金属切削机床总体设计ppt.ppt
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机械制造装备设计机械制造装备设计第一章第一章金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计机械与动力工程学院机械与动力工程学院第一章第一章金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求第二节第二节机床的设计步骤机床的设计步骤第三节第三节机床的总体布局机床的总体布局第四节第四节机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定一、机床应具有的性能指标一、机床应具有的性能指标二、人机关系二、人机关系第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求1工艺范围工艺范围工艺范围:
工艺范围:
指机床适应不同生产要求的能力,也可称之为机床的加工功能。
一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式机床工艺范围取决于使用什么生产模式。
单件小批生产模式-通用机床大批量生产模式-专用机床多品种小批量生产模式-专门化机床一、机床应具有的性能指标一、机床应具有的性能指标第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求
(1)工艺范围)工艺范围工艺范围:
工艺范围:
指机床适应不同生产要求的能力,也可称之为机床的加工功能。
一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式机床工艺范围取决于使用什么生产模式。
单件小批生产模式-通用机床大批量生产模式-专用机床多品种小批量生产模式-专门化机床一、机床设计应满足的基本要求一、机床设计应满足的基本要求第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求
(1)工艺范围)工艺范围工艺范围:
工艺范围:
指机床适应不同生产要求的能力,也可称之为机床的加工功能。
一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式机床工艺范围取决于使用什么生产模式。
单件小批生产模式-通用机床大批量生产模式-专用机床多品种小批量生产模式-专门化机床一、机床设计应满足的基本要求一、机床设计应满足的基本要求第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求
(1)工艺范围)工艺范围工艺范围:
工艺范围:
指机床适应不同生产要求的能力,也可称之为机床的加工功能。
一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式机床工艺范围取决于使用什么生产模式。
单件小批生产模式-通用机床大批量生产模式-专用机床多品种小批量生产模式-专门化机床机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度造成本、加工效率和自动化程度。
数控机床的发展。
数控机床的发展。
一、机床设计应满足的基本要求一、机床设计应满足的基本要求第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度:
几何精度:
精度保持性精度保持性(4)精度)精度:
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求(4)精度)精度:
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度:
几何精度:
精度保持性精度保持性机床在空载条件下,在不运动机床在空载条件下,在不运动或运动速度比较低时各主要部或运动速度比较低时各主要部件的形状、相对位置和相对运件的形状、相对位置和相对运动的精确程度。
动的精确程度。
它主要决定于结构设计、制造它主要决定于结构设计、制造和装配质量。
和装配质量。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度:
几何精度:
精度保持性精度保持性机床空载并以工作速度运动时,机床空载并以工作速度运动时,执行部件的几何位置精度,运执行部件的几何位置精度,运动精度是评价机床质量的一个动精度是评价机床质量的一个重要指标,与结构设计及制造重要指标,与结构设计及制造等因素有关。
等因素有关。
(4)精度)精度:
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度:
几何精度:
精度保持性精度保持性传动精度是指机床传动系统各传动精度是指机床传动系统各末端执行件之间运动协调性和末端执行件之间运动协调性和均匀性。
影响传动精度的主要均匀性。
影响传动精度的主要因素是传动系统的设计、传动因素是传动系统的设计、传动元件的制造和装配精度。
元件的制造和装配精度。
(4)精度)精度:
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度:
几何精度:
精度保持性精度保持性定位精度是指机床的定位部件定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。
定运动到达规定位置的精度。
定位精度直接影响到被加工工件位精度直接影响到被加工工件的尺寸精度和形位精度。
的尺寸精度和形位精度。
(4)精度)精度:
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度:
几何精度:
精度保持性精度保持性机床的工作精度是指规定的试机床的工作精度是指规定的试件的加工精度。
工作精度是各件的加工精度。
工作精度是各种因素综合影响的结果。
种因素综合影响的结果。
(4)精度)精度:
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度:
几何精度:
