机械制造装备设计课后习题要点

1、机械制造装备设计课后习题答案整理重点机械制造装备设计课后习题答案整理重点77/77机械制造装备设计课后习题答案整理重点1-1为何说机械制造装备在公民经济发展中起侧重要的作用?制造业是公民经济发展的支柱家产,也是科技技术发展的载体及使其转变为规模生产力的工具和桥梁。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现,重要装备研制能力是衡量一个国家工业化水平易综合国力的重要标准。1-2机械制造装备与其余工业化妆备对比,特别重申应满足哪些要求?为何?(需要看教材确认答案1柔性化精良化自动化机电一体化节材节能2符合工业工程要求符合绿色工程要求1-3柔性化指的是什么?试分析组合机床、一般机床、数控机床、加工中心

2、和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表此刻哪里?1柔性化有俩重含义:产品机构柔性化和功能柔性化。2数控机床、柔性制造单元或系统拥有较高的功能柔性化程度。在柔性制造系统中,不一样工件可以同时上线,实现混流加工。组合机床其柔性表此刻机床可进行调整以满足不一样工件的加工。1-6机械制造装备的机电一体化表此刻哪些方面?可获取什么好处?1机械制造装备的机电一体化表此刻:其系统和产品的平常构造是机械的,用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息,由计算机进行办理,经控制系统,由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混杂形式的执行系统进行操作,使系统能自动适应外界环境的变化,机器一直处于正常的工作状态。2好处

3、:1.对机器或机组系统的运行参数进行巡逻和控制;2.对机器或机组系统工作程序的控制;3.用微电子技术取代传统产品中机械部件达成的功能,简化产品的机械构造。1-7对机械制造装备如何进行分类?加工装备:采纳机械制造方法制造机器部件的机床。工艺装备:产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。仓储运输装备:各级库房、物料传递、机床上下料等设备。辅助装备:冲洗机和排屑装置等设备。1-8工业工程指的是什么?如何在设计机械制造装备时表现工业工程的需求?1工业工程:是对人、物料、设备、能源和信息能构成的集成系统进行设计,改善和实行的一门科学。2产品设计符合工业工程的需求:在产品开发阶段,充分考虑构造的工

4、艺性,提升标准化、通用化程度,以便采纳最正确的工艺方案,选择最合理的制造设备,减少工时和资料的耗费;合理地进行机械制造装备的整体布局,优化操作步骤和方法,减少操作过程中工人的体力耗费;对市场和花费者进行调研,保证产品合理的质量标准,减少因质量标准定得过高造成不用要的超频工作量。1-9机械制造装备设计有哪些种类?他们的实质差别是什么?1种类:机械制造装备设计包含创新设计、变形设计、模块化设计;2实质差别:创新设计:一般需要较长的设计开发周期,投入较大的研制开发工作量;变型设计:变型设计不是孤立无序的设计,而是在创新设计的基础长进行的;模块化设计:对必定范围内不一样性能,不一样规格的产品进行功能分

5、析,划分一系列的功能模块,此后组合而成的;1-12哪些产品宜采纳系列化设计方法?为何?有哪些优弊端?(再看教材确认1系列化设计方法是在设计的某一类产品中,选择功能、构造和尺寸等方面较典型产品为基型,运用构造典型化、零部件通用化、标准化的原则,设计出其余各种尺寸参数的产品,构成产品的基型系列。2-1长处1用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。2可以减少设计工作量,提升设计质量,减少产品开发的风险,缩短产品的研制周期。3可以压缩工艺装备的数目和种类,有助于缩短产品的研制周期,降低生产成本。4零备件的种类少,系列中的产品构造相似,便于进行产品的维修,改进售后服务质量。为睁开变型设计供应技术基础

6、2-2弊端:用户只好在系种类谱内有限的品种规格中选择所需的产品,选到的产品,一方面其性能参数和功能特征不必定最切适用户的需求。另一方面有些功能还可能冗余。1-13系列化设计时主参数系列公比的采纳原则是什么?公比选得过大或过小会带来哪些问题?1采纳原则:产品的主参数应尽可能采纳优先数系。2主参数系列公比方选得较小,则分级较密,有益于用户选到满意的产品,但系列内产品的规格品种许多,系列化设计的好多长处得不到充分利用;反之,则分级较粗,系列内产品的规格品种较少,可带来系列化设计的好多长处,但为了以较少的品种满足较大使用范围内的需求,系列内每个品种产品应拥有较大的通用性,以致结构相对复杂,成本会有待提

7、升,对用户来说较难选到满意如意的产品。1-15设计的议论方法好多,结合机械制造装备设计,指出哪些议论方法极为重要,为何?议论方法:技术经济议论、靠谱性议论、人机工程学议论、构造工艺性议论、产品造型议论、标准化议论对于机械制造装备设计,这六种议论方法按重要程度由高向低排队一般是:靠谱性议论、人机工程学议论、构造工艺性议论、标准化议论、技术经济议论、产品造型议论。其原由是机械制造装备投资较大,使用周期较长。为了保证产质量量、降低成本、提升靠谱性和竞争能力,六种议论都是不行缺乏的。靠谱性议论对产质量量与靠谱性进行议论;人机工程学议论产品设计在人机工程方面的合理性;构造工艺性议论是对产品构造便于加工制

8、造的性能进行议论,以降低生产成本,缩短生产时间;技术经济议论综合议论产品技术的先进性和经济的合理性;标准化议论是在标准化方面对产品进行议论;而产品造型议论是对产品的外观设计的合理性和新奇性进行议论。1-16有些方案的技术议论较高,但经济议论一般或不好,有些方案可能是相反的状况,如何对这些方案进行综合议论?设计方案的技术议论Tj和经济议论Ej常常不会同时都是最优,进行技术和经济的综合议论才能最后选出最理想的方案。技术经济议论TEj有两种计算方法:1当Tj和Ej的值相差不太悬殊时,可用均值法计算TEj值,即TEj=(Tj+Ej/2。2当Tj和Ej的值相差很悬殊时,建议用双曲线法计算TEj值,即TE

