國家課程：《機械制造裝備設計》第一章

機械制造裝備設計(國家精品課程)我們不能人云亦云，這不是科學精神，科學精神最重要的就是創(chuàng)新工欲善其事必先利其器目錄第一章機械制造裝備設計方法第二章金屬切削機床設計第三章典型部件設計第七章機械加工生產線總體設計第五章機床夾具設計共60頁

第1頁第一節(jié)

概述第二節(jié)機械制造裝備應具備的主要功能第三節(jié)

機械制造裝備的分類第四節(jié)

機械制造裝備設計的類型第五節(jié)機械制造裝備設計的方法第六節(jié)

機械制造裝備設計的評價第一章機械制造裝備設計方法

國家需求1.1.1開展機械制造裝備的戰(zhàn)略意義第一章共60頁

第2頁國家科技重大專項高檔數控大型飛機IC制造高檔數控機床與根底制造裝備2021年，我國機床消費全球第一，進口價值54億美元，90％以上為高檔數控機床和重型制造裝備。Ref:GardnerPubl,2021國家科技重大專項核心內容高檔數控大型飛機IC制造高檔制造裝備高速、精密、重型數控機床大型數控成形沖壓和重型鍛造設備重型、清潔、高效的熱加工設備共性技術數字化設計技術多軸聯(lián)動加工技術高檔數控裝置和驅動裝置高速車銑復合金切機床五軸聯(lián)動加工復雜葉片國家科技重大專項大行程重載精密傳動技術行程8m×8m×2m承重100噸精度10μm大功率高速旋轉主軸功率10～45kW轉速12000～60000r/min多軸多通道數控裝置伺服周期0.125ms納米平滑重型七軸五聯(lián)動機床五軸聯(lián)動高速加工機床高檔數控大型飛機IC制造國家科技重大專項極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝2021年我國半導體芯片設備市場:54.8億美元。光刻機、刻蝕機、高質量薄膜材料生長及后封裝等關鍵設備全部依賴進口。參考：ICInsights公司高檔數控大型飛機IC制造國家科技重大專項高檔數控大型飛機IC制造制造裝備戰(zhàn)略高端：光刻機、刻蝕機、薄膜設備等量大面廣：鍵合機、劃片機、清洗設備等關鍵技術超精密運動平臺光刻機光學系統(tǒng)高性能平面/直線電機高加速度高精度控制技術光刻機晶圓操作高檔數控大型飛機IC制造高精度工作臺運動<10nm兩工作臺同步平均偏差<5nm大行程掩模臺和硅片臺的行程>300mm大載荷

工作臺載荷>40kg速度和加速度掩模臺480mm/s，加速度1.9g國家科技重大專項國家科技重大專項高精度空間運動控制運動精度<2-5微米高加速度運動控制加速度>15g高起停頻率起停頻率>15次/秒高定位精度機器視覺定位<1微米引線鍵合機高檔數控大型飛機IC制造國家科技重大專項大型飛機2005年-2021年間，我國通用飛機市場需求量應在1萬架左右。支線客機ARJ21—700，發(fā)動機、電子控制系統(tǒng)等關鍵部件依賴進口，國產化率很低。大飛機工程中，國產化率要到達30%。高檔數控大型飛機IC制造國家科技重大專項制造方面的核心內容高檔數控大型飛機IC制造機身結構件典型零件大型機翼整體壁板大型復合材料結構件

大型整體框類結構件發(fā)動機關鍵零件耐高溫高強度材料的機匣耐高溫鈦合金材料的葉片高溫合金材料的整體葉盤機翼根肋大梁,長6m整體葉盤國家科技重大專項發(fā)動機關鍵零件—整體葉輪制造通道復雜、空間狹窄，材料去除>75%2.8mm1.4mm葉片薄，切削力大，易變形和振動高溫合金材料，切削性能差

高檔數控大型飛機IC制造國家科技重大專項大型整體薄壁件高效加工大型整體薄壁件長7米，厚1毫米材料去除率大去除率約95％加工精度難以保證易變形和振動表面質量難以控制表面粗糙度和毛刺梁間整體肋高檔數控大型飛機IC制造機床工業(yè)的戰(zhàn)略地位國際軍事競爭的戰(zhàn)略物資----數控機床現代飛機大量復雜曲面鋁合金零件加工去除率80%以上，需要多軸聯(lián)動、高速、高效龍門加工中心，帶A、B軸五軸加工中心等數控機床。航空發(fā)動機零件精度高、形狀復雜，大局部采用高強度、高溫合金，需要高精度、大扭矩高剛度、多軸聯(lián)動數控機床進行加工。J11J10飛豹殲擊機心臟渦扇發(fā)動機，數控機床是保障

