廢舊機床做成景觀設計（舊機床改造）

托輥加工專用機床的畢業(yè)設計

前 言

大學生活即將結束，我們也即將走上社會，走上自己的工作崗位，去迎接充滿競爭的的豐富多彩的社會

三年來，我們學習了幾十門專業(yè)課和基礎課，使我們了解了機械專業(yè)的一些基礎知識和原理，為進一步鞏固、擴大和深化我們的基礎理論，將三年所學的知識融會貫通，提高綜合適應知識的能力。檢驗我們的學習成果。我們在輔導老師的帶領下搞完了這次畢業(yè)設計。

我們這個小組的設計題目是“托輥加工專用機床”，是生產托輥的專用機床。我的任務是機床床身、導軌和夾緊系統的設計以及液壓傳動原理的設計。我和肖德春、吳永濤同學共同搞得這個題目。為了確保設計質量，我們先后多次到起重機機械廠、托輥傳送加工廠等廠家進行了深入細致的調查研究，熟悉生產過程和設備情況，走訪一些工人師傅和有關技術人員，向他們詢問生產過程中存在的一些問題及解決的方法，從而獲得了第一手的資料，為我們順利完成畢業(yè)設計打下了良好的基礎。但是由于本人知識面窄，能力有限，還是在設計中遇到了一些問題，因此我們又查閱了大量的技術資料和工具書，經過反復論證、比較，最后終于確定了設計方案，在大致分配時間安排后，便開始了各自的工作。

本設計的專用加工機床，就是在的傳統加工機床的基礎上，加上液壓控制系統，改造了加緊系統，還重新設計了徑向讓刀系統，這樣改造的目的，就在于使其在加工過程中更加準確快捷，在設計過程中我也認識到我們國家的技術還是相對落后的，許多先進的技術和材料在我國都還無法應用，作為一名即將畢業(yè)的大學生更感任重道遠。

這次設計，使我進一步提高了理論水平，增強了實際工作的能力，更深一步理解了所學知識，它對今后的工作無疑是極大的幫助。雖然設計已經查閱過大量的資料，但這設計中肯定還有錯誤，只有去請各位老師、同學幫忙指正，以便于今后的改進和提高。

1 機床總體設計方案

在當前的工農業(yè)生產過程中，皮帶運輸機的用途較為廣泛，其上的托輥是皮帶運輸上的多用件和易損件。由于一個大型的皮帶運輸機上至少需要托輥上千個，故說是多用件，至于易損件是由于工作環(huán)境差，受外界因素破壞較厲害，加之自身在工作時的振動和磨損較為嚴重，因此，托輥需要大批量生產，方能滿足廠礦企業(yè)單位的需要。

1.1 加工工藝分析

由托輥的零件圖可知,輥筒兩端的軸承孔 102的表面粗糙度Ra=6.3Nm，等級較低，而圓柱度和同軸度的要求較高。另見壁厚為5mm，屬于薄壁件，因此，設計的機床在加工時必須解決如下幾個問題：

1、孔的位置必須正確。避免空的軸心線與管體的軸心線偏差過大。 2、保證孔的圓柱度。如果圓柱度超差過大，軸承裝配就比較困難。

3、保證兩端孔的同軸度。如果同軸度超差，裝配后，托滾不能均勻轉動，從而使軸承和皮帶及滾筒的使用壽命降低。

4、表面粗糙度必須保證，否則將影響到與軸承襯套的配合，筒壁工作時，受力不均勻，將加快滾筒的損壞。

5、加工時，夾緊力要適合，方向作用點要得當，而且要求作用均勻。否則容易引起工件變形，這樣加工的廢品率必然升高，造成成本提高，經濟性差。

通過以上的分析，需要我們在設計機床和夾具時，盡可能滿足上述幾個方面的要求。

1.2 加工方案的確定

機床上的加工方法是多種多樣的，根據托輥的自身特點和加工要求，顯然只有采用車或鏜兩種方法，具體方案確定如下：

第一種方案：單頭車（如簡圖1-1）

工作過程：工件作回轉體運動，刀具直線進給，加工一頭后再調頭加工另一頭，此方案的優(yōu)點是結構簡單、緊湊、容易制造，缺點是加工過程中需要裝 夾兩次，外圓又是未加工表面，調頭后可能使工件繞兩個回轉軸線旋轉，不能保證內外圓的同軸度，并且增加了裝夾時間，生產效率降低。

