機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)

1、 - 1 - 考試題型：選擇（2'×10）、判斷（2'×10）、計(jì)算（1個大題7個小題，30'）、簡述（4'×4）、分析（7'×2） 第一章 機(jī)械制造及裝備設(shè)計(jì)方法 第三節(jié) 機(jī)械制造裝備的分類 機(jī)械制造大致可劃分為加工裝備、工藝裝備、倉儲傳送裝備和輔助裝備四大類。 一、加工裝備 是指采用機(jī)械制造方法制作機(jī)器零件的機(jī)床。 （一）金屬切削機(jī)床是采用切削工具或特種加工等方法，從工件上除去多余或預(yù)留的金屬，以獲得符合規(guī)定尺寸、幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量要求的零件。 按機(jī)床的加工原理進(jìn)行分類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加

2、工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨（插）床、拉床、特種加工機(jī)床、切斷機(jī)床和其他機(jī)床等12類。 按機(jī)床的使用范圍進(jìn)行分類：通用機(jī)床、專用機(jī)床和專門化機(jī)床。 1) 通用機(jī)床：通用的金屬切削機(jī)床可加工多種尺寸和形狀的工件的多種加工面，故又稱萬能機(jī)床。其結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，適用于單件或中小批量生產(chǎn)。 2) 專用機(jī)床：專用機(jī)床是用于特定工件的特定表面、特定尺寸和特定工序加工的機(jī)床，是根據(jù)特定的工藝要求專門設(shè)計(jì)和制造的，生產(chǎn)率和自動化程度均高，結(jié)構(gòu)比通用機(jī)床簡單，多用于成批和大量生產(chǎn)。組合機(jī)床及其自動線是其中的一個大分支，包括大型組合機(jī)床及其自動線、小型組合機(jī)床及其自動線、自動換刀數(shù)控組合機(jī)床及其自動線等。 3

3、) 專門化機(jī)床：專門化機(jī)床的特點(diǎn)介于通用機(jī)床和專用機(jī)床之間，用于對形狀相似尺寸不同的工件的特定表面，按特定的工序進(jìn)行加工。這類機(jī)床如精密絲杠機(jī)床、曲軸機(jī)床等，生產(chǎn)效率一般較高。 (二)特種加工機(jī)床： 1電加工機(jī)床 直接利用電能對工件進(jìn)行加工的機(jī)床，統(tǒng)稱電加工機(jī)床。（一般僅指電火花加工機(jī)床、電火花切割機(jī)床和電解加工機(jī)床） 2超聲波加工機(jī)床 3激光加工機(jī)床 4電子束加工機(jī)床 5離子束加工機(jī)床 6水射流加工機(jī)床 (三）鍛壓機(jī)床 利用金屬的塑性變形特點(diǎn)進(jìn)行成形加工，屬無屑加工設(shè)備，主要包括鍛造機(jī)、擠壓機(jī)、沖壓機(jī)和軋制機(jī)四大類。 二、工藝裝備： 產(chǎn)品制造時所用的各種刀具、模具、夾具、量具等工具，總稱工藝

4、裝備。它是保證產(chǎn)品制造質(zhì)量、貫徹工藝規(guī)程、提高生產(chǎn)效率的重要手段。 模具分類：1.粉末冶金模具2.塑料模具3.壓鑄模具4.冷沖模具5.鍛壓模具 夾具：安裝在機(jī)床上用于定位和夾緊工件的工藝設(shè)備，以保證加工時的定位精度、被加工面之間的相對位置精度。利于工藝規(guī)程的貫徹和提高生產(chǎn)效率。 量具：是以固定形式復(fù)現(xiàn)量值的計(jì)量器具的總稱。如千分尺、百分表、量塊。 三、倉儲傳送裝備 - 2 - 包括各級倉儲、物料傳送、機(jī)床上下料等設(shè)備。機(jī)器人可作為加工裝備，如焊接機(jī)器人和涂裝機(jī)器人等，也可屬于倉儲傳送設(shè)備，用于物料傳送和機(jī)床上下料。 四、輔助裝備 包括清洗機(jī)和排屑等設(shè)備。 第四節(jié) 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型 機(jī)械制

5、造裝備設(shè)計(jì)可分為創(chuàng)新設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)等三大類型。 適應(yīng)型設(shè)計(jì)和變參數(shù)型設(shè)計(jì)統(tǒng)稱“變型設(shè)計(jì)” 第五節(jié) 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的方法 一、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)典型步驟 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的步驟：產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)階段是將方案設(shè)計(jì)階段擬定的初步設(shè)計(jì)方案具體化，確定結(jié)構(gòu)原理方案；進(jìn)行總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)，確定主要技術(shù)參數(shù)，布局；進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配草圖，初選主要零件的材料和工藝方案，進(jìn)行各種必要的性能計(jì)算；如果需要，還可以通過模型試驗(yàn)檢驗(yàn)和改善設(shè)計(jì)；通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析選擇較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段將綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程學(xué)、價值工程學(xué)、力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)械制造工程學(xué)、優(yōu)化理論、可靠性理論、

6、人機(jī)工程學(xué)、工業(yè)美學(xué)、相似理論等，來解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題。 工藝設(shè)計(jì)階段主要進(jìn)行零件工作圖設(shè)計(jì)，完善部件裝配圖和總裝配圖，進(jìn)行商品化設(shè)計(jì)，編造各類技術(shù)文檔等。 二、系列化設(shè)計(jì) （一）系列化設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“產(chǎn)品系列化、零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化” 原則，簡稱“三化”原則。有時將“結(jié)構(gòu)的典型化”作為第四條原則，即所謂的“四化”原則。 （二）系列化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 1）可以用較少品種規(guī)格的產(chǎn)品滿足市場較大范圍的需求。 2）系列中不同規(guī)格的產(chǎn)品是經(jīng)過嚴(yán)格性能試驗(yàn)和長期生產(chǎn)考驗(yàn)的基型產(chǎn)品演變和派生而成的，可以大大減少設(shè)計(jì)工作量，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險，縮短產(chǎn)品的研制周期。 3）產(chǎn)品有較高的結(jié)構(gòu)相似

