机修钳工(技师、高级技师)第7-8章课件

第7-8章第一节齿轮磨床

第二节坐标镗床

第三节精密、大型设备的维护保养的技能训练实例

第一节机械加工工艺规程的编制

第二节装配工艺规程的编制

第三节工艺及装配尺寸链

第四节机械制造设计知识

第五节CAD及其软件的应用

第六节夹具的制造第一节齿轮磨床一、床身及外表

二、磨头砂轮

三、主轴箱及尾座

四、工作台

五、交换齿轮

六、液压、润滑、冷却

七、电器部分一、床身及外表1)清洗机床表面及死角，达到无油垢、无锈蚀。

2)去除导轨毛刺。

3)补齐诸如手柄、手球、螺钉、螺母等操作件及紧固件。三、主轴箱及尾座1)传动带松紧程度调整好。

2)清洗尾座、套筒锥孔及表面，若有研伤应修复。六、液压、润滑、冷却1)清洗过滤器，达到油路畅通。

2)拆洗冷却泵过滤器及冷却液槽，达到清洁，无沉淀、杂物。

3)调整油压达到要求。七、电器部分1)电动机、电器箱内无积尘，无油垢。

2)管线整洁，蛇皮管无脱落。

3)设备绝缘良好，继电保护灵敏可靠，有可靠接地线及安全照明。第二节坐标镗床一、光学系统

二、其他部分一、光学系统1.光源

1)保证灯体清洁。

2)更换灯泡或通电点亮灯泡时，一定要调整好其位置，以达到理想照明为准。

2.成像系统

1)清洁被污染的光学表面时，应先用蘸有无水酒精但接近干态的脱脂棉来清洁，然后再用干态的脱脂棉轻轻擦干。

2)未被污染的光学表面最好不要动。

3)若被污染的光学表面清洁后，成像仍然模糊，则可少量调节成像物镜的前后位置，即可使成像清晰。

3.反光系统

(１)目标不清晰一、光学系统1)清洁和调整物镜(清洁方法同上)。

2)按1)处理后仍不清晰，则应拆下反光镜重新镀涂反光膜。

(２)成有双影像拆下反光镜，检修其角度误差达到要求。二、其他部分1)清洗机床各表面及死角，达到清洁，无油垢、无锈痕。

2)清洗主轴箱、主轴变速箱、操纵箱，达到清洁，各操纵手柄灵活好用，V带松紧适当。

3)清洗万能转台，调整夹紧机构，达到台面、导轨、丝杠、齿条等零部件清洁，各滑动面无毛刺，夹紧机构灵敏可靠，分度准确可靠。

4)清洗、检查各油孔及管路，达到油标醒目，油路畅通，油质、油量符合要求。

5)检查并补齐外部缺件。

6)清扫各电器部分，达到无积尘、无油垢，管线整洁，蛇皮管无脱落，设备绝缘良好，继电保护灵敏可靠，有可靠接地线及安全照明。二、其他部分7)附件要求齐全、清洁、防锈。第三节精密、大型设备的维护保养的技能训练实例1.主轴滚动轴承对润滑脂的要求

2.主轴滚动轴承的润滑

1.齿轮磨床床身及外表如何维护保养?

2.齿轮磨床液压、润滑、冷却部分如何保养?

3.齿轮磨床主轴箱及尾座如何维护保养?

4.齿轮磨床的维护保养包括哪几个方面?

5.坐标镗床光学系统中的光源如何维护保养?

6.坐标镗床光学系统中的成像系统如何维护保养?

7.坐标镗床光学系统中的反光系统如何维护保养?

8.坐标镗床其他部分的维护保养包括哪些方面?1.主轴滚动轴承对润滑脂的要求1)润滑脂的针入度和基础油的粘度必须适宜，即不能太高，也不能太低。

2)润滑脂除具有良好润滑性外，还应具有良好的防锈性。

3)润滑脂中不得含有机械杂质或其他脏物。2.主轴滚动轴承的润滑1)采用圆柱滚子轴承的主轴，使用圆柱滚子轴承脂润滑为宜。

2)采用圆锥滚子轴承的主轴，使用圆锥滚子轴承脂2号润滑为宜。

(１)齿轮泵、叶片泵选用20号液压—导轨油或30号液压—导轨油。

(２)螺杆泵选用30号液压—导轨油或40号液压—导轨油。

(1)气温高低气温高时，所用油的粘度应高些；气温低时，所用油的粘度应低些。

(２)泵的新旧新油泵时可用粘度较低的油，日久磨损后则应取粘度较大的油。

1)在平板或圆盘研磨机上进行研磨。

2)滚柱直径的最后尺寸必须在外环内表面以及内环外表面研磨后，其精度才能确定。2.主轴滚动轴承的润滑3)同一滚柱轴承中的滚柱，其一致性应在0.001ｍｍ以内。

4)滚柱在隔离器中应转动灵活，表面不得有毛边划痕，当前滚柱轴承装上弹簧锁圈后，滚柱转动应灵活无阻滞。第一节机械加工工艺规程的编制一、编制工艺规程的原则

二、编制工艺规程的原始资料

三、编制工艺规程的步骤

四、工序具体内容的确定一、编制工艺规程的原则1)技术上的先进性。

2)经济上的合理性。

3)良好的工作条件。二、编制工艺规程的原始资料1)产品图样和验收质量标准。

2)产品的生产纲领(年产量)。

3)毛坯资料。

4)现有的生产条件。

5)国内外同类产品工艺技术资料。三、编制工艺规程的步骤1.零件图的工艺分析

(１)零件图的技术要求零件的技术要求直接关系列加工过程的经济性和它的工作性能。

1)加工表面的尺寸精度、几何精度和表面粗糙度。

2)各加工表面之间的相互位置精度。

3)材料的机械性能、热处理要求及其他特殊要求。

(２)零件的结构工艺性分析许多功能完全相同而结构工艺不同的零件，其加工方法和制造成本的差异很大，所以认真检查、研究零件的结构工艺性是非常必要的。

1)零件的结构便于安装、加工和测量。

2)合理地选择公差、表面粗糙度及配合要求。

3)零件的结构应兼顾加工和使用时的安全性。三、编制工艺规程的步骤4)产品主要外露部分的轮廓应有美学感。

2.毛坏的选择

(１)毛坯种类

1)铸件。

2)锻件。

3)焊接件。

4)型材。

(２)毛坯种类的选择

1)零件的结构、功能和作用。

2)生产纲领的大小。

①生产纲领大，应选择精度和生产率均比较高的毛坯制造方法。

②生产纲领小，应选择精度和生产率均比较低的毛坯制造方法。三、编制工艺规程的步骤3)工件的结构形状和尺寸大小。

4)工件材料的工艺特性。

3.拟订加工工艺过程(路线)

(１)选择基准

1)定位基准。

①尽量选择加工表面的设计基准(设计基准在零件设计时已确定)。

②尽可能选择某一表面定位可以比较方便地加工其他各表面的表面作为多数工序的定位基准。

③既易于工件的安装与加工，又能保证加工精度。

④基准重合原则(对于精基准)和基准统一原则。

⑤互为基准原则。

⑥自为基准原则。三、编制工艺规程的步骤⑦以重要表面为主，同时兼顾其他各表面，保证所有加工表面都有足够的加工余量(针对粗基准的选择)。

2)测量基准。

①通常与设计基准相一致(否则依次遵循下面两个原则)。

②利用其他辅助工具间接体现，或利用非设计基准体现(辅助工具如检验棒等)。

③利用分析法体现设计基准。即人为选定的测量基准，对被测表面进行测量。

3)工序基准。

4)装配基准。

(２)选择表面加工的方法零件的每个表面可以有几种不同的加工方法，其方法不同致使技术经济效果也不同。三、编制工艺规程的步骤1)零件的形状。

2)零件的尺寸大小。

3)零件的精度高低。

4)零件的材质。

5)零件的一些特殊要求。

(３)安排加工顺序

1)加工阶段的划分。

①粗加工阶段。切除各加工表面大部分余量，工件的形状和尺寸均接近成品。此阶段尽可能地提高生产率。

②半精加工阶段。为零件的主要表面精加工作好准备，各非主要表面都应达到最终技术要求。三、编制工艺规程的步骤③精加工阶段。保证零件的各主要表面都最终达到或基本达到图样的要求。

