机床总体设计
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机床的总体设计
三人机关系
机床设计方法
计算机技术和分析技术
cad, CAE: 传统经验设计，定性设计--〉定量设计； 创新设计类型： 静态和线性分析 --〉动态和非线性分析； 可行性设 分析式设计：类比分析、推理方法产生方案 计---〉最佳设计 创成式设计：创成解析的方法 数控技术：机床的传动与结构发生了重大变化 FMS的发展 通用机床采用系列化设计方法 组合机床：组合设计类型
空间上：功能柔性，多品种小批量的加工 时间上：结构柔性，重新组合，改变其功能 物料（工件、刀具、切屑）交接的方便程度 普通机床：人，要求机床的使用、操作、清理、维 护方便。 自动化柔性制造系统，自动，要求机床结构形式开 放性好，物料交接方便
与物流系统的可亲性
精度: 被加工零件在尺寸、形状和相互位置等 方面所能达到的准确程度。
可完成的工序种类 加工零件的类型 材料和尺寸范围 毛坯的种类等
专用机床：工艺范围较窄，功能少 数控机床：工艺范围宽，功能强 通用机床：工艺范围较宽，功能较强 机床功能的增加---〉结构复杂程度增加、制造难度、 周期及成本增加 机床功能选择的依据----批量
柔性：适应加工对象变化的能力
三级： 普通精度级、精密级和高精度级 空载条件下的精度：几何精度、运动精度、传动精 度、定位精度等 运动精度 静态刚度 动态刚度 热态刚度
刚度
表面粗糙度
工件、刀具的材料、进给量、刀具的几何形状和切削时的振 动有关 抗振性：受迫振动和自激振动
噪声 生产率和自静力分析----〉静态、动态及热变性热应力 创造性的劳动 定性----〉定量 数控技术和 CAD技术的发展，提供了新的条件和支撑。 机床---机械制造业的基础装备
第六章机床总体设计
2、生产率和自动化程度
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提高生产率，缩短工作先进刀 具，提高切削速度、进给速度、加大切削深度 等。
提高机床的自动化程度，减轻工人劳动强度， 保证加工精度及精度的稳定性。
在小批、单件和形状复杂的工件的生产中，数 控机床的使用日益增多，其主要特点是有很大 的柔性，灵活性大，不需要设计专用的工装， 适应能力强、生产率高，是实现机床自动化的 一个重要发展方向。
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寿命：机床保持它具有加工精度的使用期限。 寿命期内的正常条件下，机床不丧失设计时所 规定的精度性能，称精度保持性。
确保和提高机床寿命，主要是提高一些关键性 零件的耐磨性，并使主要传动件的疲劳寿命和 它相适应。
中小型机床，寿命约八年。
6、系列化、通用化、标准化程度
产品系列化、零部件通用化和标准化简称“三 化”。
⑶ 运动精度—指机床在以工作速度运转时主要零 部件的几何位置精度
⑷ 定位精度—指机床主要部件在运动终点所达到 实际位置的精度。
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表面粗糙度：工件表面粗糙度与下列因素 有关：工件和刀具的材料，进给量，刀具 的几何形状，切削时的振动。
刚度。刚度指机床各零部件抵抗弹性变形 的能力。
机床的热变形也影响加工精度 抗振性。机床抵抗受迫振动的能力。和机
为使最大相对转速损失率不超过 50 % ，即 则φ ≤2 ，因此1＜Ф ≤2。
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为方便起见，规定了公比的标准值： 1.06 ,1.12 ,1.26 ,1.41 ,1.58 , 2。
4、公比的选用 当确定了最高与最低转速以后，就应选取
公比Ф。从使用性能方面考虑，公比最好选得小一 些，以便减少相对转速损失。但公比越小，级数就 越多，将使机床的结构复杂。对于一般生产率要求 较高的普通机床，减少相对转速损失是主要的，所 以公比取得较小，如Ф=1.26或Ф＝1.41等。有些小 型机床希望简化构造，公比Ф可取得大些，如Ф＝ 1.58或Ф=2等。
