機械制造裝備設(shè)計知識點

1、第一章第一節(jié)機械制造裝備及其在國民經(jīng)濟中的重要作用縮短生產(chǎn)周期（T），提高產(chǎn)品質(zhì)量（Q），降低生產(chǎn)成本（C），改善服務(wù)質(zhì)量（S）傳統(tǒng)模式（產(chǎn)業(yè)）精益-敏捷-柔性（LAF）生產(chǎn)系統(tǒng)，是全面吸收精益生產(chǎn)、敏捷制造和柔性制造的精髓，包括了全面質(zhì)量管理（TQC）、準時生產(chǎn)（Justintime，縮寫JIT）、快速課重組制造和并行工程等現(xiàn)代生產(chǎn)和管理技術(shù)。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(zhì)量和品種；以柔性、精益和敏捷作為競爭的優(yōu)勢；技術(shù)進步、人因改善和組織創(chuàng)新是三項并重的基礎(chǔ)工作；實現(xiàn)資源快速有效的集成是其中心任務(wù)，集成對象涉及技術(shù)、人、組織和管理等，應(yīng)在企業(yè)

2、之間、制造過程和作業(yè)等不同層次上分別實施相應(yīng)的資源集成；組織形式采用如“虛擬公司”在內(nèi)的多種類型。裝備制造業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱，是出口創(chuàng)匯的重要產(chǎn)業(yè)。裝備制造業(yè)是用先進科學技術(shù)改進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要紐帶和載體。裝備制造業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。裝備制造業(yè)是國民經(jīng)濟安全和軍事的重要保障。裝備制造業(yè)是解決我國勞動就業(yè)的重要途徑。第二節(jié)機械制造裝備應(yīng)具備的主要功能一、機械制造裝備應(yīng)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、磨損補償?shù)燃夹g(shù)經(jīng)濟方面的要求二、柔性化含義：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性

3、化和功能柔性化模塊化設(shè)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(shù)。誤差補償技術(shù)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。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(chǎn)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(yīng)控制等。五、機電一體化（是指機械技術(shù)與微電子、傳感檢測、信息處理、自動控制和電力電子等技術(shù)，按系統(tǒng)工程和整體化的方法，有機地組成最佳技術(shù)系統(tǒng)。）這個系統(tǒng)應(yīng)該是功能強、質(zhì)量好和故障率低、節(jié)能和節(jié)材、性價比高，具有足夠的“結(jié)構(gòu)柔性”“

4、。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(shè)備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進行設(shè)計、改善和實施的一門學科。其目標是設(shè)計一個生產(chǎn)系統(tǒng)及其控制方法，在保證工人和最終用戶健康和安全的條件下，以最低的成本生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。產(chǎn)品設(shè)計符合要求是指：在產(chǎn)品開發(fā)階段，充分考慮結(jié)構(gòu)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(zhì)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(diào)研，保證產(chǎn)品合理的質(zhì)量標準，減少因質(zhì)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(chǎn)出的錯誤做法，使經(jīng)濟發(fā)展更少地依

5、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(diào)。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(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12類。（二）特種加工機床：1電加工機床。直接利用電能對工件進行加工的機床，統(tǒng)稱電加工機床。

6、（一般僅指電火花加工機床、電火花切割機床和電解加工機床）2超聲波加工機床。3激光加工機床。4電子束加工機床。5離子束加工機床。6水射流加工機床。（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(shè)備，主要包括鍛造機、沖壓機和軋制機四大類。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：

7、是以固定形式復(fù)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(shè)備包括各級倉儲、物料傳送、機床上下料等設(shè)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(shè)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(shè)備。第二章第一節(jié)機械制造裝備設(shè)計的類型機械制造裝備設(shè)計可分為創(chuàng)新設(shè)計、變型設(shè)計和模塊化設(shè)計等三大類型。適應(yīng)型設(shè)計和變參數(shù)型設(shè)計統(tǒng)稱“變型設(shè)計”第二節(jié)機械制造裝備設(shè)計的方法機械制造裝備設(shè)計典型步驟（一）產(chǎn)品規(guī)劃階段：1. 需求分析:產(chǎn)品設(shè)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(shè)