④光整加工阶段。对零件上的精度较高、表面粗糙度值较小在精加工阶段基本达到图样要求的表面再进行光整加工，如研磨、抛光等，使其最终完全达到图样的要求。

2)工序的集中与分散。

①工序集中。工序集中就是将许多的加工内容集中在一道工序进行。

②工序分散。一个工序中一般只安排一个工步(这样工序的数目就要增加)。

3)加工顺序的安排。

①先加工基准面，后加工其他表面。三、编制工艺规程的步骤②先用粗基准加工精基准，再用精基准加工其他表面。

③先加工零件的主要表面，而次要表面加工应安排在主要表面加工工序之间，即穿插进行，但必须安排在主要表面最后精加工之前。

4)热处理工序的安排。

①毛坯零件的退火处理。目的是为了改善金属的组织和加工性能；正火处理是为了提高低碳钢的硬度，改善加工性能。一般是安排在机械加工之前。

②零件的调质。目的是使零件获得较好的综合力学性能。一般安排在粗加工后或半精加工前。

③零件的时效处理。目的是消除内应力。一般安排在零件铸造后，粗加工前。高精度的铸件和刚性差的精密零件均需要多次时效处理。三、编制工艺规程的步骤④零件的淬火，渗碳淬火、液体碳氮共渗、渗氮处理等。目的是提高零件表面的硬度和耐磨性。通常安排在工艺过程后部，精加工之前。注意：处理前，余量要留够。

⑤表面处理。如发蓝、喷丸、电镀等处理。目的是为了防锈，表面美观。一般是安排在工艺过程的末尾。

5)检验及其他工序。

①检验工序。通常如下安排：

②其他工序通常如下安排：

4.填写工艺文件

(１)工艺过程卡片它是以工序为单位简要说明产品或零件、部件加工(装配)过程的一种工艺文件。三、编制工艺规程的步骤(２)机械加工工艺卡片它是以工序为单位详细说明整个工艺过程的文件。

(３)机械加工工序卡片它是依据工艺卡片为每个工序中详细内容所编制的一种工艺文件。四、工序具体内容的确定1.机床与工艺装备的选择

(１)机床的选择

1)机床的主要规格尺寸应与加工零件的外形尺寸相适应。

2)机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。

3)机床的生产率应与零件的生产类型相适应。

4)机床的功率和切削用量应与工序加工要求相适应。

5)所选用的机床应与本单位现有设备相适应。

(２)工艺装备的选择工艺装备指夹具、刀具、量具等。

1)夹具。

2)刀具。

3)量具。

2.加工余量、工序尺寸及公差的确定四、工序具体内容的确定(１)加工余量确定加工余量大小的原则是在保证加工质量的条件下，余量越小越好。

1)经验估计法。

2)查表修正法。

3)分析计算法。

(２)工序尺寸及其公差的确定

1)倒推法。

2)工艺尺寸换算法。

3.切削用量和时间定额的确定

(１)切削用量的确定依据被加工零件的材质、形状、加工精度、刀具、机床设备等条件，合理地选定切削用量。四、工序具体内容的确定(２)时间定额的确定依据计算和实践修正而确定完成某一工序所规定的时间，即时间定额。第二节装配工艺规程的编制一、装配工艺(工作)的过程及其组织形式

二、编制装配工艺规程的过程一、装配工艺(工作)的过程及其组织形式1.装配工艺过程

1)装配前的准备工作。

2)装配工作。

3)调整、检验和试运转。

4)喷漆、包装。

2.装配工作组织形式

1)单件生产。

2)成批生产。

3)大量生产。二、编制装配工艺规程的过程1.编制装配工艺规程所需的原始资料

1)产品的总装配图、部件装配图及主要零件的工作图。

2)零件明细表。

3)产品验收技术条件。

4)产品的生产类型。

2.装配工艺规程的内容

1)全部零件和部件的装配顺序。

2)既能保证装配精度，又能保证生产率最高和最经济的装配方法。

3)划分工序，决定工序内容。

4)必需的工人技术等级和工时定额。

5)必需的装配用的设备和工艺装备。

6)验收方法和装配技术条件。二、编制装配工艺规程的过程3.制定装配工艺规程的步骤

(１)分析装配图目的是通过对产品结构的了解，从而确定装配方法。

(２)决定装配的组织形式装配的组织形式是依据生产规模和产品的结构特点来决定的。

(３)确定装配顺序确定装配顺序的原则是保证装配质量，不影响下道工序正常进行。

(４)划分工序

1)流水装配时，其工序数量的多少，取决于装配节奏的长短。

2)组件的重要部分装配完成后必须检验，合格后，才能进行下道工序；对重要而复杂的工序，用文字难以明确表达时，应画出部件局部的装配图来指导。二、编制装配工艺规程的过程(５)选择工艺装备依据产品的结构特点和生产类型，在可能的情况下，应选用最先进的。

(６)确定检查方法依据产品的结构特点和生产类型，在可能的情况下，应选用最先进的。

(７)确定工人技术等级和工时定额依据装配产品的技术难易程度和本单位的设备等条件来确定，而且应与时俱进，即不断地修订。

(８)编写工艺文件即装配工艺卡。第三节工艺及装配尺寸链一、尺寸链的概述

二、工艺尺寸链

三、装配尺寸链一、尺寸链的概述1.尺寸链的定义

2.尺寸链的组成(图８-１)

(１)环组成尺寸链的每一个尺寸即称之为尺寸链的环。

(２)封闭环在零件加工过程或机床装配过程中最终形成的环(或间接形成的环)称之为封闭环。

(３)组成环尺寸链中除封闭环以外的其他环都称为组成环。

1)增环。

2)减环。图8-1尺寸链(工艺尺寸链)一、尺寸链的概述3.尺寸链的计算

(１)确定封闭环封闭环的确定是尺寸链计算的关键。

1)工艺方案Ⅰ。

2)工艺方案Ⅱ。

(２)绘出尺寸链图在分析工艺过程和结合设计图样(或工序图样)要求的基础上，找出封闭环(例如：上述工艺方案Ⅰ就是Ａ０；工艺方案Ⅱ就是Ａ２)，然后从封闭一端开始，依照尺寸之间的联系，首尾相联，依次画出对封闭环有影响的尺寸，找出最后一个组成环，回到封闭环的另一端，形成一个封闭图样，即尺寸链图。

(３)增环、减环的判定在由封闭环任一端出发，绕其轮廓顺时针或逆时针方向旋转时，依次将每一环标出与旋转方向相同的箭头，最后从相反方向回到封闭环的另一端。一、尺寸链的概述图8-2增环、减环的判定(４)尺寸链的计算尺寸链的计算，主要是计算封闭环与组成环的基本尺寸、公差与极限偏差之间的关系(具体计算公式见下面)。二、工艺尺寸链1.定义

2.工艺尺寸链的计算

(１)封闭环的基本尺寸

(２)封闭环的极限尺寸

1)封闭环的最大极限尺寸＝增环最大极限尺寸的和-减环最小极限尺寸的和

2)封闭环的最小极限尺寸＝增环最小极限尺寸的和－减环最大极限尺寸的和

(３)封闭环的上、下偏差

1)封闭环的上极限偏差＝增环上极限偏差的和－减环下极限偏差的和二、工艺尺寸链2)封闭环的下极限偏差＝增环下极限偏差的和－减环上极限偏差的和

(４)封闭环的公差三、装配尺寸链1.定义图8-3装配尺寸链三、装配尺寸链2.装配尺寸链的计算

(１)封闭环的确定装配过程最后形成的尺寸环即为装配尺寸链的封闭环。

(２)组成环的确定从封闭环出发，按逆时针或顺时针方向依次找出相邻零件及其相关尺寸，直至返回封闭环，组成环就确定了。

(３)绘出尺寸链图以封闭环为基准，即从封闭环的一端出发，依次把组成环联接起来，直至封闭环的另一端，形成一个封闭图形，即装配尺寸链图。

(４)增环、减环的判定基本与工艺寸链的增减环的判定相同，只不过是从尺寸链中的任一环的一端出发。

(５)装配尺寸链的计算常用的是极值法，即用最大极限尺寸和最小极限尺寸进行计算。第四节机械制造设计知识一、传动装置总体设计

二、各级传动零件设计

三、装配草图设计

四、绘制装配图(减速器)

