机械加工工艺装备组成

机械制造装备设计复习（部分）课程导入*机械的定义：机械是由人为制造的、具有特定功能的、能够进行能量转换的产物。

＊为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。

装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。

*机械制造装备包括那几个部分?各有什么作用?机械制造装备包括:加工装备、工艺装备、仓储输送装备和辅助装备等。

(1)加工装备主要指机床（工作母机),包括金属切削机床、锻压机床、特种加工机床、木工机床等；(2)工艺装备是指在产品制造过程中所用各种工具的总称，包括刀具、夹具、量具、辅具、模具、检具、钳具、工具、工位器等，是保证产品质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段；（3）输送及仓储装备主要包括物料输送装置、机床上料装置、各级仓储装置及立体仓库等，物料输送装置用于实现毛坯、半成品、成品等在车间内工作中心传送的设备。

仓储是用来存储原料、毛坯、外购件、半成品、成品、工具等物品的设施。

（4）辅助装备辅助装备包括清洗剂、排屑装置和计量装置等。

＊机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求?1)柔性化精密化自动化机电一体化节材节能 2)符合工业工程要求符合绿色工程要求*什么是加工精度，影响加工精度的因素有那些？加工精度是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。

满足加工精度方面的要求。

影响机械制造装备加工精度的因素有很多，与机械制造装备本身有关的因素有几何精度、传动精度、运动精度、定位精度（机床的定位件运动到达规定位置的精度)和低速运动平稳性等.＊机床精度包括：几何精度，传动精度，运动精度和定位精度。

＊机床主要设计内容有哪些？1.总体设计（1)主要技术指标确定（2）总体设计 :基本参数设计，传动设计，总体布局设计，控制设计。

1.生产过程：指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程。

2.系统属性：集合性、关联性、目的性、环境适应性。

3.机械加工工艺系统的组成：机床、夹具、刀具、工件。

4.机械加工工艺过程：指采用金属切削工具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状尺寸，表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。

5.工序：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。

分为安装、工位、工步、走刀6.安装：在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那一部分工序内容称为一个安装。

7.工位：在工件的一次安装中通过分度（或位移）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的安装内容称为工位。

8.工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容称为一个工步。

9.走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。

10.多工位加工的好处：①减少工件的安装次数②减少辅助时间，缩短工时，提高效率。

③可实现加工时间与辅助时间重叠。

11.生产纲领：在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划。

12.生产批量：指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。

13.生产类型可按大量生产、成批生产、单件生产三种生产类型来分类。

14.工件在机床或夹具中的装夹方法有三种：直接找正装夹（比较经济，定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产）；划线找正装夹（生产效率低，精度不高，适用于单件中小批生产中的复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序）；夹具装夹（生产率高，易于保证加工精度要求，操作简单方便，效率高，适用于大批量生产，形状复杂件）。

15.六点定位原理：采用六个按一定规则布置的约束点来限制工件的六个自由度，实现完全定位。

16.工件装夹(安装)：即定位和加紧。

17.定位：在进行机加工前，使工件在机床或夹具上，占据某一正确位置的过程。

18.夹紧：工件定位后，通过一定的机构给工件施以一定的力，避免工件因受切削力或重力等力的作用而改变原有的位置。

一．机械加工工艺过程的组成1.工序——工人，在工作地对工件所连续完成的工艺过程。

2．安装——经一次装夹后所完成的工序内容装夹——定位——加工前工件在机床或夹具上占据一正确的位置夹紧——使正确位置不发生变化增加安装误差增加装夹时间——应尽量减少安装次数3．工位——工件与工装可动部分相对工装固定部分所占的位置多工位加工——提高生产率、保证加工面间的相互位置精度4．工步——加工表面和加工工具不变条件下所完成的工艺过程一次安装中连续进行的若干相同的工步→1个工步用几把不同刀具或复合刀具加工→复合工步5．走刀——每进行一次切削——1次走刀二．工艺规程1．工艺规程的作用——①指导生产②组织生产和管理生产③新建、扩建或改建工厂及车间2．工艺规程的设计原则——①技术上的先进性②经济上的合理性③良好的劳动条件§机械加工工艺规程设计一．零件的工艺分析1．零件技术要求分析①加工表面的尺寸精度②主要加工表面的形状精度③主要加工表面之间的相互位置精度④各加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求⑤热处理要求及其它技术要求（如动平衡等）。

