机械制造装备设计(第一章)

02209 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一、全新生产制造模式的主要特征⑴以用户的需求为中心；⑵制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种；制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种；⑶以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势；以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势；⑷技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作；技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作；集成对象涉及技术、⑸实现资源快速有效的集成是其中心任务，集成对象涉及技术、、人组织和管理等，应在企业之间、组织和管理等，应在企业之间、制造过程和作业等不同层次上分别实施相应的资源集成；施相应的资源集成；⑹组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型。

组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型。

第二节机械制造装备应具备的主要功能一、机械制造装备应满足的一般功能包括：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；加工精度方面的要求；（2）强度、刚度和抗振性方面的要求；强度、刚度和抗振性方面的要求；（3）加工稳定性方面的要求；加工稳定性方面的要求；（4）耐用度方面的要求，提高耐用度的主要措施包括减少磨损、均耐用度方面的要求，提高耐用度的主要措施包括减少磨损、匀磨损、匀磨损、磨损补偿等5）技术经济方面的要求二、柔性化含义：即产品结构柔性化和功能柔性化. 含义：即产品结构柔性化和功能柔性化. 产品结构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，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。

速地推出满足市场需求的，具有不同功能的新产品。

市场需求的是指只需进行少量的调整或软件修改，功能柔性化是指只需进行少量的调整或软件修改，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。

改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。

《机械制造装备设计》第4版第一章习题参考答案1-1 机床应满足哪些基本要求什么是人机关系机床应具有的性能指标:1、工艺范围；2、加工精度；3、生产率和自动化；4、可靠性；人机关系：使机床符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件；能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。

机床的信号指示系统的显示方式、显示器位置等都能使人易于无误地接受；机床的操纵应灵活方便，符合人的动作习惯，使操作者从接收信号到产生动作不用经过思考，提高正确操作的速度，不易产生误操作或故障。

机床造型应美观大方，色彩协调，提高作业舒适度。

另外，应降低噪声，减少噪声污染。

1-2 机床设计的内容和步骤是什么机床设计大致包括总体设计，技术设计，零件设计，样机试制和试验鉴定四个阶段。

1-3 机床的总体方案拟定包括什么内容机床总布局的内容和步骤是什么总体设计：1、掌握机床的设计依据；2、工艺分析；3、总体布局；4、确定主要的技术参数机床总体布局：1、分配机床运动；2、选择传动形式和支承形式；3、安排操纵部位；4、拟定提高动刚度的措施。

1-4 机床分配运动的原则是什么驱动型式如何选择机床运动的分配应掌握四个原则：1、将运动分配给质量小的零部件；2、运动分配应有利于提高工件的加工精度；3、运动分配应有利于提高运动部件的刚度；4、运动分配应视工件形状而定。

机床的主传动按驱动电动机类型分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。

交流电动机驱动又分为单速电动机、双速电动机及变频调速电动机驱动。

机床传动的形式有机械传动，液压传动等。

机械传动靠滑移齿轮变速，变速级数一般少于30级，它传递功率大，变速范围较广，传动比准确，工作可靠，广泛用于通用机床中，尤其是中小型机床中。

缺点是有相对转速损失，工作中不能变速。

随着变频调速技术的迅速发展，变频调速—多楔带—齿轮传动组合的传动已成为机床主传动的主导形式。

液压无级变速传动平稳，运动换向冲击小，易于实现直线运动，适用于刨床、拉床、大型矩台平面磨床等机床的主运动中。

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、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机床设计应满足的基本要求（1）工艺范围（2）柔性（3）与物流系统的可亲性（4）刚度（5）精度（6）噪声（7）成产率和自动化（8）成本（9）生产周期（10）可靠性（11）造型与色彩机床设计步骤1、确定结构原理方案2、总体设计3、结构设计4、工艺设计5、机床整机综合评价6、定型设计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。

機械製造裝備設計》第四版思考題與習題答案第一章機械製造及裝備設計方法1.為什麼機械製造裝備在國民經濟發展中佔有重要作用？答：製造業是國民經濟發展のの支柱產業，也是科學技術發展の載體及其轉化為規模生產力の工具與橋樑。

