全套课件·机械制造技术(下册)1.ppt

1、第第1章章 金属切削机床概论金属切削机床概论 1.1 金属切削机床的基本知识 1.2 普通车床 1.3 齿轮加工机床 1.4 其它机床1.1 金属切削机床的基本知识 1.1.1 机床的分类、技术规格和型号 1.1.2 机床的基本要求 1.1.3 机床的分析方法1.1.1 机床的分类、技术规格和型号 1.机床的分类 2.机床的技术规格 3.机床的型号1.机床的分类 机床分类的基本方法是，按照所用刀具、加工方法和加工对象的不同来划分。我国将机床分为十二类：车床、钻床、镗床，磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床，铣床、刨插床，拉床、特种加工机床、切断机床和其他机床。在每一类中又细分为若干组与若干型。其中

2、特种加工机床包括电加工机床、超声波加工机床、激光加工机床、电子束和离子束加工机床、水射流加工机床等；电加工机床又包括电火花加工、电火花线切割和电解加工机床。按照机床工艺范围大小(通用性程度)，可以分为三类：(1)通用机床 (2)专门化机床 (3)专用机床 2.机床的技术规格 机床的技术规格是表示机床工作能力和尺寸大小的数据，一般包括下列参数：(1)主参数和第二主参数，(2)主要工作部件移动行程范围，(3)主运动、进给运动的变速范围及变速级数，快速运动速度；(4)主电动机功率和进给电动机功率，(5)机床的外形尺寸；(6)机床重量。3.机床的型号 我国机床的型号目前是按GB/T15375-1994

3、金属切削机床型号编制方法编制的,该标准规定机床型号由若干汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。例如，MG1432A的含义如下：机床类别代号：M 磨床 机床通用特性代号：G 高精密 机床组别代号：1 外圆磨床组 机床系别代号：4 万能外圆磨床系 主参数代号：32 最大磨削直径320mm 重大改进顺序号：A 第一次重大改进1.1.2 机床的基本要求 1.工作精度良好 2.生产率和自动化程度要高 3.噪声要小、传动效率要高 4.操作要安全方便 5.制造和维修方便1.1.3 机床的分析方法(1)了解机床的功能和主要技术参数，包括机床适用于加工那些类型的零件和什么形状的表面，可加工零件的尺寸范围和能达到的加工精

4、度与表面质量；(2)根据机床可加工零件的形状与所用的刀具，分析机床需要哪些运动；(3)为了实现所需的运动，分析机床上必须具备哪些传动链、机构与部件；(4)了解机床的总体布局、主要部件的构造、机床的调整计算和操作使用。1.2 普通车床 1.2.1 普通车床的功能和运动 1.2.2 CA6140型普通车床的组成和主要参数 1.2.3 CA6140型普通车床的传动链 1.2.4 CA6140型普通车床的主要部件1.2.1 普通车床的功能和运动 使用单刃刀具以车削方法形成工件内、外回转表面为主要功能的机床，称为车床。1.加工表面 车床类机床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱表面、圆锥表面、成形回转表

5、面和回转体的端面等，有些车床还能加工螺纹面。2.所需运动1.2.2 CA6140型普通车床的组成和主要参数 1.组成部件 2.主要参数1.组成部件(1)主轴箱 (2)刀架 (3)尾座 (4)进给箱 (5)溜板箱 (6)床身 卧式车床 2.主要参数 普通车床的主参数是“床身上最大工件回转直径”，第二主参数是“最大工件长度”。1.2.3 CA6140型普通车床的传动链 1.传动系统图 2.主运动传动链 3.进给运动传动链1.传动系统图 机床的传动系统图是表示机床全部运动传动关系的示意图。2.主运动传动链(1)传动路线（2）主轴转速级数(3)主轴转速计算3.进给运动传动链 (1)传动链组成 (2)螺

6、纹进给传动链 （3）纵向横向进给传动链 （4）刀架的快速移动 CA6140型卧式车床传动系统图 CA6140型普通车床进给传动链组成框图1.2.4 CA6140型普通车床的主要部件 1.床头箱 2.进给箱 3.溜板箱1.床头箱（1）主轴组件（2）卸荷带轮（3）双向多片摩擦离合器、制动器及其操纵机构（4）变速操纵机构（5）主轴与卡盘的联接 摩擦离合器、制动器及其操纵机构 CA6140型卧式车床主轴箱展开图 变速操纵机构1-拔叉；2-曲柄；3凸轮；4-轴；5-杠杆；6-拔叉卡盘或拔盘的安装 2.进给箱 CA6140型车床的进给箱内所有传动轴的轴心线都布置在一竖直平面内。3.溜板箱（1）四向操纵机构

7、（2）溜板快速运动与超越离合器（3）过载保险与安全离合器（4）开合螺母和互锁机构四向操纵机构 超越离合器 安全离合器工作原理 开合螺母和互锁机构 1.3齿轮加工机床 1.3.1 齿轮加工机床功能和运动 1.3.2 Y3150E滚齿机床的组成和主要参数 1.3.3 Y3150E滚齿机床的传动系统 1.3.4 Y3150E滚齿机床的主要结构1.3.1 齿轮加工机床功能和运动 1.加工机床分类与形成方法 2.滚齿的运动及运动联系1.加工机床分类与形成方法 齿轮加工机床的种类一般可以划分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。2.滚齿的运动及运动联系(1).齿形的形成及成形运动 (2).滚切直齿圆柱