8、計工作的一部分，是設(shè)計工作的開始，而且至始至終指導(dǎo)設(shè)計工作的進行。2. 調(diào)查研究：市場調(diào)研、技術(shù)調(diào)研和社會調(diào)研三部分：市場調(diào)研：技術(shù)調(diào)研：社會調(diào)研：企業(yè)目標市場所處的社會環(huán)境，有關(guān)的經(jīng)濟技術(shù)政策；社會風俗習慣3. 預(yù)測4. 可行性分析1）產(chǎn)品開發(fā)的必要性2）同類產(chǎn)品國內(nèi)外技術(shù)水平3）從技術(shù)上預(yù)期產(chǎn)品開發(fā)能達到的技術(shù)水平4）從設(shè)計、工藝和質(zhì)量等方面需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題5）投資費用及開發(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)的可能性及準備采取的措施5. 編制設(shè)計任務(wù)書經(jīng)過可行性分析后，應(yīng)確定待設(shè)計產(chǎn)品的設(shè)計要求和設(shè)計參數(shù)，編制“設(shè)計要求”將科學原理具體運用于特定的技術(shù)目的，提煉、構(gòu)思

9、成所謂的技術(shù)原理，是設(shè)計中最關(guān)鍵、最富于創(chuàng)造性的一個環(huán)節(jié)。4. 初步設(shè)計方案的形成系統(tǒng)結(jié)合法所謂系統(tǒng)結(jié)合法是按功能結(jié)構(gòu)的樹狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)邏輯關(guān)系把原理解結(jié)合起來。數(shù)學方法結(jié)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(shè)計方案的組合。在方案設(shè)計階段，如子功能的原理解還不夠具體，定量表達原理解的特征有困難或不夠精確時，采用數(shù)學方法形成初步設(shè)計方案是不可行的，甚至會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。在變型設(shè)計、模塊化設(shè)計或電路設(shè)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(jié)構(gòu)原理方案的過程如下：（ 1） 確定結(jié)構(gòu)原

10、理方案的主要依據(jù)根據(jù)初步設(shè)計方案，在充分理解原理的基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)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(yīng)情況決定和限制結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)原理方案的過程如下：確定結(jié)構(gòu)原理方案的主要依據(jù)根據(jù)初步設(shè)計方案，在充分理解原理解的基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)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(yīng)情況等等；和決定和限制結(jié)

11、構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)原理方案4. 編制技術(shù)文檔如果創(chuàng)新設(shè)計遵循系列化和模塊化設(shè)計的原理，為產(chǎn)品的進一步變型和組合已做了必要的考慮，變型設(shè)計和模塊化設(shè)計的有些步驟可以簡化甚至省略。二、系列化設(shè)計應(yīng)遵循“產(chǎn)品系列化、零部件通用化、標準化”原則，簡稱“叁化”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)計的優(yōu)缺點：優(yōu)點：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）減少產(chǎn)品品種意味著提高每個品種產(chǎn)品的生產(chǎn)批量，有助于降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品制造質(zhì)量的穩(wěn)定性。3）產(chǎn)品有較高的結(jié)構(gòu)相似性和零部件的通用性，因而可以

12、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)計提供技術(shù)基礎(chǔ)。系列化設(shè)計的缺點是：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，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)有心啊的一些品種規(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。（和機械圖譜相聯(lián)系）三、模塊化設(shè)計（一）模塊化設(shè)計的基本概念：為了開發(fā)多種不同功能的結(jié)

