全套課件·機(jī)械制造技術(shù)(下冊(cè))1

1、第1章 金屬切削機(jī)床概論1.1 金屬切削機(jī)床的基本知識(shí)1.2 普通車床1.3 齒輪加工機(jī)床1.4 其它機(jī)床1.1 金屬切削機(jī)床的基本知識(shí)1.1.1 機(jī)床的分類、技術(shù)規(guī)格和型號(hào)1.1.2 機(jī)床的基本要求1.1.3 機(jī)床的分析方法1.1.1 機(jī)床的分類、技術(shù)規(guī)格和型號(hào)1. 機(jī)床的分類2. 機(jī)床的技術(shù)規(guī)格3. 機(jī)床的型號(hào)1. 機(jī)床的分類機(jī)床分類的基本方法是，按照所用刀具、加工方法和加工對(duì)象的不同來劃分。我國將機(jī)床分為十二類：車床、鉆床、鏜床，磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床，銑床、刨插床，拉床、特種加工機(jī)床、切斷機(jī)床和其他機(jī)床。在每一類中又細(xì)分為若干組與若干型。其中特種加工機(jī)床包括電加工機(jī)床、超聲波

2、加工機(jī)床、激光加工機(jī)床、電子束和離子束加工機(jī)床、水射流加工機(jī)床等；電加工機(jī)床又包括電火花加工、電火花線切割和電解加工機(jī)床。按照機(jī)床工藝范圍大小(通用性程度)，可以分為三類：(1) 通用機(jī)床 (2) 專門化機(jī)床 (3) 專用機(jī)床 2. 機(jī)床的技術(shù)規(guī)格機(jī)床的技術(shù)規(guī)格是表示機(jī)床工作能力和尺寸大小的數(shù)據(jù)，一般包括下列參數(shù)：(1) 主參數(shù)和第二主參數(shù)，(2) 主要工作部件移動(dòng)行程范圍，(3) 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速范圍及變速級(jí)數(shù)，快速運(yùn)動(dòng)速度；(4) 主電動(dòng)機(jī)功率和進(jìn)給電動(dòng)機(jī)功率，(5) 機(jī)床的外形尺寸；(6) 機(jī)床重量。3. 機(jī)床的型號(hào)我國機(jī)床的型號(hào)目前是按GB/T15375-1994金屬切削機(jī)床型號(hào)

3、編制方法編制的, 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機(jī)床型號(hào)由若干漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。例如，MG1432A的含義如下：機(jī)床類別代號(hào)： M 磨床機(jī)床通用特性代號(hào)： G 高精密機(jī)床組別代號(hào)： 1 外圓磨床組機(jī)床系別代號(hào)： 4 萬能外圓磨床系主參數(shù)代號(hào)： 32 最大磨削直徑320mm重大改進(jìn)順序號(hào)： A 第一次重大改進(jìn)1.1.2 機(jī)床的基本要求1. 工作精度良好2. 生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度要高3. 噪聲要小、傳動(dòng)效率要高4. 操作要安全方便5. 制造和維修方便1.1.3 機(jī)床的分析方法(1)了解機(jī)床的功能和主要技術(shù)參數(shù)，包括機(jī)床適用于加工那些類型的零件和什么形狀的表面，可加工零件的尺寸范圍和能達(dá)到的加工精度與表面質(zhì)量

4、；(2)根據(jù)機(jī)床可加工零件的形狀與所用的刀具，分析機(jī)床需要哪些運(yùn)動(dòng)；(3)為了實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)，分析機(jī)床上必須具備哪些傳動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)與部件；(4)了解機(jī)床的總體布局、主要部件的構(gòu)造、機(jī)床的調(diào)整計(jì)算和操作使用。1.2 普通車床1.2.1 普通車床的功能和運(yùn)動(dòng)1.2.2 CA6140型普通車床的組成和主要參數(shù)1.2.3 CA6140型普通車床的傳動(dòng)鏈1.2.4 CA6140型普通車床的主要部件1.2.1 普通車床的功能和運(yùn)動(dòng)使用單刃刀具以車削方法形成工件內(nèi)、外回轉(zhuǎn)表面為主要功能的機(jī)床，稱為車床。 1.加工表面車床類機(jī)床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱表面、圓錐表面、成形回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面等，有

5、些車床還能加工螺紋面。 2.所需運(yùn)動(dòng)1.2.2 CA6140型普通車床的組成和主要參數(shù)1.組成部件2.主要參數(shù)1.組成部件(1)主軸箱 (2)刀架 (3)尾座 (4)進(jìn)給箱 (5)溜板箱 (6)床身 臥式車床 2.主要參數(shù)普通車床的主參數(shù)是“床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑”，第二主參數(shù)是“最大工件長度”。 1.2.3 CA6140型普通車床的傳動(dòng)鏈1.傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈3.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈1.傳動(dòng)系統(tǒng)圖機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示機(jī)床全部運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)關(guān)系的示意圖。 2.主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈(1)傳動(dòng)路線（2）主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)(3) 主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算3.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 (1)傳動(dòng)鏈組成 (2) 螺紋進(jìn)給傳動(dòng)鏈 （3）縱向橫

6、向進(jìn)給傳動(dòng)鏈 （4）刀架的快速移動(dòng) CA6140型臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖 CA6140型普通車床進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成框圖1.2.4 CA6140型普通車床的主要部件1. 床頭箱2.進(jìn)給箱3.溜板箱1. 床頭箱（1）主軸組件（2）卸荷帶輪（3）雙向多片摩擦離合器、制動(dòng)器及其操縱機(jī)構(gòu)（4）變速操縱機(jī)構(gòu)（5）主軸與卡盤的聯(lián)接 摩擦離合器、制動(dòng)器及其操縱機(jī)構(gòu) CA6140型臥式車床主軸箱展開圖 變速操縱機(jī)構(gòu)1-拔叉；2-曲柄；3凸輪；4-軸；5-杠桿；6-拔叉卡盤或拔盤的安裝 2.進(jìn)給箱CA6140型車床的進(jìn)給箱內(nèi)所有傳動(dòng)軸的軸心線都布置在一豎直平面內(nèi)。3.溜板箱（1）四向操縱機(jī)構(gòu)（2）溜板快速運(yùn)動(dòng)與超越離合器