8、齿轮的运动联系(3).滚切斜齿圆柱齿轮的运动联系 (4).滚切蜗轮的运动联系 滚齿原理 展成法加工齿轮 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图 滚切斜齿圆柱齿轮传动原理图 径向切入法滚切蜗轮 切向切入法滚切蜗轮 滚齿加工方法比较 1.3.2 Y3150E滚齿机床的组成和主要参数 1.组成部件 2.主要参数1.组成部件 Y3150E型滚齿机1-床身；2-立柱；3-刀架；4-主轴；5-后立柱；6-心轴；7-工作台2.主要参数 工件最大直径 500毫米 工件最大加工宽度 250毫米 工件最大模数 8毫米 工件最小齿数 Z最小=5 K滚刀头数 滚刀主轴转数 40，50，63，80，100，125，160，200

9、,250转/分 刀架轴向进给量 0.4,0.56,0.63,0.87,1,1.16,1.41,1.6,1.8,2.5,2.9,4 毫米工件每转 机床轮廓尺寸(长度宽度高度)243912721770(毫米)机床重量 约3450公斤1.3.3 Y3150E滚齿机床的传动系统 1.主运动传动链 2.展成传动链 3.差动传动链 4.轴向进给传动链 5.空行程传动链 Y3150E型滚齿机传动系统图 1.3.4 Y3150E滚齿机床的主要结构 1.合成机构 2.刀具主轴Y3150E型滚齿机合成机构立体图 Y3150E型滚齿机合成机构传动简图 Y3150E型滚齿机的滚刀箱及刀具主轴 1.4 其它机床 1.4

10、.1 铣床 1.4.2 镗床 1.4.3 钻床 1.4.4 磨床 1.4.5 组合机床 1.4.6 直线运动机床 1.4.7 数控机床1.4.1 铣床 1.工艺范围 2.主要类型 3.卧式铣床铣床加工的典型表面 卧式铣床外形图 1.4.2 镗床 1.工艺范围 2.主要类型 3.卧式镗床卧式镗床的主要加工方法 卧式镗床 1.4.3 钻床 1.工艺范围 2.主要类型 3.Z3040型摇臂钻床钻床加工方法 Z3040型摇臂钻床传动系统 1.4.4 磨床 1.工艺范围 2.主要类型 3.M1432A型万能外圆磨床M1432A型万能外圆磨床外形图 1.4.5 组合机床 1.工艺范围 2.主要类型 3.组

11、合机床的主要部件设计的特点组合机床的几种类型 1.4.6 直线运动机床 1.主要类型牛头刨床 插床 1.4.7 数控机床 1.数控机床的特点 2.数控机床的组成与工作原理 3.数控机床的分类及应用范围1.数控机床的特点(1)加工精度高、质量稳定 (2)柔性高 (3)加工形状复杂的工件比较方便 (4)自动化程度高 (5)生产效率较高 (6)具有刀具寿命管理功能 (7)具有通信功能 2.数控机床的组成与工作原理数控机床的组成框图 数控装置原理图 3.数控机床的分类及应用范围(1)数控车床(2)数控铣床 (3)多轴数控铣床(4)加工中心(5)车削中心多轴数控铣床 立式加工中心 第2章 机床总体方案设

12、计 2.1 概述 22 机床总体方案设计2.1 概述 2.1.1 基本概念 2.1.2 机床总体设计的基本内容和要求 2.1.3 设计步骤2.1.1 基本概念 1机床精度 2 机床性能1机床精度(1)几何精度 (2)传动精度 (3)运动精度 (4)定位精度 (5)工作精度 2 机床性能 (1)刚度 (2)抗振能力 (3)噪声 (4)热变形 2.1.2 机床总体设计的基本内容和要求 1 工艺范围 2 刚度 3加工精度 4 便于操作、观察与调整 5 噪声 6 标准化与模块化 8 开放性 9 生产率和自动化 10 成本 11 可靠性 12 造型与色彩普通车床的模块化设计 2.1.3 设计步骤 1 主

13、要技术指标设计 2 总体方案设计 3 总体方案综合评价与选择 4 总体方案的设计修改或优化 5 详细设计 6 机床整机综合评价1 主要技术指标设计(1)用途 (2)生产率 (3)性能指标 (4)主要参数 (5)驱动方式 (6)成本及生产周期 2 总体方案设计 总体方案设计包括：(1)运动功能设计 (2)基本参数设计 (3)传动系统设计 (4)总体结构布局设计 (5)控制系统设计 22 机床总体方案设计 2.2.1 机床工艺方案拟定 2.2.2 机床运动方案拟定 2.2.3 机床的总体布局方案设计 2.2.4 主要技术参数设计2.2.1 机床工艺方案拟定 机床工艺方案的主要内容有：确定加工方法、

