《专机总体设计》PPT课件.ppt

第1章 专机总体设计,机床适应不同生产要求的能力。包括：工序种类被加工零件的类型 材料和尺寸范围 毛坯的种类 适应的生产规模,1.工艺范围,专用机床：工艺范围窄结构简单、自动化程度高。普通机床：工艺范围宽结构复杂、自动化程度低。,1.1 专机的基本要求,加工精度：被加工零件在形状、位置、尺寸的准确 度以及表面的粗糙程度。,2.加工精度,精度保持性：机床保持其原始加工精度的能力。,影响因素,生产率：单位时间内机床所能加工出的工件数量。提高生产率的方法：缩短T切、T辅和T准/n,3.生产率和自动化程度,T切,T辅和T准/n,自动化程度可用自动化系数表示，其公式为：K自=t自/t循,优点,自动化程度,缺点,大批量生产,单件小批量生产,措施：,机床在规定使用期间内完成规定功能的能力。,4.可靠性,无故障性 机床在使用过程中不易发生故障。维修性 机床发生故障后容易维修。,5.操作方便、工作安全,目的：为操纵人员提供高效、安全方便的劳动条件，发挥人机最高工作效能。,设计时的考虑因素：,操纵控制机构应适应操作者的生理特点；安全防护、冷却、排屑及照明等。,6.造型美观、减少污染,设计时的考虑因素：,机床的造型和色彩；避免和减少对环境的污染，特别是 噪声污染。,1.2 专机设计的步骤,1调查研究 根据市场预测、用户需要和使用要求进行可行性分析，确定专机的设计参数及制约条件，最后给出可行性报告及设计任务书。设计任务书中的内容有专机的用途、主要性能参数、工作环境、有关特殊要求、生产批量、预期成本、设计完成期限以及使用单位的生产条件等。,在满足设计任务书中的具体要求的前提下，由设计人员构思出若干种方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。总体方案的内容包括：设计的理由或必要性；专机的用途和使用范围、技术性能、轮廓尺寸和估计重量；所采用的工艺方案；机器的优缺点和经济分析。,2总体方案设计,在拟定总体方案的基础上，完成专机的总体设计、部件设计、零件设计等。设计结果以工作图及计算书的形式表达出来，其工作量最大。按照确定的工艺方案，进行专机总体布局，从而确定专机刀具和工件的相对运动，确定各部件的相互位置，画出专机总联系尺寸图，它是专机原始总图。最后对有关图进行工艺审查、标准化审查等。,3工作图设计,输出结果,技术设计,零件设计及资料编写,输出结果,输出结果,工作图完成后进行试制，然后对样机进行试验鉴定，从中了解设计中存在的问题，及时总结经验教训，进行必要的改进和提高，并为以后设计积累经验和资料。,4.试制鉴定,1.3 专机的总体方案设计,具体内容有如下4项：1.调查研究2.工艺分析3.专机的总体以及各部件的相对位置 4.确定主要技术参数,掌握机床设计依据。,确定零件的加工方法，以及获得零件表面所需的运动。确定刀具和工件之间的相对运动。,主要内容,工艺方法的确定是工艺分析中关键的环节。不同的工艺方法，必然会对机床的结构、运动、传动和性能等产生较大影响。专机的工艺方法通常借助于方案对比法加以确定。,工艺分析,专机的总体布局,基本要求：,1）保证工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置和相对运动。2）保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度和抗振性。3）使用方便，便于操作、调整、修理机床；便于输送、装卸 工件，排除切屑。4）经济效果好，如节省材料、减少机床占地面积等。5）造型美观。,图1.1所示为加工柴油机机体的专用铣床的总体布局,图1.1 加工柴油机机体的专用铣床的总体布局,1.分配机床的运动2.选择传动形式和支承形式3.安排操作部位4.提高动刚度的措施5.造型设计,专机总体布局设计的一般步骤：,1.4 专机的运动联系形式及选择,1.4.1 运动分类,表面成形运动:主运动 进给运动辅助运动,运动联系也属于总体布局的内容,1.4.2 运动的分配,简化机床的传动和结构将运动分配给质量小的零部件；运动件质量小惯性小驱动力小传动机构体积小成本低。,应有利于提高工件的加工精度；如：深孔钻削。,应有利于提高运动部件的刚度；运动应分配给刚度高的部件，可减少变形。,缩小机床占地面积应视工件的形状而定。,铣床的几种布局,1.4.3 传动形式的选择,驱动电动机,进给运动传动,主运动传动,支承形式指支承件的形状。,机床形式机床主运动执行件的状态。,支承形式,卧式机床,立式机床,卧式支承“”,立式支承“|”,单臂支承“”,龙门式支承“”,1.5 主要技术参数的确定,机床主要技术参数,定义：专机是根据特定零件而设计的，尺寸参数用来 表示机床加工范围的大小，是特定的。,尺寸参数,定义：机床运动执行件，如主轴、工作台或刀架的转速或 运动速度。常用运动参数如下：,1.5.2 运动参数,主运动为旋转运动的机床其运动参数是主轴转速，它同切削速度的关系是：,式中 v 切削速度(m/min)；n 主轴转速(r.p.m)；d 工件或刀具的直径(mm)。,（1.1）,当专机是为某一特定工序而设计的，主轴只需一种固定的转速，不必变速。当专机在特定工序上有几种工艺方法，如专机上要求钻孔、攻螺纹等，则要求主轴有多种转速，或专机的加工范围大些，则主轴需要进行分级变速。,1.nmax和nmin的确定,1）调查和分析所设计机床可能进行的工序；2）选择要求最高与最低转速的典型工序；3）按照典型工序的切削速度和刀具或工件直 径来计算主轴的nmax、nmin和转速范围Rn。,式中，dmax或dmin并不是指机床上可能加工的最大或最小直径，而是指常用的经济的最大或最小加工直径。,计算公式,2.主轴转速数列,主轴变速共有Z级，其中n1=nmin，nZ=nmax，各级转速分别为n1、n2、n3、nj、nj+1、nZ。,转速范围,公比,如数列中只有一个公比值,在主运动系统中，主轴转速采用等比级数排列；在进给运动系统中，轴转速采用等差级数排列。,1.5.3 动力参数动力参数包括电动机的功率、液压缸的牵引力等。根据动力参数来设计计算各传动件。,1.6 专机功率的确定,定义：电动机功率、液压缸牵引力、液压马达或步进电机的 额定扭矩等。,电动机的功率,1.6.1 主运动驱动电动机功率的确定,1.类比法2.实侧法3.计算法,粗略估算可用下列经验公式,电动机额定功率为,1.6.2 进给运动电动机功率的确定,进给运动所消耗的功率很小，只有主传动的百分之几。,1.进给运动与主传动合用一台电动机，可略去不计；2.如不合用时，应分别计算。,当进给运动和快速运动合用一台电动机时,因为快速移动所消耗的功率进给运动功率，所以电动机功率确定取决于快速移动功率。,