机械制造装备应具备的主要功能1

《机械制造装备设计》课程标准一、课程概述机械制造装备设计是机械工程的一门分支学科。

是一门研究各种机械制造装备的结构、工作原理和设计方法的科学。

《机械制造装备设计》是机械类专业的主干专业课程，与《机电一体化设计》、《模具设计》等学科处于同一层次。

它与《机床电器控制》、《机械CAD/CAM》、《现代制造技术》等构成机械制造及自动化方向的专业选修课程体系。

该课程是将原机制专业的四门专业课程（即机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人）融合形成机械制造装备设计新学科内容，是按照重基础、少学时、低重心、新知识、宽面向的原则整合而成的，是实施素质教育的机制专业课程体系改革的主要内容之一。

这门学科的重点是为机械制造及其自动化专业的学生，了解典型机械制造装备的工作原理、性能、传动与结构，掌握机械制造装备设计的基本理论、基本知识和基本方法，完成复杂机械制造装备的设计能力的培养服务的。

先修课程有《工程力学》、《机械设计》、《机械工程材料》、《机械制造技术基础》、《机械设计课程设计》、《金工实习》等。

二、课程目标1.了解常用机械制造装备的典型结构、运动与传动等。

2.掌握分析和调整机械制造装备运动、传动的方法。

3.掌握机械制造装备运动、传动设计的方法。

4.掌握机械制造装备整机和主要部件的设计方法。

5.了解机械制造装备性能的实验研究方法。

6.掌握机械制造装备运动学理论，掌握机械制造装备传动系统设计、主要零部件的载荷及力学分析、传动件计算条件确定的有关理论，了解精度、强度、刚度、动态特性、热特性、噪声理论在机械制造装备设计中的应用。

7.具有分析、比较和选择机械制造装备主要参数的能力、机械制造装备整体方案设计的能力、机械制造装备主要部件设计的能力。

三、课程内容和要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。

这四个层次的一般涵义表述如下：知道——是指对这门学科、机械制造装备的结构和工作原理的认知。

理解——是指对这门学科所涉及的基本概念、原理、方法的领会，能作自主的解释、说明，并把握一般机械装备的结构与性能之间的相互关系。

第一章绪论1、精益—敏捷—柔性（LAF）生产系统包括全面质量管理、准时生产、快速可重组制造和并行工程等现代生产和管理技术，其主要特征是：1）以用户需求为中心2）制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种3）以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势4）技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作5）实现资源快速有效的集成是其中心任务6）组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种形式2、机械制造装备应具备的主要功能：一般功能要求、柔性化、精密化、自动化、机电一体化、节材节能、符合工业工程和绿色工程的要求。

3、机械制造装备应满足的一般功能包括：1）加工精度方面的要求（尺寸精度、表面形状精度、相互位置精度和表面粗糙度）2）强度、刚度和抗震性方面的要求3）加工稳定性方面的要求4）耐用度方面的要求（提高耐用度的措施：减少磨损、均匀磨损、磨损补偿）5）技术经济方面的要求4、柔性化的含义（两重含义）：1）结构柔性化（采用模块化设计方法和机电一体化技术）2）功能柔性化（只需进行少量的调整或修改软件）5、实现精密化需要采用误差补偿技术，误差补偿技术有两种：机械式误差补偿技术和数字化误差补偿技术6、全自动装备：指能自动完成工件的上料、加工和卸料生成的全过程的装备半自动装备：指需要人工完成上下料，只能实现加工过程的自动化的装备实现自动化的方法从初级到高级依次为：凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制。

7、产品设计水平低，浪费材料表现在结构性材料浪费和工艺性材料浪费两方面8、工业工程：是对人、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和实施的一门学科。

其目的是在保证工人和最终用户健康和安全的条件下，以最低的成本生产出符合质量要求的产品。

9、绿色工程：使经济发展更少的依赖地球上的有限资源，而更多地与地球的承载能力达到有机的协调。

10、机械制造装备大致可分为：加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备11、加工装备：金属切削机床：通用机床、专用机床、专门化机床；普通、精密和高精度机床；普通、半自动和自动化机床；称控、数控、仿形机床。

