機械制造裝備設計自考本科

機械制造裝備設計自考本科資料僅供參考機械制造裝備的狀況：50年代為“規(guī)模效益”模式，即少品種、大批量生產模式；70年代是“精益生產”模式，以提高質量，降低成本為標志；80年代較多地采用數(shù)控機床、機器人、柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術的集成機械制造裝備；90年代以來，機械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動化”和“精密化”的特點，以適應多品種、小批量和經(jīng)常更新產品的需要。機床加工精度：指被加工工件表面的形狀、位置、尺寸的準確度、表面的粗糙程度。機床的精度分為三級：普通精度機床、精密機床、高精密機床。機床的精度，包括幾何精度、傳動精度、運動精度和定位精度etc。機床尺寸參數(shù)：指影響機床加工性能的一些尺寸。主參數(shù)代表機床的規(guī)格大小，是最重要的尺寸參數(shù)。運動參數(shù)：主運動為旋轉運動的機床，主運動的運動參數(shù)為主軸轉速。公比選用原則：標準公比：∮1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2工藝范圍：機床的工藝范圍是指機床適應不同生產要求的能力。它包括可加工的零件類型、形狀和尺寸范圍，能完成的工序種類etc。大批量生產，工序分散，要求一臺機床只完成一個零件的一道或幾道工序的加工，加工效率高，工藝范圍窄。適應這種生產模式的機床是專用機床和組合機床。單件、小批量生產，工序集中，要求機床完成盡可能多的工序，工藝范圍廣。適應這種生產模式的機床是普通機床和萬能機床。多品種、小批量生產模式，要求機床適應一定的加工對象的變化，即在同一時期內，適應多品種的加工；機床運動數(shù)目多、刀具種類多、數(shù)量多、工藝范圍更廣，且加工精度和加工效率高。適應這一生產模式的機床是數(shù)控機床和柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)。導軌的功用：導軌的功用是支承并引導運動部件沿一定的軌跡運動。它承受其支承的運動部件和工件（或刀具）的質量及切削力。導軌按運動性質可分為主運動導軌、進給運動導軌和移置導軌。導軌按摩擦性質可分為滑動導軌和滾動導軌。導軌按受力狀態(tài)可分為開式導軌和閉式導軌。導軌具有承載和導向功能，且多數(shù)導軌的摩擦狀態(tài)為混合摩擦。機械制造裝備的組成：①加工設備②工藝裝備③工件輸送裝備④輔助裝備機床的設計步驟：一、總體設計二、技術設計三、零件設計及資料編寫四、樣機試制和試驗鑒定9.擴大變速范圍的傳動系統(tǒng)設計：一、增加變速組的傳動系統(tǒng)二、單回曲機構三、對稱雙公比傳動系統(tǒng)四、雙速電動機傳動系統(tǒng)10.生產率計算卡：反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產率、負荷率等的技術文件。經(jīng)過生產率計算卡，能夠分析所擬定的方案是否滿足用戶對生產率及負荷率的要求。11.“前多后少”原則傳動件越靠近電動機，其轉速就越高，在電動機功率一定的情況下，所需傳遞的轉矩就越小，傳動件和傳動軸的幾何尺寸就越小。因此，從傳動順序來講，應盡量使前面的傳動件多一些，即前多后少的原則。12.主軸組件應滿足的基本要求：1.旋轉精度2.靜剛度3.動剛度溫升與熱變形5.精度保持性旋轉精度是主軸組件裝配后，靜止或低速空載狀態(tài)下，刀具或工件安裝基面上的全跳動值。靜剛度，簡稱為剛度，是主軸組件在靜載荷作用下抵抗變形的能力，一般以主軸端部產生單位位移彈性變形時，位移方向上所施加的力表示。