13、構(gòu)，或相同功能結(jié)構(gòu)而性能不同的產(chǎn)品，不必對每種產(chǎn)品單獨進行設(shè)計，而是精心設(shè)計出一批模塊，將這些模塊經(jīng)過不同的組合來構(gòu)造具有不同功能結(jié)構(gòu)和性能的多種產(chǎn)品。（二）模塊化設(shè)計的優(yōu)缺點采用模塊化設(shè)計方法開發(fā)產(chǎn)品的優(yōu)缺點類似系列化設(shè)計方法，在縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)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(shù)的發(fā)展，便于用新技術(shù)設(shè)計性能更好的模塊，取代原有的模塊，提高產(chǎn)品的性能，組合出功能更完善、性能更先進的組合產(chǎn)品，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代。2）采用模塊化設(shè)計，只需要更換部分模塊，或設(shè)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(shè)計和供貨周期

14、。3）模塊化設(shè)計方法推動了整個企業(yè)技術(shù)、生產(chǎn)、管理和組織體制的改革。由于產(chǎn)品的大多數(shù)零部件由單件小批生產(chǎn)性質(zhì)變?yōu)榕可a(chǎn)，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(chǎn)，既提高質(zhì)量又降低成本。4）模塊系統(tǒng)中大部分部件由模塊組成，設(shè)備如發(fā)生故障，只需要更換有關(guān)模塊，維護修理更為方便，對生產(chǎn)影響少。為了實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品開發(fā)過程的重組，企業(yè)必須采用CAD/CAMF口MRP-I技術(shù)，并實現(xiàn)兩者之間的信息集成。第三節(jié)機械制造裝備設(shè)計的評價（六）經(jīng)濟評價Ej通常理想成本CL應(yīng)低于市場同類產(chǎn)品最低價的70%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

15、的實際生產(chǎn)成本大于市場同類產(chǎn)品最低價，一般不予考慮。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?？煽慷龋菏侵缚煽啃缘牧炕笜耍侵府a(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。（一般記為R）（三）可靠性分配的原則1）對技術(shù)成熟的單元，能夠保證實現(xiàn)較高的可靠性，或預(yù)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(zhì)量或故障后期易于恢復(fù)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(dǎo)致全系統(tǒng)失效，應(yīng)分配較高的可靠度。4）對整個任務(wù)時間內(nèi)需連續(xù)工

16、作，或工作條件嚴酷的單元，應(yīng)分配較低的可靠度。加工工藝性：1.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理組合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理組合：一個產(chǎn)品是由部件、組件和零件組成。組成產(chǎn)品的零部件越少，結(jié)構(gòu)越簡單，質(zhì)量也可減小，但可能導(dǎo)致零件的形狀復(fù)雜，加工工藝性差。2. 零件的加工工藝零件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、尺寸、表面質(zhì)量、公差和配合等確定了其加工工藝性。產(chǎn)品設(shè)計的標準化產(chǎn)品設(shè)計的標準化對提高設(shè)計水平，保證設(shè)計質(zhì)量，簡化設(shè)計程序，節(jié)約設(shè)計費用將產(chǎn)生顯著效果。設(shè)計文件的標準化審查包括圖樣和技術(shù)文件成套性檢查；P53第三章金屬切削機床設(shè)計第一節(jié)概述一、機床設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求1.工藝范圍是指機床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力，也可稱之為機床的加工功能

17、。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要取決于其使用什么生產(chǎn)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(chǎn)模式。工藝范圍直接影響到機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、設(shè)計制造成本、加工效率和自動化程度。（影響因素）生產(chǎn)模式：單件大批量、大量、批量。柔性：機床的柔性是指其適應(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。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,即機床的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(nèi)完成多品種加工

18、的能力。所謂時間上的柔性也就是結(jié)構(gòu)柔性，指的是在不同時期，機床各個部件經(jīng)過重新組合，即通過機床重構(gòu)，改變其功能，形成新的加工功能，以適應(yīng)產(chǎn)品更新變化快的要求。P563. 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(chǎn)率，因此機床應(yīng)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.

