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1、机械制造装备及设计,天水师范学院机电与汽车工程学院,2015.03,第一章机械制造装备的基础知识第二章车床第三章磨床第四章齿轮加工机床第五章其它传统机床第六章组合机床,第一编机械制造装备概论,第一章机械制造装备的基础知识,1-1机械制造装备的地位及发展过程1-2机械制造装备的分类1-3金属切削机床的型号编制,1-1机械制造装备的地位及发展过程,一、机械制造装备的地位制造业包括装备制造业和最终消费品制造业，是国民经济的支柱产业。装备制造业通常认为是为国民经济进行简单再生产和扩大再生产提供生产技术装备的工业的总称，是制造业的核心。机械制造装备是机械制造过程中所使用各类技术装备的总称，也称为“工作母

2、机”，是装备制造业的基础。,机械制造装备的生产能力和发展水平是一个国家综合制造能力的集中体现。大力发展装备制造业是我国制造业发展的必由之路，也是从制造大国走向制造强国的关键措施和重要途径。“工欲善其事，必先利其器！”下面我们就通过一个实际发生的事件来说明机械制造装备这个“器”的重要性！,东芝事件1983年，日本东芝公司私下卖给前苏联几台“五轴联动数控铣床”，前苏联将其用于制造核潜艇推进螺旋桨，极大地提高了螺旋桨的加工精度，降低了螺旋桨在水中转动时的噪声，使美国的声纳很难侦测到前苏联核潜艇的动向，苏军潜艇能很好的隐藏在海底下。这就是轰动一时的“东芝事件”。这次事件的后果是十分严重的：它使得美国海

3、军第一次丧失了对苏联海军舰艇的水声探测优势。,在当时冷战的背景下，对社会主义国家的出口，要受到“巴黎统筹委员会”(简称“巴统”，由除冰岛以外的北约国家与日本等国组成)的限制。“五轴联动数控机床”在当时属于最先进的工业技术产品，苏联根本无法自行设计制造。由于该设备可用于加工军用舰艇的螺旋桨，大大减少舰艇的噪音，明显属于被“巴黎统筹委员会”禁止向苏联出口的机械设备。本来，东芝公司和苏联的交易确实做得相当漂亮，包括日本在内的西方国家，无一发现从日本装运出去的机械竟然对苏联舰艇的制造技术起到了巨大的推动作用。但是，从上世纪80年代中期开始，北约各国的海军纷纷报告，苏联潜艇和军舰螺旋桨的噪声明显下降，跟

4、踪难度加大，这使得美国开始怀疑，苏联是否获得了什么先进的技术，但是却苦于没有什么证据。,1985年12月，原日本和光贸易公司职员熊谷独向“巴统”总部写信告发了此事。1986年6月，美国照会日本加以追究。日本从本国利益出发想敷衍过去，答复说“无违禁事实”。但美国揪住不放，同年12月，再度照会日本。1987年3月，日本再次调查此事。4月，东芝公司被控告，两名人员被逮捕，一些人住宅被搜查。5月13日，日本通产省对东芝公司作出停止向社会主义国家出口一年的处罚。东芝机械公司经理及东芝公司两名最高负责人被迫辞职。美国仍不以此为满足，同年6月30日，参议院又通过一项决议，从经济上制裁东芝公司，决定在25年内

5、，美国禁止向东芝公司出口任何产品。日本禁止东芝公司向社会主义国家出口一年的处罚，其中包括东芝公司同中国签署的价值24亿日元的合同。对此，中国对外经济贸易部负责人向新闻界发表谈话，要求日方赔偿经济损失。,二、机械制造装备的发展过程1、19世纪末，现代意义上的传统机床基本成型，在20世纪50年代强调“规模效益”的背景下得到充分的应用和大力的发展；2、20世纪70年代，数控技术基本成熟，数控机床、加工中心等开始大量用于机械制造业，极大地提高了机械产品的质量并降低了生产成本；3、20世纪80年代，机器人、柔性制造单元和系统等进入机械制造业，满足了主体化、个性化和多样化的消费需求；4、20世纪90年代以

