机械制造装备设计

1、主页第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 机械制造装备设计方法机械制造装备设计方法第三章第三章 金属切削机床设计金属切削机床设计退出退出下一页下一页第四章第四章 工业机器人设计工业机器人设计主页第七章第七章 机械加工生产线总体设计机械加工生产线总体设计第五章第五章 机床夹具设计机床夹具设计第六章第六章 物流系统设计物流系统设计退出退出下一页下一页MRP& MRP MRP(Material Requirement Planning)物料需求计划：是以物料计划人员或存货管理人员为核心的物料需求计划体系，它的涵盖范围仅仅为物料管理这一块。 主要用于非独立性需求（相关性需求）性质的库存控制。 制

2、造资源计划（Manufacturing Resources Planning简称MRP：将公司高层管理与中层管理结合在一起,以制造资源计划为活动核心,促使企业管理循环的动作,达到最有效的企业经营。其涵盖范围包含了企业的整个生产经营体系，包括经营目标、销售策划、财务策划、生产策划、物料需求计划、采购管理、现场管理、运输管理、绩效评价等等各个方面。 从MRP到ERP MRP 通用计算公式:净需求=毛需求+已分配量+安全库存-计划在途-实际在途-可用库存 第一章 绪论第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 机械制造装备及其在国民经济中的重要作用机械制造装备及其在国民经济中的重要作用第二节第二节 机械制造

3、装备应具备的主要功能机械制造装备应具备的主要功能第三节第三节 机械制造装备的分类机械制造装备的分类返回主页返回主页退出退出上一页上一页下一页下一页第一章 绪论1.1 1.1 机械制造装备及其在国民经济中的重要作用机械制造装备及其在国民经济中的重要作用 （一）制造业是一个国家或地区经济发展的重（一）制造业是一个国家或地区经济发展的重 要支柱。要支柱。（二）机械制造业是制造业的核心。（二）机械制造业是制造业的核心。（三）机械制造业的发展状况。（三）机械制造业的发展状况。上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章第一章 绪论1.2 1.2 机械制造装备应具备的主要功能机械制造装

4、备应具备的主要功能 （一）一般的功能要求（一）一般的功能要求（1）加工精度方面的要求（2）强度、刚度和抗震性方面的要求（3）加工稳定性方面的要求（4）耐用性方面的要求（5）技术经济方面的要求（二）柔性化（二）柔性化（三）精密化（三）精密化（四）自动化（四）自动化（五）机电一体化（五）机电一体化（六）节材（六）节材（七）符合工业工程要求（七）符合工业工程要求（八）符合绿色工程要求（八）符合绿色工程要求返回主页返回主页退出退出上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章机械制造装备设计1 1。3 3 机械制造装的分类机械制造装的分类第一章 绪论1.3 1.3 机械制造装备的分类机械制造装备的分类 （一

5、）加工装备：（一）加工装备：机械制造装备包括机械制造装备包括加工装备、工艺装备、仓储运输装备和辅助装备四大类。（二）工艺装备：（二）工艺装备：（三）仓储运送装备：（三）仓储运送装备：主要指机床。机床是制造机器的机器，也称工作母机。各种刀具、模具、夹具、量具等总称为工艺装备。它是保证产品制造质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段。仓储运输装备包括各级仓储、物料运输、机床上下料、机器人等。退出退出上一页上一页进入下一章进入下一章返回主页返回主页返回本章返回本章第二章 机械制造装备设计方法第二章第二章 机械制造装备设计方法机械制造装备设计方法 第一节第一节 机械制造装备设计的类型机械制造装备设计

6、的类型第二节第二节 机械制造装备设计的方法机械制造装备设计的方法第三节第三节 机械制造装备设计的评价机械制造装备设计的评价返回主页返回主页退出退出上一页上一页下一页下一页第二章 机械制造装备设计方法2.1 2.1 机械制造装备设计的类型机械制造装备设计的类型 一、创新设计一、创新设计二、变形设计二、变形设计三、组合设计三、组合设计上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章第二章 机械制造装备设计方法2.2 2.2 机械制造装备设计的方法机械制造装备设计的方法 一、机械制造装备设计的典型步骤一、机械制造装备设计的典型步骤二、系列化设计二、系列化设计三、模块化设计三、模块化设

7、计上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、合理化工程四、合理化工程返回本章返回本章第二章 机械制造装备设计方法产品规划阶段产品规划阶段需求分析需求分析调查研究调查研究预测预测可行性分析可行性分析编制设计任务书编制设计任务书方案设计阶段方案设计阶段对设计任务的抽象对设计任务的抽象建立功能结构建立功能结构 图图1寻求原理解与解决方法寻求原理解与解决方法初步设计方案的形成初步设计方案的形成 图图3初步设计方案的评价与筛选初步设计方案的评价与筛选退出退出下一页下一页返回本节返回本节 2.2.1 机械制造装备设计的典型步骤机械制造装备设计的典型步骤返回主页返回主页1、2、3、4、5、1、2、