《机械制造装备设计》重要知识点机械制造装备设计是一门综合性很强的学科，它涵盖了机械工程、材料科学、控制工程、计算机技术等多个领域的知识。

掌握这门学科的重要知识点对于提高机械制造装备的性能、质量和生产效率具有至关重要的意义。

一、机械制造装备应具备的主要功能机械制造装备首先要具备一般的功能要求，如加工精度、生产率和自动化程度等。

其中，加工精度是指装备在加工零件时所能达到的尺寸、形状和位置等精度要求。

这直接影响到产品的质量和性能。

生产率则反映了装备在单位时间内生产零件的数量，是衡量生产效率的重要指标。

自动化程度决定了生产过程中人力参与的程度，高度自动化可以大大提高生产效率和一致性。

同时，机械制造装备还应满足人机关系的要求，包括操作方便、安全可靠、宜人的造型和色彩等。

这有助于提高操作人员的工作舒适度和工作效率，减少操作失误和事故的发生。

二、机械制造装备的设计类型1、创新设计这是一种从无到有的全新设计，需要充分发挥设计者的创造力和想象力，运用最新的科技成果和创新思维，开发出具有独特功能和性能的新型机械制造装备。

2、变型设计在原有产品的基础上，按照一定的规律对某些结构和参数进行改进和调整，以适应不同的工作要求和使用条件。

这种设计方法可以大大缩短设计周期，降低设计成本。

3、模块化设计将机械制造装备分解为若干个功能相对独立的模块，通过对这些模块的选择和组合，可以快速搭建出满足不同需求的装备。

模块化设计有利于提高产品的通用性和可维护性。

三、机械制造装备的总体设计1、工艺分析对被加工零件的工艺过程进行详细的分析，包括加工工序、加工方法、定位夹紧方式等，为装备的总体布局和结构设计提供依据。

2、总体布局设计确定装备各部件的相对位置和运动关系，使其在工作时能够协调运动，实现预定的功能。

总体布局要考虑到工作空间、操作方便性、维修便利性等因素。

3、主要技术参数的确定包括尺寸参数、运动参数、动力参数等。

这些参数的确定直接影响到装备的性能和工作能力。

《机械制造装备设计》模拟试题1参考答案一、选择（10分，每小题1分）1．采用“少品种、大批量”的做法，强调的是“规模效益”，这种制造模式被称为 [ A ]。

A. “传统模式”B. “精益生产”C. “敏捷制造”D. “精益—敏捷—柔性”2．利用工具电极与工件之间的放电现象从工件上去除微粒材料达到加工要求的机床，称为 [ C ]。

A. 电火花线切割机床B. 电解加工机床C. 电火花加工机床D. 电子束加工机床 3．利用一套标准元件和通用部件按加工要求组装而成的夹具，称为 [ A ]。

A. 组合夹具 B. 专用夹具 C. 成组夹具 D. 随行夹具4．使用要求相同的零部件按照现行的各种标准和规范进行设计和制造，称为 [ C ]。

A. 产品系列化B. 结构典型化C. 标准化D. 零部件通用化5．机床传动系统各末端执行件之间的运动协调性和均匀性精度，称为 [ C ]。

A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 定位精度 6．要求导轨导向性好，导轨面磨损时，动导轨会自动下沉，自动补偿磨损量，应选 [ B ]。

A. 矩形导轨 B. 三角形导轨 C. 燕尾形导轨 D. 圆柱形导轨 7．一个运动功能式为M XYZ O // 的四自由度搬运机器人是[ D ]。

A. 关节型机器人B. 求坐标型机器人C. 圆柱坐标型机器人D. 直角坐标型机器人 8．一个料斗同时向几台机床供料时，通常使用[ D ]。

A.上料器 B. 隔料器 C.减速器 D. 分路器 9．磨床进给量的单位为[ C ]。

A.毫米/每转B. 毫米/冲程C.毫米/分钟D. 转/分钟 10．机床主运动空转时由于传动件摩擦、搅油、空气阻力等原因使电动机消耗的一部分功率，称为[ C ]。

A.切削功率B. 机械摩擦损耗功率C.空载功率D. 额定功率 二、填空（20分，每小题1分）1．20世纪末，世界已进入_____知识_______经济时代。

2．加工后零件对理想尺寸、形状和位置的符合程度，称谓___加工精度______。

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机械制造装备应满足的一般功能包括：加工精度方面的要求；强度、刚度和抗振性方面的要求；加工稳定性方面的要求；耐用度方面的要求，技术经济方面的要求2柔性化含义：产品结构柔性化：设计时用模块化设计和机电一体化技术，只对结构少量重组修改或修改软件。

