机械制造装备设计复习重点.docx

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机械制造装备设计复习重点

第一章

1、机械制造装备大致可划分为加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备四大类。

2、按机床的使用范围分为：

通用机床、专用机床和专门化机床。

3、产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具，总称为工艺装备。

4、按夹具专用化程度可分为：

专用夹具、成组夹具和组合夹具等

5、仓储传动装备包括各级仓储、物料传送、机床上下料等设备

6、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型

7、机械制造装备设计，创新设计的步骤最典型，可划分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计等四个阶段

8、工艺设计阶段主要进行零件图设计、完善装配图、商品化设计、编制技术文档

9、系列化设计应遵循产品系列化、零部件通用化、标准化原则，简称三化原则。

有时将“结构的典型化”作为第四条原则

10、系列型谱内的产品是在基型产品的基础上经过演变和派生而扩展成的，扩展方式：

众系列、横系列和跨系列扩展三类。

11、机械制造装备设计的评价包括以下内容：

技术经济评价、可靠性评价、人机工程评价、结构工艺性评价、产品造型评价和标准化评价等

第二章

1、主传动系一般由动力源、变速装置及执行件以及开停、换向和制动机构等部分组成。

2、主传动系按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机和直流电动机驱动；按传动装置类型可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合；按变速的连续性可以分为分级变速传动和无极变速传动。

3、主传动系的传动方式主要有两种：

集中传动方式和分离传动方式。

4、进给传动系一般由动力源、变速机构、换向机构、运动分配机构、过载保险机构、运动转换机构和执行件等组成

变速机构常用的有交换齿轮变速、滑移齿轮变速、齿轮离合器变速、机械无级变速和伺服电动机变速等

换向机构有两种进给电动机换向和齿轮换向

过载保险机构：

牙嵌离合器、片式安全离合器、脱落蜗杆等

运动转换机构：

齿轮齿条、蜗轮蜗杆、丝杠螺母

5、电气伺服进给系统按有无检测盒反馈装置分为开环、闭环和半闭环系统。

6、用于机床上的进给驱动部件有步进电动机、小惯量直流电动机、大惯量直流电动机、交流调速电动机和直线电动机

7、机械传动部件设计传动副的最佳降速比应按最大加速能力和最小惯量的要求确定；齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和柔性调整法

8滚珠丝杠的支承方式有三种①为一端固定另一端自由②为一端固定另一端简支承方式③为两端固定

9、机床控制系统按自动化程度可分为手动、机动、半自动和自动控制系统；按控制系统是否反馈分为开环、半闭环和闭环控制系统；按控制方式和内容分为时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制

10、自动控制系统由三部分组成：

发令器官、执行器官、转换器官

11、现代CNC系统通常由基于计算机的数控装置和PLC组成。

进给传动系统设计要能满足的基本要求是什么？

1具有足够的静刚度和动刚度

2具有良好的快速响应性，作低速进给运动或微量进给时不爬行，运动平稳，灵敏度高

3抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声

4具有足够宽的调速范围，保证实现所要求的进给量，以适应不同的加工材料，使用不同刀具，满足不同的零件加工要求，能传动较大的转矩

5进给系统的传动精度和定位精度要高

6结构简单，加工和装配工艺性好。

调整维修方便，操作轻便灵活

进给传动与主传动相比较，有哪些不同的特点：

1）进给传动是恒转矩传动

2）进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速

3）进给传动的转速图为前疏后密结构

4）进给传动的变速范围

5）进给传动系采用传动间隙消除机构

6）快速空程传动的采用

7）微量进给机构的采用

进给伺服系统的驱动部件有哪几种类型？

其特点和应用范围怎样？

步进电动机：

优点是没有累积误差，结构简单，使用、维修方便，制造成本低，适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方缺点是效率较低，发热大有时会失步；