19、生產(chǎn)率：通常是指單位時間內(nèi)機床所加工的合格工件數(shù)量。柔性制造系統(tǒng)（FMS）第二節(jié)金屬切削機床設(shè)計的基本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(dǎo)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。2 .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(guān)系復(fù)合運動：與其他運動之間有嚴格

20、的運動關(guān)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、功能及排列順序，不表示運動之間的傳動關(guān)系。圖見書本P65a）合成機構(gòu)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(fù)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(zhuǎn)或工作臺不移動及轉(zhuǎn)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：機床受載時

21、抵抗變型的能力。公式：K=振動：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。詳細見P68五、熱變形機床在工作時受到內(nèi)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。分貝（dB）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(chǎn)生的運動不平穩(wěn)稱為爬行。是因為摩擦產(chǎn)生的

22、自己振動現(xiàn)象。四、機床主要參數(shù)設(shè)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)。P76相對轉(zhuǎn)速損失率。任意兩級轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：Nj+1=nj£應(yīng)用等比數(shù)級排列的主軸轉(zhuǎn)速，課借助于串聯(lián)若干個滑移齒輪來實現(xiàn)。標準公比的確定原則：相見P76-78二、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(zhuǎn)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*中的指數(shù)Xi值稱為級比指數(shù)，它相當于由上述相鄰

23、兩傳動線的比值，用#表示。級比指數(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(shè)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(zhuǎn)速不宜超過電動機的轉(zhuǎn)速。（四）主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計1. 具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計2. 具有交換齒輪的變速傳動系優(yōu)缺點：（齒輪齒數(shù)的確定）一般在主傳動中，取最小齒輪數(shù)Zmin>1822.（七）計算轉(zhuǎn)速機床的功率轉(zhuǎn)矩特性P963. 各傳動軸的估算和經(jīng)驗：機床各傳動軸在工作時必須保證具有足夠的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。無級變速裝置的分類：變速

24、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，其公比#理論上應(yīng)等于無級變速裝置的變速范圍Rd。進給傳動系設(shè)計應(yīng)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(yīng)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P111機械進給傳動設(shè)計系的設(shè)計特點：1.進給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動2. 進給傳動系中各傳動件的計算轉(zhuǎn)速第九節(jié)機床刀架和自動換刀裝置設(shè)計1、 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

25、四章工業(yè)機器人設(shè)計第一節(jié)概述一、工業(yè)機器人的定義和工作原理（一）機器人的定義工業(yè)機器人是一種自動化生產(chǎn)設(shè)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(fù)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(chǎn)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(gòu)件的運動，自動地實現(xiàn)手部作業(yè)的動作功能及技術(shù)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(guān)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

26、器人對靈活性要求很高，其剛度、精度相對較低。2、 工業(yè)機器人的構(gòu)成及分類（一）工業(yè)機器人的構(gòu)成1）操作機是機器人的機械本體，也稱為主機。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(qū)動單元，檢測器預(yù)備隊參數(shù)并進行反饋。（二）工業(yè)機器人的分類1） 關(guān)節(jié)型機器人所謂關(guān)節(jié)就是運動副，由于關(guān)節(jié)型機器人的動作呢類似人的關(guān)節(jié)動作，故將其運動副成關(guān)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3、 工業(yè)機器人運動功能圖形符號P2154、 工業(yè)機器人的主要特性表示方法（一）機械結(jié)構(gòu)類型機器人的機械結(jié)構(gòu)類型

27、特征，用它的結(jié)構(gòu)坐標形式和自由度數(shù)表示。（二）工作空間工作空間指工業(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(fù)雜。5、 工業(yè)機器人的設(shè)計方法1、基本技術(shù)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(nèi)，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(qū)動方式的選擇6） 性能指標按作業(yè)要求確定。一般指位姿準確度及位姿重復(fù)性、軌

28、跡準確度及軌跡重復(fù)性、最小定位時間及分辨率等。第二節(jié)工業(yè)機器人運動功能設(shè)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P220二、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(guān)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(shè)計四，工業(yè)機器人的傳動系統(tǒng)設(shè)計（1） 諧波齒輪減速裝置（2） 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