功能柔性化：进行少量调整或修改软件可该笔那产品功能。

*机床可进行调整以满足不同工件的加工，如采用备用主轴，位置可调主轴，工夹量具成组化，工作程序软件化和部分动作实现数控化等。

3精密化：采用传统的措施，一味提高机械制造装备自身的精度已无法奏效，需采用误差补偿技术。

误差补偿技术可以是机械式的，如为提高丝杠或分度蜗轮的精度采用的校正尺或校正凸轮等。

4自动化实现自动化的方法从初级到高级依次为：凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制等。

5机电一体化是指机械技术与微电子、传感检测、信息处理、自动控制和电力电子等技术，按系统工程和整体化优化法，有机地组成的最佳技术系统。

可获功能：（1）对机器或机组系统的运行参数进行巡检和控制(2)对机组或机组系统工作程序的控制。

可实现复杂的控制任务，提高智能化和可靠性（3）用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。

具有较高的可靠性，维修方便，性价比高。

6节材7符合工业工程要求；产品设计符合要求是指：在产品开发阶段，充分考虑结构的工艺性，提高标准化、通用化程度，以便采用最佳的工艺方案，选择合理的质量标准，减少操作过程中工人的体力消耗；对市场和消费者进行调研，保证产品合理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成不必要的超额工作量。

（强度、刚度、抗振性）8符合绿色工程要求机械设备分类：加工设备：指采用机械制造方法制造机械零件的机床。

用于制造工艺设备产品的各种刀具、模具、夹具、量具和其他工具统称为工艺设备。

它是保证产品制造质量、执行工艺规程、提高生产效率的重要手段。

储运设备包括各级储运、物料输送、机床装卸等设备，辅助设备包括清洗机和排屑设备机械制造装备设计的类型：1、创新设计；2、变型设计；3、模块化设计机械制造设备的典型步骤：1。

机械制造装备设计第一章、机械制造及装备设计方法第一节、概述机械制造装备的发展趋势1、向高效、高速、高精度方向发展2、多功能复合化、柔性自动化3、绿色制造与可持续发展4、智能制造技术与智能化装备第二节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需满足以下几方面要求1、一般的功能要求2、柔性化3、精密化4、自动化5、机电一体化6、节材7、符合工业工程要求8、符合绿色工程要求一般的功能要求包括（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第三节机械制造装备的分类机械制造装备的分类1、加工装备（机床或工作母机）2、工艺装备3、储运装备4、辅助装备加工装备包括：金属加工机床、特种加工机床、锻压机床、冲压机床、注塑机、焊接设备、铸造设备等。

金属切削机床可按如下特征进行分类：1、按机床的加工原理分为：车床、钻床、镗床、纹加工机床、铣床、刨（插）床、拉床、机床设计应满足的基本要求（1）工艺范围（2）柔性（5）精度（6）噪声（7）成产率和自动化（10）可靠性机床设计步骤1、确定结构原理方案4、工艺设计3）与物流系统的可亲性8）成本（11）造型与色彩2、总体设计5、机床整机综合评价4）刚度9）生产周期3、结构设计6、定型设计切断机床和其它机床等。

2、按机床的使用范围分为：通用机床：通用的金属切削机床可加工多种尺寸和形状的工件的多种加工面专用机床：用于特定工件的特定表面、特定尺寸和特定工序加工的机床专门化机床：用于对形状相似尺寸不同的工件的特定表面，按特定的工序进行加工3、机床按其通用特征可分为高精度精密、自动、半自动、数控、仿形、自动换刀、轻型、万能和简式机床等第四节机械制造装备设计的类型机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块化设计等三大类第五节机械制造装备设计的方法机械制造装备设计的典型步骤（一）产品规划阶段（二）方案设计阶段（三）技术设计阶段（四）施工设计阶段第二章金属切削机床设计第一节概述第二节金属切削机床设计的基本理论机床的运动学原理金属切削机床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。

