机械制造装备设计_复习资料.doc

机械制造装备的组成：加工设备、工艺装备、工件输送装备、辅助装备。第1章 金属切削机床的总体设计1. 总体设计包括：掌握机床的设计依据、工艺分析、总体布局、确定主要的技术参数。2. 提高动刚度的措施：（1）提高抗振性能 最有效方法是隔离振源，对无法隔离的振源应选择的措施：1、选择合理的传动形式，尽量简短传动链，减少传动件个数，即减少振动源数量；2、提高传动链各传动轴组件；3、大传动件应作动平衡或设置阻尼机构；4、箱体外表面涂刷高阻尼涂层；5、提高各部件结合面的表面精度，增强结合面的局部刚度。（2）减小热变形 最有效方法是隔离热源，应将电动机、液压泵等尽量与主机分离，对于不能分离的热源应将1、产生热量较大的热源进行强制冷却；2、热源相对结构对称，热变形后中心位置不变；3、改善排屑状态。（3）降低噪声 1、缩短传动链，减少传动件的个数；2、采用小模数，硬齿面齿齿轮，降低传动件的线速度；3、提高齿轮精度；4、采用增加齿数，减小压力角或采用圆柱螺旋齿轮，增加齿轮啮合的重合度；5、提高传动件的阻尼比，增加支承组件的刚度都可降低齿轮噪声。3. 尺寸参数：是指影响机床加工性能的一些尺寸。4. 尺寸参数包括：主参数 如车床的主参数是工件的最大加工尺寸。第二主参数 是主参数的补充，如卧式车床的第二主参数为最大加工工件长度。其他重要尺寸。5. 级比：是两相邻的转速或两相邻的传动比之比。1. 最低转速和最高转速的求法：2. 主轴转速数列呈等比数列的原因：设计简单，使用方便，最大相对转速损失率相等。3. 简化设计：如果机床的主轴转速数列是等比的，这个数列可分解成几个等比数列的乘积，每个子数列就是变速组。4. 级比指数：各因子数列的级比是公比的整数次幂，幂指数成为级比指数。5. 等比数列转速的转速通式；; 相对转速损失率；6. 最大相对转速损失率：7. 公比选用原则：公比越小，最大相对转速损失率就小，但变速范围也随之变小。中型机床，公比1.26或1.41；大型重型机床，公比1.26、1.12、1.41；非自动化小型机床，公比1.58、1.78、2；专用机床原则上不变速，可选1.12、1.268. 机床主运动的功率：P主=P切+P空+P附（切削工件所消耗的功率；空载功率；随负载增大而增大的附A加机械摩擦损耗功率）9. 伺服电动机选择原则：最大切削负载转矩TL不得超过伺服电动机的额定转矩TM；伺服电动机的转子惯量JM应与负载惯量JL匹配；启动转矩和加速特性第2章 机床的传动设计1. 转速图的组成：一点三线；转速点，主轴转速线、传动轴线、传动线。2. 转速图原理：P23，24图2-13. 结构网：只表示传动比的相对关系，而不表示传动轴转速值大小的线图。4. 结构式：各变速组的传动副数的乘积等于主轴转速级数Z，将这一关系按传动顺序写出数学式，级比指数写在该变速组传动副数的右下角就形成结构式。5. 级比规律：第一变速组的级比指数为1，是基本组，第二变速组的级比指数等于基本组的传动副数，是第一扩大组；第三变速组的级比指数等于基本组与第一扩大组传动副数的乘积，是第二扩大组。这种关系成为级比规律。6. 传动系统的转速重合：等比传动系统只要符合级比规律，就能获得连续等比的转速。若某变速组的实际级比指数小于级比规律要求的理论值，则会产生转速重合。7. 空转速：若某变速组的级比指数大于级比规律要求的理论值，就会产生空转速。8. 极限传动比、极限变速范围原则：一般限制最小传动比为Imin1/4；直齿轮的最大传动比Imax2；斜齿圆柱齿轮的最大传动比Imax2.5；直齿轮变速组的极限变速范围是r=24=8,；斜齿圆柱齿轮变速组的极限变速范围为r=2.54=10 P269. p2710. 扩大传动系统的变速范围的方法：增加变速组的传动系统、单回曲机构、对称双公比传动系统。11. 基本组传动副数P0=2的对称双公比传动链的设计原则：基本组的传动副数P0=2，级比指数为X+1。X为高低速端大公比转速级数的总和；大公比转速级数必须是偶数。X8。1. 例2-4 某摇臂钻床的主轴转速范围为n=252000r/min，公比=1.26,主轴转速级数Z=16，试确定该传动系统。解：该钻床的变速范围是 需要的理论转速级数为采用混合公比传动，大公比格数为，为偶数，且小于8，则该钻床的结构为 按前密后疏的原则 结构图如图2-12所示。混合公比传动与单回曲结构相结合，能产生极大的变速范围，如第三变速组c为变形基本组，大公比格数为8，第四变速组d为单回曲机构，其变速范围为12. 双速电动机是动力源，必须为第一变速组但级比是2，除可为混合公比传动系统中的变型基本组外，不可能是常规传动系统的基本组，只能作为第一扩大组。由于21.2631.412，所以传动系统的公比采用1.26时基本组的传动副数为3；公比为1.41时传动副数为2。13. 