7、性和零部件的通用性，因而可以壓縮工藝裝備的數(shù)量和種類，有助于縮短產(chǎn)品的研制周期，降低生產(chǎn)成本。 4）零備件的種類少，系列中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類似，便于進(jìn)行產(chǎn)品的維修，改善售后服務(wù)質(zhì)量。 5）為開展變型設(shè)計(jì)提供技術(shù)基礎(chǔ)。 系列化設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是：為以減少品種規(guī)格的產(chǎn)品滿足市場較大范圍的需求，每個品種規(guī)格的產(chǎn)品都具有一定的通用性，滿足一定范圍的使用需求，用戶只能在系列型譜內(nèi)有限的品種規(guī)格中選擇所需的產(chǎn)品，選到的產(chǎn)品，一方面其性能參數(shù)和功能特性不一定最符合用戶的要求，另方面有些功能還可能冗余。 （三）系列化設(shè)計(jì)的步驟 公比選得過大或過小會帶來的問題： 主參數(shù)系列公比如選得較小，則分級較密，有利于用戶選到滿意的產(chǎn)

8、品，但系列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較多，使得系列化的許多優(yōu)點(diǎn)得不到充分利用；反之，則分級 - 3 - 較粗，系列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較少，可帶來系列化設(shè)計(jì)的許多優(yōu)點(diǎn)，但為了以較少的品種滿足較大使用范圍內(nèi)的需求，系列內(nèi)每個品種產(chǎn)品應(yīng)具有較大的通用性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、成本會有所提高，對用戶來說較難選到稱心如意的產(chǎn)品。 第三節(jié) 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評價 二、可靠性評價 可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 可靠度：是指可靠性的量化指標(biāo)，是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定任務(wù)的概率。 設(shè)備的可靠性不能用廢品率表示 第二章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 第一節(jié) 概述 一、機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本

9、要求 1.工藝范圍：是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力，也可稱之為機(jī)床的加工功能。 機(jī)床的工藝范圍主要取決于其使用什么生產(chǎn)模式。 工藝范圍直接影響到機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)制造成本、加工效率和自動化程度。對于生產(chǎn)率，就機(jī)床本身而言，工藝范圍增加，可能會使加工效率下降。但就工件的制造全過程而言，機(jī)床工藝范圍的增加，將會減少工件的裝卸次數(shù)，減少安裝、搬運(yùn)等的輔助時間，有可能使總的生產(chǎn)率提高。 生產(chǎn)模式：單件大批量、大量、批量。 2、柔性：是指其適應(yīng)加工對象變化的能力。包括空間上的柔性和時間上的柔性。機(jī)床的柔性高了，其生產(chǎn)率往往會降低。 3、與物流系統(tǒng)的可接近性：是指機(jī)床與物流系統(tǒng)之間進(jìn)行物料（工件、刀

10、具、切屑等）流動的方便程度。 4、剛度：指加工過程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相對于工件在影響加工精度方向變形的能力。剛度包括：靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。機(jī)床的剛度直接影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率，因此機(jī)床應(yīng)有足夠的剛度。 5、精度：機(jī)床精度主要指機(jī)床的幾何精度和機(jī)床的工作精度。機(jī)床的幾何精度指空載條件下機(jī)床本身的精度。機(jī)床的工作精度指精加工條件下機(jī)床的加工精度。 6、噪聲 7.生產(chǎn)率：通常是指單位時間內(nèi)機(jī)床所加工的合格工件數(shù)量。 8、自動化：機(jī)床的自動化程度越高，則加工效率越高，加工精度的穩(wěn)定性越好。 9、成本 10、生產(chǎn)周期 11、可靠性：應(yīng)保證機(jī)床在規(guī)定的使用條件下、在規(guī)定的時間內(nèi)，

11、完成規(guī)定的加工功能時，無故障運(yùn)行的概率要高。 12、造型與色彩 第二節(jié) 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論 （一）機(jī)床的工作原理 金屬切削機(jī)床的基本功能是提供切削加工所必需的運(yùn)動和動力。機(jī)床的基本工作原理是：通過刀具與工件之間的相對運(yùn)動，由刀具切除工件上多余的金屬材料，使工件具有要求的幾何形狀和尺寸。 工件加工表面的幾何形狀的形成取決于機(jī)床的運(yùn)動功能，而幾何尺寸則主要取決 - 4 - 于機(jī)床的運(yùn)動形成。 （二）工件表面的形成方法及機(jī)床運(yùn)動 發(fā)生線的形成：工件加工表面的發(fā)生線是通過刀具切削刃與工件接觸并產(chǎn)生相對運(yùn)動而形成的。 方法：軌跡法（描述法） 成形法（仿形法） 相切法（旋切法） 展成法（創(chuàng)成法）

12、（三）運(yùn)動分類 1、按運(yùn)動的性質(zhì)分類：可以分為直線運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動 2、按運(yùn)動的功能分類： （1）成形運(yùn)動 ：是完成一個表面的加工所必需的最基本的運(yùn)動。 （2）非成形運(yùn)動：如切入運(yùn)動、分度運(yùn)動、輔助運(yùn)動、調(diào)整運(yùn)動、控制運(yùn)動 3、按運(yùn)動的功能分類 獨(dú)立運(yùn)動：與其他運(yùn)動之間無嚴(yán)格的運(yùn)動關(guān)系 復(fù)合運(yùn)動：與其他運(yùn)動之間有嚴(yán)格的運(yùn)動關(guān)系。如車螺紋時工件主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具的縱向直線運(yùn)動。對機(jī)械傳動的機(jī)床來說，復(fù)合運(yùn)動是通過內(nèi)聯(lián)系傳動系來實(shí)現(xiàn)的。對數(shù)控機(jī)床來說，復(fù)合運(yùn)動是通過運(yùn)動軸的聯(lián)動來實(shí)現(xiàn)的。 （四）機(jī)床的成形運(yùn)動 主運(yùn)動：速度高、消耗動力大 進(jìn)給運(yùn)動：速度低、消耗動力小 二、精度 各類機(jī)床按精度可分為

13、普通精度級、精密級和超精密級。在設(shè)計(jì)階段主要從機(jī)床的精度分配、元件及材料選擇等方面來提高機(jī)床精度。 1、幾何精度：機(jī)床在空載條件下，在不運(yùn)動（機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)或工作臺不移動及轉(zhuǎn)動等情況下）或運(yùn)動速度較低時機(jī)床主要獨(dú)立部件的形狀、相互位置、旋轉(zhuǎn)和相對運(yùn)動的精確程度。 幾何精度直接影響被加工工件的精度，是評價機(jī)床質(zhì)量的基本指標(biāo)。它主要決定于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和裝配質(zhì)量。 2、運(yùn)動精度：是指機(jī)床空載并以工作速度運(yùn)動時，執(zhí)行部件的幾何位置精度。如高速回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)精度，工作臺運(yùn)動的位置及方向精度。 對于高速精密機(jī)床，運(yùn)動精度是評價機(jī)床質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。 3、傳動精度：是指機(jī)床傳動系統(tǒng)各末端執(zhí)行件之間運(yùn)動的協(xié)

