機械制造裝備設計重點總結

1、機械制造裝備設計第一章第一節(jié) 機械制造裝備與其在國民經(jīng)濟中的重要作用縮短生產周期（T）,提高產品質量（Q），降低生產成本（C）,改善服務質量（S） 傳統(tǒng)模式（產業(yè)）精益-敏捷-柔性（LAF ）生產系統(tǒng)，是全面吸收精益生產、敏捷制造和柔性制造的精髓，包括了全面質量管理（TQC）、準時生產（Just in time ，縮寫JIT）、快 速課重組制造和并行工程等現(xiàn)代生產和管理技術。這種模式的主要特征是：以用戶的需求為中心； 制造的戰(zhàn)略重點是時間和速度， 并兼顧質量和品種；以柔性、精益和敏捷作為競爭的優(yōu)勢；技術進步、人因改善和組織創(chuàng)新是三項 并重的基礎工作；實現(xiàn)資源快速有效的集成是其中心任務，集成對象

2、涉與技術、 人、組織和管理等，應在企業(yè)之間、制造過程和作業(yè)等不同層次上分別實施相應的 資源集成；組織形式采用如“虛擬公司”在內的多種類型。第二節(jié) 機械制造裝備應具備的主要功能一、機械制造裝備應滿足的一般功能包括：加工精度方面的要求；強度、剛度和抗振性方面的要求； 加工穩(wěn)定性方面的要求； 耐用度方面的要求，提高耐用度的主要措施包括減少磨損、均勻磨損、磨損補技術經(jīng)濟方面的要求二、柔性化含義：產品結構柔性化和功能柔性化模塊化設計三、精密化：采用傳統(tǒng)的措施，一味提高機械制造裝備自身的精度已無法奏效，需 采用誤差補償技術。誤差補償技術可以是機械式的，如為提高絲杠或分度蝸輪的精 度采用的校正尺或校正凸輪等

3、。四、自動化自動化有全自動（能自動完成工件的上料、加工和卸料的生產全過程）和半自 動（人工完成上下料）之分。實現(xiàn)自動化的方法從初級到高級依次為：凸輪控制、 程序控制、數(shù)字控制和適應控制等。五、機電一體化（是指機械技術與微電子、傳感檢測、信息處理、自動控制和電力 電子等技術，按系統(tǒng)工程和整體化的方法，有機地組成最佳技術系統(tǒng)。 ）這個系統(tǒng)應該是功能強、質量好和故障率低、節(jié)能和節(jié)材、性價比高，具有足 夠的“結構柔性” “。六、節(jié)材七、符合工業(yè)工程要求工業(yè)工程是對人、物料、設備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進行設計、改善 和實施的一門學科。其目標是設計一個生產系統(tǒng)與其控制方法，在保證工人和最終 用戶健康

4、和安全的條件下，以最低的成本生產出符合質量要求的產品。產品設計符合要求是指：在產品開發(fā)階段，充分考慮結構的工藝性，提高標準 化、通用化程度，以便采用最佳的工藝方案，選擇合理的質量標準，減少操作過程 中工人的體力消耗；對市場和消費者進行調研，保證產品合理的質量標準，減少因 質量標準定得過高造成不必要的超額工作量。 （強度、剛度、抗振性）八、符合綠色工程要求企業(yè)必須糾正不惜犧牲環(huán)境和消耗資源來增加產出的錯誤做法，使經(jīng)濟發(fā)展更 少地依賴地球上的有限資源，而更多地與地球的承載能力達到有機的協(xié)調。這就是所謂的綠色工程要求。第三節(jié) 機械制造裝備的分類機械制造大致可劃分為加工裝備、 工藝裝備、 倉儲傳送裝備

5、和輔助裝備四大類一、加工裝備是指采用機械制造方法制作機器零件的機床。（一）金屬切削機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、尺寸精度和表面質量要求的零件。12按機床的加工原理進行分類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋 加工機床、銑床、刨（插）床、拉床、特種加工機床、切斷機床和其他機床等 類。（二）特種加工機床：（三）鍛壓機床利用金屬的塑性變形特點進行成形加工，屬無屑加工設備，主要包括鍛造機、 沖壓機和軋制機四大類。二、工藝裝備： 產品制造時所用的各種刀具、模具、夾具、量具等工具，總稱工藝裝備。它是 保證產品制造質量、貫徹工藝規(guī)程

6、、提高生產效率的重要手段。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：安裝在機床上用于定位和夾緊工件的工藝設備，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效率。量具：是以固定形式復現(xiàn)量值的計量器具的總稱。如千分尺、百分表、量塊。三、倉儲傳送設備包括各級倉儲、物料傳送、機床上下料等設備。機器人可作為加工裝備，如焊接機器人和涂裝機器人等，也可屬于倉儲傳送設備，用于物料傳送和機床上下料 四、輔助裝備包括清洗機和排屑等設備。第四節(jié) 機械制造裝備設計的類型機械制造裝備設計可分為創(chuàng)新設計、變型設計和模塊化設計等三大類