机床总体方案设计
第2章 机床总体方案设计
• 2.1 概述 • 2．2 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
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
普通车床的模块化设计
2.1.3 设计步骤
• 1 主要技术指标设计 • 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 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
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、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
• 2.1 概述 • 2．2 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
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
普通车床的模块化设计
2.1.3 设计步骤
• 1 主要技术指标设计 • 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 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
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、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
生产线专用机床的总体设计
生产线专用机床的总体设计组合机床是依据工件加工需要，以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效的专用机床。
在通用部件中，有用来实现机床主运动的动力箱和切削头、实现进给运动的滑台等动力部件，有中间底座、侧底座、立柱和立柱底座等支承部件，以及包括各种工作台的输送部件。
组合机床主要用于平面加工和孔加工。
组合机床在汽车、拖拉机、柴油机和机床等大批大量生产企业中已获得广泛的应用。
组合机床最相宜加工各种大中型箱体类零件，也可用来完成轴套类、轮盘类、叉杆类和盖板类零件的加工。
组合机床的设计大致可分为调查讨论、总体方案设计、技术设计和工作设计等四个步骤。
组合机床总体设计主要是针对详细的零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样的文件设计。
其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡，即完成“三图一卡”的设计工作。
1）被加工零件工序图的作用被加工零件工序图是依据选定的工艺方案，表示在所设计的组合机床上完成的工序内容的图纸，是在原零件图基础上以突出本机床或生产线加工内容，辅以必要的文字说明绘制的。
被加工零件工序图是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要文件。
2）加工示意图的作用加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的机床工艺方案图。
加工示意图是设计刀具、辅具、夹具、主轴箱和电气、液压系统以及选择动力部件、绘制机床联系尺寸图的主要依据，是对机床总体布局和机床性能的原始要求，是调整机床和刀具的技术文件。
3）机床总联系尺寸图的作用机床总联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件及确定的专用部件的总体结构而绘制的，是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、相对运动关系和操作方位的总体布局图。
机床总联系尺寸图的作用是用以检验各部件相互位置和尺寸联系能否满意加工要求，以及通用部件的选择是否合适。