14、調(diào)性和均勻性。影響機(jī)械傳動精度的主要因素是傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、傳動元件的制造和裝配精度。對數(shù)控機(jī)床及零傳動而言，主要因素是電動機(jī)、驅(qū)動器及控制。 4、定位精度和重復(fù)定位精度 定位精度是指機(jī)床的定位部件運(yùn)動達(dá)到規(guī)定位置的精度。對數(shù)控機(jī)床而言，是指實(shí)際運(yùn)動到達(dá)的位置與指令位置一致的程度。定位精度直接影響被加工工件的尺寸精度和形位精度。機(jī)床構(gòu)件和進(jìn)給控制系統(tǒng)的精度、剛度以及其動態(tài)特性等都將影響機(jī)床定位精度。 重復(fù)定位精度是指機(jī)床運(yùn)動部件在相同條件下，用相同的方法重復(fù)定位時位置的一致程度。除了影響定位精度的因素之外，還受到傳動機(jī)構(gòu)的反向間隙的影響。 5、工作精度 加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機(jī)床的

15、工作精度。 - 5 - 6、精度保持性 在規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機(jī)床所要求的精度，稱之為精度保持性。影響精度保持性的主要因素是磨損。 三、剛度：機(jī)床受載時抵抗變型的能力。 公式：FKy? 式中K為機(jī)床剛度（/Nm?）；F為作用在機(jī)床上的載荷（N）；y為在載荷作用下，機(jī)床的變形量（m?）。 不隨時間變化或變化極為緩慢的載荷稱為靜載荷，如重力、切削力的靜力部分等。凡隨時間變化的載荷如沖擊振動力及切削力的交變部分等稱為動態(tài)載荷。故機(jī)床剛度相應(yīng)地分為靜剛度及動剛度，后者是抗振性的一部分，習(xí)慣所說的剛度一般指靜剛度。 四、振動：機(jī)床的抗振能力是指機(jī)床在交變載荷作用下抵抗振動的能力。包括：抵抗受迫振動的能

16、力和抵抗自激振動的能力。前者習(xí)慣上稱之為抗振性，后者常稱為切削穩(wěn)定性。 1、受迫振動 2、自激振動 影響機(jī)床振動的主要原因有：機(jī)床的剛度、機(jī)床的阻尼特性、機(jī)床系統(tǒng)固有頻率 五、熱變形 機(jī)床在工作時受到內(nèi)部熱源和外部熱源的影響，使機(jī)床的溫度高于環(huán)境溫度，稱之為溫升。由于機(jī)床個部位的溫升不同，不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，機(jī)床各部分材料產(chǎn)生的熱膨脹量也就不同，導(dǎo)致機(jī)床床身、主軸和刀架等構(gòu)件產(chǎn)生變形，稱之為機(jī)床熱變形。它不僅會破壞機(jī)床的原始精度，加快運(yùn)動件的磨損，甚至?xí)绊憴C(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 六、噪聲 機(jī)床噪聲源：機(jī)械噪聲、液壓噪聲、電磁噪聲、空氣動力噪聲 七、低速運(yùn)動平穩(wěn)性 低速運(yùn)動時產(chǎn)生的運(yùn)動不平穩(wěn)稱

17、為爬行。是因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生的自激振動現(xiàn)象。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是摩擦面上的摩擦系數(shù)隨速度的增大而減小和傳動系的剛度不足。為防止爬行，在設(shè)計(jì)低速運(yùn)動部件時，應(yīng)減少靜、動摩擦系數(shù)之差，提高傳動機(jī)構(gòu)的剛度和降低移動件的質(zhì)量等。 四、機(jī)床主要參數(shù)設(shè)計(jì) 機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括機(jī)床的主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)可包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)。 機(jī)床主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小及反應(yīng)機(jī)床最大工作能力的一種。（主參數(shù)?主運(yùn)動參數(shù)） 第四節(jié) 主傳動系設(shè)計(jì) 二、主傳動系分類和傳動方式 主傳動系一般由動力源、變速裝置及執(zhí)行件，以及開停、換向和制動機(jī)構(gòu)等部分組成。 (一)主傳動系分類 1、按驅(qū)動主傳動的電動機(jī)類型可分為交

18、流電動機(jī)驅(qū)動和直流電動機(jī)驅(qū)動。 - 6 - 2、按傳動裝置類型可分為機(jī)械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合。 3、按變速的連續(xù)性可以分為分級變速傳動和無級變速傳動。 分級變速傳動在一定的變速范圍內(nèi)只能得到某些轉(zhuǎn)速，變速級數(shù)一般不超過2030級。分級變速傳動不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)行變速。 無級變速傳動可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有利的切削速度；能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于實(shí)現(xiàn)變速自動化；能在負(fù)載下變速，便于車削大端面時保持恒定的切削速度，以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 （二）主傳動系的傳動方式 主傳動系的傳動方式主要有兩種：集中傳動方式和分離傳動方式。 1、集中傳動方式：主傳動系的

19、全部傳動和變速機(jī)構(gòu)集中裝在同一個主軸箱內(nèi)。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱，安裝調(diào)整方便。缺點(diǎn)是這些高速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的振動，將直接影響主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性；傳動件所產(chǎn)生的熱量，會使主軸產(chǎn)生熱變形，使主軸回轉(zhuǎn)軸線偏離正確位置而直接影響加工精度。這種傳動方式適用于普通精度的大中型機(jī)床。 2、分離傳動方式：主傳動系中的大部分的傳動和變速機(jī)構(gòu)裝在遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)變速箱中，然后通過帶傳動將運(yùn)動傳到主軸箱的傳動方式。其特點(diǎn)是變速箱各傳動件所產(chǎn)生的振動和熱量不能直接傳給或少傳給主軸，從而減少主軸的振動和熱變形，有利于提高機(jī)床的工作精度。 （三）主變速傳動系設(shè)計(jì)的一般原則 1.傳動副前多后少原則

20、 2.傳動順序與擴(kuò)大順序相一致的原則（雙速電機(jī)除外） 3.變速組的降速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 雙速電機(jī)：電變速組作為第一擴(kuò)大組。 （七）計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸或各傳動件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速為它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 P120-127 第六節(jié) 機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) （二）數(shù)控機(jī)床運(yùn)動部件的伺服驅(qū)動系統(tǒng) 1、開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng) 2、閉環(huán)控制系統(tǒng) 3、半閉環(huán)控制系統(tǒng) P136-137 第三章 典型部件設(shè)計(jì) 第一節(jié) 主軸部件設(shè)計(jì) 一、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求 1、旋轉(zhuǎn)精度 主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和端面圓跳動。 2、剛度 主軸部件的剛度是

