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1、第一章第一章 金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计第一节第一节 机床的基本要求机床的基本要求一、机床应具有的性能一、机床应具有的性能1 1、工艺范围、工艺范围2 2、加工精度及精度保持性、加工精度及精度保持性3 3、生产率和自动化、生产率和自动化4 4、可靠性、可靠性二、人机关系二、人机关系第二节第二节 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤一、总体设计一、总体设计1 1、掌握机床的设计依据、掌握机床的设计依据2 2、工艺分析、工艺分析3 3、总体布局、总体布局4 4、确定主要的技术参数、确定主要的技术参数二、技术设计二、技术设计三、零件设计及资料编写三、零件设计及资料编写四、样机试
2、制和鉴定四、样机试制和鉴定 机床设计包括：总体设计，技术设计，零件设计，样机试制、机床设计包括：总体设计，技术设计，零件设计，样机试制、试验鉴定四个阶段。试验鉴定四个阶段。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、分配机床的运动原则：原则：1 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2 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 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 4、运动的分配应视工件的形状而定、运动的分配应视工件的形状而定二、选择传动形式和支承型式二、选择传动形式和支承型式传动
3、形式：传动形式：1 1、机械传动广泛用于机床，尤其是中小型机床；、机械传动广泛用于机床，尤其是中小型机床；2 2、变频调速、变频调速多楔带多楔带齿轮传动组合成为主导；齿轮传动组合成为主导；3 3、液压无级变速传动适用于刨床、拉床、大型矩液压无级变速传动适用于刨床、拉床、大型矩台磨床的主运动；台磨床的主运动；4 4、机床进给运动的传动多采用机械传动或液压无、机床进给运动的传动多采用机械传动或液压无级传动；级传动；5 5、数控机床进给运动采用伺服电机、数控机床进给运动采用伺服电机齿轮传动齿轮传动滚珠副传动。滚珠副传动。二、选择传动形式和支承型式二、选择传动形式和支承型式支承形式：支承形式：1 1、
4、卧式支承是中小型机床的首选；、卧式支承是中小型机床的首选；2 2、立式适于加工大尺寸工件的机床和箱体零件，、立式适于加工大尺寸工件的机床和箱体零件，且工作台移动进给的且工作台移动进给的 机床；机床；3 3、单臂支承用于摇臂钻床、单柱立车；单臂支承用于摇臂钻床、单柱立车；4 4、龙门框架式支承适用于立式大型机床、龙门框架式支承适用于立式大型机床.三、安排操作部位三、安排操作部位1 1、机床各部件相对位置的安排；、机床各部件相对位置的安排；2 2、工件安装高度应考虑人身高度；、工件安装高度应考虑人身高度；3 3、常用手柄应集中设置在操作者正常活动范围内；常用手柄应集中设置在操作者正常活动范围内；4
5、 4、应根据工作要求的性质和精度确定最佳视距；、应根据工作要求的性质和精度确定最佳视距；5 5、视觉接受的信号源尽量水平排列，使用人眼最容、视觉接受的信号源尽量水平排列，使用人眼最容易辨别的颜色及其配合。易辨别的颜色及其配合。四、提高动刚度的措施四、提高动刚度的措施1 1、抗振性能的提高；、抗振性能的提高；2 2、减小热变形；、减小热变形；3 3、降低噪声。降低噪声。五、造型设计五、造型设计1 1、造型应使机床整体统一，均衡稳定，比例协调；、造型应使机床整体统一，均衡稳定，比例协调；2 2、色彩可配合造型达到人的审美要求、色彩可配合造型达到人的审美要求。第四节第四节 主要技术参数的确定主要技术