8、3、4、5、（一）（一）（二）（二）第二章 机械制造装备设计方法技术设计阶段技术设计阶段确定结构原理方案确定结构原理方案总体设计总体设计结构设计结构设计施工设计阶段施工设计阶段零件图设计零件图设计完善装备图完善装备图商品化设计商品化设计编制技术文档编制技术文档退出退出返回本节返回本节 2.2.1 机械制造装备设计的典型步骤机械制造装备设计的典型步骤返回主页返回主页1、2、3、1、2、3、4、（三）（三）（四）（四）下一页下一页第二章 机械制造装备设计方法系列化设计的基本概念系列化设计的基本概念退出退出返回本节返回本节2.2.2 系列化设计系列化设计返回主页返回主页（一）（一）（二）（二） 系列

9、化设计的优缺点系列化设计的优缺点（三）（三） 系列化设计的步骤系列化设计的步骤1、2、3、主参数和主要性能指标的确定主参数和主要性能指标的确定参数分级参数分级制定系列型谱制定系列型谱纵系列产品纵系列产品横系列产品横系列产品跨系列产品跨系列产品abc下一页下一页第二章 机械制造装备设计方法模块化设计的基本概念：模块化设计的基本概念：退出退出返回本节返回本节2.2.3 模块化设计模块化设计返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）模块化设计的优缺点模块化设计的优缺点（三）（三）模块化设计的步骤模块化设计的步骤1、2、3、明确任务建立功能结构 图图4 4、图图6 6合理确定产品的系列型谱和参数下一页下

10、一页模块模块是具有一定功能的零件、组件或部件，模块上具有特定的联接表面和联接方法，以保证相互组合的互换性和精确度。模块化设计是模块化设计是提高产品质量、降低成本、加快设计进度、进行组合设计的重要途径。1、2、第二章 机械制造装备设计方法退出退出返回本节返回本节2.2.4 合理化工程合理化工程返回主页返回主页进入下一节进入下一节合理化工程是一种管理哲理。合理化工程是一种管理哲理。合理化工程的主要目的是合理化工程的主要目的是采用先进的信息处理技术，进行产品结构的重组、产品设计开发过程的重组和设计/管理系统信息集成，尽可能减少产品零部件的类别数，从而缩短产品的开发周期，提高产品设计质量。1、2、第二

11、章 机械制造装备设计方法2.3 2.3 机械制造装备设计的评价机械制造装备设计的评价 一、技术经济评价一、技术经济评价二、可靠性评价二、可靠性评价三、人机工程学评价三、人机工程学评价上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、结构工艺性评价四、结构工艺性评价五、产品造型评价五、产品造型评价六、标准化评价六、标准化评价返回本章返回本章第二章 机械制造装备设计方法建立目标系统和确定评价标准建立目标系统和确定评价标准退出退出返回本节返回本节2.3.1 技术经济评价技术经济评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）确定重要性系数确定重要性系数 图图7 7（四）（四）确定各设计方案的评价分数确

12、定各设计方案的评价分数总权重值总权重值ZQj技术评价技术评价Tj经济评价经济评价Ej:经济评价是经济评价是理想生产成本CL与实际生产成本Cs之比,即: Ej = CL/Cs技术经济评价的步骤技术经济评价的步骤:（三）（三）（五）（五）（七）（七）（六）（六）1、2、通常理想成本CL应低于市场同类产品最低价的70%。经济评价Ej越大，代表经济效果越好，Ej=1Ej=1的方案经济上最理想。如经济评价值小于小于0.70.7，说明方案的实际生产成本大于市场同类产品的最低价，一般不予考虑。技术经济评价技术经济评价TEj:TEj:有两种计算方法有两种计算方法1、当Tj和Ej的值相差不太悬殊时不太悬殊时，可

13、用均值法计算Ej值：2、TEj = （ Tj+Ej）/2当Tj和Ej的值相差很悬殊时很悬殊时，建议用双曲线法计算Ej值：TEj = Tj+Ej下一页下一页第二章 机械制造装备设计方法可靠性特征量可靠性特征量退出退出返回本节返回本节2.3.2 可靠性评价可靠性评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二） 可靠性预测可靠性预测下一页下一页产品可靠性指标产品可靠性指标可靠性可靠性维修性维修性有效性有效性耐久性耐久性安全性安全性可靠度可靠度可靠寿命可靠寿命累积失效概率累积失效概率失效率失效率平均寿命平均寿命平均修复时间平均修复时间修复率修复率维修度维修度极限有效度极限有效度平均有效度平均有效度瞬时有效

