金属切削机床设计机械制造装备设计教学课件

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1、第三章金属切削机床设计第一节概述金属切削机床基础装备科学技术的发展对机床提出了新的要求给机床设计和制造提供了新手段9/21/20211一、机床设计应满足的基本要求（一）工艺范围（加工功能）加工方法工件类型加工表面形状、尺寸等（二）柔性指其适应加工对象变化的能力空间上的柔性功能柔性（多品种小批量）时间上的柔性结构柔性（新的机床功能）工艺范围9/21/20212（三）与物流系统的可亲性（accessibility）静态刚度（四）刚度动态刚度热态刚度9/21/20213（五）精度几何精度空载条件下的精度运动

2、精度传动精度定位精度工作精度加工精度（六）噪声9/21/20214（七）生产率和自动化（八）成本（九）生产周期（十）可靠性（十一）造型与色彩9/21/20215计算机辅助设计（CAD）计算机辅助工程（CAE）二、机床设计方法计算机技术和分析技术的飞速进步，为机床设计方法的发展提供了有力的技术支撑的广泛应用9/21/20216人工绘图计算机绘图传统的经验设计现代设计定性设计定量设计静态和线性分析向动态和非线性分析可行性设计最佳设计9/21/20217FMS的发展数控技术的发展与应用，改变了机床的传动结构

3、“以机床为主的系统”设计“以系统为主的机床设计”9/21/20218通用机床系列化设计方法基型产品其它产品创新设计变型设计组合机床组合设计类型9/21/20219三、机床设计步骤设计任务机床主要技术指标设计机床总体方案设计总体方案设计总体方案综合评价与选择总体方案的设计修改（优化）详细设计机床整机综合评价满足设计要求？结束NY9/21/2021101．主要技术指标设计工艺范围生产率性能指标主要参数驱动方式成本及生产周期（一）总体设计材料质量形状及尺寸9/21/202111传动方式传动原理图传动系统图尺

4、寸参数运动参数动力参数2．总体方案设计运动功能设计基本参数设计传动系统设计总体结构布局设计控制系统设计个数形式功能排列顺序运动功能分配总体布局结构形式总体结构方案图控制方式及控制原理控制系统图9/21/2021123．总体方案综合评价与选择4．总体方案的设计修改或优化9/21/202113（二）详细设计（1）技术设计包括确定结构原理方案、装配图设计、分析计算或优化。（2）施工设计包括零件图设计、商品化设计、编制技术文档等。（三）机床整机综合评价9/21/202114第二节金属切削机床设计的基本理论一、

5、精度具有精度、保持精度机床精度几何精度传动精度运动精度定位精度精度保持性普通精度级、精密级和高精度级工作精度空载精度9/21/2021151．几何精度几何精度是指机床空载条件下，在不运动或低速运动时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精确程度。9/21/2021162．运动精度运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主要零部件的几何位置精度。如高速回转主轴的回转精度。9/21/2021173．传动精度传动精度是指机床传动系各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。9/21/2021184．定位精度定位精

6、度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。9/21/2021195．工作精度加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度9/21/2021206．精度保持性在规定的工作期间内，保持机床所要求的精度9/21/202121二、刚度（一）概述机床刚度指机床系统抵抗变形的能力，通常用下式表示K＝F/y式中K——机床刚度（N／m）；F——作用在机床上的载荷（N）y——在载荷作用下，机床或主要零、部件的变形9/21/202122静载荷静刚度动载荷动刚度（二）整机刚度整机在静载荷作用下抵抗变形的综合能力各部

7、件的刚度结合部的刚度优化9/21/202123三、抗振性交变载荷作用下，抵抗变形的能力。（一）受迫振动（二）自激振动（切削稳定性）（三）振动影响因素（1）机床的刚度（2）机床的阻尼特性（3）机床系统固有频率9/21/202124四、热变形（一）概述机床在工作时受到内部热源和外部热源的影响，使机床各部分温度发生变化。因不同材料的热膨胀系数不同，机床各部分的变形不同，导致机床产生热变形，使加工工件产生误差。最大可占全部误差的70％左右。热源：内部（电机、液压系统、摩擦、切削热等）外部（环境温度、热辐射等）

8、（二）热平衡的温度场9/21/202125五、噪声（一）概述（二）噪声的度量指标1．客观度量20lgp/p02．噪声的主观度量9/21/202126（三）机床噪声1）机械噪声2）液压噪声3）电磁噪声4）空气动力噪声9/21/202127六、低速运动平稳性（一）爬行现象和机理（二）爬行的度量（1）爬行量用机床部件位移——时间曲线表示（2）速度波动量用机床部件速度——时间曲线表示（3）爬行的临界速度Vc=FΔf/(2ξkm)0.5（三）消除爬行的措施9/21