9、j=根号(Tj+Ej。技术经济议论值TEj越大,设计方案的技术经济综合性能越好,一般TEj值不该小于0.65。1-17靠谱性指的是什么?有哪些靠谱性衡量指标?它们之间有哪些数值上的联系?1看法:靠谱性是指产品在规定的条件下和规定的时间内,达成规定任务的能力。2靠谱性的衡量指标有:靠谱度R(t、累计无效概率F(t、无效率、均匀寿命和均匀无故障工作时间、靠谱寿命、维修度、修复率、均匀修复时间等(P37-38。1从系统设计角度,提升产品靠谱性要提升其构成各单元的靠谱性水平,所以要进行系统和单元靠谱性的展望。(P392其余要将系统靠谱性指标合理分配到各构成单元中,明确各构成单元的靠谱性设计要求。(P4

10、22-1机床设计应满足哪些基本要求?其原由是什么?机床设计应满足以下基本要求:1工艺范围,机床工艺范围是指机床适应不一样生产要求的能力,也可称之为机床的加工功能。机床的工艺范围直接影响到机床构造的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。2柔性,机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力,分为功能柔性和构造柔性;3与物流系统的可凑近性,可凑近性是指机床与物流系统之间进行物料(工件、刀具、切屑等流动的方便程度;4刚度,机床的刚度是指加工过程中,在切削力的作用下,抵抗刀拥有对于工件在影响加工精度方向变形的能力。刚度包含静态刚度、动向刚度、热态刚度。机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率;精度,机

11、床精度主要指机床的几何精度和机床的工作精度。机床的几何精度指空载条件下机床自己的精度,机床的工作精度指精加工条件下机床的加工精度(尺寸、形状及地址偏差。6噪声;7、自动化;8、生产周期;9生产率,机床的生产率平常是指单位时间内机床所能加工的工件数目来表示。机床的切削效率越高,辅助时间越短,则它的生产率越高。10成本,成本看法贯穿在产品的整个生命周期内,包含设计、制造、包装、运输、使用保护、再利用和报废办理等的花费,是衡量产品市场竞争力的重要指标;11靠谱性,应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内,达成规定的加工功能时,无故障运行的概率要高。12造型与色彩,机床的外观造型与色彩,要求简洁明

12、快、雅观大方、宜人性好。应依据机床功能、构造、工艺及操作控制等特色,依照人机工程学要求进行设计。2-2机床设计的主要内容及步骤是什么?一般机床设计的内容及步骤大体以下:1整体设计:机床主要技术指标设计:包含工艺范围运行模式,生产率,性能指标,主要参数,驱动方式,成本及生产周期。整体方案设计包含运动功能设计,基本参数设计,传动系统设计,传动系统图设计,整体构造布局设计,控制系统设计。整体方案综合议论与选择;整体方案的设计更正或优化;2详细设计:包含技术设计,施工设计。设计机床的传动系统,部件装置图,对主要部件进行分析计算或优化,设计液压部件装置图,电气控制系统等。机床整机综合议论定型设计:可进行

13、实物样机的制造、实验及议论。依据实物样机的议论结果进行更正设计,最后达成产品的定型设计。2-3机床设计的基本理论有哪些?其定义、原理、要求如何?1机床的运动学原理:研究、分析和实现机床希望的加工功能所需的运动配置原理:经过刀具与工件之间的相对运动,由刀具切除工件上剩余的金属资料,使工件拥有要求的尺寸和精度的几何形状精度:机床的精度包含几何精度、传动精度、运动精度、定位和重复定位精度、工作精度和精度保持性等刚度:机床刚度指机床系统抵抗变形的能力。抗振性:机床抗振性指机床在交变载荷作用下,抵抗变形的能力。热变形产生原由:机床工作时遇到内部热源(如电动机液压系统,机械磨擦副,切削热和外面热源(如环境

14、温度,四周热源辐射等的影响,使机床各部分温度发生变化,因不一样的资料的热膨胀系数不一样,机床各部分的变形不一样,以致机床产生热变形。6噪声:机床工作时产生各种不一样的振动,这些不一样频率,不一样振幅的振动将产生不一样频率不一样强度的声音,这些声音无规律地组合在一起即成为噪声。7低速运动安稳性爬行:机床上有些运动部件,需要作低速或细小位移。当运动部件低速运动时,主动件匀速运动,被动件常常出现明显的速度不均匀的跳跃式运动,即:时走时停,时快时慢的现象爬行。2-4机床系列型谱的含义是什么?(P76。为了以最少的品种规格,满足尽可能多用户的不一样需求,平常是依照该类机床的主参数标准,先确立一种用途最广

15、需要量较少的机床系列作为“基型系列”在,这系列的基础上,依据用户的需求派生出若干种变型机床,形成“变型系列”。“基型”和“变型”构成了机床的“系种类谱”。(参照:每类通用机床都有它的主参数系列,而每一规格又有基型和变型,合称为这种机床的系列和型谱。机床的主参数系列是系列型谱的纵向(按尺寸大小发展,而同规格的各种变型机床则是系列型谱的横向发展,所以,系“列型谱”也就是综合地表示机床产品规格参数的系列性与构造相似性的表。2-5机床的基本工作原理是什么?经过刀具与工件之间的相对运动,由刀具切除工件加工表面剩余的金属资料,使工件拥有要求的几何形状和尺寸。2-6工件表面的形成原理是什么?任何一个表面都可

16、以看作是一条曲线(或直线沿着另一条曲线(或直线运动的轨迹。这两条曲线(或直线称为该表面的发生线,前者称为母线,后者称为导线。而加工表面的发生线是经过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成的。2-7工件表面发生线的形成方法有哪些?工件加工表面的发生线是经过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成的2方法有四种:轨迹法成形法相切法展成法2-8工件表面的形成方法是什么?工件表面的形成方法是母线形成方法和导线形成方法的组合。所以,工件表面形成所需的刀具与工件之间的相对运动也是形成母线和导线所需相对运动的组合。2-9机床的运动功能有哪些?为了达成工件表面的加工,机床上需要设置各种运动,各个运动的功能是

