02209机械制造装备设计》考前复习资料2016.1

1、1 2016 年 1 月机械制造装备设计考前复习资料第一章机械制造装备设计方法一、机械制造分为加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备四大类。专用机床：用于特定工件的特定表面，按特定工序进行加工的机床。结构简单，适用于大批量生产。专用化机床：用于形状相似尺寸不同的工件的特定表面，按特定的工序进行加工的机床。通用机床：用于多种工件、尺寸、形状、加工面的机床。结构复杂，适用于单件或中小批量生产。二、创新设计通常从市场调研和预测开始，明确产品设计任务，经过产品规划、方案设计、技术设计和施工设计 4 个阶段。三、系列化设计在设计某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型的产品为基型，以它为基础，

2、运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。四、机械制造装备应满足的一般功能要求：强度、刚度和抗振性方面的要求，加工稳定性方面的要求，耐用度方面的要求，加工精度方面的要求等，技术经济性方面的要求。五、可靠度：产品在规定的条件下何规定的时间内，完成规定任务的概率。不可靠度（累计时效概率）：产品在规定的条件下何规定的时间内，未完成规定任务的概率。第二章金属切削机床设计（重点）一、机床设计应满足的基本要求：工艺范围、柔性、刚度、精度、生产率、自动化、成本、可靠性等。二、机床的工作原理：通过刀具和工件的相对运动，由刀具切除工件表面多余的金属材料，使工件

3、具有要求的形状和尺寸。三、机床的主要技术指标：工艺范围、运行模式、生产率、主要参数、性能指标、驱动方式、成本和周期。四、发生线的形成方法轨迹法（描述法）成形法（仿形法）相切法（旋切法）展成法（滚切法、创成法）五、车床的运动功能式：/ c ,z ,x/ tpffw铣床的运动功能式：/ y , z, x, c /fffpww 表示工件， t 表示刀具， f 表示进给运动，p 表示主运动，c 表示绕 z 轴的回转运动六、相关概念机床的几何精度：机床在空载条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状、旋转、相互位置和相对运动的精确程度。机床的运动精度：是指机床空载并以工作速度运动时，执行部件的几何

4、位置精度。七、主参数：反映机床规格大小和最大工作能力的一种参数。第四节主传动系设计（重点）一、主传动系设计的基本要求1）满足机床使用性能要求。2）满足机床传递动力要求。3）满足机床工作性能的要求。所有零、部件要求足够的刚度、精度和抗振性，热变形特性稳定。4）满足产品设计经济性的要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节省材料，降低成本。5）调整维修方便，结构简单、合理，便于加工和装配。防护性能好，使用寿命长。二、分级变速主传动系的设计1、结构式： z=8，公比为 1.41，结构式：1248222，口诀：上1 下 3（最后一个变速组）上述结构式中第一变速组为基本组，第二变速组是为第一扩大组，第

5、三变速组为第二扩大组。分配降速比：z=8：123min11111.4114.11.41unn定电2、变速范围和极限传动比2 （1）变速范围 : （2）为防止传动比过小造成从动轮过大，增加变速箱的尺寸，需限制最小传动比min1/ 4。为减小振动，提高传动精度，需限制直齿轮的max2，直齿轮变速组的极限变速范围rn8。（3）主轴的变速范围：1maxminn/zrnn3、主轴的计算转速：指主轴传递全部功率的最低转速。计算公式：（该公式只适用于主轴，其他轴的计算转速都等于该轴的最低转速）4、机床主传动系统设计的一般原则 1 ）传动副前多后少的原则。可减小变速箱的尺寸。 2 ）前密后疏：传动顺序与扩大顺

6、序一致。可减小变速箱的尺寸。 3 ）降速传动比前慢后快：从电动机到主轴之间的总趋势是降速传动，在分配各变速组传动比时，为使中间传动轴具有较高的转速，以减小传动件的尺寸，但中间轴的转速不应过高，以免产生振动、发热和噪声。三、步距角的计算pzk360(k=1 或 k=2) 四、进给传动系统设计应满足的基本要求1）足够的静刚度和动刚度。2）良好的快速响应性，低速运动平稳，灵敏度高。3）抗振性好，不会因摩擦自振。4）足够的调速范围，保证实现所要求的进给量。5）传动精度、定位精度要高。6）结构简单，加工、装配工艺性好，调整维修方便，操纵方便。五、机械进给传动系统的特点1）进给传动是恒转矩传动。2）各传动

7、件的计算转速是最高转速。3）转速图为前疏后密结构。4）变速组的变速范围可取比主变速组较大的值，变速范围rn14。5）采用传动间隙消除机构。6）快速空程传动的采用。7）微量进给机构的采用。第三章 典型部件设计第一节主轴部件设计1、主轴部件应满足的基本要求1）旋转精度：装配后，主轴在低速空载条件下，安装刀具或工件的主轴部位的径向和端面圆跳动。2）抗振性：指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的能力。3）精度保持性：指长期保持其原始制造精度的能力。4）刚度。5）温升和热变形。2、主轴部件的传动方式及选择1）齿轮传动：结构简单、紧凑，能传递较大的扭矩，能适应变转速、变载荷工作。2）带传动：传动平稳，