14、刀具类型、工件的工艺基准及夹压方式等。2.2.2 机床运动方案拟定 1 机床运动类型的确定 2 机床运动的分配 3 机床传动形式选择2.2.3 机床的总体布局方案设计 1 机床的基本型式 2 几何运动功能分配设计 3 机床性能对布局的影响 4 机床的联系尺寸 铣床的几种布局形式 2.2.4 主要技术参数设计 1 主参数和尺寸参数 2 运动参数 3 动力参数的确定第第3章章 机床传动系统机床传动系统 3.1 机床主传动系统设计 3.2 机床进给传动系统设计3.1 机床主传动系统设计 3.1.1 机床主传动系统设计应满足的基本要求 3.1.2 有级变速传动系统的设计 3.1.3 分级变速传动系统的

15、几种特殊变速方式 3.1.4 齿轮齿数的确定及轴向布置 3.1.5 主传动无级变速系统 3.1.6 主传动系统计算转速3.1.1 机床主传动系统设计应满足的基本要求(1)满足机床使用性能要求 (2)满足机床传递动力要求 (3)满足机床工作性能的要求 (4)满足产品设计经济性的要求 (5)调整维修方便，结构简单、合理，便于加工和装配 1.主传动系统方案确定(1)传动布局选择(2)变速方式选择机械无级变速器 液压无级变速器 电气无级调速(3)开停方式选择锥式和片式摩擦离合器 齿轮式和牙嵌式离合器(4)制动方式选择 闸带式制动器 闸瓦式制动器 片式摩擦制动器(5)换向方式选择 3.1.2 有级变速传

16、动系统的设计 1.转速图 2.结构式和结构网 3.转速图的拟定1.转速图12级主传动系统图 12级主传动系统转速图 2.结构式和结构网(a)对称分布;(b)不对称分布结构网 3.转速图的拟定转速图拟定 12=312326的转速图 3.1.3 分级变速传动系统的几种特殊变速方式 1.交换齿轮变速 2.采用多速电动机的变速传动系统 3.具有双公比的变速传动系统 4.扩大变速范围的传动系统 5.采用公用齿轮的传动系统CA7620液压半自动车床主传动系统 采用双速电机对机械传动组的影响 Z3040型摇手臂钻床主传动系统 背轮机构 有单公用齿轮的龙门铣床主传动系统 3.1.4 齿轮齿数的确定及轴向布置

17、1.确定齿轮齿数时应注意的问题 2.变速组内齿轮齿数的确定 3.齿轮在轴上的布置滑移齿轮轴向排列长度三轴四速的几种排列方式 3.1.5 主传动无级变速系统 1.采用机械无级变速器的主传动系统 2.采用无级调速电动机的主传动系统采用无级变速器的结构网 三种不同方案的功率特性 3.1.6 主传动系统计算转速 1.主轴计算转速确定 2.其他传动件计算转速确定TND360型数控车床主传动系统(a)主传动系统图;(b)主轴功率转矩特性图 主轴计算转速(a)转速图;(b)主轴功率转矩特性图3.2 机床进给传动系统设计 3.2.1 进给传动系统类型及设计要点 3.2.2 进给传动系统传动精度 3.2.3 数

18、控机床伺服进给传动系统类型 3.2.4 进给伺服电动机选择 3.2.5 伺服进给系统性能分析3.2.1 进给传动系统类型及设计要点 1.进给传动的类型及组成 2.进给传动系统设计要点1.进给传动的类型及组成(1)动力源 (2)变速机构 (3)换向机构 (4)运动分配机构 (5)过载保险机构 (6)运动转换机构 (7)快速传动机构 2.进给传动系统设计要点(1)速度低、功耗小、恒转矩传动 (2)计算转速 具有快速运动的进给系统，传动件的计算转速(或计算速度)取在最大快速运动时的转速(或速度)。对于中型机床，若进给运动方向的切削分力大于该方向的摩擦力，则传动件的计算转速(或速度)由该机床在最大切削

19、力工作时所使用的最大进给速度来决定，一般为机床规定的最大进给速度的1/21/3。对于大型机床和精密或高精密级机床，若进给运动方向的摩擦力大于该方向的切削分力，则传动件的计算转速(或速度)由最大进给速度来决定。(3)变速系统的传动副要“前少后多”、降速要“前快后慢”、传动线要“前疏后密”。3.2.2 进给传动系统传动精度 1.误差来源 2.误差传递规律3.2.3 数控机床伺服进给传动系统类型 数控机床的伺服进给系统按有无检测反馈装置可分为开环、闭环和半闭环系统。(1)开环系统 (2)闭环系统 (3)半闭环系统 闭环控制系统 半闭环控制系统 3.2.4 进给伺服电动机选择 1.步进电动机 2.直流

