第一章-金屬切削機床的總體設計課件

機械制造裝備設計機械制造裝備設計目錄第一章金屬切削機床的總體設計

第一節(jié)機床的基本要求 第二節(jié)金屬切削機床的設計步驟 第三節(jié)機床的總體布局 第四節(jié)機床主要技術參數(shù)的確定目錄第一章金屬切削機床的總體設計 第一節(jié)機床的基1.1機床的基本要求一、機床應具有的性能指標1、工藝范圍指機床適應不同生產(chǎn)要求的能力。包括可加工的零件類型、形狀和尺寸范圍，能完成的工序種類等。2、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；高精度機床。其公差值的比值約為1：0.4：0.25。第一節(jié)機床的基本要求1.1機床的基本要求一、機床應具有的性能指標第一節(jié)機1.工藝范圍不同的生產(chǎn)模式對工藝范圍要求不同：

單件大量生產(chǎn)——要求加工效率高、工藝范圍窄，機床結構簡單。如：組合機床。

單件小批量生產(chǎn)——要求擴大機床功能，工藝范圍廣，機床結構復雜。如：通用車床。

多品種小批量生產(chǎn)——要求機床運動和刀具多，加工精度高，工藝范圍廣。如：數(shù)控機床、加工中心。

通用機床都具有較寬的工藝范圍；數(shù)控機床的工藝范圍比傳統(tǒng)通用機床更寬，使其具有良好的柔性；專用機床和專門化機床則應合理地縮小工藝范圍。1.1機床的基本要求1.工藝范圍不同的生產(chǎn)模式對工藝范圍要求不同：13、生產(chǎn)率和自動化指機床在單位時間內(nèi)所能加工的工件數(shù)量。4、可靠性機床在整個使用壽命期間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃园▋蓚€方面：一是機床在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度；二是可修復機床失效后在規(guī)定時間內(nèi)修復的難易程度。1.1機床的基本要求3、生產(chǎn)率和自動化1.1機床的基本要求1.1機床的基本要求二、人機關系

機床除具有一定的技術性能指標外，還應有良好的人機關系。即使機床符合人的生理和心理特征，實現(xiàn)人機環(huán)境高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為操作者創(chuàng)造一個安全、舒適、可靠、高效的工作條件；能減輕操作者精神緊張和身體疲勞。1.1機床的基本要求二、人機關系1.2金屬切削機床的設計步驟

第二節(jié)金屬切削機床的設計步驟機床設計大致包括四個階段：第一、總體設計（產(chǎn)品規(guī)劃、方案設計）第二、技術設計第三、零件設計第四、樣機試制和鑒定1.2金屬切削機床的設計步驟第二節(jié)金屬切一、總體設計1．掌握機床的設計依據(jù)（產(chǎn)品規(guī)劃－－調(diào)查研究）根據(jù)設計要求，進行調(diào)查研究。2．工藝分析（方案設計）優(yōu)化加工方案。必要時畫出加工示意圖。

3．總體布局（方案設計）

根據(jù)確定的工藝方案，確定機床刀具和工件的相對運動，確定各部件的相互位置。1.2金屬切削機床的設計步驟一、總體設計1.2金屬切削機床的設計步驟總體布局設計步驟：

分配機床運動→選擇傳動形式和機床的支承形式→安排操作位置→擬定提高剛度的措施→造型設計和色彩選擇。另外，應畫出傳動原理圖，主要部件的結構草圖，液壓系統(tǒng)原理圖，電氣控制電路圖，操縱控制系統(tǒng)原理圖。畫出機床聯(lián)系尺寸圖——機床原始總圖。1.2金屬切削機床的設計步驟總體布局設計步驟：1.2金屬切削機床的設計步驟總體設計階段應采用可靠性設計原理，進行預防故障設計。利用概率設計，將所設計零件的失效概率限制在允許的很小范圍內(nèi)，以滿足可靠性定量的要求。1.2金屬切削機床的設計步驟總體設計階段應采用可靠性設計原理，進行預防故障設計。利用

可靠性設計的六條原則：①采用成熟的經(jīng)驗或經(jīng)分析試驗驗證了的方案；②結構簡單，零部件數(shù)量少；③多用標準化、通用化零部件；④重視維修性，便于檢修、調(diào)整、拆換；⑤重視關鍵零件的可靠性和材料選擇；⑥充分運用故障分析成果，及時反饋，盡早改進。1.2金屬切削機床的設計步驟可靠性設計的六條原則：1.24．確定主要的技術參數(shù)主要參數(shù)包括：主參數(shù)和尺寸參數(shù)運動參數(shù)動力參數(shù)1.2金屬切削機床的設計步驟4．確定主要的技術參數(shù)1.2金屬切削機床的設計步驟二、技術設計畫出傳動系統(tǒng)圖，繪制部件裝配圖，繪制電氣系統(tǒng)安裝接線圖，液壓系統(tǒng)和控制操作系統(tǒng)裝配圖，繪制總裝配圖及部件裝配圖三、零件設計及資料編寫四、樣機試制和鑒定樣機試制；空車試運轉；隨后進行工業(yè)性試驗，在額定載荷下進行試工作，并寫出工業(yè)性試驗報告。1.2金屬切削機床的設計步驟二、技術設計1.2金屬切削機床的設計步驟1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）機床通用型號表示方法（摘示GB/T15375－2008）1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）機床通用型

機床分為十一大類，每類通用機床都有它的主參數(shù)系列，而每一規(guī)格又有基型和變型，合稱為這類機床的系列和型譜。

機床系列型譜（GB/T15375－2008）1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）機床分為十一大類，每類通用機床都有它的主參數(shù)系列，而每一

（一）機床的工作原理

通過刀具與工件之間的相對運動，由刀具切除工件表面多余的金屬材料，形成工件加工表面的幾何形狀、尺寸，并達到其精度要求。

機床的運動功能設計1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）一、分配機床的運動 （一）機床的工作原理機床的運動功能設計1.3機床的總（二）工件表面的形成原理

1.幾何表面的形成原理2.發(fā)生線的形成(1)軌跡法(2)成形法(仿形法)(3)相切法(4)范成法

1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）（二）工件表面的形成原理1.3機床的總體布局（金屬切削幾何表面的形成原理

任何表面都可看作一條曲線（或直線）沿另一條曲線（或直線）運動的軌跡。前者稱為母線，后前者稱為導線1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）幾何表面的形成原理 任何表面都可看作一條曲線（或直線）沿另

3.加工表面的形成方法加工表面的形成方法是母線形成方法和導線形成方法的組合。故加工表面形成所需的刀具與工件之間的相對運動也是形成母線和導線所需相對運動的組合。1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）3.加工表面的形成方法1.3機床的總體布局（金屬切（三）機床運動分類

1、按運動性質(zhì)直線運動回轉運動2、按運動功能成形運動3、按運動之間的關系獨立運動復合運動（如車螺紋）非成形運動主運動進給運動（或形狀創(chuàng)成運動）1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）（三）機床運動分類 1、按運動性質(zhì)直線運動2、按運動功能成形（四）機床運動功能設計方案

1.選取坐標系沿Ｘ、Ｙ、Ｚ軸的直線運動符號和運動量仍用Ｘ、Ｙ、Ｚ表示；繞Ｘ、Ｙ、Ｚ軸的回轉運動用Ａ、Ｂ、Ｃ表示，其運動量用表示。

1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）（四）機床運動功能設計方案1.3機床的總體布局（金屬切數(shù)控臥式車床坐標系1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）數(shù)控臥式車床坐標系1.3機床的總體布局（金屬切削機床2.寫出機床運動功能式

