机械制造装备设计自考本科

机械制造装备设计自考本科资料仅供参考机械制造装备的状况：50年代为“规模效益”模式，即少品种、大批量生产模式；70年代是“精益生产”模式，以提高质量，降低成本为标志；80年代较多地采用数控机床、机器人、柔性制造单元和系统等高技术的集成机械制造装备；90年代以来，机械制造装备普遍具有“柔性化”、“自动化”和“精密化”的特点，以适应多品种、小批量和经常更新产品的需要。机床加工精度：指被加工工件表面的形状、位置、尺寸的准确度、表面的粗糙程度。机床的精度分为三级：普通精度机床、精密机床、高精密机床。机床的精度，包括几何精度、传动精度、运动精度和定位精度etc。机床尺寸参数：指影响机床加工性能的一些尺寸。主参数代表机床的规格大小，是最重要的尺寸参数。运动参数：主运动为旋转运动的机床，主运动的运动参数为主轴转速。公比选用原则：标准公比：∮1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2工艺范围：机床的工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力。它包括可加工的零件类型、形状和尺寸范围，能完成的工序种类etc。大批量生产，工序分散，要求一台机床只完成一个零件的一道或几道工序的加工，加工效率高，工艺范围窄。适应这种生产模式的机床是专用机床和组合机床。单件、小批量生产，工序集中，要求机床完成尽可能多的工序，工艺范围广。适应这种生产模式的机床是普通机床和万能机床。多品种、小批量生产模式，要求机床适应一定的加工对象的变化，即在同一时期内，适应多品种的加工；机床运动数目多、刀具种类多、数量多、工艺范围更广，且加工精度和加工效率高。适应这一生产模式的机床是数控机床和柔性制造单元、柔性制造系统。导轨的功用：导轨的功用是支承并引导运动部件沿一定的轨迹运动。它承受其支承的运动部件和工件（或刀具）的质量及切削力。导轨按运动性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨。导轨按摩擦性质可分为滑动导轨和滚动导轨。导轨按受力状态可分为开式导轨和闭式导轨。导轨具有承载和导向功能，且多数导轨的摩擦状态为混合摩擦。机械制造装备的组成：①加工设备②工艺装备③工件输送装备④辅助装备机床的设计步骤：一、总体设计二、技术设计三、零件设计及资料编写四、样机试制和试验鉴定9.扩大变速范围的传动系统设计：一、增加变速组的传动系统二、单回曲机构三、对称双公比传动系统四、双速电动机传动系统10.生产率计算卡：反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件。经过生产率计算卡，能够分析所拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。11.“前多后少”原则传动件越靠近电动机，其转速就越高，在电动机功率一定的情况下，所需传递的转矩就越小，传动件和传动轴的几何尺寸就越小。因此，从传动顺序来讲，应尽量使前面的传动件多一些，即前多后少的原则。12.主轴组件应满足的基本要求：1.旋转精度2.静刚度3.动刚度温升与热变形5.精度保持性旋转精度是主轴组件装配后，静止或低速空载状态下，刀具或工件安装基面上的全跳动值。静刚度，简称为刚度，是主轴组件在静载荷作用下抵抗变形的能力，一般以主轴端部产生单位位移弹性变形时，位移方向上所施加的力表示。动刚度，机床在额定在额定载荷下切削时，主轴组件抵抗变形的能力。主轴组件工作时，轴承的摩擦形成热源，切削热和齿轮啮合热的传递，导致主轴部件温度升高，产生热变形。主轴热变形可引起轴承间隙变化，轴心位置偏移，定位基面的形状尺寸和位置产生变化；润滑油温度升高后，粘度下降。阻尼降低。主轴组件的精度保持性是指长期保持其原始制造精度的能力。主轴组件的主要失效形式是磨损，因此精度保持性又称为耐磨性。主要磨损有：主轴轴承的疲劳磨损，主轴轴颈表面、装卡刀具的定位基面的磨损etc。磨损的速度与摩擦性质、摩擦副的结构特点、摩擦副材料的硬度、摩擦面积、面擦面表面精度以及润滑方式等有关。13.六点定位：六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度。14.夹具特点：1.按夹具的通用特性划分通用夹具一般不需调整就能够适用于相当广泛的一类工件的加工专用夹具是指专为某个零件的某一道工序专门设计的。可调夹具是指经过调节或更换装在通用夹具基础件上的某些可调或可换元件，达到能适应加工若干不同种类工件的一类夹具。成组夹具是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状相近、工艺相似的零件而设计。组合夹具是由预先制造好的标准元件和部件，按照工序加工的要求组合装配起来的，使用完后可拆卸存放，其元件和部件能够重复使用。