動剛度，機床在額定在額定載荷下切削時，主軸組件抵抗變形的能力。主軸組件工作時，軸承的摩擦形成熱源，切削熱和齒輪嚙合熱的傳遞，導致主軸部件溫度升高，產生熱變形。主軸熱變形可引起軸承間隙變化，軸心位置偏移，定位基面的形狀尺寸和位置產生變化；潤滑油溫度升高后，粘度下降。阻尼降低。主軸組件的精度保持性是指長期保持其原始制造精度的能力。主軸組件的主要失效形式是磨損，因此精度保持性又稱為耐磨性。主要磨損有：主軸軸承的疲勞磨損，主軸軸頸表面、裝卡刀具的定位基面的磨損etc。磨損的速度與摩擦性質、摩擦副的結構特點、摩擦副材料的硬度、摩擦面積、面擦面表面精度以及潤滑方式等有關。13.六點定位：六點定位原理是采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工件的六個自由度。14.夾具特點：1.按夾具的通用特性劃分通用夾具一般不需調整就能夠適用于相當廣泛的一類工件的加工專用夾具是指專為某個零件的某一道工序專門設計的?？烧{夾具是指經(jīng)過調節(jié)或更換裝在通用夾具基礎件上的某些可調或可換元件，達到能適應加工若干不同種類工件的一類夾具。成組夾具是根據(jù)成組加工工藝的原則，針對一組形狀相近、工藝相似的零件而設計。組合夾具是由預先制造好的標準元件和部件，按照工序加工的要求組合裝配起來的，使用完后可拆卸存放，其元件和部件能夠重復使用。隨行夾具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，又要作為運載工具將工件在機床間進行輸送，輸送到下一道工序的機床后，隨行夾具應在機床上準確地定位和可靠地夾緊。2.按所使用的機床劃分如車床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和鉆床夾具etc。15.機床夾具技術要求的制訂1.夾具總圖上應標注的技術要求夾具外形的最大輪廓尺寸定位副的配合公差帶及定位支承間的位置精度引導副的配合公差帶、引導元件間的位置精度及其一個引導元件對定位元件的位置精度夾具（指定位元件）對機床裝夾面間（即夾具安裝面）的相互位置公差其它結合副的公差帶及相互位置精度16.夾緊點的選擇：1.夾緊點選擇的一般原則盡可能使夾緊點和支撐點對應，使夾緊力作用在支承上，這樣會減少夾緊變性，凡有定位支承的地方，對應處都應選擇為夾緊點并施以適當?shù)膴A緊力，以免在加工過程中工件離開定位元件。夾緊點選擇應盡量靠近加工表面，且選擇在不止引起過大夾緊變形的位置。2.減少夾緊變性的措施增加輔助支承和輔助夾緊點分散著力點和增加壓緊件接觸面積提高動剛度的措施1.提高抗振性能2.減小熱變形3.降低噪聲18.19.“三圖一卡”（一）被加工零件工序圖：根據(jù)選定的工藝方案，表明零件形狀、尺寸、硬度以及在所設計的組合機床上完成的工藝內容和所采用的定位基準、夾壓點的圖樣。它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、驗收和調整機床的重要技術條件。加工示意圖：被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)etc。它是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必須的重要技術文件。機床聯(lián)系尺寸圖：用來表示機床的配置形式、機床各部件之間相對位置關系和運動關系的總體布局圖。它是進行多軸箱、夾具等專用部件設計的重要依據(jù)。生產率計算卡：反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產率、負荷率等的技術文件。經(jīng)過它，能夠分析所擬定的方案是否滿足用戶對生產率及負荷率的要求。