1）零件的视图、技术要求是否齐全——主要技术要求和加工关键2）零件图所规定的加工要求是否合理3）零件的选材是否恰当，热处理要求是否合理2．零件结构及其工艺性分析①结构组成——内外圆柱面、圆锥面、平面、螺旋面、齿形面、成形面②结构组合——轴类、套筒类、盘环类、叉架类、箱体类★分析刚度及其方向③结构工艺性——保证使用要求的前提下，能否以高生产率和低成本制造二．毛坯的选择1．毛坯种类的选择铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金件和工程塑料件2．确定毛坯的形状和尺寸——尽量与零件接近毛坯加工余量——毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值——加工总余量毛坯公差——毛坯制造尺寸的公差①为工件安装稳定，有些毛坯需工艺凸台②为加工方便，一些零件作整体毛坯——半圆形零件→合成整圆小零件（垫圈）→合成1件3．选择毛坯时应考虑的问题①零件的材料及力学性能要求——铸铁、有色金属→铸重要件→锻②零件的结构形状与尺寸——复杂件→铸小台阶轴→棒料，大台阶轴→锻③生产纲领的大小——大批量→先进方法④现有生产条件⑤采用新工艺、新技术、新材料三．定位基准选择1．基准的概念——确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面(1)设计基准——零件图上的基准——尺寸→尺寸线的起点相互位置→基准符号(2)工艺基准——工艺中用的基准——①工序基准②定位基准③测量基准④装配基准2.定位基准的选择——毛坯面定位→粗基准已加工面定位→精基准(1)精基准的选择——可靠保证主要加工表面间的相互位置精度1）基准重合原则——选设计基准为定位基准2）基准统一原则——尽可能在多数工序中用一组精基准定位3）定位稳定准确，简单方便的原则——选面大、精度高的面为精基准4）互为基准原则——为加工余量均匀，位置精度高——反复加工5）自为基准原则——要求余量小而均匀——选加工面本身为精基准●辅助基准——人为制造的基准——工艺需要而作的工艺凸台、中心孔提高精度——一面两孔定位(2)粗基准选择——可靠方便地加工精基准1）保证不加工面与加工面间的位置关系——选择不加工面作粗基准2）定位稳定可靠，简单方便——选大面、平整面，无缺陷3）合理分配各面加工余量——①应保证各加工面有足够的余量②某些重要面使其加工余量均匀4）同一方向上的粗基准原则上只允许使用一次●基准选择——具体情况具体分析，综合考虑，灵活运用，正确选择【例】选择支架零件的精基准和粗基准◆零件分析——加工面——底面、顶面、φ16H7孔、2-φ10孔、直槽、圆弧槽主要加工要求——φ16H7、对称度0.1、32±0.1、28±0.1◆基准分析——底面——顶面、φ16H7孔高度方向的设计基准φ16H7孔轴线——直槽、圆弧槽、2-φ10孔的设计基准。

1机械制造装备分类：加工装备、工艺装备、仓储传送装备、辅助装备。

2机械制造装备设计分为创新设计、变型设计、模块化设计。

3创新设计步骤分为产品规划、方案设计、技术设计、工艺设计4机床的主要参数包括主参数和尺寸参数、运动参数、动力参数5可靠度是可靠性的度量化指标，是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定任务的概率，一般记为R。

可靠度是时间函数，故也记为R（t），称为可靠度函数。

6机床设计应满足的基本要求：工艺范围、柔性、与物流系统的可接近性，刚度、精度、噪声、生产率、自动化、成本、生产周期、可靠性、造型与色彩、机床设计方法。

7运动原理图是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，除了描述机床的运动轴个数、形式及排列顺序之外，还表示了机床的两个末端执行器和各个运动轴的空间相对方位，是认识、分析和设计机床传动系统的依据。