21、指其在外加載荷作用下抵抗變形的能力。 3、抗振性 主軸部件的抗振性是指抵抗受迫振動和自激振動的能力。 4、溫升和熱變形 主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時，因各相對運(yùn)動處的摩擦生熱、切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的溫度升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，造成主軸部件的所謂 - 7 - 熱變形。 5、精度保持性 主軸部件的精度保持性是指長期保持其原始制造精度的能力。 三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（分析題） (一)主軸部件的支承數(shù)目 多數(shù)機(jī)床的主軸采用前、后兩個支承。為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床主軸采用三個支承。三個支承中可以前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承；也可以前、中為主要支承，后支承為輔助支承。三支承方式對三支承孔的同軸

22、度要求較高，制造裝配較復(fù)雜。主支承也應(yīng)消除間隙或預(yù)緊，輔助支承則應(yīng)保留一定的徑向間隙或選用較大游隙的軸承。由于三個軸頸和三個箱體孔不可能絕對同軸，故三個軸承不能都預(yù)緊，以免發(fā)生干涉，惡化主軸的工作性能，使空載功率大幅度上升和軸承溫升過高。 CA6140：前、后支承為主支承，中間支承為輔助支承 銑床：前、中支承為主支承，后支承為輔助支承 （二）推力軸承位置配置形式 1、前端配置：兩個方向的推力軸承都布置在前支承處。這類配置方案在前支承處軸承較多，發(fā)熱大，溫升高，但主軸受熱后向后伸長，不影響軸向精度，精度高，對提高主軸部件剛度有利，用于軸向精度和剛度要求較高的高精度機(jī)床或數(shù)控機(jī)床。 2、后端配置：

23、兩個方向的推力軸承都布置在后支承處。這類配置方案前支承處軸承較少，發(fā)熱小，溫升低，但是主軸受熱后向前伸長，影響軸向精度，用于軸向精度要求不高的普通精度機(jī)床，如立銑床、車床等。 3、兩端配置：兩個方向的推力軸承分別布置在前、后兩個支承處。這類配置方案當(dāng)主軸受熱伸長后，影響主軸軸承的軸向間隙。為避免松動，可用彈簧消除間隙和補(bǔ)償熱膨脹。兩端配置常用于短軸承，如組合機(jī)床主軸。 4、中間配置：兩個放心的推力軸承配置在前支承的后側(cè)。這類配置方案可減少主軸的懸伸量，并使主軸受熱膨脹后向后伸長，但前支承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升也可能較高。 （三）主軸傳動件位置的合理布置 傳動件在主軸上軸向位置的合理布置：應(yīng)盡量靠近前

24、支承，有多個傳動件時，其中最大傳動件應(yīng)靠近前支承。 （五）主軸 主軸的構(gòu)造和形狀主要取決于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動件、軸承等零件的類型、數(shù)量、位置和安裝定位方法等。主軸一般為空心階梯軸，前端徑向尺寸大，中間徑向尺寸逐漸減小，尾部徑向尺寸最小。主軸的前端形式取決于機(jī)床類型和安裝夾具或刀具的形式。 四、主軸滾動軸承 對主軸軸承的要求是：旋轉(zhuǎn)精度高、剛度高、承載能力強(qiáng)、極限轉(zhuǎn)速高、適應(yīng)變速范圍大、摩擦小、噪聲低、抗振性好、使用壽命長、制造簡單、使用維護(hù)方便。 （一）主軸部件主支承常用滾動軸承 1、角接觸球軸承（45°<90°）：可以同時承受徑向和一個方向的軸向載荷，接

25、觸角越大，可承受的進(jìn)給力越大。必須成組安裝，以便承受兩個方向的進(jìn)給力和調(diào)整軸承間隙或進(jìn)行預(yù)緊。背靠背安裝比面對面安裝的軸承具有較高的抗顛覆力矩的能力。 2、雙列短圓柱滾子軸承：能承受較大的徑向載荷，不能承受軸向載荷。 - 8 - 3、圓錐滾子軸承：單列圓錐滾子軸承可以承受徑向載荷和一個方向的軸向載荷，雙列圓錐滾子軸承能承受徑向載荷和兩個方向的軸向載荷。 4、推力軸承：只能承受軸向載荷。 P151-154 圖、文字說明 第二節(jié) 支承件設(shè)計(jì) 一、支承件的功能和應(yīng)滿足的基本要求 （一）支承件的功能 機(jī)床的支承件是指床身、立柱、橫梁、底座等大件，相互固定聯(lián)接成機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。其主要功能是保證機(jī)床各零

26、部件之間的相互位置和相對運(yùn)動精度，并保證機(jī)床有足夠的靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性和耐用度。 （二）支承件應(yīng)滿足的基本要求 1、應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度-質(zhì)量比。 2、應(yīng)具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼；整機(jī)的低階頻率較高，各階頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振；不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲。 3、熱穩(wěn)定性好，熱變形對機(jī)床加工精度的影響較小。 4、排屑暢通、吊運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 二、支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二）支承件的截面形狀和選擇 支承件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)是應(yīng)在最小質(zhì)量條件下，具有最大靜剛度。靜剛度主要包括抗彎剛度和抗扭剛度，均與截面系數(shù)成正比。支承件截面形狀不同，即使同一材料、相等

27、的截面積，其抗彎和抗扭截面系數(shù)也不同。 1、無論是正方形、圓形還是矩形，空心截面的剛度都比實(shí)心的大，而且同樣的截面形狀和相同大小的面積，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁薄的截面的抗彎剛度和抗扭剛度都高。所以為提高支承件剛度，支承件的截面應(yīng)是中空形狀，盡可能加大截面尺寸，在工藝可能的前提下壁厚盡量薄一些。當(dāng)然壁厚不能太薄，以免出現(xiàn)薄壁振動。 2、圓（環(huán)）形截面的抗扭剛度比正方形好，而抗彎剛度比正方形低。因此，以承受彎矩為主的支承件的截面形狀應(yīng)取矩形，并以其高度方向?yàn)槭軓澐较?；以承受扭矩為主的支承件的截面形狀?yīng)取圓（環(huán)）形。 3、封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。設(shè)計(jì)時