17、不一样的。可以分为成形运动和非成形运动,或简单运动和复合运动。(参照:1操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。2控制介质与输入输出设备控制介质是记录部件加工程序的媒介输入输出设备是CNC系统与外面设备进行交互装置。交互的信息平常是部件加工程序。马上编制好的记录在控制介质上的部件加工程序输入CNC系统或将调试好了的部件加工程序经过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。3CNC装置(CNC单元构成:计算机系统地址控制板PLC接口板,通信接口板特别功能模块以及相应的控制软件。作用:依据输入的部件加工程序进行相应的办理(如运动轨迹办理机床输入输出办理等,而后输出控制命令到相应的执行部件(伺

18、服单元驱动装置和PLC等,所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协分配合,合理组织,使整个系统井井有条地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心4伺服单元驱动装置和丈量装置伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机丈量装置地址和速度丈量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用保证矫捷正确地追踪CNC装置指令:进给运动指令:实现部件加工的成形运动(速度和地址控制。主轴运动指令,实现部件加工的切削运动(速度控制5PLC机床I/O电路和装置PLC(ProgrammableLogicController:用于达成与逻辑运算相关序次动作的I/O控制,它由硬件和软件构成;机床I

19、/O电路和装置:实现I/O控制的执行部件(由继电器电磁阀行程开关接触器等构成的逻辑电路;功能:接受CNC的MST指令,对其进行译码并变换成对应的控制信号,控制辅助装置达成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的I/O信号,送给CNC装置,经其办理后,输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。2-10机床的主运动与形状创成运动关系如何?进给运动与形状创成运动的关系如何?需要再确认教材成形运动:达成一个表面的加工所必需的最基本的运动成形运动分为:1主要运动:它是切除加工表面上剩余的金属资料的主要运动,运动速度高2形状创形运动:它的功能是用来形成工件加工表面的发生线。2当形状创形运动中不包含主运

20、动“形状创形运动”与“进给运动”两词等价;当形状创形运动中包含主运动“形状创形运动”与“成形运动”两词等价。(参照:主运动功能是切除加工表面上剩余的金属资料,所以运动速度高,耗费机床的大部分动力,故称为主运动,也可称为切削运动,它是形成加工表面必不行少的成形运动。形状创成运动的功能是用来形成工件加工表面的发生线(包含母线和导线。有些加工中主运动除了担当切除金属资料的任务外,还参加形状创成,而有些加工中,主运动只担当切削任务,不担当发生线的创成任务。当形状创成运动中不包含主运动时,形“状创成运动”与“进给运动”两个词等价,这时进给运动就是用来生成工件表面几何形状的,所以无论用主运动和进给运动或主

21、运动和形状创成运动来描述成形运动,两种描述都是相同的;当形状创成运动中包含主运动时,“状创成运形动”与“成形运动”两个词等价,这时就不可以仅靠进给运动来生成工件表面几何形状(如滚齿加工。2-11机床上的复合运动,内联系传动链,运动轴的联动的含义及关系如何?(P69-71含义及关系:1复合运动:是运动之间有严格的运动关系的运动。(假如一个独立的成形运动,是由两个或两个以上的旋转运动或(和直线运动,依照某种确立的运动关系组合而成,则称此成形运动为复合成形运动。2内联系传动链:两个尾端件的转角或位移量之间有严格的比率关系要求。对机械传动的机床来说,复合运动是经过内联系来实现的。3运动轴联动:是指在一

22、台机床上的多个坐标轴(包含直线坐标和旋转坐标上同时进行加工,并且可在计算机数控系统(CNC的控制下同时协调运动进行。对数控机床来说,复合运动是经过运动轴来实现的。2-12机床运动功能法案设计的方法及步骤如何?需要再确认教材机床运动功能方案设计的方法及步骤以下:1工艺分析:对所设计的机床的工艺范围进行分析;而后选择确立加工方法。工件加工工序的集中与分别主要依据作业对象的批量来决定,应依据可达到的生产率和加工精度、机床制造成本、操作保护方便程度等因素综合分析进行机床的工艺范围选择。2采纳坐标系:坐标系的规定:用直角坐标系,沿XYZ轴的直线运动符号及运动量仍用XYZ表示,绕XYZ轴的迴转运动用ABC

23、表示,其运动量用表示。3写出机床运动功能式:左边写工件W右边写刀具T中间写运动,按运动序次排列,用“/分”开4画出机床运动功能图:运动功能图:是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来,是机床传动系统设计的依照。5绘制机床传动原理图:机床的运动功能图只表示运动的个数形式功能及摆列序次,不表示运动之间的传动关系。传动原理图:表示动力源与执行件,不一样执行件之间的运动及传动的关系图。(参照:(1工艺分析。第一对所设计的机床的工艺范围进行分析;而后选择适合的加工方法。工件加工工序的集中与分别主要依据作业对象的批量来决定,应依据可达到的生产率和加工精度、机床制造成本、操作保护方便程度等因素综合分析

24、进行机床的工艺范围选择。(2机床运动功能设置。运动功能设置的方法有两类:分析式设计方法和分析式设计方法。(3写出机床的运动功能式,画出机床运动原理图。依据对所提出的运动功能方案的评定结果,选择和确立机床的运动功能配置,写出机床的运动功能式,画出机床运动原理图。2-13数控机床的坐标系如何采纳?数控机床的坐标系采纳右手直角笛卡尔坐标系,规定直角坐标XYZ三者的关系及其正方向用右手定章制定。标准规定:平行于主轴的坐标轴为Z轴,取刀具远离工件的方向为正向(+Z,X轴为水平方向,且垂直于Z轴。(参照:为了进行机床运动功能式、机床运动原理图的描述,第一要建立机床基准坐标系与机床运动轴坐标系,一般采纳直角