普通机床总体设计和传动系统设计
(2)拟定方案
在调查研究、分析工件和加工工艺的基础上，提出多种总体设计方 案，它包括：运动功能、基本参数、机床总体布局、传动系统、电 气系统、液压系统、主要部件的结构草图、试验结果及技术经济综 合分析等。
(3)技术设计
根据最终确定的总体设计方案，绘制机床总图、部件装配图、液压 与电气装配图，并进行运动计算和动力计算，然后进行零件图设计 和编写各种技术文件。
（主参数），k是系数 。
nmax
1000v max d min
nmin
1000v min d max
nmax Rn nmin
d max kD
2．主轴转速的合理排列
机床的主轴转速绝大多数是按照等比数列排列
的。原因是：设计简单；使用方便，最大相对转速
损失率相等。
(1) 设计方便 如果机床的主轴转速数列是等比的，
（三）在创新设计类型中，机床总体方案的产生方法 可采用分析式设计或创成式设计。
2. 机床设计步骤
（一）确定结构原理方案 （二）总体设计
（三） 结构设计
（四）工艺设计
（五）机床整机综合评价 （六） 定型设计
2.机床的设计步骤
(1)调查研究 掌握第一手资料是搞好机床设计工作的关键。 (2)拟定方案 在调查研究、分析工件和加工工艺的基础上，提 出多种总体设计方案，它包括：运动功能、基本参数、机床总体 布局、传动系统、电气系统、液压系统、主要部件的结构草图、 试验结果及技术经济综合分析等。 (3)技术设计 根据最终确定的总体设计方案，绘制机床总图、 部件装配图、液压与电气装配图，并进行运动计算和动力计算， 然后进行零件图设计和编写各种技术文件。 (4)整机综合评定 在所有设计完成之后，还须对所设计的机床 进行整机性能分析和综合评价。
第三章 机床总体设计
置和相对运动。 置和相对运动。 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。 刚度和抗振性。 使用方便， 具体地说， 便于操作 、 调整、 使用方便 ， 具体地说 ， 便于操作、 调整 、 修 理机床；便于输送、装卸工件，排除切屑。 理机床；便于输送、装卸工件，排除切屑。 经济效果好， 如节省材料 、 经济效果好 ， 如节省材料、 减少机床占地面 积等。 积等。 造型美观。 造型美观。
第 1 节 机 床 总 体 设 计
2．辅助运动参数
• 辅助运动的运动参数（如直线运动的
移动速度、回转运动的转速等），其 数列也同样存在着等比级数排列、等 差级数排列、无规律变化的排列三种。 • 加工螺纹时，进给量就按等差级数排 列。 • 一般情况下，不用按等比级数排列的 数列。
第 1 节 床 总 体 设 计
第 1 节 机 床 总 体 设 计
1.5主要技术参数的确定 1.5主要技术参数的确定
机床的主要技术参数是用来表示机 床本身的工作能力，如对于加工类的机 床，它主要表示被加工工件的直径及长 度，所需电动机的容量等。 主要技术参数包括尺寸参数、 主要技术参数包括尺寸参数、运动 参数和动力参数。 参数和动力参数。
• 1.4.1运动分类 1.4.1运动分类 • 1.4.2运动的分配 1.4.2运动的分配 • 1.4.3传动形式的选择 1.4.3传动形式的选择 • 1.4.4支承形式 1.4.4支承形式
第 1 节 机 床 总 体 设 计
1.4.1运动分类 运动分类
1．表面成形运动 • 直接参与切削过程，使之在工件上形成 一定几何形状表面的刀具和工件间的相 对运动称为表面成形运动。 • 分为主运动和进给运动两类 2．辅助运动 • 除表面成形运动外的所有运动都是辅助 运动，其功用为实现机床加工过程中所 必需的各种辅助动作
第 1 节 机 床 总 体 设 计
2．辅助运动参数
• 辅助运动的运动参数（如直线运动的
移动速度、回转运动的转速等），其 数列也同样存在着等比级数排列、等 差级数排列、无规律变化的排列三种。 • 加工螺纹时，进给量就按等差级数排 列。 • 一般情况下，不用按等比级数排列的 数列。
第 1 节 床 总 体 设 计
第 1 节 机 床 总 体 设 计
1.5主要技术参数的确定 1.5主要技术参数的确定