運動功能式表示機床的運動個數(shù)、形式（直線或回轉運動）、功能（主運動、進給運動、非成形運動，分別用下標ｐ、ｆ、ａ表示）及排列順序。

左邊寫工件，用Ｗ表示。右邊寫刀具，用Ｔ表示。中間寫運動，按運動順序排列，并用“／”分開。

1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）如：2.寫出機床運動功能式1.3機床的總體布局（金屬切3.畫出機床運動原理圖

機床運動原理圖是將機床運動功能式用簡潔的符號和圖形表達出來，是機床傳動系統(tǒng)設計的依據(jù)。1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）3.畫出機床運動原理圖1.3機床的總體布局（金屬切削1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）4.運動功能分配設計運動功能分配設計是確定運動功能分配式中“接地”的位置，用“●”表示，

“●”左側的運動由工件完成，

“●”右側的運動由刀具完成。車床的運動功能分配設計銑床的運動功能分配設計1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）4.運動功能分配設計車床的運動功能分配設計銑床的運動功能分1.3機床的總體布局1、將運動分配給質(zhì)量小的零部件。運動件質(zhì)量小，慣性小，需要的驅動力就小，傳動機構體積小；制造成本低。

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、運動的分配應視工件形狀而定。機床運動的分配原則：1.3機床的總體布局1、將運動分配給質(zhì)量小的零部件。機5.畫出機床傳動原理圖

1.3機床的總體布局將動力源與執(zhí)行件、一執(zhí)行件和另一執(zhí)行件之間的運動和傳動關系同時表示出來，即傳動原理圖。5.畫出機床傳動原理圖1.3機床的總體布局1.3機床的總體布局二、選擇傳動形式和支承型式主傳動驅動電動機類型交流電動機驅動直流電動機驅動單速電動機雙速電動機變頻調(diào)速電動機機床傳動的形式機械傳動－－液壓傳動－－優(yōu)點：滑移齒輪變速，變速級數(shù)一般少于30級，它傳遞功率大，變速范圍較廣，傳動比準確，工作可靠。缺點：有相對轉速損失，工作中不能變速。優(yōu)點：無級變速，傳動平衡，運動換向沖擊小，易于實現(xiàn)直線運動。1.3機床的總體布局二、選擇傳動形式和支承型式主傳動驅動臥式支撐：支撐件高度方向尺寸<長度方向尺寸；立式支撐：支撐件高度方向尺寸>長度方向尺寸；1.3機床的總體布局支承型式：機床支撐件的狀態(tài)。臥式支撐：支撐件高度方向尺寸<長度方向尺寸；1.3機床的立柱支撐單臂支撐龍門支撐1.3機床的總體布局特點：臥式支承的機床，重心低，剛度大，是中小型機床的首選支承形式。立式支承又稱為柱式支承，簡稱為立柱。這種支承占地面積小，剛度較臥式差，機床的操作位置比較靈活。龍門框架支承，是單臂支承的改進形式,又稱為雙柱式支承，適用于立式大型機床。立柱支撐單臂支撐龍門支撐1.3機床的總體布局特點：臥式支1.3機床的總體布局三、安排操作部位機床總體設計,在考慮達到技術性能指標的同時，必須注意機床操作者的生理和心理特征，充分發(fā)揮人和機床的各自特點，達到人機最佳綜合功效。

1.3機床的總體布局三、安排操作部位1.3機床的總體布局

機床各部件相對位置的安排，應保證：①操作者和工件有適當?shù)南鄬ξ恢茫凶銐虻幕顒涌臻g，以便于工件的裝卸、刀具的安裝調(diào)試、加工情況的觀察和工件檢驗；②操作者與操作手柄等控制元件的適當位置，有足夠的操作空間，達到操作準確、省力、方便；③操作件應按JB/T7270－JB/T7277（或GB4141）選用，操作件之間有合理的距離；④功能不同的按鈕應有不同的顏色，且這些顏色應和人的視覺習慣一致、符合人的心理生理特征。防止誤操作。1.3機床的總體布局機床各部件相對位置的安排1.3機床的總體布局四、提高動剛度的措施1、提高抗振性能機床的抗振性是指機床工作部件在交變載荷下抵抗變形的能力，包括抵抗受迫振動（抗振性）和自激振動（切削穩(wěn)定性）的能力。影響機床振動的因素：

（１）機床的靜剛度（２）機床的阻尼特征（３）機床系統(tǒng)的固有頻率1.3機床的總體布局四、提高動剛度的措施

針對影響機床性能較大，且固有頻率較低的振型制定措施。隔離外振源:主運動電動機與主機分離，用橡膠摩擦傳動驅動主運動對于傳動鏈振源（無法隔離的振源）采用變頻無級調(diào)速或雙速電動機，縮短傳動鏈；提高傳動鏈傳動組件、主軸組件的剛度，提高其固有角頻率；大傳動件設計動平衡或阻尼機構；提高各部件結合面精度，增強局部剛度。預防受迫振動的措施：預防自激振動的措施：增大工作部件的阻尼比調(diào)整切削寬度及時修磨刀具，穩(wěn)定切削1.3機床的總體布局針對影響機床性能較大，且固有頻率較低的振型制定措施。預2、減小熱變形內(nèi)部熱源：電動機、液壓系統(tǒng)、機械摩擦副、切削熱外部熱源：環(huán)境溫度、周圍熱源輻射自身因素：熱源分布不均，金屬材料不同的熱膨脹系數(shù)；減少熱變形的措施：隔離熱源：電動機、液壓泵、油箱與主機分離控制環(huán)境溫度：精密、數(shù)控機床需要在恒溫條件下工作強制冷卻熱源：采用切削液冷卻加工部位，壓力潤滑油循環(huán)冷卻主軸軸承、利于排屑。熱源相對結構對稱，熱變形后中心位置不變改善排屑狀態(tài)1.3機床的總體布局2、減小熱變形1.3機床的總體布局3、降低噪聲1.3機床的總體布局

機床噪聲來源：機械噪聲、液壓噪聲、電磁噪聲、空氣動力噪聲。

機械噪聲中，齒輪振動影響傳動平穩(wěn)性，是主要噪聲源。產(chǎn)生的因素是齒輪的齒距偏差fpt和一齒切向綜合偏差fi'

，是由滾刀的制造和安裝誤差以及齒輪的制造誤差造成的。3、降低噪聲1.3機床的總體布局機床噪聲來源：機械噪3、降低噪聲

措施：①縮短傳動鏈

②采用小模數(shù)、硬面齒輪，降低傳動件的線速度③提高齒輪的第Ⅱ組精度（fpt齒距偏差、fi‘

一齒切向綜合偏差）；

④采用增加齒數(shù)、減小壓力角或圓柱螺旋齒輪，增加齒輪嚙合的重合度，機床齒輪的重合度應不小于1.3；

⑤提高阻尼比，提高支撐件的剛度。1.3機床的總體布局3、降低噪聲措施：①縮短傳動鏈1.3機床的總體布局1.3機床的總體布局五、造型設計機床的造型必須與功能相適應，功能決定造型，造型表現(xiàn)功能。機床的造型設計是在保證人機關系的基礎上，應用藝術規(guī)律和造型美學法則加以精煉和塑造，得到恰到好處的造型。機床造型總的原則是經(jīng)濟實用，美觀大方。盡管人的審美觀不盡相同，但還是有規(guī)律可循，良好的外觀造型應從機床造型設計和色彩兩方面去評價。1.3機床的總體布局五、造型設計1.3機床的總體布局

外觀造型應使機床整體統(tǒng)一，均衡穩(wěn)定，比例協(xié)調(diào)。部件的形體目前多流行小圓角過渡的棱柱體造型,長、寬（或高）的比率要適當，常用的比值為：黃金分割比率、均方根比率、整數(shù)比率等；各部件的形體比率相互協(xié)調(diào),做到銜接緊密、轉換自然，組合而成的外形輪廓的幾何線型要大體一致，達到線型風格的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；整體造型應使人感到穩(wěn)定而不笨重，輕巧且安定。