小惯量直流电动机：

优点是转子直径较小，轴向尺寸大，长径比约为5，故转动惯量小，仅为普通直流电动机的1/10左右，因此响应时间快；缺点是额定转矩较小，一般必须与齿轮降速装置匹配、常用于高速轻载的小型数控机床中；

大惯量直流电动机：

电励磁的特点是励磁量便于调整成本低；永磁型直流电动机能在较大过载转矩下长期工作，并能直接与丝杠相连而不需要中间传动装置，还可以在低速下平稳的运转，输出转矩大。

电动机频率高、定位精度好、调整简单、工作平稳。

缺点是转子温度高，转动惯量大、时间响应较慢

交流伺服电动机：

可靠性好，结构简单，体积小，质量轻，动态响应好，效率高，调速范围光，响应频率高。

缺点是本身虽有较大的转矩惯量比，但它带动惯性负载能力差，一般需要用齿轮减速装置。

多用于中小型数控机床。

直线伺服电动机：

省去减速器和滚珠丝杠副等中间环节，不仅简化机床结构，而且避免了因中间环节的弹性变形、磨损、间隙、发热等因素带来的传动误差；无接触的直接驱动，使其结构简单，维护渐变，可靠性高，体积小，传动速度高，响应快，可得到瞬间高的加减速度。

应用在高速机床中

试述滚珠丝杠螺母机构的特点，其支承方式有哪几种？

滚珠丝杠是将旋转运动转换成执行件的直线运动的运动转换机构。

滚珠丝杠的摩擦系数小，传动效率高，滚珠丝杠主要承受轴向载荷，因此对丝杠轴承的轴向精度和刚度要求较高，常采用角接触球轴承或双向推力圆柱滚子轴承与滚针轴承的组合轴承方式。

滚珠丝杠的支承方式有三种①一端固定另一端自由方式②一端固定一端简支承方式③两端固定

机床控制系统有几种分类方法？

是如何进行分类的？

机床控制系统按自动化程度可分为手动、机动、半自动和自动控制系统；按控制系统是否反馈分为开环、半闭环和闭环控制系统；按控制方式和内容分为时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制

一般机床控制系统由哪几部分组成？

数控机床控制系统由哪几部分组成

数控机床控制系统的基本组成包括输入输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置。

简述数控机床开环和闭环伺服系统的工作原理？

开环：

数控系统发出一个步进信号，通过环形分配器和电动机驱动电路控制步进电动机往设定方向转动一定的角度，通过减速器带动丝杠转动，从而使工作台移动一个步距长度，工作台的移动距离取决于数控装置发出的步进信号数。

闭环：

闭环控制系统中，位置检测传感器直接安装在机床的最终执行部件上，直接测量出执行部件的实际位移，与输入的指令位移进行比较，比较后的差值反馈给控制系统，对执行部件的移动进行补偿，使机床向减小差值的方向进行，最终使差值等于零或接近于零。

为提高系统的稳定性，闭环系统出了检测执行部件的位移量外，还检测其速度。

第三章

1、主轴部件应满足的基本要求旋转精度、刚度、抗振性、温升和热变形和精度保持性

2、主轴的传动方式主要有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动

3、推力轴承位置配置形式：

前端配置、后端配置、两端配置、中间配置

4、机床上常用的主轴轴承有滚动轴承、液体动压轴承、液体静压轴承、空气静压轴承等此外还有自调磁浮轴承等适应高速加工的新型轴承。

5、主轴部件主支承常用的滚动轴承角接触球轴承、双列短圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力轴承、双向推力角接触球轴承、陶瓷滚动轴承、磁浮轴承

6、典型的主轴轴承配置形式：

速度型、刚度型、刚度速度型

7、支承件的形状基本上可以分为三类：

箱行类、板块类、梁类

8、导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式导轨；导轨副按导轨面的摩擦性质可分为滑动导轨副和滚动导轨副，滑动导轨副又分为普通滑动导轨、静压导轨（开式，闭式）和卸荷导轨（机械卸荷、液压卸荷、气压卸荷）等