机床的主要技术参数是用来表示机 床本身的工作能力，如对于加工类的机 床，它主要表示被加工工件的直径及长 度，所需电动机的容量等。 主要技术参数包括尺寸参数、 主要技术参数包括尺寸参数、运动 参数和动力参数。 参数和动力参数。
• 1.4.1运动分类 1.4.1运动分类 • 1.4.2运动的分配 1.4.2运动的分配 • 1.4.3传动形式的选择 1.4.3传动形式的选择 • 1.4.4支承形式 1.4.4支承形式
第 1 节 机 床 总 体 设 计
1.4.1运动分类 运动分类
1．表面成形运动 • 直接参与切削过程，使之在工件上形成 一定几何形状表面的刀具和工件间的相 对运动称为表面成形运动。 • 分为主运动和进给运动两类 2．辅助运动 • 除表面成形运动外的所有运动都是辅助 运动，其功用为实现机床加工过程中所 必需的各种辅助动作
机床设计概述机床总体设计
机械制造装备设计 Ⅰ
主讲人：李爱芝
讲授内容
1 机械制造及装备设计方法 2 金属切削机床设计 3 机床夹具设计
4 机械加工生产线总体设计
2 金属切削机床设计
2.1 概述 2.2 金属切削机床总体设计 2.3 机床主传动系统设计 2.4 机床进给传动系统设计 2.5 机床主轴部件设计 2.6 机床支承件设计 2.7 机床导轨设计 2.8 机床刀架和自动换刀装置设计 2.9 机床控制系统设计
（二）机床精度
机床本身精度
机
(空载条件下的精度)
床
精
度
工作精度(加工精度)
动态精度
几何精度 传动精度 运动精度 定位重复定位精度
（1）几何精度：最终影响机床工作精度的那些零部件的精度。
包括: 尺寸、形状和相互位置精度（直线度、平面度、垂直度、
平行度），是机床在静止或低速运动条件下进行测量——在空
2.1 概 述
2.1.1 机床设计应满足的基本要求 2.1.2 机床设计方法 2.1.3 机床设计步骤
2.1.1 机床设计应满足的基本要求
机床工艺范围 机床精度和精度保持性 机床生产率 自动化程度 机床宜人性 机床成本 柔性 机床性能指标
（一）工艺范围（用途） 与生产模式有关
机床适应不同生产要求的能力----机床的加工功能。 包括： 加工方法； 工件类型；材料、毛坯种类； 加工表面形状、尺寸范围。
Y—在静载荷作用下，机床或主要零部件的变形。
静载荷：不随时间变化或变化极为缓慢的力。 整机刚度：整台机床在静载荷作用下，各构件及结 合面抵抗变形综合能力。 机床刚度主要包括:
结构刚度—构件本身材料性质；抗弯、抗扭截 面的大小；壁厚；筋板布置；窗孔影响);
主讲人：李爱芝
讲授内容
1 机械制造及装备设计方法 2 金属切削机床设计 3 机床夹具设计
4 机械加工生产线总体设计
2 金属切削机床设计
2.1 概述 2.2 金属切削机床总体设计 2.3 机床主传动系统设计 2.4 机床进给传动系统设计 2.5 机床主轴部件设计 2.6 机床支承件设计 2.7 机床导轨设计 2.8 机床刀架和自动换刀装置设计 2.9 机床控制系统设计
（二）机床精度
机床本身精度
机
(空载条件下的精度)
床
精
度
工作精度(加工精度)
动态精度
几何精度 传动精度 运动精度 定位重复定位精度
（1）几何精度：最终影响机床工作精度的那些零部件的精度。
包括: 尺寸、形状和相互位置精度（直线度、平面度、垂直度、
平行度），是机床在静止或低速运动条件下进行测量——在空
2.1 概 述
2.1.1 机床设计应满足的基本要求 2.1.2 机床设计方法 2.1.3 机床设计步骤
2.1.1 机床设计应满足的基本要求
机床工艺范围 机床精度和精度保持性 机床生产率 自动化程度 机床宜人性 机床成本 柔性 机床性能指标
（一）工艺范围（用途） 与生产模式有关
机床适应不同生产要求的能力----机床的加工功能。 包括： 加工方法； 工件类型；材料、毛坯种类； 加工表面形状、尺寸范围。
Y—在静载荷作用下，机床或主要零部件的变形。
静载荷：不随时间变化或变化极为缓慢的力。 整机刚度：整台机床在静载荷作用下，各构件及结 合面抵抗变形综合能力。 机床刚度主要包括:
结构刚度—构件本身材料性质；抗弯、抗扭截 面的大小；壁厚；筋板布置；窗孔影响);
第三章 组合机床总体的设计ppt课件