7、型。適應型設計和變參數(shù)型設計統(tǒng)稱“變型設計”第五節(jié)機械制造裝備設計的方法機械制造裝備設計典型步驟（一）產品規(guī)劃階段：1需求分析:產品設計是為了滿足市場的需求，而市場的需求往往是不具體的，有時 是模糊的、潛在的，甚至是不可能實現(xiàn)的。需求分析的本身就是設計工作的一部分, 是設計工作的幵始，而且至始至終指導設計工作的進行。2. 調查研究：市場調研、技術調研和社會調研三部分：市場調研：技術調研：社會 調研：企業(yè)目標市場所處的社會環(huán)境，有關的經(jīng)濟技術政策；社會風俗習慣3. 預測4. 可行性分析1）產品幵發(fā)的必要性2）同類產品國內外技術水平3）從技術上預期產品幵發(fā)能達到的技術水平4）從設計、工藝和質量等方

8、面需要解決的關鍵技術問題5）投資費用與幵發(fā)時間進度，經(jīng)濟效益和社會效益估計6）現(xiàn)有條件下開發(fā)的可能性與準備采取的措施5.編制設計任務書 經(jīng)過可行性分析后，應確定待設計產品的設計要求和設計參數(shù)，編制“設計要求”將科學原理具體運用于特定的技術目的，提煉、構思成所謂的技術原理，是設計中 最關鍵、最富于創(chuàng)造性的一個環(huán)節(jié)。4.初步設計方案的形成系統(tǒng)結合法 所謂系統(tǒng)結合法是按功能結構的樹狀結構， 根據(jù)邏輯關系把原理解結 合起來。數(shù)學方法結合法 當子功能原理解的物理和幾何特征可定量表達時， 有可能借助電 子計算機，采用數(shù)學方法進行初步設計方案的組合。在方案設計階段，如子功能的原理解還不夠具體，定量表達原理解

9、的特征有困難或 不夠精確時， 采用數(shù)學方法形成初步設計方案是不可行的， 甚至會導致錯誤的結果。在變型設計、模塊化設計或電路設計中，由于是已知零部件、元器件的組合，各子 功能的物理和幾何特征可以精確地測量定量表達，采用數(shù)學方法。確定結構原理方案的過程如下：（1 ）確定結構原理方案的主要依據(jù) 根據(jù)初步設計方案， 在充分理解原理的基礎上， 確定結構原理方案的主要依據(jù)，其中包括：決定尺寸的依據(jù)，如功率、流量和聯(lián)系 尺寸等。決定布局的依據(jù)：物流方向、運動方向和操作位置等。決定材料的依據(jù)， 如抗腐蝕能力、耐用性、市場供應情況決定和限制結構設計的空間條件：距離、 規(guī)定的軸的方向、裝入的限制范圍確定結構原理方

10、案的過程如下： 確定結構原理方案的主要依據(jù) 根據(jù)初步設計方案，在充分理解原理解的基礎上， 確定結構原理方案的主要依據(jù)，其中包括：決定尺寸的依據(jù)，如功率、流量和聯(lián)系 尺寸等； 決定布局的依據(jù)， 如物流方向、 運動方向和操作位置等； 決定材料的依據(jù)， 如抗腐蝕能力、耐用性、市場供應情況等等；和決定和限制結構設計的空間條件， 如距離、規(guī)定的軸的方向、裝入的限制范圍等等。確定結構原理方案 4.編制技術文檔 如果創(chuàng)新設計遵循系列化和模塊化設計的原理，為產品的進一步變型和組合已做了 必要的考慮，變型設計和模塊化設計的有些步驟可以簡化甚至省略。二、系列化設計應遵循“產品系列化、零部件通用化、標準化” 原則，

11、簡稱“?；?原則。有時將 “結構的典型化” 作為第四條原則， 即所謂的 “四 化”原則。（二）系列化設計的優(yōu)缺點：優(yōu)點：1）可以用較少品種規(guī)格的產品滿足市場較大范圍的需求。2 ）減少產品品種意味著提高每個品種產品的生產批量，有助于降低生產成本，提 高產品制造質量的穩(wěn)定性。3）產品有較高的結構相似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，有助于縮短產品的研制周期，降低生產成本。4 ）零備件的種類少，系列中的產品結構類似，便于進行產品的維修，改善售后服 務質量5）為開展變型設計提供技術基礎。系列化設計的缺點是：為以減少品種規(guī)格的產品滿足市場較大范圍的需求，每個品種規(guī)格的產品都具有一

12、定的通用性，滿足一定范圍的使用需求，每個品種規(guī)格的產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有心啊的一些品種規(guī)格中選擇所需的產品，選到的產品，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。 （和機械圖譜相聯(lián)系）三、模塊化設計（一）模塊化設計的基本概念：為了開發(fā)多種不同功能的結構，或相同功能結構而 性能不同的產品，不必對每種產品單獨進行設計，而是精心設計出一批模塊，將這 些模塊經(jīng)過不同的組合來構造具有不同功能結構和性能的多種產品。（二）模塊化設計的優(yōu)缺點采用模塊化設計方法開發(fā)產品的優(yōu)缺點類似系列化設計方法，在縮短新產品開發(fā)周期、提高產品質

13、量、降低成本和加強市場競爭能力方面綜合經(jīng)濟效果十分明顯 優(yōu)點：1）根據(jù)科學技術的發(fā)展，便于用新技術設計性能更好的模塊，取代原有的模塊，提高產品的性能，組合出功能更完善、性能更先進的組合產品，加快產品的更新?lián)Q 代。2）采用模塊化設計，只需要更換部分模塊，或設計制造個別模塊和專用部件，便 可快速滿足用戶提出的特殊訂貨要求，大大縮短設計和供貨周期。3）模塊化設計方法推動了整個企業(yè)技術、生產、管理和組織體制的改革。由于產品的大多數(shù)零部件由單件小批生產性質變?yōu)榕可a，有利于采用成組加工等先進 工藝，有利于組織專業(yè)化生產，既提高質量又降低成本。¥¥¥¥¥