五、零件工作图设计

六、编写设计计算说明书一、传动装置总体设计1.确定传动方案

1)满足工作机的工作要求。

2)应具有结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便等特点。

2.选择电动机

(１)选择电动机的类型和结构型式通常选用Ｙ系列三相异步电动机，因它具有结构简单、工作可靠、起动特性好、价格低廉、维护方便等优点，同时又适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的各种机械上。

(２)选择电动机的容量

(３)确定电动机的转速设计中常选用同步转速为1500ｒ／ｍｉｎ或1000ｒ／ｍｉｎ两种电动机。一、传动装置总体设计1)通常用工作机所需电动机功率Ｐ电进行计算。

2)要求传动装置有较大的通用性和适应性时，就按电动机额定功率Ｐ额进行计算。

3)传动装置的转速按电动机额定功率Ｐ额时的转速进行计算，即满载转速ｎ满。

(４)确定总传动比和分配各级传动比

1)总传动比计算

2)分配各级传动比。

①各级传动比都应在推荐范围内选取，不能超过最大值。

②各级传动零件应做到尺寸协调，结构匀称，彼此不发生干涉或安装不便。

③传动装置的外轮廓尺寸或重量应尽量做到紧凑或较小。一、传动装置总体设计④各级齿轮都应得到充分润滑。

⑤对于圆锥—圆柱齿轮减速器的传动比≤３，其目的是控制大圆锥齿轮的尺寸不要过大。

(５)计算各轴的功率、转速和转矩

1)先将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依次编号，即：

2)各轴的功率、转速和转矩的计算公式。

①电动机轴的输出功率、转速和转矩的计算

②各轴的输入功率、转速和转矩的计算

①在对传动零件进行设计时，应该用输出功率。因为有轴承功率的损耗，致使同一根轴的输出功率(或转矩)与输入功率(或转矩)的数值不同。一、传动装置总体设计②因为传动零件的功率损耗，致使一根轴的输出功率(或转矩)与下一根轴的输入功率(或转矩)的数值也不相同。因此计算时，应加以区分对待。二、各级传动零件设计1.减速器外传动零件设计

(１)普通Ｖ带传动

1)已知条件。

①原动机种类和所需的传递功率。

②主动轮和从动轮的轮速(或传动比)。

③工作要求及对外轮廓尺寸、传动位置的要求。

2)设计内容。

①V带的型号、长度和根数的确定。

②带轮的材料和结构的确定。

③传动中心距的确定。

④带传动的张紧装置等的确定。

3)注意事项。二、各级传动零件设计①检查带轮的尺寸与传动装置外廓尺寸是否适应。

②轴孔直径和长度与电动机轴直径和长度是否对应。

③大带轮外圆是否与机架干涉。

(２)链传动

1)已知条件。

①载荷特性及工作情况。

②传递功率。

③主动、从动链轮的转速。

④外廓尺寸，传动布置方式及润滑条件等。

2)设计内容。

①链条的节距、排数及链节数的确定。

②链轮的材料及结构尺寸的确定。二、各级传动零件设计③传动中心矩的确定。

④张紧装置及润滑方式等的确定。

3)注意事项。

①检查链轮直径尺寸、轴孔尺寸、轮毂尺寸等与减速器或工作机是否相适应。

②大、小链轮齿数最好选择奇数或不能整除链节数的数，一般限定ｚ最小＝17，ｚ最大≤１２０。

③链节数最好取为偶数。

④若采用单排链计算出的链节距过大时，就应改为双排或多排链传动。

(３)开式齿轮传动

1)已知条件。二、各级传动零件设计①传递功率。

②转速。

③传动比。

④工作条件及尺寸限制等。

2)设计内容。

①选择材料。

②齿轮参数诸如：齿数、模数、螺旋角、变位系数、中心距、齿宽等的确定。

③齿轮的其他几何尺寸、结构、作用在轴上力的大小及方向等的确定。

3)注意事项。

①应将齿轮按强度计算所得的模数加大10%～20%。二、各级传动零件设计②注意材料配对的选择，使开式齿轮传动具有较好的减摩擦及耐磨性能。

③齿宽系数应取小些。

④尺寸参数确定后，应检齿轮的外轮廓尺寸与其他零件是否干涉。

2.减速器内传动零件设计

(１)圆柱齿轮传动

1)齿轮材料及热处理方法的选择，一定要同时考虑到齿轮毛坯的制造方法。

①当400ｍｍ＜齿轮的顶圆直径≤５００ｍｍ时，一般采用锻造毛坯。

②当齿轮的顶圆直径＞５００ｍｍ时，多采用铸造毛坯。

③当齿轮直径与轴的直径相差较小时，齿轮与轴应做成一体。二、各级传动零件设计④同一减速器内的各级大小齿轮材料最好对应相同。

２)齿轮传动的几何参数和尺寸应分别进行标准化、圆整或计算其精确值。

①模数必须标准化。

②中心距及齿宽应尽量圆整。

③分度圆、齿顶圆和齿根圆直径、螺旋角、变位系数等啮合尺寸必须计算其精确值。

④长度尺寸精确到小数点后2～3位。

⑤角度精确到秒。

⑥中心距应尽量圆整成尾数为0或5。

3)小齿轮宽度应大于大齿轮宽度，通常大5～10ｍｍ。

(２)锥齿轮传动二、各级传动零件设计1)按直齿锥齿轮的大端模数和齿数将其锥距Ｒ、分度圆直径ｄ(大端)等几何尺寸计算至小数点后3位，不得圆整。

2)轴交角为90°时，可由齿数比ｕ＝计算出大、小锥齿轮的分度圆锥角δ１和δ２，其中小锥齿轮齿数ｚ１可取1７～２５。

3)大、小锥齿轮的齿宽应相等。

(３)蜗杆传动

1)蜗杆副的滑动速度ｖ滑，估算如下

2)蜗杆和蜗轮的旋向应尽量选右旋。

3)蜗杆副的模数ｍ和蜗杆分度圆直径ｄ１要符合标准规定。

４)蜗杆下置，其分度圆圆周速度ｖ≤４～５ｍ／ｓ；蜗杆上置，其分度圆圆周速度ｖ＞４～５ｍ／ｓ。三、装配草图设计1.初绘装配草图(减速器)