表3—15列出了不同刀具对不同工件材料完成不同工序〔如钻孔、镗孔和攻螺 纹等〕时切削力、切削扭矩及切削功率的计算公式，可供设计时使用，刀具 耐用度计算参考有关手册。
四 选择刀具结构
根据工艺要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具有：一般简单刀具〔标准刀具）、复 合刀具及特种刀具。选择刀具结构应注意下述主要问题：
平面 平面度公差 ± 0.05 ~ 0.1 mm 表面粗糙度 Ra = 16 ~ 8 μm
不可选择零件上直径太小的孔作为定位销孔，因定位销过细，易受力变形，甚至 因装卸工件碰撞而破坏定位。根据箱体零件的大小及重量，销孔直径可能参考下 表选取
定位销孔推荐直径
工件重量（kg） < 20
20 ~ 50
50 ~ 100
接孔。 3 钻阶梯孔先钻大孔后钻小孔。 4 平面一般采用铣削加工。 5 制订加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方
案时，应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后， 以减少内应力变形影响，有利于保证加工精度。
二 组合机床工艺方案的拟订
拟订组合机床工艺方案的
1 分析如、被研加究工加零工件要的求用和途现及场其工结艺构特点，加工部位及其精度、表面粗糙度、 技术要求及生产纲领。
2、攻丝前最好在孔口倒角，以确保攻丝精度；
3、中小零件，可在多工位机床上采用一个工位倒角，有时也可 刀具在一个工位上进行；
采用钻—倒角复合
4、螺纹孔一般采用一个工步一次攻至所需深度。当螺纹孔较深时，为防止丝锥折断，可 利用二次进给攻丝，即第一次攻到一段距离后丝锥反转退回，但不全部退出工件孔，第二 次攻至全深。
提高定位精度，应对V形铁定位圆提出精度要求；V形铁角度一般取90º~ 120º 。
（2〕对“法兰〞类零件，常采用一个孔〔或外圆〕及一个平面的定位方法。
四 选择刀具结构
根据工艺要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具有：一般简单刀具〔标准刀具）、复 合刀具及特种刀具。选择刀具结构应注意下述主要问题：
平面 平面度公差 ± 0.05 ~ 0.1 mm 表面粗糙度 Ra = 16 ~ 8 μm
不可选择零件上直径太小的孔作为定位销孔，因定位销过细，易受力变形，甚至 因装卸工件碰撞而破坏定位。根据箱体零件的大小及重量，销孔直径可能参考下 表选取
定位销孔推荐直径
工件重量（kg） < 20
20 ~ 50
50 ~ 100
接孔。 3 钻阶梯孔先钻大孔后钻小孔。 4 平面一般采用铣削加工。 5 制订加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方
案时，应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后， 以减少内应力变形影响，有利于保证加工精度。
二 组合机床工艺方案的拟订
拟订组合机床工艺方案的
1 分析如、被研加究工加零工件要的求用和途现及场其工结艺构特点，加工部位及其精度、表面粗糙度、 技术要求及生产纲领。
2、攻丝前最好在孔口倒角，以确保攻丝精度；
3、中小零件，可在多工位机床上采用一个工位倒角，有时也可 刀具在一个工位上进行；
采用钻—倒角复合
4、螺纹孔一般采用一个工步一次攻至所需深度。当螺纹孔较深时，为防止丝锥折断，可 利用二次进给攻丝，即第一次攻到一段距离后丝锥反转退回，但不全部退出工件孔，第二 次攻至全深。
提高定位精度，应对V形铁定位圆提出精度要求；V形铁角度一般取90º~ 120º 。
（2〕对“法兰〞类零件，常采用一个孔〔或外圆〕及一个平面的定位方法。
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衡量机床可靠性指标：平均无故障工作时间、有效度。 如： 3263B转塔数控机床平均无故障工作时间为20小时， 有效度0.95；
6140车床平均无故障工作时间为5000小时，有效度0.95 ， 大修周期为10年：