14、¥¥¥4 ）模塊系統(tǒng)中大部分部件由模塊組成，設備如發(fā)生故障，只需要更換有關模塊， 維護修理更為方便，對生產影響少。為了實現(xiàn)產品結構和產品幵發(fā)過程的重組，企業(yè)必須采用CAD/CAM 和MRP- U技術，并實現(xiàn)兩者之間的信息集成。第六節(jié) 機械制造裝備設計的評價（六）經(jīng)濟評價 Ej通常理想成本CL應低于市場同類產品最低價的 70% o經(jīng)濟評價Ej越大，代表經(jīng)濟 效果越好。 Ej=1 的方案經(jīng)濟上最理想。如經(jīng)濟評價值小于 0.7，說明方案的實際生 產成本大于市場同類產品最低價，一般不予考慮。二、可靠性評價可靠性是指產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力?？煽?/p>

15、度：是指可靠性的量化指標，是指產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，完成規(guī)定任務的概率。（一般記為R）（三）可靠性分配的原則1）對技術成熟的單元，能夠保證實現(xiàn)較高的可靠性，或預期投入使用的可靠性有 把握達到較高水平的單元，可分配較高的可靠度。2 ）對較簡單的單元，組成單元的零部件數(shù)量少，裝配容易保證質量或故障后期易于恢復的單元，可分配度較高的可靠度。3）對重要的單元，該單元的失效將引起嚴重的后果，或該單元失效會導致全系統(tǒng)失效，應分配較高的可靠度。4 ）對整個任務時間內需連續(xù)工作，或工作條件嚴酷的單元，應分配較低的可靠度。加工工藝性： 1.產品結構的合理組合產品結構的合理組合：一個產品是由部件、組件和零

16、件組成。組成產品的零部件越少，結構越簡單，質量也可減小，但可能導致零件的形狀復雜，加工工藝性差2. 零件的加工工藝：零件的結構形狀、材料、尺寸、表面質量、公 差和配合等確定了其加工工藝性。產品設計的標準化 產品設計的標準化對提高設計水平，保證設計質量，簡化設計程序，節(jié)約設計費用 將產生顯著效果。設計文件的標準化審查包括圖樣和技術文件成套性檢查；P53第二章 金屬切削機床設計第一節(jié) 概述一、機床設計應滿足的基本要求1. 工藝范圍 是指機床適應不同生產要求的能力，也可稱之為機床的加工功能。一般包括可加工 的工件類型、加工方法、加工表面形狀、 材料、工件和加工尺寸的范圍、 毛坯類型 機床的工藝范圍主

17、要取決于其使用什么生產模式。一般包括可加工的工件類型、加工方法、加工表面形狀、材料、工件和加工尺寸范 圍、毛坯類型機床的工藝范圍主要取決于其使用什么生產模式。工藝范圍直接影響到機床結構的復雜程度、 設計制造成本、 加工效率和自動化程度 （影響因素）生產模式：單件大批量、大量、批量。 柔性：機床的柔性是指其適應加工對象變化的能力。包括空間上的柔性和時間上的,即機床的柔性。所謂空間柔性是指一臺機床的工藝范圍相當于多臺機床的工藝范圍 運動功能和刀具的數(shù)目較多，工藝范圍較廣，機床能夠在同一時期內完成多品種加工的能力。所謂時間上的柔性也就是結構柔性，指的是在不同時期，機床各個部件 經(jīng)過重新組合，即通過機

18、床重構，改變其功能，形成新的加工功能，以適應產品更 新變化快的要求。3. 與物流系統(tǒng)的可接近性（ accessibility ） 可接近性是指機床與物流系統(tǒng)之間進行物料（工件、刀具、切屑等）流動的方便程 度。4.剛度：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。機床的剛度直接影響 機床的加工精度和生產率，因此機床應有足夠的剛度。5. 精度 分為機床本身的精度，即空載條件下的精度（幾何精度、運動精度、傳動精 度、定位精度等）和工作精度。7.生產率：通常是指單位時間內機床所加工的合格工件數(shù)量。第二節(jié) 金屬切削機床設計的基本

19、理論工件表面的形成方法1. 幾何表面的形成原理2. 發(fā)生線的形成：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）3. 加工表面的形成方法 母線形成方法和導線形成方法的組合（三）運動分類1. 按運動的功能分類成形運動主運動形狀創(chuàng)成運動當形狀創(chuàng)成運動中不包含主運動時， “形狀創(chuàng)成運動與進給運動” 與“進給運動”兩個詞等價；當創(chuàng)成運動中包含主運動時， “形狀創(chuàng)成運動”與“成 形運動”兩個詞等價。1. 按運動的功能分類獨立運動：與其他運動之間無嚴格的運動關系復合運動：與其他運動之間有嚴格的運動關系4. 機床傳動原理圖機床的運動功能圖只表示運動的個數(shù)、 形式、功能與排列順序， 不