20、伺服电动机 3.交流伺服电动机 4.直线伺服电动机3.2.5 伺服进给系统性能分析 1.开环和半闭环系统的定位误差 2.闭环系统的稳定性 3.系统跟随误差对轮廓加工误差的影响系统增益对拐角加工的影响 第第4章章 金属切削机床典型零部件金属切削机床典型零部件 4.1 主轴组件 4.2 机床导轨 4.3 传动装置 4.4 支承件 4.5 其他装置4.1 主轴组件 4.1.1 对主轴组件的基本要求 4.1.2.主轴组件的传动 4.1.3 主轴轴承的选择 4.1.4 主轴的结构 4.1.5 主轴组件的典型结构4.1.1 对主轴组件的基本要求 1.转速 2.回转精度 3.静刚度 4.动刚度 5.热稳定

21、6.使用寿命 7其他1.转速 主轴的转速范围是根据机床所要求的切削速度及工件或刀具的尺寸确定的，可根据各类机床不同的实际工作状况来确定其主轴的计算转速。为满足主轴转速范围的要求，除主传动系统必须保证之外，对主轴组件而言，主要应考虑选择适当的轴承及润滑方式，以满足速度、尤其是高速时的适应性。2.回转精度 当主轴作回转运动时，线速度为零的点的连线称为主轴的回转中心。回转中心线的空间位置在理想状态下应当固定不变。而实际上，由于各种原因的影响，回转中心线的空间位置每一瞬间都在变化，这些瞬时回转中心线的平均位置称为理想回转中心线。瞬时回转中心线相对于理想回转中心线在空间的位置距离，就是主轴的回转误差，而

22、回转误差的范围，就是主轴的回转精度。3.静刚度 静刚度是指弹性体承受的静态外力或转矩(交变频率低于0.167 Hz)的增量与其作用下弹性体受力处所产生的位移或转角的增量之比，即产生单位变形量所需静载荷的大小。影响主轴组件静刚度的因素主要是：主轴的结构形状；主轴前后轴承之间的距离；主轴前端的悬伸量；传动件的布置形式；轴承的刚度；主轴组件的制造和装配质量等等。要提高主轴组件的静刚度，必须在设计时对上述因素进行选择和计算。4.动刚度 主轴组件不但要具有一定的静刚度，而且要具有足够的抑制各种干扰力引起振动的能力抗振力。抗振力用动刚度Kd来衡量。5.热稳定（1）温升和热变形 轴系的典型区域温度与环境温度

23、之差为温升。轴系组件运行时，各相对运动部件产生的摩擦热、搅油所产生的热量和工作区产生的热量以及周围环境的辐射热等都要使主轴的温度升高，温升使主轴组件的形状和位置发生畸变，即热变形。（2）热位移 热变形使主轴工作端截面形心相对固定坐标产生的位移称为热线位移。6.使用寿命 主轴组件的寿命主要指在使用期限内（一般为大修期），主轴组件的工作不应失去其设计时所规定的精度性能。精度保持性越好，寿命越长。影响精度的主要原因是磨损。提高主轴组件的耐磨性的具体措施有：正确选择主轴的材料及其热处理方法，提高其定位面、轴颈等处的硬度；主轴的前后支承应尽可能同心；注意主轴轴承的润滑，润滑油应严格过滤；同时，注意主轴组

24、件的制造精度和装配调整量。7其他 主轴组件除应保证上述基本要求外，还应满足下列要求：(1)主轴组件的定位要可靠，主轴在受力作用下，应有可靠的径向和轴向定位，使主轴在工作时所受到力通过轴承可靠地传至箱体等基础零件上去。(2)主轴前端结构应保证工件或刀具装夹可靠，并有足够的定位精度。(3)结构工艺性好，在保证好用的基础上，尽可能地做到好造、好装、好拆及好修、并尽可能降低主轴组件的成本。4.1.2.主轴组件的传动 1.传动方式 2.主轴部件的支承数目 3主轴传动件位置的合理布置1.传动方式(1)齿轮传动 (2)带传动(3)电机直接传动2.主轴部件的支承数目 多数机床的主轴采用前、后两个支承。这种方式

25、结构简单，制造装配方便，容易保证精度。为提高主轴部件的刚度，前后支承应消除间隙或预紧。为提高刚度和抗振性，有的机床主轴采用三个支承。三支承方式对三支承孔的同心度要求较高，制造装配较复杂。主支承也应消除间隙或预紧，“辅”支承则应保留一定的径向游隙或选用较大游隙的轴承。由于三个轴颈和箱体上三个孔不可能绝对同轴，因此不能三个轴承都预紧，以免发生干涉，恶化主轴的工作性能，使空载功率大幅度上升和轴承温升过高。3主轴传动件位置的合理布置 机床主轴一般都由皮带或齿轮传动。（1）传动件的位置 皮带传动装置大多装在主轴的尾部，以防止皮带沾油和便于皮带更换。（2）传动力的位置和方向 合理布置传动件的轴向和径向位置