28、應(yīng)盡可能把支承件的截面做成封閉形狀。但是為了排屑和在床身內(nèi)安裝一些機(jī)構(gòu)的需要，有時不能做成全封閉形狀。 （三）支承件肋板和肋條的布置 肋板的布置取決于支承件的受力變形方向。其中，水平布置的肋板有助于提高支承件水平面內(nèi)抗彎剛度；垂直放置的肋板有助于提高支承件垂直面內(nèi)的抗彎剛度；而斜向肋板能同時提高支承件的抗彎和抗扭剛度。 一般將肋條配置于支承件某一內(nèi)壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振動，用來提高支承件的局部剛度。必須使肋條位于壁板的彎曲平面內(nèi)，才能有效地減少壁板的彎曲變形。肋條厚度一般是床身壁厚的0.70.8倍。 四、提高支承件結(jié)構(gòu)性能的措施 （一）提高支承件的靜剛度和固有頻率 主要方法是：根據(jù)

29、支承件受力情況，合理地選擇支承件的材料、截面形狀、尺寸和壁厚，合理地布置肋板和肋條，以提高結(jié)構(gòu)整體和局部的抗彎剛度和抗扭剛度； - 9 - 可以用有限元方法進(jìn)行定量分析，以便在較小質(zhì)量下得到較高的靜剛度和固有頻率；在剛度不變的前提下，減小質(zhì)量可以提高支承件的固有頻率，改善支承件間的接觸剛度以及支承件與地基連接處的剛度。 （二）提高動態(tài)特性 1、改善阻尼特性 2、采用新材料制造支承件 （三）提高熱穩(wěn)定性 1、控制溫升 2、采用熱對稱結(jié)構(gòu) 3、采用熱補(bǔ)償裝置 第三節(jié) 導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 一、導(dǎo)軌的功用和應(yīng)滿足的基本要求 （一）導(dǎo)軌的功用和分類 導(dǎo)軌的功用是承受載荷和導(dǎo)向。 運(yùn)動的導(dǎo)軌稱為動導(dǎo)軌，不動的導(dǎo)軌稱

30、為靜導(dǎo)軌或支承導(dǎo)軌。動導(dǎo)軌相對于靜導(dǎo)軌可以作直線運(yùn)動或者回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)形式可以分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。開式導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，但不能承受較大顛覆力矩的作用。閉式導(dǎo)軌能承受較大的顛覆力矩作用。 （二）導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求 1、導(dǎo)向精度高 2、承載能力大、剛度好 3、精度保持性好（精度保持性主要是由導(dǎo)軌的耐磨性決定的） 4、低速運(yùn)動平穩(wěn) 5、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好 二、導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整 （一）直線運(yùn)動導(dǎo)軌的截面形狀 直線運(yùn)動導(dǎo)軌的截面形狀主要有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓柱形。 1、矩形導(dǎo)軌具有承載能力大、剛度高、制造簡便、檢驗(yàn)和維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但存在側(cè)向間隙，需要鑲條調(diào)整，導(dǎo)向性差

31、。矩形導(dǎo)軌適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求略低的機(jī)床。 2、三角形導(dǎo)軌不會產(chǎn)生間隙。其頂角?一般在90°120°范圍內(nèi)變化，?角越小，導(dǎo)向性越好，但摩擦力也越大。所以，小頂角用于輕載精密機(jī)械，大頂角用于大型或重型機(jī)床。三角形導(dǎo)軌有對稱式和不對稱式兩種。當(dāng)水平力大于垂直力，兩側(cè)壓力分布不均時采用不對稱導(dǎo)軌。 3、燕尾形導(dǎo)軌可以承受較大的顛覆力矩，導(dǎo)軌的高度較小、結(jié)構(gòu)緊湊、間隙調(diào)整方便，但是剛度較差，加工。檢驗(yàn)、維修都不大方便，適用于受力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的部件。 4、圓柱形導(dǎo)軌制造方便，工藝性好，但磨損后較難調(diào)整和補(bǔ)償間隙。主要用于受軸向負(fù)荷的導(dǎo)軌，應(yīng)用較少。 （二）回轉(zhuǎn)

32、運(yùn)動導(dǎo)軌的截面形狀 回轉(zhuǎn)運(yùn)動導(dǎo)軌的截面形狀有三種：平面環(huán)形、錐面環(huán)形和雙錐面導(dǎo)軌。 1、平面環(huán)形導(dǎo)軌：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，能承受較大的進(jìn)給力，但不能承受背向力，因而必須與主軸聯(lián)合使用，由主軸來承受徑向載荷。摩擦小，精度高，適 - 10 - 用于由主軸定心的各種回轉(zhuǎn)運(yùn)動導(dǎo)軌的機(jī)床，如高速大載荷立式車床、齒輪機(jī)床等。 2、錐面環(huán)形導(dǎo)軌：除能承受軸向載荷外，還能承受一定的徑向載荷，但不能承受較大的顛覆力矩。導(dǎo)向性比平面環(huán)形導(dǎo)軌好，制造較難。 3、雙錐面導(dǎo)軌：能承受較大的背向力、進(jìn)給力和一定的顛覆力矩，制造研磨均較困難。 （三）導(dǎo)軌的組合形式 1、雙三角形導(dǎo)軌：不需要鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度好，導(dǎo)向性和

33、精度保持性好。但是，工藝性差，加工、檢驗(yàn)和維修不方便。多用在精度要求較高的機(jī)床中，如絲杠 車床、導(dǎo)軌磨床、齒輪磨床等。 2、雙矩形導(dǎo)軌：承載能力大，制造簡單。多用在普通精度機(jī)床和重型機(jī)床中，如重型車床、組合機(jī)床、升降臺銑床等。雙矩形導(dǎo)軌有寬式組合和窄式組合兩種導(dǎo)向方式。機(jī)床熱變形后，寬式組合導(dǎo)軌的側(cè)向間隙變化比窄式組合導(dǎo)軌大，導(dǎo)向性不如窄式。無論是寬式還是窄式組合，側(cè)導(dǎo)向面都需要用鑲條調(diào)整間隙。 3、矩形和三角形導(dǎo)軌的組合：導(dǎo)向性好，剛度高，制造方便，應(yīng)用最廣。如車床、磨床、龍門銑床的床身導(dǎo)軌。 4、矩形和燕尾形導(dǎo)軌的組合：能承受較大力矩，調(diào)整方便，多用在橫梁、立柱、搖臂導(dǎo)軌中。 四、提高導(dǎo)軌