计算转速nj：主轴或其他传动件传递全部功率的最低转速。主轴的计算转速 14. 进给传动的基本要求：有较高的静强度；具有良好的快速响应性，抗振性能好，噪声低，有良好的防爬行性能，切削稳定性好；进给系统有较高的传动精度和定位精度；能满足工艺雪球，有足够的变速范围；结构简单，制造工艺行好，调整维修方便，操纵轻便灵活；制造成本低，有较好的经济性。15. 开环系统，闭环系统，半闭环系统的特征：开环系统没有检测反馈装置，闭环系统检测反馈装置安装在工作台等执行件上，半闭环系统检测反馈装置不安装在工作台等执行件上。16. 三联滑移齿轮顺利啮合的条件：Z3-Z24滑移的最大齿轮与次大齿轮的齿数差不小于4。17. 齿轮轴向布置原则：滑移齿轮机构中，必须当一对齿轮副完全脱离啮合后，另一对齿轮才能进入啮合；为避免滑移齿轮与固定的小齿轮齿顶相撞，三联滑移齿轮的最大、次大齿轮齿数差应不小于4；为减少轴向长度，采用窄式排列，滑移齿轮应装在主动轴上，以减少滑移齿轮的质量，易于操纵。18. 一个变速组中齿轮的轴向布置：窄式排列，宽式排列，亚宽式排列。19. 相邻两个变速组齿轮的轴向排列：并行排列，交错排列，公用齿轮传动结构。20. 提高传动精度的措施：尽量缩短传动链；使尽量多的传动路线采用先缓后急的降速传动且末端传动组件要有较高的制造精度、支撑刚度，必要时采用矫正机构；升速传动，尤其是传动比大的升速传动，传动件的制造精度应高一些，传动轴组件应具有较高的支撑刚度；传动链应有较高的刚度，减少受受载后的弯曲变形。第3章 机床主要部件设计1. 主轴组件应满足的基本要求：旋转精度；静刚度；动刚度；温升与热变形；精度保持性。2. 主轴轴承的选择：应根据刚度、旋转精度和极限转速来选择。3. 角接触轴承组合包括：背对背组合；面对面组合；同向组合。背对背组合支点间距大，支撑刚度比面对面的组合高。内圈温度高，径向热膨胀使轴承过盈量增加，轴向热变形伸长使轴承过盈量减少可部分补偿径向变形导致的过盈增加；面对面组合则因轴伸长而是轴承过盈量增加时轴承过盈进一步增加。两同向安装的轴承组成背靠背配置。4. 前轴承的精度对主轴的影响较大，因此前轴承的精度应比后轴承高一级。5. 滚动轴承的刚度随载荷的增加而增大。6. 线接触轴承，载荷的0.1次幂与刚度成正比，对刚度的影响较小。7. 主轴的结构及材料的选择：主轴的材料只能根据耐磨性、热处理方法及热处理后的变形大小来选择。8. 主轴轴向定位，推力轴承配置形式的种类及特点（简图）P64：a)前端定位 推理轴承安装在前轴承内侧，前支撑结构复杂，受力大，升温高，主轴受热膨胀向后伸长，对主轴前端位置影响较小适用于数控机床；b)后端定位 前支撑结构简单，无轴向力影响，升温低，但主轴受热膨胀向前伸长，主轴前段轴向误差大适用于普通机床；c)两端定位 推力轴承安装在前后两支承内侧，前支承发热较小，两推力轴承之间的主轴受热膨胀时会产生弯曲影响机床精度，适用于钻床。9. 滚珠丝杠副的特点：1）传动效率高，摩擦损失小；2）适当预紧可消除丝杠和落幕的螺纹间隙，反向时就可以消除空行行程死区，定位精度高，刚度好；3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高；4）有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件；5）磨损小，使用寿命长；6）制造工艺复杂；7）不能自锁。10. 螺纹滚道法向截面的形状（=45）：单圆弧形面 接触角随初始间隙和轴向负荷F的大小而变化，承载后随F的增大，接触变形增大，增大，传动效率、轴向刚度K以及承载能力随之增大；双圆弧型面 滚珠在滚道内只与相切的两点接触，接触角不变。11. 滚珠循环方式包括：滚珠丝杠副分为外循环和内循环。外：螺旋槽式滚珠丝杠副12. 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法种类和特点：垫片调隙式 构造简单、可靠性好、刚度高以及装卸方便，但调整复杂；螺纹调隙式 结构紧凑，调整方便，但双螺母调整间隙不很精确；齿差调隙式 调整精确，但结构尺寸大，调整装配比较复杂。13. 当滚珠丝杠副在较高转速下工作时，应按寿命条件选择尺寸，并校核其载荷是否超过额定载荷；低速工作时，应按寿命和额定静载荷两种方法确定其尺寸，选其中较大者。转速低于10r/min时，可按额定静载荷选择其尺寸。第4章 组合机床设计1.组合机床的分类：具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床、转塔式组合机床。2.通用部件的分类：按通用部件在组合机床上的使用可分为:动力部件、支承部件、输送部件、控制部件、辅助部件。3.制定工艺方案的基本原则：选择合适、可靠的工艺方法；粗、精加工要合理安排；工序集中的原则；定位基准及加紧点的选择原则。