《机械制造装备设计》考试复习Word文档格式.docx
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通用机床：
通用的金属切削机床可加工多种尺寸和形状的工件的多种加工面
专用机床：
用于特定工件的特定表面、特定尺寸和特定工序加工的机床
专门化机床：
用于对形状相似尺寸不同的工件的特定表面，按特定的工序进行加工
3、机床按其通用特征可分为高精度精密、自动、半自动、数控、仿形、自动换刀、轻型、万能和简式机床等
第四节机械制造装备设计的类型
机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块化设计等三大类
第五节机械制造装备设计的方法
机械制造装备设计的典型步骤
（一）产品规划阶段
（二）方案设计阶段
（三）技术设计阶段（四）施工设计阶段
第二章金属切削机床设计
第一节概述
机床设计应满足的基本要求
（1）工艺范围
（2）柔性（3）与物流系统的可亲性（4）刚度（5）精度（6）噪声
（7）成产率和自动化（8）成本（9）生产周期
（10）可靠性（11）造型与色彩
机床设计步骤
1、确定结构原理方案2、总体设计3、结构设计
4、工艺设计5、机床整机综合评价6、定型设计
第二节金属切削机床设计的基本理论
机床的运动学原理
金属切削机床工作原理是通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。
工件表面的形成方法与机床运动
几个概念：
从几何学表面观点来看，机器零件上每个表面都可以看作是一条线（母线），沿着另一条线（导线）运动的轨迹。
母线和导线统称为形成表面的发生线。
在切削加工的过程中，这两条发生线是通过刀具的切削刃与毛坯的相对运动把零件的表面切削成要求的形状。
可逆表面：
形成平面、直线成形表面和圆柱面的两条发生线——母线和导线可以互换，而不改变形成表面的性质。
不可逆表面：
形成不可逆表面的母线和导线是不可互换的。
圆锥面、球面、圆环面和螺旋面等，都属于不可逆表面。
发生线的形成方法
1）轨迹法（描述法）2）成型法（仿形法）
3）相切法（旋切法）4）展成法（滚切法）
机床的运动分类
按运动的功能分：
成形运动和非成形运动
按运动的性质分：
直线运动和回转运动
按运动之间的关系分类：
独立运动和复合运动
机床的成形运动的分类：
主运动和形状创成运动
机床运动功能的描述方法
1、机床运动功能式（要求会写）
左边写工件，用W表示；
右边写刀具，用T表示；
中间写运动，按运动顺序排列；
工件、运动和刀具之间用“/”分开，下标p表示主运动，下标f表示进给运动，下标a表示分成形运动
2、机床运动原理图（要求会画，特别是车、铣、刨）
运动原理图是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，除了描述机床的运动轴个数、形式及排列顺序外，还表示了机床两个末端执行器和各个运动轴的空间方位，是认识、分析、设计机床传动系统的依据。
精度（要求了解即可）
1、几何精度2、运动精度3、传动精度
4、定位精度和重复定位精度5、工作精度6、精度保持性
低速运动平稳性（要求知道概念、原因、表现形式、解决方案）
概念及表现形式：
机床上有些运动部件，需要低速或微小位移。
当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均的跳跃式运动，即时走时停或者时快时慢的现象，这种在低速运动时产生的运动不平稳性称为爬行。
产生原因：
爬行是个很复杂的现象，它是因摩擦产生的自激振动现象，产生这一现象主要原因是摩擦面上的摩擦系数随速度的增大而减小和传动系的刚度不足。
解决方案：
在设计低速运动部件时，应减少静、动摩擦系数之差，提高传动机构的刚度和降低移动件的质量等。
第三节金属切削机床总体设计
金属切削机床总体设计内容包括
1、机床系列型谱的制定2、机床运动功能设置
3、机床总体结构方案设计4、机床主要参数的设计
在机床主要参数的设计阶段若干概念
主运动为回转运动的机床,主运动参数是主轴转速n（r/min）。
转速与切削速度v的关系为：
d——工件或刀具直径（mm）
主运动的速度范围：
变速范围Rn：
几个重要参数的选择：
vmax和vmin
切削速度与刀具材料、工件材料、进给量和切削深度有关。
选择vmax和vmin，是根据机床上几种典型加工情况来考虑的。
例如，车床最高切削速度是在用硬质合金刀具半精车钢件时，作为选择vmax典型加工情况。
最低切削速度是在用高速钢刀具车螺纹时，作为选择vmin的典型加工情况。
dmax和dmin
dmax和dmin不是指机床上可能加工的最小直径和最大直径
