机械制造装备设计课件.ppt
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1、机械制造装备设计机械制造装备设计课程安排v学时:50个理论学时, 10学时实验v周数:9周v期末成绩:期末考试(70%)v 实验(20%) 随堂测试+平时出勤(10%)第一章第一章 机械制造及装备设计方法机械制造及装备设计方法第一节第一节 绪论绪论第一节 绪论1.1 1.1 机械制造装备及其在国民经济中的重要作用机械制造装备及其在国民经济中的重要作用 1、制造业是一个国家或地区经济发展的重、制造业是一个国家或地区经济发展的重 要支柱要支柱 2、机械制造业是制造业的核心、机械制造业是制造业的核心 3、机械制造业的发展状况、机械制造业的发展状况上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本
2、章返回本章第一节 绪论1.2 1.2 机械制造装备应具备的主要功能机械制造装备应具备的主要功能 1、一般的功能要求、一般的功能要求(1)加工精度方面的要求(2)强度、刚度和抗振性方面的要求(3)加工稳定性方面的要求(4)耐用性方面的要求(5)技术经济方面的要求 2、柔性化、柔性化 3、精密化、精密化 4、自动化、自动化 5、机电一体化、机电一体化 6、节材、节材 7、符合工业工程要求、符合工业工程要求 8、符合绿色工程要求、符合绿色工程要求返回主页返回主页退出退出上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章机械制造装备设计1 1。3 3 机械制造装的分类机械制造装的分类第一节 绪论1.3 1.3
3、机械制造装备的分类机械制造装备的分类 1、加工装备、加工装备机械制造装备包括机械制造装备包括加工装备、工艺装备、仓储运输装备和辅助装备四大类。 2 2、工艺装备、工艺装备3、仓储运输装备、仓储运输装备主要指机床。机床是制造机器的机器,也称工作母机。各种刀具、模具、夹具、量具等总称为工艺装备。它是保证产品制造质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段。仓储运输装备包括各级仓储、物料运输、机床上下料、机器人等。退出退出上一页上一页进入下一章进入下一章返回主页返回主页返回本章返回本章第一章第一章 机械制造及装备设计方法机械制造及装备设计方法第二节第二节 机械制造装备设计方法机械制造装备设计方法 第二
4、节 机械制造装备设计方法2.1 2.1 机械制造装备设计的类型机械制造装备设计的类型 1、创新设计、创新设计2、变形设计、变形设计3、组合设计、组合设计上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章第二节 机械制造装备设计方法2.2 2.2 机械制造装备设计的方法机械制造装备设计的方法 一、机械制造装备设计的典型步骤一、机械制造装备设计的典型步骤二、系列化设计二、系列化设计三、模块化设计三、模块化设计上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、合理化工程四、合理化工程返回本章返回本章第二节 机械制造装备设计方法产品规划阶段产品规划阶段需求分析需求分析调查研究调查研究预
5、测预测可行性分析可行性分析编制设计任务书编制设计任务书方案设计阶段方案设计阶段对设计任务的抽象对设计任务的抽象建立功能结构建立功能结构寻求原理解与解决方法寻求原理解与解决方法初步设计方案的形成初步设计方案的形成初步设计方案的评价与筛选初步设计方案的评价与筛选退出退出下一页下一页返回本节返回本节 2.2.1 机械制造装备设计的典型步骤机械制造装备设计的典型步骤返回主页返回主页1、2、第二节 机械制造装备设计方法技术设计阶段技术设计阶段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施工设计阶段施工设计阶段零件图设计零件图设计完善装备图完善装备图商品化设计商品化设计编制技术文档编制