(１)选择比例尺，合理布置图面尽量选用1∶1的比例尺；估计出减速器的轮廓尺寸，再合理布置图面。

(２)确定减速器各零件的相互位置

1)确定传动件的轮廓和相对位置。

2)确定箱体内壁和轴承座端面的位置。

(３)初步计算轴颈通常先根据轴所传递的转矩，按扭转强度来初步计算轴的直径。

(４)进行轴的结构设计轴的结构设计包括确定轴的合理外形和全部结构尺寸。

1)确定轴的径向尺寸。

2)确定轴的轴向尺寸。三、装配草图设计(５)初步选择轴承型号。

(６)画出轴承盖的外形。

(７)确定轴上力的作用点及支点距离。

(８)轴、轴承及键的校核计算

1)校核轴的强度。

2)验算滚动轴承的寿命。

3)校核键联接强度。

(９)完成减速器装配草图

1)轴系部件的结构设计。

①传动零件的结构设计。

②滚动轴承的细部结构设计。

③轴承盖的结构设计。三、装配草图设计④轴外伸处的密封设计。

⑤挡油环的细部结构设计。

⑥轴套，轴端挡圈等的结构设计。

２)减速器箱体的结构设计。

３)减速器附件设计。

４)装配草图的检查及修改。四、绘制装配图(减速器)1)标注尺寸。

①特性尺寸。表明减速器性能和规格的尺寸。

②配合尺寸。表明减速器内零件之间装配关系的尺寸。

③安装尺寸。表明减速器安装在基础上或安装其他零件、部件所需的尺寸。

④外形尺寸。表明减速器总长、总宽和总高的尺寸。

2)标注减速器的技术特性。

3)编写技术要求。

①对零件的要求。

②对安装和调整要求。

③对润滑的要求。

④对密封的要求。四、绘制装配图(减速器)⑤对试验的要求。

⑥对外观、包装和运输的要求。

4)零件编号。

5)编制标题栏和明细栏。

6)检查装配图。

7)加深装配图五、零件工作图设计1)选择和布置视图。

2)标注尺寸。

3)编写技术要求。

4)画出零件图标题栏。六、编写设计计算说明书1)目录。

2)设计任务书。

3)传动方案的分析与拟定。

4)电动机的选择计算。

5)传动装置的运动及动力参数的选择和计算。

6)传动零件的设计计算。

7)轴的设计计算。

8)滚动轴承的选择和计算。

9)键联接的选择和计算。

10)联轴器的选择。

11)减速器的润滑方式和密封类型的选择，润滑油的牌号选择和装油量计算。六、编写设计计算说明书12)参考资料。第五节CAD及其软件的应用一、CAD的概述

二、CAD的应用一、CAD的概述1.ＣＡＤ／ＣＡＭ的含义

2.ＣＡＤ系统的组成

(１)CAD系统的硬件CAD系统硬件的组成如图8-4所示。图8-4单套CAD系统的硬件基本组成1)计算机(主机)。一、CAD的概述2)外围设备。

①输入设备：键盘、鼠标、光笔、扫描仪、图形输入板等。

②输出设备：显示器、打印机、绘图仪、硬拷贝机等。

③存储设备：磁盘、光盘碟、磁带机、纸带机等。

(２)ＣＡＤ系统的软件CAD系统软件的组成如图8-5所示。图8-5CAD系统的软件组成一、CAD的概述1)系统软件。

2)支撑软件。

3)应用软件。二、CAD的应用1.功能

1)完善的二维平面图形绘制功能。

2)出色的三维立体图绘制和高级辅助功能。

3)强大的多种图形编辑与修改功能。

4)开放的数据结构体系，允许定制ＡｕｔｏＣＡＤ系统参数，易于二次二发。

5)提供多种接口文件，具有较强的数据交换能力，可与多种软件交换图形图像数据信息。

6)支持多种操作平台与交互设备，可运行于各种大型机、PC机和笔记本电脑。

2.AｕｔｏＣＡＤ的使用

(１)绘制基本图形对象二、CAD的应用1)几个常用的命令。

①鼠标操作。

②Ｅｓｃ取消操作。当正在执行命令的过程中，敲击Ｅｓｃ键便可中止命令的操作。

③撤销放弃操作。ＡｕｔｏＣＡＤ支持无限次撤销操作，单击撤销按钮或输入“ｕ”回车。

④确认命令。回车键，空格键和鼠标右键与其等同。

⑤经常查看命令区域的提示，按提示操作。

2)绘制图形的几个操作CAD的绘图工具条中的几个基本命令如下：

①绘制直线。二、CAD的应用②绘制多段线。多段线是由一条或多条直线段和弧线连接而成的一种特殊的线，可以具备不同宽度的特征。在三维算量中定义异形截面、手绘墙、梁等时常用快捷键“ＰＬ”。

(２)图形对象的修改

1)删除。

2)复制。

3)移动。

4)修剪。

5)延伸。

(３)对象捕捉对象捕捉属于透明命令，就是说，在不退出其他操作的过程中，可以同时使用的命令。

(４)正交模式快捷键“Ｆ８”。二、CAD的应用(５)图层模式为了避免图形太复杂，选择错误，可以从分别画着不同类别对象的图层中把不需要看到的图层先关闭。

(６)视图缩放命令

1)适时平移。

2)适时缩放。

3)窗口缩放。

4)缩放到上一次。

5)范围缩放。

6)输入“ＥＸ”，再回车两下，延长线段至下一条线段。

7)输入“ＴＲ”，再回车两下剪掉线段长出的部分。第六节夹具的制造一、夹具的组成

二、夹具体的设计

三、夹具结构的工艺性

四、机床夹具公差和技术要求的制订一、夹具的组成1.定位元件及定位装置

(１)定义

1)定位元件。

2)定位装置。

(２)作用。

2.夹紧装置

(１)定义在夹具中由执行机构(如气缸、液压缸等)、中间传力机构(如杠杆、斜楔、凸轮、螺旋副等)和夹紧元件(如卡爪、压板、压块等)组成的装置称为夹紧装置。

(２)作用用以保持工件在夹具中已确定的位置，并承受加工过程中各种力的作用而使其不发生任何变化。

3.对刀及导引元件一、夹具的组成(１)定义在夹具中，用来确定加工时所使用刀具位置的元件称为对刀及导引元件。

(２)作用用来确定夹具相对刀具的位置，或引导刀具的方向。

4.夹具体

(１)定义在夹具中，用于连接上述各元件及装置使它们成为一个整体的基础零件称为夹具体。

(２)作用

1)将夹具上的各种元件和装置连接在一起。

2)将夹具与机床有关部位进行连接。

5.其他元件及装置二、夹具体的设计1.基本要求

(１)应有足够的强度和刚度

1)足够的壁厚。

2)依据受力情况适当布置加强筋或采用框式结构。

(２)减轻重量，便于操作

１)在保证足够的强度和刚度的前提下，应使夹具体的体积、重量尽可能小和轻。

2)在不影响强度和刚度的地方，应采取一些减轻重量的措施，如开窗口、凹槽等。

(３)安放稳定、可靠

1)用于固定在机床上的夹具应使其重心尽可能低。二、夹具体的设计2)用于不固定在机床上的夹具应使其重心和切削力作用点落在夹具体在机床上的支承面范围内。

3)夹具底面中部应挖空，以便使其接触面接触紧密，其方式有周边接触、两端接触、四脚接触等。

4)在夹具体的一次安装中将各接触部位同时磨出或刮研出。

(４)结构紧凑、工艺性好

1)在设计夹具体时，应把加工夹具体其他表面的定位基准选为夹具体在机床上定位部分的表面，且各加工表面最好位于同一平面或同一旋转表面上。

2)夹具体上安装各元件的表面，通常铸出3～5ｍｍ的凸台。

3)在夹具体上的非加工表面应与工件表面之间保持一定的间隙。

(５)尺寸稳定、有一定的精度二、夹具体的设计1)铸造夹具体应对其进行时效处理。

2)铸造夹具体其壁厚要和缓、均匀地过渡。

3)焊接夹具体应对其进行退火处理。

4)夹具体各主要表面的精度和表面粗糙度均应有一定的要求，特别是位置精度要求更高。

(６)排屑方便

1)增加容纳切屑的空间。

①采用在夹具体上增设容屑沟的方法。

②采用增大定位元件工作表面与夹具体之间的距离形成容屑空间的方法。

2)采用可自动排屑结构。

(７)应吊装方便、使用安全二、夹具体的设计1)翻转或移动的夹具。

2)大型夹具。

3)旋转类夹具。

2.夹具体毛坯的制造方法

(１)铸造夹具体

1)优点：

①制造工艺性好。

②抗压强度、刚度和抗振性都比较好。

③尺寸的稳定性好。

2)缺点：制造周期较长，生产成本较高。

(２)焊接夹具体

1)优点：二、夹具体的设计①制造容易。

②生产周期短、成本低。

③其重量与同体积的铸铁夹具体相比要轻得多。

2)缺点：很难得到像铸造夹具体那样复杂的外形。

(３)锻造夹具体一般只用在夹具体形状较简单、尺寸较小的情况，其余很少采用。

(４)装配夹具体夹具体制造周期短、生产成本低、可实现其结构的系列化及组成元件的标准化是装配夹具体的最大优势，故在生产中得到极为广泛的应用。三、夹具结构的工艺性1.夹具的结构应便于用调整法、修配法保证装配精度

1)要求夹具中的某些元件、部件应具有调节的可能性，补偿元件应留有一定的余量。

2)要求在夹具装配基准位置保持不变的情况下，有对其他元件进行调整或修配的可能性。

2.夹具的结构应便于进行测量与检验

1)工艺孔的位置应便于加工和测量，并尽量做在夹具体上。

2)一般在工件的对称轴线上做工艺孔，并应使其轴心线通过所钻孔或定位元件的轴线。

3)工艺孔尽可能采用ϕ６Ｈ７、ϕ８Ｈ７、ϕ１０Ｈ７等标准尺寸。

3.夹具的结构应便于拆卸、维修和加工

1)销钉孔尽量为贯穿的通孔。三、夹具结构的工艺性2)当无凸缘衬套类零件压入不通孔时，可将其底部做成螺纹孔，或在其底部端面上铣出径向槽。

3)当从夹具上拆去某零件时，应不受其他零件的阻碍。

4)夹具结构的设计应充分考虑其加工的工艺性，如：

①留出必要的退刀槽。

②留出加工时刀具的引进位置。

③减少加工面积。

④尽量避免在斜面上钻孔等。四、机床夹具公差和技术要求的制订1.制订夹具公差和技术要求的基本原则

1)应使夹具制造误差的总和不超过工件相应公差的～。

2)在不增加制造困难的前提下，夹具的公差应尽量定得小一些。

3)有时可适当放宽夹具各组成元件的制造公差，而通过采用调整法、修配法、装配后加工、就地加工等方法提高夹具的制造精度。

4)夹具中的尺寸、公差和技术要求应清楚明了，不可自相矛盾或重复；凡标注公差要求的部位，都应有相应的检验基准。

5)对于夹具中精度较高的定位元件，应选用较好的材料制造，其淬火硬度一般不低于50HRC。

6)夹具设计中，都应以工件的平均尺寸作为基本尺寸和双向对称分布的公差，并以此作为夹具的相应基本尺寸，之后，规定夹具的制造公差。四、机床夹具公差和技术要求的制订2.夹具各组成元件的相互位置精度和相关尺寸公差的制定