圖1-1 單頭車

1、床身 2、主軸箱 3 、三爪卡盤 4、工件

5、刀具 6、刀桿 7、溜板箱 8、導軌

Fig 1-1 Single-truck

1、Lathe Bed 2、Spindle Box 3、Scroll Chuck 4、Workpiece

5、Tool 6、Arbor 7、Slip-box 8、Guide

第二種方案：兩頭車（如簡圖1-2）

采用此方案加工時，要求工件不動，刀具旋轉并同時進給，兩端同時加工，此方案的優(yōu)點是工件一次安裝，兩端同時加工，工序集中，生產效率高，能夠保證工件外圓的同軸度。缺點是：由于兩端同時加工，必須需要很大的夾緊力。如果采用外圓表面定位的夾具，就會造成外圓表面變形，破壞外圓直線度，為加工帶來誤差。

圖1-2 兩頭車

1、床身 2、箱體 3、刀具 4、工件 5、夾具 6、導軌

Fig 1-2 Two Lathe

1、Lathe Bed 2、Cabinet 3、Tool 4、Workpiece 5、Fixture 6、Guide

第三種方案：兩頭鏜（如簡圖1-3）

此方案，結合了上述兩種方案的優(yōu)點。首先，一次裝夾，同時完成兩端內孔加工，能夠保證工件內外圓的同軸度要求，并且工序集中，生產效率高;其次，工件是靠兩端及倒角定位夾緊，由于本工件是薄壁圓筒，不會破壞外圓的直線度，容易保證加工要求，并且液壓旋轉偏心讓刀，能夠防止退刀時，刀尖劃傷已加工表面，刀具軸向進給采用無級調速及無觸點開關控制，刀行程由刀桿尾部刻度調整，夾緊也采用液壓傳動和無觸點開關限位，這樣，通過液壓元件及電器元件的控制，易實現自動化，自動循環(huán)，可大大提高勞動生產率，減少工人勞動強度。

圖1-3 兩頭鏜

1、進刀油缸 2、刀桿 3、刀具 4、主油箱

5、工件 6、夾具 7、床身 8、導軌

Fig 1-3 Two Boring Machine

1、Feed Cylinder 2、Arbor 3、Tool 4、Main oil tank

5、Workpiece 6、Fixture 7、Lathe Bed 8、Guide

同過對以上三種方案的分析與比較，本設計決定采用第三種方案。

2 床身設計

2.1 對床身的設計要求

床身是專用機床的基礎，也是專用機床制造的關鍵零件之一，機床上很多零件、部件都是裝載床身上，有的還在床身導軌上運動，因而有關部件之間的相對位置和相對運動精度都是由床身來保證的，為了在加工過程中，在各種因素的影響下能保證機床的精度并長期保持機床原有精度，則要求機床具有足夠的剛性、抗震性和耐磨性，而這些方面又大多與床身的結構設計和加工精度有關，在床身加工中，床身與導軌的精度對工件加工的精度影響最大，因而床身導軌面的加工，是床身加工的重點，因此，在設計機床床身時，既要選擇好合理的結構，還要更加注意導軌形式的選擇及導軌所必備的嚴格的技術要求。

為保證零部件在工作時的相對位置及相對位置運動具有足夠的精度，以及整臺機床在工作時不出現震動，對于床身的設計，提出下列要求：

1、工藝性良好，易于制造和裝配。

2、足夠的精鋼度和較高的剛度重量比，要求在規(guī)定的最大載荷（額定載荷）作用下，變形量不得超過一定的數值，以保證在加工過程中，刀具和工件的重量約占機床總重量的80~85%，所以在滿足剛度的前提下，應盡量減輕支撐件的重量。

3、良好的動態(tài)特性。

要求在規(guī)定的切削條件下工作時，使受迫振動振幅不超過允許值，不產生自激振動，保證切削的穩(wěn)定性。

4、較小的熱變形和內應力，要求溫度分布合理，工作是的熱變形對加工精度影響較小。

5、導軌面受力合理，耐磨性良好。

6、結構設計合理，耐磨性良好。

7、排屑容易。冷卻液和潤滑油的渠道暢通，電器液壓元件的安裝位置合理。

8、易于運輸、吊裝。

2.2 材料的選擇

對于床身的材料主要有鑄鐵和鋼，一般支承件用灰鑄鐵制成，我們在這里也把床身材料設計為鑄鐵，且取材料為HT20~40，砂型鑄造。

灰口鑄鐵的優(yōu)點是：

良好的鑄鐵性能，優(yōu)良的耐磨性能和消振性，良好的自潤滑作用計貯油結構。

基于以上優(yōu)點，消振耐磨，故選用床身材料為HT20~40。

為了保證機床精度，穩(wěn)定床身尺寸，應消除鑄造冷卻收縮造成的內應力，所以應當進行人工實效處理，同時對于導軌表面還要進行淬火處理，使其耐磨性提高，變形小，機械性能最佳，所以應當選擇高頻率淬火，其硬度HRC48~55