1.3機床的總體布局外觀造型應使機床整體統(tǒng)一，均1.3機床的總體布局

色彩可配合造型使機床達到人的審美要求。機床的主色調(diào)是綠色。實踐證明，綠色有助于提高勞動生產(chǎn)率，藍色和紫色則降低勞動生產(chǎn)率。國內(nèi)外各種機床多采用綠色，它給人以貼近自然，適宜、舒暢的感覺，同時也是一種耐油污的隱蔽色。

機床色彩應適應不同的使用環(huán)境，熱帶地區(qū)使用的機床宜采用冷色，如乳白色、奶黃色，使人產(chǎn)生清涼、心情平靜的感覺；寒冷地區(qū)應采用暖色，如桔黃色、桔紅色等，以增強人們的溫暖感。1.3機床的總體布局色彩可配合造型使機床1.4機床主要技術參數(shù)的確定一、主參數(shù)和尺寸參數(shù)二、運動參數(shù)（1）主運動參數(shù)（2）主軸轉速和變速范圍（3）標準公比和標準轉速數(shù)列（4）進給運動參數(shù)三、動力參數(shù)（1）確定主傳動功率（2）確定進給傳動功率1.4機床主要技術參數(shù)的確定一、主參數(shù)和尺寸參數(shù)基本參數(shù)——主參數(shù)機床主參數(shù)是代表機床規(guī)格大小及反映機床最大工作能力的一種參數(shù)。通用機床的主參數(shù)通常都以機床的最大加工尺寸來表示；專用機床的主參數(shù)一般以與通用機床相對應的主參數(shù)表示。為了更完整地表示機床的工作能力和加工范圍，可在主參數(shù)后面標出第二主參數(shù)，如最大工件長度、最大跨距等。機床的主參數(shù)已規(guī)定在“GB/T15375—2008《金屬切削機床型號編制方法》”中，每種機床的主參數(shù)按等比數(shù)列排列。1.4機床主要技術參數(shù)的確定基本參數(shù)——主參數(shù)機床主參數(shù)是代表機床規(guī)格大小及反映機床最大主參數(shù)——各類主要機床的主參數(shù)和折算系數(shù)機床主參數(shù)名稱主參數(shù)折算系數(shù)第二主參數(shù)臥式車床床身上最大回轉直徑1/10最大工件長度立式車床最大車削直徑1/100最大工件高度搖臂鉆床最大鉆孔直徑1/1最大跨距臥式鏜銑床鏜軸直徑1/10－坐標鏜床工作臺面寬度1/10工作臺面長度外圓磨床最大磨削直徑1/10最大磨削長度內(nèi)圓磨床最大磨削孔徑1/10最大磨削深度矩臺平面磨床工作臺面寬度1/10工作臺面長度齒輪加工機床最大工件直徑1/10最大模數(shù)龍門銑床工作臺面寬度1/100工作臺面長度升降臺銑床工作臺面寬度1/10工作臺面長度龍門刨床最大刨削寬度1/100最大刨削長度插床及牛頭刨床最大插削及刨削長度1/10－拉床額定拉力（t）1/1最大行程主參數(shù)——各類主要機床的主參數(shù)和折算系數(shù)機床主參數(shù)名稱主參數(shù)基本參數(shù)——尺寸參數(shù)機床尺寸參數(shù)是指機床主要結構的尺寸參數(shù)。包括：

1、與工件有關的尺寸參數(shù)；

2、與工、夾、量具有關的尺寸參數(shù)；

3、主要的結構尺寸。1.4機床主要技術參數(shù)的確定基本參數(shù)——尺寸參數(shù)機床尺寸參數(shù)是指機床主要結構的尺寸參數(shù)。二、運動參數(shù)機床運動參數(shù)是指機床執(zhí)行件，如主軸、工作臺、刀架等的運動速度。運動運動參數(shù)主運動回轉的主軸轉速（轉/分）直線的工作臺（滑枕）雙行程數(shù)（雙行程/分）進給運動直線的工作臺（刀架）進給量（毫米/轉）工作臺（刀架）進給量（毫米/分）回轉的轉臺（頭架）進給量（轉/分）輔助運動直線的工作臺（刀架）快速運動速度（米/分）1.4機床主要技術參數(shù)的確定二、運動參數(shù)機床運動參數(shù)是指機床執(zhí)行件，如主軸、工作臺、刀架二、運動參數(shù)—主運動參數(shù)主運動為回轉運動的機床，主運動參數(shù)為主軸轉速n(單位：r／min)：主運動為直線運動的機床，主運動參數(shù)是刀具每分鐘往復次數(shù)（單位：次/min），或稱為雙行程數(shù)；也可以是裝夾工件的工作臺的移動速度。1.4機床主要技術參數(shù)的確定二、運動參數(shù)—主運動參數(shù)主運動為回轉運動的機床，主運動參數(shù)為二、運動參數(shù)—主運動參數(shù)主運動為旋轉運動時，機床主軸轉速n(單位為r／min)：

專用機床可根據(jù)特定工序實際使用的切削速度和工件(或刀具)的直徑確定主軸轉速，且大多數(shù)情況只需一種速度。

通用機床，為適應各種不同的加工要求，主軸應有一定的變速范圍和變速方式(有級或無級變速)。n：主軸轉速(r/min)v:切削速度(m/min)d:工件或刀具直徑(mm)1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-1)二、運動參數(shù)—主運動參數(shù)主運動為旋轉運動時，機床主軸轉速n(1、nmin和nmax的確定

dmax、dmin為最大最小經(jīng)濟加工直徑

dmax=K1D

dmin=K2dmax(臥式車床K1=0.5，搖臂鉆床K1=1.0；K2=0.2-0.25)二、運動參數(shù)—主運動參數(shù)1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-2)1、nmin和nmax的確定dmax、dmin為最大最小例題:確定臥式車床主軸的轉速范圍。硬質(zhì)合金車刀半精車小直徑鋼材外圓時達最高轉速，取Vmax=200m/min，K1=0.5,K2=0.25,機床能加工的最大直徑為400mm（主參數(shù)）。則:

1.4機床主要技術參數(shù)的確定例題:確定臥式車床主軸的轉速范圍。硬質(zhì)合金車刀半精車小直徑鋼高速鋼車刀粗車低碳鋼工件表面時可能達最低轉速，取Vmin=30－50m/min，機床能加工的最大直徑為400mm。則:

1.4機床主要技術參數(shù)的確定高速鋼車刀粗車低碳鋼工件表面時可能達最低轉速，取Vmin=3高速鋼刀具精車合金鋼材料的梯形螺紋時達最低轉速，取Vmin=1.5m/min，機床能加工絲杠最大直徑在40～50mm左右。綜上所述,再考慮留有技術儲備,最后確定

nmax

=1600r/minnmin

=10r/min1.4機床主要技術參數(shù)的確定高速鋼刀具精車合金鋼材料的梯形螺紋時達最低轉速，取Vmin=（2）主軸轉速的合理排列已知變速范圍，若采用有級變速，應進行主軸轉速分級；目前，多數(shù)機床主軸轉速是按等比級數(shù)排列，其公比為,轉速級數(shù)用Z表示。

二、運動參數(shù)—主運動參數(shù)各級轉速：變速范圍：1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-3)（2）主軸轉速的合理排列二、運動參數(shù)—主運動參數(shù)各級轉速：變①簡化設計

如果公比為，且轉速級數(shù)為Z（例如Z＝24）。則可分解成幾個等比數(shù)列的乘積，使傳動設計簡化。主軸轉速的合理排列按照等比數(shù)列排列的原因：