(１)与工件的工序尺寸公差和技术要求直接有关的夹具尺寸公差和技术要求

1)直接有关的夹具尺寸公差。

2)夹具各组成元件间的位置精度。

①同一平面上的支承钉或支承板的平面度公差为0.002ｍｍ。

②定位面对夹具安装基面的平行度或垂直度在100ｍｍ内公差为0.02ｍｍ。

(２)与工件工序尺寸无关的夹具尺寸公差和技术要求主要是依据零件在夹具中的功用和装配要求，直接根据国家标准选取配合种类和公差等级，并根据机构的性能要求而提出相应的要求等。

3.夹具公差与配合的选择4.夹具零件的公差和技术要求

5.夹具制造说明

∗第七节机械设备改造

∗第八节“四新”知识及其应用

第九节机械设备改造和新技术应用的技能训练实例4.夹具零件的公差和技术要求(１)夹具标准零件和部件的技术要求查阅国家相关标准即可。

(２)夹具专用零件的公差和技术要求夹具专用零件的公差和技术要求可根据夹具装配图上标注的配合种类和精度等级及技术要求，参照有关标准制定。(２)夹具专用零件的公差和技术要求夹具专用零件的公差和技术要求可根据夹具装配图上标注的配合种类和精度等级及技术要求，参照有关标准制定。1)夹具零件毛坯的技术要求。

2)夹具零件常用材料和热处理的技术要求。

3)夹具零件的尺寸公差和技术要求。

4)夹具零件的表面粗糙度。5.夹具制造说明1)那些必须先进行装配或装配一部分以后再进行加工的面。

2)采用特殊方法进行加工的表面。

3)新型夹具的某些特殊结构。

4)某些夹具手柄的特殊位置。

5)需要在制造时相互配作的零件。

6)气压、液压动力部件的试验要求。∗第七节机械设备改造一、机械设备改造的原则

二、机械设备改造的依据

三、机械设备改造的基本思路

四、机械设备改造的基本途径

五、机械设备改造(精化)技术一、机械设备改造的原则1.重视改造的可行性分析和效益分析

(1)可行性调查的内容

1)待改设备在发挥经济效益中存在的问题。

2)自身利于改造的条件。

3)改造技术的成熟情况和其他企业的使用情况。

4)配套设备之间的匹配平衡关系。

(2)效益分析内容

1)改造成本预测。

2)了解产品外协费用、生产周期、任务的饱满程度，改造后设备的利用率和可能带来的经济效益。

3)改造后设备是否能达到优质、高效、低耗、改善劳动条件、防止环境污染、扩大新技术、新工艺、新结构及新材料的推广等目的。一、机械设备改造的原则2.保证加工精度和表面粗糙度的要求

1)机床的加工精度：有几何精度、传动精度、刚度、抗振性、热变形等。

2)机床加工零件的表面粗糙度：主要与机床的平稳性、刚度和抗振性等有关。

3.具有一定范围的工艺可能性

1)在该机床上可以完成的工序种类。

2)所加工零件的类型、材料和尺寸范围。

3)机床的生产率和单件加工成本。

4)毛坯种类。

5)适用的生产规模(大量、批量、单件)。

6)加工精度和表面粗糙度。一、机械设备改造的原则4.先进性与实用性相结合

1)先进性是改造机床的基本原则之一。

2)应以发展的眼光，多应用国内外的成熟的先进技术。

3)特别提倡多应用诸如：CNC、数显、动静压、光学、自动控制等新技术。

4)要树立适用的就是先进的主导思想。

5)要符合最佳经济原则。

5.注意技术安全问题

1)改造前应检查被改机床的技术状态。

①检查传动系统是否完整可靠，传动件强度和刚度能否满足。

②检查操纵机构是否好用、准确、可靠。

2)根据检查结果采取措施。一、机械设备改造的原则3)加装防护措施。

6.结合机床维修进行改造

1)在维修中加强技术改造，促进维修体制改革，改造与维修相结合，可使设备落后部位与不合理部位得到改进，用先进技术改造设备，可使维修体制更有活力，更加完善合理。

2)改造与设备大、中修理同时进行，可减少生产上的停机时间。

3)维修人员对机床结构比较熟悉，有利于提高改造的实用性和准确性。

4)可以做到统筹安排物质供应。

5)可以做到修理与改造统一规划，合理安排生产进度。

6)便于实现专业化生产，以利于提高劳动效率。

7)便于机床改造资料的标准化和归档管理。二、机械设备改造的依据1.工件

(1)工件结构特点因为工件的结构特点常常决定了改造的方法，如在车削细长丝杠时，增加支承，以克服刚度差易变形的结构弱点。

(2)工件的技术要求因为通过分析工件的技术要求，可以启发改造者从改造机床的结构、提高加工精度和给机床配备适宜的辅具等方面，寻求改造机床的方法。

(3)工件的加工批量因为依据生产是大批量的还是小批的，才能相应地采取好的改造方法，保质保量地完成生产、降低成本的目标。

2.设备的使用要求

(1)一般使用要求

1)操作者与工件间要有合适的相对位置。二、机械设备改造的依据图8-6人体尺寸与操纵手柄位置的关系

A(≈250～350mm)—视距(≈30°)、(≈10°～15°)—视角

H(=1000～1200mm)—工件(或刀具)中心线离地面高度d—典

型工件的直径—双手所及的极限范围—设备手

柄的一般范围—设备手柄的优先范围(水平面内)二、机械设备改造的依据2)刀具的切削刃或被加工表面离地面过高时，可设置操作者站台，或将工件安装于地坑内，对特大型机床，可设电视进行。

3)厂内的维修能力、刃磨能力、车间环境、温度以及设备条件等均有一定的要求。

(2)特殊使用要求

1)改造后，列入自动线或流水线，即列入工序进行使用。

2)当改造是临时进行批量生产用时，改造中应尽可能不破坏或少破坏原机床的结构，以利于恢复原貌，应有可逆性。

3.制造条件

1)机械加工能力：一般是指对难以加工的精密零件、大件、箱体等的加工能力和工艺水平。二、机械设备改造的依据2)热加工能力：通常指铸造、锻造、焊接及热处理的加工能力和工艺水平。

3)装配能力：指对产品的装配能力和技术水平。

4)材料及外协情况：指材料、通用零部件和液压、电气元件的供应及外协的可能性。三、机械设备改造的基本思路1.从机床本身考虑

(1)主轴部件

1)主轴部件的功用是传递运动和动力；支承工件或刀具；使工件或刀具获得正确的运动轨迹。

2)主轴部件的基本要求有结构上的要求和工艺上的要求。

(2)常用的操纵机构图8-7常用的几种操纵机构

1—滑移齿轮2—滑块3—摆杆4—轴5—拨叉6—轴套7—齿扇

8—凸轮9—杠杆10—齿轮11—电磁铁12—离合器13—液压缸

14—活塞15—活塞杆16—电刷17—集电环18—线圈19—衔铁三、机械设备改造的基本思路1)常用操纵机构的组成有：操纵件(手柄、手把、按钮等)；传动装置(机械液压气动和电力等)；控制元件(孔盘、凸轮、液压、预选阀等)；执行件(拨叉、拨块、滑块、卡块、顶杆、拉杆等)，见图8-7。