14、度瞬时有效度可靠性指标的分配可靠性指标的分配（三）（三）第二章 机械制造装备设计方法（一）人因素方面（一）人因素方面（二）机器因素方面（二）机器因素方面（三）环境因素方面（三）环境因素方面（四）人机系统方面（四）人机系统方面退出退出返回本节返回本节2.3.3 人机工程学评价人机工程学评价返回主页返回主页下一页下一页第二章 机械制造装备设计方法加工工艺性加工工艺性装配工艺性装配工艺性退出退出返回本节返回本节2.3.4 结构工艺性评价结构工艺性评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）下一页下一页（三）（三）维修工艺性维修工艺性结构工艺性评价的目的是结构工艺性评价的目的是降低生产成本,缩短生产时

15、间,提高产品质量。结构工艺性应从加工、装配、维修和运输等方面来评价。第二章 机械制造装备设计方法产品造型设计产品造型设计产品色彩产品色彩退出退出返回本节返回本节2.3.5 产品造型评价产品造型评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）下一页下一页机械产品的造型的总原则是机械产品的造型的总原则是经济实用、美观大方。“经济”指的是造型成本低，并有助于提高产品的可靠性、寿命和人机界面。“实用”指的是实用操作方便、舒适、符合人体的生理和心理特征。1、尺度与比例、尺度与比例2、对称与均衡、对称与均衡3、安定与轻巧、安定与轻巧4、对比与调和、对比与调和5、过度与呼应、过度与呼应6、节奏与韵律、节奏与韵律

16、7、重点与一般、重点与一般1、色调选择、色调选择2、配色方法、配色方法第二章 机械制造装备设计方法标准化及其目的标准化及其目的标准分类标准分类退出退出返回本节返回本节2.3.6 标准化评价标准化评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）进入下一章进入下一章（三）（三）企业标准体系结构企业标准体系结构 图图2222产品设计的标准化产品设计的标准化（四）（四）1、技术标准技术标准工作标准工作标准 图图21 21 管理标准管理标准2、3、1、2、3、4、企业标准的审查企业标准的审查设计文件的标准化审查设计文件的标准化审查工艺文件的标准化审查工艺文件的标准化审查工装设计文件的标准化审查工装设计文件的

17、标准化审查第三章 金属切削机床设计第三章第三章 金属切削机床设计金属切削机床设计 第一节第一节 概述概述第二节第二节 金属切削机床设计的基本理论金属切削机床设计的基本理论第三节第三节 金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计返回主页返回主页退出退出上一页上一页下一页下一页第四节第四节 主传动系主传动系设计设计第三章 金属切削机床设计第三章第三章 金属切削机床设计金属切削机床设计 第五节第五节 进给传动系设计进给传动系设计第六节第六节 主轴部件设计主轴部件设计第七节第七节 支承件支承件设计设计返回主页返回主页退出退出上一页上一页下一页下一页第八节第八节 导轨导轨设计设计第三章 金属切削机床设计第

18、三章第三章 金属切削机床设计金属切削机床设计 第九节第九节 机床刀架和自动换刀装置设计机床刀架和自动换刀装置设计第十节第十节 机床控制系统设计机床控制系统设计返回主页返回主页退出退出上一页上一页下一页下一页第三章 金属切削机床设计3.1 3.1 概述概述一、机床设计应满足的基本要求一、机床设计应满足的基本要求二、机床设计方法二、机床设计方法三、机床设计步骤三、机床设计步骤上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章第三章 金属切削机床设计（一）工艺范围（一）工艺范围 （二）柔性（二）柔性（三）与物流系统的可亲性（三）与物流系统的可亲性 （四）刚度（四）刚度（五）精度（五）精

19、度 （六）噪声（六）噪声（七）成产率和自动化（七）成产率和自动化 （八）成本（八）成本（九）生产周期（九）生产周期 （十）可靠性（十）可靠性（十一）造型与色彩（十一）造型与色彩退出退出返回本节返回本节3.1.1 机床设计应满足的基本要求机床设计应满足的基本要求返回主页返回主页下一页下一页第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节3.1.2 机床设计方法机床设计方法返回主页返回主页下一页下一页 （一）（一）机床设计机床设计正在向着“以系统为主的机床设计”方向发展，即在机床设计时要考虑它如何更好的适应FMS等先进制造系统的要求，例如要求具有时、空柔性，与物流的可亲性等等。（二）机床设计方法是

20、（二）机床设计方法是根据其设计类型而定。通用机床采用系列化设计方法。系列中基型产品属创新设计类型，其他属变形设计类型。有些类型，如组合机床属组合设计类型。（三）（三）在创新设计类型中，机床总体方案的产生方法可采用分析式设计或创成式设计。分析式设计或创成式设计。第三章 金属切削机床设计 （二）总体设计（二）总体设计退出退出返回本节返回本节3.1.3 机床设计步骤机床设计步骤返回主页返回主页进入下一节进入下一节 （三）（三） 结构设计结构设计 （一）确定结构原理方案（一）确定结构原理方案（六）（六） 定型设计定型设计（五）机床整机综合评价（五）机床整机综合评价 （四）工艺设计（四）工艺设计 第三章