等比數(shù)列分布理由主軸轉速數(shù)列呈等比數(shù)列的原因是：設計簡單，使用方便，最大相對轉速損失率相等。P1金屬切削機床所負擔的工作量約占機器制造總工作量的40%~60%P3金屬切削機床的總體設計是機床設計的關鍵環(huán)節(jié)，對機床的技術性能和經(jīng)濟性指標起著決定性作用。機床的總體設計是根據(jù)設計要求，經(jīng)過調查研究，檢索資料，掌握機床設計的依據(jù)；然后進行工藝分析，擬定出性能先進、經(jīng)濟性好的工藝方案，必要時畫出加工示意圖；在此基礎上確定機床總體布局，畫出機床聯(lián)系尺寸圖；確定所設計機床的主要技術參數(shù)。P4機床的生產率是指機床在單位時間內所能加工的工件數(shù)量。機床的可靠性是指機床在整個使用壽命期間內完成規(guī)定功能的能力。P5主要技術參數(shù)包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。尺寸參數(shù)主要是對機床加工性能影響較大的一些尺寸。運動參數(shù)是指濟春哥主軸轉速或主運動速度，移動部件的速度etc。動力參數(shù)包括電動機功率、伺服電動機的功率或轉矩，步進電動機的轉矩etc。P6機床運動的分配四個原則：1.將運動分配給質量小的零部件2.運動分配應有利于提高工件的加工精度3.運動分配應有利于提高運動部件的剛度4.運動分配應視工件形狀而定P7機床的主傳動按驅動電動機類型分為交流電動機驅動和直流電動機驅動。P22設計時應滿足下述基本要求：滿足機床的使用要求，有足夠的變速范圍和轉速級數(shù)；直線運動機床，應有足夠的雙行程數(shù)范圍和變速級數(shù)；合理地滿足機床的自動化和生產率的要求；有良好的人際關系。滿足機床傳遞動力的要求，傳動系統(tǒng)應能傳遞足夠的功率和轉矩。滿足機床的工作性能要求，傳動系統(tǒng)應有足夠的剛度、精度、抗振性能和較小的熱變形。滿足經(jīng)濟性要求。轉速圖包括一點三線。一點是轉速點，三線是主軸轉速線、傳動軸線、傳動線。?P43進給傳動的基本要求：1）有較高的剛度2）具有良好的快速響應性，抗振性能好，噪聲低，有良好的防爬行性能，切削穩(wěn)定性好。3）進給系統(tǒng)有較高的傳動精度和定位精度。能滿足工藝需求，有足夠的變速范圍。5）結構簡單，制造工藝性好，調整維修方便，操縱輕便靈活。6）制造成本低，有較好的經(jīng)濟性。P52提高傳動精度的措施：1）盡量縮短傳動鏈。傳動副越少，誤差源越少。2）使盡量多的傳動路線采用先緩后急的降速傳動，且末端傳動組件要有較高的制造精度、支承剛度，必要時采用校正機構，這樣能夠縮小前面?zhèn)鲃蛹膫鲃诱`差，且末端組件不產生或少產生傳動誤差。3）升速傳動，特別是傳動比大的升速傳動，傳動件的制造精度應高一些，傳動軸組件應有較高的支承剛度。減小誤差源的誤差值，避免誤差在傳動中擴大。4）傳動鏈應有較高的剛度，減少受載后的彎曲變形。主軸及較大傳動件應作動平衡，或采用阻尼減震結構，提高抗震能力。P55主軸組件由主軸及其支承軸承、傳動件、定位元件等組成。應滿足的基本要求：旋轉精度2.靜剛度3.動剛度4.溫升與熱變形5.精度保持性P56軸承的選擇：機床主軸最常見的軸承是滾動軸承。P58軸承的精度選擇：軸承的精度應采用P2、P4、P5級和SP、UP級。P63主軸組件的傳動方式：主要有帶傳動和齒輪傳動。P72提高主軸部件性能的措施：（1）提高旋轉精度（2）提高剛度（3）提高動剛度P73支承件應滿足的基本要求：1）支承件應有足夠的靜剛度和較高的固有頻率。支承件的靜剛度包括整體剛度、局部剛度和接觸剛度。2）良好的動態(tài)特性3）支承件應結構合理，成形后進行時效處理，充分消除內應力，形狀穩(wěn)定，熱變形小，受熱變形后對加工精度影響較小。