dmin是指在典型加工实际使用vmax时经常加工工件直径d值的较小值。
dmax是指在典型加工实际使用vmin时经常加工工件直径d值的较大值。
标准公比和标准数列
规定标准公比ϕ＞1，并且规定相对速度损失的最大值Amax不大于50％，则相应ϕ不大于2，所以1＜ϕ≤2。
为了简化机床设计和使用，规定了几个标准值，这些数值是选取2或10的某次方根，1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2。
★★★★第四节主传动系设计★★★★
主传动系设计应满足的基本要求：
1、满足机床使用性能要求2、满足机床传递动力要求
3、满足机床工作性能的要求4、满足产品设计经济性的要求
5、维修调整方便，结构简单、合理，便于加工和装配。
主传动系分类
按驱动主传动的电动机类型：
交流电动机驱动、直流电动机驱动
按传动装置类型：
机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合
按变速的连续性：
分极变速传动、无极变速传动
主传动系的传动方式分类：
集中传动方式和分散传动方式
★★★★分级变速主传动系的设计★★★★
这个，全部掌握吧，号称此题不过，来年再考。
在此不做整理（p91—p105）
无级传速主传动系（了解相关概念，图不必掌握）
机床主传动中常采用的无级变速装置有三大类：
1、变速电动机、2、机械无级变速装置、3、液压无级变速装置
无级变速主传动系设计原则
1、尽量选择功率和转矩特性符合传动系要求的无级变速装置。
2、无极变速系统装置单独使用时，其调速范围较小，满足不了要求，尤其是恒功率调速范围往往远小于机床实际需要的恒功率变速范围。
第三章典型部件设计
第一节主轴部件设计
主轴部件的组成及作用
主轴部件是机床的执行件，由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。
主轴部件的作用是夹持工件或刀具，直接参与工件表面的成形运动，并在一定转速下传递扭矩、承受载荷
主轴部件应满足的基本要求：
（1）旋转精度：
旋转精度指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。
（2）刚度：
指主轴部件在外加载荷作用下抵抗变形的能力。
（3）抗震性：
指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳地运转的能力
主轴振动有两种类型：
受迫振动和自激振动
（4）温升和热变形：
主轴组件工作时，由于摩擦和搅油等而发热，产生了温升
（5）精度保持性：
是指其长期保持原始精度的能力，即精度的保持性
主轴的传动方式：
齿轮传动、带传动、电动机直接驱动
主轴部件结构设计
多数机床的主轴采用前、后两个支承。
为提高刚度和抗振性，有的机床采用三个支承。
三个支承中可以前、后支承为主要支承，中间支承为辅助支承。
推力轴承的位置配置型式：
1、前端配置2、后端配置3、两端配置4、中间配置
主轴轴承对主轴旋转精度的影响（图，p155）
主轴滑动轴承的分类：
按产生油膜的方式，可分为动压轴承和静压轴承两类。
按照流体介质不同可分为液体滑动轴承和气体滑动轴承。
动压轴承的工作原理：
当主轴旋转时，带动润滑油从间隙大处向间隙小处流动，形成压力油楔而产生油膜压力p将主轴浮起
第二节支承件设计
支承件是指床身、立柱、横梁、底座等大件
支承件应满足的基本要求：
（1）应具有足够的刚度和较高的刚度——质量比。
（2）应具有良好的动态特性，各阶频率不致引起结构共振。
（3）热稳定性好。
（4）排屑畅通、调运安全，并具有良好的结构工艺性
第三节导轨设计
导轨的功用和分类
导轨的功用是承受载荷和导向。
导轨按结构形式可分为开式导轨和闭式导轨。
导轨应满足的要求
1、导向精度高2、承载能力大，刚度好3、精度保持性好；
4、低速运动平稳5、结构简单、工艺性好6、导轨要求结构简单，易于加工
直线导轨的截面形状：
主要有四种：
矩形、三角形、燕尾形和圆柱形
对应的图
第四节、机床刀架和自动换刀装置设计
机床刀架和自动换刀装置的类型
按安装刀具的数目分为单刀架和多刀架。
按结构形式分为方刀架、转塔刀架、回轮式刀架等。
按驱动刀架转位的动力分为手动转位刀架和自动（电动和液动）转位刀架
刀库的类型：
盘式刀库、链式刀库、斗笠式刀库
第六章物流系统设计
第一节概述（掌握相关概念）
物流的概念
从原材料和毛坯进厂，经过储存、加工、装配、检验、包装，直至成品和废料出厂，在仓库、车间、工序之间流转、移动和储存的全部过程
物流系统的设计要求
1、工厂平面布置合理化
2、工厂物流活动与生产工艺流程同步化
3、物料搬运路线简捷、直线化
4、物料搬运机械化、省力化、自动化