7、（3）過載保險(xiǎn)與安全離合器（4）開合螺母和互鎖機(jī)構(gòu)四向操縱機(jī)構(gòu) 超越離合器 安全離合器工作原理 開合螺母和互鎖機(jī)構(gòu) 1.3齒輪加工機(jī)床1.3.1 齒輪加工機(jī)床功能和運(yùn)動(dòng)1.3.2 Y3150E滾齒機(jī)床的組成和主要參數(shù)1.3.3 Y3150E滾齒機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)1.3.4 Y3150E滾齒機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)1.3.1 齒輪加工機(jī)床功能和運(yùn)動(dòng)1. 加工機(jī)床分類與形成方法2. 滾齒的運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)聯(lián)系1. 加工機(jī)床分類與形成方法齒輪加工機(jī)床的種類一般可以劃分為圓柱齒輪加工機(jī)床和錐齒輪加工機(jī)床兩大類。 2. 滾齒的運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)聯(lián)系(1). 齒形的形成及成形運(yùn)動(dòng) (2). 滾切直齒圓柱齒輪的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系(3). 滾切斜

8、齒圓柱齒輪的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系 (4). 滾切蝸輪的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系 滾齒原理 展成法加工齒輪 滾切直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖 滾切斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)原理圖 徑向切入法滾切蝸輪 切向切入法滾切蝸輪 滾齒加工方法比較 1.3.2 Y3150E滾齒機(jī)床的組成和主要參數(shù)1. 組成部件2. 主要參數(shù)1. 組成部件 Y3150E型滾齒機(jī)1-床身；2-立柱；3-刀架；4-主軸；5-后立柱；6-心軸；7-工作臺(tái)2. 主要參數(shù)工件最大直徑 500毫米工件最大加工寬度 250毫米工件最大模數(shù) 8毫米工件最小齒數(shù) Z最小=5 K滾刀頭數(shù)滾刀主軸轉(zhuǎn)數(shù) 40，50，63，80，100，125，160，200,250轉(zhuǎn)/分刀架軸向進(jìn)給量 0

9、 .4,0.56,0.63,0.87,1,1.16,1.41,1.6,1.8,2.5,2.9,4 毫米工件每轉(zhuǎn)機(jī)床輪廓尺寸(長度寬度高度) 243912721770 (毫米)機(jī)床重量 約3450公斤1.3.3 Y3150E滾齒機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)1. 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈2. 展成傳動(dòng)鏈3. 差動(dòng)傳動(dòng)鏈4. 軸向進(jìn)給傳動(dòng)鏈5. 空行程傳動(dòng)鏈 Y3150E型滾齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 1.3.4 Y3150E滾齒機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)1. 合成機(jī)構(gòu)2. 刀具主軸Y3150E型滾齒機(jī)合成機(jī)構(gòu)立體圖 Y3150E型滾齒機(jī)合成機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 Y3150E型滾齒機(jī)的滾刀箱及刀具主軸 1.4 其它機(jī)床1.4.1 銑床1.4.2 鏜床1.4

10、.3 鉆床1.4.4 磨床1.4.5 組合機(jī)床1.4.6 直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床1.4.7 數(shù)控機(jī)床1.4.1 銑床1. 工藝范圍2. 主要類型3. 臥式銑床銑床加工的典型表面 臥式銑床外形圖 1.4.2 鏜床1. 工藝范圍2. 主要類型3.臥式鏜床臥式鏜床的主要加工方法 臥式鏜床 1.4.3 鉆床1. 工藝范圍2. 主要類型3. Z3040型搖臂鉆床鉆床加工方法 Z3040型搖臂鉆床傳動(dòng)系統(tǒng) 1.4.4 磨床1. 工藝范圍2. 主要類型3. M1432A型萬能外圓磨床M1432A型萬能外圓磨床外形圖 1.4.5 組合機(jī)床1. 工藝范圍2. 主要類型3. 組合機(jī)床的主要部件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)組合機(jī)床的幾種類型

11、1.4.6 直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床1. 主要類型牛頭刨床 插床 1.4.7 數(shù)控機(jī)床1.數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)2.數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理3. 數(shù)控機(jī)床的分類及應(yīng)用范圍1.數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)(1)加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定 (2)柔性高 (3)加工形狀復(fù)雜的工件比較方便 (4)自動(dòng)化程度高 (5)生產(chǎn)效率較高 (6)具有刀具壽命管理功能 (7)具有通信功能 2.數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理數(shù)控機(jī)床的組成框圖 數(shù)控裝置原理圖 3. 數(shù)控機(jī)床的分類及應(yīng)用范圍(1)數(shù)控車床(2)數(shù)控銑床 (3)多軸數(shù)控銑床(4)加工中心(5)車削中心多軸數(shù)控銑床 立式加工中心 第2章 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)2.1 概述22 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)2.1 概述

12、2.1.1 基本概念2.1.2 機(jī)床總體設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和要求2.1.3 設(shè)計(jì)步驟2.1.1 基本概念1機(jī)床精度2 機(jī)床性能1機(jī)床精度(1)幾何精度 (2)傳動(dòng)精度 (3)運(yùn)動(dòng)精度 (4)定位精度 (5)工作精度 2 機(jī)床性能 (1)剛度 (2)抗振能力 (3)噪聲 (4)熱變形 2.1.2 機(jī)床總體設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和要求1 工藝范圍2 剛度3加工精度4 便于操作、觀察與調(diào)整5 噪聲6 標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化8 開放性9 生產(chǎn)率和自動(dòng)化10 成本11 可靠性12 造型與色彩普通車床的模塊化設(shè)計(jì) 2.1.3 設(shè)計(jì)步驟1 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)2 總體方案設(shè)計(jì)3 總體方案綜合評(píng)價(jià)與選擇4 總體方案的設(shè)計(jì)修改或優(yōu)化5

13、 詳細(xì)設(shè)計(jì)6 機(jī)床整機(jī)綜合評(píng)價(jià)1 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)(1)用途 (2)生產(chǎn)率 (3)性能指標(biāo) (4)主要參數(shù) (5)驅(qū)動(dòng)方式 (6)成本及生產(chǎn)周期 2 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)包括：(1)運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì) (2)基本參數(shù)設(shè)計(jì) (3)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) (4)總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) (5)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)2.2.1 機(jī)床工藝方案擬定2.2.2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)方案擬定2.2.3 機(jī)床的總體布局方案設(shè)計(jì)2.2.4 主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)2.2.1 機(jī)床工藝方案擬定機(jī)床工藝方案的主要內(nèi)容有：確定加工方法、刀具類型、工件的工藝基準(zhǔn)及夾壓方式等。 2.2.2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)方案擬定1 機(jī)床運(yùn)動(dòng)類型的確定2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的分配