20、表示運動之間的 傳動關系。a）合成機構b）傳動比可變的變速傳動c）傳動比不變的傳動d ）車床傳動原理圖e）滾動機傳動原理圖二、精度包括幾何精度、傳動精度、運動精度、定位和重復定位精度、工作精度和精 度保持性等。幾何精度：機床在空載條件下，在不運動（機床主軸不轉或工作臺不移動與轉動等情況下）或運動速度較低時各主要部件的形狀、相互位置和相對運動的精確 程度。運動精度 是指機床空載并以工作速度運動時，執(zhí)行部件的幾何位置精度。工作精度 加工（標準）規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機床的工作精 度。三、剛度：四、抗振性：機床的抗振能力是指機床在交變在和作用下， 抵抗變形的能力。包括: 抵抗受迫振動的能力

21、和抵抗自激振動的能力。 習慣上稱之為：抗振性，后者常稱為： 切削穩(wěn)定性。（平穩(wěn)）1.受迫振動2自激振動3. 影響機床振動的主要原因有：機床的剛度。機床的阻尼特性。機床系統(tǒng)固有頻率。五、熱變形機床在工作時受到內部熱源（）和外部熱源（）的影響（環(huán)境溫度、周圍熱 源輻射）的影響，使機床的溫度高于環(huán)境溫度，稱之為溫升。熱變形對加工精度的影響。六、 噪聲機床噪聲源：4個機械噪聲、液壓噪聲、電磁噪聲、空氣動力噪聲七、低速運動平穩(wěn)性低速運動時產生的運動不平穩(wěn)稱為爬行。是因為摩擦產生的自己振動現(xiàn)象。 機床主要參數(shù)設計： 包括機床的主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)可包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。n1 nn1相對轉

22、速損失率。Amax 丄 j 1 （1 一）100%nj inj 1標準公比的規(guī)定:（1）廠1,因為機床要滿足不同工藝需求，需要一系列等比數(shù)列轉速，所以轉速從 ni到nmax依次遞增。（2）2，因為 大，則A"ax大,對機床生產率影響大，所以規(guī)定1 1Amax 50%，即爲 1_?2標準公比的確定原則：已知越小，Ax越小，Rn也越小，如要達到 定的Rn ,需增加變速組數(shù)目，既增加傳動副個數(shù)，則結構復雜。中型機床取=1.26、1.41 ,轉速損失不大，結構又不過于復雜。重型機床取=1.26、1.12、1.06，因加工時間長，如果 小,轉速損失率A"ax就小,機床工作效率高。專用

23、機床和自動機取 =1.12、1.26，因生產效率高，轉速損失影響較大；又不常 變速，用交換齒輪變速，不會使結構復雜。非自動化小型機床 =1.58、1.78、2，因切削時間小于輔助時間，A"ax對工作效率影響小，為使機床結構簡單，取大值。主傳動系分類和傳動方式:（一）主傳動系分類（二）主傳動系的傳動方式傳動軸格線間轉速點的連接線稱為傳動線，表示兩軸間一對傳動副的傳動比 u，用主動齒輪與從動齒輪的齒數(shù)比或主動帶輪與從動帶輪的輪徑比表示。變速組的級比是指主動軸上同一點傳往從動軸相鄰兩傳動線的比值，用/表示。級比八 中的指數(shù)Xi值稱為級比指數(shù)，它相當于由上述相鄰兩傳動線的比值， 用#表示。級

24、比指數(shù)中的指數(shù) Xi值稱為級比指數(shù)，它相當于由上述相鄰兩傳動線 與從動軸交點之間相距的格數(shù)。（三）主變速傳動系設計的一般原則1.傳動副前多后少原則2. 傳動順序與擴大順序相一致的原則3. 變速組的降速要前慢后快，中間軸的轉速不宜超過電動機的轉速（四）主變速傳動系的幾種特殊設計1. 具有多速電動機的主變速傳動系設計2. 具有交換齒輪的變速傳動系優(yōu)缺點：級比指（齒輪齒數(shù)的確定）一般在主傳動中，取最小齒輪數(shù)Zmin >1822.五）結構式 將轉速級數(shù)按傳動順序寫成各變速組傳動副數(shù)的乘積，數(shù)寫在各傳動副數(shù)右下角的數(shù)學式。如機構式： 12 31 23 26此結構式中第一變速組為基本組，第二變速組是

25、為第一擴大組，第三變速組為第二 擴大組。1 、極限傳動比、極限變速范圍原則 為防止傳動比過小造成從動輪過大，增加變速箱的尺寸，需限制。為減小振動，提 高傳動精度，需限制直齒輪的imax 2 ，螺旋圓柱齒輪的 imax 2.5 。直齒輪變速組的極限變速范圍 r 2 4 8 螺旋圓柱齒輪變速組的極限變速范圍 r 2.5 4 10由于變速組的變速范圍 r 隨著 j 越大，變速范圍越大，因此設計時只需檢查最后擴 大組是否超過極限值。擴大變速范圍的意義 : 根據(jù)傳動系統(tǒng)前多后少的傳動順序原則，最后擴大組一定是雙速變速組。一、增加變速組二、背輪機構 三、雙公比傳動系統(tǒng)四、分支傳動 （七）計算轉速：指主軸或

26、傳動件傳遞全部功率的最低轉速。 機床的功率轉矩特性：1 、主運動為直線運動的機床主傳動屬于恒轉矩傳動 最大切削力存在于一切可能的切削速度中； 驅動直線運動的 傳動件，忽略摩擦力因素時，在所有轉速不承受的最大轉矩相等。2 、主運動為旋轉運動的機床主傳動屬于恒功率傳動 傳動件傳遞的轉矩與切削力、 工件和刀具的半徑有關。 粗 加工時采用大吃刀深度、大走刀量，即較大的切削力矩，較低轉速；精加工是則相反。工件或刀具尺寸小時， 切削力矩小，主軸轉速高；工件或刀具尺寸大則相反。無級變速裝置的分類： 變速電動機、 機械無級變速裝置和液壓無級變速裝置。無級變速裝置作為傳動系中的基本組， 而分級變速作為擴大組，

