大工14春《机械制造装备设计》辅导资料二.doc

《机械制造装备设计》资料二主 题：第1章 机械制造及装备设计方法 (第1-4节)学习时间：2014年4月7日一4月13日内 容：这周我们将学习本门课程课件第1章的第1-4节，这部分主要介绍机械制造 业的作用和现状、机械制造装备的发展趋势和应具备的主要功能、机械制造装备 设计的类型，希望同学们认真学习，下面整理出整体框架供同学们学习1. 本周学习目标1. 了解制造业的作用及现状、机械制造装备的发展趋势；2. 了解机械制造装备应具备的主要功能；3. 了解机械制造装备设计的类型1. 本周学习内容1. 制造业的作用及现状、机械制造装备的发展趋势2. 机械制造装备应具备的主要功能3. 机械制造装备设计的类型%1. 具体主要内容(%1) 制造业的作用及现状1 •现代装备制造业的发展特点(1 )高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体高速、高精加工技术可极大地提高效率, 提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力2) 5轴联动加工和复合加工机床快速发展效率、质量是先进制造技术的主体高速、高采用5轴联动对三维曲面零件 的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提 高。

但由于5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控 机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5轴联动机床的发展电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造 难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小因此促进了复合主轴头类型 5轴联动机床和复合加工机床的发展3) 智能化、开放式、网络化成为数控系统发展的主要趋势(4 )网络化数控设备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点2. 绿色制造绿色设计是面向环境与生态的无污染、低消耗、可回收，以人为本；面向能 源；面向材料；人机工程设计绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使 产品在从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对 环境负面的影响极小，资源利用率极高，并使企业经济效益和社会效益协调优化1 )绿色制造涉及到的问题绿色制造涉及到的问题包括三个方面：%1 制造问题，包括产品生命周期全过程；%1 环境保护问题；%1 资源优化利用问题；(2) 绿色制造的基本思想传统产品设计主要考虑功能、质量、寿命、成本；绿色产品设计，考虑包括从概念形成到生产制造、废弃回收、重用及处理等 各阶段对环境的影响，要克服传统产品设计的不足。

基本思想：从设计开始就防止污染，节约材料和能源；事先设法防止产品及 工艺对环境的负作用，然后再制造3) 绿色制造的关键技术%1 绿色设计绿色设计的基本思想就是要在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳 入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境 的影响达到最小1 绿色材料选择绿色产品首先要求构成产品的材料具有绿色特性，即在产品的整个生命周期 内，这类材料应有利于降低能耗，环境负荷最小1 清洁生产在实质性的机械加工中，在铸造、锻造冲压、焊接、热处理、表面保护等过 程中都可以实行绿色制造工艺具体可以从以下几方面人手：改进工艺，提高产 品合格率；采用合理工艺，简化产品加工流程，减少加工工序，谋求生产过程的 废料最少化，避免不安全因素；减少产品生产过程中的污染物排放，如减少切削 液的使用等，目前多通过干式切削技术来实现这一目标1 绿色包装绿色包装是指采用对环境和料及其制品的包装首先必须尽可能简化产品包 装，避免过度包装；使包装可以多次重复使用或便于回收，且不会产生二次污染1 绿色处理技术在传统的观念中，产品寿命结束后，就再也没有使用价值了事实上，如果 将废弃的产品中有用的部分再合理地利用起来，既能节约资源，又可有效的保护 环境，这也正是有些文献中所提到的绿色产品的可回收性及可拆卸性设计问题。