2.3 受力分析

2.3.1 床身受力基本類型

床身受力是承受力有：(1)、切削力：指X、Y、Z三個方向上的切削力。即Fx、、Fy、Fz。

Fx——進給抗力（軸向）

Fy——吃刀深度（深度）

Fz——主切削力

（2）、重力：指工件和機床部件等重量 。

（3）、摩擦力：指動部件和固定部件相對運動時，導軌面間的摩擦力 。

（4）、夾緊力：指連接部件、移動部件間的連接力。

（5）、慣性力。

（6）、沖擊和振動

（7）、熱應力。

上各力中 (2)(4)(7)屬于靜力 (6)屬于動力

2.3.2 床身變形基本類型

床身在靜力和力矩作用下，將發(fā)生以下類型變形：

（1）床體變形 （2）斷面畸形

（3）局部變形 （4）解除變形

2.3.3 床身受力變形受力分析

床身在載荷作用下，主要產生水平彎曲變形、垂直彎曲變形以及繞床身X軸方向的扭轉變形，在設計床身時，特別要注意的是提高扭轉剛度，為了保證床身有足夠的剛度，減少在受載情況下床身變形引起的加工誤差，保證工件的加工精度要求 ，現在對床身的受力做如下分析：

床身受力情況如圖2-1

圖2-1 床身受力

Fig 2-1 Sustaining of bed

按圖示機床受力情況可知，床身受力變形有三種：垂直面內的彎曲變形，水平面內的彎曲變形以及繞床身力X 軸方向的扭轉變形 ，其中床身的扭轉變形對加工精度影響最大 ，床身橫截面上受到的扭矩是：

M床=2Fy(h1+h4)+Fz.d

式中： Fy---------徑向切削分力

Fz----------垂直切削分力

h1----------中心高

h4----------床身導軌面到床身扭轉中心距離

扭矩使床身扭轉變形,必然造成導軌前后不平行,失去原有的精度,切削加工時，溜板沿變形的導軌移動，使工件產生加工誤差。

軸向力Fx 與床身平行，使床身產生拉伸變形，影響很小，可以不計。

Fx與Fz產生的彎矩使床身在垂直面內產生彎曲變形，導致工件誤差，對工件直徑影響較小。

Fx與Fz產生的彎矩使床身在水平面內產生彎曲變形，這樣就對工件直徑影響較小。

以上分析可知，床身各個截面的變形所造成的工件加工誤差不同，垂直面可以忽略不計，而扭轉變形產生的影響最為嚴重。

2.4 床身的結構設計

2.4.1 設計的基礎問題

為了提高機床的剛度，減小床身變形，現進行床身的結構設計。

在進行床身結構設計時，必須考慮床身的工作性能和工藝性。應該在滿足機床工作性能的前提下，減輕床身的重量，節(jié)約材料 ，提高床身的靜剛度和動態(tài)性能，減少床身鑄造和加工的工作量。

2.4.2 床身結構和設計參數

機床床身的合理結構，意味著在最小重量的條件下，具有最大的靜剛度，由于機床的固有頻率：

fm=

因此，靜剛度的提高和重量的減輕，同時都可能提高床身的固有頻率，在大多數情況下，提高固有頻率，可以改變床身的動態(tài)特征。

設計床身結構時，應考慮以下幾個主要方面：

1、選擇適當的斷面形狀和尺寸。適當的斷面形狀和尺寸，可以使構件在同樣重量的條件下，具有較高的抗彎度和抗扭剛度。

2、適當安排筋板位置和筋條的位置、形狀和數量，以增加床身的剛度，減小斷面形狀的畸變。

3、導軌與床身（體）的連接壁的形式要適當，減小床身受力后發(fā)生局部變形。

4、提高連接面的剛度（如床身與其他大件間的連接方式，以及床身于其他地基的連接方式等），以減小床身的接觸變形。

2.4.3 斷面形狀的選擇

機床支撐件受力情況是復雜的，但主要是受扭矩和彎矩作用，因而產生扭轉和彎曲變形，由材料力學可知，當支撐件受彎矩作用而其他條件相同時，其變形程度取決于截面的抗彎與抗扭的慣性矩，而慣性矩又與截面的形狀有關，同一種材料，截面面積相等而形狀不同時，截面慣性矩相差很大，經計算比較可知：