机械制造装备及设计思考题之一1.试述机械制造装备应具备哪些主要功能。

2.试述机械制造装备的分类。

机械制造装备及设计思考题之二1．切削加工时，机械零件表面是如何形成的？在机床上通过刀刃和毛坯的相对运动再现母线和导线，可以有那几种方法？2．举例说明什么叫表面成形运动，分度运动、切入运动和辅助运动？什么叫简单运动、复合运动？用相切法形成生线时需要两个成形运动是否就是复合运动？为什么？3．试用简图分析用下列方法加工所需表面时的成形方法，并标注所需的机床运动。

（1）用成型车刀车外圆；（2）用普通车刀车外圆锥体；（3）用圆柱铣刀铣平面；（4）用（窄）砂轮磨（长）圆柱体；（5）用滚齿刀切直齿圆柱齿轮（6）用螺纹铣刀铣螺纹。

4．为什么在机床传动链中需要设置换置机构？机床传动链的换置计算一般可分几个步骤？在什么条件下，机床传动链可不必设置换置机构？可快速变换传动比和传动方向可分为1 主运动传动链2车螺纹进给传动链3纵横向进给传动链4 刀架快速移动进给链机械制造装备及设计思考题之三1．分析 CA6140 型普通车床的传动系统（1）证明f横 = 0.5f纵；（2）计算主轴高速转动时能扩大的螺纹倍数，并进行分析；（3）分析车削径节螺纹时的传动路线，列出运动平衡式，说明为什么此时能车削出标准的径节螺纹；（4）为什么用丝杠和光杠分别担任切螺纹和车削进给的传动？如果只用其中的一个，既切削螺纹又传动进给，将会有什么问题?（5）为什么在主轴箱中有二个换向机构 ? 能否取消其中一个? 溜板箱内的换向机构又有什么用处？（6）如果快速电动机的转动方向接〈电源〉反了，机床是否能正常工作?（7）M3、M4和M5的功用? 是否可取消其中之一?（8）为了提高传动精度，车螺纹的进给运动传动链中不应有摩擦传动件，而超越离合器却是靠摩擦传动的，为什么可以用于进给运动传动链中?2．在CA6140 型普通车床上加工下列螺纹，试确定螺纹传动路线及挂轮，并说明对主轴转速的限制。

选择1．采用“消灭一切浪费”和“不断完善”，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这种制造模式被称为 [ B ]。

A. “传统模式”B. “精益生产”C. “敏捷制造”D. “并行工程”2．借助模具对板料施加外力，迫使材料按模具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求的金属板制件的设备，称为 [ B ]。

A. 挤压机B. 冲压机C. 轧制机D. 锻造机3．一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品，称为 [ A ]。

A. 纵系列产品 B. 横系列产品 C. 跨系列产品 D. 基型产品 4．机床定位部件运动达到规定位置的精度，称为 [ D ]。

A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 定位精度5．为了降低导轨面的压力，减少摩差阻力，提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性，应选 [ B ]。

A. 滑动导轨 B. 卸荷导轨 C. 滚动导轨 D. 动压导轨6．一个四自由度圆柱坐标型搬运机器人，其运动功能式为[ C ]。

A. M O //4321γγγγ B. M Z O //321γγγ C. M ZX O //21γγ D. M XYZ O //γ7．在 ＡＧＶ的导向系统中装有陀螺仪，该导航方式称为[ B ]。

A.电磁引导 B. 惯性导航 C.光学引导 D. 激光导航8．适应中等转速和切削负载较大，要求刚度高的机床主轴轴承配置形式应选择[ B ]。

A.速度型 B. 刚度型 C.速度刚度型 D. 抗振型 9．铣床进给量的单位为[ C ]。

A.毫米/每转B. 毫米/冲程C.毫米/分钟D. 转/分钟10．要求导轨可以承受较大的颠覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，应选 [ C ]。

