机械制造装备设计考试重点

江苏省高等教育自学考试大纲

02209机械制造装备设计

孙膑

第一章 机械制造及装备设计方法

第一节 概述

一、全新生产制造模式的主要特征 ⑴ 以用户的需求为中心 ；

⑵制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种；

⑶以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势；

⑷技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作； ⑸ 实现资源快速有效的集成是其中心任务 ，集成对象涉及技术、人、组织和管理等，应在企业之间、制造过程和作业等不同层次上分别实施相应的资源集成；

⑹组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型。

第二节 机械制造装备应具备的主要功能

一、机械制造装备应满足的一般功能包括：

（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）耐用度方面的要求，提高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

二、柔性化

含义：即产品结构柔性化和功能柔性化.

产品结构柔性化 是指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 是指只需进行少量的调整或软件修改，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。

三、精密化

采用传统的措施，一味提高机械制造装备自身的精度已无法奏效，需采用误差补偿技术 。误差补偿技术可以是机械式的，如为提高丝杠或分度蜗轮的精度采用的校正尺或校正凸轮等。

四、自动化（详细见P7）

自动化有全自动（能自动完成工件的上料、加工和卸料的生产全过程）和半自动（人工完成上下料）之分。实现自动化的方法从初级到高级依次为： 凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制等 。

五、机电一体化

指机械技术与微电子、传感检测、信息处理、自动控制和电力电子等技术，按系统工程和整体化的方法，有机地组成最佳技术系统。

这个系统应该是功能强、质量好和故障率低、节能和节材、性价比高，具有足够的“结构柔性”“。

六、节材

七、符合工业工程要求

工业工程是对人、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和实施的一门学科。其目标是设计一个生产系统及其控制方法，在保证工人和最终用户健康和安全的条件下，以最低的成本生产出符合质量要求的产品。

产品设计符合要求是指：在产品开发阶段，充分考虑结构的工艺性，提高标准化、通用化程度，以便采用最佳的工艺方案，选择合理的质量标准，减少操作过程中工人的体力消耗；对市场和消费者进行调研，保证产品合理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成不必要的超额工作量。（强度、刚度、抗振性）

八、符合绿色工程要求

企业必须纠正不惜牺牲环境和消耗资源来增加产出的错误做法，使经济发展更少地依赖地球上的有限资源，而更多地与地球的承载能力达到有机的协调。这就是所谓的绿色工程要求。

第三节 机械制造装备的分类

机械制造大致可划分为 加工装备 、 工艺装备 、 仓储传送装备 和 辅助装备 四大类。

一、加工装备

是指采用机械制造方法制作机器零件的机床。

（一） 金属切削机床（有屑加工）

是采用切削工具或特种加工等方法，从工件上除去多余或预留的金属，以获得符合规定尺寸、几何形状、尺寸精度和表面质量要求的零件。

按机床的加工原理进行分类：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等12类。

(二)特种加工机床（刀具与工件不接触）

1．电加工机床。直接利用电能对工件进行加工的机床，统称电加工机床。（一般仅指电火花加工机床、电火花切割机床和电解加工机床）

2．超声波加工机床。

3．激光加工机床。

4．电子束加工机床。

5．离子束加工机床。

6．水射流加工机床。

(三）锻压机床（无屑加工）

利用金属的塑性变形特点进行成形加工，属无屑加工设备，主要

包括锻造机、冲压机和轧制机四大类。

二、工艺装备

产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具，总称工艺装备。它是保证产品制造质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段。

刀具：切削加工时，从工件上切除多余材料所用的工具。

模具：是用来将材料填充在其型腔中，以获得所需形状和尺寸制件的工具。其分类：1.粉末冶金模具2.塑料模具3.压铸模具4.冷冲模具

5.锻压模具等。

夹具：安装在机床上用于定位和夹紧工件的工艺设备，以保证加工时的定位精度、被加工面之间的相对位置精度。利于工艺规程的贯彻和提高生产效率。

量具：是以固定形式复现量值的计量器具的总称。如千分尺、百分表、量块。

三、仓储传送设备

包括各级仓储、物料传送、机床上下料等设备。机器人可作为加工装备，如焊接机器人和涂装机器人等，也可属于仓储传送设备，用于物料传送和机床上下料。

自动运载小车（AGV或RGV）主要用于工作中心间工件的传送。

四、辅助装备

辅助装备包括清洗机和排屑等设备。

第四节 机械制造装备设计的类型

一、 机械制造装备设计

可分为 创新设计、变型设计和模块化设计 等三大类型。

适应型设计和变参数型设计统称 变型设计 。

第五节 机械制造装备设计的方法

一、系列化设计

系列化设计应遵循“ 产品系列化 、 零部件通用化 、 标准化 ” 原则，简称“三化”原则。有时将“ 结构的典型化 ”作为第四条原则，即所谓的“四化”原则。

（一）、系列化设计的优缺点

优点：

1）可以用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。

2）有助于降低生产成本，提高产品制造质量的稳定性。

3）产品有较高的结构相似性和零部件的通用性，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。

4）零备件的种类少，系列中的产品结构类似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。

5）为开展变型设计提供技术基础。

缺点是：为以减少品种规格的产品满足市场较大范围的需求，每个品种规格的产品都具有一定的通用性，满足一定范围的使用需求，用户只能在系列型谱内有限的一些品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的要求，另方面有些功能还可能冗余。（和机械图谱相联系）

产品的主参数应尽可能采用 优先数系 。

二、模块化设计

（一）模块化设计的基本概念

为了开发多种不同功能的结构，或相同功能结构而性能不同的产品，不必对每种产品单独进行设计，而是精心设计出一批模块，将这些模块经过不同的组合来构造具有不同功能结构和性能的多种产品。

（二）模块化设计的优缺点

采用模块化设计方法开发产品的优缺点类似系列化设计方法，在缩短新产品开发周期、提高产品质量、降低成本和加强市场竞争能力方面综合经济效果十分明显

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