机械制造装备设计简答题.doc

机械制造装备设计

五、机床的基本工作原理是什么？
答：基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的尺寸和精度的几何形状。
六、工件表面的形成原理是什么？
答：任何一个表面都可以看成是一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。这两条曲线（或直线）称为该表面的发生线，前者称为母线，后者称为导线。而加工表面的发生线是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成的。
七、 工件表面发生线的形成方法有哪些？
1、 轨迹法2、成形法3、相切法4、展成法
八、 工件表面的形成方法是什么？
是母线形成方法和导线形成方法的组合。因此，加工表面形成所需的刀具与工件之间的相对运动也是形成母线和导线所需相对运动的组合。
九、 什么是传动组的变速范围？各传动组的变速范围之间有什么关系？
答:变速组中最大最小转动比的比值，称为该变速组的变速范围。
十、 进给传动系设计要能满足的基本要求是什么？
1）、具有足够的静刚度和动刚度；
2）、具有良好的快速响应性；做低速进给运动或微量进给时不爬行，运动平稳，灵敏度高。
3）、抗震性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声；
4）、具有足够宽的调速范围，保证实现所要求的进给量，以适应不同的加工材料；
5）、进给系统的传动精度和定位精度要高；
6）、结构简单，加工和装配工艺性好。调整维修方便，操纵轻便灵活。
十三、试述进给传动与主传动相比较，有哪些不同的特点？
1、进给传动与主传动不同是恒转矩传动，而住转动是恒功率传动2、进给传动系传动转速图的设计刚巧与主传动系相反，其转速图是前疏后密结构3、进给传动系中各传动件的计算转速是最高转速。4、进给传动的变速范围RN《14。
十四、试述滚珠丝杠螺母结构的特点，其支撑方式有哪几种？
摩擦系数小，传动效率高。一端固定，另一端自由，一端固定，另一端简支承，两端固定
十五、 主轴部件应满足哪些基本要求？
1、旋转精度2、刚度3、抗震性4、温升和热变形5、精度保持性
十六、在支撑件设计中，支撑件应满足哪些基本要求？
1）应具有足够的刚度和较高的刚度-质量比；
2）应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗（动刚度）和阻尼；整机的低价频率较高，各阶频率不致引起结构共振；不会因薄壁振动而产生噪声；
3）热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小；
4）排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。
十七、根据什么原则选择支承件的截面形状，如何布置支承件上的肋板和肋条？
答：支承件结构的合理设计是应在最小质量条件下，具有最大静刚度。具体为：
1）无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实心的大，且同样的断面形状和相同大小的面积，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的抗弯刚度和抗扭刚度都高；
2）园（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低；
3）封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度。
肋板的布置取决于支承件的受力变形方向，其中，水平布置的肋板有助于提高支承件水平面内弯曲刚度；垂直放置的肋板有助于提高支承件垂直面内的弯曲刚度；而斜向肋板能同时提高支承件的抗弯和抗扭刚度。
肋条可以纵向、横向和斜向，常常布置成交叉排列，如井字形、米字形。且必须使肋条位于壁板的弯曲平面内才能有效减少壁板的弯曲变形。
十八、导轨设计中应满足哪些要求？
答：应满足以下要求：精度高，承载能力大，刚度好，摩擦阻力小，运动平稳，精度保持性好，寿命长，结构简单，工艺性好，便于加工、装配、调整和维修，成本低等。
十九、镶条和压板有什么作用？
答：镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨侧向间隙。压板用来调整辅助导轨面的间隙和承受颠覆力矩。
3. 机床夹具
机床夹具是机械加工中用来确定加工工件的正确位置，并使工件固定，以承受切削力，便于接受加工的工艺装备。
6. 夹具的定位元件
答：能装好工件，既能在机床上确定工件相对刀具正确加工位置的元件。
10. 夹具导向装置
答：指夹具中用以确定钻头、镗杆的位置，增加其支承、提高刚性，确保孔加工位置精度的装置。
12. 分级传动结构式意义
答：表示了分级传动系统的转速级数，变速组数目及其传动副数，传动顺序和各变速组的传动比大小。
4.机械制造装备一般功能要求有哪些？
答：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、刚度和抗震性方面的要求；3、加工稳定性方面的要求；4、耐用度方面的要求；5、技术经济方面的要求。
5．机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么?