6、技术文档退出退出返回本节返回本节 2.2.1 机械制造装备设计的典型步骤机械制造装备设计的典型步骤返回主页返回主页3、4、下一页下一页第二节 机械制造装备设计方法系列化设计的基本概念系列化设计的基本概念退出退出返回本节返回本节2.2.2 系列化设计系列化设计返回主页返回主页1、2、 系列化设计的优缺点系列化设计的优缺点3、 系列化设计的步骤系列化设计的步骤(1)(2)(3)主参数和主要性能指标的确定主参数和主要性能指标的确定参数分级参数分级制定系列型谱制定系列型谱纵系列产品纵系列产品横系列产品横系列产品跨系列产品跨系列产品下一页下一页第二节 机械制造装备设计方法模块化设计的基本概念模块化设计的
7、基本概念退出退出返回本节返回本节2.2.3 模块化设计模块化设计返回主页返回主页1、2、模块化设计的特点模块化设计的特点3、模块化设计的步骤模块化设计的步骤(1)(2)(3)明确任务建立功能结构 合理确定产品的系列型谱和参数。 (4)模块的组合(5)模块的计算机管理系统下一页下一页模块模块是具有一定功能的零件、组件或部件。模块上具有特定的联接表面和联接方法,以保证相互组合的互换性和精确度。模块化设计是模块化设计是提高产品质量、降低成本、加快设计进度、进行组合设计的重要途径。(1)(2)第二节 机械制造装备设计方法退出退出返回本节返回本节2.2.4 合理化工程合理化工程返回主页返回主页进入下一节
8、进入下一节合理化工程是一种管理哲理,适用于合同式企业。合理化工程是一种管理哲理,适用于合同式企业。合理化工程的主要目的是合理化工程的主要目的是采用先进的信息处理技术,进行产品结构的重组、产品设计开发过程的重组和设计/管理系统信息集成,尽可能减少产品零部件的类别数,从而缩短产品的开发周期,提高产品设计质量。(1)产品结构的重组:是进行系列产品和组合产品的开发、产品编码和技术文件的系列化,从而减少零部件的类别数。(2)产品设计开发过程的重组:是将产品的设计开发过程分成全新产品设计和合同产品设计两部分。第二节 机械制造装备设计方法2.3 2.3 机械制造装备设计的评价机械制造装备设计的评价 一、技术
9、经济评价一、技术经济评价二、可靠性评价二、可靠性评价三、人机工程学评价三、人机工程学评价上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、结构工艺性评价四、结构工艺性评价五、产品造型评价五、产品造型评价六、标准化评价六、标准化评价返回本章返回本章第二节 机械制造装备设计方法建立目标系统和确定评价标准建立目标系统和确定评价标准退出退出返回本节返回本节2.3.1 技术经济评价技术经济评价返回主页返回主页1、2、确定重要性系数确定重要性系数4、 确定各设计方案的评价分数确定各设计方案的评价分数总权重值总权重值ZQj技术评价技术评价Tj经济评价经济评价Ej:经济评价是经济评价是理想生产成本CL与实际
10、生产成本Cs之比,即: Ej = CL/Cs技术经济评价的步骤技术经济评价的步骤3、 5、7、6、通常理想成本CL应低于市场同类产品最低价格的70%。经济评价Ej越大,代表经济效果越好,Ej=1Ej=1的方案经济上最理想。如经济评价值小于小于0.70.7,说明方案的实际生产成本大于市场同类产品的最低价,一般不予考虑。技术经济评价技术经济评价TEj:TEj:当Tj和Ej的值相差不太悬殊时不太悬殊时,可用均值法计算Ej值:TEj = ( Tj+Ej)/2当Tj和Ej的值相差很悬殊时很悬殊时,建议用双曲线法计算Ej值:TEj = Tj+Ej下一页下一页第二节 机械制造装备设计方法可靠性特征量可靠性特
11、征量退出退出返回本节返回本节2.3.2 可靠性评价可靠性评价返回主页返回主页1、2、可靠性预测可靠性预测下一页下一页产品可靠性指标产品可靠性指标可靠性可靠性维修性维修性有效性有效性耐久性耐久性安全性安全性可靠度可靠度可靠寿命可靠寿命累积失效概率累积失效概率失效率失效率平均寿命平均寿命平均修复时间平均修复时间修复率修复率维修度维修度极限有效度极限有效度平均有效度平均有效度瞬时有效度瞬时有效度可靠性指标的分配可靠性指标的分配3、第二节 机械制造装备设计方法1、人因素方面、人因素方面2、机器因素方面、机器因素方面3、环境因素方面、环境因素方面4、人机系统方面、人机系统方面退出退出返回本节返回本节2.