A. 矩形导轨B. 三角形导轨C. 燕尾形导轨D. 圆柱形导轨 填空1．当前提高制造生产能力的决定因素不再是劳动力和______资本_______的密集积累。

2．机械制造装备的精密化成为普遍的发展趋势，从微米级发展到亚微米级，乃至_____纳米级_____。

机械制造装备应满足的一般功能：1.加工精度要求，加工精度指加工后零件对理想尺寸、形状和位置的符合程度，一般包括尺寸精度、表面形状精度、相互位置精度和表面粗糙度等。

2.强度、刚度和抗振方面的要求。

利用新技术、新工艺、新结构和新材料，对主要零件和整体结构进行设计，在不增加或少增加质量的前提下，使装备的刚度、强度、抗振性满足要求。

3.可靠性和加工稳定性方面的要求，可靠性指在产品使用过程中，在规定的条件下和时间内能完成的功能和能力，通常用“概率”表示。

4.柔性化指产品结构柔性化和功能柔性化5.精密化：普通精度精密级、超精密级。

为提高产品的质量，压缩工件制造的工差带，机械制造装备的精密化需采用误差补偿技术。

误差补偿技术有机械式的和数字误差补偿技术，通过误差补偿技术可以提高几何精度、传动精度、运动精度、定位精度。

6.自动化，实现自动化控制的方法分为刚性自动化和柔性自动化。

全自动化指能自动完成工件的上料、加工和卸料的生产全过程。

刚性自动化指传统的凸轮和挡块控制，如采用凸轮机构控制多个部件运动，使之协调工作。

柔性自动化指计算机控制的自动化，主要有可编程逻辑控制和计算机数字控制。

7．机械制造过程从原材料，经过加热、冷加工，装配成产品，对产品进行检测、包装和运输。

大致分为加工装备、工艺装备、仓储输送装备和辅助装备。

⒏加工装备包括金属切削机床、特殊加工机床、快速成形机、锻压机床、塑料注射机、焊接设备、铸造设备和木工机床等。

9.按机床的使用范围进行分类：通用机床、专用机床、专门化机床10.特种加工机床按加工原理分为电加工、超声波加工、激光加工、电子束加工、离子束加工、水射流加工等。

电加工机床一般指电火花加工机床、电火花线切割机床和电解加工机床。

电火花加工机床是利用工具电极与工件之间的脉冲放电现象从工件上去除微粒材料达到加工要求的机床，主要用于加工硬的导电金属，如淬火钢、硬质合金等。

电火花线切割机床是利用一根移动的金属丝作电极。

第一章一、判断题1、在20世纪50年代前，为提高效率和自动化程度，采用“少品种，大批量”的做法，强调的是“规模效益”。

（√）2、在20世纪70年代，主要通过改善生产管理来进一步提高产品质量和降低成本。

（√）3、产品功能柔性化是指产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，只需对结构作少量的重组和修改，或修改软件，就可以快速地推出满足市场需求的，具有不同功能的新产品。

（×）4、产品结构柔性化是指只需进行少量的调整或修改软件，就可以方便地改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。

（×）5、要实现机械制造装备的柔性化，只有采用柔性制造单元或系统，否则不可能实现柔性化。

（×）6、机械装备制造应具有足够的强度、刚度和抗振性。

提高强度、刚度和抗振性，不能一味地加大制造装备的零部件的尺寸和质量。

（√）7、机械制造装备的精密化成为普遍发展的趋势，唯一的措施就是压缩工件制造的公差带。

（×）8、械制造装备的精密化成为普遍发展的趋势，采用误差补偿技术可提高机械制造装备的精密化程度。

（√）9、机械制造装备实现自动化的方法从初级到高级依次为：凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制。

（√）10、程序控制既可选择不同的工作程序和定位尺寸，又能控制运动部件的运动轨迹。

（×）11、数字控制一般采用专门的数控装置，但只可控制工作程序，不能控制运动部件的运动轨迹。

（×）12、编制“设计要求表”时，在“设计要求表”内只列出必达要求就可以了。

（×）13、设计要求表中设计要求类别有功能、经济、制造和使用方面的要求。

（√）14、通常能实现某一种功能的原理解不止一个，而不同原理解的技术经济效果是不一样的。

（√）15、产品设计中应充分考虑人体有关的问题，使设计的产品符合人的生理、心理特点。

（√）16、人们可以听到的声音频率范围在20～2000Hz之间，可以听到的声强级范围在0～120dB之间。