（1）空心截面的慣性矩比實心的大，在相同截面面積的條件下，加大輪廓尺寸，減少壁厚，可以大大提高剛度，因此，設計支撐件時總是使壁厚在工藝可能的前提下盡量薄一些，不用增加壁厚的辦法來提高剛度。

（2）方形截面的抗彎剛度比圓型的大，而抗扭剛度比圓形的小，因此，若支撐件所承受的彎矩大于扭矩，則截面形狀以選擇方形或矩形截面為佳。矩形截面在其高度方向的抗彎剛度比方形截面的高，但抗扭剛度比方形的低。因此，以承受一個方向的彎矩為主要的支撐件，其截面形狀常取矩形，以其高度方向為受彎方向;若彎矩和扭矩都相當大,則截面形狀取正方形。

（3）不封閉的截面剛度比封閉的截面剛度有明顯下降,因此,在可能條件下,應盡量把支撐件的截面做成封閉矩形。但是實際上由于排屑、出砂、安裝電器、液壓件、傳動件等的需要往往很難做成四面封閉的，有時甚至連三面封閉的都難以做到。綜上所述，據此機床的工作特性，應選擇截面形狀為矩形。

2.4.4 合理布置隔板和加強筋

設置隔板和加強筋是提高剛度的有效辦法，特別是當截面無法封閉時更為重要。

1、合理布置隔板

在兩壁之間起連接作用的內壁稱為隔板。為了便于排屑，上下都不能封閉，這時必須用隔板把前后壁連接起來，以便于提高水平方向的抗彎剛度和抗扭剛度。隔板的功用在于把作用于支撐件局部地區(qū)的載荷傳遞給其他壁板，從而使整個支撐件各壁板都能比較均勻的承受載荷。例如車床車身，切削力Fy經過三角形導軌作用于前壁，前壁的彎曲轉化為整個床身的彎曲，即轉化為前壁的拉伸和后壁的壓縮，大幅度的提高了抗彎剛度，這是因為有了隔板的緣故，其實薄壁板的抗彎剛度是很低的，因為有了隔板可把載荷傳遞到后壁，從而提高支撐件的自身剛度。

隔板布置一般有三種基本形式，即縱向隔板、橫向隔板和斜向隔板?？v向隔板主要提高抗彎剛度；橫向隔板主要提高抗扭剛度：斜向隔板則兼有提高抗彎剛度和抗扭剛度的效果。

隔板的布置方向，縱向隔板應布置在彎曲平面內，此時隔板對X軸的慣性矩為 /12(如圖2-2(a))；若將隔板布置在與彎曲平面相垂直的平面內時，則慣性矩為 /12(如圖2-2(b)) ,兩者之比為 ，由于，則圖2-2(a)的抗彎性剛度比圖2-2(b)要大的多，抗扭剛度比圖2-2(b)小,所以綜合以上對機床的受力分析,故應選用圖2-2(b)橫向隔板.

a b

圖2-2隔板的布置方向

Fig 2-2 Partition of the layout direction

2、合理配置加強筋

有些支撐件的內部要安裝其他機構，不但不能封閉，安裝隔板也會有所妨礙。這時就只能采用加強筋來提高剛度。合理配置加強筋是提高局部剛度的有效方法。如圖2-3所示的加強筋可以用來提高導軌的局部剛度。加強筋的高度可以采取為壁厚的4~5倍，筋的厚度取壁厚的0.8~1倍。

圖2-3 加強筋

Fig 2-3 Rebar

2.4.5 床身壁厚的選擇

床身壁厚應在剛度要求和鑄造工藝允許條件下，盡量采用較小值，來節(jié)約材料，減輕重量，降低制造成本，根據實踐經驗，鑄造床身壁厚可以根據大件外形的最大尺寸或床身外形空間尺寸來選定，灰鑄鐵件的壁厚可根據

查表得，外壁厚20mm

內壁厚16mm

2.4.6 床身和導軌的連接

導軌通過過渡壁和床身連接為一體，連接處的構造對局部剛度影響很大。這個連接部分的結構必須設計得合理，否則常成為機床的薄弱環(huán)節(jié)，而在工作時出現嚴重局部變形。