航天工業(yè)開展要大批高精度、特種加工數控機床國際軍事競爭的戰(zhàn)略物資國際軍事競爭的戰(zhàn)略物資

艦艇導航設備艦載武器制造需要高性能數控機床軍事工業(yè)的支撐數控機床國家綜合能力的象征我國新研發(fā)的核動力潛艇需求大型5軸聯(lián)動數控機床確保潛艇低噪聲潛航艦船的螺旋槳－須五軸聯(lián)動支撐

國際軍事競爭的戰(zhàn)略物資

兵器工業(yè)武器需要各種規(guī)格數控機床，其中特殊合金鋼材料加工，需要大扭矩、高剛度、大功率、高效率數控機床。

發(fā)電機2002年我國裝機6.22億千瓦，2021年裝機達8.5億千瓦，2021年裝機13億千瓦，大型鑄鍛件需要重型和超重型數控機床、五軸聯(lián)動加工中心、3.6萬噸垂直擠壓機。2007年9月7日溫家寶總理視察大連機床集團時指出：數控機床的水平是一個國家機械化、現代化的重要標志，象征著一個國家的科學水平、創(chuàng)新能力和綜合能力，中國要成為生產數控機床的大國。溫家寶總理視察哈量集團

溫家寶總理視察大連機床集團1.1.2制造模式的演變及開展趨勢第一章共60頁

第2頁我國制造裝備的現狀-制造裝備局部——摘自路甬祥的?走向綠色和智能制造_中國制造開展之路?〔2021〕1.wmv;2.wmv;3.wmv;5.wmv;7.wmv;9.wmv機械制造裝備的開展趨勢用中國裝備裝備中國1、向高效、高速、高精度方向開展2、多功能復合化、柔性自動化的產品成為主流3、實施綠色制造與可持續(xù)制造開展戰(zhàn)略我國數控機床開展趨勢摘錄于裝備制造業(yè)“十二五〞規(guī)劃:高速立、臥式加工中心國內目前所能到達的最高水平：主軸轉速15000，快速進給速度40，加速度0.8。國外可以到達的水平：主軸轉速30000，快速進給速度100，加速度2.5。到達如下目標：數控機床工作臺面寬度≥630，主軸最高轉速15000~30000，快速進給40~100，加速度1~2.5；完成系列產品開發(fā)，根本實現功能部件國產化，要求可靠性與精度穩(wěn)定性到達同類產品國際先進水平。精密立、臥式加工中心國內能到達的水平：定位精度0.008，重復定位精度0.005。國外水平可以到達定位精度≤0.003，重復定位精度0.0015。目標：臺面寬度≥1000，定位精度≤0.005，重復定位精度≤0.00251.2機械制造裝備的主要功能一般的功能要求；

柔性化；

精密化；

自動化；

機電一體化；

節(jié)材；

符合工業(yè)工程要求；符合綠色工程要求好多的功能要求！1.2機械制造裝備的主要功能1.2.1一般的功能要求1．加工精度方面的要求 加工精度是指加工后零件對理想尺寸、形狀和位置的符合程度，一般包括尺寸精度、外表形狀精度、相互位置精度和外表粗糙度等。滿足加工精度方面的要求應是機械制造裝備最根本的要求。影響機械制造裝備加工精度的因素很多，與機械制造裝備本身有關的因素有其幾何精度、傳動精度、運動精度、定位精度和低速運動平穩(wěn)性等。1.2機械制造裝備的主要功能1.2.1一般的功能要求1.2機械制造裝備的主要功能1.2.1一般的功能要求3．加工穩(wěn)定性方面的要求

機械制造裝備在使用過程中，受到切削熱、摩擦熱、環(huán)境熱等的影響，會產生熱變形，影響加工性能的穩(wěn)定性。對于自動化程度較高的機械制造裝備，加工穩(wěn)定性方面的要求尤為重要。提高加工穩(wěn)定性的措施是減少發(fā)熱量，散熱和隔熱，均熱、熱補償、控制環(huán)境溫度等。溫升變形誤差1.2機械制造裝備的主要功能1.2.1一般的功能要求4．耐用度方面的要求