設計簡單；使用方便，最大相對轉速損失率相等1.4機床主要技術參數(shù)的確定①簡化設計主軸轉速的合理排列按照等比數(shù)列排列的原因：各因子數(shù)列之積等于Z、、、－－各因子數(shù)列的項數(shù)、、、－－各因子數(shù)列的級比指數(shù)級比:各因子數(shù)列的公比。級比是公比的整數(shù)次冪，冪指數(shù)稱為級比指數(shù)1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-4)各因子數(shù)列之積等于Z、、、－－各因子數(shù)列的項數(shù)級比:1.4機床主要技術參數(shù)的確定為什么這樣分解等比數(shù)列？

4個因子數(shù)列相當于機床的4個“變速手柄”，各因子數(shù)列的項數(shù)相當于該“變速手柄”的變速檔數(shù)。1.4機床主要技術參數(shù)的確定為什么這樣分解等比數(shù)列？1.4機床主要技術參數(shù)的確定主軸轉速n10=n1φ9、n11=n1φ10、n12=n2φ11各重復一次，即有兩條傳動路線產(chǎn)生。1.4機床主要技術參數(shù)的確定主軸轉速n10=n1φ9、n②使用方便最大相對轉速損失率相等等比數(shù)列轉速的轉速通式為則機床的切削速度與工件（或刀具）直徑的關系為

1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-5)②使用方便最大相對轉速損失率相等等比數(shù)列轉速的轉

的對數(shù)值是對數(shù)值的一次函數(shù)，斜率為1，函數(shù)圖像是與切削速度對數(shù)坐標軸成45o的斜線，取j=1~Z，可得到Z條平行間距相等的斜線。1.4機床主要技術參數(shù)的確定由上式可得：的對數(shù)值是對數(shù)值的一次函數(shù)，斜率為1，函數(shù)1.4機床主要技術參數(shù)的確定1.4機床主要技術參數(shù)的確定考慮刀具壽命，實際加工時用nj，則其相對轉速損失為n-nj

相對轉速損失率為：

加工某工件的最佳切削速度為v，相應的轉速為n：最大相對轉速損失率為n趨近與nj+1時：1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-6)考慮刀具壽命，實際加工時用nj，則其相對轉速損失為n-nj結論：最大相對轉速損失率相等。Amax只與公比φ有關。

Amax它影響機床的勞動生產(chǎn)率，特別是加工時間長的大型重型機床。因此是機床設計的重要指標之一。1.4機床主要技術參數(shù)的確定結論：1.4機床主要技術參數(shù)的確定（3）標準公比值和標準轉速系列①標準公比的規(guī)定：

>1，因為機床要滿足不同的工藝需求，需要一系列等比數(shù)列轉速，nmin~nmax逐漸變大；

1<≤2，因為大，則Amax大，對機床生產(chǎn)率影響率大，所以規(guī)定Amax≤50%。1.4機床主要技術參數(shù)的確定（3）標準公比值和標準轉速系列1.4機床主要技術參數(shù)的確②標準公比規(guī)律Ⅰ(單速電機驅動)：

轉速nj經(jīng)E1級變速后，轉速值呈10倍的關系，即1.4機床主要技術參數(shù)的確定②標準公比規(guī)律Ⅰ(單速電機驅動)：1.4機床主要技術參數(shù)③標準公比規(guī)律Ⅱ：為適應雙速電機驅動的需要，要求轉速nj經(jīng)E2級變速后，轉速值呈2倍的關系，即1.4機床主要技術參數(shù)的確定③標準公比規(guī)律Ⅱ：為適應雙速電機驅動的需要，要求轉速nj經(jīng)E④標準轉速系列

機床主軸的等比數(shù)列轉速與數(shù)學中的等比數(shù)列是有區(qū)別的，雖然標準公比寫成精度為的小數(shù)，但標準公比（2除外）都是無理數(shù)，機械傳動無法實現(xiàn)、等的傳動比，尤其是，，因而主軸轉速數(shù)列的公比是近似的，確定主軸轉速數(shù)列時應參照標準數(shù)列值。

1.4機床主要技術參數(shù)的確定④標準轉速系列機床主軸的等比數(shù)列轉速與數(shù)學中的等比數(shù)1.4機床主要技術參數(shù)的確定12.513.214.015.016.017.018.019.020.021.222.423.625.026.528.030.031.533.535.537.540.042.545.047.550.053.056.060.063.067.071.075.080.085.090.095.010010611211812513214015016017018019020021222423625026528030031533535537540042545047550053056060063067071075080085090095010001060112011801250132014001500表1-1R40的標準數(shù)列（摘自GB/T2822－2005）注：1、R40表示

2、因1.0640≈10故可得10～150、100～1500間的標準數(shù)列；但10～12.5之間無10.6、11.8，即10～12.5之間標準數(shù)列公比為3、由于1.064≈1.26，可以從該表中選擇R10（）的標準數(shù)列。

4、由于1.066≈1.41，可以從該表中選擇公比φ＝1.41的標準數(shù)列。1.4機床主要技術參數(shù)的確定12.513.214.015當選定標準公比之后，轉速數(shù)列可從GB/T2822中查出。本標準規(guī)定了0.01mm~20000mm范圍內(nèi)機械制造業(yè)中常用的標準尺寸(直徑、長度、高度等)系列。本標準適用于有互換性或系列化要求的主要尺寸(如安裝、連接尺寸，有公差要求的配合尺寸，決定產(chǎn)品系列的公稱尺寸等)。其他結構尺寸也應盡可能采用。表1-2標準公比1.061.121.261.411.581.782

25.7%10.7%20.6%29.1%36.7%43.8%50%

1.0621.0641.0661.0681.06101.06121.4機床主要技術參數(shù)的確定當選定標準公比之后，轉速數(shù)列可從GB/T2822中查出。本例1-1某機床主軸有18級等比數(shù)列轉速，，公比，試確定各級主軸轉速。

因為：解：公比規(guī)律1.4機床主要技術參數(shù)的確定例1-1某機床主軸有18級等比數(shù)列轉速，1.4機床主要技術參數(shù)的確定又因為：60751201502403004756009501200再由公比規(guī)律：可得：1.4機床主要技術參數(shù)的確定又因為：607512重要規(guī)律為:

1.4機床主要技術參數(shù)的確定重要規(guī)律為:1.4機床主要技術參數(shù)的確定標準公比值有：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2。標準轉速系列可由標準數(shù)列查取。①標準公比值和標準轉速系列用于旋轉主運動、直線主運動、等比進給運動。對于無級變速系統(tǒng)可參考標準公比。1.4機床主要技術參數(shù)的確定（4）公比選用原則標準公比值有：①標準公比值和標準轉速系列用于旋轉主運

A結構中型機床不能太大不能很復雜取1.26,1.41大型機床不能大(要小)可以復雜點取1.12,1.26或1.06小型機床可以大一些結構簡單取1.58,1.78甚至2半自動車床要小工藝范圍小結構不復雜取1.12,1.26專用機床要小工藝范圍小結構不復雜取1.12,1.26②公比的選用1.4機床主要技術參數(shù)的確定A圓整；宜采用雙聯(lián)、三聯(lián)滑移齒輪變速

Z取68912161824

(5)變速范圍Rn，公比φ和級數(shù)Z的關系1.4機床主要技術參數(shù)的確定(5)變速范圍Rn，公比φ和級數(shù)Z的關系1.4機床主要技三、動力參數(shù)

動力參數(shù)包括驅動機床的各種電動機功率或扭矩，液壓馬達和油缸的牽引力等。各傳動件的結構參數(shù)都是根據(jù)動力參數(shù)設計的。

1.4機床主要技術參數(shù)的確定動力參數(shù)：指主運動、進給運動和輔助運動的動力消耗，它主要由機床的切削載荷和驅動的工件質(zhì)量決定。三、動力參數(shù)1.4機床主要技術參數(shù)的確定動力參數(shù)：指主運1、主電動機功率的確定機床主運動的功率為