2)常用操纵机构功用是控制机床的基本运动和辅助运动。

3)对常用操纵机构的基本要求有操纵安全、操纵方便、操纵迅速、操纵省力和操纵准确。

(3)支承件

1)要有足够的刚度。

2)要有足够的抗振性。

①合理选择支承件的材料。无论是从理论上分析还是实践证明，铸铁是最适用的材料，这是由于它良好的抗振性和耐磨性所决定的。三、机械设备改造的基本思路②选择合理的支承件结构形式。这样既可增强支承件刚度，又可增加抗振能力，如支承件上有超过400mm×400mm的薄壁时，应增加筋板。

3)要有较小的热变形。

(4)导轨

1)要有良好的导向精度。

2)要有良好的精度保持性。

3)低速运动应平稳。

4)要有足够的导轨刚度。

5)要有良好的结构工艺性。

2.从夹具来考虑

(1)夹具在切削加工中的作用三、机械设备改造的基本思路1)提高机床的性能，保证加工精度稳定。

2)提高工作效率。

3)实现在加工中对工件的测量。

4)减轻劳动强度。

5)创造新的夹具原理和夹具。

(2)夹具与机床的关系

1)夹具应与机床相适应。

①机床不同，所用的夹具也应有所差异。如铣床夹具，为适应铣削力大，加工中工件易变形的特点，所以夹紧机构要有足够的夹紧力，夹具刚性要好。

②夹具安装在机床上，所以要解决夹具在机床上的定位、安装、夹紧机构布置等问题。三、机械设备改造的基本思路2)机床自动化对夹具的要求。

①对于提高生产能力的自动化来说，通常是几个夹具对工件同时夹紧，或顺次对几处自动夹紧，也可以使夹具与加工循环对应地实行联动。

②对于手动变机动来说，可利用夹具把平时操作者人工监视、检查、手动作业等有效地转为机械化，如在钻孔加工中，装上送料器，使夹具自动进给、定位。

3)阻碍夹具自动化的因素。

①清除切屑，尤其是清除夹具定位面上的切屑。虽采取了特种装置或设置压缩空气喷嘴，清理切屑，但经济性都不好。

②复杂形状工件的加工夹具经常只能半自动，要想全自动，就不得不提高设计和制造成本。三、机械设备改造的基本思路③由于对高精度定位夹具的可靠性进行重复检查很困难，所以大多数高精度加工的夹具是手动或半自动的。

3.从刀具来考虑图8-8轨迹法

1—切削点2—生线3—轨迹运动三、机械设备改造的基本思路(1)从零件表面的形成来考虑刀具的改造

①轨迹法。如图8-8所示，刀具的切削刃为切削点1，按轨迹3运动，形成生线2，这就是轨迹法。

②成形法。如图8-9所示，被加工工件的廓形2是刀具的刃形1复印形成的，这就是成形法。图8-9成形法

a)成形车刀b)螺纹车刀c)拉刀三、机械设备改造的基本思路图8-10相切法

1—切点2—生线3—轨迹运动③相切法。三、机械设备改造的基本思路如图8-10所示，切削时，刀具的旋转中心按轨迹3运动，则切削点1运动轨迹的包络线就形成了生线2，这就是相。

④范成法。如图8-11所示，范成运动3使切削刃1与生线2相切，并逐点接触而形成与它共轭的生线2，即生线2是切削线1的包络线，这就是范成法。图8-11范成法

1—切削刃2—生线

3—范成运动三、机械设备改造的基本思路(2)从分析零件表面质量来考虑刀具改造

1)残留面积。图8-12残留面积示意图2)积屑瘤和鳞刺。

3)振动。三、机械设备改造的基本思路图8-13强力切削刀具的切削刃三、机械设备改造的基本思路图8-14切削速度对积屑瘤的影响4.从整个工艺系统来考虑

(1)进行系统分析三、机械设备改造的基本思路1)工件方面。

2)夹具方面。

3)刀具方面。图8-１5顺向进给车削时进给力对工件起压缩作用

1—卡盘2—跟刀架3—固定顶尖4—车刀5—工件4)机床方面。

１)采用跟刀架，增强工件的刚性，并用以平衡掉背向力Ff。三、机械设备改造的基本思路２)采用可伸缩的回车顶尖并进行反向切削，即按床头到床尾的方向进给，这样可使热伸量和切削分力Ff得以释放，如图8-16所示。图8-１6反向进给车削时对轴起拉伸作用

1—卡盘2—跟刀架3—回车顶尖4—工件5—车刀３)选用大切削进给量，因为前两项措施已为加大进给量提供了工艺上的保障，这样可提高生产率。三、机械设备改造的基本思路４)可选用适于反向切削法的精车刀和粗车反偏刀。

(2)问题解决的原因和效果

1)由于反向切削，使Ff对工件的作用由压缩变为拉伸(图8-16)，加之采用了可伸缩式的回车顶尖，使切削点到尾座顶尖一段距离为柔性可调，拉力和热胀产生的变形均可释放掉，不至使工件。

2)由于采用了大进给量和较大的主偏角车刀，增大了进给力Ff，工件大强力拉伸下消除了径向颤动，使切削平稳，图8-17缩颈法三、机械设备改造的基本思路3)为了消除由于卡盘强制夹紧而使坯料自身的弯曲轴心线影响加工精度的危害，在卡盘附近的一端将工件车出一缩颈(图8-17)，使它起万向接头的作用。

4)先用粗车刀车出长的跟刀架的架口(图8-18a)；跟刀架支承块装在刀尖后面1～2mm处，用以增加刚性，减轻振动，然后在全长上粗车；精车时，跟刀架支承块装在刀尖前面(图8-18b)，用粗车后的表面作支承面，以免支承块在精车了的表面上划出伤痕。图8-18跟刀架的安装

1—卡盘2—跟刀架3—工件4—粗车刀5—精车刀四、机械设备改造的基本途径1.对部件用改变摩擦原理的方法进行改造

(1)基本特点

1)从摩擦原理上进行改造，一般都是针对主要运动部件进行改造。

2)从摩擦原理上改变部件的工作特性，存在与设备的工作状况要相适应的问题。

3)零件的结构，主要由部件的摩擦原理所决定。

(2)正确的思维方法

1)必须以变应变。

①首先要注意改造对象的变化，依照不同的对象，采用不同的技术措施。四、机械设备改造的基本途径②处理问题时，既要考虑机床自身的性能变化，又要考虑机床在工作条件方面的变化，还要考虑改造部件的结构方面由于自身的磨损及其他部件的影响所带来的各种变化。

2)必须从分析问题的特殊性入手去解决问题。

①掌握原理自身的特殊性。不同的原理都有各自的特点。恰当应用这些特点，才有利于改造的顺利进行。

②分析同一改造原理在不同功能装置中所表现出的特殊性。

③要弄清楚同一措施在同样功能的装置中，由于使用条件不同所表现出的特殊性。

2.在修理中对部件进行局部改造

(1)基本特点

1)针对性强。四、机械设备改造的基本途径2)局限大。

3)宜简不宜繁。

(2)正确的思维方法

1)必须追根求源。

①首先要估计出可能产生故障的几种主要原因，然后再把发生故障的部位分别隔离开来进行运转诊断。适于齿轮噪声的判断。

②通过与同型号设备中的旋转部件与移动部件在运动中产生阻力的大小及工作形态的差异相对比，来判断被怀疑的部位是否存在故障。适于主轴、导轨、丝杠等出现运动障碍性故障的判断。四、机械设备改造的基本途径③不能准确判断故障部位时，应在大概估计的基础上，从可能性最大的部位开始，由大到小一步步进行试探性调整。适于通过有关部位间隙的大小或改变有关零件的装配位置来观察对设备故障有其明显影响的故障判断。

④在推理分析的基础上，把认为可能引起故障的零件进行必要的修理或更换，然后将其装配到原部件上，看看故障现象有无明显变化及其变化趋势，从而找准故障发生的准确位置。

2)重视分析内因。

①弄清故障形态的特征。如是否有发热，发热的程度；是否有噪声，其主频率高低等。

②弄清故障形态与故障原因的联系。四、机械设备改造的基本途径③根据故障原因，提出对有故障零部件进行改造的多种设想，然后进行反复对比，最终选择出最佳方案进行试改造，通过观察，故障得以排除，再对试改造中出现的细节问题进行完善，达到改造效果更佳。

3.从整体上对设备进行结构改造

(1)基本特点

1)主要是对机床的原有结构进行新的补充，或者进行一种模块化组合，结构力求尽量简单。

①扩大机床的加工能力方面有增加专用工作头或者改造机床的传动环节，实现一机多用。设计专用工装，改变机床的运动形式，增加附加运动。采用机械仿形装置。四、机械设备改造的基本途径②大件加工方面。通常采用拼组技术自制一些专用设备，以提高企业的加工能力。