26、，可以改善主轴的受力状况，减少主轴的变形；改善传动件和轴承的工作条件，减少轴承的受力；提高主轴组件的抗振性能。传动件布置 4.1.3 主轴轴承的选择 1.滚动轴承 2.液体动压轴承 3.液体静压轴承 4.其他类型轴承简介1.滚动轴承 滚动轴承在旋转精度、刚度、承载能力等主要性能上能满足大部分主轴组件的工作要求，尤其是在转速和载荷变动幅度很大的条件下，运转稳定可靠。滚动轴承的缺点是：由于轴承内的滚动体数目有限，刚度是变化的，高速时容易引起振动和噪声，而且滚动轴承的径向尺寸比较大。主轴常用滚动轴承的类型 (1)角接触球轴承 (2)双列短圆柱滚子轴承(3)圆锥滚子轴承 (4)推力轴承 (5)双向推力

27、角接触球轴承 (6)滚针轴承 (7)陶瓷滚动轴承 典型的主轴滚动轴承 2.液体动压轴承(1)液体动压轴承的工作原理 多油楔轴承工作原理：主轴旋转时周围可产生几个油楔，把主轴推向轴承中央。当主轴的转速发生变化时，各油楔的油膜压力变化值大致相同，不易引起主轴轴心位置的变化。当主轴受到外载荷时，轴承颈稍有偏心，这时轴承的油楔变薄而压力升高，与此同时，其对面的油楔变厚而压力降低，形成压力差，压力高的油楔将主轴推向压力低的油楔一边，使得轴承内有了新的平衡。(2)液体动压轴承的种类 固定式多油楔轴承 用于磨床砂轮的固定式多油楔轴承 用于车床主轴的固定式多油楔轴承 活动式多油楔 用于车床主轴的固定式多油楔

28、活动式多油楔轴承的结构型式 a 五块瓦 b 三块瓦 3.液体静压轴承(1)液体静压轴承的特点 与动压轴承不同，静压轴承的承载能力取决于轴的结构尺寸和液压系统的供油压力，而与轴的转速等几乎无关，即使轴在低速或静止状态下，静压轴承也具有很大的承载力。轴承的油膜刚度高，通常比轴本身的刚度高好几倍。由于轴被一层压力油膜所包围，故其抗振性（即动刚度）比滚动轴承好的多。压力油膜弥补轴承本身的加工误差，油膜附着在轴上，轴与轴承的表面凹陷下去的地方均被油膜所填平。因此，有效地减少了由于轴与轴承因几何误差和表面粗糙度引起的径向和轴向跳动，提高了主轴的回转精度。静压轴承的静摩擦系数极小（小于0.001）。(2)液

29、体静压轴承的工作原理(3)液体静压轴承的分类 液体静压轴承按供油方式的不同，可分为恒流量供油和恒压供油两类。按轴承承受载荷的方向不同，可分为径向轴承、推力轴承和径向推力轴承三种。按油腔形式的不同，可分为对称等面积油腔和不等面积油腔两种。按油腔形状的不同，可区分为矩形油腔、环形油腔、和油槽形油腔。按润滑油的回油方式，可分为有周向回油槽和无周向回油槽两种。(4)静压轴承的应用 静压轴承按照其结构和用途分为：径向轴承、推力轴承和径向推力轴承。4.其他类型轴承简介(1)滑动轴承(2)空气静压轴承(3)自调磁浮轴承4.1.4 主轴的结构 1.主轴的结构 2.主轴的材料和热处理 3.提高主轴工作性能的措施

30、1.主轴的结构车床主轴主要参数示意图2.主轴的材料和热处理 主轴材料的选择，主要应根据耐磨性和热处理后变形大小来选择。(1)为了使主轴得到较高的硬度，增加耐磨性，可选用20Cr渗碳后淬硬。(2)为了提高主轴的强度和韧性，可选用45或40Cr，进行调质处理。(3)精密机床、数控机床的主轴，要求精度保持性好，应选用热处理后残余应力小的材料。如：40Cr、65Mn等，整体调质后再作局部淬硬处理。(4)高速机床的主轴，要求很高的耐磨性和精度保持性，可选用热处理后能得到极高的硬度和变形最小的材料，如渗碳钢20CrMnTi进行渗碳后淬硬。3.提高主轴工作性能的措施(1)提高主轴的静刚度 (2)提高主轴的运

31、动精度 (3)提高主轴的运动刚度 4.1.5 主轴组件的典型结构 1.两支承主轴组件的典型结构 2.三支承主轴组件的典型结构使用空心圆锥滚子轴承的主轴组件（2）转速较高而载荷较小的主轴组件(3)滚动轴承与动压轴承组合的主轴组件MGB1412型高精度半自动外圆磨床砂轮架(4)滚动轴承与静压轴承组合的主轴组件 滚动轴承与静压轴承组合的主轴结构1.前支承静压轴承 2.推力滚柱轴承 3.前支承静压轴承 4.推力滚柱轴承1.两支承主轴组件的典型结构C7620型多刀半自动车床的主轴组件 2.三支承主轴组件的典型结构CK6150型数控车床的主轴组件 CA6140型车床的主轴组件 4.2 机床导轨 4.2.1