34、精度、剛度和耐磨性的措施 （一）合理選擇導(dǎo)軌的材料和熱處理方法 導(dǎo)軌的材料有鑄鐵、鋼、有色金屬、塑料等。 1、鑄鐵導(dǎo)軌：鑄鐵導(dǎo)軌有良好的抗振性、工藝性和耐磨性，因此應(yīng)用最廣泛。 2、鑲鋼導(dǎo)軌：為提高導(dǎo)軌的耐磨性，采用淬火鋼和氮化鋼的鑲鋼支承導(dǎo)軌，抗磨損能力比灰鑄鐵導(dǎo)軌提高510倍。 3、有色金屬：采用有色金屬材料可以防止撕傷、保證運(yùn)動的平穩(wěn)性和提高運(yùn)動精度。 4、塑料：塑料導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速不易爬行、運(yùn)動平穩(wěn)、工藝簡單、化學(xué)性能好、成本低等特點(diǎn)。 為提高導(dǎo)軌耐磨性和防止撕傷，在導(dǎo)軌副中，動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)分別采用不同的材料。如果采用相同的材料，也應(yīng)采用不同的熱處理

35、方法，使兩者具有不同的硬度。 （二）導(dǎo)軌的預(yù)緊 （三）導(dǎo)軌的潤滑和防護(hù) （四）導(dǎo)軌磨損 爭取均勻磨損要使摩擦面上壓力分布均勻，盡量減少扭轉(zhuǎn)力矩和顛覆力矩，導(dǎo)軌的形狀尺寸要盡可能對集中載荷對稱。 第四節(jié) 機(jī)床刀架和自動換刀裝置設(shè)計(jì) 四、帶有刀庫的自動換刀裝置 （二）加工中心的自動換刀裝置 加工中心上刀庫類型有：鼓輪式刀庫、鏈?zhǔn)降稁?、格子箱式刀庫和直線刀庫等。 鼓輪式刀庫容量較小，一般不超過32把刀具。 五、刀具編碼和識別裝置 （二）刀具（刀座）識別裝置 - 11 - 1、接觸式刀具識別裝置：結(jié)構(gòu)簡單，但由于觸針有磨損，故壽命較短，可靠性較差，且難于快速選刀。 2、非接觸式刀具識別裝置：沒有機(jī)械直

36、接接觸，因而無磨損、無噪聲、壽命長、反應(yīng)速度快，適用于高速、換刀頻繁的工作場合，常用的有磁性識別法和光電識別法。 3、利用PLC（可編程控制器）實(shí)現(xiàn)隨機(jī)換刀 第四章 工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) 第一節(jié) 概述 一、工業(yè)機(jī)器人的定義和工作原理 （一）機(jī)器人的定義 我國國家標(biāo)準(zhǔn)將工業(yè)機(jī)器人定義為：是一種能自動控制、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)，能搬運(yùn)材料、工件或夾持工具，用以完成各種作業(yè)。 （二）工業(yè)機(jī)器人的基本工作原理 工業(yè)機(jī)器人是一種生產(chǎn)裝備，其基本功能是提供作業(yè)所需的運(yùn)動和動力，其基本原理是通過操作機(jī)上各運(yùn)動構(gòu)件的運(yùn)動，自動地實(shí)現(xiàn)手部作業(yè)的動作功能及技術(shù)要求。 工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床的相同之處：二者的末

37、端執(zhí)行器都有位姿變化要求；二者都是通過坐標(biāo)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的位姿變化要求。 工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床的不同之處：機(jī)床是按直角坐標(biāo)形式運(yùn)動為主，而機(jī)器人是按關(guān)節(jié)形式運(yùn)動為主；機(jī)床對剛度、精度要求很高，其靈活性相對較低；而機(jī)器人對靈活性要求很高，其剛度、精度相對較低。 二、工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成及分類 （一）工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成 1）操作機(jī)：是機(jī)器人的機(jī)械本體，也稱為主機(jī)。 2）驅(qū)動單元：由驅(qū)動裝置、減速器和內(nèi)部檢測元件等組成，為操作機(jī)各運(yùn)動部件提供動力和運(yùn)動。 3）控制裝置：由檢測和控制兩部分組成，用來控制驅(qū)動單元，檢測其運(yùn)動參數(shù)并進(jìn)行反饋。 （二）工業(yè)機(jī)器人的分類 1、按機(jī)械結(jié)構(gòu)類型分類 1）關(guān)節(jié)型機(jī)器人：

38、所謂關(guān)節(jié)就是運(yùn)動副，由于關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動作類似人的關(guān)節(jié)動作，故將其運(yùn)動副稱為關(guān)節(jié)。其特點(diǎn)是靈活性好，工作范圍大，但剛度和精度較低。 2）球坐標(biāo)型機(jī)器人：其特點(diǎn)是靈活性好，工作空間范圍大，但剛度、精度較差。 3）圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人：其特點(diǎn)是靈活性較好，工作空間范圍較大，剛度、精度較好。 4）直角坐標(biāo)型機(jī)器人：剛度和精度高，但靈活性差，工作空間范圍小。 2、按用途和作業(yè)類別分類 工業(yè)機(jī)器人按用途和作業(yè)類別劃分，有焊接機(jī)器人、沖壓機(jī)器人、澆注機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、切削加工機(jī)器人、檢測機(jī)器人、采掘機(jī)器人水下機(jī)器人等。 第二節(jié) 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動功能設(shè)計(jì) - 12 - 一、工業(yè)機(jī)器人的位

39、姿描述 工業(yè)機(jī)器人的位姿是指其末端執(zhí)行器在指定坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)。 第三節(jié) 工業(yè)機(jī)器人傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三、工業(yè)機(jī)器人的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) （一） 諧波齒輪減速裝置 1、工作原理：諧波齒輪傳動裝置是由三個基本構(gòu)件組成的，即具有內(nèi)齒的剛輪G，具有外齒容易變形的，薄壁圓筒狀柔輪R和波發(fā)生器H。若剛輪G為固定件，波發(fā)生器H為主動件，柔輪R為從動件，則當(dāng)將波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時，由于波發(fā)生器兩滾子外側(cè)之間的距離略大于柔輪內(nèi)孔直徑，會使原為圓形的柔輪產(chǎn)生彈性變形成為橢圓，使其長軸兩端的齒與剛輪齒完全嚙合。同時，變形后柔輪短軸兩端的齒則與剛齒輪完全脫開，其余各處的齒輪則視回轉(zhuǎn)方向不同分別處于“嚙入”和“嚙出”的狀