14、3 機(jī)床傳動(dòng)形式選擇2.2.3 機(jī)床的總體布局方案設(shè)計(jì)1 機(jī)床的基本型式2 幾何運(yùn)動(dòng)功能分配設(shè)計(jì)3 機(jī)床性能對(duì)布局的影響4 機(jī)床的聯(lián)系尺寸 銑床的幾種布局形式 2.2.4 主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)1 主參數(shù)和尺寸參數(shù)2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)3 動(dòng)力參數(shù)的確定第3章 機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)3.1 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2 機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求3.1.2 有級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1.3 分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的幾種特殊變速方式3.1.4 齒輪齒數(shù)的確定及軸向布置3.1.5 主傳動(dòng)無級(jí)變速系統(tǒng)3.1.6 主傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算轉(zhuǎn)速3.1.1 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基

15、本要求(1)滿足機(jī)床使用性能要求 (2)滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力要求 (3)滿足機(jī)床工作性能的要求 (4)滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的要求 (5)調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，便于加工和裝配 1.主傳動(dòng)系統(tǒng)方案確定(1)傳動(dòng)布局選擇 (2)變速方式選擇機(jī)械無級(jí)變速器 液壓無級(jí)變速器 電氣無級(jí)調(diào)速 (3)開停方式選擇錐式和片式摩擦離合器 齒輪式和牙嵌式離合器 (4)制動(dòng)方式選擇 閘帶式制動(dòng)器 閘瓦式制動(dòng)器 片式摩擦制動(dòng)器 (5)換向方式選擇 3.1.2 有級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.轉(zhuǎn)速圖2.結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)3.轉(zhuǎn)速圖的擬定1.轉(zhuǎn)速圖12級(jí)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 12級(jí)主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖 2.結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)(a)對(duì)稱分布; (b

16、)不對(duì)稱分布結(jié)構(gòu)網(wǎng) 3.轉(zhuǎn)速圖的擬定轉(zhuǎn)速圖擬定 12=312326的轉(zhuǎn)速圖 3.1.3 分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的幾種特殊變速方式1.交換齒輪變速2.采用多速電動(dòng)機(jī)的變速傳動(dòng)系統(tǒng)3.具有雙公比的變速傳動(dòng)系統(tǒng)4.擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)5.采用公用齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)CA7620液壓半自動(dòng)車床主傳動(dòng)系統(tǒng) 采用雙速電機(jī)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)組的影響 Z3040型搖手臂鉆床主傳動(dòng)系統(tǒng) 背輪機(jī)構(gòu) 有單公用齒輪的龍門銑床主傳動(dòng)系統(tǒng) 3.1.4 齒輪齒數(shù)的確定及軸向布置1.確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題2.變速組內(nèi)齒輪齒數(shù)的確定3.齒輪在軸上的布置滑移齒輪軸向排列長度三軸四速的幾種排列方式 3.1.5 主傳動(dòng)無級(jí)變速系統(tǒng)1.采用機(jī)械無級(jí)

17、變速器的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.采用無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)采用無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)網(wǎng) 三種不同方案的功率特性 3.1.6 主傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算轉(zhuǎn)速1.主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速確定2.其他傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速確定TND360型數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng) (a)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 ; (b)主軸功率轉(zhuǎn)矩特性圖 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 (a)轉(zhuǎn)速圖; (b)主軸功率轉(zhuǎn)矩特性圖3.2 機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)類型及設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.2.2 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)精度3.2.3 數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)類型3.2.4 進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)選擇3.2.5 伺服進(jìn)給系統(tǒng)性能分析3.2.1 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)類型及設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.進(jìn)給傳動(dòng)的類型及組成2.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

18、1.進(jìn)給傳動(dòng)的類型及組成(1)動(dòng)力源 (2)變速機(jī)構(gòu) (3)換向機(jī)構(gòu) (4)運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu) (5)過載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu) (6)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) (7)快速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 2.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)速度低、功耗小、恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng) (2)計(jì)算轉(zhuǎn)速具有快速運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給系統(tǒng)，傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速(或計(jì)算速度)取在最大快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速(或速度)。對(duì)于中型機(jī)床，若進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的切削分力大于該方向的摩擦力，則傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速(或速度)由該機(jī)床在最大切削力工作時(shí)所使用的最大進(jìn)給速度來決定，一般為機(jī)床規(guī)定的最大進(jìn)給速度的1/21/3。對(duì)于大型機(jī)床和精密或高精密級(jí)機(jī)床，若進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的摩擦力大于該方向的切削分力，則傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速(或速度

19、)由最大進(jìn)給速度來決定。(3)變速系統(tǒng)的傳動(dòng)副要“前少后多”、降速要“前快后慢”、傳動(dòng)線要“前疏后密”。 3.2.2 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)精度1.誤差來源2.誤差傳遞規(guī)律3.2.3 數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)類型數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無檢測(cè)反饋裝置可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。(1)開環(huán)系統(tǒng) (2)閉環(huán)系統(tǒng) (3)半閉環(huán)系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng) 半閉環(huán)控制系統(tǒng) 3.2.4 進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)選擇1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)2.直流伺服電動(dòng)機(jī)3.交流伺服電動(dòng)機(jī)4.直線伺服電動(dòng)機(jī)3.2.5 伺服進(jìn)給系統(tǒng)性能分析1.開環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)的定位誤差2.閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性3.系統(tǒng)跟隨誤差對(duì)輪廓加工誤差的影響系統(tǒng)增益對(duì)拐角加工的影響 第

20、4章 金屬切削機(jī)床典型零部件4.1 主軸組件4.2 機(jī)床導(dǎo)軌4.3 傳動(dòng)裝置4.4 支承件4.5 其他裝置4.1 主軸組件4.1.1 對(duì)主軸組件的基本要求4.1.2. 主軸組件的傳動(dòng)4.1.3 主軸軸承的選擇4.1.4 主軸的結(jié)構(gòu)4.1.5 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)4.1.1 對(duì)主軸組件的基本要求1. 轉(zhuǎn)速2. 回轉(zhuǎn)精度3. 靜剛度4. 動(dòng)剛度5. 熱穩(wěn)定6. 使用壽命7其他1. 轉(zhuǎn)速主軸的轉(zhuǎn)速范圍是根據(jù)機(jī)床所要求的切削速度及工件或刀具的尺寸確定的，可根據(jù)各類機(jī)床不同的實(shí)際工作狀況來確定其主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。為滿足主軸轉(zhuǎn)速范圍的要求，除主傳動(dòng)系統(tǒng)必須保證之外，對(duì)主軸組件而言，主要應(yīng)考慮選擇適當(dāng)?shù)妮S承及潤