12、3.3 人机工程学评价人机工程学评价返回主页返回主页下一页下一页第二节 机械制造装备设计方法加工工艺性加工工艺性装配工艺性装配工艺性退出退出返回本节返回本节2.3.4 结构工艺性评价结构工艺性评价返回主页返回主页1、2、下一页下一页3、维修工艺性维修工艺性结构工艺性评价的目的是结构工艺性评价的目的是降低生产成本、缩短生产时间、提高产品质量。结构工艺性应从加工、装配、维修和运输等方面来评价。第二节 机械制造装备设计方法产品造型设计产品造型设计产品色彩产品色彩退出退出返回本节返回本节2.3.5 产品造型评价产品造型评价返回主页返回主页1、2、下一页下一页机械产品的造型的总原则是机械产品的造型的总原
13、则是经济实用、美观大方。“经济”指的是造型成本低,并有助于提高产品的可靠性、寿命和人机界面。“实用”指的是实用操作方便、舒适、符合人体的生理和心理特征。尺度与比例尺度与比例对称与均衡对称与均衡安定与轻巧安定与轻巧对比与调和对比与调和过度与呼应过度与呼应节奏与韵律节奏与韵律重点与一般重点与一般色调选择色调选择配色方法配色方法第二节 机械制造装备设计方法标准化及其目的标准化及其目的标准分类标准分类退出退出返回本节返回本节2.3.6 标准化评价标准化评价返回主页返回主页1、2、进入下一章进入下一章3、企业标准体系结构企业标准体系结构产品设计的标准化产品设计的标准化4、技术标准技术标准工作标准工作标准
14、 管理标准管理标准企业标准的审查企业标准的审查设计文件的标准化审查设计文件的标准化审查工艺文件的标准化审查工艺文件的标准化审查工装设计文件的标准化审查工装设计文件的标准化审查第二章第二章 金属切削机床设计金属切削机床设计第一节第一节 概述概述第二章 金属切削机床设计2.1 2.1 概述概述一、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二、机床设计方法二、机床设计方法三、机床设计步骤三、机床设计步骤上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章第二节 金属切削机床设计(1)工艺范围)工艺范围 (2)柔性)柔性(3)与物流系统的可亲性)与物流系统的可亲性 (4)刚度)刚
15、度(5)精度)精度 (6)噪声)噪声(7)生产率和自动化)生产率和自动化 (8)成本)成本(9)生产周期)生产周期 (10)可靠性)可靠性(11)造型与色彩)造型与色彩退出退出返回本节返回本节2.1.1 机床设计应满足的基本要求机床设计应满足的基本要求返回主页返回主页下一页下一页第三节 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节2.1.2 机床设计方法机床设计方法返回主页返回主页下一页下一页 机床设计机床设计正在向着“以系统为主的机床设计”方向发展,即在机床设计时要考虑它如何更好地适应FMS等先进制造系统的要求,例如要求具有时、空柔性,与物流的可亲性等等。机床设计方法是机床设计方法是根据其设计类
16、型而定。通用机床采用系列化设计方法。系列中基型产品属创新设计类型,其他属变形设计类型。有些类型,如组合机床属组合设计类型。在创新设计类型中,机床总体方案的产生方法可采用分析式设计或创成式设计。分析式设计或创成式设计。第二章 金属切削机床设计 2、总体设计、总体设计退出退出返回本节返回本节2.1.4 机床设计步骤机床设计步骤返回主页返回主页进入下一节进入下一节 3、结构设计、结构设计 1、确定结构原理方案、确定结构原理方案6、 定型设计定型设计5、机床整机综合评价、机床整机综合评价 4、工艺设计、工艺设计 第二章 金属切削机床设计2.2 2.2 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
17、论一、一、上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页机床的运动学原理机床的运动学原理机床运动学是研究、分机床运动学是研究、分析和实现机床期望的加析和实现机床期望的加工功能所需要的运动功工功能所需要的运动功能配置能配置返回本章返回本章第二章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页(一)机床工作原理:金属切削机床的基本功能(一)机床工作原理:金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必须的运动和动力。其基本工作原理是其基本工作原理是:通过刀具与工件之间的相对运动,由刀具切除工件加工表面多余的金属材料,形成工件加工表面的几何形状、尺寸,并达到其精度要求。(二)工件表面