精度保持性精度保持性在规定工作时间内,保持机床在规定工作时间内,保持机床所所要求精度的能力,称为精所所要求精度的能力,称为精度保持性。
影响精度保持性的度保持性。
影响精度保持性的主要因素是磨损。
主要因素是磨损。
(4)精度)精度:
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求(5)刚度)刚度:
指机床受载时抵抗变形的能力指机床受载时抵抗变形的能力静刚度静刚度动刚度动刚度指加工过程中,在切削力作用下,抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。
整机刚度的概念:
整机刚度的概念:
机机床床是是由由许许多多构构件件结结合合而而成成的的,在在载载荷荷作作用用下下各各构构件件及及结结合合部部都都会会产产生生变变形形,这这些些变变形形直直接接或或间间接接地地引引起起刀刀具具和和工工件件之之间间的的相相对对位位移移,此此位位移移的的大大小小代代表了机床的整机刚度。
表了机床的整机刚度。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求(6)机床抗振能力:
机床在交变载荷作用下,抵抗)机床抗振能力:
机床在交变载荷作用下,抵抗变形的能力变形的能力受迫振动受迫振动自激振动自激振动抗振性抗振性切削稳定性切削稳定性影响原因影响原因1、机床的刚度、机床的刚度2、机床的阻尼特性、机床的阻尼特性3、机床的固有频率、机床的固有频率改进措施改进措施第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求(7)热变形)热变形由于机床各部位的温升不同,不同材料的热由于机床各部位的温升不同,不同材料的热膨胀系数不同,机床各部分材料产生的热膨胀量膨胀系数不同,机床各部分材料产生的热膨胀量不同,就会导致机床不同,就会导致机床床身床身、主轴主轴和和刀架刀架等构件产等构件产生变形,称之为生变形,称之为机床热变形机床热变形。
通过温度场分析机床热源及其对热变形的影响。
通过温度场分析机床热源及其对热变形的影响。
设计机床时采取相应措施。
设计机床时采取相应措施。
第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求(10)自动化程度)自动化程度(11)生产率)生产率(13)生产周期)生产周期(14)可靠性)可靠性(15)造型与色彩)造型与色彩(12)生产成本)生产成本第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求一、总体设计一、总体设计二、技术设计二、技术设计第二节第二节机床的设计步骤机床的设计步骤三、零件设计三、零件设计四、样机试制和实验鉴定四、样机试制和实验鉴定机床设计步骤机床设计步骤技术设计任务书技术设计任务书确定结构原理方案确定结构原理方案总体设计总体设计结构设计结构设计工艺设计工艺设计机床整机综合评价机床整机综合评价定型设计定型设计满足设计要求满足设计要求否否是是产品规划产品规划方案设计方案设计技术设计技术设计工艺设计工艺设计机床设计步骤机床设计步骤技术设计任务书技术设计任务书确定结构原理方案确定结构原理方案总体设计总体设计结构设计结构设计工艺设计工艺设计机床整机综合评价机床整机综合评价定型设计定型设计满足设计要求满足设计要求否否是是根根据据初初步步设设计计方方案案,在在充充分分理理解解原原理理解解的的基基础础上上,确确定定被被设设计计机机床床的的主主要要结结构原理方案:
构原理方案:
(1)机床的工艺范围)机床的工艺范围
(2)加加工工工工件件类类型型、生生产率、产率、批量要求批量要求(3)机床性能指标)机床性能指标(4)确定机床主要参数)确定机床主要参数(5)驱动方式)驱动方式(6)结构原理等)结构原理等在在此此基基础础上上对对主主要要功功能能结结构构进进行行构构思思,初初步步确确定定机机床床材材料料形形状状等等,进进行行粗粗略略的结构设计。
的结构设计。
机床设计步骤机床设计步骤技术设计任务书技术设计任务书确定结构原理方案确定结构原理方案总体设计总体设计结构设计结构设计工艺设计工艺设计机床整机综合评价机床整机综合评价定型设计定型设计满足设计要求满足设计要求否否是是将将结结构构原原理理方方案案进进一一步步具具体化,主要包括:
体化,主要包括:
(1)机床的运动功能设计)机床的运动功能设计
(2)主要参数设计)主要参数设计(3)机机床床总总体体结结构构方方案案,包包括括运运动动功功能能分分配配、总总体体结构布局和结构方案图等结构布局和结构方案图等(4)系系统统原原理理设设计计,包包括括传传动动系系统统、液液压压系系统统、控控制系统等。
制系统等。
(5)经济核算等)经济核算等在在此此阶阶段段,可可对对多多种种方方案案进进行行综综合合评评价价,选选择择好好的的方案。
方案。
机床设计步骤机床设计步骤技术设计任务书技术设计任务书确定结构原理方案确定结构原理方案总体设计总体设计结构设计结构设计工艺设计工艺设计机床整机综合评价机床整机综合评价定型设计定型设计满足设计要求满足设计要求否否是是产品规划产品规划方案设计方案设计技术设计技术设计工艺设计工艺设计虚虚拟拟样样机机第二节第二节机床的设计步骤机床的设计步骤第三节第三节金属切削机床设计的基本理论金属切削机床设计的基本理论一、机床的运动学原理一、机床的运动学原理不同的机床因其加工功能(加工方法、工件类型、加工不同的机床因其加工功能(加工方法、工件类型、加工表面形状等)的不同,实现加工功能所需要的运动也不表面形状等)的不同,实现加工功能所需要的运动也不同。
同。
第二节第二节金属切削机床设计的基本理论金属切削机床设计的基本理论机床中严格的运动关系在机械传动的机床中是靠严格的机床中严格的运动关系在机械传动的机床中是靠严格的内联动齿轮来实现的,在数控机床中是通过坐标轴的联内联动齿轮来实现的,在数控机床中是通过坐标轴的联动来实现的。
动来实现的。
所谓所谓机床运动学机床运动学是研究、分析和实现机床期望的加工功是研究、分析和实现机床期望的加工功能所需要的运动功能配置。
即配置什么样的运动功能才能所需要的运
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