8在低速运动时产生的运动不平稳性称为爬行。

会影响机床的定位精度、工件的加工精度和表面粗糙度。

是因摩擦产生的自激振动现象。

9机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参，基本参数可包括尺寸参数、运动参数及动力参数。

10分级变速主传动系设计的内容和步骤：根据已确定的主变速传动系的运动参数，拟定结构式，转速图，合理分配各变速组中各传动副的传动比，确定齿轮齿数和带轮直径，绘制主变速传动系图。

11主轴和各传动件传递全部功率的最低转速为它们的计算转速nj。

12主轴轴承的配置形式：速度型、刚度型、刚度速度型。

13以承受弯矩为主的支撑件的截面形状应取矩形，以承受扭矩为主的支撑件的截面形状应取圆（环）形，对承受弯矩与转矩相当的立柱截面应设计成空心方截面。

14直线运动导轨的截面形状主要有四种：矩形（具有承载能力大，刚度高，制造简便，检验和维修方便等优点，但存在侧向间隙，需用镶条调整，导向性差），三角形，燕尾形，圆柱形15机器人的位姿两种描述方式（1）用动作功能的要求来描述（2）用机器人的运动来描述16机床间的工件传递和运送装置包括：托盘、随行夹具、各种传送装置，有轨小车（RGV）及无轨小车（AGV）17随行夹具的返回方式有上方返回、下方返回、水平放回。

加工单元的主要结构组成1. 引言加工单元是现代工业生产中常见的生产单元之一，它是由一组机械设备和工艺装备组成的，用于完成特定的生产加工任务。

加工单元的主要结构组成直接关系到生产效率和产品质量，因此对于加工单元的结构组成进行深入的研究和分析是非常重要的。

2. 加工单元的功能加工单元的主要功能是将原材料或半成品进行加工和转化，最终制造成所需的产品。

加工单元通常包括以下几个主要功能模块：2.1 进料模块进料模块是加工单元的起始模块，它主要负责将原材料或半成品送入加工单元进行加工。

进料模块通常包括输送设备、存储设备和分配装置等。

2.2 加工模块加工模块是加工单元的核心模块，它主要负责对原材料或半成品进行加工和转化。

加工模块通常包括各种加工设备，如机床、注塑机、焊接机器人等。

2.3 出料模块出料模块是加工单元的结束模块，它主要负责将加工完成的产品从加工单元中取出。

出料模块通常包括输送设备、存储设备和分配装置等。

2.4 控制模块控制模块是加工单元的控制中心，它主要负责对加工单元的各个功能模块进行控制和调度。

控制模块通常包括计算机控制系统、传感器和执行机构等。

3. 加工单元的主要结构组成加工单元的主要结构组成包括以下几个方面：3.1 机械设备机械设备是加工单元的核心组成部分，它主要包括各种加工设备和辅助设备。

加工设备可以根据加工任务的不同而有所差异，常见的加工设备有机床、注塑机、焊接机器人等；辅助设备包括输送设备、存储设备、分配装置等。

机械设备的选择和配置应根据具体的生产需求和加工任务的要求进行。

3.2 控制系统控制系统是加工单元的重要组成部分，它主要负责对加工单元的各个功能模块进行控制和调度。

控制系统通常由计算机控制系统、传感器和执行机构等组成，它可以实现对加工过程的自动化控制和监测。

控制系统的设计和配置应根据加工单元的具体需求和生产任务的要求进行。

3.3 供能系统供能系统是加工单元的能量供应系统，它主要负责为加工设备和控制系统提供所需的能量。

影响机械加工精度的因素机械加工系统（简称工艺系统）由机床、夹具、刀具和工件组成。

影响加工精度的原始误差主要包括以下几方面：1) 工艺系统的几何误差（包括机床、夹具和刀具等的制造误差及其磨损）；2) 工件装夹误差；3) 工艺系统受力变形引起的加工误差；4) 工艺系统受热变形引起的加工误差；5) 工件内应力重新分布引起的变形；6) 其它误差（包括原理误差、测量误差、调整误差）。

一、工艺系统的几何误差（一）机床的几何误差加工中，刀具相对于工件的成形运动，通常都是通过机床完成的，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。

机床制造误差中对工件加工精度影响较大的误差有：主轴回转误差、导轨误差和传动误差。

1. 主轴回转误差主轴回转误差是指主轴实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。

为便于分析，可将主轴回转误差分解为径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摇摆三种不同形式的误差。