機械制造裝備經過長期使用，因零件磨損、間隙增大，原始工作精度將逐漸喪失。對于加工精度要求很高的機械制造裝備，耐用度方面的要求尤為重要。提高耐用度應從設計、工藝、材料、熱處理和使用等多方面綜合考慮。從設計角度，提高耐用度的主要措施包括減少磨損、均勻磨損、磨損補償等。1.2機械制造裝備的主要功能1.2.1一般的功能要求1.2機械制造裝備的主要功能1.2.2柔性化1.2機械制造裝備的主要功能1.2.2柔性化1.2機械制造裝備的主要功能1.2.3精密化1.2機械制造裝備的主要功能1.2.3精密化精密數控車床及車削中心〔源自裝備制造業(yè)十二五規(guī)劃〕國內水平：定位精度0.015，重復定位精度0.0075，主軸徑跳0.0008。國外可以到達定位精度≤0.003，重復定位精度≤0.0015，主軸徑跳≤0.0002。目標：直徑≤Φ500：定位精度0.003，重復定位精度0.0015，主軸徑跳0.001；直徑≥Φ500：定位精度0.005，重復定位精度0.0025，主軸徑跳0.002。引起誤差的因素有哪些？機械制造裝備的熱變形、幾何誤差、傳動誤差、運動誤差、定位誤差和工藝系統(tǒng)的彈性變形等。提高精度的措施？1.2機械制造裝備的主要功能1.2.4自動化可以提高加工效率和勞動生產率，還可以提高產品質量的穩(wěn)定性，改善勞動條件等。動化有全自動和半自動之分：全自動是指能自動完成工件的上料、加工和卸料的生產全過程；半自動那么上下料需人工完成。凸輪控制是采用凸輪機構控制多個部件的運動，使之互相協(xié)調地工作，改變工作循環(huán)需更換或調整凸輪。1.2機械制造裝備的主要功能1.2.4自動化程序控制指工作程序和定位尺寸可以根據不同的加工對象選擇，但不能控制運動軌跡。程序控制可分為固定程序控制和可變程序控制。數字控制除了可控制工作程序外，還可以控制運動軌跡，一般采用專門的數控裝置。適應控制能按事先給定的評價指標，在加工過程中根據實際工作條件(如材料硬度的變化，刀具磨損等)自動地改變加工系統(tǒng)的參數(如切削用量等)，使加工過程始終按照給定的評價指標進行。適應控制分約束適應控制、最正確適應控制和學習適應控制等。1.2機械制造裝備的主要功能1.2.5機電一體化1.2機械制造裝備的主要功能1.2.6節(jié)材我國產品設計水平低，選取的平安系數一般偏大，造成產品肥頭大耳，造成所謂的結構性材料浪費；又由于工藝水平落后，鑄造和鍛造過程中金屬回收率低，毛坯的加工余量大，不僅浪費了原材料，也浪費了加工工時和能源，造成所謂的工藝性材料浪費。采用現代設計法，合理地選取平安系數，對主要零部件進行精確計算和優(yōu)化，改進產品的結構，采用先進的制造裝備提高材料的利用率是必要的。

傳統(tǒng)設計理念：只有足夠的剛度才能保證加工精度；造成資源“浪費〞的原因何在？？？現有機床組成材料的80%用于“保證〞機床的剛度；而只有20%的材料用于滿足機床運動學的需要。設計本質：傳統(tǒng)設計理念的“剛度觀〞十分局限！設計自由度僅限于〔結構型式與結構尺寸〕，使得傳統(tǒng)設計空間過于狹窄；“剛度觀〞十分局限，需要大量冗余材料及冗余結構來保證整機剛度要求。整機性能的提高是用驚人的材料浪費換來的！傳統(tǒng)設計理念：機床運行過程中用于切除金屬的功率占到運行總功率的25%；各種損耗和輔助功能占到運行總功率的75%。整機運行過程中的能源消耗與環(huán)境負荷驚人！裝備的“剛性〞驅動功率無法適應變化的加工工藝范圍；

造成能源“浪費〞的原因何在？？？設計本質：傳統(tǒng)設計理念的“功率觀〞十分局限！“功率觀〞十分局限，需要大量冗余能量的轉換與傳遞來保證運行功能要求。1.2機械制造裝備的主要功能1.2.7符合工業(yè)工程要求工業(yè)工程是對由人、物料、設備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進行設計、改善和實施的一門學科。其目標是設計一個生產系統(tǒng)及其控制方法，在保證工人和最終用戶健康和平安的條件下，以最低的本錢生產出符合質量要求的產品。工業(yè)工程可以定量分析為主，研究整個大系統(tǒng)工作效率和本錢的優(yōu)化。1.2機械制造裝備的主要功能1.2.7符合工業(yè)工程要求產品設計符合工業(yè)工程的要求是指在產品開發(fā)階段，充分考慮結構的工藝性，提高標準化、通用化程度，以便采用最正確的工藝方案，選擇最合理的制造設備，減少工時和材料的消耗；合理地進行機械制造裝備的總體布局，優(yōu)化操作步驟和方法，減少操作過程中工人的體力消耗；對市場和消費者進行調研，保證產品正確的質量標準，減少因質量標準訂得過高造成不必要的超額工作量。1.2機械制造裝備的主要功能1.2.8符合綠色工程要求企業(yè)必須糾正不惜犧牲環(huán)境和消耗資源來增加產出的錯誤做法，使經濟開展更少地依賴地球上的有限資源，而更多地與地球的承載能力到達有機的協(xié)調。這就是所謂的綠色工程要求。按綠色工程要求設計的產品稱綠色產品。綠色產品設計在充分考慮產品的功能、質量、開發(fā)周期和本錢的同時，優(yōu)化各有關設計要素，使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對環(huán)境的影響最小，資源效率最高。1.2機械制造裝備的主要功能1.2.8符合綠色工程要求綠色產品設計考慮的內容很廣泛，包括產品材料的選擇應是無毒、無污染、易回收、可重用、易降解的；產品制造過程應充分考慮對環(huán)境的保護，資源回收，如廢棄物的再生和處理，原材料的再循環(huán)，零部件的再利用等；產品的包裝也應充分考慮選用資源豐富的包裝材料，以及包裝材料的回收利用及其對環(huán)境的影響等。原材料再循環(huán)的本錢一般較高，應考慮經濟上、結構上和工藝上的可行性。為了零部件的再利用，應通過改變材料、結構布局和零部件的連接方式等來實現產品拆卸的方便性和經濟性。