1.4機床主要技術參數(shù)的確定①切削功率的確定有（P切）

專用機床：機床的功率可根據(jù)特定工序的切削用量計算或測定通用機床：目前單純用計算的方法來確定功率是困難的，故通常用類比、測試和近似計算幾種方法互相校核來確定。通用機床，刀具與工件材料和切削用量變化大，也可根據(jù)機床檢驗標準中規(guī)定的切削條件進行計算。P切—切削工件所消耗的功率P空—空載功率P附—隨負荷增大而增加的附加機械摩擦損耗功率（1-7)1、主電動機功率的確定1.4機床主要技術參數(shù)的確定①切削②機床主運動的空轉功率損失與傳動件的預緊程度及裝配質(zhì)量有關，是傳動件摩擦、攪油等因素引起的，其大小隨傳動件轉速的增大而增大。中型機床主傳動空轉功率損失可用下列經(jīng)驗公式進行計算：1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-8)②機床主運動的空轉功率損失1.4機床主②機床主運動的空轉功率損失da—主傳動鏈除主軸外所有傳動軸的平均直徑(mm)，主傳動鏈結構未確定時，按電機功率估算：1.5＜P主≤2.8kW

da＝30；2.5＜P主≤7.5kW

da＝35；7.5＜P主≤14kW

da＝40d主—主軸前后支承的平均直徑(mm)n主—機床主軸轉速(r/min)；估算空載功率時，n主按主軸計算轉速確定∑ni—當主軸轉速n主時，傳動鏈內(nèi)除主軸外各傳動軸的相應轉速之和(r/min)k1—潤滑油粘度影響系數(shù),

N46時，k1=3.5；N32時，k1=3.15；k2—主軸軸承系數(shù)，兩支承主軸k2=2.5；三支承主軸k2=3。1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-8)②機床主運動的空轉功率損失da—主傳動鏈除③附加機械摩擦損耗功率P附η機—主傳動鏈機械效率，是主傳動鏈中各傳動副的機械效率的乘積。

η機＝η1η2η3……。產(chǎn)生原因：機床切削工件時，齒輪、軸承等零件上的接觸壓力增大，無用功耗損增大。比P空多出的那部分功率，稱為附加機械摩擦損失功率P附，切削功率越大，附加機械摩擦損失功率越大。1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-9)③附加機械摩擦損耗功率P附η機—主傳動鏈機械效率，是主傳

因此，主運動電機功率為：當主傳動鏈的結構方案尚未確定時（進行估算）：η總—機床總機械效率，主運為旋轉運動：η總＝0.7～0.85，機構簡單或主軸轉速較低時，η總取大值；主運為直線運動：η總＝0.6～0.7。1.4機床主要技術參數(shù)的確定另外，也可在統(tǒng)計分析的基礎上，參考同類機床確定（P16表1-3）（1-10)（1-11)因此，主運動電機功率為：當主傳動鏈的結構方案尚未確定時（進2.進給運動電動機功率的確定1)進給運動與主運動合用一臺電動機普通車床；自動車床；銑床、臥式鏜床；齒輪機床；不單獨計算進給功率，而是在確定主電動機功率時引入一個系數(shù)K。1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-12)2.進給運動電動機功率的確定普通車床2）進給運動中工作進給與快速移動合用一臺電動機快速電動機滿載起動，且加速度大，所消耗的功率遠大于工作進給功率，且工作進給與快速移動不同時進行。所以該電動機功率按快速移動功率選取。數(shù)控機床屬于這類情況。1.4機床主要技術參數(shù)的確定2）進給運動中工作進給與快速移動合用一臺電動機快速電動機3）進給運動單獨使用一臺電動機Q－－最大進給牽引力(N）；vf－－最大進給速度(m/min)；ηf－－進給傳動系統(tǒng)機械效率。進給運動電動機功率Pf(kW)為：1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-13)3）進給運動單獨使用一臺電動機Q－－最大進給牽引力(N）

進給牽引力Q等于進給方向上切削分力與摩擦力之和，進給牽引力Q的估算公式見下表:表1-4進給牽引力Q的計算導軌形式水平進給垂直進給三角形矩形導軌組合KFz+μ’（Fx+G）K（Fz+G）+μ’Fx矩形導軌組合KFz+μ’（Fx+Fy+G）K（Fz+G）+μ’（Fx+Fy）燕尾形導軌KFz+μ’（Fx+2Fy+G）K（Fz+G）+μ’（Fx+2Fy）鉆床主軸

1.4機床主要技術參數(shù)的確定參數(shù)有關說明見P17進給牽引力Q等于進給方向上切削分力與摩擦力之和，進給數(shù)控進給運動轉矩計算公式：1.4機床主要技術參數(shù)的確定Tf

電－－電動機額定轉矩（N.m）Pf

－－電動機額定功率（kW）nf

電－－電動機額定轉速（r/min）（1-14)數(shù)控進給運動轉矩計算公式：1.4機床主要技術參數(shù)的確定T3.快速移動電動機功率的確定

1）交流異步快速移動電動機功率的確定

快速移動特點：電動機滿載起動，起動時間短（0.5~1秒）、移動部件加速度大。

快速移動所需消耗的功率：

①克服移動部件和傳動系統(tǒng)的慣性力；

②克服移動部件因移動而產(chǎn)生的摩擦力。1.4機床主要技術參數(shù)的確定故快速移動電動機起動時消耗的功率最大3.快速移動電動機功率的確定1.4機床主要技術參數(shù)的確定交流異步快速移動電動機功率計算公式：P1－－克服慣性力所需功率（kW）；P2－－克服摩擦力所需功率（kW）；n－－電動機額定轉速（r/min）；k1－－電動機起動轉矩與額定轉矩之比，異步電動機k1=1.6～2.2Te－－克服慣性力所需電動機軸上的轉矩（N.m）1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-15)交流異步快速移動電動機功率計算公式：P1－－克服慣性力所需功（1）克服慣性力所需功率:1.4機床主要技術參數(shù)的確定ω－－電動機的角速度（rad/s）；Je－－折算到電動機軸上的轉動慣量（kg.m2）；JM－－電動機轉子自身轉動慣量（kg.m2）；JL－－傳動件、負載折算到電動機軸上的轉動慣量（kg.m2）；ta－－電動機起動時加速時間（s），異步電動機ta

=0.5～1s克服慣性力所需電動機軸上的轉矩:（1-16)（1）克服慣性力所需功率:1.4機床主要技術參數(shù)的確定ω根據(jù)動能守恒定律有：

Ji、ωi－－分別是各旋轉件轉動慣量（kg.m2）、角速度（rad/s）；Mj、vj－－各移動部件的質(zhì)量(kg)、移動速度（m/s）。1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-17)根據(jù)動能守恒定律有：Ji、ωi－－分別是各旋轉件轉動慣量（1.4快速移動電動機功率的確定空心圓柱形零件的轉動慣量：m－－旋轉零件的質(zhì)量（kg）、角速度（rad/s）；D、d、l－－分別為零件的外徑、內(nèi)徑、長度(m)；ρ－－密度（kg/m3）,鋼材密度:ρ=7.85×103（kg/m3）實心圓柱形零件的轉動慣量：（1-18)1.4快速移動電動機功率的確定空心圓柱形零件的轉動慣量：m（2）克服摩擦力所需功率:1.4機床主要技術參數(shù)的確定m－－移動部件的質(zhì)量（kg）；v－－移動部件的移動速度（m/s）；g－－重力加速度，g=9.8m/s2；F－－移動部件重心與升降絲杠不同軸而引起，