21、 金属切削机床设计3.2 3.2 金属切削机床设计的基本理论金属切削机床设计的基本理论（一）（一）上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页机床的运动学原理机床的运动学原理机床运动学是研究、分机床运动学是研究、分析和实现机床期望的加析和实现机床期望的加工功能所需要的运动功工功能所需要的运动功能配置能配置返回本章返回本章第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页金属切削机床的基本功能金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必须的运动和动力。其基本工作原理是：其基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，形成工件加工表面

22、的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。工件表面的形成方法工件表面的形成方法机床运动功能方案设计机床运动功能方案设计3.3.2 机床的运动功能设计机床的运动功能设计几何表面的形成原理图示几何表面的形成原理图示12a) 平面平面12b) 圆柱面圆柱面12c) 平面平面12d) 圆锥面圆锥面1母线母线2导线导线发生线的形成图示发生线的形成图示1fnn1.fn1n21a)c)b)fn1n2fd)e)a)点刃车刀车外圆柱面点刃车刀车外圆柱面 b)宽刃车刀车外圆柱面宽刃车刀车外圆柱面 c)砂轮磨外圆柱面砂轮磨外圆柱面 d)盘铣刀铣外圆柱面盘铣刀铣外圆柱面 e)滚齿加工滚齿加工第三章 金属切削机床设计退出退出

23、返回本节返回本节 工件表面的形成方法工件表面的形成方法返回主页返回主页下一页下一页几何表面的形成原理图示几何表面的形成原理图示发生线的形成图示发生线的形成图示发生线的形成：发生线的形成：1）轨迹法（描述法）轨迹法（描述法） 2）成型法（仿形法）成型法（仿形法） 3）相切法（旋切法）相切法（旋切法） 4）范成法（滚切法）范成法（滚切法）机床运动功能方案设计机床运动功能方案设计1.工艺分析工艺分析2.选取坐标系选取坐标系3.写出机床运动功能式写出机床运动功能式4.画出机床运动功能图画出机床运动功能图(例：滚齿机）例：滚齿机）5.绘制机床传动原理绘制机床传动原理图图第三章 金属切削机床设计退出退出返

24、回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页运动功能图形符号运动功能图形符号a)回转运动回转运动b)直线运动直线运动ZfBaYaCpCfW/CfYaZfBaCp/T 第三章 金属切削机床设计3.2 3.2 金属切削机床设计的基本理论金属切削机床设计的基本理论（二）（二）（三）（三）（四）（四）上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页（五）（五）（六）（六）3、1、6、5、2、4、精度精度运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度几何精度精度保持性精度保持性刚度刚度抗振性抗振性热变形热变形噪声噪声返回本章返回本章第三章 金属切削机床设计3.3 3.3 金属切削

25、机床总体设计金属切削机床总体设计 一、机床系列型谱的制定一、机床系列型谱的制定二、机床的运动功能设置二、机床的运动功能设置三、机床总体结构方案设计三、机床总体结构方案设计上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、机床主要参数的设计四、机床主要参数的设计返回本章返回本章第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节3.3.1 机床系列型谱的制定机床系列型谱的制定返回主页返回主页下一页下一页中型卧式机床的简略系列型谱表中型卧式机床的简略系列型谱表 型式型式最大最大工件直径工件直径/mm万万 能能式式马马鞍鞍式式提提高高精精度度无无丝丝杠杠式式卡卡盘盘式式球球面面加加工工端端面面车车床床

26、2503204005006308001000注：注： 基型，基型， 变型变型第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页（一）运动功能分配设计（一）运动功能分配设计（二）结构布局设计：（二）结构布局设计：立式、卧式、斜置式3.3.3 机床总体结构方案设计机床总体结构方案设计 （三）机床总体结构的概略形状与尺寸设计（三）机床总体结构的概略形状与尺寸设计设计的主要依据是：设计的主要依据是：机床总体结构布局设计阶段评价后所保留的机床总体结构布局形态图，驱动与传动设计结果，机床动力参数及加工空间尺寸参数，以及机床整机的刚度及精度分配。评价的主要因素有：评价的主要因素有：

27、1）性能 2）制造成本 3）制造周期 4）生产率 5）与物流的可亲性 6）外观造型 7）机床总体结构方案设计修改与确定 第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页（一）主参数和尺寸参数（一）主参数和尺寸参数（二）运动参数（二）运动参数3.3.4 机床主要参数的设计机床主要参数的设计 机床的主要技术参数包括机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，基本参数可包括尺寸参数、运动参数和动力参数。 机床主参数是机床主参数是代表机床规格大小既反映机床最大工作能力的一种参数，有些机床还规定有第二主参数。 运动参数是指运动参数是指机床执行件如主轴、工作安装部件（工作台、