18、的形成方法(二)工件表面的形成方法 1.几何表面的形成原理 2.发生线的形成 (三)机床运动分类(三)机床运动分类 1.按运动性质分类 2.按运动功能分类 3.按运动之间的关系分类 2.2 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几何表面的形成原理图示几何表面的形成原理图示12a) 平面平面12b) 圆柱面圆柱面12c) 平面平面12d) 圆锥面圆锥面1母线母线2导线导线发生线的形成图示发生线的形成图示1fnn1.fn1n21a)c)b)fn1n2fd)e)a)点刃车刀车外圆柱面点刃车刀车外圆柱面 b)宽刃车刀车外圆柱面宽刃车刀车外圆柱面 c)砂轮磨外圆柱面砂轮磨外圆柱面 d)盘铣
19、刀铣外圆柱面盘铣刀铣外圆柱面 e)滚齿加工滚齿加工第二章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节 工件表面的形成方法工件表面的形成方法返回主页返回主页下一页下一页几何表面的形成原理图示几何表面的形成原理图示发生线的形成图示发生线的形成图示发生线的形成:发生线的形成:1)轨迹法(描述法)轨迹法(描述法)2)成型法(仿形法)成型法(仿形法)3)相切法(旋切法)相切法(旋切法)4)展成法(滚切法)展成法(滚切法)第二章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页(四)机床的成形运动(四)机床的成形运动 1.主运动 2.形状创成运动 (五)机床运动功能的描述方法(五)机床运
20、动功能的描述方法 1.坐标系 2.机床运动功能式 3.机床运动原理图 4.运动功能分配设计 5.机床传动原理图2.2 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运动功能方案设计机床运动功能方案设计(1)工艺分析)工艺分析(2)选取坐标系)选取坐标系(3)写出机床运动功能式)写出机床运动功能式(4)画出机床运动功能图)画出机床运动功能图(例:滚齿机)例:滚齿机)(5)绘制机床传动原理)绘制机床传动原理图图第二章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页运动功能图形符号运动功能图形符号a)回转运动回转运动b)直线运动直线运动ZfBaYaCpCfW/CfYa
21、ZfBaCp/T 第二章 金属切削机床设计2.2 2.2 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二、二、三、三、四、四、上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页五、五、六、六、精度精度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刚度刚度抗振性抗振性热变形热变形噪声噪声七、低速运动平稳性七、低速运动平稳性返回本章返回本章第二章 金属切削机床设计2.3 2.3 金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计 一、机床系列型谱的制定一、机床系列型谱的制定二、机床的运动功能设计二、机床的运动功能设计三、机床总体结构方案设计三、机床
22、总体结构方案设计上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、机床主要参数的设计四、机床主要参数的设计返回本章返回本章第二章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节2.3.1 机床系列型谱的制定机床系列型谱的制定返回主页返回主页下一页下一页中型卧式机床的简略系列型谱表中型卧式机床的简略系列型谱表 型式型式最大最大工件直径工件直径/mm万万 能能式式马马鞍鞍式式提提高高精精度度无无丝丝杠杠式式卡卡盘盘式式球球面面加加工工端端面面车车床床2503204005006308001000注:注: 基型,基型, 变型变型第二章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页
23、1.工艺分析 2.机床运动功能设置 分析式设计方法 解析式设计方法 3.写出机床运动功能式,画出机床运动原 理图 2.3.2 机床的运动功能设置机床的运动功能设置第二章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页1、结构布局设计:、结构布局设计:布局形式:立式、卧式、斜置式。 基础支承件形式:底座式、立柱式、龙门式。 基础支承件结构:一体式、分离式。2.3.3 机床总体结构方案设计机床总体结构方案设计 2、机床总体结构的概略形状与尺寸设计、机床总体结构的概略形状与尺寸设计设计的主要依据是:设计的主要依据是:机床总体结构布局设计阶段评价后所保留的机床总体结构布局形态图,
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