產(chǎn)生在導軌上的擠壓力（N）；μ'－－當量摩擦系數(shù)快移部件垂直升降運動：快移部件水平運動：垂直升降運動，電動機要同時克服部件重力和摩擦力（1-20)（1-19)（2）克服摩擦力所需功率:1.4機床主要技術參數(shù)的確定m注意：

克服摩擦力所需的功率是變化的，隨移動速度的增大而增大，移動部件在起動過程中，是勻加速運動，平均速度是vmax/2，但由于起動時間短，計算電動機起動功率時可按最大移動速度計算。

當移動部件達到所需的移動速度后，移動部件變?yōu)楹闼龠\動，電動機僅需克服移動部件的摩擦力就能維持其運動，即快速移動時所消耗的功率為克服摩擦力所需的功率。1.4機床主要技術參數(shù)的確定注意：1.4機床主要技術參數(shù)的確定2）伺服電動機選擇

1）最大切削負載轉矩TL不得超過伺服電動機的額定轉矩TM1.4機床主要技術參數(shù)的確定（1-21)Fmax－－絲杠上最大軸向載荷（最大軸向進給力與導軌摩擦力之和）（N）；Ph－－絲杠導程（mm）；η－－絲桿的機械效率；Tf1－－絲杠螺母預加載荷引起的附加摩擦轉矩（N.m）Tf2－－絲杠軸承的摩擦轉矩（N.m）i－－伺服電動機與絲桿間的傳動比伺服電動機選擇原則：2）伺服電動機選擇1）最大切削負載轉矩TL不得超過伺服電Fp＝Ca/8-101.4機床主要技術參數(shù)的確定Ca－－絲杠的動態(tài)額定載荷動態(tài)額定載荷（N）；Ph－－絲杠導程（mm）；Tf1的確定：Tf2的確定：可根據(jù)軸承產(chǎn)品樣本選擇。如根據(jù)哈爾濱軸承總廠《角接觸推力球軸承組配技術條件》，7602030TVP的預加載荷為2.9kN，單個軸承的摩擦力矩為0.32N·m。故Tf2=2×0.32=0.64N·mFp＝Ca/8-101.4機床主要技術參數(shù)的確定Ca－－2）電動機的轉動慣量JM負載慣量JL匹配伺服電動機選擇原則：（1-22)原因：因為折算到電動機軸上的轉動慣量Je

=JM+JL，而JL是變化的（工件、夾具的質(zhì)量不同）；如果Je

↓，則應使JL所占比例↓；但JM↑，Je

↑，同樣的角加速度，伺服電動機所輸出的轉矩也必須↑。為了保證足夠的角加速度B使系統(tǒng)反應靈敏，將不得不采用過大的伺服電動機和伺服控制系統(tǒng)。匹配條件：1.4機床主要技術參數(shù)的確定2）電動機的轉動慣量JM負載慣量JL匹配伺服電動機選擇原則：3)起動轉矩和加速特性伺服電動機選擇原則：電動機的機械時間常數(shù):電動機從啟動到轉速達到空載轉速的63.2%時所經(jīng)歷的時間。直流伺服電動機和步進電機的起動加速時間：ta

＝3～4tM

（tM電動機的機械時間常數(shù)）交流伺服電動機的起動加速時間（-vmax→vmax）：ts－－伺服系統(tǒng)時間常數(shù)Ks－－伺服系統(tǒng)的增益1.4機床主要技術參數(shù)的確定3)起動轉矩和加速特性伺服電動機選擇原則：電動機的機械時間常3)起動轉矩和加速特性伺服電動機選擇原則：（1-23)（1-24)伺服電動機起動加速時間ta和加速度a：由式1-16可得：將ta代入可得：伺服電動機起動轉矩按式1-16計算1.4機床主要技術參數(shù)的確定3)起動轉矩和加速特性伺服電動機選擇原則：（1-23)（1-3)起動轉矩和加速特性伺服電動機選擇原則：伺服電動機加速特性規(guī)定：根據(jù)伺服系統(tǒng)的增益Ks，計算所需工作臺的最大加速度amax，并使amax略小于a。伺服系統(tǒng)要求的最大加速度是在系統(tǒng)常數(shù)內(nèi)，工作臺的速度從-vmax變?yōu)関max。因此：（1-25)Ks－－伺服系統(tǒng)的增益，Ks=8～25s，數(shù)控鉆床取小值，數(shù)控車床、鏜銑加工中心取大值。1.4機床主要技術參數(shù)的確定3)起動轉矩和加速特性伺服電動機選擇原則：伺服電動機加速特性

如果結構尚未確定,不能計算部件質(zhì)量和轉動部件慣性時，可根據(jù)現(xiàn)有機床，在統(tǒng)計分析的基礎上，類比確定。普通機床的快速移動電動機功率及移動速度見表1-5。（P21）

1.4機床主要技術參數(shù)的確定如果結構尚未確定,不能計算部件質(zhì)量和轉動部件慣1.4主要技術參數(shù)的確定表1-5機床部件快速移動電動機功率和速度1.4主要技術參數(shù)的確定表1-5機床部件快速移動電動機總結機床主要技術參數(shù)設計方法和步驟：1、根據(jù)被加工零件的工藝確定機床形式；2、確定機床的主參數(shù)；3、確定機床的工作工況；4、根據(jù)工作工況確定nmin、nmax（查《機械工藝師手冊》）；5、確定傳動公比φ；6、確定主軸轉速級數(shù)Z；7、計算重切削工況的切削力（通常粗加工為重切削工況）；8、計算主軸電機功率；9、計算進給傳動系統(tǒng)電機功率?？偨Y機床主要技術參數(shù)設計方法和步驟：1、根據(jù)被加工零件的第一章習題與思考題1-1機床應滿足那些基本要求？什么是人機關系？1-2機床設計的內(nèi)容和步驟是什么？1-3機床的總體方案擬定包括什么內(nèi)容？機床總布局的內(nèi)容和步驟是什么？1-4機床分配運動的原則是什么？驅動型式如何選擇？1-5機床的尺寸參數(shù)包括的哪些參數(shù)？如何確定？1-6怎樣減少機床的振動，減小齒輪的噪聲值？第一章習題與思考題1-1機床應滿足那些基本要求？什么1-7機床的運動參數(shù)如何確定？等比傳動有何優(yōu)點？通用機床公比選用原則是什么？1-8標準公比有哪些，是根據(jù)什么確定的？數(shù)控機床分級傳動的公比是否為標準值？1-9機床的動力參數(shù)如何選擇？數(shù)控機床與普通機床的動力參數(shù)確定方法有什么不同？第一章習題與思考題1-7機床的運動參數(shù)如何確定？等比傳動有何優(yōu)點？通用機床機械制造裝備設計機械制造裝備設計目錄第一章金屬切削機床的總體設計

第一節(jié)機床的基本要求 第二節(jié)金屬切削機床的設計步驟 第三節(jié)機床的總體布局 第四節(jié)機床主要技術參數(shù)的確定目錄第一章金屬切削機床的總體設計 第一節(jié)機床的基1.1機床的基本要求一、機床應具有的性能指標1、工藝范圍指機床適應不同生產(chǎn)要求的能力。包括可加工的零件類型、形狀和尺寸范圍，能完成的工序種類等。2、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；高精度機床。其公差值的比值約為1：0.4：0.25。第一節(jié)機床的基本要求1.1機床的基本要求一、機床應具有的性能指標第一節(jié)機1.工藝范圍不同的生產(chǎn)模式對工藝范圍要求不同：