9、直线运动导轨的截面形状主要有四种：

矩形、三角行、燕尾行和圆柱形；回转运动导轨的截面形状有三种：

平面环形、锥面环形和双锥面导轨

10导轨的组合形式：

双三角形导轨、双矩形导轨、矩形三角形导轨组合、矩形燕尾形导轨组合。

11、导轨间隙的调整：

压板、镶条、导向调整板

12、滚动导轨按滚动体类型分类：

滚珠、滚柱、滚针；按循环方式分类：

循环式、非循环式

13、机床刀架的类型按安装刀具的数目分单刀架、多刀架；按结构形式分四方刀架、转塔刀架、回轮刀架；按驱动刀架转位的动力分手动转位刀架、自动转位刀架

14、刀架的定位机构中多采用圆锥销定位和端面齿盘

15、加工中心（立式、卧式、龙门式）刀库类型：

鼓轮式刀库、链式刀库、格子箱式刀库和直线刀库

16、换刀机械手形式：

单臂单手爪式机械手、回转式单臂双手爪式机械手、双手爪式机械手、多手爪式机械手

17、编码方式有刀具编码、刀座编码、编码附件方式

提高支承件结构刚度和动态性能有哪些措施

提高支承件结构刚度的主要方法是：

根据支承件受力情况合理的选择支撑件的材料、截面形状和尺寸、壁厚，合理的分布肋板和肋条，以提高结构整体和局部的抗弯刚度和抗扭刚度；可以用有限元的方法定量分析，以便在较小的质量下得到较高的静刚度和固有频率；在刚度不变的前提下，减少质量可以提高支承件的固有频率，改善支承件间的接粗刚度以及支承件与地基连接处的刚度

提高动态性能的方法：

1、改善阻尼特性2、采用新材料制造支承件

提高导轨耐磨性有哪些措施

1）合理选择导轨的材料和热处理方法

2）导轨的预紧

3）导轨的良好润滑和可靠防护

4）争取不磨损：

保证完全的液体润滑，用油膜隔开相接触的导轨面；争取少磨损：

加大导轨的接触面和减轻负荷的方法来降低导轨面的压强；采用卸荷导轨，是减轻导轨负荷、降低压强的好方法；争取均匀磨损要使摩擦面上的压力分布均匀，尽量减少扭转力矩和颠覆力矩。

导轨的形状尺寸要尽可能对集中载荷对称，磨损后间隙变大，设计时要考虑如何补偿、调整间隙。

第四章

1、工业机器人的构成：

操作机、驱动单元、控制装置

2、工业机器人的机械结构分类：

关节型机器人、球坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、直角坐标型机器人

3、工业机器人驱动方式：

电动机驱动、液压、气动

4、电动机驱动方式应用类型大致可分为普通交直流驱动、直流伺服电动机驱动、交流伺服电动机驱动、步进电动机驱动等

5、伺服电动机驱动单元一般由伺服电动机、传感器、减速器和制动器组成。

6、工业机器人机械结构系统由机座、手臂、手腕、末端执行器组成。

7、吸盘（吸附式末端执行器）有气吸式、磁吸式

工业机器人的结构类型有哪几类，各种类型的特点如何？

1关节型机器人：

特点是灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较低

2球坐标型机器人：

特点是灵活性好，工作空间范围大，但刚度，精度较差

3圆柱坐标型机器人：

特点是灵活性较好，工作空间范围较大，刚度、精度较好

4直角坐标型机器人：

特点是刚度和精度高，但灵活性差，工作空间范围小

谐波减速器的工作原理是什么？

特点是什么？

了解在机器人设计中的典型用法

工作原理：

若刚轮为固定件，波发生器为主动件，柔轮为从动件，则当将波发生器装入柔轮内孔时，由于波发生器两滚子外侧之间的距离略大于柔轮内孔直径，会使原为圆形的柔轮产生弹性变形成为椭圆，使其长轴两端的齿与刚轮齿完全啮合。