随行夹具是一类在自动线和柔性制造系统中使用的夹具。它既要完成工件的定位和夹紧，又要作为运载工具将工件在机床间进行输送，输送到下一道工序的机床后，随行夹具应在机床上准确地定位和可靠地夹紧。2.按所使用的机床划分如车床夹具、铣床夹具、镗床夹具、磨床夹具和钻床夹具etc。15.机床夹具技术要求的制订1.夹具总图上应标注的技术要求夹具外形的最大轮廓尺寸定位副的配合公差带及定位支承间的位置精度引导副的配合公差带、引导元件间的位置精度及其一个引导元件对定位元件的位置精度夹具（指定位元件）对机床装夹面间（即夹具安装面）的相互位置公差其它结合副的公差带及相互位置精度16.夹紧点的选择：1.夹紧点选择的一般原则尽可能使夹紧点和支撑点对应，使夹紧力作用在支承上，这样会减少夹紧变性，凡有定位支承的地方，对应处都应选择为夹紧点并施以适当的夹紧力，以免在加工过程中工件离开定位元件。夹紧点选择应尽量靠近加工表面，且选择在不止引起过大夹紧变形的位置。2.减少夹紧变性的措施增加辅助支承和辅助夹紧点分散着力点和增加压紧件接触面积提高动刚度的措施1.提高抗振性能2.减小热变形3.降低噪声18.19.“三图一卡”（一）被加工零件工序图：根据选定的工艺方案，表明零件形状、尺寸、硬度以及在所设计的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准、夹压点的图样。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、验收和调整机床的重要技术条件。加工示意图：被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环etc。它是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。机床联系尺寸图：用来表示机床的配置形式、机床各部件之间相对位置关系和运动关系的总体布局图。它是进行多轴箱、夹具等专用部件设计的重要依据。生产率计算卡：反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件。经过它，能够分析所拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。等比数列分布理由主轴转速数列呈等比数列的原因是：设计简单，使用方便，最大相对转速损失率相等。P1金属切削机床所负担的工作量约占机器制造总工作量的40%~60%P3金属切削机床的总体设计是机床设计的关键环节，对机床的技术性能和经济性指标起着决定性作用。机床的总体设计是根据设计要求，经过调查研究，检索资料，掌握机床设计的依据；然后进行工艺分析，拟定出性能先进、经济性好的工艺方案，必要时画出加工示意图；在此基础上确定机床总体布局，画出机床联系尺寸图；确定所设计机床的主要技术参数。P4机床的生产率是指机床在单位时间内所能加工的工件数量。机床的可靠性是指机床在整个使用寿命期间内完成规定功能的能力。P5主要技术参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。尺寸参数主要是对机床加工性能影响较大的一些尺寸。运动参数是指济春哥主轴转速或主运动速度，移动部件的速度etc。动力参数包括电动机功率、伺服电动机的功率或转矩，步进电动机的转矩etc。P6机床运动的分配四个原则：1.将运动分配给质量小的零部件2.运动分配应有利于提高工件的加工精度3.运动分配应有利于提高运动部件的刚度4.运动分配应视工件形状而定P7机床的主传动按驱动电动机类型分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。P22设计时应满足下述基本要求：满足机床的使用要求，有足够的变速范围和转速级数；直线运动机床，应有足够的双行程数范围和变速级数；合理地满足机床的自动化和生产率的要求；有良好的人际关系。满足机床传递动力的要求，传动系统应能传递足够的功率和转矩。满足机床的工作性能要求，传动系统应有足够的刚度、精度、抗振性能和较小的热变形。满足经济性要求。转速图包括一点三线。一点是转速点，三线是主轴转速线、传动轴线、传动线。▷P43进给传动的基本要求：1）有较高的刚度2）具有良好的快速响应性，抗振性能好，噪声低，有良好的防爬行性能，切削稳定性好。3）进给系统有较高的传动精度和定位精度。能满足工艺需求，有足够的变速范围。5）结构简单，制造工艺性好，调整维修方便，操纵轻便灵活。6）制造成本低，有较好的经济性。P52提高传动精度的措施：1）尽量缩短传动链。传动副越少，误差源越少。2）使尽量多的传动路线采用先缓后急的降速传动，且末端传动组件要有较高的制造精度、支承刚度，必要时采用校正机构，这样能够缩小前面传动件的传动误差，且末端组件不产生或少产生传动误差。