6、参数的确定一、尺寸参数一、尺寸参数1 1、主参数代表机床规格的大小，是最重要的尺、主参数代表机床规格的大小，是最重要的尺寸参数；寸参数；2 2、还包括机床的第二主参数、还包括机床的第二主参数。二、运动参数二、运动参数主参数是旋转运动的机床，主运动参数为主轴转速主参数是旋转运动的机床，主运动参数为主轴转速主参数是直线运动的机床，主运动参数为每分钟的往复主参数是直线运动的机床，主运动参数为每分钟的往复次数次数二、运动参数二、运动参数1、最低转速和最高转速的确定、最低转速和最高转速的确定二、运动参数二、运动参数2、主轴转速的合理排列、主轴转速的合理排列机床的主轴转速绝大多数是按机床的主轴转速绝大多数
7、是按等比数列等比数列排排列的，以列的，以 表示公比，则转速数列为：表示公比，则转速数列为：变速范围为：变速范围为：（1 1）设计简单）设计简单对对Z Z2424的传动系统有：的传动系统有：二、运动参数（续）二、运动参数（续）2、主轴转速的合理排列、主轴转速的合理排列主轴转速按等比数列排列的原因如下：主轴转速按等比数列排列的原因如下：（2 2）使用方便，最大相对转速损失率相等）使用方便，最大相对转速损失率相等二、运动参数二、运动参数2、主轴转速的合理排列、主轴转速的合理排列主轴转速按等比数列排列的原因如下：主轴转速按等比数列排列的原因如下：（2 2）使用方便，最大）使用方便，最大相对转速损失率相
8、等相对转速损失率相等二、运动参数二、运动参数2、主轴转速的合理排列、主轴转速的合理排列主轴转速按等比数列主轴转速按等比数列排列的原因如下：排列的原因如下：（2 2）使用方便，最大相对转速损失率相等）使用方便，最大相对转速损失率相等二、运动参数二、运动参数2、主轴转速的合理排列、主轴转速的合理排列主轴转速按等比数列排列的原因如下：主轴转速按等比数列排列的原因如下：相对转速损失相对转速损失率：率：n趋近于趋近于nj1时，最大相对转速损失时，最大相对转速损失率为：率为：二、运动参数二、运动参数3、标准公比原则、标准公比原则（1 1）转速依次递增且最大相对转速损失率）转速依次递增且最大相对转速损失率A
9、 Amaxmax5050，1212（2 2）转速呈）转速呈1010倍的关系倍的关系（3 3）转速呈）转速呈2 2倍的关系倍的关系二、运动参数二、运动参数4、公比选用原则、公比选用原则（1 1）中型机床：）中型机床：或，取中间值；或，取中间值；（2 2）大型重型机床：）大型重型机床：，或，公比取小值；，或，公比取小值；（3 3）非自动化小型机床：）非自动化小型机床：，甚至，甚至2 2，公比取，公比取大值；大值；（4 4）专用机床：）专用机床：，三、动力参数三、动力参数1 1、主电动机功率的确定、主电动机功率的确定其中：其中：P P切切切削工件所消耗的功率（切削工件所消耗的功率（kWkW）；P P
10、空空空载功率（空载功率（kWkW）；P P附附随负载增加而增加的附加机械摩擦损随负载增加而增加的附加机械摩擦损耗功率（耗功率（kWkW）三、动力参数三、动力参数2 2、进给运动电动机功率的确定、进给运动电动机功率的确定（1 1）与主运动合用一台电机时）与主运动合用一台电机时（2 2）与快速移动合用一台电机时，按快速移动功）与快速移动合用一台电机时，按快速移动功率选取率选取（3 3）单独使用一台电机时）单独使用一台电机时三、动力参数三、动力参数3 3、快速移动电动机功率的确定、快速移动电动机功率的确定式中：式中：P1P1克服惯性力所需功率（克服惯性力所需功率（kWkW）；）；P2 P2克服摩擦力所需功率（克服摩擦力所需功率（kWkW）；）；n n电机额定转速（电机额定转速（r/minr/min）；）；快速移动传动链的机械效率；快速移动传动链的机械效率；k1 k1电机起动转矩与额定转矩之比；电机起动转矩与额定转矩之比；Te Te克服惯性力所需电机轴上的转（克服惯性力所需电机轴上的转（NmNm）。）。