第一章金属切削机床的总体设计1.ppt

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第一章第一章金属切削机床的总体设计金属切削机床的总体设计机机床床的的总总体体设设计计是是机机床床设设计计的的关关键键环环节节,对对机机床床的的技技术术性性能能和和经经济济性性指指标标起起着着决决定性作用。

定性作用。

第一章第一章金属切削机床的总体设计金属切削机床的总体设计机床的总体设计是根据机床的总体设计是根据设计要求设计要求，通过，通过调查调查研究研究，检索资料检索资料，掌握机床设计的依据；然后进行，掌握机床设计的依据；然后进行工艺分析工艺分析，拟定出性能先进，经济性好的工艺方案，拟定出性能先进，经济性好的工艺方案，必要时画出必要时画出加工示意图加工示意图；在此基础上确定；在此基础上确定机床总布机床总布局局，画出机床联系尺寸图；确定所设计机床的，画出机床联系尺寸图；确定所设计机床的主要主要技术参数技术参数。

第一章第一章金属切削机床的总体设计金属切削机床的总体设计一、机床的基本要求一、机床的基本要求二、机床的设计步骤二、机床的设计步骤三、机床的总体布局三、机床的总体布局四、机床主要技术参数的确定四、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1、工艺范围工艺范围指机床适应不同生产要求的能力。

包括可加工的指机床适应不同生产要求的能力。

包括可加工的零件类型、形状和尺寸范围，能完成的工序种类等。

零件类型、形状和尺寸范围，能完成的工序种类等。

2、加工精度、加工精度指被加工工件表面的形状、位置、尺寸的准确度、指被加工工件表面的形状、位置、尺寸的准确度、表面的粗糙程度。

表面的粗糙程度。

第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求机床的精度分为三级：

普通精度机床；精密机床；高机床的精度分为三级：

普通精度机床；精密机床；高精度机床。

精度机床。

（公差值比约为公差值比约为1:

0.4:

0.25）3、生产率和自动化、生产率和自动化生产率指机床在单位时间内所能加工的工件数量。

生产率指机床在单位时间内所能加工的工件数量。

自动化程度越高，生产率越高。

自动化程度越高，生产率越高。

4、可靠性、可靠性机床在整个使用寿命期间内完成规定功能的能力机床在整个使用寿命期间内完成规定功能的能力。

1.1机床的基本要求机床的基本要求1.1机床的基本要求机床的基本要求二、人机关系二、人机关系机床除具有一定的技术性能指标外，还应有良好机床除具有一定的技术性能指标外，还应有良好的人机关系。

的人机关系。

即：

机床要符合人的即：

机床要符合人的生理生理和和心理特征心理特征，实现人机环境，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。

高效的工作条件；能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。

1.1机床的基本要求机床的基本要求机床的信号指示系统的显示方式、显示器位置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的接受；机床的操纵应灵活等都能使人易于无误的接受；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，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。

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，减少噪音污染舒适度。

另外，应降低噪声，减少噪音污染。

第二节第二节金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤机床设计大致包括四个阶段：

机床设计大致包括四个阶段：

一、总体设计一、总体设计二、技术设计二、技术设计三、零件设计三、零件设计四、样机试制和鉴定四、样机试制和鉴定1.2金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤一、总体设计一、总体设计11掌握机床的设计依据掌握机床的设计依据，包括技术信息、实验研究，包括技术信息、实验研究成果、新技术的应用成果成果、新技术的应用成果。

