07.16 機械設計之導軌的結構佈局設計

這篇文章主要和大家分享一下,直線導軌在設備中的結構佈局和在設計過程需要注意的一些細節,因為我的經驗大多侷限在立式加工中心和數控龍門銑這一類的設備上,所以我的結構佈置也會相應的以這幾種類型的設備作為案例的談他們的佈局,雖然在設備的結構上與其它一些機床設備存在很大的差異,但是直線導軌的佈局和設計注意事項應該是差不多的,一定有很多相通的地方。

我採用的說明圖紙,是我以前做過的產品的設計圖紙,在設計結構上肯定是比較個人風格一些的,可能和很多這一行的設計工程師有不一樣的地方,或者你們有更好的實現的結構和佈局,比我的現在採用的結構更優化,更具推廣和實用意義,所以對一些帶有個人化特點的介紹,只供大家做一個設計方面的參考,我並沒有規定說,以後這個類型的直線導軌一定要採用我的這種結構佈局,在這裡我只是給大家理順一個思路,並把我以前在設計過程中,製造過程中,裝配過程中,調試過程中,售後過程中所遇到的一些經驗和教訓呈現給大家,希望大家以後在你的職業生涯中儘量少走彎路,少交點學費,少碰點釘子。

(題外話)還有,在這裡我更多的是分享機械設計類的知識,本人並不具備教各位怎麼賺大錢的能力,也沒有相應的生財有道的途徑,其實我也喜歡錢,但是人生中總有些事情是比錢重要的東西,或者說在你賺大錢之前,你必須去積累和學習的東西,很多私信我的朋友經常為工資的多少而煩惱,我覺得大可不必,你的人生是一場馬拉松,一時之得失,並不能決定你一世之成就,如果想賺到錢,那就把自己的利用價值和財商提高一些,這些都是需要通過大量的學習和實踐才能得到了,至少對於很多普通人來說是這樣子的,喜歡錢沒有錯,但你得準備好條件去換。

那我們進入正題,首先依然是先看圖紙,因為沒有圖紙的設計說明,簡直就是不以結婚為目的的談戀愛,那都叫耍流氓。

機械設計之導軌的結構佈局設計

這是一臺立式加工中心的光機圖紙,其中紫色線條部分就該加工中心的X、Y、Z三相直線導軌的佈置位置,他們的功能就是實現該加工中心X、Y、Z三個方向的傳動。其中X、Y兩個方向是水平放置的,而Z向是垂直放置的,這個在直線導軌選型的時候,是需要和導軌供應商確認好放置方式的,你必須告訴供應商你的導軌是用於什麼樣的狀態,是水平,還是垂直,或者是懸空等,供應商在給你做定型推薦的時候,他們也會根據你的使用情況來推薦給你最時候的直線導軌。

再上一張圖紙,我們從側面來看一下,這X、Y、Z三個方面的導軌佈局是一個什麼樣的情況。

機械設計之導軌的結構佈局設計

如果你是一個有相當經驗的機械行業從業者,其實你是應該可以根據上面這兩個圖紙畫出這個立式加工中心的大件圖紙了,因為無論是改設備的結構,還是外形,這兩張圖紙都作了很好的呈現,尤其是一些細節也有了相對詳細的描述。以上給你參考的是一個光機裝配圖,在一些細節上的表述我會在接下來的圖紙裡給大家介紹。我們今天抽取這個立式加工中心的底座來給大家介紹,下面還是要上圖說話。

機械設計之導軌的結構佈局設計

以上這張圖就是一個底座的直線導軌裝配圖,紫色的部分就是導軌的裝配狀態,在設計的過程中,需要注意的是導軌的跨度的選取,即兩條導軌之間的距離,這在某種程度上決定了機床加工的剛性和穩定性,也決定了機床精度的穩定性,同時我們還需要考慮一個關鍵點,那就是潤滑油的聚集與回收,因為這種類型的機床,直線導軌和絲桿都是採用潤滑站進行定時定點潤滑的,所以潤滑後的廢油如何收集是一個需要考慮的關鍵點,如果不作這方面的考慮,那機床在正常使用時,潤滑油會四處橫流,弄髒一地,這也是體現設計能力和工業水準的地方。同時我們還要考慮兩條直線導軌上滑塊的間距,這個間距的確定牽涉到直線導軌的長度的確定,滑塊跨距+行程+適當的安全長度(我一般給20mm左右)=線軌的設計長度,線軌的長度的選取要儘量參考你所選定的線軌品牌的標準長度,因為這牽涉到一個成本的問題,如果你選擇的是非標長度,供應商通常是從標準長度上割取你所需要的長度,但是浪費的部分你也是要付費的,而且還要付加工費,也就是說,你如果按他們的標準長度選可能會長一點點,而且價格還更便宜,這個是一個需要深入溝通,他們才會提醒你的技術點,因為對很多設計的人來說,通常是不願意變更自己的設計長度的,因為這牽涉到一系列的尺寸變更和零件圖的變更,是個很繁瑣的事情,所有很多人都選擇承受這部分多餘的成本,但是對於一些有經驗的設計工程師來說,在確定導軌長度前,就會與供應商溝通並確認對方的標準導軌長度,並儘量在設計的時候儘量往標準長度上靠取,這樣既不用修改自己的設計,也可以最低成本和最快速度的採購到自己需要的直線導軌。