5、单元化容器标准化、通用化
6、库存合理化
7、采用看板运输管理，保护增生产物流活动准时化
8、提倡储、运、包一体化，集装单元化
9、在物料流程中，上下工位之间、前后生产车间之间要有固定位置的流程图，为手法、运送、搬运的有关人员指明产品、零件流向，起到现场调度作用
物流系统设计的主要任务
1、合理规划厂区2、合理布局车间工位
3、合理确定库存量4、合理选择搬运装备
料仓式上料装置功用和组成
功用：
当单件毛坯的尺寸较大，而且形状比较复杂，难于自动定向时，可采用料仓上料机构。
适用于加工时间较长的零件。
用在大量和批量生产中。
组成：
料仓、隔料器、上料器、上料杆、下料杆等部分
料斗式上料装置功用和组成
料斗式与料仓式的不同，后者只是将已定向好的工件由储料器向机床供料，而前者则可对储料器中杂乱的工件进行自动定向整理再送给机床。
由装料机构、储料机构组成。
装料机构由料斗、搅动器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器等组成。
储料机构由隔料器、上料器等组成
机床间的工件传递和运送装置主要有：
托盘、随行夹具、各种传送装置、有轨小车和无轨小车等
人生三叹：
一叹世风日下，二叹人心不古，三叹考试不开卷！
——伏小七
7可靠性指什么？
有哪些衡量指标？
答：
可靠性是指产品在规定的条件下河规定的时间内完成规定任务的能力。
衡量指标：
可靠度，累积失效概率，失效率，可靠寿命。
8什么是系列化设计？
优缺点？
系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能，结构和尺寸等方面较典型产品为基型，以它为基础，运用结构典型化，零件通用化，标准化（结构的典型化）的原则设计出其他各种尺寸参数的产品构成产品的基型系列。
优点：
（1）可用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求
（2）可减少设计工作量，提高质量，减少开发风险，缩短研制周期（3）可压缩工艺装备的数量和种类，缩短研制周期，减低成本（4）零备件种类少，便于维修和售后服务（5）伟变型设计提高基础。
缺点：
产品具有通用性，用户只能在系列型谱内有限的品种规格中选取，参数功能不一定最符合，功能还可能冗余。
12主轴部件应满足哪些基本要求：
旋转精度，刚度，抗振性，温升和热变形，精度保持性。
13支承件应满足哪些基本要求：
（1）应具有足够的刚度和较高的刚度—质量比
（2）应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗和阻尼；
整机的低阶频率较高，各阶频率不致引起结构共振；
不因薄壁振动而产生噪声（3）热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响小（4）排屑畅通，吊运安全，并具有良好的结构工艺性
17机床夹具的组成由哪些部分：
①定位元件和低定位装置②夹紧元件和夹紧装置③导向和对刀元件④动力装置⑤夹具体⑥其他元件和装置。
14根据什么原则选择支承件的界面形状：
（1）为尽可能提高支承件刚度，支承件的截面应是中空形状，经可能加大截面尺寸，在工艺可能的前提下壁厚尽量薄一些
（2）圆形截面的抗扭刚度壁正方形好，而抗弯刚度比正方形低，因此，以承受弯矩为主的支承件截面形状应取矩形并以其高度方向为受弯方向；
以承受扭矩为主的支承件的截面形状应取圆形（3）尽可能吧支承件截面做成封闭形状。
1什么是“柔性”，什么是柔性制造系统FMS？
“柔性”是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，集中反映在加工、人员和装备等方面。
柔性制造系统FMS是一个以网络为基础，面向车间的开放式集成制造系统，是实现CIMS的基础。
它具有CAD、数控编程、分布式数控、工夹具管理、书记采集和质量管理等功能，它能根据制造任务和生产环境的变化迅速进行调整，适应于多品种、中小批量生产。
2分析主轴推力支承的配置形式及其结构特点？
①前端配置，两个方向的推力支承部布置在前支承处，这类配置方案在前支承处轴承较多，发热大，温升高，但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度，精度高，对提高主轴部件刚度有利，用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床②后端配置，两个方向的推力轴承都布置在后支承处，这类配置方案前支承轴承较少，发热小，温升低，但是主轴受热都向前伸长，影响轴向精度，用于轴向精度要求不高的普通精度机床③两端配置，两个方向的推力轴承分别布置在前、后两个支承处，这类配置方案当主轴受热伸长后，影响主轴轴承的轴向间隙。
