料。 1.4.2 壁厚的设计 通过以上分析，由于X62W万能铣床床身要进行砂模铸造，查阅资料可知，其外壁可由当量尺寸C来确定。

C=32HBL （公式1-1） (式中，L、B、H——床身的长、宽、高。) 将L=0.7 B=0.62 H=1.3 代入 得C=1.1

由下表可得床身壁厚为10mm. 表1-3 床身壁厚计算当量尺寸对照表 当量尺寸C 0.75 1.0 1.5 1.8 2.0 2.5 3 3.5 4.5

壁厚（mm） 8 10 12 14 16 18 20 22 25

1、5 机床床身的制造方法的选择 由于X62W万能铣床床身的材料选用铸铁，适于进行铸造，而且铸造生产成本低，铸造工艺灵活性大，几乎不受零件大小、形状、重量、结构复杂程度的限制，所以床身用铸造方式制造出来。 铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两种，X62W万能铣床床身的铸造属于基本零件的铸造，可采用砂型铸造，主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。 7

1.5.1下面将砂型铸造的生产过程描述如下： (一)配砂 型砂是多种造型材料的混合物。根据铸件对型砂的要求，将造型材料按一定的比例均匀地混合，这项工作叫做配砂。 型砂通常是由砂子和粘接剂所组成。砂子是耐高温的材料，是型砂中的主体。粘接剂的作用是把砂粒粘在一起。粘接剂中应用最广泛的是粘土。有时为了满足某项性能要求，型砂中还可以加入其它的附加物，如煤粉、木屑等。型砂性能对铸件产量和质量影响很大。例如型砂的可塑性不好，就不容易得到轮廓清晰的型腔；型砂的强度不高，则在起模和搬运的过程中容易发生损坏，在浇注时发生冲砂等；型砂的透气性产差，就不能将浇注过程中产生的大量气体及时排出，当这些气体进入金属液体时，就会使铸件产生气孔；型砂的耐火性不好，在浇入高温的金属液后，型砂会被烧熔粘结在铸件表面上，形成粘砂；型砂的退让性不好，会对凝固后的铸件收缩产生较大的阻力，由此可能使铸件产生裂纹等。 造型材料的质量，配砂工作的好坏等，将直接影响型砂的性能，进而影响铸件床身的质量。生产中对配制好的型砂，要经常用仪器进行测定，以保证型砂各项性能指标。 （二）、造型 利用铸模或其它方法制成所需要的砂型，这项工作叫做造型。实际生产中，铸件的形状，大小和技术要求等，变化很大，因而造型方法也是多种多样的。现简述分类如下： 1、按造型方法分 有手工造型和机器造型。虽然手工造型没有机器造型产量高、质量好，但由于需要准备的工作量较少，灵活性和适应性又比较大，所以当铸件批量不大时，目前还是广泛使用手工造型。 2、按造型用的铸模分 有实样模造型和刮板造型。对造型来说，实样模造型比刮板造型容易，但做铸模的工时和耗费的材料较多。生产中一般使用实样模造型，特别是铸件生产数量较多时。 3、按砂型所处的地点分 有砂箱造型和地面造型。把砂型作在地坑里，可以节省砂箱，但不能搬运和翻转，造型较不方便。一般情况下，宜采用砂箱造型。 4、按型砂是否烘干分