我們來看一個導軌安裝的佈局圖,裡面有些技術點是需要介紹一下的。

機械設計之導軌的結構佈局設計

導軌安裝佈局圖,每條導軌都需要有基準面,在這個向的視圖中,基準面包括兩個,一個是水平基準面,一個是垂直基準面,這兩個基準面的選取都需要按你選定的導軌規格尺寸來確認,以不干涉和接觸面最大化為原則,同時滑塊也存在基準面,但是兩條導軌上的滑塊的固定方式是不一樣的。我們放一個放大圖來看一下,首先我們看一下,基準滑塊是如何定位和固定的。

機械設計之導軌的結構佈局設計

這個滑塊有兩個基準面,一個是水平的上平面,一個是垂直的小立面,外加一個帶斜度的壓塊頂死滑塊,這樣的安裝可以將滑塊上的滑鞍最穩固的裝配在直線導軌上,這根導軌就是我們這個方向的基準導軌。我們再來看一下另一根導軌的滑塊的安裝是怎麼樣的。

機械設計之導軌的結構佈局設計

這根導軌的滑塊的定位面只有上平面,而沒有垂直方向的小立面,這是因為裝配導軌的底座和滑鞍的加工都是存在加工誤差的,不可能滿足到定位所有的基準面,所以這個面只能定位上平面,取消垂直面的定位,這樣便於裝配調整。在直線導軌的裝配上,要注意一個點,那就是直線導軌的安裝固定螺孔最好不要在零件加工的時候一起加工出來,而是應該留到裝配現場進行配作,根據我們國內現在的零件加工精度和大的加工環境來說,要想保證固定孔到垂直基準面的距離是很難的,況且在做機床精度的時候還牽涉到某種程度的鏟刮和返工,這就更可能導致固定孔到垂直基準面的距離偏離標準距離,從而導致直線導軌無法貼合基準面,那基準面以就沒有作為基準的實際意義了,這會大大的影響導軌的裝配精度。所以我給大家的建議是,直線導軌的固定孔最好是配作。

至於各零件圖的具體要求,我會在以後的文章中,給大家做一個相對詳細的介紹,在這裡不作具體的分析。

下面我們來看一下,如何與直線導軌的供應商確認直線導軌的圖紙,雖然直線導軌是一個外購的標準件,但是作為設計工程師,我麼還是要按標準的零件圖一樣的出生產圖紙,如下。

機械設計之導軌的結構佈局設計

為什麼要出這個圖紙呢?主要有一下幾個原因:1、確認導軌的型號和具體規格尺寸,便於廠家對導軌的確認,同時也是在和廠家進一步確認,這種導軌的型號是不是有新的變動,因為設計工程師手上的樣本可能是幾年前的樣本,會存在某些規格型號更新的情況,而你還是按老的樣本尺寸去做設計,如果是同型號採購的話,有可能回來的東西會裝配不上,所以標準以下最基本的尺寸和廠家進行確認是非常有必要的。

2、確認導軌的端頭到第一個固定孔的距離,我們因為結構的侷限性,並不是每次都能夠選取到廠家導軌的標準長度的,雖然導軌上固定孔的孔距是標準的,但是最兩端的孔到端頭的距離還是由設計工程師來確定的,這個距離需要和對方確認,否則不一定會滿足你的裝配要求。

3、要確認一個方向使用導軌的數量,是單條使用,還是兩條使用,還是其它數量的導軌同時使用,同時要註明一條導軌上的滑塊數量。

4、確認導軌滑塊的潤滑點的方向和接頭的朝向,這個在裝配的時候就非常的關鍵了,如果你不確認下來,有可能你購買的導軌的潤滑點並沒有安裝的空間,或者結構上實現不了油管的對接,這就是個很大的麻煩。

5、確認導軌的基準面和滑塊的基準面,這個跟設計工程師的具體設計佈局有關係。

6、確認導軌的潤滑方式,是油潤滑,還是脂潤滑,這些都是需要註明的。

這些只是我們設計工程師要做的工作,在你正式把圖紙發給供應商後,你會受到一張這樣的會審表:

機械設計之導軌的結構佈局設計

根據會審表上的各種參數,你必須根據你的實際情況,把這張會審表填好,並簽字蓋章,才能算是真正完成線軌的確認和採購。

所以說,設計工作並不是單純的一個人的事情,你需要有嚴謹的思維,靈活的執行,以及良好的溝通能力,才能真正把一個設計做到你自己的盡善盡美,我們也許做不到一百分,但是我們至少要做到自己的最好。


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