机械制造装备设计 关慧贞 第2章金属切削机床设计.pptx

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1、§2.1概述§2.2金属切削机床设计的基本理论§2.3金属切削机床总体设计§2.4主传动系设计§2.5进给传动系设计§2.6机床控制系统设计第二章金属切削机床设计2.1概述2.1.1机床设计的基本要求2.1.2机床的设计方法*2.1.3机床的设计步骤2.1.4机床的总体布局2.1.1机床设计的基本要求1.工艺范围2.柔性3.与物流系统的可亲性4.精度和刚度5.生产率和自动化程度6.机床的成本和生产周期7.可靠性8.造型与颜色9.机床设计方法10.环境保护1.工艺范围指机床适应不同生产要求的能力（加工功能）。包括：

2、机床可完成的工序种类，所加工零件的类型、材料和尺寸范围、毛坯种类、加工精度和表面粗燥度。不同工艺范围对机床结构的影响：如果机床的工艺范围过宽，将使机床的结构复杂，不能充分发挥机床各部件的性能；如果机床的工艺范围较窄，可使机床结构简单，易于实现自动化，提高生产率。1.工艺范围不同的生产模式对工艺范围要求不同：单件大量生产——要求加工效率高、工艺范围窄，机床结构简单。如：组合机床。单件小批量生产——要求扩大机床功能，工艺范围广，机床结构复杂。如：通用车床。多品种小批量生产——要求机床运动和刀具多，加工精度高，工艺范围

3、广。如：数控机床、加工中心。通用机床都具有较宽的工艺范围；数控机床的工艺范围比传统通用机床更宽，使其具有良好的柔性；专用机床和专门化机床则应合理地缩小工艺范围。2.柔性机床的柔性，是指其适应加工对象变化的能力，包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性也就是功能柔性。包括机床的通用性和同一时期的机床重构能力；例如：对加工控制软件进行调整或修改，适应多种零件的加工要求。所谓时间上的柔性也就是结构柔性，指的是在不同时期，机床各部件重新组合，即通过机床重构，改变其功能，以适应产品更新变化快的要求。3.与物流系统的可亲

4、性可亲性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑）交接的方便程度。对于单机工作形式的普通机床，是由人进行物料交接的，要求机床的使用、操作、清理、维护方便。对于自动化柔性制造系统，机床与物流系统(如输送线)是自动进行物料交接的，要求机床结构形式开放性好，物料交接方便。4.精度和刚度机床的精度分为几何精度和加工精度。几何精度指机床不运动或空载条件下机床本身的精度。反映机床主要零部件的几何形状精度、相对位置、相对运动轨迹精度。是评价机床质量的基本指标，取决于零部件的设计和制造装备精度。加工精度指加工后零件对理想

5、尺寸、形状、位置的符合程度。影响加工精度的因素很多，与机床本身的几何精度、传动精度、运动精度、定位精度和低速平稳性、动态刚度、热变形等有关。5.生产率和自动化程度生产率是指在单位时间内机床加工合格产品的数量。要提高生产率，必须缩短单个零件的加工时间、装卸时间和分摊的准备终了时间。自动化是指利用装备取代或放大人的体力、取代或延伸人的部分智力而自动完成工作的性能。自动化程度越高，越能保证加工精度的稳定性，减少操作者的劳动强度。自动化大批量生产采用组合机床、数控机床组成生产线；自动化单件小批量生产采用有数控机床、加工中

6、心构成的柔性制造系统，或者由柔性系统构成的自动化工厂。6.机床的成本和生产周期成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标，应在尽可能保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。生产周期(包括设计和制造)是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能缩短机床的生产周期。这就要求机床设计应尽可能采用现代设计方法，如CAD、模块化设计等。机床的寿命是指机床保持其应有加工精度的使用期限，也称精度保持性。7.可靠性机床的可靠性是指机床在使用寿命期内完

7、成规定功能的能力，分为：固有可靠性：通过设计、制造赋予机床。使用可靠性：受使用、维护方式和使用条件的影响。可靠性是一项重要技术经济指标，分为：机床在规定时间内发生失效的难易程度；可修复机床在失效后在规定时间内修复的难易程度；2.1.3机床的设计步骤1.总体设计2.详细设计3.机床整机综合评价4.定型设计2.1.3机床的设计步骤1.总体设计（1）机床主要技术指标设计（2）总体方案设计（3）总体方案综合评价与选择（4）总体方案的设计修改与优化工艺范围运行模式生产率性能指标主要参数驱动方式成本及周期2.1.3机床的设计

8、步骤1.总体设计（1）机床主要技术指标设计（2）总体方案设计（3）总体方案综合评价与选择（4）总体方案的设计修改与优化运动功能设计基本参数设计传动系统设计总体机构布局控制系统设计2.2金属切削机床设计的基本理论2.2.1精度2.2.2刚度2.2.3抗振性2.2.4热变形2.2.5噪声2.2.6低速运动平稳性1、几何精度2、运动精度3、传动精度4、定位精度5、工作精度6、精