28、刀架）的运动速度。主运动参数主运动参数：(1) 最低（nmin）和最高（nmax)转速的确定（2）主轴转速数列呈等比级数规律分布，转数范围内 的转数相对均匀损失率为： A= (n-nj)/n产生的最大转速相对损失为：A=(nj+1-nj)/ nj+1=1 - nj/nj+1 第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节3.3.4 机床主要参数的设计机床主要参数的设计 （三）动力参数（三）动力参数 （1）主电动机功率的确定 （2）进给驱动电动机功率的确定 （3）快速运动电动机功率的确定 金属切削机床实例课外资料金属切削机床实例课外资料第三章 金属切削机床设

29、计 3.4 3.4 主传动系设计主传动系设计 一、主传动系设计应满足的基本要求一、主传动系设计应满足的基本要求二、主传动系分类和传动方式二、主传动系分类和传动方式三、分极变速主传动系三、分极变速主传动系上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、无极变速主传动系四、无极变速主传动系返回本章返回本章五、数控机床主传动系五、数控机床主传动系 设计特点设计特点第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页3.4.1 主传动系设计应满足的基本要求主传动系设计应满足的基本要求 （一）（一） 满足机床使用性能要求满足机床使用性能要求（二）（二） 满足机床传递动力要求满

30、足机床传递动力要求（三）（三） 满足机床工作性能的要求满足机床工作性能的要求（四）（四） 满足产品设计经济性的要求满足产品设计经济性的要求（五）（五） 维修调整方便，结构简单、合理，维修调整方便，结构简单、合理， 便于加工和装配。便于加工和装配。 第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.2 主传动系分类和传动方式主传动系分类和传动方式 主传动系一般由主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如 主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制 动机构等部分组成。（一）主传动系分类（一）主传动系分类 （1）按驱动主传动的电机类型：）按驱动主传动的电

31、机类型： 交流电动机驱动、直流电动机驱动 （2）按传动装置类型：）按传动装置类型： 机械传动装置、液压传动装置、 电气传动装置以及它们的组合 （3）按变速的连续性：）按变速的连续性： 分极变速传动、无极变速传动（二）主传动系的传动方式（二）主传动系的传动方式 集中传动方式集中传动方式：主传动系的全部传动和变速机构集中 装在同一个主轴箱内。 图图11 分离传动方式分离传动方式 ：主传动系中的大部分传动和变速机构 装在远离主轴的单独变速箱中。 图图12第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （一）拟定转速图和结构式

32、（一）拟定转速图和结构式 （1）转速图）转速图 在转速图中可以表示出传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转速值，各传动副的传动比等。 设一中型卧室车床，其变速传动系设一中型卧室车床，其变速传动系 图图13 （2）结构式）结构式 变速组的级比变速组的级比是指主动轴上同一点传往被动轴相邻两传动线的比值，用 表示。级比 中的指数值 称为指数，相当于上述相邻两传动线与被动轴交点之间相距的格数。iXiXiX第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （二）各变速组的变速范围及

33、极限传动比（二）各变速组的变速范围及极限传动比 变速组中最大与最小传动比的比值，称为变速组中最大与最小传动比的比值，称为 该变速组的变速范围。即该变速组的变速范围。即： （i=0，1，2，j) 在设计机床主传动系时， 一般限制降速最小传动比最小传动比 直齿直齿圆柱齿轮的 最大升速比最大升速比 斜齿斜齿圆柱齿轮可取iiiuuR)/()(minmax4/1min主u2max主u5 . 2max主u第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （三）主变速传动系设计的一般原则（三）主变速传动系设计的一般原则 （1）传动副前

34、多后少的原则 （2）传动顺序与扩大顺序相一致的原则 （3）变速组的变速要前慢后快，中间轴的转 速不宜超过电动机的转速 第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （四）主变速传动系的几种特殊设计（四）主变速传动系的几种特殊设计 （1）具有多速电动机的主变速传动系设计 采用多速异步电机和其它方式联合使用，可以 简化机床的机械结构，使用方便。 多刀半自动车床的主变速传动系图和转速图多刀半自动车床的主变速传动系图和转速图/16 （2）具有交换齿轮的变速传动系 交换齿轮的变速组应设计成对称分布的。交换 齿轮可用较少的齿轮，

35、得到多级转速，变速箱 结构大大简化。 液压多刀半自动车床主变速传动系液压多刀半自动车床主变速传动系/17 （3）采用公用齿轮的变速传动系 采用公用齿轮可以减少齿轮的数目，简化结构，缩短轴向尺寸。铣床主变速传动系图铣床主变速传动系图/11第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （五）扩大传动系变速范围的方法（五）扩大传动系变速范围的方法 （1）增加比变速组 （2）采用背轮机构 （3）采用双公比的传动系 （4）采用分支传动 第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分