同时，变形后柔轮短轴两端的齿则与刚轮齿完全脱开，其余各处的齿则视回转方向不同分别处于啮入或啮出状态。

当波发生器连续回转时，啮入区和啮出区将随着椭圆长短轴相位的变化而依次变化。

于是柔轮就相对于不动的刚轮沿与波发生器转向相反的方向作低速回转。

柔轮长轴和短轴相位的连续变化，使柔轮的变形在其圆周上是连续的简谐波形，因此这种传动称为谐波传动。

若柔轮固定、刚轮从动，其工作过程完全相同，只是刚轮的转向与波发生器转向相同

特点：

传动比大、承载能力强、传动精度高、传动平稳、效率高、体积小、质量轻

应用：

带杯形柔轮的谐波传动、带环形柔轮的外啮合复波式谐波传动、带环形柔轮的谐波减速传动

第五章

1、机床夹具按使用范围分通用夹具、专用夹具、可调整夹具和成组夹具、组合夹具、随行夹具

2、夹具组成：

定位元件及定位装置、夹紧元件及夹紧装置、导向及对刀元件、动力装置、夹具体、其他元件及装置

3、常见的夹紧机构斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构和其他

4、加紧机构的动力装置：

气动加紧装置、液压夹紧装置、气液联合加紧装置、其他（真空加紧、电磁加紧）

5、可调整夹具的调整方式大致分为四种：

调节式、更换式、综合式、组合式

6、组合夹具类型：

槽系组合夹具、孔系组合夹具

7、钻模从结构上可分为固定式钻模、回转式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模、滑柱式钻模

8、钻模板形式：

固定式、铰链式、分离式、悬挂式、可调式

9、镗床导向支架的布置形式：

单面前导向、单面后导向、单面双导向、双面单导向

10、铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式、仿形进给式三类

第六章

1、生产活动可概括为四个基本环节，及加工（装配）、搬运、停滞、检验

2、物流系统的结构一般分为水平式和垂直式，垂直式生产企业物流系统一般由管理层、控制层和执行层三大部分组成。

3、生产物流的组织形式有空间组织和时间组织。

空间组织形式有①按工艺专业化形式组织物流也叫工艺原则或功能性生产物流体系②按对象专业化形式组织生产物流也叫产品专业化原则或流水线③按成组工艺形式组织成产物流；时间组织形式分为顺序移动方式、平行移动方式和平行顺序移动方式。

4、物流系统应满足的要求：

连续性与流畅性、平行性与交叉性、比例性与协调性、均衡性与节奏性、准时性、柔性和适应性六个

5、车间布局设计包括工艺设计和工位的配置即物流系统设计

6、机床上料装置的类型：

卷料上料装置、棒料上料装置、件料上料装置

7、料仓式上料装置主要由料仓、隔料器、上料器、上料杆、下料杆组成

8、隔料器形式：

由上料器兼作隔料器、杆式隔料器、鼓轮式隔料器

9、上料器：

料仓兼作上料器、槽式上料器、圆盘式上料器、由机床的部件和专门的接收器来充当上料器

10、料斗式上料装置主要由装料机构、储料机构组成。

装料机构由料斗、搅动器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器等组成、储料机构由隔料器、上料器组成