29、波發(fā)生器H,如圖4-16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P2342）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P2353. 諧波減速器在機器人中的應(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，傳動精度高，傳動平穩(wěn)，效率高（一般可達0.70.9），體積小，質(zhì)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(jié)構(gòu)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(guān)節(jié)和連接桿件構(gòu)成，用以支承和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器的

30、位置。（一）設(shè)計要求1，手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計要求1） 手臂的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足機器人完成作業(yè)任務(wù)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(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍密切相關(guān)（關(guān)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(jié)構(gòu)的特點，合理選擇手臂截面形狀和高強度輕質(zhì)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(zhì)量?？招慕Y(jié)構(gòu)內(nèi)部可以方便地安置機器人的驅(qū)動系統(tǒng)。3） 盡量減小手臂質(zhì)量和相對其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量和偏重力矩，以減小驅(qū)動裝置的負荷，減少運轉(zhuǎn)的動力載荷與沖擊，提高手臂運動的響應(yīng)速度。4） 要設(shè)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

31、度。采用緩沖和限位裝置提高定位精度5） 機座結(jié)構(gòu)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(yīng)保證足夠的強度，剛度和承受能力3） 機座軸系及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(diào)整軸承間隙和傳動間隙的調(diào)整機構(gòu)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(chǔ)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(zhuǎn)自由度。(一)設(shè)計要求對工業(yè)機器人手腕設(shè)計的要求有：1) 由于手腕處于手臂末

32、端，為減輕手臂的載荷，應(yīng)力求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減小其質(zhì)量和體積。為此腕部機構(gòu)的驅(qū)動裝置多采用分離傳動，將驅(qū)動器安裝在手臂的后端。2) 手腕部件的自由度愈多，各關(guān)節(jié)角的運動范圍愈大，其動作的靈活性愈高，會使手腕結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動控制加度加大。因此，設(shè)計時，不應(yīng)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(shè)置手腕，以簡化結(jié)構(gòu)。3) 為提高手腕動作的精確性。應(yīng)提高傳動的剛度，應(yīng)盡量減少機械傳動系統(tǒng)中由于間隙產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)回差。如齒輪傳動中的齒側(cè)間隙，絲杠螺母中的傳動間隙，聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)間隙等。對分離傳動采用鏈，

33、同步齒帶傳動或傳動軸。4) 對手腕回轉(zhuǎn)各關(guān)節(jié)軸上要設(shè)置限位開關(guān)和機械檔塊，以防止關(guān)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(wù)一，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式取決于機器人所要執(zhí)行的任務(wù)及描述任務(wù)的層次第五章，機床夾具設(shè)計第一節(jié)機床夾具的功能和應(yīng)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(gòu)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(chǎn)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、多工位夾具，以及氣動、液壓動

34、力夾緊裝置，可以進一步減少輔助時間，提高生產(chǎn)率。3) 擴大機床的使用范圍有些機床夾具實質(zhì)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(chǎn)安全機床夾具應(yīng)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(guān)鍵是正確的定位、夾緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗證。2） 夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)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(chǎn)生熱變形，影響加工精度。5） 機床夾具應(yīng)有良好的強度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性第二

35、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(diào)整夾具和成組夾具這一類夾具的特點是具有一定的可調(diào)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

36、，并通過它將整個夾具安裝在機床上。（6） 其他元件及裝置第二節(jié)機床夾具定位機構(gòu)的設(shè)計工件定位（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。二、典型的定位方式、

37、定位元件及裝置（1） 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(diào)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。（2） 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（3） 外圓定位（ 1） 定心定位（ 2） V型塊定位（4） 定位表面的組合第三節(jié)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

38、） 、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(chǎn)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(guān)的因素產(chǎn)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(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5）定位元件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、刀具元件、導(dǎo)向元件、定向元件等元件的磨損。第