21、滑方式，以滿足速度、尤其是高速時(shí)的適應(yīng)性。2. 回轉(zhuǎn)精度當(dāng)主軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度為零的點(diǎn)的連線稱為主軸的回轉(zhuǎn)中心。回轉(zhuǎn)中心線的空間位置在理想狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)固定不變。而實(shí)際上，由于各種原因的影響，回轉(zhuǎn)中心線的空間位置每一瞬間都在變化，這些瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心線的平均位置稱為理想回轉(zhuǎn)中心線。瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心線相對(duì)于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間的位置距離，就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差的范圍，就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。 3. 靜剛度靜剛度是指彈性體承受的靜態(tài)外力或轉(zhuǎn)矩(交變頻率低于0.167 Hz)的增量與其作用下彈性體受力處所產(chǎn)生的位移或轉(zhuǎn)角的增量之比，即產(chǎn)生單位變形量所需靜載荷的大小。 影響主軸組件靜剛度的因素主要是：主軸

22、的結(jié)構(gòu)形狀；主軸前后軸承之間的距離；主軸前端的懸伸量；傳動(dòng)件的布置形式；軸承的剛度；主軸組件的制造和裝配質(zhì)量等等。要提高主軸組件的靜剛度，必須在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)上述因素進(jìn)行選擇和計(jì)算。 4. 動(dòng)剛度主軸組件不但要具有一定的靜剛度，而且要具有足夠的抑制各種干擾力引起振動(dòng)的能力抗振力。抗振力用動(dòng)剛度Kd來衡量。 5. 熱穩(wěn)定（1）溫升和熱變形軸系的典型區(qū)域溫度與環(huán)境溫度之差為溫升。軸系組件運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的摩擦熱、攪油所產(chǎn)生的熱量和工作區(qū)產(chǎn)生的熱量以及周圍環(huán)境的輻射熱等都要使主軸的溫度升高，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，即熱變形。 （2）熱位移熱變形使主軸工作端截面形心相對(duì)固定坐標(biāo)產(chǎn)生的位

23、移稱為熱線位移。 6. 使用壽命主軸組件的壽命主要指在使用期限內(nèi)（一般為大修期），主軸組件的工作不應(yīng)失去其設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的精度性能。精度保持性越好，壽命越長。影響精度的主要原因是磨損 。提高主軸組件的耐磨性的具體措施有：正確選擇主軸的材料及其熱處理方法，提高其定位面、軸頸等處的硬度；主軸的前后支承應(yīng)盡可能同心；注意主軸軸承的潤滑，潤滑油應(yīng)嚴(yán)格過濾；同時(shí)，注意主軸組件的制造精度和裝配調(diào)整量。 7其他主軸組件除應(yīng)保證上述基本要求外，還應(yīng)滿足下列要求：(1) 主軸組件的定位要可靠，主軸在受力作用下，應(yīng)有可靠的徑向和軸向定位，使主軸在工作時(shí)所受到力通過軸承可靠地傳至箱體等基礎(chǔ)零件上去。(2)主軸前端結(jié)構(gòu)

24、應(yīng)保證工件或刀具裝夾可靠，并有足夠的定位精度。(3)結(jié)構(gòu)工藝性好，在保證好用的基礎(chǔ)上，盡可能地做到好造、好裝、好拆及好修、并盡可能降低主軸組件的成本。 4.1.2. 主軸組件的傳動(dòng)1.傳動(dòng)方式2.主軸部件的支承數(shù)目3主軸傳動(dòng)件位置的合理布置1.傳動(dòng)方式(1)齒輪傳動(dòng) (2)帶傳動(dòng)(3)電機(jī)直接傳動(dòng)2.主軸部件的支承數(shù)目多數(shù)機(jī)床的主軸采用前、后兩個(gè)支承。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造裝配方便，容易保證精度。為提高主軸部件的剛度，前后支承應(yīng)消除間隙或預(yù)緊。為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床主軸采用三個(gè)支承 。三支承方式對(duì)三支承孔的同心度要求較高，制造裝配較復(fù)雜。主支承也應(yīng)消除間隙或預(yù)緊，“輔”支承則應(yīng)保留一定的

25、徑向游隙或選用較大游隙的軸承。由于三個(gè)軸頸和箱體上三個(gè)孔不可能絕對(duì)同軸，因此不能三個(gè)軸承都預(yù)緊，以免發(fā)生干涉，惡化主軸的工作性能，使空載功率大幅度上升和軸承溫升過高。 3主軸傳動(dòng)件位置的合理布置機(jī)床主軸一般都由皮帶或齒輪傳動(dòng)。 （1）傳動(dòng)件的位置皮帶傳動(dòng)裝置大多裝在主軸的尾部，以防止皮帶沾油和便于皮帶更換。 （2）傳動(dòng)力的位置和方向合理布置傳動(dòng)件的軸向和徑向位置，可以改善主軸的受力狀況，減少主軸的變形；改善傳動(dòng)件和軸承的工作條件，減少軸承的受力；提高主軸組件的抗振性能。 傳動(dòng)件布置 4.1.3 主軸軸承的選擇1.滾動(dòng)軸承2.液體動(dòng)壓軸承3.液體靜壓軸承4.其他類型軸承簡(jiǎn)介1.滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承在

26、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、承載能力等主要性能上能滿足大部分主軸組件的工作要求，尤其是在轉(zhuǎn)速和載荷變動(dòng)幅度很大的條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)是：由于軸承內(nèi)的滾動(dòng)體數(shù)目有限，剛度是變化的，高速時(shí)容易引起振動(dòng)和噪聲，而且滾動(dòng)軸承的徑向尺寸比較大。主軸常用滾動(dòng)軸承的類型 (1)角接觸球軸承 (2)雙列短圓柱滾子軸承(3)圓錐滾子軸承 (4)推力軸承 (5)雙向推力角接觸球軸承 (6)滾針軸承 (7)陶瓷滾動(dòng)軸承 典型的主軸滾動(dòng)軸承 2.液體動(dòng)壓軸承(1)液體動(dòng)壓軸承的工作原理多油楔軸承工作原理：主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)周圍可產(chǎn)生幾個(gè)油楔，把主軸推向軸承中央。當(dāng)主軸的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，各油楔的油膜壓力變化值大致相同，不易