整个制造过程也会形成一个闭环的系统.最能有效减轻对环境的危害，这也正是 与传统制造过程开环特性最不同的一点O(4) 全寿命周期设计全寿命周期设计不仅设计产品的功能和结构，考虑产品的的规划、设计、制 造、经销、运行、维护保养直到回收再处理的全过程，即设计产品全寿命周期； 全寿命周期设计的基本内容是面向制造的设计，实现设计的优化，借助的手段是 并行设计；其中的关键技术是数据管理5) 绿色制造的发展趋势全球化一一绿色制造的研究和应用将越看越体现全球化的特征和趋势社会化一一绿色制造的社会支撑系统需要形成集成化一一将更加注重系统化技术和集成技术的研究并行化一一绿色并行工程将可能成为绿色产品开发的有效模式智能化一一人口智能化和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用产业化一一绿色制造的实施将导致一批新兴产业的形成1) 机械制造装备的发展趋势1 •向高效、高速、高精度方向发展2•多功能复合化、柔性自动化的产品成为发展的主流3. 实施绿色制造与可持续发展战略4. 智能制造技术和智能化装备有了新的发展(%1) 机械制造装备应具备的主要功能1. 机械制造装备应具备的一般的功能要求：(1 )加工精度方面的要求加工精度是指加工后零件对理想尺寸、形状和位置的符合程度，一般包括尺 寸精度、表面形状精度、相互位置精度和表面粗糙度等。

影响机械制造装备加工精度的因素有其几何精度、传动精度、运动精度、定 位精度和低速运动平稳性等2) 强度、刚度和抗震性方面的要求机械制造装备应具有足够的强度、刚度和抗振性刚度——力与位移之比刚度的公式表示：K = f, F为力，丫为位移柔度一一即刚度的倒数柔度的公式表示：C二丄，公式中的K为刚度K(3) 加工稳定性方面的要求机械制造装备在使用过程中，会产生热变形，影响加工性能的稳定性提高 加工稳定性的措施是减少发热量，散热、隔热、均热、热补偿、控制环境温度等4) 耐用度方面的要求机械制造装备经过长期使用，因零件磨损、间隙增大，原始工作精度将逐渐 丧失提高耐用度应从设计、工艺、材料、热处理和使用等多方面综合考虑从 设计角度，提髙耐用度的主要措施包括减少磨损、均匀磨损、磨损补偿等5) 技术经济方面的要求要考虑产品的成本、产量，要进行仔细的经济技术分析，确定机械制造装备 设计和选购方面的指导方针2. 柔性化柔性化即产品结构柔性化和功能柔性化产品结构柔性化：产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，只需 对结构作少量的重组和修改，或修改软件，就可以快速地推出满足市场需求的， 具有不同功能的新产品。

功能柔性化：只需少量的调整或修改软件，就可以方便地改变产品或系统的 运行功能，以满足不同的加工需要1) 机械制造装备设计的类型机械制造装备设计可分为创新设计、变形设计和模块化设计等三大类型1. 创新设计创新设计通常应从市场调研和预测开始，明确产品的创新设计任务，经过产 品规划、方案设计、技术设计和施工设计等四个阶段；还应通过产品试制和产品 试验来验证新产品的技术可行性；通过小批试生产来验证新产品的制造工艺和工 艺装备的可行性；一般需要较长的设计开发周期，投入较大的研制开发工作量2. 变形设计适应型设计是在原有产品基础上，基本工作原理和总体结构保持不变，通过 改变或更换部分部件或结构变参数型设计是通过改变部分尺寸与性能参数，形成所谓的变型产品，以扩 大使用范围，满足更广泛的用户要求适应型设计和变参数型设计统称“变型设计”原有产品的设计是作为系列化产品中的所谓的“基型产品”，变型产品是在 系列型谱的范围内进行设计3. 模块化设计模块化设计又称组合设计，是按合同要求，选择适当的功能模块，直接拼装 成所谓的“组合产品”进行组合产品的设计，应首先对一定范围内不同性能、不同规格的产品进行 功能分析，划分并设计出一系列功能模块，通过这些模块的组合，构成不同类型 或相同类型不同性能的产品，以满足市场的多方面需求。

组合产品是系列产品的进一步细化，组合产品中的模块也应按系列化设计的 原理进行四、练习题（一） 简答题机械制造装备应具备哪些主要功能？答案：一般的功能要求：1 ）加工精度方面的要求2 ）强度、刚度和抗振性方面的要求3 ）加工稳定性 方面的要求4）耐用性方面的要求5）技术经济方面的要求（二） 填空题1. 机械制造装备设计可以分为创新设计、变型设计和模块化设计2. 适应设计和变参数设计统称为变型设辻。