其中，假設機床的主軸功率22KW,加工時間占57%，并假設每年SUV行駛12,000英里，耗油量為20.7mpg。美國麻省理工學院的Gutowski教授在2021年的一個報告中給出了一個令人震驚的結論：一臺主軸功率22KW的數控機床〔配置有相應的輔助裝置〕，運行一年的所耗電能所對應的CO2排放量〔按美國國家電網有關數據推算〕相當于61輛SUV汽車的排放量。1.3機械制造裝備的類型1.3.1加工裝備〔主要指機床，也稱工作母機〕包括金屬加工機床、特種加工機床、鍛壓機床、沖壓機床、注塑機、焊接設備、鑄造設備等。1.3.2工藝裝備包括刀具、模具、夾具、量具、輔具等。1.3.3儲運裝備包括物料運輸裝置、機床上下料裝置、刀具輸送裝置、倉儲設備等1.3.4輔助裝備包括清洗機、排屑設備和測量、包裝設備等。1.3機械制造裝備的類型1.3.1加工裝備:金屬切削機床

通用的金屬切削機床按其切削方式可分為車床、鉆床、鏜床、螺紋加工機床、銑床、刨(插)床、拉床、切斷機床和其它機床等。

專用機床是為特殊的工藝目的設計和制造的加工裝備，組合機床及其自動線是其中的一個大分支，包括大型組合機床及其自動線、小型組合機床及其自動線、自動換刀數控組合機床及其自動線等。機床按其通用特征可分為高精度精密、自動、半自動、數控、仿形、自動換刀、輕型、萬能和簡式機床等。臥式車床立式車床轉塔車床臥式車床通用性好，加工范圍廣，適于加工中、小型軸類、盤套類零件的內外回轉面、端面等；立式車床適于加工高度小于直徑的大型盤套類零件；轉塔車床適用于成批加工形狀復雜的盤套類零件；萬能外圓磨床內圓磨床平面磨床外圓磨床適用于磨削內、外圓柱面、圓錐面及階梯軸軸肩和端平面；內圓磨床適于單件小批生產磨削淬硬零件上的孔；平面磨床臥軸(立軸)矩臺(圓臺)，分周磨法和端磨法

齒輪加工方法與加工機床〔一〕齒輪加工方法按輪齒成形原理分兩大類：1.成形法加工精度和生產率較低，適于單件小批生產。2.展成法加工精度和生產率較高，一把刀可加工相同模數、相同壓力角的任何齒數的齒輪?！捕除X輪加工機床圓柱齒輪：滾齒機、插齒機等；直齒錐齒輪刨齒機、銑齒機、拉齒機；弧齒錐齒輪銑齒機。剃齒機、珩齒機、磨齒機成形法認識機床-滾齒機

〔一〕滾齒原理—模擬一對螺旋齒輪嚙合過程〔二〕滾齒機運動分析主運動—滾刀旋轉運動；展成(嚙合)運動—齒坯與滾刀按一定速比轉動；進給運動—滾刀沿齒坯軸向運動。滾齒原理1—床身2—立柱3—刀架溜板4—刀桿5—刀架體6—支架7—心軸8—后立柱9—工作臺10—床鞍認識機床-插齒機

應用：加工內齒輪、多聯(lián)齒輪、扇形齒輪、齒條等。1.插齒原理主運動：插齒刀上下往復運動，插斜齒輪時插刀主軸在螺旋導軌上運動；展成運動：插齒刀與齒坯按一定速比轉動；讓刀運動；徑向進給運動；認識機床-磨齒機

多用于淬硬齒輪的齒面精加工，6～3級精度。

磨齒機分兩大類：成形法磨齒和展成法磨齒展成法磨齒分：連續(xù)磨齒(砂輪為蝸桿形)分度磨齒(砂輪有碟型、大平面型、錐形，利用齒條和齒輪嚙合原理)認識機床-組合機床