27、其公比 # 理 論上應等于無級變速裝置的變速范圍 Rd 。進給傳動系設計應滿足的基本要求： 具有足夠的靜剛度和動剛度。具有良好的快速響應性，做低速進給運動或微量進給時不爬行。抗振性好，不會因摩擦自振而引起傳動件機械進給傳動設計系的設計特點： 1.進給傳動是恒轉矩傳動2. 進給傳動系中各傳動件的計算轉速是最 高轉速在支撐件設計中，支撐件應滿足哪些基本要求？1）應具有足夠的剛度和較高的剛度 - 質量比；2）應具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼；整機的 低價頻率較高，各階頻率不致引起結構共振；不會因薄壁振動而產生噪聲；3）熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響較?。?）排屑暢通、

28、吊運安全，并具有良好的結構工藝性。根據(jù)什么原則選擇支承件的截面形狀，如何布置支承件上的肋板和肋條？答：支承件結構的合理設計是應在最小質量條件下，具有最大靜剛度。具體為：1）無論是方形、圓形或矩形，空心截面的剛度都比實心的大，且同樣的斷面形狀 和相同大小的面積，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的抗彎 剛度和抗扭剛度都高；2）圓（環(huán)）形截面的抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低；3）封閉截面的剛度遠遠大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。 導軌設計中應滿足哪些要求？ 應滿足以下要求：精度高，承載能力大，剛度好，摩擦阻力小，運動平穩(wěn)，精度保 持性好，壽命長，結構簡單，工藝性好，便于加工

29、、裝配、調整和維修，成本低等 14 、鑲條和壓板有什么作用？ 答：鑲條用來調整矩形導軌和燕尾形導軌側向間隙。壓板用來調整輔助導軌面的間 隙和承受顛覆力矩。15 、導軌的卸荷方式有哪些？各有什么特點？ 答： 導軌的卸荷方式有機械卸荷、液壓卸荷和氣壓卸荷。16 、提高導軌耐磨性有那些措施？ 答：合理選擇導軌的材料和熱處理；導軌的預緊；導軌的良好潤滑和可靠防護；爭 取無磨損、少磨損、均勻磨損，磨損后應能補償磨損量。17 、主軸部件應滿足哪些基本要求？1） 旋轉精度 2）剛度 3） 抗振性 4）溫升和熱變形 5） 精度保持性18 、主軸軸向定位方式有哪幾種？各有什么特點？適用哪些場合？ 答：有一端固定

30、和兩端固定兩種。采用單列向心球軸承時，可以一端固定也可以兩端固定 采用圓錐滾子軸承時，則必須兩端固定。一端固定的優(yōu)點是軸受熱后可以向另一端自由伸長，不會產生熱應力，因此，宜用 于長軸。19 、試述主軸靜壓滑動軸承的工作原理。答：（1）當有外載荷 F 向下作用時，軸徑失去平衡，沿載荷方向偏移一個微小位移e。油腔3間隙減小，即 h3 h e間隙液阻增大，流量減小，節(jié)流器 T3的壓力降減 少，因供油壓力Ps是定值，故油腔壓力P3隨著增大；（2）同理，上油腔 1 間隙增大，即 h1 h e間隙液阻減小，流量增大，節(jié)流器 T3的壓力降增大，油腔壓力 p1隨著減?。唬?）兩者的壓力差 p p3 p1 ，將

31、主軸推回中心以平衡外載荷 F。20 、試述進給傳動與主傳動相比較，有哪些不同的特點？1）進給傳動與主傳動不同是恒轉矩傳動，而主轉動是恒功率傳動2）進給傳動系傳動轉速圖的設計剛巧與主傳動系相反，其轉速圖是前疏后密結構3）進給傳動系中各傳動件的計算轉速是最高轉速。4）進給傳動的變速范圍 Rn<14 o第九節(jié) 機床刀架和自動換刀裝置設計一、刀庫和換刀機械組成1 、 刀庫組成加工中心上刀庫類型有：鼓輪式刀庫、鏈式刀庫、格子箱式刀庫和直線刀庫等。2、換刀機械 換刀機械手分為單臂單手式、單臂雙手式和雙手式機械手。第四章 工業(yè)機器人設計第一節(jié) 概述一、 工業(yè)機器人的定義和工作原理（一）機器人的定義 工

32、業(yè)機器人是一種自動化生產設備?？梢詮V義的把機器人理解為模仿人的機器。 我國國家標準將工業(yè)機器人定義為：是一種能自動控制、可重復編程、多功能、多 自由度的操作機，能搬運材料、工件或夾持工具，用以完成各種作業(yè)。（二）工業(yè)機器人的基本工作原理 工業(yè)機器人是一種生產裝備，其基本功能是提供作業(yè)所須得運動和動力，其基本原 理是通過操作機上各運動構件的運動， 自動地實現(xiàn)手部作業(yè)的動作功能與技術要求。（三）工業(yè)機器人與機床的不同之處有： 機床是按直角坐標形式運動為主， 而機器 人是按關節(jié)形式運動為主；機床對剛度、精度要求很高，其靈活性相對較低；而機 器人對靈活性要求很高，其剛度、精度相對較低。二、工業(yè)機器人的