機械製造業の生產能力主要取決於機械製造裝備の先進程度，裝備製造業是一個國家綜合製造能力の集中體現，重大裝備研製能力是衡量一個國家工業化水準和綜合國力の重要標準。

2.機械製造裝備與其它工業裝備相比，特別強調應滿足哪些要求，為什麼？答：機械製造裝備與其它工業裝備相比應具備の主要功能中，除了一般の功能要求外，應強調柔性化、精密化、自動化、機電一體化、節材節能、符合工業工程和綠色工程の要求；更加注重加工精度方面の要求、強度、剛度和抗振性方面の要求、加工穩定性方面の要求、耐用度方面の要求、技術經濟方面の要求。

3. 柔性化指の是什麼？試分析組合機床、普通機床、數控機床、加工中心和柔性製造系統の柔性化程度。

其柔性表現在哪里？答：即產品結構柔性化和功能柔性化。

產品結構柔性化是指產品設計時採用模組化設計方法和機電一體化技術，只需對結構作少量の重組和修改，或修改軟體，就可以快速地推出滿足市場需求の，具有不同功能の新產品。

功能柔性化是指只需進行少量の調整，或修改軟體可以方便地改變產品或系統の運行功能，以滿足不同の加工需要。

數控機床、柔性製造單元或系統具有較高の功能柔性化程度。

在柔性製造系統中，不同工件可以同時上線，實現混流加工。

普通機床、組合機床、數控機床、加工中心和柔性製造系統の柔性化程度依次增高，其柔性表現在機床結構柔性化和功能柔性化，其中，柔性製造系統の柔性化程度最高。

4.如何解決用精密度較差の機械製造裝備製造出精密度較高機械製造裝備來？答：採用機械誤差補償技術或採用數位化技術分析各種引起加工誤差の因素，建立誤差の數學模型，將誤差の數學模型存入電腦。

在加工時，由感測器不斷地將引起誤差の因素測出，輸入電腦，算出將產生の綜合誤差，然而由誤差補償裝置按算出の綜合誤差進行補償。

“机械制造装备设计”部分习题解答第一章：1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。

其柔性表现在哪里？答：机械制造装备的柔性化是机床可以调整以满足不同工件加工的性能。

柔性化包括产品结构柔性化和功能柔性化。

按照柔性化从高到低排列应为：普通机床、数控机床、加工中心、FMS、组合机床〔专用机床〕。

普通机床柔性化表现在功能多、适应性强，为功能柔性化；数控机床和加工中心改变加工程序即可适应新的需要，结构柔性化；FMS加工效率较高，改变调度和程序可适应新的需要，为结构柔性化；组合机床〔专用机床〕生产率高，专门设计，适应性差，基本上无柔性。

1-9 机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什么？答：机械制造装备设计类型有创新设计、变型设计和模块化设计三种类型。

它们的本质区别：创新设计是一种新的理论、概念的设计，变型设计是在原设计基础上改变部分部件、参数或者结构的设计，模块化设计是采用预先设计的模块进行组合的一种设计方法。

目前大多为变型设计，模块化设计缩短了新产品设计开发的时间，创新设计的产品很少。

1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法较为重要，为什么？答：设计的评价方法有：技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价六种。

对于机械制造装备设计，这六种评价方法按重要程度由高向低排队一般是：可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、标准化评价、技术经济评价、产品造型评价。

其原因是机械制造装备投资较大，使用周期较长。

为了保证产品质量、降低成本、提高可靠性和竞争能力，六种评价都是不可缺少的。

可靠性评价对产品质量与可靠性进行评价；人机工程学评价产品设计在人机工程方面的合理性；结构工艺性评价是对产品结构便于加工制造的性能进行评价，以降低生产成本，缩短生产时间；技术经济评价综合评价产品技术的先进性和经济的合理性；标准化评价是在标准化方面对产品进行评价；而产品造型评价是对产品的外观设计的合理性和新颖性进行评价。

《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。

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。