以系列化、標準化的通用部件為根底再配以少量的專用部件組成的專用機床。生產率及及自動化程度高，精度易保證。自動化程度高，精度易保證。縮短設計制造周期，經濟效果好。能適應產品更新，快速可調、靈活裝配，提高設備利用率。易于聯(lián)成機床自動線。德國MAHO五軸NC加工中心鋁合金整體葉輪零件認識機床-NC五軸聯(lián)動加工中心1.3機械制造裝備的類型1.3機械制造裝備的類型1.3機械制造裝備的類型1.3.1加工裝備:特種加工機床2．超聲波加工機床 利用超聲波能量對材料進行機械加工的設備稱超聲波加工機床。加工時工具作超聲振動，并以一定的靜壓力壓在工件上，工件與工具間引入磨料懸浮液。在振開工具的作用下，磨粒對工件材料進行沖擊和擠壓，加上空化爆炸作用將材料切除。超聲波加工適用于特硬材料，如石英、陶瓷、水晶、玻璃等的孔加工、套料、切割、雕刻、研磨和超聲電加工等復合加工。1.3機械制造裝備的類型1.3.1加工裝備:特種加工機床3．激光加工機床

采用激光能量進行加工的設備統(tǒng)稱激光加工機床。激光是一種高強度、方向性好、單色性好的相干光。利用激光產生的上萬度高溫聚焦在工件上，使工件被照射的局部在瞬間急劇熔化和蒸發(fā)，并產生強烈的沖擊波，使熔化的物質爆炸式地噴射出來以改變工件的形狀。激光加工可以用于所有金屬和非金屬材料，特別適合于加工微小孔和材料切割。常用于加工金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、陶瓷、玻璃等非金屬材料和硬質合金、不銹鋼等金屬材料的小孔加工及切割加工。1.3機械制造裝備的類型1.3.1加工裝備:特種加工機床4．電子束加工機床

在真空條件下，由陰極發(fā)射出的電子流被帶高電位的陽極吸引，在飛向陽極的過程中，經過聚焦、偏轉和加速，最后以高速和細束狀轟擊被加工工件的一定部位，在幾分之一秒內，將其百分之九十九以上的能量轉化成熱能，使工件上被轟擊的局部材料在瞬間熔化、氣化和蒸發(fā)，以完成工件的加工。電子束加工機床就是利用電子束的上述特性進行加工的裝備。常用于穿孔、切割、蝕刻、焊接、蒸鍍、注入和熔煉等。此外，利用低能電子束對某些物質的化學作用，可進行鍍膜和曝光，也屬于電子束加工。1.3機械制造裝備的類型1.3.1加工裝備:特種加工機床5．離子束加工機床離子束加工機床就是利用離子束的特性進行加工的裝備。在電場作用下，將正離子從離子源出口孔“引出〞，在真空條件下，將其聚焦、偏轉和加速，并以大能量細束狀轟擊被加工部位，引起工件材料的變形與別離，或使靶材離子沉積到工件外表上，或使雜質離子射人工件內。用這種方法對工件進行穿孔、切割、銑削、成像、拋光、蝕刻、清洗、濺射、注入和蒸鍍等，統(tǒng)稱離子束加工。1.3機械制造裝備的類型1.3機械制造裝備的類型1.3機械制造裝備的類型1.3.1加工裝備:鍛壓機床

擠壓機是借助于凸模對放在凹模內的金屬坯料加力擠壓，迫使金屬擠滿凹模和凸模合成的內腔空間，獲得所需的金屬制件。擠壓加工更節(jié)約金屬、提高生產率和制品的精度?？煞譃槔鋽D壓、溫熱擠壓和熱擠壓。

軋制機是使金屬材料經過旋轉的軋輥，在軋輥壓力作用下產生塑性變形，以獲得所要求的截面形狀并同時改變其性能。分熱軋和冷軋。按軋制方式又可分縱軋、橫軋和斜軋。

縱軋用于軋制板材、型材、鋼軌等；橫軋用于軋制套圈類零件；斜軋主要用于軋制鋼球。1.3機械制造裝備的類型1.3.2加工裝備:刀具切削加工時，從工件上切除多余材料所用的工具，稱之為刀具。刀具的種類頗多，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭、絲錐、齒輪滾刀等。大局部刀具已標準化，由工具制造廠大批量生產，不需自行設計。1.3機械制造裝備的類型1.3.2加工裝備:模具模具是用來將材料填充在其型腔中，填充材料的不同，以獲得所需形狀和尺寸制件的工具。1．粉末冶金模具粉末冶金是制造機器零件的一種加工方法，將一種或多種金屬或非金屬粉末混合，放在粉末冶金模具內，加壓成形，再燒結成制品。2．塑料模具塑料是以高分子合成樹脂為主要成分，在一定條件下可塑制成一定形狀且在常溫下保持形狀不變的材料。塑制成型制件所用的模子稱之為塑料模具。1.3機械制造裝備的類型1.3.2加工裝備:模具

壓塑模具又稱壓膠模，是成型熱固性塑料件的模具。成型前，根據壓制工藝條件將模具加熱到成型溫度，然后將塑料粉放人型腔內預熱、閉模和加壓。塑料受熱和加壓后逐漸軟化成粘流狀態(tài)，在成型壓力的作用下流動而充滿型腔，經保壓一段時間后，塑件逐漸硬化成形，然后開模和取出塑件。