單件大量生產(chǎn)——要求加工效率高、工藝范圍窄，機床結構簡單。如：組合機床。

單件小批量生產(chǎn)——要求擴大機床功能，工藝范圍廣，機床結構復雜。如：通用車床。

多品種小批量生產(chǎn)——要求機床運動和刀具多，加工精度高，工藝范圍廣。如：數(shù)控機床、加工中心。

通用機床都具有較寬的工藝范圍；數(shù)控機床的工藝范圍比傳統(tǒng)通用機床更寬，使其具有良好的柔性；專用機床和專門化機床則應合理地縮小工藝范圍。1.1機床的基本要求1.工藝范圍不同的生產(chǎn)模式對工藝范圍要求不同：13、生產(chǎn)率和自動化指機床在單位時間內(nèi)所能加工的工件數(shù)量。4、可靠性機床在整個使用壽命期間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃园▋蓚€方面：一是機床在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度；二是可修復機床失效后在規(guī)定時間內(nèi)修復的難易程度。1.1機床的基本要求3、生產(chǎn)率和自動化1.1機床的基本要求1.1機床的基本要求二、人機關系

機床除具有一定的技術性能指標外，還應有良好的人機關系。即使機床符合人的生理和心理特征，實現(xiàn)人機環(huán)境高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為操作者創(chuàng)造一個安全、舒適、可靠、高效的工作條件；能減輕操作者精神緊張和身體疲勞。1.1機床的基本要求二、人機關系1.2金屬切削機床的設計步驟

第二節(jié)金屬切削機床的設計步驟機床設計大致包括四個階段：第一、總體設計（產(chǎn)品規(guī)劃、方案設計）第二、技術設計第三、零件設計第四、樣機試制和鑒定1.2金屬切削機床的設計步驟第二節(jié)金屬切一、總體設計1．掌握機床的設計依據(jù)（產(chǎn)品規(guī)劃－－調(diào)查研究）根據(jù)設計要求，進行調(diào)查研究。2．工藝分析（方案設計）優(yōu)化加工方案。必要時畫出加工示意圖。

3．總體布局（方案設計）

根據(jù)確定的工藝方案，確定機床刀具和工件的相對運動，確定各部件的相互位置。1.2金屬切削機床的設計步驟一、總體設計1.2金屬切削機床的設計步驟總體布局設計步驟：

分配機床運動→選擇傳動形式和機床的支承形式→安排操作位置→擬定提高剛度的措施→造型設計和色彩選擇。另外，應畫出傳動原理圖，主要部件的結構草圖，液壓系統(tǒng)原理圖，電氣控制電路圖，操縱控制系統(tǒng)原理圖。畫出機床聯(lián)系尺寸圖——機床原始總圖。1.2金屬切削機床的設計步驟總體布局設計步驟：1.2金屬切削機床的設計步驟總體設計階段應采用可靠性設計原理，進行預防故障設計。利用概率設計，將所設計零件的失效概率限制在允許的很小范圍內(nèi)，以滿足可靠性定量的要求。1.2金屬切削機床的設計步驟總體設計階段應采用可靠性設計原理，進行預防故障設計。利用

可靠性設計的六條原則：①采用成熟的經(jīng)驗或經(jīng)分析試驗驗證了的方案；②結構簡單，零部件數(shù)量少；③多用標準化、通用化零部件；④重視維修性，便于檢修、調(diào)整、拆換；⑤重視關鍵零件的可靠性和材料選擇；⑥充分運用故障分析成果，及時反饋，盡早改進。1.2金屬切削機床的設計步驟可靠性設計的六條原則：1.24．確定主要的技術參數(shù)主要參數(shù)包括：主參數(shù)和尺寸參數(shù)運動參數(shù)動力參數(shù)1.2金屬切削機床的設計步驟4．確定主要的技術參數(shù)1.2金屬切削機床的設計步驟二、技術設計畫出傳動系統(tǒng)圖，繪制部件裝配圖，繪制電氣系統(tǒng)安裝接線圖，液壓系統(tǒng)和控制操作系統(tǒng)裝配圖，繪制總裝配圖及部件裝配圖三、零件設計及資料編寫四、樣機試制和鑒定樣機試制；空車試運轉；隨后進行工業(yè)性試驗，在額定載荷下進行試工作，并寫出工業(yè)性試驗報告。1.2金屬切削機床的設計步驟二、技術設計1.2金屬切削機床的設計步驟1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）機床通用型號表示方法（摘示GB/T15375－2008）1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）機床通用型

機床分為十一大類，每類通用機床都有它的主參數(shù)系列，而每一規(guī)格又有基型和變型，合稱為這類機床的系列和型譜。

機床系列型譜（GB/T15375－2008）1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）機床分為十一大類，每類通用機床都有它的主參數(shù)系列，而每一

（一）機床的工作原理

通過刀具與工件之間的相對運動，由刀具切除工件表面多余的金屬材料，形成工件加工表面的幾何形狀、尺寸，并達到其精度要求。

機床的運動功能設計1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）一、分配機床的運動 （一）機床的工作原理機床的運動功能設計1.3機床的總（二）工件表面的形成原理

1.幾何表面的形成原理2.發(fā)生線的形成(1)軌跡法(2)成形法(仿形法)(3)相切法(4)范成法

1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）（二）工件表面的形成原理1.3機床的總體布局（金屬切削幾何表面的形成原理

任何表面都可看作一條曲線（或直線）沿另一條曲線（或直線）運動的軌跡。前者稱為母線，后前者稱為導線1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）幾何表面的形成原理 任何表面都可看作一條曲線（或直線）沿另

3.加工表面的形成方法加工表面的形成方法是母線形成方法和導線形成方法的組合。故加工表面形成所需的刀具與工件之間的相對運動也是形成母線和導線所需相對運動的組合。1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）3.加工表面的形成方法1.3機床的總體布局（金屬切（三）機床運動分類

1、按運動性質(zhì)直線運動回轉運動2、按運動功能成形運動3、按運動之間的關系獨立運動復合運動（如車螺紋）非成形運動主運動進給運動（或形狀創(chuàng)成運動）1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）（三）機床運動分類 1、按運動性質(zhì)直線運動2、按運動功能成形（四）機床運動功能設計方案

1.選取坐標系沿Ｘ、Ｙ、Ｚ軸的直線運動符號和運動量仍用Ｘ、Ｙ、Ｚ表示；繞Ｘ、Ｙ、Ｚ軸的回轉運動用Ａ、Ｂ、Ｃ表示，其運動量用表示。

1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）（四）機床運動功能設計方案1.3機床的總體布局（金屬切數(shù)控臥式車床坐標系1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）數(shù)控臥式車床坐標系1.3機床的總體布局（金屬切削機床2.寫出機床運動功能式

運動功能式表示機床的運動個數(shù)、形式（直線或回轉運動）、功能（主運動、進給運動、非成形運動，分別用下標ｐ、ｆ、ａ表示）及排列順序。

左邊寫工件，用Ｗ表示。右邊寫刀具，用Ｔ表示。中間寫運動，按運動順序排列，并用“／”分開。

1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）如：2.寫出機床運動功能式1.3機床的總體布局（金屬切3.畫出機床運動原理圖

機床運動原理圖是將機床運動功能式用簡潔的符號和圖形表達出來，是機床傳動系統(tǒng)設計的依據(jù)。1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）3.畫出機床運動原理圖1.3機床的總體布局（金屬切削1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）4.運動功能分配設計運動功能分配設計是確定運動功能分配式中“接地”的位置，用“●”表示，

“●”左側的運動由工件完成，

“●”右側的運動由刀具完成。車床的運動功能分配設計銑床的運動功能分配設計1.3機床的總體布局（金屬切削機床相關知識）4.運動功能分配設計車床的運動功能分配設計銑床的運動功能分1.3機床的總體布局1、將運動分配給質(zhì)量小的零部件。運動件質(zhì)量小，慣性小，需要的驅動力就小，傳動機構體積??；制造成本低。