32、 导轨的功用及其应满足的要求 4.2.2 导轨的结构 4.2.3 导轨的类型4.2.1 导轨的功用及其因应满足的要求 1.导轨的功用及分类 2导轨应满足的要求1.导轨的功用及分类 机床导轨的功用是导向与支承，就是使机床的运动部件能够沿着一定的轨迹运动，同时，承受运动部件及工件的重量和切削力。从机械结构的角度来说，机床的加工精度和使用寿命在很大程度上取决于导轨的质量。机床导轨按其运动性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨三种。2导轨应满足的要求(1)精度 几何精度 接触精度 (2)精度保持性 (3)运动的平稳性(4)结构简单，工艺性好4.2.2 导轨的结构 1导轨的截面形状 2.直线运动导

33、轨的结构 3.回转运动导轨的结构 4.导轨的间隙调整装置1导轨的截面形状2.直线运动导轨的结构直线运动导轨的常用组合形式 3.回转运动导轨的结构回转运动导轨的截面 4.导轨的间隙调整装置平镶条 斜镶条(2)压板4.2.3 导轨的类型 1.滑动导轨 2.滚动导轨 3.液体静压导轨1.滑动导轨（1）滑动导轨的特点 滑动导轨是使用最多的一种导轨，其特点是导轨面直接接触.这种导轨结构简单，制造方便，接触刚度高，抗振性好，但摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差别较大，低速易产生爬行现象。(2)滑动导轨的材料 滑动导轨对材料的要求 良好的耐磨性 内应力小 导轨副材料的匹配 常用导轨材料2.滚动导轨（1）滚

34、动导轨的优点 滚动导轨的最大优点是：摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近，因此，运动轻便灵活，运动所需功率小，摩擦发热少，磨损小，精度保持性好，低速运动平稳性好，移动精度和定位精度都较高。滚动导轨还具有润滑简单（有时可用脂润滑）的特点。但是，滚动导轨结构比较复杂，制造比较困难，成本也比较高，而抗振性比较差。另外，滚动导轨对异物比较敏感，因此，必须有良好的防护装置。（2）滚动导轨的材料与类型 滚动导轨的导轨材料最常用的是淬硬钢导轨。滚动导轨的类型有以下两种：滚动导轨块 直线滚动导轨滚动导轨块 滚动导轨块的应用 直线滚动导轨副 3.液体静压导轨(1)液体静压导轨的特点和种类 液体静压导轨具有下列特点：

35、摩擦系数小，（约为0.0005）由于摩擦消耗的功率小，所以机械效率高，而且低速时不会产生爬行。使用寿命长，导轨面相互不接触，不会磨损，能长期保持导轨精度。油膜具有平均误差的作用，能减少制造误差的影响，因而运动精度高，定位精度和重复精度也高。油膜具有较好的吸震能力，所以抗震性好。虽然需要一套可靠的专用供油装置，初期投资费较多，但因使用寿命长，总成本并不高。液体静压导轨按供油方式和导轨结构两个方面分类，可分为恒流量供油和恒压供油两类。(2)液体静压导轨的工作原理开式静压导轨工作原理示意图 闭式静压导轨工作原理示意图(3)静压导轨的应用 开式静压导轨特点 1）承受正方向垂直载荷的性能较好，承受偏载引

36、起的颠覆力矩的性能较差；2）结构简单，加工和调整比较方便；开式静压导轨一般用于偏载较小，载荷较均匀的机床和机械设备。闭式静压导轨特点 承受正、反方向垂直载荷及偏载引起的颠覆力矩的性能好;2）运动精度高，动态性能好;3）结构较复杂，加工和调整比较麻烦；闭式静压导轨一般用于偏载较大，载荷不均匀的机床和机械设备；也用于精密机床，或精度要求比较高的机床部件。4.3 传动装置 4.3.1滚珠丝杠副 4.3.2 预加负载的双齿轮齿条传动 4.3.3 静压蜗杆蜗母条传动 4.3.4 双螺距蜗轮蜗杆副传动4.3.1滚珠丝杠副滚珠丝杠螺母副的结构 外循环插管式回珠器 内循环腰形反向回珠器 1.插管式回珠器;2.

37、滚珠;3.外循环螺母;4.丝杠 1.滚珠;2.丝杠;3.内循环螺母;4.腰形槽反向回珠器 滚珠丝杠预紧方式 4.3.2 预加负载的双齿轮齿条传动双齿轮齿条无间隙传动机构1.双齿轮 2.齿条 3.调整轴 4.进给电机轴 5.右旋齿轮 6.加载机构 7.左旋齿轮数控重型卧车的纵向进给系统示意图 液压预加负载式双齿轮齿条结构 4.3.3 静压蜗杆蜗母条传动 1.工作原理 2.静压蜗杆蜗母条的材料和特点 3.静压蜗杆蜗母条的应用1.工作原理静压蜗杆蜗母条传动副的工作原理简图 毛细管节流的恒压静压蜗杆蜗母条 1.油箱 2.粗滤油器 3.油泵 4.电机 6.精滤油器 7.压力表 8压力继电器 9.毛细管节