擠塑模具又稱擠膠模，是成型熱固性塑料或封裝電器元件等用的一種模具。成形及加料前先閉模，塑料先放在單獨的加料室內預熱成粘流狀態(tài)，再在壓力的作用下使融料通過模具澆注系統(tǒng)，高速擠入型腔，然后硬化成型。1.3機械制造裝備的類型1.3.2加工裝備:模具注射模具沿分型面分為定模和動模兩局部。定模安裝在注塑機的定模板上，動模那么緊固在注射機的動模板上。工作時注射機推動模板與定模板緊密壓緊，然而將料筒內已加熱到熔融狀態(tài)的塑料高壓注入型腔，融料在模內冷卻硬化到一定強度后，注射機將動模板與定模板沿分模面分開，開啟模具，將塑件頂出模外，獲得塑料制件。3．壓鑄模具熔融的金屬在壓鑄機中以高壓、高速射人壓鑄模具的型腔，尺寸精度高，外表光潔，主要用于制造有色金屬件。1.3機械制造裝備的類型1.3.2加工裝備:模具4．冷沖模具壓鑄冷沖模具包括陰模和陽模兩局部。在室溫下借助陽模對金屬板料施加外力，迫使材料按陰模型腔的形狀、尺寸進行裁剪或塑性變形。進行冷沖加工所用的鋼材應是含碳量較低的高塑性鋼。5．鍛壓模具鍛壓模具是鍛造用模具的總稱。按使用鍛造設備的不同可分為錘鍛模、機鍛模、平鍛模、輥鍛模等。按使用目的不同可分為終成形模、預成形模、制坯模、沖孔模、切邊模等。工藝裝備——模具塑料模具壓鑄模具沖壓模具鍛壓模具1.4機械制造裝備設計的類型

1.4.1創(chuàng)新設計

1.4.2變型設計

1.4.3模塊化設計1.4機械制造裝備設計的類型1.4機械制造裝備設計的類型1.4.1創(chuàng)新設計

1.4機械制造裝備設計的類型1.4.1創(chuàng)新設計

1.4機械制造裝備設計的類型1.4.1創(chuàng)新設計

1.4機械制造裝備設計的類型1.4機械制造裝備設計的類型1.4.2模塊化設計組合設計又稱模塊化設計，是按合同要求，選擇適當的功能模塊，直接拼裝成所謂的“組合產品〞。組合產品是系列產品的進一步細化，組合產品中的模塊也應按系列化設計的原理進行。組合設計通常是MRP一驅動的，可由銷售部門承擔，或在銷售部門中成立一個專門從事組合設計的設計組承擔，有關設計資料可直接交付生產方案部門，對組成產品的各個模塊安排投產，并將這些模塊拼裝成所需的產品。1.5機械制造裝備設計的方法