M1040无心磨床平均无故障工作时间为120小时，有效度 0.99；
1.1.2 人机关系
3 教材和教学参考书
教材： 李庆余，孟广耀.机械制造装备设计（第2版）. 机械工业出版社.2009.3 参考书： 戴曙.金属切削机床[M].北京：机械工业出版 社.2005 王启平.机床夹具设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业 大学出版社，1988 韩秋实.机械制造技术基础[M].北京：机械工业 出版社，2005
3、总体布局
按照确定的工艺方案，进行机床总体布局。
4、确定主要技术参数
尺寸参数、运动参数和动力参数。
1.3 机床的总体布局
机床总布局的任务，是解决机床各部件间的相对运动和 相对位置的关系，并使机床具有一个协调完美的造型。
工艺分析和工件的形状、尺寸和重量，在很大程度上左 右着机床的布局型式。
工艺要求决定了机床所需的运动。每个运动均由相应的 执行部件来完成，通过传动指标
2、加工精度 是指被加工零件表面的形状、相互位置和尺
寸的准确度，表面的粗糙度。主要的影响因素是机床的精度和
刚度。
机 床 的 精 度
几何精度
决定于机床主要部件的几何形状和相 互位置。
传动精度
机床工作部件和零件运动的均匀性与 协调性，对内联传动链有重要意义。
运动精度
机床在以工作速度运转时主要零部件 的几何位置精度。
机床的布局受多方因素的影响，例如机床的性能、操作、 观察与调整，数控机床的控制、排屑和防护，加工中心的刀 库与机械手都对机床的布局产生一定的影响。
1.2.4 样机试制和鉴定
1.2.1 总体设计
1、掌握机床的设计依据
研究市场和用户对所设计机床的要求，然后检索有关资料。 其中包括技术信息、预测、试验研究成果、发展趋向、新技术 应用以及相应的结构图样资料等。
2．工艺分析
将获得的资料进行工艺分析，拟定出几个加工方案，进行 经济效果预测对比，从中找出性能优良、经济实用的工艺方案。
4.掌握专用刀具的设计方法，并且具有一定的设计成形 车刀、拉刀和和其它刀具的能力和分析生产中与刀具有关的技 术问题的能力，
5.掌握工件的装夹、专用夹具的设计方法，并且具有一 定的设计钻床夹具、车床夹具、镗床夹具以及其它机床夹具的 能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力，从而提高学 生的综合水平。
定位精度 机床主要部件在运动终点所达到实际
位置的精度；
1.1.1 机床应具有的性能指标
3、生产率和自动化 生产率：机床在单位时间内加工合格工件的数量。
要提高机床的生产率，应缩短工作时间，其中包括切削加 工时间、辅助时间以及准备和结束时间。
为了缩短切削加工时间可以采用先进刀具，提高切削速度、 进给速度、加大背吃刀量等方法。
2 课程教学的基本要求
1.了解机械制造装备设计研究的对象和任务、机械制造 装备设计的基本要求及设计机械制造装备的方法和步骤。
2.理解总体方案设计的依据、工艺分析、机械制造装备 总体布局、机械制造装备主要技术参数的确定。
3.掌握金属切削机床设计的基本理论和知识，初步掌握 主传动设计、了解进给传动设计。理解机床主要部件的设计， 了解组合机床设计。
使机床符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调 统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件； 能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。
如:机床应操纵方便、省力、容易掌握、不易发生操作错 误和故障。
机床设计师应十分重视人机关系问题，它已发展成为一 门重要的科学分支——人机学或称宜人学()。
1.2 机床的设计步骤
1.2.1 总体设计
工艺分析、总体布局和确定主要技术参数。
1.2.2 技术设计
绘制传动系统图，部件装配图；绘制电气系统安装接线 图，液压系统和控制操作系统装配图。
修改完善机床联系尺寸图，绘制总装配图及部件装配图
1.2.3 零件设计及资料编写