22工艺分析工艺分析，优化加工方案，优化加工方案。

必要时画出加工示意必要时画出加工示意图。

图。

33总体布局总体布局，确定机床刀具和工件的相对运动，确定，确定机床刀具和工件的相对运动，确定定各部件的相互位置。

定各部件的相互位置。

另外，画出传动原理图，主要部件结构草图，液压系另外，画出传动原理图，主要部件结构草图，液压系统原理图，电气控制电路图，操纵控制系统原理图。

统原理图，电气控制电路图，操纵控制系统原理图。

画出机床联系尺寸图画出机床联系尺寸图机床原始总图机床原始总图。

总体设计阶段应采用可靠性设计原理，进行预防总体设计阶段应采用可靠性设计原理，进行预防故障设计。

利用概率设计，将所设计零件的失效概率故障设计。

利用概率设计，将所设计零件的失效概率限制在允许的很小范围内，以满足可靠性定量的要求。

限制在允许的很小范围内，以满足可靠性定量的要求。

44确定主要的技术参数确定主要的技术参数，主要参数包括尺寸参数、，主要参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数运动参数和动力参数。

1.2金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤总体设计的总体设计的六条原则六条原则：

采用成熟的经验或经分析试验验证了的方案；采用成熟的经验或经分析试验验证了的方案；结构简单，零部件数量少；结构简单，零部件数量少；多用标准化、通用化零部件；多用标准化、通用化零部件；重视维修性，便于检修、调整、拆换；重视维修性，便于检修、调整、拆换；重视关键零件的可靠性和材料选择；重视关键零件的可靠性和材料选择；充分运用故障分析成果，及时反馈，尽早改进。

充分运用故障分析成果，及时反馈，尽早改进。

1.2金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤1.2金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤二、技术设计二、技术设计画出传动系统图，绘制部件装配图，绘制电气系统画出传动系统图，绘制部件装配图，绘制电气系统安装接线图，液压系统和控制操作系统装配图，最终安装接线图，液压系统和控制操作系统装配图，最终完成总装配图绘制完成总装配图绘制三、零件设计及资料编写三、零件设计及资料编写四、样机试制和鉴定四、样机试制和鉴定样机试制；空车试运转；随后进行工业性试验，在样机试制；空车试运转；随后进行工业性试验，在额定载荷下进行试工作，并写出工业性试验报告。

额定载荷下进行试工作，并写出工业性试验报告。

1.3机床的总体布局机床的总体布局第三节第三节机床的总体布局机床的总体布局一、分配机床的运动一、分配机床的运动二、选择传动形式和支承形式二、选择传动形式和支承形式三、安排操作部位三、安排操作部位四、提高动刚性的措施四、提高动刚性的措施五、造型设计五、造型设计1.3机床的总体布局机床的总体布局一、分配机床的运动一、分配机床的运动机床运动的分配应掌握四个原则：

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。

、将运动分配给质量小的零部件。

运动件质量小，惯性小，需要的驱动力就小，传运动件质量小，惯性小，需要的驱动力就小，传动机构体积小；制造成本低。

动机构体积小；制造成本低。

2、运动分配应有利于提高工件的加工精度。

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。

运动分配应有利于提高运动部件的刚度。

4、运动的分配应视工件形状而定。

、运动的分配应视工件形状而定。

1.3机床的总体布局机床的总体布局二、选择传动形式和支承形式二、选择传动形式和支承形式机床的机床的主传动主传动按驱动电动机类型分为交流电动机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。

电动机、双速电动机及变频调速电动机驱动。

机床机床传动形式传动形式有机械传动，液压传动等。

有机械传动，液压传动等。

1.3机床的总体布局机床的总体布局机械传动机械传动靠滑移齿轮变速，变速级数一般少于靠滑移齿轮变速，变速级数一般少于3030级，级，它传递功率大，变速范围较广，传动比准确，工作可它传递功率大，变速范围较广，传动比准确，工作可靠，广泛用于通用机床中，尤其是中小机床中。

但是靠，广泛用于通用机床中，尤其是中小机床中。

但是有相对转速损失，工作中不能变速。

有相对转速损失，工作中不能变速。

改进形式改进形式：

变频调速：

变频调速-多楔带多楔带-齿轮传动组合齿轮传动组合液压传动液压传动换向冲击性小，传动平稳，易于实现直线运换向冲击性小，传动平稳，易于实现直线运动，适用于刨床、拉床等机床主运动中，但传动比精动，适用于刨床、拉床等机床主运动中，但传动比精度低。