27、引起主軸軸心位置的變化。當(dāng)主軸受到外載荷時(shí)，軸承頸稍有偏心，這時(shí)軸承的油楔變薄而壓力升高，與此同時(shí)，其對(duì)面的油楔變厚而壓力降低，形成壓力差，壓力高的油楔將主軸推向壓力低的油楔一邊，使得軸承內(nèi)有了新的平衡。 (2)液體動(dòng)壓軸承的種類固定式多油楔軸承用于磨床砂輪的固定式多油楔軸承用于車床主軸的固定式多油楔軸承活動(dòng)式多油楔 用于車床主軸的固定式多油楔 活動(dòng)式多油楔軸承的結(jié)構(gòu)型式 a 五塊瓦 b 三塊瓦 3.液體靜壓軸承(1)液體靜壓軸承的特點(diǎn) 與動(dòng)壓軸承不同，靜壓軸承的承載能力取決于軸的結(jié)構(gòu)尺寸和液壓系統(tǒng)的供油壓力，而與軸的轉(zhuǎn)速等幾乎無關(guān)，即使軸在低速或靜止?fàn)顟B(tài)下，靜壓軸承也具有很大的承載力。 軸承

28、的油膜剛度高，通常比軸本身的剛度高好幾倍。 由于軸被一層壓力油膜所包圍，故其抗振性（即動(dòng)剛度）比滾動(dòng)軸承好的多。 壓力油膜彌補(bǔ)軸承本身的加工誤差，油膜附著在軸上，軸與軸承的表面凹陷下去的地方均被油膜所填平。因此，有效地減少了由于軸與軸承因幾何誤差和表面粗糙度引起的徑向和軸向跳動(dòng)，提高了主軸的回轉(zhuǎn)精度。 靜壓軸承的靜摩擦系數(shù)極?。ㄐ∮?.001）。 (2)液體靜壓軸承的工作原理(3)液體靜壓軸承的分類液體靜壓軸承按供油方式的不同，可分為恒流量供油和恒壓供油兩類。按軸承承受載荷的方向不同，可分為徑向軸承、推力軸承和徑向推力軸承三種。按油腔形式的不同，可分為對(duì)稱等面積油腔和不等面積油腔兩種。按油腔形

29、狀的不同，可區(qū)分為矩形油腔、環(huán)形油腔、和油槽形油腔。按潤滑油的回油方式 ，可分為有周向回油槽和無周向回油槽兩種。 (4) 靜壓軸承的應(yīng)用靜壓軸承按照其結(jié)構(gòu)和用途分為：徑向軸承、推力軸承和徑向推力軸承。 4.其他類型軸承簡(jiǎn)介(1) 滑動(dòng)軸承(2)空氣靜壓軸承(3)自調(diào)磁浮軸承4.1.4 主軸的結(jié)構(gòu)1.主軸的結(jié)構(gòu)2.主軸的材料和熱處理3.提高主軸工作性能的措施1.主軸的結(jié)構(gòu)車床主軸主要參數(shù)示意圖2.主軸的材料和熱處理主軸材料的選擇，主要應(yīng)根據(jù)耐磨性和熱處理后變形大小來選擇。 (1)為了使主軸得到較高的硬度，增加耐磨性，可選用20Cr滲碳后淬硬。(2)為了提高主軸的強(qiáng)度和韌性，可選用45或40Cr，

30、進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。(3)精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床的主軸，要求精度保持性好，應(yīng)選用熱處理后殘余應(yīng)力小的材料。如：40Cr、65Mn等，整體調(diào)質(zhì)后再作局部淬硬處理。(4)高速機(jī)床的主軸，要求很高的耐磨性和精度保持性，可選用熱處理后能得到極高的硬度和變形最小的材料，如滲碳鋼20CrMnTi進(jìn)行滲碳后淬硬。3.提高主軸工作性能的措施(1)提高主軸的靜剛度 (2)提高主軸的運(yùn)動(dòng)精度 (3)提高主軸的運(yùn)動(dòng)剛度 4.1.5 主軸組件的典型結(jié)構(gòu)1. 兩支承主軸組件的典型結(jié)構(gòu)2. 三支承主軸組件的典型結(jié)構(gòu)使用空心圓錐滾子軸承的主軸組件 （2）轉(zhuǎn)速較高而載荷較小的主軸組件 (3)滾動(dòng)軸承與動(dòng)壓軸承組合的主軸組件MGB141

31、2型高精度半自動(dòng)外圓磨床砂輪架 (4)滾動(dòng)軸承與靜壓軸承組合的主軸組件 滾動(dòng)軸承與靜壓軸承組合的主軸結(jié)構(gòu)1. 前支承靜壓軸承 2. 推力滾柱軸承 3. 前支承靜壓軸承 4. 推力滾柱軸承1. 兩支承主軸組件的典型結(jié)構(gòu)C7620型多刀半自動(dòng)車床的主軸組件 2. 三支承主軸組件的典型結(jié)構(gòu)CK6150型數(shù)控車床的主軸組件 CA6140型車床的主軸組件 4.2 機(jī)床導(dǎo)軌4.2.1 導(dǎo)軌的功用及其應(yīng)滿足的要求4.2.2 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)4.2.3 導(dǎo)軌的類型4.2.1 導(dǎo)軌的功用及其因應(yīng)滿足的要求1.導(dǎo)軌的功用及分類2導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求1.導(dǎo)軌的功用及分類機(jī)床導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向與支承，就是使機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件能夠沿著

32、一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，承受運(yùn)動(dòng)部件及工件的重量和切削力。從機(jī)械結(jié)構(gòu)的角度來說，機(jī)床的加工精度和使用壽命在很大程度上取決于導(dǎo)軌的質(zhì)量。機(jī)床導(dǎo)軌按其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌三種。 2導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求(1)精度 幾何精度 接觸精度 (2)精度保持性 (3)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好4.2.2 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)1導(dǎo)軌的截面形狀2.直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)3.回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)4. 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整裝置1導(dǎo)軌的截面形狀2.直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的常用組合形式 3.回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的截面 4. 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整裝置平鑲條 斜鑲條 (2)壓板4.2.3 導(dǎo)軌的類型1.

33、 滑動(dòng)導(dǎo)軌2. 滾動(dòng)導(dǎo)軌3. 液體靜壓導(dǎo)軌1. 滑動(dòng)導(dǎo)軌（1）滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)滑動(dòng)導(dǎo)軌是使用最多的一種導(dǎo)軌，其特點(diǎn)是導(dǎo)軌面直接接觸.這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，接觸剛度高，抗振性好，但摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別較大，低速易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。(2)滑動(dòng)導(dǎo)軌的材料 滑動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)材料的要求良好的耐磨性內(nèi)應(yīng)力小 導(dǎo)軌副材料的匹配 常用導(dǎo)軌材料2. 滾動(dòng)導(dǎo)軌（1）滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)是：摩擦系數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，因此，運(yùn)動(dòng)輕便靈活，運(yùn)動(dòng)所需功率小，摩擦發(fā)熱少，磨損小，精度保持性好，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，移動(dòng)精度和定位精度都較高。滾動(dòng)導(dǎo)軌還具有潤滑簡(jiǎn)單（有時(shí)可用脂潤滑）的特點(diǎn)。但是，滾