33、構成與分類（一） 工業(yè)機器人的構成1）操作機 是機器人的機械本體，也稱為主機。2）驅動單元 由驅動裝置、減速器和內部檢測元件等組成，為操作機各運動部件 提供動力和運動。3）控制裝置 由檢測和控制兩部分組成，用來控制驅動單元，檢測器預備隊參數(shù) 并進行反饋。二）工業(yè)機器人的分類1）關節(jié)型機器人 所謂關節(jié)就是運動副，由于關節(jié)型機器人的動作呢類似人的關 節(jié)動作，故將其運動副成關節(jié)。2）球坐標型機器人3）圓柱坐標型機器人4）直角坐標型機器人三、工業(yè)機器人運動功能圖形符號四、工業(yè)機器人的主要特性表示方法（一）機械結構類型 機器人的機械結構類型特征，用它的結構坐標形式和自由度數(shù)表示。（二） 工作空間 工作空

34、間指工業(yè)機器人正常運行時，手腕參考點能在空間活動的最大范圍，用它來 衡量機器人工作范圍能力的大小。機床的工作空間一般為長方體或圓柱體空間；而 機器人的工作空間形狀復雜。五、工業(yè)機器人的設計方法1 、 基本技術參數(shù)的選擇1）用途，如搬運等。2）額定負載。即指在機器人規(guī)定的性能范圍內，機械借口出所能負載的允許值。3）按作業(yè)要求確定工作空間，同時考慮作業(yè)對象對機器人末端執(zhí)行器的位置和姿 態(tài)要求。4 ）額定速度 指工業(yè)機器人在額定負載、勻速運動過程中，機械接口中心的最大 速度。5）驅動方式的選擇6）性能指標 按作業(yè)要求確定。一般指位姿準確度與位姿重復性、軌跡準確度與軌跡重復性、最小定位時間與分辨率等。

35、第二節(jié) 工業(yè)機器人運動功能設計一、工業(yè)機器人的位姿描述 工業(yè)機器人的位姿是指其末端執(zhí)行器在制定坐標系中的位置和姿態(tài)。（一） 作業(yè)功能姿態(tài)描述法 所謂用作業(yè)動作功能要求來描述機器人位姿，就是直接用末端執(zhí)行器和機座之間的 齊次坐標變換來描述。（二）機器人運動功能姿態(tài)描述法二、 工業(yè)機器人的軌跡解析 由機器人的末端執(zhí)行器的位姿求關節(jié)運動量，稱為機器人的逆運動學解析。第三節(jié) 工業(yè)機器人傳動系統(tǒng)設計四， 工業(yè)機器人的傳動系統(tǒng)設計（一）諧波齒輪減速裝置（二） 1。工作原理：諧波齒輪傳動裝置是由三個基本構件組成的，即具有內齒的剛輪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 ，如圖 4-16

36、所示。2。傳動比計算1）波發(fā)生器主動,剛輪固定,柔輪從動時,波發(fā)生器與柔輪的減速傳動比為：2）波發(fā)生器主動,柔輪固定,剛輪從動時,波發(fā)生器和剛輪的減速傳動比為：3. 諧波減速器在機器人中的應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, 采用多級或復波式傳動時,傳動比更大） ,承載能力強,傳動精度高,傳動平穩(wěn),效 率高（一般可達 0.70.9 ）,體積小,質量小等優(yōu)點,已廣泛用于工業(yè)機器人中。第四節(jié) 工業(yè)機器人機械結構系統(tǒng)由機座，手臂，手腕，末端執(zhí)行器和移動裝置組成。 工業(yè)機器人的手臂由動力關節(jié)和連接桿件構成，用以支承和調整手腕和末端執(zhí)行器 的位置。（一）設

37、計要求1， 手臂結構設計要求1）手臂的結構和尺寸應滿足機器人完成作業(yè)任務提出的工作空間要求。工作空間 的形狀和大小與手臂的長度，手臂關節(jié)的轉角范圍密切相關（關于工作空間問題已 在本章第二節(jié)中討論了）2）根據(jù)手臂所受載荷結構的特點，合理選擇手臂截面形狀和高強度輕質材料。如 常采用空心的薄壁矩形框體或圓筒，以提高其抗彎剛度和抗扭剛度，減小自身的質 量?？招慕Y構內部可以方便地安置機器人的驅動系統(tǒng)。3）盡量減小手臂質量和相對其關節(jié)回轉軸的轉動慣量和偏重力矩，以減小驅動裝 置的負荷，減少運轉的動力載荷與沖擊，提高手臂運動的響應速度。4）要設法減小機械間隙引起的運動誤差，提高運動的精確性和運動剛度。采用緩

38、 沖和限位裝置提高定位精度2， 機座結構要求1）要有足夠大的安裝基面，以保證機器人工作時的穩(wěn)定性2）機座承受機器人全部重力和工作載荷，應保證足夠的強度，剛度和承受能力3）機座軸系與傳動鏈的精度和剛度對末端執(zhí)行器的運動影響最大，因此機座與手 臂的連接要有可靠的定位基準面，要有調整軸承間隙和傳動間隙的調整機構 二，工業(yè)機器人的手腕手腕是連接手臂和末端執(zhí)行器的部件， 其功能是在手臂和機座實現(xiàn)了末端執(zhí)行器在 作業(yè)空間的三個位置坐標（自由度）的基礎上，再由手腕來實現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè) 空間的三個姿態(tài)（方位）坐標，即實現(xiàn)三個旋轉自由度。（一）設計要求對工業(yè)機器人手腕設計的要求有：1）由于手腕處于手臂末端，為