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、運動的分配應視工件形狀而定。機床運動的分配原則：1.3機床的總體布局1、將運動分配給質(zhì)量小的零部件。機5.畫出機床傳動原理圖

1.3機床的總體布局將動力源與執(zhí)行件、一執(zhí)行件和另一執(zhí)行件之間的運動和傳動關系同時表示出來，即傳動原理圖。5.畫出機床傳動原理圖1.3機床的總體布局1.3機床的總體布局二、選擇傳動形式和支承型式主傳動驅動電動機類型交流電動機驅動直流電動機驅動單速電動機雙速電動機變頻調(diào)速電動機機床傳動的形式機械傳動－－液壓傳動－－優(yōu)點：滑移齒輪變速，變速級數(shù)一般少于30級，它傳遞功率大，變速范圍較廣，傳動比準確，工作可靠。缺點：有相對轉速損失，工作中不能變速。優(yōu)點：無級變速，傳動平衡，運動換向沖擊小，易于實現(xiàn)直線運動。1.3機床的總體布局二、選擇傳動形式和支承型式主傳動驅動臥式支撐：支撐件高度方向尺寸<長度方向尺寸；立式支撐：支撐件高度方向尺寸>長度方向尺寸；1.3機床的總體布局支承型式：機床支撐件的狀態(tài)。臥式支撐：支撐件高度方向尺寸<長度方向尺寸；1.3機床的立柱支撐單臂支撐龍門支撐1.3機床的總體布局特點：臥式支承的機床，重心低，剛度大，是中小型機床的首選支承形式。立式支承又稱為柱式支承，簡稱為立柱。這種支承占地面積小，剛度較臥式差，機床的操作位置比較靈活。龍門框架支承，是單臂支承的改進形式,又稱為雙柱式支承，適用于立式大型機床。立柱支撐單臂支撐龍門支撐1.3機床的總體布局特點：臥式支1.3機床的總體布局三、安排操作部位機床總體設計,在考慮達到技術性能指標的同時，必須注意機床操作者的生理和心理特征，充分發(fā)揮人和機床的各自特點，達到人機最佳綜合功效。

1.3機床的總體布局三、安排操作部位1.3機床的總體布局

機床各部件相對位置的安排，應保證：①操作者和工件有適當?shù)南鄬ξ恢?，有足夠的活動空間，以便于工件的裝卸、刀具的安裝調(diào)試、加工情況的觀察和工件檢驗；②操作者與操作手柄等控制元件的適當位置，有足夠的操作空間，達到操作準確、省力、方便；③操作件應按JB/T7270－JB/T7277（或GB4141）選用，操作件之間有合理的距離；④功能不同的按鈕應有不同的顏色，且這些顏色應和人的視覺習慣一致、符合人的心理生理特征。防止誤操作。1.3機床的總體布局機床各部件相對位置的安排1.3機床的總體布局四、提高動剛度的措施1、提高抗振性能機床的抗振性是指機床工作部件在交變載荷下抵抗變形的能力，包括抵抗受迫振動（抗振性）和自激振動（切削穩(wěn)定性）的能力。影響機床振動的因素：

（１）機床的靜剛度（２）機床的阻尼特征（３）機床系統(tǒng)的固有頻率1.3機床的總體布局四、提高動剛度的措施

針對影響機床性能較大，且固有頻率較低的振型制定措施。隔離外振源:主運動電動機與主機分離，用橡膠摩擦傳動驅動主運動對于傳動鏈振源（無法隔離的振源）采用變頻無級調(diào)速或雙速電動機，縮短傳動鏈；提高傳動鏈傳動組件、主軸組件的剛度，提高其固有角頻率；大傳動件設計動平衡或阻尼機構；提高各部件結合面精度，增強局部剛度。預防受迫振動的措施：預防自激振動的措施：增大工作部件的阻尼比調(diào)整切削寬度及時修磨刀具，穩(wěn)定切削1.3機床的總體布局針對影響機床性能較大，且固有頻率較低的振型制定措施。預2、減小熱變形內(nèi)部熱源：電動機、液壓系統(tǒng)、機械摩擦副、切削熱外部熱源：環(huán)境溫度、周圍熱源輻射自身因素：熱源分布不均，金屬材料不同的熱膨脹系數(shù)；減少熱變形的措施：隔離熱源：電動機、液壓泵、油箱與主機分離控制環(huán)境溫度：精密、數(shù)控機床需要在恒溫條件下工作強制冷卻熱源：采用切削液冷卻加工部位，壓力潤滑油循環(huán)冷卻主軸軸承、利于排屑。熱源相對結構對稱，熱變形后中心位置不變改善排屑狀態(tài)1.3機床的總體布局2、減小熱變形1.3機床的總體布局3、降低噪聲1.3機床的總體布局

機床噪聲來源：機械噪聲、液壓噪聲、電磁噪聲、空氣動力噪聲。

機械噪聲中，齒輪振動影響傳動平穩(wěn)性，是主要噪聲源。產(chǎn)生的因素是齒輪的齒距偏差fpt和一齒切向綜合偏差fi'

，是由滾刀的制造和安裝誤差以及齒輪的制造誤差造成的。3、降低噪聲1.3機床的總體布局機床噪聲來源：機械噪3、降低噪聲

措施：①縮短傳動鏈

②采用小模數(shù)、硬面齒輪，降低傳動件的線速度③提高齒輪的第Ⅱ組精度（fpt齒距偏差、fi‘

一齒切向綜合偏差）；

④采用增加齒數(shù)、減小壓力角或圓柱螺旋齒輪，增加齒輪嚙合的重合度，機床齒輪的重合度應不小于1.3；

⑤提高阻尼比，提高支撐件的剛度。1.3機床的總體布局3、降低噪聲措施：①縮短傳動鏈1.3機床的總體布局1.3機床的總體布局五、造型設計機床的造型必須與功能相適應，功能決定造型，造型表現(xiàn)功能。機床的造型設計是在保證人機關系的基礎上，應用藝術規(guī)律和造型美學法則加以精煉和塑造，得到恰到好處的造型。機床造型總的原則是經(jīng)濟實用，美觀大方。盡管人的審美觀不盡相同，但還是有規(guī)律可循，良好的外觀造型應從機床造型設計和色彩兩方面去評價。1.3機床的總體布局五、造型設計1.3機床的總體布局

外觀造型應使機床整體統(tǒng)一，均衡穩(wěn)定，比例協(xié)調(diào)。部件的形體目前多流行小圓角過渡的棱柱體造型,長、寬（或高）的比率要適當，常用的比值為：黃金分割比率、均方根比率、整數(shù)比率等；各部件的形體比率相互協(xié)調(diào),做到銜接緊密、轉換自然，組合而成的外形輪廓的幾何線型要大體一致，達到線型風格的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；整體造型應使人感到穩(wěn)定而不笨重，輕巧且安定。

1.3機床的總體布局外觀造型應使機床整體統(tǒng)一，均1.3機床的總體布局

色彩可配合造型使機床達到人的審美要求。機床的主色調(diào)是綠色。實踐證明，綠色有助于提高勞動生產(chǎn)率，藍色和紫色則降低勞動生產(chǎn)率。國內(nèi)外各種機床多采用綠色，它給人以貼近自然，適宜、舒暢的感覺，同時也是一種耐油污的隱蔽色。

機床色彩應適應不同的使用環(huán)境，熱帶地區(qū)使用的機床宜采用冷色，如乳白色、奶黃色，使人產(chǎn)生清涼、心情平靜的感覺；寒冷地區(qū)應采用暖色，如桔黃色、桔紅色等，以增強人們的溫暖感。1.3機床的總體布局