2．导轨误差导轨是确定机床各主要部件相对位置关系的基准。

（1）导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响（2）导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响（3）导轨间的平行度误差对加工精度的影响3．传动链误差传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差，一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。

（二）刀具的几何误差刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。

采纳定尺寸刀具（例如钻头、铰刀、键槽铣刀、圆拉刀等）加工时，刀具的尺寸误差和磨损将直接影响工件尺寸精度。

采纳成形刀具（例如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的外形误差和磨损将直接影响工件的外形精度。

对于一般刀具（例如车刀、镗刀、铣刀等），其制造误差对工件加工精度无直接影响。

（三）夹具的几何误差夹具的作用是使工件相对于刀具和机床占有正确的位置，夹具的几何误差对工件的加工精度（特殊是位置精度）有很大影响。

二、装夹误差装夹误差包括定位误差和夹紧误差两个部分。

（一）定位误差的概念因定位不精确而引起的误差称为定位误差。

《机械制造装备设计》总复习第一章绪论1.机械制造装备的分类。

1、机械制造装备指的是什么？共分哪几大类？答：机械制造业中所使用的装备就是机械制造装备。

它共分为四大类：加工装备、工艺装备、物料储运装备和辅助装备。

1-1、加工装备都包括哪些装备？答：加工装备主要指机床，包括金属切削机床、特种加工机床、锻压机床和木工机床四大类。

1-2、工艺装备都包括哪些装备？答：工艺装备包括：刀具、夹具、模具、量具、辅助工具等。

1-3、物料储运装备都包括哪些装备？答：物料储运装备包括：物料输送装置、机床上下料装置、各级仓储装置与立体仓库等。

1-4、辅助装备都包括哪些装备？答：辅助装备包括：清洗机、排屑装置、测量设备和包装设备等。

第二章机械制造装备的设计方法1.机械制造装备设计的类型。

2.机械制造装备设计的方法。

3.机械创新设计的思维和方法。

1、利用各种创新方式，举出多种关于热水瓶（或水杯、笔、尺……）的创意，包括功能、附加物、使用方便等，要求有详细说明。

答：如红外遥控或声控的热水瓶，附加移动装置，可以方便使用；使用经过特殊处理的材料，制成有药效功能的热水瓶或摔不破、挤不破的热水瓶；附加净化装置的可以净化水的热水瓶；装上定时定量装置，能自动加水烧水的热水瓶；节能环保的太阳能热水瓶；可以按需要的温度出水的热水瓶；瓶身能够表示瓶内水温的热水瓶……（杯+玻璃+刻度----刻度杯；杯+套（真空密封）----保温杯（保热保冷）；杯+金属+电----电热杯；杯+温度计----温度指示杯；杯+图文----知识观赏杯；杯+盖+指南针----可指南带盖杯……）2、利用各种创新方式，用“可折叠”对除折叠伞以外的各类物品进行改进。

要求有详细说明，包括功能、附加物、使用方便等。

（试举2例）答：3、为方便盲人使用，自选一件物品利用各种创新方式进行尝试，包括功能、附加物、使用方便等等，要求有详细说明。

答：如探路手杖，手杖端部安装探头，碰到障碍回有方向提示音，引导盲人回避；下方附加折叠凳，走路时间长了可以坐下休息；手杖能够折叠，不用时可以放入包内；又如眼镜上安装摄像仪，通过导线连接到司管视觉的器官，盲人戴上后马上就能恢复视觉……第三章金属切削机床设计3.1 设计要求、方法和步骤1.机床设计的内容与步骤。