3）升速传动，特别是传动比大的升速传动，传动件的制造精度应高一些，传动轴组件应有较高的支承刚度。减小误差源的误差值，避免误差在传动中扩大。4）传动链应有较高的刚度，减少受载后的弯曲变形。主轴及较大传动件应作动平衡，或采用阻尼减震结构，提高抗震能力。P55主轴组件由主轴及其支承轴承、传动件、定位元件等组成。应满足的基本要求：旋转精度2.静刚度3.动刚度4.温升与热变形5.精度保持性P56轴承的选择：机床主轴最常见的轴承是滚动轴承。P58轴承的精度选择：轴承的精度应采用P2、P4、P5级和SP、UP级。P63主轴组件的传动方式：主要有带传动和齿轮传动。P72提高主轴部件性能的措施：（1）提高旋转精度（2）提高刚度（3）提高动刚度P73支承件应满足的基本要求：1）支承件应有足够的静刚度和较高的固有频率。支承件的静刚度包括整体刚度、局部刚度和接触刚度。2）良好的动态特性3）支承件应结构合理，成形后进行时效处理，充分消除内应力，形状稳定，热变形小，受热变形后对加工精度影响较小。4）支承件应排屑畅通；工艺性好，易于制造，成本低；吊运安装方便。P77隔板和加强肋的作用：纵向隔板能提高抗弯刚度；横向隔板能提高抗扭刚度；斜向隔板既能提高抗弯刚度，又能提高抗扭刚度。加强肋是加强局部刚度和减少薄壁振动。P78在满足工艺要求和刚度的前提下，应尽量减少支承件的壁厚和隔板、加强肋的厚度。P92静压导轨适用于具有液压传动系统的精密机床和高精度机床的水平进给运动导轨。常见的为闭式导轨。P94滚动导轨的优点是：摩擦因数小（f=0.002~0.005），且静、动摩擦因数很接近。因此，滚动导轨起动功率小，运动平稳，不易出现爬行；重复定位精度可达0.1~0.2μm；磨损小，精度保持性好，寿命长；可采用油脂润滑，润滑系统简单。滚动导轨的缺点是：抗振性能较差；对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。P97低速运动不均匀现象称为爬行。爬行是一种摩擦自激振动。其主要原因是i摩擦面上的动摩擦因数小雨静摩擦因数，且动摩擦因数随滑移速度的增加而减小以及传动系统弹性变形。P99消除爬行的措施有：减少静动摩擦因数之差；改变动摩擦因数随速度变化的特性；提高传动系统的刚性；尽量减少动导轨及工作台的质量。P101螺纹滚道的法向截面形状有单圆弧型面和双圆弧型面两种，接触角皆为45°滚珠丝杠副分为内循环及外循环两类。常见的双螺母消除轴向间隙的结构形式有以下三种。（1）垫片调隙式（2）螺纹调隙式（3）齿差调隙式P119加工精度的影响：工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案。例如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床；加工精度要求较低时，可采用移动夹具的多工位组合机床；工位各孔间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔间同轴度要求较高时，应单独进行精加工etc。P120“三图一卡”P140用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在前端第一排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第三排，以减小主轴端的弯曲变形。拟定多轴箱传动系统的基本方法：（1）先把主轴分为几组，在每组主轴轴心组成的多边形外接圆圆心上设置传动轴；然后在传动轴轴心组成的多边形的外接圆圆心上设置中心传动轴；把最后的中心传动轴与动力箱的驱动轴联结起来。这就是“从主轴的布置开始，最后引到驱动轴上”。注意：驱动轴的中心必须处于多轴箱箱体宽度的中心线上，其中心高从选定的动力箱的联系尺寸图中查出。P145通用多轴箱的总图由主视图、展开图、装配表和技术要求等四部分组成。P153成形车刀的类型：（1）平体成形车刀（2）棱体成形车刀（3）圆体成形车刀P156成形车刀磨钝后需要重磨，一般只磨前刀面。要保证重磨后切削刃的形状不发生变化，需要保证在不同位置的法平面内，成形车刀的后刀面截形完全一致。P1741.工作部分（1）切削齿（2）校准齿2.非工作部分（1）头部（2）颈部（3）过渡锥部(4)前导部（5）尾部P175拉削方式：拉刀从工件上把拉削余量材料切下来的顺序，称为拉削方式，用于表述拉削方式的图形即为拉削图形。拉削方式可分为分层式、分块式、及组合式三类。P191孔加工复合刀具的特点：1）生产效率高2）加工精度高3)加工成本低4）加工范围广P200机床夹具的基本组成：（1）定位元件及定位装置（2）夹紧元件及夹紧装置（3）导向元件（4）对刀元件及定向元件（5）夹具体（6）其它元件及装置P201夹具