11、工业机械手由主体、驱动装置、控制系统三个基本部分组成

12、机械手的类型依据机械手安放位置分为内装式、附装式和单置万能式。

按臀部的运动形式分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节型四种。

按执行机构运动的控制进机能分点位型和连续轨迹型。

按程序输入方式分为编程输入型和示教输入型。

按机械手是否移动分固定式和行走式两类

12.5、机床间的工件传递和运送装置主要包括：

托盘、随行夹具、各种传送装置、有轨小车及无轨小车

13、随行夹具的返回方式有上方返回、下方返回、水平返回三种

14、常见的传送装置有滚道式、带式、悬挂式

15、自动化立体仓库系统一般由存储系统、搬运系统、输送系统、消防系统、电控系统、计算机管理系统等组成，其中涉及的机械装备包括：

高层货架、托盘、堆垛机、安全保护装置、输送机等

为什么采用随行夹具，以及随行夹具三种返回方式特点

对于结构形状比较复杂而缺少可靠运输基面的工件或质地较软的有色金属工件，常将工件先定位夹紧在随行夹具上，和随行夹具一起传送、定位和夹紧在机床进行加工。

工件加工完毕后与随行夹具一起被卸下机床，送到卸料工位，将加工完的工件从随行夹具上卸下。

然后随行夹具返回原始位置，以供循环使用。

上方返回：

结构简单紧凑，占地面积小，但不宜布置立式机床，调整维修机床不便。

下方返回：

结构简单紧凑，占地面积小，调整维修不便，同时会影响机床底座的刚性和排屑装置的布置。

水平返回：

占地面积小，结构简单，敞开性好

第七章

1、机械加工生产线由加工装备、工艺装备、输送装备、辅助装备和控制系统组成

2、机械加工生产线按工艺设备类型分为通用机床生产线、组合机床生产线、专用机床生产线、数控机床生产线；按设备连接方式分刚性、柔性连接生产线；按生产线适应产品类型变化的能力分单一产品固定节拍生产线、单一产品非固定节拍生产线、成组产品可调整生产线、柔性制造生产线。

3、三图一卡：

绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床总联系尺寸图和编制生产率计算卡。

4、常用工件输送装置的类型：

输料槽和输料道、步伐式输送装置、转位装置

5、生产线总体布局形式:

直接输送方式、带随行夹具方式、悬挂输送方式

6、直接输送方式分为通过式和非通过式。

通过式又可分为：

直线通过式、折线通过式、框形和并联支线形式

7、生产线的工作可靠性、生产率和经济效益是设计和建造生产线时首先应该考虑和要协调解决的问题，也是评价生产先优劣的主要指标

影响机械加工生产线工艺和机构方案的主要因素

1件的几何形状及外形尺寸

2工件的工艺及精度要求

3工件材料

4要求的生产率

5车间的平面布置

6装料高度

工件工艺基准选择：

设计生产线时，选择定期基面应注意的问题

1可能在生产线上采用统一的定位基面，以利于保证加工精度，简化生产线的结构

2尽可能采用已加工面作为定位基准

3箱体类工件应尽可能采用“一面两销”定位方式，便于实现自动化，也容易做到全线采用同意的定位基面

4定位基准应有利于实现多面加工，减少工件在生产线上的反转次数，减少辅助设备数量，简化生产线结构

5在较长的生产线上加工材料较软的工件时，其定位销孔因多次定位将严重磨损，为了保证精度，可采用两套定位孔，一套用于粗加工，一套用于精加工；或采用较深的定位孔，粗加工用定位孔一半深度，精加工用定位孔的全部深度

6定位基准应使夹压位置及夹紧简单可靠。

如果工件没有很好的定位基准、夹压位置或输送基准时，可采用随行夹具

安排工件各加工工序在生产线上的加工顺序，注意下列原则

1粗后精、粗精分开

2特殊处理、线外加工

3单一工序

4减少辅助装置

5基准先行，先主后次

6全面考虑辅助工序

选择合理的切削用量应注意以下问题

1生产线刀具寿命的选择原则

2对于加工时间长、影响生产线生产节拍的工序，应尽量此阿勇较大的切削用量以缩短加工时间

3同一个刀架或主轴箱上的刀具，一般共用一个进给系统，各刀具每分钟的进给量是相同的，此时应注意选择各刀具的转速，确定合理的切削速度和每转进给量，使各刀具具有大致相同的寿命

4选择复合刀具的切削用量时，应考虑到复合刀具各个部分的强度、寿命及其工作要求。