机械制造技术基础习题第一章二、判断题1. 现代制造技术是一门信息、光、电学科融合的综合体。

（）正确答案：错误2. 机械产品的生产过程只包括毛坯的制造和零件的机械加工。

（）正确答案：错误3. 超声加工、电子束加工、激光加工都是特种机械加工方法。

（）正确答案：正确4. 现代机械加工工艺过程是指用切削和磨削方法加工零件的过程。

（）正确答案：错误5. 机械加工工艺系统由工件、刀具、夹具和机床组成。

（）正确答案：正确第二章制造工艺装备一、单选题1.定位基准是指（）[A]:机床上的某些点、线、面[B]:夹具上的某些点、线、面[C]:工件上的某些点、线、面[D]:刀具上的某些点、线、面正确答案：C2.工序基准定义为（）[A]:设计图中所用的基准[B]:工序图中所用的基准[C]:装配过程中所用的基准[D]:用于测量工件尺寸、位置的基准正确答案：B3.工件采用心轴定位时，定位基准面是（）[A]:心轴外圆柱面[B]:工件内圆柱面[C]:心轴中心线[D]:工件外圆柱面正确答案：B4.机床夹具中，用来确定工件在夹具中位置的元件是（）[A]:定位元件[B]:对刀—导向元件[C]:夹紧元件[D]:连接元件正确答案：A5.工件以圆柱面在短V形块上定位时，限制了工件（）个自由度。

[A]:5[B]:4[C]:3[D]:2正确答案：D6.加工大中型工件的多个孔时，应选用的机床是（）[A]:卧式车床[B]:台式钻床[C]:立式钻床[D]:摇臂钻床正确答案：D7.在一平板上铣通槽，除沿槽长方向的一个自由度未被限制外，其余自由度均被限制。

此定位方式属于（）[A]:完全定位[B]:部分定位[C]:欠定位[D]:过定位正确答案：B8.属于展成法加工齿形的刀具是（）[A]:盘状模数铣刀[B]:指状模数铣刀[C]:成形砂轮[D]:滚刀正确答案：D9.多联齿轮小齿圈齿形加工方法一般选用（）[A]:滚齿[B]:插齿[C]:剃齿[D]:珩齿正确答案：B10.布置在同一平面上的两个支承板相当于的支承点数是（）[A]:2个[B]:3个[C]:4个[D]:无数个正确答案：B二、判断题1.不完全定位在零件的定位方案中是不允许的。

第三章 常用机械加工方法及其装备机械零件结构形状多种多样，零件表面的成形方法亦很多，但机械加工方法以其具有的高精度、高生产率及其良好的经济性等特点广泛应用于机械零件的加工。

零件表面的成形依赖于加工设备、刀具、夹具所组成的工艺系统所创设的加工环境来完成，零件表面形式不同，所需设备的结构布局及其所提供的运动不同，刀具材料、结构及其参数不同，夹具的构造不同，即所组成的工艺系统不同，同时也形成不同的加工方法。

生产中为完成零件表面加工的方法很多，本章主要对生产中常用的加工方法作应用范围与特点、设备与工装结构及应用特点等方面的介绍。

第一节 车削及其装备一、车削加工车削加工是机械加工方法中应用最广泛的方法之一，主要用于回转体零件上回转面的加工，如各轴类、盘套类零件上的内外圆柱面、圆锥面、台阶面及各种成形回转面等。

采用特殊的装置或技术后，利用车削还可以加工非圆零件表面，如凸轮、端面螺纹等；借助于标准或专用夹具，在车床上还可完成非回转零件上的回转表面的加工。

车削加工的主要工艺类型如图3-1所示。

图3-1 车削加工的主要工艺类型车削加工时，以主轴带动工件的旋转做主运动，以刀具的直线运动为进给运动。

车削螺纹表面时，需要机床实现复合运动──螺旋运动。

车削加工是在由车床、车刀、车床夹具和工件共同构成的车削工艺系统中完成的。

根据所用机床精度不同，所用刀具材料及其结构参数不同及所采用工艺参数不同，能达到的加工精度及表面粗糙度不同，因此，车削一般可以为粗车、半精车、精车等。

如在普通精度的卧式车床上，加工外圆柱表面，可达IT7~IT6级精度，表面粗糙度达Ra1.6~0.8μm；在精密和高精密机床上，利用合适的工具及合理的工艺参数，还可完成对高精度零件（如计算机硬盘的盘基）的超精加工。

二、车床车床是完成车削加工必备的加工设备。

它为车削加工提供特定的位置（刀具、工件相对位置）环境及所需运动及动力。

由于大多数机械零件上都具有回转面，加之机床较广的通用性，所以，车床的应用极为广泛，在金属切削机床中占有比重最大，约为机床总数的20%～35%。