38、流器 2.静压蜗杆蜗母条的材料和特点静压蜗杆蜗母条采用的材料有：a.钢蜗杆配铸铁蜗母条；b.钢蜗杆配铸铁基体涂有SKC3耐磨涂层的蜗母条；c.铜蜗杆配钢蜗母条或铸铁条。静压蜗杆蜗母条传动由于既有纯液体摩擦的特点，又有蜗杆蜗母条机械结构上的特点，因此特别适宜在重型机床的进给传动系统上应用，其优点是：摩擦阻力小，起动摩擦系数可小至0.0005，功率消耗少，传动效率高，可达0.940.98，在低速度下运动也很平稳。使用寿命长，齿面不直接接触，不易磨损，能长期保持精度。抗振性能好，油腔内的压力油层有良好的吸振能力。有足够的轴向刚度。蜗母条能无限接长，因此，运动部件的行程可以很长，不象滚珠丝杠那样受限制

39、。3.静压蜗杆蜗母条的应用蜗杆箱固定，蜗母条移动的方案 1.蜗母条 2.联轴器 3.进给箱 4.伺服电机 5.蜗杆 蜗母条固定，蜗杆箱移动的方案 1.蜗杆 2.蜗母条3.进给箱 4.伺服电机5.蜗杆箱 6.变速齿轮 4.3.4 双螺距蜗轮蜗杆副传动 双螺距蜗轮蜗杆副传动属于普通蜗轮蜗杆副的一种特殊形式。双螺距蜗杆又称双导程蜗杆，其与普通蜗杆的区别在于：蜗杆左、右两侧齿面的螺距不相等。由于双螺距蜗杆左、右齿面的螺距不同，因此，各处的齿厚也不相等，且齿厚沿轴向逐渐增厚或减薄，故双螺距蜗杆又有变齿厚蜗杆之称。双螺距蜗轮蜗杆副示意图 4.4 支承件 4.4.1 支承件的特点与基本要求 4.4.2 支承

40、件的受力分析和变形分析 4.4.3 支承件的结构刚度与提高其刚度的常用措施 4.4.4 减少机床热变形的影响 4.4.5 支承件的结构设计4.4.1 支承件的特点与基本要求 支承件应具有足够的刚度和较高的刚度重量比。支承件应具有较好的动态特性。支承件的热变形应尽量小。支承件的内应力应尽可能小。支承件应具有良好的制造和装配工艺性。4.4.2 支承件的受力分析和变形分析 1.支承件的受力分析 2.支承件的变形分析1.支承件的受力分析(1)支承件的类型 梁类件 板类件 箱形件 (2)支承件的受力 切削力 重力 摩擦力 惯性力 冲击或振动干扰力 床身受力简图 2.支承件的变形分析 支承件的变形一般有三

41、个部分：自身变形，局部变形和接触变形。4.4.3 支承件的结构刚度与提高其刚度的常用措施 1.支承件的刚度 2.提高支承件结构刚度的常用措施1.支承件的刚度(1)自身刚度 (2)局部刚度 (3)接触刚度 (4)动刚度 2.提高支承件结构刚度的常用措施(1)分析机床在各种不同工作条件下的薄弱环节，改善支承件的结构或布局，合理设计其截面形状，以减少所承受的弯曲载荷和扭矩。(2)利用计算机进行有限元法计算，有针对性的布置筋板与隔板，注意加强联结处的刚度以加强支承件的刚度，以便获得较好的重量刚度比，即：在较小重量下具有较高的静刚度。(3)支承件采用钢板焊接结构。(4)为提高机床支承件的动刚度，加强其抗

42、振性，可适当改变支承件的固有频率和振幅。(5)在加强支承件本身刚度的同时，还可设计一些特殊的结构帮助加强其刚度。采用斜床身提高刚度 4.4.4 减少机床热变形的影响 1.机床的热变形 2.减少机床热变形的措施1.机床的热变形 机床工作时，切削过程、液压系统、机械摩擦都会发热，这些热量，一部分由切屑和冷却液带走，一部分向周围散发，一部分使工件升温，一部分使机床升温。2.减少机床热变形的措施 常用的措施有下列几种：（1）改进机床布局和结构设计 采用热对称结构 采用热平衡措施（2）控制温升 （3）热位移补偿 机床的热对称结构示意图 立柱后、侧壁热平衡隔热层 4.4.5 支承件的结构设计 1.支承件的

43、铸件结构 2.支承件的焊接结构 3.典型的支承件结构1.支承件的铸件结构 首先，应根据铸件的特点，避免应力集中而产生裂纹。壁厚应尽量均匀。在壁厚不可能一样厚的地方（如导轨比外壁的厚度要大得多），则应均匀过渡。避免突变，因突变处极易产生裂纹。拐角处应有圆角，圆滑过度，否则，浇铸时突拐处因传热较快，首先凝固，待其他部分凝固时，在突拐处可能会产生裂纹。铸件必须便于清砂，要注意清砂口的位置和大小，不仅便于手工清砂，还要便于水爆清砂和机械化清砂。使风枪能伸入和高压水能冲到内腔的每一个角落。大型铸件应设计起吊孔，便于起吊。铸件表面的加工面应尽量处于同一平面，以便可以一次加工，刨出或铣出该平面。2.支承件的