39、減輕手臂的載荷，應力求手腕部件的結構緊湊，減 小其質量和體積。為此腕部機構的驅動裝置多采用分離傳動，將驅動器安裝在手臂 的后端。2）手腕部件的自由度愈多，各關節(jié)角的運動范圍愈大，其動作的靈活性愈高，會 使手腕結構復雜，運動控制加度加大。因此，設計時，不應盲目增加手腕的自由度 數(shù)。通用目的機器手手腕多配置三個自由度，某些動作簡單的專用工業(yè)機器人的手 腕，根據(jù)作業(yè)實際需要，可減少其自由度數(shù)，甚至可以不設置手腕，以簡化結構。3）為提高手腕動作的精確性。應提高傳動的剛度，應盡量減少機械傳動系統(tǒng)中由 于間隙產生的反轉回差。如齒輪傳動中的齒側間隙，絲杠螺母中的傳動間隙，聯(lián)軸 器的扭轉間隙等。對分離傳動采用

40、鏈，同步齒帶傳動或傳動軸。4）對手腕回轉各關節(jié)軸上要設置限位開關和機械檔塊，以防止關節(jié)超限造成事故 第五節(jié) 工業(yè)機器人的控制位置控制是機器人最基本的控制任務一， 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的構成工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的構成形式取決于機器人所要執(zhí)行的任務與描述任務的層次第五章 機床夾具設計第一節(jié) 機床夾具的功能和應滿足的要求機床夾具的功能1 ） 保證加工精度 工件通過機床夾具進行安裝，包括兩層含義：一是工件通 過夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱為定位 ; 二是通過夾緊機構使工件的既定 位置在加工過程中保證不變，稱為夾緊。（2 ） 提高生產率 使用夾具來安裝工件，可減少劃線、找正、對刀等輔助時間， 采用多件

41、、多工位夾具， 以與氣動、 液壓動力夾緊裝置， 可以進一步減少輔助時間， 提高生產率。（ 3） 擴大機床的使用范圍有些機床夾具實質上是對機床進行了部分改造，擴大了原有機床的功能和使用范圍。（4 ） 減輕工人的勞動強度，保證生產安全二、機床夾具應滿足的要求（1 ） 保證加工的精度這是必須做到的基本要求。其關鍵是正確的定位、夾緊和導向方案，夾具制造的技術要求，定位誤差的分析和驗證。（2 ） 夾具的總體方案應與年生產綱領相適應（ 3） 安全、方便、減輕勞動強度機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護裝置。（ 4 ） 排泄順暢 機床夾具中積集切削會影響到工件的定位精度，切屑的熱量使 工件和夾具產生熱變

42、形，影響加工精度。（5 ） 機床夾具應有良好的強度、剛度和結構工藝性第二節(jié) 機床夾具的類型和組成一、 機床夾具的類型（ 1 ）、通用夾具（2 ）、專用夾具因為它是用于某一特定工序的夾具，稱為專用夾具。3）可調整夾具和成組夾具這一類夾具的特點是具有一定的可調性，或稱“柔 性”。（4 ）組合夾具 它是由一系列的標準化元件組裝而成，標準元件有不同的形狀， 尺寸和功能，其配合部分有良好的互換性和耐磨性。（ 5 ）隨行夾具二、機床夾具的基本組成（1 ）定位元件與定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置。（2 ）夾緊元件與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 ）導向與對刀元件 用于確定

43、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床 上。（6） 其他元件與裝置第三節(jié) 機床夾具定位機構的設計一、 工件定位（一）六點定位原理 一個物體在三維空間中可能具有的運動，稱之為自由度。（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，稱之 為完全定位。有時需要限制的自由度少于六個，稱之為不完全約束。（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

44、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限制，稱之為非正常情況。二、 典型的定位方式、定位元件與裝置（一）平面定位對于箱體、床身、機座、支架類零件的加工，最常用的定位方式是以平面為基準。1、支承釘和支承板 也稱為固定支撐。2 、 可調支承和自位支承3、 輔助支承 主要作用是用于增加工件的剛度，減小切削變形。（二）孔定位1 、 心軸定位 廣泛用于車床、磨床、齒輪機床等機床上，常見的心軸有以下幾種：（1 ） 錐度心軸（2 ） 剛性心軸2 、 定位銷（三）外圓定位（1）定心定位（2）V 型塊定位（四）定位表面的組合三、定位誤差的分析與計算（一）定位誤差1）、工件在夾具中的定位、夾

45、緊誤差（2）、夾具帶著工件安裝在機床上，相對機床主軸（或刀具）或運動的位置誤差， 也稱對定誤差（3）、加工過程中的誤差，如機床幾何精度，工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、切削振 動等原因引起的誤差。（二）、產生定位誤差的原因1、基準不重合帶來的定位誤差（1 ） 平面定位情形（2 ） v 型塊定位2、間隙引起的定位誤差3 、與夾具有關的因素產生的定位誤差1）、定位基準面與定位元件表面的形狀誤差2）、導向元件、對刀元件與定位元件的位置誤差，以與其形狀誤差導致產生的導向 誤差和對刀誤差3）、夾具在機床上的安裝誤差，即對定位誤差導致工件相對刀具主軸后運動方向產 生的位置誤差。4）夾緊力使工件或夾具變形，產生位