34、動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造比較困難，成本也比較高，而抗振性比較差。另外，滾動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)異物比較敏感，因此，必須有良好的防護(hù)裝置。（2）滾動(dòng)導(dǎo)軌的材料與類型滾動(dòng)導(dǎo)軌的導(dǎo)軌材料最常用的是淬硬鋼導(dǎo)軌。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的類型有以下兩種： 滾動(dòng)導(dǎo)軌塊 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌塊 滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的應(yīng)用 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副 3. 液體靜壓導(dǎo)軌(1)液體靜壓導(dǎo)軌的特點(diǎn)和種類液體靜壓導(dǎo)軌具有下列特點(diǎn)： 摩擦系數(shù)小，（約為0.0005）由于摩擦消耗的功率小，所以機(jī)械效率高，而且低速時(shí)不會(huì)產(chǎn)生爬行。 使用壽命長，導(dǎo)軌面相互不接觸，不會(huì)磨損，能長期保持導(dǎo)軌精度。 油膜具有平均誤差的作用，能減少制造誤差的影響，因而運(yùn)動(dòng)精度高，定位精度和重復(fù)精

35、度也高。 油膜具有較好的吸震能力，所以抗震性好。 雖然需要一套可靠的專用供油裝置，初期投資費(fèi)較多，但因使用壽命長，總成本并不高。液體靜壓導(dǎo)軌按供油方式和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面分類，可分為恒流量供油和恒壓供油兩類。 (2)液體靜壓導(dǎo)軌的工作原理開式靜壓導(dǎo)軌工作原理示意圖 閉式靜壓導(dǎo)軌工作原理示意圖 (3)靜壓導(dǎo)軌的應(yīng)用開式靜壓導(dǎo)軌特點(diǎn)1）承受正方向垂直載荷的性能較好，承受偏載引起的顛覆力矩的性能較差；2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和調(diào)整比較方便；開式靜壓導(dǎo)軌一般用于偏載較小，載荷較均勻的機(jī)床和機(jī)械設(shè)備。 閉式靜壓導(dǎo)軌特點(diǎn)承受正、反方向垂直載荷及偏載引起的顛覆力矩的性能好;2）運(yùn)動(dòng)精度高，動(dòng)態(tài)性能好;3）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜

36、，加工和調(diào)整比較麻煩；閉式靜壓導(dǎo)軌一般用于偏載較大，載荷不均勻的機(jī)床和機(jī)械設(shè)備；也用于精密機(jī)床，或精度要求比較高的機(jī)床部件。4.3 傳動(dòng)裝置4.3.1滾珠絲杠副4.3.2 預(yù)加負(fù)載的雙齒輪齒條傳動(dòng)4.3.3 靜壓蝸桿蝸母條傳動(dòng)4.3.4 雙螺距蝸輪蝸桿副傳動(dòng)4.3.1滾珠絲杠副滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu) 外循環(huán)插管式回珠器 內(nèi)循環(huán)腰形反向回珠器 1.插管式回珠器; 2.滾珠; 3.外循環(huán)螺母; 4.絲杠 1.滾珠; 2.絲杠; 3.內(nèi)循環(huán)螺母; 4.腰形槽反向回珠器 滾珠絲杠預(yù)緊方式 4.3.2 預(yù)加負(fù)載的雙齒輪齒條傳動(dòng)雙齒輪齒條無間隙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1.雙齒輪 2.齒條 3.調(diào)整軸 4.進(jìn)給電機(jī)軸 5.右

37、旋齒輪 6.加載機(jī)構(gòu) 7.左旋齒輪數(shù)控重型臥車的縱向進(jìn)給系統(tǒng)示意圖 液壓預(yù)加負(fù)載式雙齒輪齒條結(jié)構(gòu) 4.3.3 靜壓蝸桿蝸母條傳動(dòng)1. 工作原理2. 靜壓蝸桿蝸母條的材料和特點(diǎn)3. 靜壓蝸桿蝸母條的應(yīng)用1. 工作原理靜壓蝸桿蝸母條傳動(dòng)副的工作原理簡(jiǎn)圖 毛細(xì)管節(jié)流的恒壓靜壓蝸桿蝸母條 1.油箱 2.粗濾油器 3.油泵 4.電機(jī) 6. 精濾油器 7.壓力表 8壓力繼電器 9.毛細(xì)管節(jié)流器 2. 靜壓蝸桿蝸母條的材料和特點(diǎn)靜壓蝸桿蝸母條采用的材料有：a.鋼蝸桿配鑄鐵蝸母條；b.鋼蝸桿配鑄鐵基體涂有SKC3耐磨涂層的蝸母條；c.銅蝸桿配鋼蝸母條或鑄鐵條。靜壓蝸桿蝸母條傳動(dòng)由于既有純液體摩擦的特點(diǎn)，又有蝸

38、桿蝸母條機(jī)械結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，因此特別適宜在重型機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)上應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是：摩擦阻力小，起動(dòng)摩擦系數(shù)可小至0.0005，功率消耗少，傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.940.98，在低速度下運(yùn)動(dòng)也很平穩(wěn)。使用壽命長，齒面不直接接觸，不易磨損，能長期保持精度。抗振性能好，油腔內(nèi)的壓力油層有良好的吸振能力。有足夠的軸向剛度。蝸母條能無限接長，因此，運(yùn)動(dòng)部件的行程可以很長，不象滾珠絲杠那樣受限制。3. 靜壓蝸桿蝸母條的應(yīng)用蝸桿箱固定，蝸母條移動(dòng)的方案 1.蝸母條 2.聯(lián)軸器 3.進(jìn)給箱 4.伺服電機(jī) 5.蝸桿 蝸母條固定，蝸桿箱移動(dòng)的方案 1.蝸桿 2.蝸母條3.進(jìn)給箱 4.伺服電機(jī)5.蝸桿箱 6.變速齒輪

39、4.3.4 雙螺距蝸輪蝸桿副傳動(dòng)雙螺距蝸輪蝸桿副傳動(dòng)屬于普通蝸輪蝸桿副的一種特殊形式。雙螺距蝸桿又稱雙導(dǎo)程蝸桿，其與普通蝸桿的區(qū)別在于：蝸桿左、右兩側(cè)齒面的螺距不相等。由于雙螺距蝸桿左、右齒面的螺距不同，因此，各處的齒厚也不相等，且齒厚沿軸向逐漸增厚或減薄，故雙螺距蝸桿又有變齒厚蝸桿之稱。雙螺距蝸輪蝸桿副示意圖 4.4 支承件4.4.1 支承件的特點(diǎn)與基本要求4.4.2 支承件的受力分析和變形分析4.4.3 支承件的結(jié)構(gòu)剛度與提高其剛度的常用措施4.4.4 減少機(jī)床熱變形的影響4.4.5 支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1 支承件的特點(diǎn)與基本要求支承件應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度重量比。支承件應(yīng)具有較