为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀，两端配置常用于短主轴④中间配置，两个方向的推力轴承配置在前支承的后侧，这类配置方案可减少主轴的悬伸量，并使主轴受热膨胀后向后伸长，但前支承结构复杂，温升也可能较高。
3夹紧与定位的区别？
对夹紧装置的基本要求有哪些？
夹紧：
夹牢工件，在一定好的位置上将工件可靠的夹住。
定位：
把工件装好，在机床上确定工件相对刀具的正确加工位置。
要求：
（1）夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位
（2）工件和夹具的变形必须在允许的范围内（3）夹紧机构必须可靠（4）夹紧机构操作必须安全，省力，迅速，符合工人的操作习惯（5）夹紧机构的复杂程度，自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件向适应。
4试述确定标准公比φ的原则？
在机床分级主轴变速箱设计中，如何选用公比φ？
公比过大或过小有哪些问题？
因为转速由nmin至nmax必须递增，所以公比φ应大于1；
为了限制转速损失的最大值Amax不大于50%，则相应的公比φ不得大于2，故1<
φ<
2；
为了使用记忆方便，转速数列中转速呈10倍比关系，故φ应在φ=E1√10（E1为正整数）中取数；
如采用多速电动机驱动，通常电动机为（3000/1500）r/min或（3000/1500/750）r/min，故φ也应在φ=E2√10（E2为正整数）中取数。
2
（1）对于通用机床，辅助时间和准备结束时间长，机动时间在加工周期中占的比重不是很大，转速损失不会引起加工周期过多的延长，为了机床变速箱结构不过于复杂，一般取φ=1.26或1.41等较大的公比；
（2）对于大批量；
大批大量生产的专用机床、专门化机床及自动机，情况却相反，通常取φ=1.12或1.26等较小的公比；
（3）对于非自动化小型机床，加工周期内切削时间远小于辅助时间，转速损失大些影响不大，常采用φ=1.58、1.78甚至2等更大的公比，以简化机床结构。
3公比值小则相对转速损失少，但当变速范围一定时变速级数将增多变速箱的结构复杂，公比值大则转速损失大
5机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？
可获得什么好处？
机电一体化是指机械技术与微电子、传感检测、信息处理、自动控制和电力电子等技术，按系统工程和整体化优化法，有机地组成的最佳技术系统。
可获功能：
（1）对机器或机组系统的运行参数进行巡检和控制
（2）对机组或机组系统工作程序的控制。
可实现复杂的控制任务，提高智能化和可靠性（3）用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。
具有较高的可靠性，维修方便，性价比高。
6柔性化是指什么？
试分析组合机床，普通机床，数控机床，加工中心的柔性化表现在那里？
产品结构柔性化：
设计时用模块化设计和机电一体化技术，只对结构少量重组修改或修改软件。
功能柔性化：
进行少量调整或修改软件可该笔那产品功能。
*机床可进行调整以满足不同工件的加工，如采用备用主轴，位置可调主轴，工夹量具成组化，工作程序软件化和部分动作实现数控化等。
9模块化设计的优点：
（1）科技发展，性能更好的模块取代旧模块，加快产品的更新换代
（2）指需要更换部分模块或设计制造个别模块个专业部件，便可快速满足用户提出的要求。
缩短设计和供货周期（3）推动了整个企业技术，生产管理和组织体制的改革（4）维护翻遍，对生产影响烧。
10主传动系设计应满足的基本要求：
（1）满足机床使用性能要求
（2）满足机床传递动力要求（3）满足机床工作性能的要求（4）满足产品设计经济性的要求（5）调整维修方便，结构简单，合理便于加工装配。
11主传动系传动方式和特点？
①集中传动特点：
结果紧凑，便于实现集中操作，安装调整方便，适用于普通精度中大型机床。
②分离传动特点：
变速箱所产生的热量不能直接传给货少传给主轴，从而减少主轴的震动和热变形，有利于提高机床精度。
15机床刀架自动换刀装置应满足什么要求：
①满足工艺过程所提出的要求②在刀架，刀库上要能牢固的安装刀具③刀架，刀库，换刀机械手都应具有足够的刚度④可靠性高⑤换到时间应尽可能短⑥操作方便安全。
16机床夹具的作用是什么？
有哪些要求？
作用：
①保证加工精度②提高生产率③扩大机床使用范围④减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