1.5.1機械制造裝備設計的典型步驟

1.5.2系列化設計

1.5.3模塊化設計

1.5.4合理化工程1.5機械制造裝備設計的方法輔助材料：輔助材料\第二次課1.5-1.6\機床設計過程.doc1.5機械制造裝備設計的方法1.5機械制造裝備設計的方法1.5機械制造裝備設計的方法1.5.1機械制造裝備設計的典型步驟(二)方案設計階段總功能是表達輸入量轉變成輸出量的能力?？偣δ芸芍鸺壨路纸猓纸獾阶庸δ艿囊蟊容^明確，便于求解為止。分功能和多級子功能及它們之間的關系稱為功能結構。便于了解產品中哪些子功能重復出現，為制訂通用零部件標準提供依據。1.5機械制造裝備設計的方法1.5.1機械制造裝備設計的典型步驟(二)方案設計階段功能間結構型式：串聯(lián)結構如圖2—2a所示;并聯(lián)結構如圖2—2b所示;環(huán)形結構如圖2—2c所示;圖2—2e那么是有選擇性地進行反響的循環(huán)結構。1.5機械制造裝備設計的方法(二)方案設計階段初步設計方案的形成(1)系統(tǒng)結合法：按功能結構的樹狀結構，根據邏輯關系把原理解結合起來。(2)數學方法結合法：采用數學方法進行初步設計方案的組合。1.5機械制造裝備設計的方法1.5機械制造裝備設計的方法(四)工藝設計階段1.5機械制造裝備設計的方法1.5.2系列化設計(一)系列化設計的根本概念系列化設計方法是在設計的某一類產品中，選擇功能、結構和尺寸等方面較典型的產品為基型，以它為根底，設計出其它各種尺寸參數的產品，構成產品基型系列。在產品基型系列的根底上，派生出不同用途的變型產品，構成產品派生系列。編制反映基型系列和派生系列關系的產品系列型譜。系列化設計應遵循“產品系列化、零部件通用化、標準化〞原那么，結構的典型化〞即所謂的“四化〞原那么。系列化設計是產品設計合理化的一條途徑，是提高產品質量、降低本錢、開發(fā)變型產品的重要途徑之一。1.5機械制造裝備設計的方法1.5.2系列化設計(二)系列化設計的優(yōu)缺點1.5機械制造裝備設計的方法1.5.2系列化設計(二)系列化設計的優(yōu)缺點系列化設計的缺點：為以較少品種規(guī)格的產品滿足市場較大范圍的需求，每個品種規(guī)格的產品都具有一定的通用性，滿足一定范圍的使用需求，用戶只能在系列型譜內有限的一些品種規(guī)格中選擇所需的產品，選到的產品，一方面其性能參數和功能特性不一定最符合用戶的要求，另方面有些功能還可能冗余。1.5機械制造裝備設計的方法1.5.2系列化設計(三)系列化設計的步驟1、2、3、主參數和主要性能指標確實定參數分級制定系列型譜縱系列產品橫系列產品跨系列產品abc1.5機械制造裝備設計的方法1.5.3模塊化設計(一)模塊化設計的根本概念為了開發(fā)多種不同功能結構，或相同功能結構而性能不同的產品，不必對每種產品單獨進行設計，而是精心設計出一批模塊，將這些模塊經過不同的組合來構造具有不同功能結構和性能的多種產品。模塊上具有特定的聯(lián)接外表和聯(lián)接方法，以保證相互組合的互換性和精確度。模塊化設計是產品設計合理化的另一條途徑，是提高產品質量、降低本錢、加快設計，進行組合設計重要途徑。模塊化系統(tǒng)多數是屬于模塊和非模塊的混合系統(tǒng)。1.5機械制造裝備設計的方法1.5.3模塊化設計(二)模塊化設計的優(yōu)缺點1.5機械制造裝備設計的方法1.5.3模塊化設計劃分模塊的出發(fā)點是功能分析。分功能包括根本功能、輔助功能、特殊功能和附加功能等幾類1.5機械制造裝備設計的方法1.5.3模塊化設計1.5機械制造裝備設計的方法1.5.4合理化工程1.6機械制造裝備設計的評價1.6機械制造裝備設計的評價樹狀目標系統(tǒng)每個樹葉代表一個評價標準。1.6機械制造裝備設計的評價經濟評價是理想生產本錢CL與實際生產本錢Cs之比,即:Ej=CL/Cs產品本錢主要包括材料本錢和開發(fā)制造成本兩大局部1.6機械制造裝備設計的評價經濟性評價方法質量估算法 材料本錢折算法 回歸分析法 相似關系估算法 1.6機械制造裝備設計的評價1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價可靠性是指產品在規(guī)定條件和時間內完成規(guī)定功能的能力?？煽慷龋阂?guī)定時間和條件下，完成規(guī)定任務的概率。產品可靠性指標可靠性維修性有效性耐久性平安性可靠度可靠壽命累積失效概率失效率平均壽命平均修復時間修復率維修度極限有效度平均有效度瞬時有效度1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價[例1]有1000只電子管。開始工作至500小時內有100只失效；工作至1000上時時共計有500只失效，求500小時和1000小時的可靠度。[解]N0=1000只r〔500〕=100只r〔1000〕=500只那么：R(500)=(1000－100)/1000=0.9=90%R(1000)=(1000－500)/1000=0.5=50%1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價(二)可靠性預測目的是為了發(fā)現薄弱環(huán)節(jié)，提供方案比較、修改、優(yōu)選和進行可靠性分配的依據，并對產品的維修費用以至全壽命運行費用作出估計?？煽啃灶A測包括單元可靠性預測和系統(tǒng)可靠性預測?？煽啃灶A測有許多方法，隨預測的目的、設計的時期、系統(tǒng)的規(guī)模、失效的類型及數據情況等的不同而用不同的方法，如統(tǒng)計分析法、失效模式及后果分析法(FMECA)、故障樹分析法(FTA)、可靠性邏輯框圖法及近似值法等。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價根據單元在系統(tǒng)中所處的狀態(tài)及其對系統(tǒng)的影響，系統(tǒng)可分為如圖2—11所示-的幾種類型。