40、好的動(dòng)態(tài)特性。支承件的熱變形應(yīng)盡量小。支承件的內(nèi)應(yīng)力應(yīng)盡可能小。支承件應(yīng)具有良好的制造和裝配工藝性。4.4.2 支承件的受力分析和變形分析1.支承件的受力分析2.支承件的變形分析1.支承件的受力分析(1)支承件的類型 梁類件 板類件 箱形件 (2)支承件的受力 切削力 重力 摩擦力 慣性力 沖擊或振動(dòng)干擾力 床身受力簡(jiǎn)圖 2.支承件的變形分析支承件的變形一般有三個(gè)部分：自身變形，局部變形和接觸變形。4.4.3 支承件的結(jié)構(gòu)剛度與提高其剛度的常用措施1.支承件的剛度2.提高支承件結(jié)構(gòu)剛度的常用措施1.支承件的剛度(1)自身剛度 (2)局部剛度 (3)接觸剛度 (4)動(dòng)剛度 2.提高支承件結(jié)構(gòu)剛度

41、的常用措施(1)分析機(jī)床在各種不同工作條件下的薄弱環(huán)節(jié)，改善支承件的結(jié)構(gòu)或布局，合理設(shè)計(jì)其截面形狀，以減少所承受的彎曲載荷和扭矩。 (2)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行有限元法計(jì)算，有針對(duì)性的布置筋板與隔板，注意加強(qiáng)聯(lián)結(jié)處的剛度以加強(qiáng)支承件的剛度，以便獲得較好的重量剛度比，即：在較小重量下具有較高的靜剛度。(3)支承件采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 (4)為提高機(jī)床支承件的動(dòng)剛度，加強(qiáng)其抗振性，可適當(dāng)改變支承件的固有頻率和振幅。 (5)在加強(qiáng)支承件本身剛度的同時(shí)，還可設(shè)計(jì)一些特殊的結(jié)構(gòu)幫助加強(qiáng)其剛度。 采用斜床身提高剛度 4.4.4 減少機(jī)床熱變形的影響1.機(jī)床的熱變形2.減少機(jī)床熱變形的措施1.機(jī)床的熱變形機(jī)床工作時(shí)，

42、切削過程、液壓系統(tǒng)、機(jī)械摩擦都會(huì)發(fā)熱，這些熱量，一部分由切屑和冷卻液帶走，一部分向周圍散發(fā)，一部分使工件升溫，一部分使機(jī)床升溫。 2.減少機(jī)床熱變形的措施常用的措施有下列幾種：（1）改進(jìn)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu) 采用熱平衡措施（2）控制溫升 （3）熱位移補(bǔ)償 機(jī)床的熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖 立柱后、側(cè)壁熱平衡隔熱層 4.4.5 支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.支承件的鑄件結(jié)構(gòu)2.支承件的焊接結(jié)構(gòu)3.典型的支承件結(jié)構(gòu)1.支承件的鑄件結(jié)構(gòu)首先，應(yīng)根據(jù)鑄件的特點(diǎn)，避免應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。壁厚應(yīng)盡量均勻。在壁厚不可能一樣厚的地方（如導(dǎo)軌比外壁的厚度要大得多），則應(yīng)均勻過渡。避免突變，因突變處極易產(chǎn)生裂紋。拐角處

43、應(yīng)有圓角，圓滑過度，否則，澆鑄時(shí)突拐處因傳熱較快，首先凝固，待其他部分凝固時(shí)，在突拐處可能會(huì)產(chǎn)生裂紋。鑄件必須便于清砂，要注意清砂口的位置和大小，不僅便于手工清砂，還要便于水爆清砂和機(jī)械化清砂。使風(fēng)槍能伸入和高壓水能沖到內(nèi)腔的每一個(gè)角落。大型鑄件應(yīng)設(shè)計(jì)起吊孔，便于起吊。鑄件表面的加工面應(yīng)盡量處于同一平面，以便可以一次加工，刨出或銑出該平面。 2.支承件的焊接結(jié)構(gòu)避免支承件出現(xiàn)焊接裂紋示例圖 3.典型的支承件結(jié)構(gòu)常用的床身截面形狀 常用床身截面 機(jī)床橫梁結(jié)構(gòu) 底座結(jié)構(gòu) 4.5 其他裝置4.5.1 刀庫1盤式刀庫2 鏈?zhǔn)降稁?.5.2 換刀機(jī)械手1盤式刀庫2 鏈?zhǔn)降稁?.5.2 換刀機(jī)械手1.刀庫

44、2.換刀位置的刀座3.機(jī)械手4.機(jī)床主軸 1.機(jī)床主軸2.刀具3.刀具4.機(jī)械手5.刀庫6.換刀位置的刀座 回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手第5章 先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介5.1 概述5.2 成組技術(shù)GT5.3 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)5.4 并行工程技術(shù)CE5.5 準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（J I T）5.6 精益生產(chǎn)(LP)5.7 敏捷制造(AM)5.8 智能制造系統(tǒng)IMS5.9 仿真技術(shù)和虛擬制造5.10 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（PDM）5.1 概述先進(jìn)制造技術(shù)是以提高企業(yè)的綜合效益為目的，以人為主體，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支柱，并綜合應(yīng)用信息、材料、能源、環(huán)保等新技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)來研究和改造傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)，作用于產(chǎn)品整個(gè)壽命周

45、期的所有適用新技術(shù)的總稱 5.2 成組技術(shù)GT5.2.1 成組技術(shù)的基本原理5.2.2 成組技術(shù)的應(yīng)用(1)在設(shè)計(jì)方面(2)在制造方面(3)生產(chǎn)組織管理方面5.2.1 成組技術(shù)的基本原理成組技術(shù)(Group Technology)是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來統(tǒng)計(jì)事物的某些特征屬性的出現(xiàn)率，從總體上定量地描述事物間客觀存在的相似性，這一統(tǒng)計(jì)學(xué)中相似性原理是成組技術(shù)的基礎(chǔ)。在制造業(yè)中成組技術(shù)正是充分發(fā)掘和利用生產(chǎn)活動(dòng)中有關(guān)事物的相似性。在機(jī)械加工方面，將多種零件按其結(jié)構(gòu)和工藝的相似性分類，以形成若干個(gè)零件組。 JLBM-1 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 5.2.2 成組技術(shù)的應(yīng)用 (1)在設(shè)計(jì)方面用成組技術(shù)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)，