4）支承件應排屑暢通；工藝性好，易于制造，成本低；吊運安裝方便。P77隔板和加強肋的作用：縱向隔板能提高抗彎剛度；橫向隔板能提高抗扭剛度；斜向隔板既能提高抗彎剛度，又能提高抗扭剛度。加強肋是加強局部剛度和減少薄壁振動。P78在滿足工藝要求和剛度的前提下，應盡量減少支承件的壁厚和隔板、加強肋的厚度。P92靜壓導軌適用于具有液壓傳動系統(tǒng)的精密機床和高精度機床的水平進給運動導軌。常見的為閉式導軌。P94滾動導軌的優(yōu)點是：摩擦因數(shù)小（f=0.002~0.005），且靜、動摩擦因數(shù)很接近。因此，滾動導軌起動功率小，運動平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行；重復定位精度可達0.1~0.2μm；磨損小，精度保持性好，壽命長；可采用油脂潤滑，潤滑系統(tǒng)簡單。滾動導軌的缺點是：抗振性能較差；對臟物比較敏感，必須有良好的防護裝置。P97低速運動不均勻現(xiàn)象稱為爬行。爬行是一種摩擦自激振動。其主要原因是i摩擦面上的動摩擦因數(shù)小雨靜摩擦因數(shù)，且動摩擦因數(shù)隨滑移速度的增加而減小以及傳動系統(tǒng)彈性變形。P99消除爬行的措施有：減少靜動摩擦因數(shù)之差；改變動摩擦因數(shù)隨速度變化的特性；提高傳動系統(tǒng)的剛性；盡量減少動導軌及工作臺的質量。P101螺紋滾道的法向截面形狀有單圓弧型面和雙圓弧型面兩種，接觸角皆為45°滾珠絲杠副分為內循環(huán)及外循環(huán)兩類。常見的雙螺母消除軸向間隙的結構形式有以下三種。（1）墊片調隙式（2）螺紋調隙式（3）齒差調隙式P119加工精度的影響：工件的加工精度要求，往往影響組合機床的配置形式和結構方案。例如，加工精度要求高時，應采用固定夾具的單工位組合機床；加工精度要求較低時，可采用移動夾具的多工位組合機床；工位各孔間的位置精度要求高時，應采用在同一工位上對各孔同時精加工的方法；工件各孔間同軸度要求較高時，應單獨進行精加工etc。P120“三圖一卡”P140用于粗加工主軸上的齒輪，應盡可能設置在前端第一排，以減少主軸的扭轉變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第三排，以減小主軸端的彎曲變形。擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法：（1）先把主軸分為幾組，在每組主軸軸心組成的多邊形外接圓圓心上設置傳動軸；然后在傳動軸軸心組成的多邊形的外接圓圓心上設置中心傳動軸；把最后的中心傳動軸與動力箱的驅動軸聯(lián)結起來。這就是“從主軸的布置開始，最后引到驅動軸上”。注意：驅動軸的中心必須處于多軸箱箱體寬度的中心線上，其中心高從選定的動力箱的聯(lián)系尺寸圖中查出。P145通用多軸箱的總圖由主視圖、展開圖、裝配表和技術要求等四部分組成。P153成形車刀的類型：（1）平體成形車刀（2）棱體成形車刀（3）圓體成形車刀P156成形車刀磨鈍后需要重磨，一般只磨前刀面。要保證重磨后切削刃的形狀不發(fā)生變化，需要保證在不同位置的法平面內，成形車刀的后刀面截形完全一致。P1741.工作部分（1）切削齒（2）校準齒2.非工作部分（1）頭部（2）頸部（3）過渡錐部(4)前導部（5）尾部P175拉削方式：拉刀從工件上把拉削余量材料切下來的順序，稱為拉削方式，用于表述拉削方式的圖形即為拉削圖形。拉削方式可分為分層式、分塊式、及組合式三類。P191孔加工復合刀具的特點：1）生產效率高2）加工精度高3)加工成本低4）加工范圍廣P200機床夾具的基本組成：（1）定位元件及定位裝置（2）夾緊元件及夾緊裝置（3）導向元件（4）對刀元件及定向元件（5）夾具體（6）其它元件及裝置P201夾具