分析系統(tǒng)可靠性時，必須了解系統(tǒng)中每個單元的功能，各單元間在可靠性功能上的聯(lián)系，以及這些單元功能、失效模式對系統(tǒng)功能的影響，這是建立可靠性邏輯框圖的根底。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價系統(tǒng)可靠性模型串聯(lián)系統(tǒng)可靠度為并聯(lián)系統(tǒng)可靠度為1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價系統(tǒng)可靠性模型混聯(lián)系統(tǒng)可靠度如何計算？1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價系統(tǒng)可靠性模型表決系統(tǒng)——組成系統(tǒng)的n個單元中，至少有r個單元正常工作，系統(tǒng)才能正常工作，大于(n-r)個單元失效，系統(tǒng)也就失效。這樣的系統(tǒng)稱之為r/n表決系統(tǒng)。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價系統(tǒng)可靠性模型復雜系統(tǒng)可靠性分析方法分解分析方法：選擇關鍵單元，先分解系統(tǒng)，再組合計算。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性評價例題：在系統(tǒng)可靠性預測時，系統(tǒng)的單元數為4，每個單元的可靠度均為0.9，假設系統(tǒng)只有一個單元工作，系統(tǒng)就算正常，那么系統(tǒng)的可靠度為多少？假設只有4個單元全部工作，系統(tǒng)才能正常工作，系統(tǒng)的可靠度為多少？1.6機械制造裝備設計的評價1.6機械制造裝備設計的評價1.6.2可靠性分配方法等同分配按比例分配綜合評分分配最優(yōu)化分配輔助材料：輔助材料\第二次課1.5-1.6\機床可靠性.doc;輔助材料\第二次課1.5-1.6\故障模式及影響分析.ppt1.6機械制造裝備設計的評價1.6.3人機工程評價〔一〕人因素方面〔人體靜態(tài)尺寸、動態(tài)尺寸、操作力、視覺和聽覺〕〔二〕機器因素方面〔信號顯示裝置、操作裝置、平安保障、人體舒適性和使用方便性〕〔三〕環(huán)境因素方面〔作業(yè)空間、物理環(huán)境、化學環(huán)境等〕〔四〕人機系統(tǒng)方面〔人機功能合理分配，人機控制鏈的優(yōu)化，人機系統(tǒng)可靠性和平安性，環(huán)境因素對勞動質量和生活質量的影響〕人機工程學是研究人機關系的一門學科，它把人和機作為一個系統(tǒng)，研究人機系統(tǒng)應具有什么樣的條件，才能使人機實現高度協(xié)調性1.6機械制造裝備設計的評價1.6.3人機工程評價如運動件作回轉運動，按鈕位置的排列方向應與距該組按鈕最近的運動件上的圓周線速度方向相一致按鈕位置按鈕的排列直線應和運動件的運動方向相平行，即操縱運動件向右、向前或向上的按鈕應布置在按鈕板的最右、最前和最上方，如下圖。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.4結構工藝性評價加工工藝性〔產品結構的合理組合、零件加工工藝性〕裝配工藝性〔便于裝配的產品結構、便于裝配的零件接合部位結構、便于裝配的零件結構〕〔一〕〔二〕〔三〕維修工藝性〔平均修復時間短、維修所需元器件或零部件互換性好、寬敞的維修工作空間等〕結構工藝性評價的目的是降低生產本錢,縮短生產時間,提高產品質量。結構工藝性應從加工、裝配、維修和運輸等方面來評價。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.4結構工藝性評價(一)加工工藝性1．產品結構的合理組合根據工藝要求，設計時應合理地考慮產品的結構組合，把工藝性不太好或尺寸較大的零件分解成多個工藝性較好的較小零件。產品結構的合理組合也包括設計時把多個結構簡單、尺寸較小的零件合并為一個零件，以減輕重量，減少聯(lián)接面數量，節(jié)省加工和裝配費用，改善力學性能。有些零件上各工作面的工作條件不同，常采用不同的材料，可將多個零件的坯件用不可拆方式聯(lián)接在一起，如熱壓配合、鉚接、粘接或螺紋聯(lián)接等，然后再整體地進行加工，可取得很好的效果。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.4結構工藝性評價(一)加工工藝性2．零件的加工工藝性零件的結構形狀、材料、尺寸、外表質量、公差和配合等確定了其加工工藝性。加工工藝性的評價應依據制造廠現有的生產條件，沒有一個絕對的標準。這些生產條件概括起來包括如下幾個方面：傳統(tǒng)的工藝習慣，本企業(yè)的加工設備和工裝條件，外協(xié)加工條件，與老產品結構的通用，材料、毛坯和半成品的供給情況和質量檢驗的可能性等。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.4結構工藝性評價(一)加工工藝性2．零件的加工工藝性鑄件類零件盡可能不用型芯，模型和型芯盡量用直線、平面。模鍛件類零件應考慮拔模方便，分模面的設置要合理；冷擠壓件零件考慮拔模方便，防止邊緣傾斜；車削加工類零件要有必要的退刀槽、孔加工公差不要太嚴；鉆孔加工類零件盡量用通孔，防止盲孔，斜孔要有凸臺和凹面；銑削加工類零件盡量用平銑刀或組合銑刀，少用成形銑刀；盡量用盤狀銑刀，防止用指狀銑刀。磨削加工類零件盡量采用大直徑圓周砂輪，注意留退刀槽。1.6機械制造裝備設計的評價1.6.4結構工藝性評價(二)裝配工藝性1．便于裝配的產品結構(1)裝配操作的分解產品-部件-組件-零件；平行裝配，縮短工期(2)裝配操