36、级变速主传动系分级变速主传动系 （六）齿轮齿数的确定（六）齿轮齿数的确定 对于定比传动的齿轮齿数和带轮直径，可 依据机械设计手册推荐的方法确定。 确定齿轮齿数时，选取合理的齿数和是很 关键的。各队传动副的齿数和应该是相同的。 齿轮的中心距取决于传递的扭矩。扭矩越大， 中心矩越大。 一般在主传动中，取最小齿轮齿数 三联滑移齿轮的最大于此大齿数之间的齿 数差应大于或等于4。 齿轮齿数确定后，还应验算转速误差： 式中：n-主轴实际转速 n-主轴的标准转速 -公比 2018minZ)%1(10/ )(nnn第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变

37、速主传动系分级变速主传动系 （七）计算转速（七）计算转速 （1）机床的功率扭转特性）机床的功率扭转特性 驱动直线运动工作台的这类机床的主运 动属恒扭矩传动。如刨床的工作台。 主运动是旋转运动的机床基本上是恒 功率传动。如车床、铣床的主轴。 主轴或各传动件传递全部功率的最低 转速为它们的计算转速 （2）变速传动系中传动件计算转速的确定）变速传动系中传动件计算转速的确定 变速传动系中的传动件包括轴和齿轮，它 们的计算转速可根据主轴的计算转速和转速图 确定。确定的顺序是先定出主轴的计算转速， 再顺次由后往前，定出各传动主轴的计算转速 ，然后再确定齿轮的计算转速。jn第三章 金属切削机床设计退出退出返

38、回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （八）变速箱内传动件的空间布置与计算（八）变速箱内传动件的空间布置与计算 （1）变速箱内各传动轴的空间布置）变速箱内各传动轴的空间布置 各传动轴是空间布置（卧式车床主轴箱横截面图卧式车床主轴箱横截面图/23，展开图展开图/24） 各传动轴在一个铅直平面内 （卧式铣床变速箱卧式铣床变速箱/25） （2）变速箱内各传动轴的轴向固定）变速箱内各传动轴的轴向固定 轴向固定的方法有： 一端固定一端固定/26、两端固定两端固定/27。 （3）各传动轴的估算和验算）各传动轴的估算和验算 按扭转刚度估算轴的直径 按弯曲刚

39、度验算轴的直径第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.4 无级变速主传动系无级变速主传动系 （一）无级变速装置的分类（一）无级变速装置的分类 机床主传动中常采用的无级变速装置 有三大类：变速电动机、机械无级变速 装置、液压无级变速装置（二）无级变速主传动系设计原则（二）无级变速主传动系设计原则 （1）尽量选择功率和扭矩特性符合传动 系要求的无级变速装置。 （2）无极变速系统装置单独使用时，其 调速范围较小，满足不了要求，尤 其是恒功率调速范围往往远小于机 床实际需要的恒功率变速范围。第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下

40、一页下一页 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点（一）主传动采用直流或交流电动机无级调速（一）主传动采用直流或交流电动机无级调速 （1）直流电动机无级调速 一般直流电动机恒扭矩调速范围较 大，达30，甚至更大；而恒功率调 速范围较小，仅能达到23。 （2）交流电动机无级调速 一般交流电动机体积小，转动惯性 小，动态响应快；采用全封闭结构， 具有空气强冷，保证高转速和较强 的超载能力，具有很宽的调速范围。第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点（二）数控机床驱动电动机和主

41、轴功率特性的（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 在设计数控机床主传动时，必须考虑 电动机与机床主轴功率特性匹配问题。由 于主轴要求的恒功率变速范围 远大于 电动机恒功率变速范围 ，所以在电动 机于主轴之间要串联一个分级变速箱，以 扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率 切削对电动机的输出功率的要求。 设计分级变速箱时，考虑机床结构的 复杂程度，运转平稳性要求等因素，变速 箱公比的选取有下列三种情况：dpRnpR第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点（二）数控机床驱动电动

42、机和主轴功率特性的（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 （1）取变速箱的公比 等于电动机的恒 功率调速范围 ，即 = ，功率特 性图是连续的，无缺口和无重合。 （2）若要简化变速箱结构，变速级数应少 些，变速箱公比 可取达于电动机的恒 功率调速范围 ，即 。 图图31、32 ffffdNRdNRdNRdNR第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 （3）如果数控机床为了恒线速

43、切削需在运 转中变速时，取变速公比 小于电动机的 恒功率变速范围，即 20m/min v20m/min 图图5656 （1 1）内滚式镗套：）内滚式镗套：尺寸大，精度高，后导向 （2 2）外滚式镗套：）外滚式镗套：尺寸小，精度低，前导向 镗杆的螺旋导向：镗杆的螺旋导向： 镗孔直径大于镗套内径时，若镗刀在镗模外侧安 装，则需加引刀槽。镗杆进入镗套时，导向槽进 入镗杆的键槽中，此时，镗刀与镗套的引刀槽对 正。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.2 对刀装置对刀装置 （铣床、刨床铣床、刨床）为调整刀具相对于工件的位置，可设置对刀装置。 对刀块对刀面的位置