8、噪声小，适宜高速传动。3）电动机直接驱动。选择：主要取决于主轴的转速、所传递的转矩、对运动平稳性的要求以及结构紧凑、装卸维修方便等。3、传动件位置的合理布置：传动件放在靠近前支承处。4、滚动轴承精度等级的选择：前轴承的精度通常应选得比后轴承高一级。5、主轴轴承的配置形式：速度型、刚度形、刚度速度型第二节 支承件设计1、支承件设计的基本原则（1）足够的刚度和较高的刚度-质量比。13minjnnz主(-1)maxmin() /()iixpiiir3 （2）较好的动态特性。（3）热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小。（4）排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。2、支承件的截面形状选择原则

9、：在最小质量的条件下，具有最大静刚度。3、支承件的形状：箱形类、板块类、梁类。第三节 导轨设计1、直线运动导轨的截面形状：（1）矩形：承载能力大、刚度高、制造简单、检修方便。适于载荷较大而导向要求略低的机床。（2）三角形：磨损时自动补偿磨损量，不产生间隙，用于轻载荷精密机械。（3）燕尾形：可以承受较大的颠覆力矩，间隙调整方便。（4）圆柱形。2、回转运动导轨的截面形状：平面环形、锥面环形、双锥面。3、导轨的间隙对机床的工作性能有着直接的影响，若间隙过大，影响最大的是精度与平稳性。第四章ff 设计1、操作机的定义：具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。2、工业机器人

10、的定义：是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业的机器。3、工业机器人的构成1）操作机是机器人的机械本体，也称为主机。组成部分：手腕、手部（末端执行器）、手臂、机座。2）驱动单元为操作机提供运动和动力3）控制装置控制驱动单元，检测其运动参数并进行反馈4、工业机器人按机械结构类型分类：1）关节型机器人2）球坐标型机器人3）圆柱坐标型机器人4）直角坐标型机器人5、工业机器人的基本技术参数：用途、负载、工作空间范围、额定速度、驱动方式6、工业机器人驱动方式的选择：气压驱动适用于中小型、快速驱动；液压驱动适用于重型、低速驱动第五章机床夹具设计

11、（重点）一、机床夹具的功能（1）保证加工精度，定位获得正确的位置；夹紧加工过程中保证工件在正确的位置上不变。（2）提高生产率，减少辅助时间。（3）扩大机床的使用范围。（4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。二、机床夹具的分类通用夹具：卡盘、平口钳等专用夹具：用于某一特定工件特定工序的夹具。组合夹具：按某一种工件某道工序的加工要求，由一套预先制造好的标准元件拼装成的“专用夹具”。可调整夹具和成组夹具随行夹具三、机床夹具的组成：定位元件及装置、夹紧元件及装置、夹具体、导向对刀元件、动力装置、其他装置四、完全定位：根据工件加工表面的位置要求，需要限制的自由度等于六个。不完全定位：根据工件加工表面的位

12、置要求，需要限制的自由度少于六个。五、一块长v 形块限制4 个自由度， 两块短 v 形块限制4 个自由度）六、加工误差包括有：1）工件在夹具中得定位、夹紧误差；2）夹具带着工件安装在机床上，相对于机床主轴或导轨的位置误差；3）加工过程中的误差。定位误差：工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。产生定位误差的原因：1、基准不重合带来的定位误差2、间隙引起的定位误差3、与夹具有关的因素产生的定位误差4 七、定位误差的计算1）孔定位：)(2d为孔公差为轴公差， ttttddddw2）v 形块定位：当设计基准为外圆轴线：)(707.0为外圆尺寸公差dw八、夹紧机构设计的原则：（1）保证定

13、位准确、可靠；（2）工件与夹具的变形要在许可范围内；（3）夹紧机构必须可靠；（4）操作安全、省力、方便，符合习惯；（5）自动化程度与生产纲领适应。九、夹紧力方向：（1）应有利于工件定位，不能破坏定位；（2）与工件刚性高的方向一致；（3）尽量与切削力、重力方向一致。十、夹紧力作用点：（1）与支承点“点对点”对应；（2）作用在工件刚度高的部位；（3）尽量靠近切削部位；（4）夹紧力反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。第六章物流系统设计一、生产物流： 指企业生产过程中发生的涉及原材料、在制品、 半成品、 产成品等在仓库与车间、车间与车间、工序之间每个环节的流转、移动和储存的全过程。二、料仓式上料装置：用于尺寸较大，形状比较复杂难于自动定向的单件毛坯。三、料斗式上料装置：用于形状简单、尺寸较小的毛坯件。料斗式与料仓式的不同：前者只是将已定向好的工件由储料器向机床供料，而后者则可对储料器中杂乱的工件进行自动定向整理再送给机床。四、 agv的转向方式：操舵转弯转向、差速转弯转向、操舵平动转向。五、按照仓库规模划分：小型（托盘小于2000 个）、中型（托盘2000-5000 个）和大型（托盘大于5000 个）。第七章机械加工生产线设计一、组合机床生产线：用于箱体类和杂类工件的大批量生产。二、专用机床生产线：用于产品结构特殊、复杂、稳定大批大量生产