6、来，为了快速响应消费需求，实现制造资源的快速集成，机械制造装备的柔性化程度快速提高，虚拟制造和快速成型制造等先进制造技术得到迅猛发展。,三、我国装备制造业的现状我国机械制造业的装备水平总体比较落后，大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床比较少，产品更新速度慢，生产批量大，生产品种少，自动化程度低，智能化程度差，因而加工精度的进一步提高受到一定的限制。与发达国家相比，中国装备制造业目前无论从管理机制、技术创新能力，还是从企业规模、竞争实力等方面，都存在一定的差距。,四、现代机械制造装备的发展趋势1.多样化精密化高效化自动化柔性化2.数控机床的比重迅速上升3.机械部件的比

7、重不断下降，电子硬件和软件的比重不断上升机械制造装备是人类在改造自然的长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的。,古代钻床,古代手动车床,古代脚踏车床,古代铣床,古代磨床,1-2机械制造装备的分类机械制造装备大致可分为：加工装备、工艺装备、仓储传送装备、辅助装备。一、加工装备加工装备是指采用机械制造的方法制作机器零件的机床，是生产机械的“机械”，制造机器的“机器”，因此，机床又叫工作母机，工具机。1、金属切削机床：采用切削工具用切削的方法从工件上除去多余或预留的金属，以获得符合规定尺寸、几何形状、尺寸精度和表面质量要求的零件的机床。包括传统机床和数控机床两大类。,普通车床,铣床

8、,摇臂钻床,卧式镗床,拉床,滚齿机,数控镗床,TH54125龙门立式铣镗加工中心,该机床适用于汽车、模具、航空航天、印刷、纺织机械以及石化和锅炉制冷等行业，用于加工结构复杂的模具、板盘、箱体及凸轮等各类零件。,XK2816数控龙门铣床,XK713数控立式铣床,本机主要用于加工各种形状的型腔和表面，如样板、叶片、凸轮、模具等。对于加工形状复杂而单件、小批量生产部门，如模具行业特别适用。,XK718数控床身铣床,CK64150端面数控车床,BJ-TH6350卧式加工中心,特种加工机床,电加工机床,离子束加工机床,水射流加工机床,2、特种加工机床为满足高科技领域的需要，采用非传统、非切削的特种加工技

9、术，以解决常规加工手段难以加工的难题而制造的新型机床。按原理可分为：,超声波加工机床,激光加工机床,电脉冲加工机床,电脉冲加工机床,电火花加工机床,超声波加工机床,激光加工机床,离子束加工机床,离子束加工示意图,水射流加工机床,3、锻压机床：锻压加工可分为手工锻造、自由锻造、胎膜锻造、模型锻造、特种锻造等。自由锻造：利用冲击力或压力使金属在上下两抵铁之间产生变形，从而得到所需形状及尺寸，分为手工锻造和机器锻造；模锻：在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使材料在模膛内受压变形；胎膜锻：是模锻的一种，在自由锻设备上使用胎膜生产的工艺方法；板料冲压：利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法

10、。冲压生产中常用的设备是冲床和剪床。,二、工艺装备产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具，总称为工艺装备。1、刀具：切削加工时，从工件上切除多余的材料所用的工具。大部分刀具已标准化，由刀具制造厂大批量生产，不需自行生产。2、模具：是用来将材料填充在型腔中，以获得所需形状和尺寸制作的工具。按填充材料的不同，模具有粉末冶金模具、塑料模具、压铸模具、冷冲模具、锻压模具。,3、夹具：是安装在机床上，用于定位和夹紧工件的工艺装备，以保证加工时的定位精度、被加工面之间的相对位置精度，有利于工艺规程的贯彻和提高生产效率。按夹具安装所用的机床可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等。按夹具专用化程度可

11、分为：专用夹具、成组夹具、组合夹具。,三、仓储传送装备1.仓储设备2.物料传送装置3.机床上下料装置,四、辅助装备1.清洗机2.排屑装置3.计量设备。,1-3金属切削机床的分类和型号编制方式一、金属切削机床的分类1、按金属切削机床的加工方式分类（详见08标准）车床C铣床X刨插床B磨床M钻床Z镗床T拉床L齿轮加工机床Y螺纹加工机床S切断机床G其他机床Q,2、按金属切削机床的应用范围分类通用机床：通用机床具有较宽的工艺范围，在同一台机床上可加工多种尺寸和形状的工件的多种加工面，可以满足较多的加工需要，适用于单件小批生产,又称万能机床。专用机床：专用机床是为特定零件的特定工序而专门设计和制造的，自动

