第一章 金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1

第一章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)第一節(jié)機(jī)床的基本要求第二節(jié)金屬切削機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟第三節(jié)機(jī)床工藝方案擬定第四節(jié)機(jī)床的總體布局第五節(jié)主要技術(shù)參數(shù)的確定本章基本要求與重點(diǎn)：1、了解機(jī)床設(shè)計(jì)的要求、步驟；2、了解機(jī)床工藝方案的擬定及總體布局；3、理解機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)、各參數(shù)的定義；4、掌握運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的確定方法。本章難點(diǎn)：機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的確定。第一節(jié)機(jī)床的基本要求使用部門基本要求技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理使用宜人工藝性好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕制造部門質(zhì)量好效率高操作維護(hù)方便價(jià)格低廉→性能（技術(shù)）指標(biāo)→經(jīng)濟(jì)效益→人機(jī)關(guān)系機(jī)床種類繁多，如何來(lái)衡量一臺(tái)機(jī)床的好壞？一、性能（技術(shù)）指標(biāo)機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。包括：工序種類被加工零件的類型

材料和尺寸范圍

毛坯的種類

適應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)模

1、工藝范圍專用機(jī)床：普通機(jī)床：工藝范圍窄→結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高。工藝范圍寬→結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化程度低。加工精度：2、加工精度和精度保持性機(jī)床精度等級(jí)：機(jī)床的精度包括：1.幾何精度

機(jī)床在不運(yùn)動(dòng)或空載低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度是評(píng)價(jià)機(jī)床質(zhì)量的基本指標(biāo)。2.傳動(dòng)精度內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈兩末端件執(zhí)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度。普通級(jí)、精密級(jí)、高精度級(jí)和超精密級(jí)。被加工零件在形狀、位置、尺寸的準(zhǔn)確度以及表面的粗糙程度。3.運(yùn)動(dòng)精度－4.定位精度－精度保持性：機(jī)床精度機(jī)床剛度機(jī)床抗振性殘余應(yīng)力引起的變形熱變形磨損影響因素機(jī)床在額定負(fù)載下運(yùn)動(dòng)時(shí)的主要零部件的幾何位置精度。機(jī)床工作零部件運(yùn)動(dòng)終了時(shí)所達(dá)到的位置準(zhǔn)確性和機(jī)床的調(diào)整精度。機(jī)床保持其原始加工精度的能力。定位精度是指實(shí)際位置與指令位置的一致程度,其不一致量即為定位誤差.重復(fù)定位精度則是指在相同條件下,操作方法不變,進(jìn)行規(guī)定次數(shù)操作所得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度生產(chǎn)率：公式：

提高生產(chǎn)率的方法：3、生產(chǎn)率提高切削用量采用多刀加工采用多件加工采用多工位加工↓T切機(jī)械化自動(dòng)化快速裝夾快速換刀↓T輔和T準(zhǔn)/n單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工出的工件數(shù)量，它受到生產(chǎn)綱領(lǐng)的制約。Q＝1/T總＝1/(T切＋T輔＋T準(zhǔn)/n)

縮短T切、T輔和T準(zhǔn)/n優(yōu)點(diǎn)4、自動(dòng)化程度操作方便生產(chǎn)率高人為影響少質(zhì)量穩(wěn)定控制系統(tǒng)較復(fù)雜機(jī)床構(gòu)造較復(fù)雜制造成本高維修困難缺點(diǎn)專用機(jī)床組合機(jī)床(剛性)自動(dòng)線大批量生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床(NC)加工中心（MC）柔性制造單元/系統(tǒng)(FMC/FMS）工廠自動(dòng)化(FA)單件小批量生產(chǎn)措施：采用數(shù)控機(jī)床、加工中心組成能控制加工、工件輸送的高靈活性高效自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)床在規(guī)定使用期間內(nèi)其功能的穩(wěn)定程度和性質(zhì)。5、可靠性無(wú)故障性－機(jī)床在使用過(guò)程中不易發(fā)生故障。維修性－機(jī)床發(fā)生故障后容易維修。二、經(jīng)濟(jì)效益制造部門機(jī)床的金屬消耗量小機(jī)床結(jié)構(gòu)工藝性好零件數(shù)量少措施設(shè)計(jì)費(fèi)用制造費(fèi)用機(jī)床的加工效率機(jī)床的可靠性使用部門研究對(duì)象：三、人機(jī)關(guān)系目的：設(shè)計(jì)時(shí)的考慮因素：機(jī)床的造型和色彩；操縱控制機(jī)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)操作者的生理特點(diǎn)；避免和減少對(duì)環(huán)境的污染，特別是噪聲污染；安全防護(hù)、冷卻、排屑及照明等?！叭?機(jī)械-環(huán)境”的綜合體。通過(guò)對(duì)人體尺度、生理特點(diǎn)和心理要求的研究，為操縱人員提供高效、安全方便的勞動(dòng)條件，發(fā)揮人機(jī)最高工作效能。第二節(jié)金屬切削機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟一、總體設(shè)計(jì)1、調(diào)研2、工藝方案的擬定3、總體布局4、確定主要技術(shù)參數(shù)→掌握機(jī)床設(shè)計(jì)依據(jù)?！_定零件的加工方法，以及獲得零件表面所需的運(yùn)動(dòng)?！_定刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以及各部件的相對(duì)位置。