25、坐标系。(1机床基准坐标系:机床基准坐标系(即机床整体坐标系XYZ(2机床运动轴坐标系:沿X,Y,Z坐标轴方向的直线运动仍用X,Y,Z表示,绕X,Y,Z轴的辗转运动分别用A,B,C表示。平行于X、Y、Z的辅助轴用U、V、W及P、Q、R表示,绕X,Y的辅助辗转轴用D、E等表示。与机床基准坐标系坐标方向不平行的斜置运动轴坐标系用加“-”表示,如沿斜置坐标系的Z轴运动用Z表示。2-14机床的运动功能式和运动功能图表达的含义是什么?1机床运动功能式:表示机床的运动个数,形式(直线或辗转运动,功能(主运动进给运动非成形运动及摆列序次,是描述机床运动功能最简洁的表达形式。2运动功能图:是将机床的运动功能式

26、用简洁的符号和图形表达出来,除了描述机床的运动轴个数,形式及摆列序次以外,还表示了机床的两个尾端执行器和各个运动轴的空间相对方向,是认识分析和设计机床传动系统的依照。2-15虚假轴机床的原理是什么?有哪些特色?1虚假轴机床:又称并联机床。虚假轴机床是一种六个运动并联的设计。基于让轻者运动,重者不动或少动的原则,虚假轴机床撤消了工作台、夹具、工件这种最重部件的运动,而将运动置于最轻部件切削头上实质上是机器人技术和机床技术相结合的产物。2特色1长处:a.比刚度高;b.响应速度快及运动精度高。(各个杆不承受曲折载荷,受力状况好。运动件质量小、速度高2弊端:a.运动空间小;b.空间可转角度(灵巧性;小

27、c.开放性差2-16分析图2-14所示各种机床的运动原理图,说明各个运动的所属种类、作用及工件加工表面的形成方法。图2-4a是车床的运动原理图,旋转运动Cp为主运动;直线运动Zf和Xf为进给运动。对于一般的车床,Cp仅为主运动;对于有螺纹加工功能或有加工非圆辗转面(如椭圆面功能的数控车床,则Cp一方面为主运动,另一方面Cp可与Zf构成复合运动进行螺纹加工,或Cp可与Xf构成复合运动进行非圆辗转面加工,称这种数控车床拥有C轴功能。图2-4b是铣床的运动原理图,旋转运动Cp为主运动;直线运动Xf、Yf和Zf为进给运动。图2-4c是平面刨床的运动原理图,来去直线运动Xp为主运动;直线运动Yf为进给运

28、动;直线运动Za为切入运动。图2-4d是数控外圆磨床的运动原理图,旋转运动Cp为主运动;辗转运动Cf、直线运动Zf和Xf为进给运动;辗转运动Ba为砂轮的调整运动。当Xf和Zf组成复合运动时,用碟形砂轮可磨削长圆锥面或任意形状的辗转表面;Cf和Zf构成复合运动时,可进行螺旋面磨削。在进行长轴纵向进给磨削时,Xf应改为Xa,为切入运动,但在进行横向进给磨削端面时,Xf为横向进给运动,Zf应改为Za,为切入运动。若一个运动既可为进给运动又可为非成形运动,则用进给运动符号表示。图2-4e是摇臂钻床的运动原理图,旋转运动Cp为主运动;直线运动Zf为进给运动;辗转运动Ca、直线运动Za及Xa为调整运动,用

29、来调整刀具与工件的相对地址。图2-4f是镗床的运动原理图,旋转运动Cp为主运动;直线运动Zf为镗孔加工时工件作进给运动,Wf为镗孔加工时镗杆作进给运动,在数控镗床或加工中心上,镗孔进给平常由工件达成,只有Zf一个镗孔进给运动;Yf为刀具的径向进给运动,用于加工端面或孔槽;辗转运动Ba为分度运动、直线运动Xa及Ya为调整运动,分别用来调整工件与刀具的相对方向及地址,用来加工不一样方向和地址的孔。在镗铣床上平常Xa和Ya可改为进给运动Xf、Yf,用来铣削平面。图2-4g是滚齿机床的运动原理图,旋转运动Cp为主运动;辗转运动Cf和直线运动Zf为进给运动。Cp与Cf构成复合运动创成渐开线母线;直线运动

30、Zf创成直导线,用于加工直齿轮,若Zf与Cf构成复合运动,则创成螺旋导线,用于加工斜齿轮;辗转运动Ba为调整运动,用来调整刀具的安装角,使刀具与工件的齿向一致;直线运动Ya为经向切入运动,当用径向进给法加工蜗论时Ya为径向进给运动;a为滚刀的轴向窜刀运动,为调整运动,用来调整滚刀的轴向地址,当用切向进给法加工蜗论时a为切向进给运动。图2-4h是采纳齿轮式插齿刀加工直齿圆柱齿轮的插齿机床的运动原理图,刀具和工件相当一对互相啮合的直齿圆柱齿轮,来去直线运动Zp为主运动;辗转运动Cf1、Cf2为进给运动,并构成复合运动,创成渐开线母线;直线运动Ya为切入运动。图2-4i是直齿锥齿轮刨齿机的运动原理图

31、,刨刀的来去直线运动ZP为主运动;辗转运动Cf(设想齿轮摇架辗转和Cf(工件辗转构成复合运动,产生范成运动;辗转运动Ca为分度运动,直线运动Za为趋近与退离运动,辗转运动Ba为调整运动,依据刀倾角进行调整,使刀具运动方向与工件齿根平行。图2-6j是弧齿锥齿轮铣齿机的运动原理图。Cp是铣刀盘的旋转运动,为主运动,铣刀盘的刀刃为直线形,铣刀盘作旋转运动时刀刃轨迹形成设想齿轮(平面齿轮或平顶齿轮上的一个齿的齿廓面;Cf为设想齿轮的来去摇动运动(即摇架的摇动,Cf为工件的辗转运动,Cf和Cf复合构成范成运动;Ca为工件的分度运动,Za为趋近与退离运动,Ba为调整运动,按工件的齿根角进行调整。铣刀盘一面