2)通过改装使设备具有特定的工作能力，专用性强。

3)具有很强的因地制宜性。

(2)正确的思维方法

1)在提出方案时，要善于运用多样的扩散性思维方法。

①首先要充分考虑各种已有的方法，并且尽可能地扩大其应用范围。

②甚至可以把其他领域中的方法应用到机械加工领域中来解决问题。

③既可以考虑用同一方法解决不同的问题，也可以考虑同一问题用不同方法进行解决。四、机械设备改造的基本途径2)在制订方案时，要善于运用归纳、分析和抽象，实现收敛性思维方法。

4.利用成熟且形成标准化、系列化、商品化的功能部件对设备进行技术改造五、机械设备改造(精化)技术1.提高设备可靠性和工序能力

(１)设备改造的原因

１)工件结构特点的需要。

２)工件技术要求的需要。

３)工件加工批量的需要。图8-19C620型车床改造后主轴前轴承结构

1—主轴2、3—调整垫4—调整螺母5—轴承五、机械设备改造(精化)技术(２)主轴结构的改造以Ｃ620型车床主轴结构的改造为例，将主轴前滑动轴承改成滚动轴承的结构，如图8-19所示。

１)改造中需加工的工件。

①主轴箱主轴孔与轴承外圆相配的孔。

②主轴应按C620-１主轴前端尺寸,改动C620主轴；把原滑动轴承轴颈改为1∶１２锥度轴颈，并加车螺纹。

③制造件有两个调整垫、调整螺母。

④电动机的带轮加大1.5倍，使主轴转速可达到n９００ｒ／ｍｉｎ。

２)提高主轴系统精度的途径。

①提高主轴的回转精度，主要是通过提高主轴轴承的精度。如采用滚动轴、静压轴承、动静压轴承等。五、机械设备改造(精化)技术②提高主轴系统的刚度。主轴刚度由径向和轴向两项刚度组成。

③提高主轴系统的热稳定性。主轴的热稳定性是指在设备工作中，由于各种原因使主轴系统温度发生变化时，主轴的性能或精度的稳定性。它是提高主轴回转精度的一个重要的改造途径之一。图8-20小刀架自动进给装置示意图

1—主动轮2—中间轮3—被动轮

4—自动进给手柄5、6、14、15—成对锥齿轮

７—轴承座8—主板9—支架10—传动轴

１１—带轮12—调节板13—V带

16—手柄17—离合器18—支承五、机械设备改造(精化)技术(３)导轨面结构的改造设备导轨的改造应根据原有导轨的形式、工作状态及失效形式而选择的，通常采用一些新材料、新结构，如：采用导轨贴塑(即在机床导轨面上粘接聚四氟乙烯塑料板)、改为静压导轨、滚珠式导轨或滚柱式导轨、气浮导轨等，以达到改善其工序能力。

(４)进给机构的改造

１)自动进给机构的改造。

２)横向进给机构的改造。

(５)其他改造项目

１)C630主轴的长度由原来的1085ｍｍ，改为1001ｍｍ，从而减少了主轴的挠度，提高了刚度。五、机械设备改造(精化)技术２)CA6140溜板改造为液压仿形刀架，从而增加了加工曲线外圆的可靠性和提高了精度。

３)尾座套筒制成带扁尾的锥孔形式，并安装简易液压装置。

４)改造的部件还有C616型车床的磁轭制动装置，C620-１型车床的自动停车装置，C616A型车床的联轴器，C617型车床的刻度盘，车床的带轮等。图8-21外圆磨床横向进给机构

1—步进电动机2—齿轮变速箱

3—滚珠丝杠4—滚珠螺母五、机械设备改造(精化)技术５)C650型车床已改造的项目。

①主轴的滑动轴承采用HNT耐磨涂层复合材料代替原青。

②主轴轴承润滑方式由原来定期油壶润滑改为偏心轮、柱塞泵的润滑。

③主轴轴承密封的改造为在主轴前后增加了密封盖和甩油杯。

④增设溜板快速机构。

2.提高劳动生产率

１)提高设备的可靠性、工序能力。

２)扩大设备使用范围。

３.减轻操作劳动强度、提高设备自动化程度

(１)可编程PLC在自动线设备上的应用

１)改造前。五、机械设备改造(精化)技术２)改造后。

(２)经济型数控装置改造以某厂采用BKX-3系统改造一台X62W铣床为例。

１)主要技术参数。

①BKX-3系统主要参数及功能：

②滚珠丝杠螺距为6ｍｍ。

③电动机与丝杠转速比为1∶25。

④工作台升降采用20Ｎ·ｍ步进电动机。

2)改造后效果。

(３)齿轮传动间隙的消除

１)圆柱齿轮传动。五、机械设备改造(精化)技术①偏心轴套调整法。采用偏心轴套调整两齿轮啮合中心距，从而消除圆柱齿轮正反转时的侧隙。

②轴向垫片调整法。将一对啮合齿轮在制造时使其节圆沿齿宽方向稍有锥度，并在其轴向装上调整垫片(垫片可使齿轮在轴上错位)，从而可调整两齿轮侧隙。

③双片薄齿轮错位法。错位法有两种：即周向弹簧式和可调拉簧式，都是靠弹簧力自动补偿齿侧隙，保证无隙传动。

２)斜齿轮传动。

①垫片调整法。由一个宽齿轮与两个薄齿轮啮合，将调整垫片置于两薄片齿轮间，用垫片的厚度调整薄片齿轮螺旋线以消除间隙(但不能自动补偿)。五、机械设备改造(精化)技术②轴向压簧调整法。用一压簧压住轴向可移动的薄齿轮，使其侧面与宽齿轮的另一侧面贴紧，从而消除间隙(可自动补偿，但压簧的压力要调整合适)。

３)锥齿轮传动。图8-22齿轮、齿条传动的消隙法五、机械设备改造(精化)技术４)齿轮齿条传动。

①双片薄齿轮错位法。用于小负载传动。

②双齿轮齿条啮合法。用于大负载传动。具体结构示意图如图8-22所示。∗第八节“四新”知识及其应用一、新材料

二、新技术

三、新工艺

四、新设备一、新材料1.纳米材料

(１)概念

１)纳米。

２)纳米材料。

(２)特性

①纳米陶瓷具有塑性或超塑性，甚至可以制成透明涂料。

②纳米铁的抗断能力比普通铁高12倍。

③纳米铜比一般铜坚硬5倍。

④纳米材料的电阻随尺寸下降而增大。

⑤纳米氧化物对红外线、紫外线、微波均有良好的吸收特性等。

(３)分类

１)纳米粉末。一、新材料①高密度磁记录材料。

②磁流体材料。

③防辐射材料。

④单晶硅和精密光学器件的抛光材料。

⑤微电子封装材料。

⑥光电子材料。

⑦太阳能电池材料。

⑧敏感元件。

⑨高韧性陶瓷材料等。

２)纳米纤维。

①微导线。

②微光纤材料。一、新材料③新型激光或发光二极管材料等。

３)纳米膜。

①气体催化材料。

②过滤器材料。

③光敏材料。

④平面显示器材料。

⑤超导材料等。

４)纳米块体。

①超高强材料。

②智能金属材料等。

(４)应用一、新材料１)在机械工业中，对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，以提高耐磨性、硬度及使用寿命。

２)在电子计算机和电子工业中，可做成存储量是目前芯片上千倍的纳米材料存储器芯片；计算机普遍采用纳米材料后，可做成“掌上电脑”。

３)在环境保护中，可做成能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤的纳米膜。

４)在医药、家电等方面也得到广泛的应用。

2.形状记忆合金一、新材料(１)概念有一些材料，在发生塑性变形后，经过合适的热过程，能够恢复到变形前的形状，这种现象称为形状记忆效应，具有这种效应的金属，通常是由两种以上金属元素构成的合金，故称为形状记忆合金。