①保证加工精度②夹具的总体方案应与年生产纲领相适应③安全，方便，减轻劳动强度④排屑顺畅⑤机床夹具应具有良好的强度，刚度和机构工艺性。
18何谓六点定位原理？
何谓定位的正常情况和非正常情况？
个包括哪些方面？
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，使工件完全定位。
根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，叫做正常情况，他可以是完全定位，也可以是不完全定位。
根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全限制，或自由度被2个或2个以上的约束重复限制，称之为非正常情况。
他包括固定位和欠定位。
19何谓定位误差？
定位误差是由哪些因素引起的？
定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。
因素：
（1）工件在夹具中的定位，夹紧误差
（2）夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具）或导轨的位置误差，也叫对定误差（3）加工过程中误差。
20何谓可调整夹具？
调整方式有几种？
可调整夹具适用于何种场合？
成组夹具是专门为成组工艺中的一组相似性很强的零件而设计的，调整范围仅限于本组的零件，因而也称为可调整夹具。
方式：
调节式、更换式、综合式、组合式。
它主要为几个尺寸，结构和工艺性相似的零件的相同工序设计的。
21何谓夹具的对定？
包括哪几个方面？
为什么在加工是还要解决夹具的对定问题？
夹具的对定是指：
夹具与机床连接时使夹具定位表面相对机床主轴（或刀具），机床运动导轨有准确的位置和方向的过程。
包括：
（1）夹具在机床上的定位
（2）夹具的对刀（3）分度和转位定位。
使用夹具加工工件时，只有首先保证夹具在机床上的对定要求，其对定误差要小于工件的允许误差，才能使工件在家具中相对刀具及成型运动处于正确位置，即夹具定位。
从而保证工件的尺寸精度和相对位置加工精度。
22物流系统的组成环节有哪些？
设计是应满足哪些要求？
水平式物流结构系统是由供应物流子系统，生产物流子系统，销售物流子系统组成；
垂直式物流子系统一般有管理层，控制层，作业层；
连续性于流畅性，平行性于交叉性，比例性于协调性，均衡性于节奏性，准时性，柔性和适应性。
23料仓式和料斗式上料装置，上下料机械手
个适用于哪些场合及其区别？
料仓式上料装置主要应用于大批量生产，适用于加工时间工件，便于实现单人多机床操作，提高生产效率；
料斗式上料装置主要用于形状简单，尺寸较小的毛皮件的上料。
两者的不同点在于，料仓式只是将已定向整理好的工件有储料器向机床供料，而前者可对储料器中杂乱的工件进行自动定向整理在送给机床。
工业机械手适用于机床的上下料，点焊和一般搬运，装卸等作业。
24，试述物流系统设计的重要意义？
科学合理的物流系统是企业先进程度的标志之一，在工业发达的国家，企业及其重视工厂物流系统的规则与设计，他们把物料在生产过程中所涉及的设备，器具，设施，路线，布置以及管理等作为一个系统。
运用现代科学技术和方法，进行分析，综合和优化。
而我国目前企业物流不合理的现象普遍存在，合理进行物流系统的设计，可以在不增加投资的条件下，去的明显的技术经济效益。
25物流系统的组成环节有哪些？
物流系统设计时应满足哪些要求？
基本环节即加工（装配），搬运，停滞，检验。
满足要求，1连续性与流畅性2平行性与交叉性3比例性与协调性4均衡性与节奏性5准时性6柔性与适应性。
26振动式上料装置的工作原理是什么？
圆筒形料斗有内壁带螺旋送料槽的圆筒1和底部呈倒锥形的筒底2组成，筒底呈锥形是为了使工件向四周移动，便于进入筒壁上的螺旋送料槽。
当整个圆筒做扭转振动时，工件将沿着螺旋形的送料槽逐渐上升，并在上升的过程中进行定向，自动剔除位子不正确的工件。
上升的工件最后从料斗上不的出口进入送料槽。
27试述自动导引校车的工作原理，基本构成，导向方式和适用场所？
RGV沿直线导轨运动，机床和辅助装备在导轨和另一侧。
RGV采用直流或交流伺服电动机驱动有生产系统的中央计算机控制。
当RGV接近指定位置时。
有广电装置，接近开关或限位开关等传感器识别减速点和停准点，向控制系统发出减速和停车信号，使小车准确的停靠在指定位子上。
小车上的传动装置将托盘台架或机床上的托盘或随机夹具拉上小车，或将小车上的托盘，随行夹具送给托盘台架或机床。
RGV适用于运送尺寸和质量较大的托盘或随行夹具，而且传送速度快，控制系统简单，成本低。
28AGV的自动转向方式有哪几种？
特点是什么？
方式
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