32、进行作旋转运动Cp,一面随摇架作摇动运动Cf,摇动一次为一个行程,一个行程内达成一个齿的加工,行程终了,工件退离、分度,进行下一个齿的加工。2-17机床的传动原理如何表现?它与机床运动功能图的差别是什么?1传动原理图:表示动力源与执行件,不一样执行件之间的运动及传动的关系图。运动功能分配设计是确立运动功能式中“接地”的地址,用符号“.表”示。符号“.左边”的运动由工件达成,右边的运动的刀具达成。机床的运动功能式中增加上接地符号“.后”,称之为运动分配式。一个运动功能方案,经过运动功能分配设计,可以获取多个运动分配式。2-19机床整体构造大体设计过程大体如何?确立尾端执行件的大体形状与尺寸。设计

33、尾端执行件与其相邻的下一个功能部件的结合部的形式,大体尺寸选择并确立导轨的种类及尺寸。依据导轨接合部的设计结果和该运动的行程尺寸,同时考虑部件的刚度要求,确立下一个功能部件(即滑台侧的大体形状与尺寸。重复上述过程,直到基础支承件(底座立柱床身等设计达成。若要进行机床构造模块设计,可将功能部件细分成子部件,依据制造厂的产品规划,进行模块提取与设置。初步进行造型与色彩设计。机床整体构造方案的综合议论。2-20机床的主参数及尺寸参数依据什么确立?(P80-811通用机床的主参数和主参数系列国家已制定标准,设计时可依据市场的需求在主参数系列标准中采纳周边的数值。专用机床的主参数是以加工部件或被加工面的

34、尺寸参数来表示,一般也参照近似的通用机床主参数系列采纳。2尺寸参数:指机床的主要构造尺寸参数,包含:与被加工件相关的尺寸:标准化工具或夹具的安装面尺寸2-21机床的运动参数如何确立?驱动方式如何选择?数控机床与一般机床确立方法有什么不一样?1机床的运功参数的确定:(1主运动参数:辗转式主运动的机床其主运动参数为主轴转速最低(nmin和最高(nmax转速的确定主轴转速的合理摆列标准公比值和标准转速数列公比的采纳变速范围Rn,公比和级数Z的关系(2进给量的确定(3变速形式与驱动方式选择2驱动方式选择:驱动方式有电动机驱动、液压驱动。驱动方式的选择主若是依据机床的变速形式和运动特征要求来确立的。3不

35、一样:数控机床一般采纳伺服电动机无机变速形式,其余机床多采纳有级变速形式或无极与有级变速的组合形式。2-22机床的动力参数如何确立?数控机床与一般机床的确定方法有什么不一样?1动力参数确立方法:动力参数包含机床驱动的各种电动机的功率或扭矩。平常经过类比法、相似机床试验法和计算方法确立2不一样:对于数控机床的进给运动,伺服电动机按扭矩选择。数控机床主传动采纳直流或交流电动机无级变速,要考虑电动机与机床主轴功率特征般配问题2-23机床主传动系都有哪些种类?由哪些部分构成?1种类-按驱动主传动的电动机种类:交流电动机驱动、直流电动机驱动按传动装置种类:机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们

36、的组合按变速的连续性:分极变速传动、无极变速传动2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构成。2-24什么是传动组的级比和级比指数?常例变速传动系的各传动组的级比指数有什么规律性?1传动组的级比是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值,用Xi表示。级比Xi中的Xi值称为级比指数。它相当于由上述相邻两传动线与从动轴交点之间相距的格数。2规律性:设计时要使主轴转速为连续等比数列,一定有一个变速组的级比指数为1,此变速组称为基本组。基本组的级比指数用X0表示,即X0=1。后边变速组因起变速扩大作用,所以统称为扩大组。第一扩大组的级比指数X

37、1一般等于基本组的传动副数P0,即X1=P0。第二扩大姐的作用是将第一扩大组扩大的变速范围第二次扩大,其级比指数X2等于基本组的传动副数和第一扩大组传动副数的乘积,即X2=P0P1。若有更多的变速组,则依此类推。2-25什么是传动组的变速范围?各传动组的变速范围之间有什么关系?1变速范围:传动组中最大与最小传动比的比值,称为该变速组的变速范围。2关系:Ri=(umaxi/(umini(i=0、2、,j变速范围一般可写为Ri=Xi(pi-12-34数控机床主传动设计有哪些特色?(P111-116主传动采纳直流或交流电动机无极调速;驱动电动机和主轴功率的般配性设计;数控机床的高速主传动设计;采纳部

38、件标准、模块化构造设计;柔性化、复合化设计;并联机床设计。(本题需要适合睁开、解说!(参照:主传动系统采纳直流或交流电动机无级调速,在设计数控机床主传动时,一定要考虑电动机与机床主轴功率特征般配问题,在设计分级变速箱时,考虑机床构造复杂程度,运行安稳性要求等因素。2-35进给传动系设计要求能满足的基本要求是什么?1拥有足够的静刚度和动刚度;2拥有优异的迅速响应性,作低速进给运动或微量进给时不爬行,运动安稳矫捷度高;3抗振性好,不会因摩擦有自振面引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声;4拥有足够宽的调速范围;5进给系统的传动精度和定位精度要高;6构造简单,加工和装置工艺性好。2-36试述进给传动与

39、主传动对比较,有哪些不一样点?1进给传动是恒转矩传动2进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速3进给传动的转速图为前疏后密构造4进给传动的变速范围5进给传动系采纳传动缝隙除掉机构6迅速空程传动的采纳7微量进给机构的采纳(参照:机床主传动设计特色:主传动采纳恒功率传动;除主轴以外,各轴计算转速为最低转速;转速图为前密后疏构造;采纳背轮机构双公比传动双速电机等方式。机床进给传动设计特色:进给传动是恒转矩传动;各传动件的计算转速是其最高转速;转速图为前疏后密构造;变速范围可比主传动大;采纳传动缝隙除掉机构;采纳迅速空程传动和微量进给机构。2-37进给伺服系的驱动部件有哪几各种类?其特色和应用范围如