46、置誤差5 ）定位元件與定位元件間的位置誤差，以與定位元件、刀具元件、導向元件、定 向元件等元件的磨損。第四節(jié) 機床夾具夾緊機構的設計一、夾緊機構設計應滿足的要求1 、 夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。2、工件和夾具的變形必須在允許的范圍內。3、夾緊機構必須可靠。夾緊機構各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構必 須保證自鎖，機動夾緊應有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。4、夾緊機構操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。5、夾緊機構的復雜程度、自動化程度必須與生產綱領和工廠的條件相適應。二、夾緊力的確定（一）、加緊方向的確定1、夾緊力的方向應有利工件的準確定位，而不能破壞定位

47、，一般要求主夾緊力應 垂直于第一定位基準面。2、夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。3、夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。（二）夾緊力作用點的選擇（三）夾緊力大小的確定三、常用夾緊機構（一）、斜楔夾緊機構（二）、螺旋夾緊機構（三）、偏心夾緊機構四、其他夾緊機構（一）鉸鏈夾緊機構 特點是動作迅速、增力比大，易于改變力的作用方向。缺點 是自鎖性能差，一般常用于氣動、液壓夾緊。（二）定心夾緊機構 一般按照一下兩種原理設計：1）定位夾緊元件按等速位移原理來均分工件定位面的尺寸誤差，實現(xiàn)定心或對中2）定位夾緊元件按均勻彈性變形原理來實現(xiàn)定心夾緊。（三）、

48、聯(lián)動夾緊機構五、夾緊機構的動力裝置（一）、氣動夾緊裝置（二）、液壓夾緊裝置（三）、氣液聯(lián)合夾緊裝置（四）、其它動力裝置1、真空夾緊2、電磁夾緊3、其它方式夾緊第五節(jié) 機床夾具的其它裝置一、孔加工刀具的導向裝置刀具的導向是為了保證孔的位置精度，增加鉆頭和鏜桿的支承以提高其剛度，減小 刀具的變形，確?？准庸さ奈恢镁取＃ㄒ唬?、鉆孔的導向裝置鉆床夾具中鉆頭的導向采用鉆套， 鉆套有固定鉆套、 可換鉆套、 快換鉆套和特殊 鉆套四種。（二）、鏜孔的導向一、 二、對刀裝置第七章 機械加工生產線總體設計第一節(jié) 概述機械加工生產線定義與其基本組成 在機械產品生產過程中，為保證產品質量、提高生產率和降低成本，往往

49、把加工裝備按弓箭的加工工藝順序依次排列，并用一些傳送裝備與輔助裝備將它們連接成一個 整體，被加工工件按其工藝規(guī)程順序地經(jīng)過各臺加工裝備， 完成工件全部加工過程 這類生產作業(yè)線稱之為機械加工生產線。機械加工生產線由加工裝備、 工藝裝備、 傳送裝備、 輔助裝備和控制系統(tǒng)裝備二、機械加工生產線的類型與特點(一) 單一產品固定節(jié)拍生產線特點：1) 生產線由自動化程度較高的高效專用的加工裝備、工藝裝備、傳送裝備和輔助裝備組成，制造單一品種的產品，生產效率高，產品質量穩(wěn)定。2 ) 生產線所有裝備的工作節(jié)拍等于或成倍于生產線的生產節(jié)拍。3) 生產線的制造裝備按產品的工藝流程布局，工件沿固定路線，采用自動化的

50、物 流傳送裝備，嚴格按生產線的生產節(jié)拍，強制地從一臺裝備傳送到下一臺裝備接受 加工、檢驗、轉位或清洗等，以減短工件在工序間的搬運路線，節(jié)省輔助時間。4) 由于工件的傳送和加工嚴格地按生產節(jié)拍運行，工序間不必儲存供周轉用的半 成品，因此在制品數(shù)量少。(二) 單一產品非固定節(jié)拍生產線特點：1) 生產線由生產率較高、具有不同自動化程度的專用制造裝備組成，在一些次要 的工序也可采用一般的通用裝備。2) 生產線的制造裝備按產品工藝流程布局，工件沿固定的路線流動，以所短工件 在工序間的搬運路線，節(jié)省輔助時間。3) 生產線上各準備的工作周期， 是其完成各自工序需要的實際時間， 是不一樣的 工作周期最長的裝備

51、將一刻不停地工作，而工作周期較短的準備會經(jīng)常停工待料。4) 由于各裝備的工作節(jié)拍不一樣，在相鄰裝備之間，或相隔若干個裝備之間需設 置儲料裝置，將生產線分成若干工段。5) 生產線各準備間工件的傳輸沒有固定的節(jié)拍，工件在工序間的不斷傳送通常不 是直接從加工裝備到加工裝備，而是從加工裝備到半成品暫存地，或從半成品暫存 地到下一個加工裝備。(三) 成組產品可調整生產線特點：1) 生產線由按成組技術設計制造的可調整的專用制造裝備組成，用于結構和工藝 相似的成組產品，具有一定的生產效率和自動化程度。2) 生產線的制造裝備按成組工藝流程布局，各產品沿大致相同的路線流動，以縮 短工件在工序間的搬運路線，節(jié)省輔助時間。3 ) 與第二類生產線一樣，生產線上各裝備的工作節(jié)拍是不一樣的，裝備或工段間 需設置儲料裝置，以傳送裝備的自動化程度通常不是很高。(四)