39、四節(jié)機床夾具夾緊機構(gòu)的設(shè)計一、夾緊機構(gòu)設(shè)計應(yīng)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(nèi)。3、夾緊機構(gòu)必須可靠。夾緊機構(gòu)各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構(gòu)必須保證自鎖，機動夾緊應(yīng)有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。4、夾緊機構(gòu)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(gòu)的復(fù)雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。二、夾緊力的確定（一）、加緊方向的確定1、夾緊力的方向應(yīng)有利工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準面。2、夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。3、夾

40、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(gòu)（1） 、斜楔夾緊機構(gòu)（2） 、螺旋夾緊機構(gòu)（3） 、偏心夾緊機構(gòu)四、其他夾緊機構(gòu)（一）鉸鏈夾緊機構(gòu)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(gòu)一般按照一下兩種原理設(shè)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?qū)χ小?） 定位夾緊元件按均勻彈性變形原理來實現(xiàn)定心夾緊。（三）、聯(lián)動夾緊機構(gòu)五、夾緊機構(gòu)的動力裝置（1） 、氣動夾緊裝置（2） 、液壓夾緊裝置（3） 、氣液聯(lián)合夾緊裝置（4

41、） 、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(dǎo)向裝置刀具的導(dǎo)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，確保孔加工的位置精度。（1） 、鉆孔的導(dǎo)向裝置鉆床夾具中鉆頭的導(dǎo)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。（2） 、鏜孔的導(dǎo)向一、二、對刀裝置第七章機械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計第一節(jié)概述一、機械加工生產(chǎn)線定義及其基本組成在機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本，往往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

42、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(chǎn)作業(yè)線稱之為機械加工生產(chǎn)線。機械加工生產(chǎn)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(chǎn)線的類型及特點（一）單一產(chǎn)品固定節(jié)拍生產(chǎn)線特點：1）生產(chǎn)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(chǎn)品，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。2）生產(chǎn)線所有裝備的工作節(jié)拍等于或成倍于生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。3）生產(chǎn)線的制造裝備按產(chǎn)品的工藝流程布局，工件沿固定路線，采用自動化的物流傳送裝備，嚴格按生產(chǎn)線的生產(chǎn)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(zhuǎn)位或清洗等，以減短工件在工序間的搬運

43、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(chǎn)節(jié)拍運行，工序間不必儲存供周轉(zhuǎn)用的半成品，因此在制品數(shù)量少。（二）單一產(chǎn)品非固定節(jié)拍生產(chǎn)線特點：1）生產(chǎn)線由生產(chǎn)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(chǎn)線的制造裝備按產(chǎn)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(chǎn)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(shè)置儲料裝置，將生產(chǎn)線分

44、成若干工段。5）生產(chǎn)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(chǎn)品可調(diào)整生產(chǎn)線特點：1）生產(chǎn)線由按成組技術(shù)設(shè)計制造的可調(diào)整的專用制造裝備組成，用于結(jié)構(gòu)和工藝相似的成組產(chǎn)品，具有一定的生產(chǎn)效率和自動化程度。2）生產(chǎn)線的制造裝備按成組工藝流程布局，各產(chǎn)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(chǎn)線一樣，生產(chǎn)線上各裝備的工作節(jié)拍是不一樣的，裝備或工段間需設(shè)置儲料裝置，以傳送裝備的自動化程度通常不是很高。（四）柔性制造生產(chǎn)線這里的“柔性”，是指適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力。特點：1） 由高度自動化的多功能柔性加工裝備、物料傳送裝備及計算機控制系統(tǒng)組成，主要用于中小批量生產(chǎn)各種結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、精度要求高、加工工藝不同的同類工件。2） 組成柔性制造生產(chǎn)線的加工裝備數(shù)量不多，但在每臺加工裝備上，通過工作臺轉(zhuǎn)位、自動更換的刀具、高度地集中工序、完成工件上多個方