44、焊接结构避免支承件出现焊接裂纹示例图 3.典型的支承件结构常用的床身截面形状 常用床身截面 机床横梁结构 底座结构 4.5 其他装置 4.5.1 刀库 1盘式刀库 2 链式刀库 4.5.2 换刀机械手1盘式刀库2 链式刀库4.5.2 换刀机械手1.刀库2.换刀位置的刀座3.机械手4.机床主轴 1.机床主轴2.刀具3.刀具4.机械手5.刀库6.换刀位置的刀座 回转式单臂双手机械手第第5章章 先进制造技术简介先进制造技术简介 5.1 概述 5.2 成组技术GT 5.3 计算机集成制造系统(CIMS)5.4 并行工程技术CE 5.5 准时生产（J I T）5.6 精益生产(LP)5.7 敏捷制造(A

45、M)5.8 智能制造系统IMS 5.9 仿真技术和虚拟制造 5.10 产品数据管理技术（PDM）5.1 概述 先进制造技术是以提高企业的综合效益为目的，以人为主体，以计算机技术为支柱，并综合应用信息、材料、能源、环保等新技术和现代管理技术来研究和改造传统的制造系统，作用于产品整个寿命周期的所有适用新技术的总称 5.2 成组技术GT 5.2.1 成组技术的基本原理 5.2.2 成组技术的应用(1)在设计方面(2)在制造方面(3)生产组织管理方面5.2.1 成组技术的基本原理 成组技术(Group Technology)是运用统计学的方法来统计事物的某些特征属性的出现率，从总体上定量地描述事物间客

46、观存在的相似性，这一统计学中相似性原理是成组技术的基础。在制造业中成组技术正是充分发掘和利用生产活动中有关事物的相似性。在机械加工方面，将多种零件按其结构和工艺的相似性分类，以形成若干个零件组。JLBM-1 系统的基本结构 5.2.2 成组技术的应用 (1)在设计方面 用成组技术来指导设计，赋予各类零件更大的相似性，为实施成组技术奠定了良好的基础。以成组技术为指导的设计，其合理化和标准化将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础，并为设计信息的重复使用、加快设计速度、节约时间做出贡献。(2)在制造方面 将加工方法、安装方式和机床调整相近似的零件归类成族，设计出这一族的零件的工序，称作成组工

47、序。可使同属一族的零件采用同一种设备和同一种工艺装备来进行加工。(3)生产组织管理方面 成组生产单元是以零件族为对象的专业化生产单位，它是实现计算机辅助管理的技术基础。5.3 计算机集成制造系统(CIMS)5.3.1 发展情况 5.3.2 计算机集成制造系统的构成及功能 5.3.3 五层递阶控制模型5.3.1 发展情况 计算机集成制造系统核心内容：(1)企业内各个生产环节从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产活动是一个有机结合的整体，要作统一的全盘考虑。(2)整个生产过程是一个数据采集、传递和加工处理的过程，产品可看成是数据的物质表现。CIMS的各功能块 5.3.2 计算

48、机集成制造系统的构成及功能(1)设计功能(2)加工制造功能(3)计算机辅助生产管理(CAPM)(4)质量控制系统5.3.3 五层递阶控制模型(1)工厂级控制系统(2)车间级控制系统(3)单元级控制系统(4)工作站级控制系统(5)设备级控制系统AMRF分级控制结构 5.4 并行工程技术CE 5.4.1概述概述 5.4.2并行工程技术及其特点并行工程技术及其特点 5.4.3 并行工程的效益并行工程的效益5.4.1概述概述 并行工程亦称并行设计，它并行地进行产品设计、工艺设计和生产准备。这是伴随着计算机技术和网络通讯技术发展起来的一门新技术，目前市场上大多数CAD/CAM软件都具有支持并行工程技术的

49、功能。5.4.2并行工程技术及其特点并行工程技术及其特点 所谓并行工程，就是集成地、并行地设计产品及其零部件相关各个过程的一种设计模式。它强调设计人员和其他人员协同工作，在设计开始就全面考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理各种因素。它有如下特点：1.强调团队工作（Team Work）精神的工作方式 2.强调设计过程的并行性 3.强调设计过程的系统性 4.强调设计过程快速短反馈 借助计算机网络工作式 并行工程设计过程 5.4.3 并行工程的效益并行工程的效益(1)缩短产品投放市场的时间(2)降低成本 (3)提高质量(4)保证了产品功能的实用性 (5)增加了市场竞争力5.5 准时生产（J

50、 I T）5.5.1 概述概述 5.5.2 JIT的目标和实施手段的目标和实施手段 5.5.3 看板管理看板管理5.5.1 概述概述 准时生产（Just-in-Time）是起源于日本丰田汽车公司的一种生产管理模式。其基本思想是“只在市场需要的时候就按需要的量生产所需的产品”。这种方法的核心就是追求“零库存”的生产系统（或最小库存量），为此开发了包括“看板”在内的一系列措施，逐步形成一套独具特色的生产体系，丰田生产方式即J I T生产方式。5.5.2 JIT的目标和实施手段的目标和实施手段(1)JIT 的目标 JIT的目标以获取最大利润，为此目的必须着力于降低成本。(2)JIT 生产方式的基本手