40、何?种类:步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、直线伺服电动机应用范围:1步进电机:将电脉冲信号变换成角位移(或线位移的一种机电式数模,变换器适用于中小型机床和速度季度要求不高的地方2直流伺服电机:一种能直接将电能转变为直线运动机械能的电力驱动装置,常用于高速轻载的小型数控机床中。3交流伺服电机:将电动机的电压矢量或电流矢量作操作量,控制其幅值和相位,常用于中小型数控机床(参照:进给驱动部件种类好多,用于机床上的有步进电动机、小惯量直流电动机、大惯量直流电动机、交流调速电动机和直线电动机等。(1步进电动机又称脉冲电动机,是将电脉冲信号变换成角位移(或线位移的一种机电式数模变换器。它每接受

41、数控装置输出的一个电脉冲信号,电动机轴就转过必定的角度,称为步距角。转速可以在很宽的范围内调理。改变绕组通电的序次,可以控制电动机的正转或反转。步进电动机的长处是没有积累偏差,构造简单,使用、维修方便,制造成本低,步进电动机带动负载惯量的能力大,适用于中、小型机床和速度精度要求不高的地方;弊端是效率较低,发热大,有时会“失步”。(2直流伺服电动机机床上常用的直流伺服电动机主要有小惯量直流电动机和大惯量直流电动机。小惯量直流电动机长处是转子直径较小,轴向尺寸大,长径比约为5,故转动惯量小,仅为一般直流电动机的1/10左右,所以响应时间快;弊端是额定扭矩较小,一般一定与齿轮降速装置相般配。常用于高

42、速轻载的小型数控机床中。大惯量直流电动机,又称宽调速直流电动机,有电激磁和永久磁铁激磁两各种类。电激磁的特色是激磁量便于调整,成本低。永磁型直流电动机能在较大过载扭矩下长远工作,并能直接与丝杠相连而不需要中间传动装置,还可以在低速下安稳地运行,输出扭矩大。宽调速电动机可以内装测速发电机,还可以依据用户需要,在电动机内部加装旋转变压器和制动器,为速度环供应较高的增益,能获取优异低速刚度和动向性能。电动机频率高、定位精度好、调整简单、工作安稳。弊端是转子温度高、转动惯量大、时间响应较慢。(3交流伺服电动机自80年代中期开始,以异步电动机和永磁同步电动机为基础的交流伺服进给驱动获取迅速发展。它采纳新

43、式的磁场矢量变换控制技术,对交流电动机作磁场的矢量控制;将电动机定子的电压矢量或电流矢量作操作量,控制其幅值和相位。它没有电刷和换向器,所以靠谱性好、构造简单、体积小、重量轻、动向响应好。在相同体积下,交流伺服电动机的输出功率可比直流电动机提升(1070%。交流伺服电动机与同容量的直流电动机对比,重量约轻一半,价格仅为直流电动机的三分之一、效率高、调速范围广、响应频率高。弊端是自己虽有较大的扭矩-惯量比,但它带动惯性负载能力差,一般需用齿轮减速装置,多用于中小型数控机床。(4直线伺服电动机是一种能直接将电能转变为直线运动机械能的电力驱动装置,是适应超高速加工技术发展的需要而出现的一种新式电动机

44、。直线伺服电动机驱动系统替代了传统的由辗转型伺服电动机加滚珠丝杠的伺服进给系统,从电动机到工作台之间的全部中间传动都没有了,可直接驱动工作台进行直线运动,使工作台的加/减速提升到传统机床的(1020倍,速度提升(34倍。采纳直线伺服电动机驱动方式,省去减速器,(齿轮、同步齿形带等和转动丝杠副等中间环节,不但简化机床构造,并且防范了因中间环节的弹性变形、磨损、缝隙、发热等因素带来的传动误差;无接触地直接驱动,使其构造简单,保护简单,靠谱性高,体积小,传动刚度高,响应快,可获取瞬时高的加/减速度。据文件介绍,它的最大进给速度可达到100m/min甚至更高,最大加/减速度为(18g。此刻直线伺服电动

45、机已成功地应用在超高速机床中。直线伺服电动机驱动存在的问题有:隔磁防磁问题,发热问题,成本较高。2-38试述滚珠丝杠螺母构造的特色,其支撑方式有哪几种?特色:摩擦系数小,传动效率高。(主要承受轴向载荷,对丝杠轴承的轴向精度和刚度要求较高,采纳角接触轴承或双向推力园柱滚子与滚针轴承的组合。滚珠丝杠的支承方式:1一端固定,一端自由:用于短丝杠与竖直丝杠2一端固定,一端简支:用于较长的卧式安装丝杠3两端固定:用于长丝杠或高转速,要求高抗压刚度场合2-39机床控制系统有几种分类方法?是如何进行分类的?1按自动化程度分类:手动灵巧半自动自动控制系统。2按控制系统能否有反响:开环半闭环闭环控制系统。3按控

46、制方式和内容分类:时间控制程序控制数字控制偏差赔偿控制和自适应控制2-40一般机床自动控制系统由哪几部分构成?自动控制系统包含工件的装卸在内的所有操作都实现自动化。工人的任务是不断地往料仓或料斗里装载毛坯,可以同时督查几台机床的工作。一般自动控制系统由三部分构成:发令器官执行器官3变换器官2-41简述数控机床开环和闭环伺服系统的工作原理。开环伺服驱动系统发出指令后,不检查执行部件能否达成相应的操作,连续发出下一个指令。其工作原理以以下图所示,数控系统发出的一个步进信号,经过环形分配器和电机驱动电路控制步进电机往设定方向转动必定的角度。经过减速器带动丝杠转动,从而使工作台挪动一个步距长度。闭环控