绘制机床的全部零件图。整理编写零件明细表，设计 说明书，制定机床的检验方法和标准，使用说明书等有关 技术文件。
机械制造装备设计
0 绪论
1 本课程的性质、目的及任务 《机械制造装备设计》是机械设计制造及其自动
化专业（机制方向）的一门重要的、涉及面宽、实践 性很强的专业课程。
课程教学的目的和任务是通过各教学环节使学生 初步掌握机械制造装备设计的分析和计算方法，具有 进行机械制造装备结构设计的基础知识和能力。
学生在系统学完本课程后可以初步具备进行机械 制造装备设计的能力。
为了提高生产率还要注意缩短辅助时间，例如，空行程采 用快速移动，采用不停车测量等方法。
自 大批量生产自动化 自动化单机（组合机床、数控机
动
床）组成生产流水线。
化 单件小批量生产自动化 采用柔性制造系统，工厂
自动化。
1.1.1 机床应具有的性能指标
4、 可靠性 指机床在整个使用寿命期间内完成规定功
能的能力。 包括两方面： （1）机床在规定时间内发生失效的难易程度； （2）可修复机床失效后在规定时间内修复的难易程度。
第1章 金属切削机床的总体设计
机床的总体设计是机床设计的关键环节，对机床的技术性 能和经济指标起着决定性作用。
机床的基本要求 机床设计的步骤 机床的总布局
机床主要技术参数的确定
1.1 机床的基本要求
1.1.1 机床应具有的性能指标
1、工艺范围 机床适应不同生产要求的能力。
包括：可加工零件的类型、材料和尺寸范围；机床可以完 成的工序种类；
不同的生产模式对机床的工艺范围的要求不同。
单件或小批量生产的通用机床，工艺范围广。 数控机床的工艺范围比传统的通用机床更宽大。 加工中心不但工艺范围宽，而且调整方便，加工精度又高，适用于小批 生产自动化。 专用机床和专门化机床多应用于大量和大批量生产。 例如，组合机床，因其是为某一特定的工艺要求服务的，为了提高生产 率，采用工序分散方法，一台机床只负担几道甚至一道工序的加工。因此， 合理地缩小机床工艺范围以简化机床结构、提高效率，保证质量、降低成 本，是设计这一类机床的基本原则。
6140车床平均无故障工作时间为5000小时，有效度0.95 ， 大修周期为10年：
M1040无心磨床平均无故障工作时间为120小时，有效度 0.99；
1.1.2 人机关系
3 教材和教学参考书
教材： 李庆余，孟广耀.机械制造装备设计（第2版）. 机械工业出版社.2009.3 参考书： 戴曙.金属切削机床[M].北京：机械工业出版 社.2005 王启平.机床夹具设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业 大学出版社，1988 韩秋实.机械制造技术基础[M].北京：机械工业 出版社，2005
3、总体布局
按照确定的工艺方案，进行机床总体布局。
4、确定主要技术参数
尺寸参数、运动参数和动力参数。
1.3 机床的总体布局
机床总布局的任务，是解决机床各部件间的相对运动和 相对位置的关系，并使机床具有一个协调完美的造型。
工艺分析和工件的形状、尺寸和重量，在很大程度上左 右着机床的布局型式。
工艺要求决定了机床所需的运动。每个运动均由相应的 执行部件来完成，通过传动指标
2、加工精度 是指被加工零件表面的形状、相互位置和尺
寸的准确度，表面的粗糙度。主要的影响因素是机床的精度和
刚度。
机 床 的 精 度
几何精度
决定于机床主要部件的几何形状和相 互位置。
传动精度
机床工作部件和零件运动的均匀性与 协调性，对内联传动链有重要意义。
运动精度
机床在以工作速度运转时主要零部件 的几何位置精度。
机床的布局受多方因素的影响，例如机床的性能、操作、 观察与调整，数控机床的控制、排屑和防护，加工中心的刀 库与机械手都对机床的布局产生一定的影响。
1.2.4 样机试制和鉴定
1.2.1 总体设计
1、掌握机床的设计依据
研究市场和用户对所设计机床的要求，然后检索有关资料。 其中包括技术信息、预测、试验研究成果、发展趋向、新技术 应用以及相应的结构图样资料等。
2．工艺分析
将获得的资料进行工艺分析，拟定出几个加工方案，进行 经济效果预测对比，从中找出性能优良、经济实用的工艺方案。