4.三图一卡的工作内容包括：绘制被:加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率计算卡。5.加工示意图的作用：加工示意图是被加工的零件工艺方案在图样上的反应，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。6.在加工示意图上应标注的内容：1)机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；2）工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；3）主轴的结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置的尺寸结构；刀具与导向装置的配合，刀具、接杆、主轴之间的联系方式。刀具应按加工终了位置绘制。7.绘制加工示意图的注意事项：1）加工示意图中的位置应按加工终了时的状况绘制，其方向应与机床布局相吻合；2）工件的非加工部位用细实线绘制，其余部分一律按机械制图标准绘制；3）同一多轴箱上，结构尺寸完全相同的主轴，不管数量多少，允许只绘制一根，但应在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号；4)主轴间的分布可不按真实的中心距绘制，但加工孔距很近或需设置径向尺寸较大的导向装置时，则应按比例绘制；5)对于标准通用结构，允许只绘外形，标上型号，但对一些专用结构如导向、专用接杆等则应绘出剖视图，并标注尺寸、精度和配合。8.机床联系尺寸图：内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格，动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数，工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等等。绘制机床尺寸的五项工作：选用动力部件；确定装料高度；确定夹具轮廓尺寸；中间底座轮廓尺寸；确定多轴箱轮廓尺寸。9.生产率计算卡：是反映设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件。通过生产率计算卡，可以分析所拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。10.通用主轴：通用主轴分为钻削类主轴和攻螺纹主轴两种钻削类主轴：根据与刀具的联系方式，多轴箱主轴又分为浮动主轴和刚性主轴。浮动主轴在多轴箱前盖外的悬伸长度为75mm（立式主轴为60mm），因而称为短主轴。刚性主轴：在多轴箱前盖外的悬伸长度大于75mm（立式主轴大于60mm），因而称为长主轴。11.攻螺纹主轴材料一般为40Cr钢，热处理C42，用滚针轴承的主轴材料为20Cr钢，热处理S0.51，C59。12.多轴箱设计的步骤：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构形式及齿轮模数；拟定多轴箱传动系统；计算主轴及传动轴坐标；绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图及零件图。13.多轴箱传动的特点：针对某零件的特定工序恒定加工，传动链短；多主轴同时加工，传动链分支多。14.对多轴箱传动系统的一般要求：从面对主轴的位置看去，所有主轴应逆时针方向旋转；保证主轴转速和专项的前提下，应力求用最少的传动轴和齿轮；尽量避免主轴兼作传动轴用，以免增加主轴负荷，影响加工质量；多轴箱内齿轮传动副的最大传动比imax=2，最小传动比imin=2-1，最佳传动比为1.5-1i1.5，以使多轴箱结构紧凑；后盖内的齿轮传动比imax2，imin=3.5-1；除传动链的最后可采用升速传动外，尽可能避免升速传动，以避免增大空转功率损失；用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在前端第一排，以减少主轴的扭转变形，精加工主轴上的齿轮，应设置在第三排，以减小主轴端的弯曲变形；同一主轴箱内，如有粗精加工主轴，最好从动力箱驱动轴后就分两条路线传动，以免影响精加工主轴的加工精度；刚性镗孔主轴上的齿轮，其分度圆直径要尽可能大于被加工的孔径，以减少震动，提高运动平稳性；驱动轴直接带动的传动轴数不要超过两根，以免给装配带来困难。第5章 专用刀具设计1.成形车刀的类型：平体成形车刀、棱体成形车刀、圆体成形车刀。2.成形车刀的前角和后角：成形车刀必须有合理的前角和后角才能有效的工作。前角和后角规定在垂直于工件轴线的