44、应以定位元件的定位表面定位元件的定位表面来标 注，该位置尺寸加塞尺厚度等于工件加工面与定位 基准面间的尺寸。 试切法对刀时，不用对刀块 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.3 分度装置分度装置作用：作用：工件上有按一定角度分布的相同表面，需要在一次定位夹紧后加工出来，此时，需要分度装置。 斜面分度装置斜面分度装置/59第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.5.4 对定装置对定装置对定装置的作用：对定装置的作用：保证夹具相对于机床主轴或刀具、机床运动轨道有准确的位置和方向。第五章 机床夹具设计5.6 5

45、.6 可调整夹具的设计可调整夹具的设计 一、可调整夹具的特点一、可调整夹具的特点二、可调整夹具的调整方式二、可调整夹具的调整方式三、可调整夹具的设计三、可调整夹具的设计上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、成组夹具设计四、成组夹具设计返回本章返回本章第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.6.1 可调整夹具的特点可调整夹具的特点可调整夹具可调整夹具为几个零件的相同工序设计的，这些零件具有尺寸、结构和工艺相似的特点。成组夹具（专用可调整夹具）成组夹具（专用可调整夹具）专门为成组工艺中的一组零件设计的。（较专用一些)结构：结构：基础部分基础部分（

46、夹具体，夹紧结构、操作机构等）可调整部分可调整部分（定位元件、导向元件和夹紧元件等） 可调整夹具可调整夹具/62/62第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.6.2 可调整夹具的调整方式可调整夹具的调整方式调节式：调节式：图图62 62 高度、径向；更换式：更换式：如上图中的钻套；更换组件； 可更换定位板：联接孔位要一致综合式：综合式：上述两种方式兼而有之，取二者之长；组合式：组合式：适 加工花键孔：用于3种零件第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.6.3 可调整夹具的设计可调整夹具的设计特殊性特殊性（1）按相似性原

47、则相似性原则归组（结构、工艺、尺寸、 精度、定位基准面、夹紧方式、加工方式）；（2）总图设计总图设计：以组内最大和最小零件为依据；（3）精度计算精度计算：应满足组内精度最高零件的要求； （4）操作空间、材料性能操作空间、材料性能 ；（5）调整方便；调整方便；（6）编制调整卡。编制调整卡。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.6.4 成组夹具设计成组夹具设计成组夹具成组夹具是在成组技术指导下，为实现成组工艺而设计的夹具。属于可调整夹具。其结构特点和调整方式与可调整夹具相同，设计基本一样。适用的工件适用的工件必须是同一个成组零件族的、并在同一生产单元

48、内进行同一工序的加工。又称专用可调整夹具。 成组车床夹具成组车床夹具/65/65第五章 机床夹具设计5.7 5.7 组合夹具的设计组合夹具的设计 上一页上一页未完待续未完待续退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章组合夹具组合夹具是根据被加工工件工艺要求，利用一套标 准化的夹具元件进行组合而成的夹具。适用于单件、小批量生产，以及新产品试制。特点特点是灵活多变，万能性强，大大减少夹具的设计和制造工作量，但一次投入大，夹具往往体积较大，笨重。第五章 机床夹具设计5.7 5.7 组合夹具的设计组合夹具的设计 上一页上一页未完待续未完待续退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章组合夹具：组合夹具：槽系

49、组合夹具槽系组合夹具（图图6666）（各元件靠键槽、T形槽，由定位键定位，T形槽钉固定） 孔系组合夹具孔系组合夹具（各元件依靠孔、销配合来定位，由螺钉来固定）第五章 机床夹具设计5.7 5.7 组合夹具的设计组合夹具的设计 上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章组合夹具组装过程组合夹具组装过程（1）熟悉技术资料（工序图、工序内容、要求）（2）设计组装方案（3）选件试装（检查构思合理性、修正）（4）连接、调整、固定（5）检查组装结果（6）试加工工件第五章 机床夹具设计5.8 5.8 机床夹具设计步骤机床夹具设计步骤 一、机床专用夹具的设计步骤一、机床专用夹具的设计步骤二

50、、夹具精度的验算二、夹具精度的验算三、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件三、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、高精度机床夹具设计四、高精度机床夹具设计返回本章返回本章第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.1 机床专用夹具的设计步骤机床专用夹具的设计步骤（一）准备工作（一）准备工作 （1） 明确工件的年生产纲领 ； （2）熟悉工件零件图和工序图 ； （3）了解本工序的加工内容。（二）总体方案的确定（二）总体方案的确定 （1）定位方案 ； （2）夹紧方案（力的作用点、方向、大小；机构）； （3）夹具总体