4.掌握专用刀具的设计方法，并且具有一定的设计成形 车刀、拉刀和和其它刀具的能力和分析生产中与刀具有关的技 术问题的能力，
5.掌握工件的装夹、专用夹具的设计方法，并且具有一 定的设计钻床夹具、车床夹具、镗床夹具以及其它机床夹具的 能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力，从而提高学 生的综合水平。
定位精度 机床主要部件在运动终点所达到实际
位置的精度；
1.1.1 机床应具有的性能指标
3、生产率和自动化 生产率：机床在单位时间内加工合格工件的数量。
要提高机床的生产率，应缩短工作时间，其中包括切削加 工时间、辅助时间以及准备和结束时间。
为了缩短切削加工时间可以采用先进刀具，提高切削速度、 进给速度、加大背吃刀量等方法。
2 课程教学的基本要求
1.了解机械制造装备设计研究的对象和任务、机械制造 装备设计的基本要求及设计机械制造装备的方法和步骤。
2.理解总体方案设计的依据、工艺分析、机械制造装备 总体布局、机械制造装备主要技术参数的确定。
3.掌握金属切削机床设计的基本理论和知识，初步掌握 主传动设计、了解进给传动设计。理解机床主要部件的设计， 了解组合机床设计。
使机床符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调 统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件； 能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。
如:机床应操纵方便、省力、容易掌握、不易发生操作错 误和故障。
机床设计师应十分重视人机关系问题，它已发展成为一 门重要的科学分支——人机学或称宜人学()。
1.2 机床的设计步骤
1.2.1 总体设计
工艺分析、总体布局和确定主要技术参数。
1.2.2 技术设计
绘制传动系统图，部件装配图；绘制电气系统安装接线 图，液压系统和控制操作系统装配图。
修改完善机床联系尺寸图，绘制总装配图及部件装配图
1.2.3 零件设计及资料编写
绘制机床的全部零件图。整理编写零件明细表，设计 说明书，制定机床的检验方法和标准，使用说明书等有关 技术文件。
机械制造装备设计
0 绪论
1 本课程的性质、目的及任务 《机械制造装备设计》是机械设计制造及其自动
化专业（机制方向）的一门重要的、涉及面宽、实践 性很强的专业课程。
课程教学的目的和任务是通过各教学环节使学生 初步掌握机械制造装备设计的分析和计算方法，具有 进行机械制造装备结构设计的基础知识和能力。
学生在系统学完本课程后可以初步具备进行机械 制造装备设计的能力。
为了提高生产率还要注意缩短辅助时间，例如，空行程采 用快速移动，采用不停车测量等方法。
自 大批量生产自动化 自动化单机（组合机床、数控机
动
床）组成生产流水线。
化 单件小批量生产自动化 采用柔性制造系统，工厂
自动化。
1.1.1 机床应具有的性能指标
4、 可靠性 指机床在整个使用寿命期间内完成规定功
能的能力。 包括两方面： （1）机床在规定时间内发生失效的难易程度； （2）可修复机床失效后在规定时间内修复的难易程度。
第1章 金属切削机床的总体设计
机床的总体设计是机床设计的关键环节，对机床的技术性 能和经济指标起着决定性作用。
机床的基本要求 机床设计的步骤 机床的总布局
机床主要技术参数的确定
1.1 机床的基本要求
1.1.1 机床应具有的性能指标
1、工艺范围 机床适应不同生产要求的能力。
包括：可加工零件的类型、材料和尺寸范围；机床可以完 成的工序种类；
不同的生产模式对机床的工艺范围的要求不同。
单件或小批量生产的通用机床，工艺范围广。 数控机床的工艺范围比传统的通用机床更宽大。 加工中心不但工艺范围宽，而且调整方便，加工精度又高，适用于小批 生产自动化。 专用机床和专门化机床多应用于大量和大批量生产。 例如，组合机床，因其是为某一特定的工艺要求服务的，为了提高生产 率，采用工序分散方法，一台机床只负担几道甚至一道工序的加工。因此， 合理地缩小机床工艺范围以简化机床结构、提高效率，保证质量、降低成 本，是设计这一类机床的基本原则。