導軌部分的剛度主要取決于床身及過渡壁的剛度，最好不用增加壁厚而用加筋的方法來提高剛度。

床身的基本部分較薄，導軌部分則較厚，所以可以經過壁與導軌連接，過渡壁的形式有以下幾種：單壁、單壁加筋、雙壁和直線附著，沒有過渡壁。過渡壁的高度L、在機床工作的允許范圍內應盡量取最小值，這樣可以增大剛度值，布置加強筋，也可以有效地提高連接部分的剛度，加強筋之間的距離，應取流板導軌長度的1/2~2/3，對剛性要求較高的機床，則略小于1/2，間距過小，對剛度的進一步提高無明顯作用，從剛度的觀點來看，導軌的厚度應為寬度的三分之一左右，本設計中的過渡壁是采用單壁連接的。

機床的床身在裝配時，用螺釘互相連接成為整體，一般機床在工作時，床身或底座下都需要用螺栓固定在地基上。

2.4.7 截面寬度和高度的確定

受有空間力，并且扭轉載荷的床身，則寬度由剛度要求而定，剛度約與寬度的平方成正比，因此，這類床身應在結構允許的條件下盡量的寬一些。

無床腿，直接支撐在基礎上的床身，其高度決定于工件的高度，使工件處于最便于觀察的位置，因此，高度往往小于寬度，因此剛度靠床身和基礎聯合保證。綜上分析，可得出床身的基本尺寸為：

床身高：600mm 矩形導軌（后導軌）

630mm 三角形導軌（前導軌）

床身寬：745mm

太多了，呵呵 你給我發(fā)信息啊，maojunli2009@163.com 108500335@163.com

三、小型機床都有什么用途，適合做什么

小型多功能機床一般零件都能加工。

現有小型多功能機床多為在車削主軸箱上裝有可轉位的立銑頭架。由于轉位環(huán)節(jié)設計不合理，在切削過程中立銑頭產生振動，影響被加工零件的精度。而且一般車削頭與立銑頭相距太近，給操作者帶來不便。

小型多功能機床目的在于設計一種集臥車、臥鏜、臥銑、臥鉆、立銑、立鉆的功能，整機具有合理的剛度和精度，以模塊化方法設計，可滿足不同工作需要的小型多功能機床。

四、機械設計的關鍵和重點是什么，最基本的設計又是什么，設計一個機床或者加工中心需要哪些步驟？

　機械設計（machine design），根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。

機械設計是機械工程的重要組成部分，是決定機械性能的最主要因素。由于各產業(yè)對機械的性能要求不同而有許多專業(yè)性的機械設計，如紡織機械設計、礦山機械設計、農業(yè)機械設計、船舶設計、汽車設計、機床設計、壓縮機設計、內燃機設計、汽輪機設計、泵設計等專業(yè)性的機械設計分支學科。

機械設計大體可分為 ：

①新型設計（開發(fā)性設計）。應用成熟的科學技術或經過實驗證明可行的新技術，設計未曾有過的新型機械，主要包括功能設計和結構設計。

②繼承設計。根據使用經驗和技術發(fā)展對已有的機械設計更新，以提高性能、降低制造成本或減少運行費用。

③變型設計。為適應新的需要對已有的機械作部分的修改或增刪，從而發(fā)展出不同于標準型的變型產品。

機械設計的主要程序為：

①根據用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設計任務。

②初步設計。包括確定機械的工作原理和基本結構形式，進行運動設計、結構設計并繪制初步總圖以及初步審查。

③技術設計。包括修改設計（根據初審意見）、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。

④工作圖設計。包括最后的修改（根據二審意見）、繪制全部工作圖（如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等）、制定全部技術文件（如零件表、易損件清單、使用說明等）。

⑤定型設計。用于成批或大量生產的機械。對于某些設計任務比較簡單（如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計等）的機械設計可省去初步設計程序。

設計機床：先設計系統精度，設計精度以后，按工作范圍找主要部件，先要設計精度，會整個環(huán)節(jié)的精度計算，震動對精度的影響到底有多大，還要會結構設計，這和一般的設備結構設計部同，非常嚴格，主要考慮的是剛度問題，是一個系統的剛度，這非常復雜，還要處理低速問題，怎么用輔助力克服‘爬行’，如果進行低速驅動，如何進行超高速驅動，如何處理多次方的震動問題，

行低速驅動，如何進行超高速驅動，如何處理多次方的震動問題，

- i" r/ j/ M0 n! }! S5 M最后你要會這臺機床的混凝土基礎部分的設計

以上就是小編對于廢舊機床做成景觀設計問題和相關問題的解答了，如有疑問，可撥打網站上的電話，或添加微信。

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