12、化程度和生产率都较高，但它的加工范围很窄。专门化机床：介于通用机床和专用机床之间，用于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、按金属切削机床精度的高低分类普通精度机床、精密机床、高精度机床；4、按金属切削机床的自动化程度划分类手动机床、机动机床、半自动机床、自动机床；5、按金属切削机床的重量与尺寸分类大型机床、重型机床、超重型机床；6、按金属切削机床主要工作器件的数目分类单轴机床、多轴机床、单刀机床、多刀机床；7、按金属切削机床的数控功能分类普通机床、数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统。,二、现代机床的主要特点,1.机床的技术密集程度提高。2.机床的自动化程度

13、提高。3.机床的生产率与加工质量提高。4.工序的高度集中。5.新材料的应用。6.机床的造型与色彩充分考虑人机工程。,二、金属切削机床的型号编制方式,机床型号是用来表明机床的类型、通用特性、结构特性、主要技术参数等。我国的金属切削机床的型号编制方式自1957年第一次颁布后，做过多次修订，先后有1957、1959、1963、1971、1976、1985、1994等多个版本。现行的标准是：GB/T15375-2008金属切削机床型号编制方法,适用于通用机床、专用机床和自动线,不包含组合机床。,（一）通用机床型号,()()()()(/),重大改进顺序号,主轴数或第二主参数,主参数或设计顺序号,系代号,

14、组代号,通用特性和结构特性代号,类代号,分类代号,大写汉语拼音字母,阿拉伯数字,括号内无内容时，不标；有内容则不带括号,其它特性代号,大写汉语拼音字母或数字,1、机床的分类及类代号机床的类别用汉语拼音大写字母表示。有需要时，每类又可分为若干分类，分类代号用阿拉伯数字表示，在类代号之前，居于型号的首位，但第一分类不予表示。,表0-1机床的分类和代号,2、机床的特性代号机床的特性代号用于表示机床所具有的特殊性能，包括通用特性和结构特性。,表0-2通用特性代号,当某类型机床除有普通型外，还具有表0-2所列通用特性，则在类别代号之后加上相应的特性代号。如“CK”表示数控车床。,同时具有2-3个通用特性

15、时，则可用2-3个代号同时表示，一般按重要程度排列顺序。如“MBG”表示半自动高精度磨床。当某类机床仅有某种通用特性，而无普通型时，则通用特性不用表示。如C1107型单轴纵切自动车床，没有非自动型。为了区分主参数相同而结构不同的机床，在型号中用结构特性代号表示。结构特性代号为汉语拼音字母，且通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”不能用。如CA6140型车床。,3、机床组、系的划分原则及其代号机床的组别和系别代号用两位数字表示。每类机床按其结构性能及适用范围分为10个组，组的划分原则是，在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床即为同一组。每组机床又分若干个系（系列），系的划分原则是同

16、一组机床中，主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的和相对运动特点基本相同，且基本结构及布局型式相同的机床，划分为同一系。常用机床的组别和系别代号见附录一。,表0-3金属切削机床类、组划分表,4、机床主参数、设计顺序号机床主参数是表示机床规格大小的一种参数，它直接反应出机床的加工能力的大小。用折算值（主参数乘以折算系数）表示。常用主参数的折算系数包括1/10或1/100或1/1。某些通用机床，当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。设计顺序号由1起始，当设计顺序号小于10时，则在设计顺序号之前加“0”。,5、主轴数和第二主参数对于多轴机床，其主轴数应以实际数值列入型号，置于

17、主参数之后，用“”分开。第二主参数一般指最大工件长度、最大跨距、工作台面长度等，也用折算值表示。6、机床的重大改进顺序号当机床的性能、结构布局有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号的尾部，加重大改进顺序号。序号按A、B、C、等字母的顺序选用。,7、其他特性代号其他特性代号用汉语拼音字母（I、O除外）或阿拉伯数字或两者兼有表示，主要用以反映各类机床的特性。,例1.CA6140A型卧式车床,类别代号（车床类）结构特性代号（结构不同）组别代号（落地式及卧式车床组）系别代号（卧式车床系）主参数（最大车削直径400mm）重大改进顺序号（第一次重大改进）,CA6140A,例2.MG1432A型高精度万能外圆磨床,MG1432A,类别代号（磨