40、態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)回轉(zhuǎn)時，嚙入?yún)^(qū)和嚙出區(qū)將隨著橢圓長短軸相位的變化而一次變化。于是柔輪就相于不動的鋼輪沿與波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反的方向作低速回轉(zhuǎn)。柔輪長軸和短軸相位的連續(xù)變化，使柔輪的變形在其圓周上是連續(xù)的簡諧波形，因此這種傳動稱為諧波運(yùn)動。若柔輪固定，鋼輪從動，其工作過程完全相同，只是鋼輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相同。 3. 諧波減速器在機(jī)器人中的應(yīng)用 由于諧波減速傳動裝置具有傳動比大（一級諧波齒輪減速比可以在50500之間，采用多級或復(fù)波式傳動時，傳動比更大），承載能力強(qiáng)，傳動精度高，傳動平穩(wěn)，效率高（一般可達(dá)0.70.9），體積小，質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)機(jī)器人中。 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 第二

41、節(jié) 機(jī)床夾具的類型和組成 一、機(jī)床夾具的類型 （1）、通用夾具：車床卡盤，銑床平口鉗，分度頭，平面磨床上的電磁吸盤等，這些夾具通用性強(qiáng)，一般不需要調(diào)整就可適應(yīng)多種工件的安裝加工，在單件小批量生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 （2）、專用夾具：因?yàn)樗怯糜谀骋惶囟üば虻膴A具，稱為專用夾具。專用夾具廣泛用于成批和大批量生產(chǎn)中。 （3）可調(diào)整夾具和成組夾具：這一類夾具的特點(diǎn)是具有一定的可調(diào)性，或稱“柔性”。夾具中部分元件可更換，部分裝置可調(diào)整，以適應(yīng)不同工件的加工?？烧{(diào)整夾具一般適用于同類產(chǎn)品不同品種的生產(chǎn)，略做更換或調(diào)整就可以用來安裝不同品種的工件。成組夾具適用于一組尺寸相似，結(jié)構(gòu)相似，工藝相似工件的安裝和加工，

42、在多品種，中小批量生產(chǎn)中有廣泛的一用前景。 （4）組合夾具 ：它是由一系列的標(biāo)準(zhǔn)化元件組裝而成，標(biāo)準(zhǔn)元件有不同的形狀，尺寸和功能，其配合部分有良好的互換性和耐磨性。使用時，可根據(jù)被加工工件的結(jié)構(gòu)和工序要求，選用適當(dāng)?shù)脑M(jìn)行組合鏈接，形成一專用夾具。用完以后可將元件拆卸，清洗，涂油，入庫以備后用。它特別適合單件小批量生產(chǎn)中位置精確度要求較高的工件加工。 （5）隨行夾具：這是一類在自動線和柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。它既要完成工件的定位和夾緊，又要作為運(yùn)載工具將工件在機(jī)床間進(jìn)行傳送。傳送到下一道工序的機(jī)床后，隨行夾具應(yīng)能在機(jī)床上準(zhǔn)確的定位和可靠的夾緊。一條生產(chǎn)線上有許多隨行夾具，每個隨行夾具隨著工

43、件經(jīng)歷生產(chǎn)線的全過程，然后卸下已加工 - 13 - 的工件，裝上新的待加工工件，循環(huán)使用。 二、機(jī)床夾具的基本組成 1、定位元件及定位裝置：用于確定工件正確位置的元件或裝置。 2、夾緊元件及夾緊裝置：用于固定工件已獲得的正確位置的元件或裝置。 3、導(dǎo)向及對刀元件：用于確定工件與刀具相互位置的元件。 4、動力裝置 5、夾具體：用于各種元件、裝置聯(lián)接在一體，并通過它將整個夾具安裝在機(jī)床上。 (6) 其他元件及裝置 第三節(jié) 機(jī)床夾具定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、工件定位 （一）六點(diǎn)定位原理 一個物體在三維空間中可以具有的運(yùn)動，稱之為自由度。 六點(diǎn)定位原理：采用六個按一定規(guī)則布置的約束點(diǎn)，限制工件的六個自由度，

44、使工件實(shí)現(xiàn)完全定位。 典型定位元件的定位分析P277 表5-1（分析題） （二）完全定位和不完全定位 根據(jù)工件加工表面的位置要求，有時需要將工件的六個自由度全部限制，稱為完全定位。有時需要限制的自由度少于六個，稱之為不完全定位。 （三）定位的正常情況與非正常情況 根據(jù)加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，就稱為定位的正常情況，它可以是完全定位，也可以是不完全定位。 根據(jù)加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度沒有完全被限制，或某自由度被兩個或兩個以上的約束重復(fù)限制，稱之為非正常情況。 三、定位誤差的分析與計(jì)算 （一）定位誤差 工件的加工誤差，是指工件加工后在尺寸、形狀和位置三個方

45、面偏離理想工件的大小。它是由三部分因素產(chǎn)生： （1）工件在夾具中的定位、夾緊誤差。 （2）夾具帶著工件安裝在機(jī)床上，相對機(jī)床主軸（或刀具）或運(yùn)動導(dǎo)軌的位置誤差，也稱對定誤差。 （3）加工過程中的誤差，如機(jī)床幾何精度、工藝系統(tǒng)的受力與受熱變形、切削振動等原因引起的誤差。 其中，定位誤差是指工序基準(zhǔn)在加工方向上的最大位置變動量所引起的加工誤差。一般定位誤差應(yīng)控制在工件允差的1/51/3之內(nèi)。 （二）、產(chǎn)生定位誤差的原因 3、與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差 1）定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的形狀誤差。 2）導(dǎo)向元件、對刀元件與定位元件的位置誤差，以及其形狀誤差導(dǎo)致產(chǎn)生的導(dǎo)向誤差和對刀誤差。 3）夾具在機(jī)

46、床上的安裝誤差，即對定位誤差導(dǎo)致工件相對刀具主軸后運(yùn)動方向產(chǎn)生的位置誤差。 4）夾緊力使工件或夾具變形，產(chǎn)生位置誤差。 - 14 - 5）定位元件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、對刀元件、導(dǎo)向元件、定向元件等元件的磨損。 第七節(jié)：組合夾具設(shè)計(jì) 組合夾具特別適合用于單件，小批量生產(chǎn)，以及新產(chǎn)品試制。 組合夾具可分為兩種基本類型，即槽系組合夾具和孔系組合夾具。 組合件是由若干元件組成的獨(dú)立部件，完成一定的功能要求，組裝式不能拆散。 第六章 物流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 物流系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 （一）物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組織形式：物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般分為水平式和垂直式 1、物流系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu) 垂直式生產(chǎn)企業(yè)物流系