46、賦予各類零件更大的相似性，為實(shí)施成組技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。以成組技術(shù)為指導(dǎo)的設(shè)計(jì)，其合理化和標(biāo)準(zhǔn)化將為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)奠定良好的基礎(chǔ)，并為設(shè)計(jì)信息的重復(fù)使用、加快設(shè)計(jì)速度、節(jié)約時(shí)間做出貢獻(xiàn)。 (2)在制造方面將加工方法、安裝方式和機(jī)床調(diào)整相近似的零件歸類成族，設(shè)計(jì)出這一族的零件的工序，稱作成組工序?？墒雇瑢僖蛔宓牧慵捎猛环N設(shè)備和同一種工藝裝備來進(jìn)行加工。 (3)生產(chǎn)組織管理方面成組生產(chǎn)單元是以零件族為對(duì)象的專業(yè)化生產(chǎn)單位，它是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助管理的技術(shù)基礎(chǔ)。5.3 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)5.3.1 發(fā)展情況5.3.2 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的構(gòu)成及功能5.3.3 五層遞階控制

47、模型5.3.1 發(fā)展情況計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)核心內(nèi)容：(1)企業(yè)內(nèi)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營管理到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動(dòng)是一個(gè)有機(jī)結(jié)合的整體，要作統(tǒng)一的全盤考慮。(2)整個(gè)生產(chǎn)過程是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，產(chǎn)品可看成是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。CIMS的各功能塊 5.3.2 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的構(gòu)成及功能(1)設(shè)計(jì)功能(2)加工制造功能(3)計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理(CAPM)(4)質(zhì)量控制系統(tǒng)5.3.3 五層遞階控制模型(1)工廠級(jí)控制系統(tǒng)(2)車間級(jí)控制系統(tǒng)(3)單元級(jí)控制系統(tǒng)(4)工作站級(jí)控制系統(tǒng)(5)設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)AMRF分級(jí)控制結(jié)構(gòu) 5.4 并行工程技術(shù)CE5.4.1

48、概述5.4.2并行工程技術(shù)及其特點(diǎn)5.4.3 并行工程的效益5.4.1概述并行工程亦稱并行設(shè)計(jì)，它并行地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備。這是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)發(fā)展起來的一門新技術(shù)，目前市場(chǎng)上大多數(shù)CAD/CAM軟件都具有支持并行工程技術(shù)的功能。 5.4.2并行工程技術(shù)及其特點(diǎn)所謂并行工程，就是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其零部件相關(guān)各個(gè)過程的一種設(shè)計(jì)模式。它強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)人員和其他人員協(xié)同工作，在設(shè)計(jì)開始就全面考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理各種因素。它有如下特點(diǎn)：1.強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)工作（Team Work）精神的工作方式2.強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過程的并行性 3.強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過程的系統(tǒng)性 4.強(qiáng)調(diào)

49、設(shè)計(jì)過程快速短反饋 借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作式 并行工程設(shè)計(jì)過程 5.4.3 并行工程的效益(1)縮短產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間(2)降低成本 (3)提高質(zhì)量(4)保證了產(chǎn)品功能的實(shí)用性 (5)增加了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力5.5 準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（J I T）5.5.1 概述5.5.2 JIT的目標(biāo)和實(shí)施手段5.5.3 看板管理5.5.1 概述準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（Just-in-Time）是起源于日本豐田汽車公司的一種生產(chǎn)管理模式。其基本思想是“只在市場(chǎng)需要的時(shí)候就按需要的量生產(chǎn)所需的產(chǎn)品”。這種方法的核心就是追求“零庫存”的生產(chǎn)系統(tǒng)（或最小庫存量），為此開發(fā)了包括“看板”在內(nèi)的一系列措施，逐步形成一套獨(dú)具特色的生產(chǎn)體系，豐田生產(chǎn)方式即

50、J I T生產(chǎn)方式。5.5.2 JIT的目標(biāo)和實(shí)施手段(1) JIT 的目標(biāo)JIT的目標(biāo)以獲取最大利潤，為此目的必須著力于降低成本。 (2)JIT 生產(chǎn)方式的基本手段適時(shí)適量生產(chǎn) 彈性配置勞動(dòng)力 質(zhì)量保證5.5.3 看板管理看板的機(jī)能是傳遞生產(chǎn)和運(yùn)送的指令。JIT的日生產(chǎn)計(jì)劃只下達(dá)到總裝生產(chǎn)線，用“后工序領(lǐng)取”法向前工序領(lǐng)取制件并下達(dá)生產(chǎn)指令是通過看板實(shí)現(xiàn)的，看板就相當(dāng)于各工序之間、物流之間的聯(lián)絡(luò)神經(jīng)。看板記載著生產(chǎn)量、加工方法、加工順序、工時(shí)和運(yùn)送量以及運(yùn)送地點(diǎn)、運(yùn)送時(shí)間、搬運(yùn)工具等信息。從裝配線出發(fā)逐步向前追溯，領(lǐng)走制件和傳遞指令，保證生產(chǎn)適時(shí)適量的進(jìn)行。另外，看板可以實(shí)現(xiàn)目視管理。作業(yè)現(xiàn)

51、場(chǎng)的管理人員對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行情況一目了然，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，便于采取改善對(duì)策，保證“不把不良制品送到后工序”，寧可使問題暴露全線停工，也要及時(shí)采取改善措施將問題解決，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。5.6 精益生產(chǎn)(LP)5.6.1概述5.6.2 精益生產(chǎn)的特征5.6.3 精益生產(chǎn)的體系5.6.1概述制造業(yè)正從大批大量生產(chǎn)方式向精益生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。日本經(jīng)濟(jì)騰飛在很大程度上正是因?yàn)樗麄儎?chuàng)造出了精益生產(chǎn)這種新的生產(chǎn)方式。 5.6.2 精益生產(chǎn)的特征(1)以用戶為“上帝”(2)以“精簡(jiǎn)”為手段(3)以人為“中心” (4)并行設(shè)計(jì)和Team Work的工作方式(5)JIT 的供貨方式 (6)“零缺陷”的工作目標(biāo) 5.6.3 精益生產(chǎn)的體系全面質(zhì)量管理，是保證產(chǎn)品的質(zhì)量，追求實(shí)現(xiàn)“零缺陷”主要措施。準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)，是縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)“零庫存”降低生產(chǎn)成本的有效方法。成組技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)多品種、小批量，按顧客定單組織生產(chǎn)