47、制系统中,地址检测传感器直接安装在机床的最后执行部件上,以以下图所示,直接丈量出执行部件的实质位移,与输入的指令位移进行比较,比较后的差值反馈给控制系统,对执行部件的移(转动进行赔偿,使机床向减小差值的方向运行,最后使差值等于零或凑近于零。为提升系统的稳固性,闭环系统除了检测执行部件的位移量外,还检测其速度。3-1主轴部件应满足哪些基本要求?旋转精度刚度抗振性温升和热变形精度保持性(参照:主轴部件应满足的基本要求:1旋转精度:看法:主轴的旋转精度是指装置后,在无载荷低速转动的条件下,在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。影响因素:旋转精度取决于主轴轴承箱体孔等的制造装置和调整精度径向跳动

48、影响因素:主轴轴颈的园度轴承滚道及滚子园度主轴及辗转件的动均衡。轴向跳动影响因素:轴承支承端面,轴肩的垂直度,止推轴承的滚道及滚子偏差。轴径向跳动影响因素:主轴主要放心面的轴径向跳动(锥孔偏差,mol精度。2刚度:看法:主轴部件的刚度指其在外载荷作用下抵抗变形的能力。静刚度:作用力是静力引起的弹性变形。动刚度:作用力是交变力引起的弹性变形。影响因素:主轴的尺寸和形状,转动轴承的种类和数目预紧和配置形式传动件的部署方式主轴部件的制造和装置质量3抗振性:看法:抗振性指抵抗受迫振动和自激振动的能力。影响因素:主轴部件的静刚度,质量分布及阻尼。4升平易热变形。5精度保持性:看法精度保持性指长远地保持其

49、原始制造精度的能力。影响因素磨损,主轴轴承轴颈表面装夹工件刀具的定位表面的磨损3-2(P145,如图3-41前端配置:和刚度要求较高的高精度机床或数控机床2后端配置:多刀车床等3两端配置:4中间配置:3-4试分析图所示三种主轴轴承配置形式的特色和适用处合?答案:图刚度速度型,后端角接触球轴承,背靠背安装,承受径向力和轴向力,前端是双列短圆柱滚子轴承,承受较大的径向力。适用处合较大的传动力争刚度速度型后端双列短圆柱滚子轴承,承受较大的径向力,前段是角接触球轴承,也是背靠背安装,承受较大的径向力和轴向力,适用处合图刚度型后端双列短圆柱滚子轴承承受较大的径向力,前段是双列短圆柱滚子轴承,承受较大的径

50、向力,凑近前段有中间辅助支撑,双列角接触球轴承,承受径向力和轴向力。适用处合切削负载较大,中等转速,要求刚度高的机床3-5轴向力传达:轴锁紧螺母轴套内圈外圈转动体左圈箱体轴轴肩轴套右圈转动体左圈箱体缝隙调整:右端拧母调整缝隙,左端研磨密封环右边,而后经过拧锁紧螺母调整间隙3-6.1双列圆柱滚子轴承未预紧,改为螺母预紧;2双联滑移齿轮安装错了,改为大齿轮在左,即大小齿轮对调;3中间轴承不用圆锥滚子轴承,改为圆柱滚子轴承或是向心球轴承来担当径向力;4应为两个圆锥滚子轴承或是向心球轴承;5圆锥滚子轴承应该背对背安装,提升跨距载荷;6中间辅助支撑改为圆柱滚子轴3-9在支撑件设计中,支撑件应满足哪些基本

51、要求?(P1621应拥有足够的刚度和较高的刚度-质量比;2应拥有较好的动向特征,包含较大的位移阻抗(动刚度和阻尼;整机的低价频率较高,各阶频率不致引起构造共振;不会因薄壁振动而产生噪声;3热稳固性好,热变形对机床加工精度的影响较小;4排屑畅达吊运安全,并拥有优异的构造工艺性。3-10支承件常用的资料有哪些承?各有何特征?(P166-167常用的资料有:(1铸铁,锻造性能好,简单获取复杂形状;内摩擦大,阻尼系数大,振动衰减性好;成本低,制造周期长;(2钢材,生产周期短,省去制作木模和锻造工艺;无截面形状限制,可焊成封闭件,刚性好;可依据受力状况部署或增加隔板增强筋,提升刚度;固有频率高;在刚度相

52、同时,壁厚可为铸铁一半,重量轻;阻尼约为铸铁的l/3,抗振性较差;(3预应力钢筋混凝土,支承件的刚度和阻尼比铸铁大几倍,抗振性好,成本较低。脆性大,耐腐化性差,油渗透以致材质松散;表面需进行喷漆或喷塑办理;(4天然花岗岩,热稳固性好,导热系数和线胀系数小,抗氧化性强,不导电,抗磁,与金属不粘合。精度保持性好,耐磨性比铸铁高56倍,抗振性好,阻尼系数比钢大15倍,加工方便,经过研磨和抛光简单获取很高的精度和表面粗糙度。抗冲击性能差,脆性大,油和水等液体易渗透晶界中,使表面局部变形胀大,难于制作复杂的部件。(5树脂混凝土,刚度高;拥有优异的阻尼性能,阻尼比为灰铸铁的810倍,抗振性好;热容量大,热

53、传导率低,导热系数只为铸铁的1/251/40,热稳固性高,其构件热变形小;比重为铸铁的l/3,质量轻;3-11依据什么原则选择支承件的截面形状,如何部署支承件上的助板和助条?1无论是方形圆形或矩形,空心截面的刚度都比实心的大,并且相同的断面形状和相同大小的面积,外形尺寸大而壁薄的截面,比外形尺寸小而壁厚的截面的抗弯刚度和抗扭刚度都高。所认为提升支承件的刚度,支承件的截面应是中空形状,尽可能加大截面尺寸,在工艺可能的条件下壁厚尽量薄一些。2圆(环形截面抗扭刚度好于方形,抗弯刚度比方形低;以承受弯矩为主的支承件的截面形状应取矩形,并以其高度方向为受弯方向;以承受转矩为主的支承件的截面形状取圆(环形