51、形式 。（三）绘制夹具装配图（三）绘制夹具装配图 主视图按操作实际位置布置 三视图要清楚表达夹具工作原理与结构 （四）绘制夹具零件（非标准件）（四）绘制夹具零件（非标准件） 夹具设计过程示例夹具设计过程示例/69/69第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算影响位置精度的主要因素影响位置精度的主要因素：（1）工件在夹具中的安装误差:定位误差和夹紧误差（2）夹具在机床上对定误差（3）加工过程中出现的误差夹具精度验算夹具精度验算是指前两项，其和不大于工件允差的2/3为算合格。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返

52、回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素： （1）定位误差主要是定位孔 与定位销 的间隙产生，最大间隙为0.05mm； （2）钻模板衬套中心与定们销中心距误差， 装配图标注尺寸为 ,误差为0.02mm; （3）钻套与衬套的配合间隙 ,由 可知 最大间隙为0.029mm; （4）钻套内与外圆的同轴度误差，对于标准钻套 ，精度较高，此项可以忽略。05. 0120736H636gmm01. 01205/628gH第五章

53、 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素： （5）钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心 距误差E，由下式求出 式中，e为刀具引偏量（mm），H为排屑空间，钻 套下端面与工件间的空间高度（mm），B为钻孔 （mm）， 为刀具与钻套间的最大间隙。 上述各量可参见上述各量可参见图图7070. . 05. 0120HBhHemax)2(max第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返

54、回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素： （5）图图7070. . 该例中，设刀具与钻套的配合为 可知 =0.025mm;将H=30mm,h=12mm,B=18mm代 入，可求出e=0.038mm; 05. 01205/618gHmax第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件

55、和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素： （5）图图7070. . 由于上述各项都是按最大的误差计算，实际上各 项误差也不可能同时出现最大值，各误差方向也 很可能不一致，因此综合误差按概率法求和 该项误差略大于中心距允差0.1 mm的2/3,勉强可 用。就减小定位和导向的配合间隙。 05. 0120mmmm07. 0035. 00029. 002. 005. 022222第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配

56、图工件和夹具装配图/69/69（二）验算两孔平行度精度（二）验算两孔平行度精度 工件要求 孔全长上允差0.05mm。 导致产生两孔平行度误差的因素有：导致产生两孔平行度误差的因素有： （1）设计基准与定位基准生命，没有基准转换误 差，但 配合间隙及孔与端面的垂直度 误差会产生基准位置误差，定位销轴中心与大头 孔中心的偏斜角 （rad）为 式中， 为 处最大间隙（mm）; 为定位销轴定位面长度（mm）. 718H6/736gH11max11Hmax16/736gH1H第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例

57、，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（二）验算两孔平行度精度（二）验算两孔平行度精度 工件要求 孔全长上允差0.05mm。 导致产生两孔平行度误差的因素有：导致产生两孔平行度误差的因素有： （2）定位销轴中心线对夹具底平面的垂直度 ， 图中没有注明。 （3）钻套孔中心与定位销轴的平行度 ，图中 标注为0.02mm, （4）刀具引偏量e产生的偏斜角 ，图图7070。 因此，总的平行度误差 合格。 718H23rad3002. 03Hmax4,32,)(2124232221第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.3 夹具装配图上

58、应标注的尺寸和技术条件夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件目的目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。（一）尺寸标注（一）尺寸标注（1）轮廓尺寸 ；（2）与机床的联系尺寸（安装）； （3）与刀具的联系尺寸 ；（4）配合尺寸、种类、精度 ；（5）各关键元件装配后的位置尺寸及公差。上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差1/3-1/10，最常用的是1/3。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.3 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件夹具装配图上应标注的尺寸和技术

59、条件（二）技术要求标注（二）技术要求标注（1）定位元件的定位表面间相互位置精度；（2）定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基 面间位置精度；（3）定位表面与导向元件工作面间的位置精度；（4）各导向元件工作面间的位置精度；（5）定位表面、导向工作面与检测基准的位置精度 。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.8.4 高精度机床夹具的设计高精度机床夹具的设计高精度机床夹具高精度机床夹具设计也是按本节前述设计步骤进行，但更重视其高精度这一特点，为此应注意以下几个方面为此应注意以下几个方面：（1）定位方案要符合六点定位原理和保证本工序的技 术要求，减少

60、定位误差；（2）提高夹具设计的技术要求；（3）提高对定精度；（4）提高定位的可靠性，减少夹紧力产生的工件和夹 具的变形；（5）高精度机床夹具应具有高刚度和高精度；（6）高精度机床夹具要求装配后整体精度高，设计中 有意识地对某些重要表面采用“合件加工”、“就地 加工”方法。第五章 机床夹具设计5.9 5.9 典型机床夹具的设计要求典型机床夹具的设计要求 一、钻床夹具一、钻床夹具二、镗床夹具二、镗床夹具三、铣床夹具三、铣床夹具上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、车床夹具四、车床夹具返回本章返回本章第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.9.1 钻床夹具