47、統(tǒng)是由供應(yīng)物流子系統(tǒng)、生產(chǎn)物流子系統(tǒng)、銷售物流子系統(tǒng)等集成而形成的，其中物流信息流貫穿于整個過程。 2、物流系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu) 垂直式生產(chǎn)企業(yè)物流系統(tǒng)一般由管理層、控制層和執(zhí)行層三大部分組成。 （二）物流系統(tǒng)的組織形式 1、空間組織形式 1）、按工藝專業(yè)化形式組織生產(chǎn)物流，也叫工藝原則或功能性生產(chǎn)物流體系。其特點(diǎn)是把同類的生產(chǎn)設(shè)備集中在一起，對企業(yè)生產(chǎn)的各種產(chǎn)品進(jìn)行相同工藝的加工，即加工對象多樣化，但加工工藝相似。有點(diǎn)是對產(chǎn)品品種的變化和產(chǎn)品工藝的變化適應(yīng)性強(qiáng)，便于設(shè)備管理，缺點(diǎn)是物流復(fù)雜，難以協(xié)調(diào)。 2）、按對象專業(yè)化形式組織生產(chǎn)物流，也叫產(chǎn)品專業(yè)化原則或流水線。其特點(diǎn)是把生產(chǎn)設(shè)備、輔助設(shè)備按生

48、產(chǎn)對象的加工路線組織起來，即加工對象單一，但加工工藝，方法多樣化。優(yōu)點(diǎn)是縮短運(yùn)輸距離，減少在制品儲存，便于生產(chǎn)管理；缺點(diǎn)是難于適應(yīng)產(chǎn)品品種的變化。 3）、按成組工藝形式組織生產(chǎn)物流。成組技術(shù)原理，把具有相似性的零件分成一個成組單元，并根據(jù)其加工路線組織設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是簡化零件的加工流程，減少物流迂回路線，在滿足品種變化的基礎(chǔ)上有一定的生產(chǎn)批量，具有柔和的適應(yīng)性。 2、時間組織形式 1)、循序移動方式。一批物料在上一道工序全部加工完畢后才整批移動到下一道工序繼續(xù)加工。這種凡是的優(yōu)點(diǎn)是一批物料連續(xù)加工，設(shè)備不停頓，物料整批轉(zhuǎn)工序，便于組織生產(chǎn)。缺點(diǎn)是不同的物料之間有等待加工和運(yùn)輸?shù)臅r間，因而生產(chǎn)周期

49、長。 2)、平行移動方式。一批物料在上一道工序加工一個無聊后，立即送到下一道工序去連續(xù)加工，形成前后交叉作業(yè)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是不會出現(xiàn)無聊成批等待的現(xiàn)象，整批物料的生產(chǎn)周期最短。缺點(diǎn)是當(dāng)物料在各工序的加工時間不等時，會出現(xiàn)人員、設(shè)備的停工現(xiàn)象。另外，運(yùn)輸?shù)念l繁會加大運(yùn)輸量。 3）、平行順序移動方式。一批物料在每個工序上連續(xù)加工沒有停頓，并且物料在各工序的加工盡可能做到平行，即相鄰工序上的加工時間盡可能重合。這種方式吸取了前面兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，消除了間隙停頓現(xiàn)象，能使工作負(fù)荷充分，成產(chǎn)周期較短。但安排計(jì)劃進(jìn)度時較復(fù)雜。 - 15 - 第三節(jié) 機(jī)床上下料裝置的設(shè)計(jì) 一、機(jī)床上下料裝置的分類和設(shè)計(jì)原則

50、 1、機(jī)床上料裝置的類型 1)卷料上料裝置。將成卷的線材裝在自動送料機(jī)構(gòu)上，加工時材料被拉出經(jīng)校直后送向加工位置，一般用于自動車床、自動沖床和自動冷鐓機(jī)等。 2)棒料上料設(shè)置。將一定長度的棒料裝在送料管內(nèi)，機(jī)床每加工完一個工件，便由送料機(jī)構(gòu)將棒料按所需長度向機(jī)床主軸孔自動送料一次，一般用于自動車床。 3)件料上料裝置。用于單件坯料，分為料斗式和料倉式兩種。 2、機(jī)床上料設(shè)置的實(shí)際原則 1）、上下料時間要符合生產(chǎn)節(jié)拍的要求，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。 2）、上下料工作力求平穩(wěn)，盡量減少沖擊，避免工件生產(chǎn)變形或損壞。 3）、上下料裝置要盡可能結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護(hù)方便。 4）、上下料裝置應(yīng)有一定

51、的適用范圍，盡可能的滿足多種不同工件的上下料要求。 二、料倉式上料裝置設(shè)計(jì) （一）料倉的功能和組成 當(dāng)工件毛坯的尺寸較大，而且形狀復(fù)雜難以自動定向時，可采用料倉式上料裝置。料倉式上料裝置主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)，所運(yùn)送的毛坯可以是鍛件、鑄件或由棒料加工成的毛坯件及半成品。料倉式上料適用于加工時間較長的工件。 料倉式上料裝置主要由料倉、隔料器、上料器、上料桿、下料桿等部分組成。 三、料斗式上料裝置 料斗式上料裝置主要用于形狀簡單、尺寸較小的毛坯件的上料，廣泛應(yīng)用于各種標(biāo)準(zhǔn)件廠、工具廠、鐘表長等大批量生產(chǎn)廠家。 料斗式上料裝置主要由裝料機(jī)構(gòu)、儲料機(jī)構(gòu)組成。 ? 料斗式上料裝置與料倉式上料裝置的主要不同

52、點(diǎn)在于，后者只能將已定向整理好的工件由儲料器向機(jī)床供料，而前者則可對儲料器中雜亂的工件進(jìn)行自動定向整理再送給機(jī)床。 四、上下料機(jī)械手 （一）機(jī)械手的組成 1、主體：即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要包括臂部、腕部和手部。 2、驅(qū)動系統(tǒng)：包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作。 3、控制系統(tǒng)：按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制。 第四節(jié) 機(jī)床間工件輸送裝置的設(shè)計(jì) 機(jī)床間的工件傳遞和運(yùn)送裝置主要包括：托盤、隨行夾具、各種傳送裝置、有軌小車（RGV）及無軌小車（AGV）等。 三、隨行夾具 對于結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜而缺少可靠運(yùn)輸基面的工件或質(zhì)地較軟的有色金屬工件，常將工件先定位夾緊在隨行夾具上，和隨行夾具一起傳送、定位和夾緊在機(jī)床上進(jìn)行加工。工件加工完畢后與隨行夾具一起被卸下機(jī)床，送到卸料工位，將加工完的工件從隨行夾具上卸下。然后隨行夾具返回到原始位置，以供循環(huán)使用。 隨行夾具的返回方式有上方返回、下方返回、水平返回三種。 1、上方返回：結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占地面積小，但