度低。

支承形式支承形式是指支承件的形状。

是指支承件的形状。

卧式支承：

卧式支承：

支承件高度方向尺寸支承件高度方向尺寸小于小于长度方向尺寸长度方向尺寸1.3机床的总体布局机床的总体布局特点特点：

重心低，刚：

重心低，刚度大，是中小型机度大，是中小型机床的首选支承形式床的首选支承形式立式支承：

立式支承：

支承件高度方向尺寸大于长度方向尺寸，支承件高度方向尺寸大于长度方向尺寸，又称为柱式支承，简称为立柱。

又称为柱式支承，简称为立柱。

1.3机床的总体布局机床的总体布局特点特点：

占地面积小，刚度：

占地面积小，刚度较卧式差，机床较卧式差，机床的操作位的操作位置比较灵活。

龙门框架支置比较灵活。

龙门框架支承，是单臂支承的改进形承，是单臂支承的改进形式式,又称为双柱式支承，又称为双柱式支承，适用于立式大型机床适用于立式大型机床。

1.3机床的总体布局机床的总体布局三、三、安排造作部位安排造作部位机床总体设计机床总体设计,在考虑达到技术性能指标的同时，在考虑达到技术性能指标的同时，必须注意机床操作者的生理和心理特征，充分发挥人必须注意机床操作者的生理和心理特征，充分发挥人和机床的各自特点，达到人机最佳综合功效。

和机床的各自特点，达到人机最佳综合功效。

机床各部件相对位置的安排，应保证：

机床各部件相对位置的安排，应保证：

操作者和工件有适当的相对位置，有足够的活操作者和工件有适当的相对位置，有足够的活动空间，以便于工件的装卸、刀具的安装调试、动空间，以便于工件的装卸、刀具的安装调试、加工情况的观察和工件检验；加工情况的观察和工件检验；1.3机床的总体布局机床的总体布局操作者与操作手柄等控制元件的适当位置，有足够操作者与操作手柄等控制元件的适当位置，有足够的操作空间，达到操作准确、省力、方便；的操作空间，达到操作准确、省力、方便；操作件应按操作件应按GB4141选用，操作件之间有合理的距选用，操作件之间有合理的距离；离；功能不同的按钮应有不同的颜色，且这些颜色应和功能不同的按钮应有不同的颜色，且这些颜色应和人的视觉习惯一致、符合人的心理生理特征。

防止误人的视觉习惯一致、符合人的心理生理特征。

防止误操作。

操作。

1.3机床的总体布局机床的总体布局四、提高动刚度的措施四、提高动刚度的措施1、抗振性能的提高、抗振性能的提高机床的抗振性是指机床工作部件在交变载荷下抵抗机床的抗振性是指机床工作部件在交变载荷下抵抗变形的能力，包括抵抗变形的能力，包括抵抗受迫振动受迫振动和和自激振动自激振动的能力。

习的能力。

习惯上称前者为惯上称前者为抗振性抗振性，后者为，后者为切削稳定性切削稳定性。

自激振动，可通过增大工作部件的阻尼比外，还可自激振动，可通过增大工作部件的阻尼比外，还可调整切削用量来避免，使切削稳定。

调整切削用量来避免，使切削稳定。

机床外部振源，最可靠有效的方法就是机床外部振源，最可靠有效的方法就是隔离振源隔离振源。

1.3机床的总体布局机床的总体布局无法隔离的振源无法隔离的振源，应采用下列措施：

，应采用下列措施：

选择合理的传动形式，尽量减短传动链，减少选择合理的传动形式，尽量减短传动链，减少传动件个数，既减少振动源的数量；传动件个数，既减少振动源的数量；提高传动链各传动轴组件，尤其是主轴组件的提高传动链各传动轴组件，尤其是主轴组件的刚度，提高其固有角频率；刚度，提高其固有角频率；大传动件应作动平衡或设置阻尼机构；大传