(2)特性

１)集传感、驱动、控制、换能于一身。

２)机械性质优良，能恢复的形变可高达１％(而一般金属材料只有０.１％以下)。

３)有确定的转变温度。

４)在加热时产生的恢复应力非常大，可以达到５００ＭＰａ。

５)对环境适应能力强。

６)无振动噪声，无污染。一、新材料７)抗疲劳，恢复变形500万次都不疲劳变形。

(３)分类

１)Ｃｕ基形状记忆合金。

２)Ｔｉ-Ｎｉ形状记忆合金。

３)Ｆｅ基形状记忆合金。

(４)应用

１)在航空航天中。

①可做成半月面天线：在地面时，通过冷却，使这个庞大的半月面天线变得非常柔软而被装进宇宙飞船的船舱里，到达月球后，变软的天线借助阳光照射或其他热源的加热使其像一把折叠伞那样自动张开，成为原先定形的抛物状天线，迅速地投入正常工作。

②可做成自适应智能机翼。一、新材料③可做成智能机械手，非常接近人手动作，可完成许多细腻的工作。

④可做成记忆铆钉。铆钉尾部记忆成型为开口状，紧固前，将铆钉在干冰中冷却后把尾部拉直，插入被紧固件的孔中，温度上升产生形状恢复，铆钉尾部叉开即可实现紧固。

⑤可做成记忆合金管接头。先将形状记忆合金材料加工成所要求的管材，然后经适当热处理使管材产生径向膨胀，并快速冷却，即可得到相变后的套筒。应用时，将这个套管套在需要连接的两个管材的接头上，再用加热器将已膨胀的套管加热至其软化点以上，这样，膨胀套管便收缩到初始形状，紧紧包覆在需要连接的两个管材的接头上。

２)在医学、生活中等方面也得到广泛应用。一、新材料3.非晶态合金

(１)概念内部原子排列不存在长程有序的金属或合金称为非晶态合金，通常也被称为玻璃态合金或金属玻璃。

(2)特性

１)具有很高的强度和硬度及良好的韧性。

２)极好的机械加工性能(可车削或磨削)。

３)较好的抗热冲击性能。

４)很好的高湿抗腐蚀性能。

５)具有很高的电阻率。

６)具有优异的软磁性能等。

(3)非晶态合金的制备

１)非晶态合金的形成条件。一、新材料①先决条件。

②另外条件。

２)常用的合金成分。

①过渡金属。Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等。

②贵重金属。Ａｕ、Ｃｕ等。

③类金属。Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ等。

④非过渡金属。Ｚｎ、Ａｌ等。

３)非晶态合金制备方法。

①熔体急冷法。此方法就是把合金加热成为熔融状态，然后让熔体以各种不同方法快速冷却，以制得非晶态的合金薄片、薄带和丝线。此法目前应用最广泛。

②气相凝聚法(气相沉积法)。分为两种：一、新材料(４)应用非晶态合金在电器、电力、化工、机械等方面得到了一定的应用。

１)高频变弧焊机的变压器是用纳米晶软磁合金制造的，而焊机则是用具有高频电感的非晶合金制成。

２)小型电力变压器的铁心就是用Ｆｅ基非晶软磁合金制成的。

３)电池的电极、耐腐蚀管道和零件、海底电缆的屏蔽等都用非晶态合金材料制成的。

４)保安刀片之类的刀具都是用非晶态合金制作的。

５)轮胎、传送带和高压管道的增强纤维都是用非晶态合金制作的。

4.超导材料一、新材料(１)概念某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。

(２)特性

１)零电阻性。

２)完全抗磁性。

３)约瑟夫森效应。

４)同位素效应。

(３)基本临界参数

１)临界温度。

２)临界磁场。

３)临界电流和临界电流密度。一、新材料(４)分类

１)超导元素。

２)合金材料。

３)超导化合物超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。

４)超导陶瓷。

(５)应用

１)利用材料的超导电性。

①可制作磁体，应用于发电机(超导发电机)、高能粒子加速器、磁悬浮运输(超导磁悬浮列车)、受控热核反应、储能等。

②可制作电力电缆，用于大容量输电(功率可达１００００ＭＶ·Ａ)。

③可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。一、新材料２)利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。

３)利用约瑟夫森效应。

①可制作一系列精密测量仪表及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。

②利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快１０～２０倍，而功耗只有四分之一(即超导计算机)。二、新技术1.超高速切削加工技术

(１)概念超高速切削技术是以比常规切削速度高１０倍左右对零件进行切削加工的一项先进制造技术。

(２)特点

１)切削力低。

２)热变形小。

３)材料去除率高。

４)加工精度高。

５)降低加工成本。

６)可以加工难加工的材料。二、新技术(３)关键技术超高速切削技术是在机床结构及材料高速主轴系统、快速进给系统、高性能ＣＮＣ控制系统、机床设计制造技术、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测试技术、高速切削理论、高速切削工艺、高速切削安全防护与监控技术等诸多相关的硬、软件技术都得到充分发展的基础上综合而形成的。

１)超高速主轴单元。

２)高速进给系统。

①滚珠丝杠副进给系统。

②直线电动机进给驱动系统。

③基于并联机构的高速进给系统。

３)超高速切削材料和刀具系统。二、新技术４)超高速机床的设计制造技术。

５)超高速切削机理。

(４)应用高速切削技术已在航空航天、汽车、机械制造和模具等行业中得到广泛应用，其中加工铸铁和铝合金已成为切削加工的主流。

１)粗精加工铝合金的切削速度最高可达５０００～７５００ｍ／ｍｉｎ。

２)铸铁件精加工最高可达２２００ｍ／ｍｉｎ。

３)钢件精加工可达３００～８００ｍ／ｍｉｎ。

４)淬硬钢件(４５～６５ＨＲＣ)的精加工可达１００～５００ｍ／ｍｉｎ。二、新技术５)模数为１.５的钢齿轮滚齿速度可达３００～６００ｍ／ｍｉｎ。

2.高速／超高速磨削技术

(１)概念当砂轮圆周速度超过４５ｍ／ｓ即为高速磨削；当砂轮圆周速度超过１５０ｍ／ｓ即为超高速磨削。

(２)特点

１)生产效率高。

２)砂轮使用寿命长。

３)磨削表面粗糙度值低。

４)磨削力和工件受力变形小，工件加工精度高。

５)磨削温度低。

６)充分利用和发挥了超硬磨料的高硬度和高耐磨性的优异性能。二、新技术(３)关键技术超高速磨削技术是现代新材料技术、制造技术、控制技术、测试技术和实验技术的高度集成。

１)超高速超硬磨料砂轮技术。

①通过采用有限法进行分析和优化，使砂轮回转时所承受的径向和切向应力尽量相等，据此找出最佳基本轮廓，这就确保了砂轮承受巨大离心力而不破碎；而且在砂轮基体上用多个小螺孔代替以往的单独的大法兰孔，从而降低了大法兰孔附近的应力。

②常用的砂轮基体材料是合金钢。

③常用的磨料是刚玉、硝化硅、氮化硼(ＣＢＮ)、金刚石等，结合剂可用陶瓷、树脂或金属结合剂等。

④采用微细磨料磨具。二、新技术⑤砂轮与主轴连接采用短锥空心柄连接方式和对刀具进行等级平衡及主轴自动平衡的技术。

⑥通过降低结合剂的比例及优化磨粒的空间分布，以利于磨粒的分裂，从而达到砂轮自锋利的目的。

⑦通过诸如激光修锐、在线电火花放电修锐等先进方法对超硬磨料砂轮进行修锐等。

２)超高速磨床主轴及其轴承技术。

①主轴应具有足够的刚度、回转精度高、热稳定性好、可靠、功耗低、寿命长等优点，为满足主轴的这些要求，对主轴的制造及动平衡，主轴支承，主轴系统的润滑和冷却，系统的刚性等应给予高度重视。二、新技术②主轴轴承可采用陶瓷滚动轴承、磁浮轴承、空气静压轴承或液体动静压轴承等。

３)磨削液及其供给技术。

①采用油基磨削液和水基磨削液。

②采用恰当的磨削液注入方法，如高压喷射法、空气挡板辅助截断气流法、砂轮内冷却法、利用开槽砂轮法等。

③磨削液的流量、压力与普通磨削相比均应成倍增加。

④采用一套高效、高过滤精度的磨削液过滤系统等。

４)砂轮、工件安装定位及安全防护技术。

①必须设置高强度半封闭或封闭的砂轮防护罩，而且应在罩内敷设缓冲材料，以减少砂轮碎块的二次弹射。二、新技术②应配备砂轮自动平衡系统，以实现在超高速磨削中，砂轮始终处在在线自动平衡等。

５)磨削状态检测及数控技术。