54、。3封闭截面的刚度远远大于张口截面的刚度,特别是抗扭刚度。截面应尽可能设计成封闭形状。助板的部署取决去支承件的受力方向。水平肋板:提升支承件水平面内曲折刚度。垂直肋板:提升支承件垂直面内的曲折刚度。斜向肋板:同时提升支承件的抗弯和抗扭刚度。肋条置于支承件某一内壁上,主要为了减小局部变形和薄壁振动,用来提升支承件的局部刚度。助条可以纵向横向斜向,常常部署成交织摆列,如井子形米字形。且一定使助条位于壁板的曲折平面内才能有效减少壁板的曲折变形。3-12提升支承件构造刚度和动向性能有哪些措施?(P168-170提升机床支承件构造刚度和固有频率的方法是:合理选择支承件资料截面形状和尺寸壁厚,合理部署肋板

55、和肋条,减少质量提升固有频率,改进支承件之间的接触刚度和与地基的联系强度。提升动向性能的措施是:1.改进阻尼特征(铸件砂芯不除掉充填型砂或混凝土;焊接构造采纳断续焊缝支承件表面采纳阻尼涂层等;2.采纳新资料制造支承件,如采纳树脂混凝土资料制造支承件可使动刚度提升几倍。3-13导轨设计中应满足哪些要求?应满足以下要求:精度高,承载能力大,刚度好,摩擦阻力小,运动安稳,精度保持性好,寿命长,构造简单,工艺性好,便于加工装置调整和维修,成本低等。(1导向精度指动导轨运动轨迹的正确度。2承载能力大,刚度好,依据承受载荷的性质,方向和大小,合理选择导轨的截面形状和尺寸,使导轨有足够的刚度,保证机床的加工

56、精度。3精度保持性好,导轨原始精度丧失的主要原由是磨损。4低速运动安稳动导轨作低速运动或微量进给时,运动一直安稳,不出现爬行现象。5构造简单工艺性好,易于加工3-14镶条和压板有什么作用?(P174镶条:镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧向缝隙,镶条应放在导轨受力较小的一侧压板:压板用来调整辅助导轨面的缝隙,承受颠覆力矩,用配刮垫片来调整缝隙3-15导轨的卸荷方式有哪几种?各有什么特色?(P178-179导轨的卸荷方式有机械卸荷液压卸荷平易压卸荷。1.2.3.3-16提升导轨精度刚度和耐磨性的措施(P183-184合理选择导轨的资料和热办理导轨的预紧导轨的优异润滑和靠谱防范保证完整的液体润滑

57、,用油膜分开相接触的导轨面,加大导轨的接触面和减少负载,争取磨损要使摩擦面上的压力分布均匀。导轨的形状尺寸要尽可能对集中负载对称。3-18机床刀架自动换刀装置应满足什么要求满足工艺过程提出的要求在刀架、刀库上要可以坚固地安装刀具刀架、刀库、换刀机械手都应拥有足够的刚度靠谱性高EF操作方便安3-19何谓端面齿盘定位?有何特色?(P193齿盘定位是两个齿形相同的端面齿盘啮合而成的定位机构,因为啮合时各个齿的偏差抵消,起到偏差均化作用,定位精度高。其特色是定位精度高重复定位精度好定位刚性好承载能力大。该机构在数控机床辗转刀架加工中心鼓轮式刀具库以及机床辗转工作台分度定位机构中获取应用。3-20加工中

58、心自动换刀装置包含些什么?(P195答:加工中心自动换刀装置包含:刀具库(伺服驱动电机传动机构鼓轮式或链式构造等自动换刀机械手(驱动装置传动机构手臂和手爪等等。3-21加工中心上刀库的种类有哪些?各有何特色?(P195-196有四种:鼓轮式刀库链式刀库格子箱式刀库和直线式刀库1鼓轮式刀库:构造简单紧凑,但刀具容量较小,鼓轮辗转惯性较大。2链式刀库:外形紧凑占用空间较小刀具容量大。3格子箱式刀库:构造紧凑空间利用率高刀库容量较大,但布局不灵巧。4直线式刀库:构造简单刀库容量较小。3-23典型换刀机械手有哪几种?各有何特色?适用范围如何?1单臂双手爪型机械手:这种机械手的拔刀插刀动作都由液压动作来

59、达成,依据构造要求,可以采纳液压缸动活塞固定;或活塞动液压缸固定的构造形式。这种液压缸活塞的密封松紧急适合,太紧了常常影响机械手的正常动作,要保证既不漏油又使机械手能灵巧动作。2双臂单手爪交织型机械手:应用有JCS013型卧式加工中心3单臂双手爪且手臂辗转轴与主轴成45的机械手:这种机械手换刀动作靠谱,换刀时间短,但对刀柄精度要求高,构造复杂,联机调整的相关精度要求较高,机械手离加工区较近。手抓。钳形杠杆机械手。4-1工业机器人的定义是什么?操作机的定义是什么?P218工业机器人:是一种能自动控制,可重复编程,多功能,多自由度的操作机,能搬运资料工件或操劳工具,用以达成各种作业。操作机:拥有和

60、人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行其余操作的机械装置。4-2工业机器人由哪几部分构成?比较与数控机床的构成的差别。(P219-220工业机器人由操作机驱动单元和数控装置三部分构成。操作机有机座手臂手腕和尾端执行器构成。数控机床由机床驱动单元和数控装置等构成。此中机床部分由立柱支座工作台主轴箱刀具等部分构成。工业机器人和数控机床的差别在操作机和机床部分,机器人的作用是搬运和操作工具,机床主若是加工工件,数控机床可以说是一种特别的机器人。4-3工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么?它与机床有何主要的相同不一样之处?P218基本功能:供应作业所需的运动和动力。基本工作原理:经过操作机上