尺寸參數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)原理圖主要部件的結(jié)構(gòu)草圖液壓系統(tǒng)原理圖電氣原理圖操縱控制系統(tǒng)原理圖輸出結(jié)果二、技術(shù)設(shè)計(jì)三、零件設(shè)計(jì)及資料編寫四、樣機(jī)試制和鑒定傳動(dòng)系統(tǒng)圖部件裝配圖電氣系統(tǒng)安裝接線圖液壓系統(tǒng)裝配圖控制操作系統(tǒng)裝配圖總裝配圖輸出結(jié)果零件圖修改部件裝配圖修改總圖技術(shù)文檔輸出結(jié)果第三節(jié)

機(jī)床工藝方案的擬定

通用機(jī)床

工藝方案可參照已有的成熟工藝來(lái)設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上，擴(kuò)大工藝范圍，以增加機(jī)床的功能和適應(yīng)新工藝發(fā)展的需求。工藝方案的擬定，通常根據(jù)特定工件的具體加工要求，確定出多種工藝方案，通過(guò)方案比較加以確定。專用機(jī)床

加工方法刀具類型工藝基準(zhǔn)夾緊方式主要內(nèi)容第四節(jié)

機(jī)床的總體布局保證工藝方案中所要求的工件和刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置。保證機(jī)床具有與所要求的加工精度和表面質(zhì)量相適應(yīng)的剛度、抗振性和熱變形特性。使用方便（便于操作、調(diào)整、修理機(jī)床；便于輸送、裝卸工件、排除切屑），造型美觀且經(jīng)濟(jì)效益高?；疽螅?、分配機(jī)床的運(yùn)動(dòng)2、選擇傳動(dòng)形式和支承形式3、安排操作部位（自學(xué)）4、提高動(dòng)剛度的措施（自學(xué)）5、造型設(shè)計(jì)（自學(xué)）步驟：一、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配將運(yùn)動(dòng)分配給質(zhì)量小的零部件；運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量小→慣性小→驅(qū)動(dòng)力小→傳動(dòng)機(jī)構(gòu)體積小→成本低?；驹瓌t：應(yīng)有利于提高工件的加工精度；如：深孔鉆削。應(yīng)有利于提高運(yùn)動(dòng)部件的剛度；運(yùn)動(dòng)應(yīng)分配給剛度高的部件，可減少變形。應(yīng)視工件的形狀而定。二、選擇傳動(dòng)形式和支承形式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)直線電機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)電主軸

1、傳動(dòng)形式主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)3、支承形式－指支承件的形狀。2、機(jī)床形式－機(jī)床主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件的狀態(tài)。臥式支承立式支承單臂式支承龍門式支承臥式立式臥式機(jī)床立式機(jī)床臥式支承“—”立式支承“|”單臂支承“?”龍門式支承“□”第五節(jié)

主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)例：CA6140型普通車床的主要技術(shù)參數(shù)⑴尺寸參數(shù)1）主參數(shù)：工件最大回轉(zhuǎn)直徑400mm；2）第二參數(shù)：最大工件長(zhǎng)度1000mm；3）其它尺寸參數(shù)：刀架最大回轉(zhuǎn)直徑210mm，主軸內(nèi)孔直徑48mm。

這些是與被加工零件尺寸有關(guān)的參數(shù)。尺寸參數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)力參數(shù)⑵運(yùn)動(dòng)參數(shù)1）主運(yùn)動(dòng)速度：10～1400r/min24級(jí)2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度：0.028～6.33mm/r，橫、縱進(jìn)給各64級(jí)3）快移速度：4m/min⑶動(dòng)力參數(shù)1）主電機(jī)功率：7.5KW（與進(jìn)給電機(jī)共用）2）快移電機(jī)功率：370W定義：一、尺寸參數(shù)2、第二主參數(shù)3、其它一些尺寸參數(shù)1、主參數(shù)

由GB/T15375-1994《金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法》統(tǒng)一規(guī)定，每種機(jī)床的主參數(shù)按等比數(shù)列排列。

影響機(jī)床加工性能的一些尺寸，包括：－代表機(jī)床規(guī)格的大小。－補(bǔ)充確定機(jī)床的規(guī)格。－與機(jī)床上被加工工件尺寸有關(guān)。定義：機(jī)床運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件，如主軸、工作臺(tái)或刀架的轉(zhuǎn)速或運(yùn)動(dòng)速度。常用運(yùn)動(dòng)參數(shù)如下：主運(yùn)動(dòng)

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

輔助運(yùn)動(dòng)

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

主軸轉(zhuǎn)速(r.p.m)轉(zhuǎn)臺(tái)或頭架進(jìn)給量（r.p.m）直線運(yùn)動(dòng)

工作臺(tái)或滑枕的雙行程數(shù)（雙行程數(shù)/min）

工作臺(tái)或刀架進(jìn)給量（r/min、mm/min）工作臺(tái)或刀架的快移速度（m/min）二、運(yùn)動(dòng)參數(shù)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床－其運(yùn)動(dòng)參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速，它同切削速度的關(guān)系是：式中v—切削速度(m/min)；

n—主軸轉(zhuǎn)速(r.p.m)；

d—工件或刀具的直徑(mm)。（1-1）加工特定工件的特定工序?qū)Ｓ脵C(jī)床：主軸只需一種固定的轉(zhuǎn)速