答：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。
它们之间的本质区别是：采用创新设计方法不断推出崭新的产品，是企业市场竞争中取胜的必要条件；变形设计和模块化设计是在基型和模块系统的基础上进行的，而基型和模块系统也是采用创新设计方法完成的。
6．创新设计的步骤是什么？
答：创新设计可划分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计四个阶段。
10．可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指标？它们之间有哪些数值上的联系？
答：含义：可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定任务的能力。
可靠性的衡量指标有：1、可靠度；2、积累失效概率；3、失效率；4、平均寿命和平均无故障工作时间；5、可靠寿命
这些可靠性衡量指标之间在数值上都与时间t相关联。
12．机床的基本工作原理是什么？
答：通过刀具与工件之单位相对运动，刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和尺寸。
13.工件表面的形成原理是什么？
答：任何一个表面都可以看做是一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。这两条曲线（或直线）称为该表面的发生线，前者称为母线，后者称为导线。
14.工件表面发生线的形成方法有哪些？
答：工件加工表面的发生线是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动面形成的。有如下4种方法：
1、 轨迹法（描述法） 2、成形法（仿形法） 3、相切法（旋切法） 4、展成法（滚切法）
15.机床的运动功能有哪些？
答：运动功能可分为两类：
1、 成形运动
2、 非成形运动：切入运动、会度运动、铺助运动、调整运动、控制运动
16.机床上的复合运动，内联系传动链，运动轴的联动的含义及关系如何？
答：复合运动是运动之间有严格的运动关系。
内联系传动链：两个末端件的转角或位移量之间有严格的比例关系要求。
对机械传动的机床来说，复合运动是通过内联系来实现的。
对数控机床来说，复合运动是通过运动轴来实现的。
19.机床主传动系都有哪些类型？由哪些部分组成？
答：主传动系可按不同的特征来分类：
1、 按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。
2、 按传动装置类型可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。
3、 按变速的连续性可以分为分级变速传动和无级变速传动。
主传动系一般由动力源，变速装置及执行件（主轴，刀架、工作台），以及开停，换向和制动机构等部分组成。
20.什么是传动组的级比和级比指数？
答：变速组的级比是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值，用ψXi表示。级比ψXi中的Xi值称为级比指数。它相当于由上述相邻两传动线与从动轴交点之间相距的格数。
21.什么是传动组的变速范围？各传动组的变速范围之间有什么关系？
答：传动组中最大与最小传动比的比值，称为该变速组的变速范围。
Ri=(umax)i/(umin)i (i=0、1、2、……j)
变速范围一般可写为 Ri=ψXi（pi-1）
22.进给传动系设计要求能满足的基本要求是什么？
答：1、具有足够的静刚度和动刚度；
2、具有良好的快速响应性，作低速进给运动或微量进给时不爬行，运动平稳灵敏度高；
3、抗振性好，不会因摩擦有自振面引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声；
4、具有足够宽的调速范围；
5、进给系统的传动精度和定位精度要高；
6、结构简单，加工和装配工艺性好。
23.进给传动与主传动相比较有哪些不同的特点？
答： 1、进给传动是恒转矩传动；
2、进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速；
3、进给传动的转速图为前疏后密结构；
4、进给传动系用传动间隙消除机构；
5、进给传动系变速组的变速范围可取比主变速组较大的值；
6、快速控制传动，微量进给机构的采用。
24.主轴部件应满足哪些基本要求？
答：主轴部件应满足的基本要求是（1）旋转精度 （2）刚度 （3）抗振性 （4）温升和热变形 （5）精度保持性
25.试分析图中所示的三种主轴轴承配置形式的特点和适用场合。
答：轴I的前轴承采用双列圆柱滚子轴承承受径向载荷，后轴承采用角接触轴承（双联）。该配置的主轴部件，适用于中等转速和切削负载较大的场合。
轴II的前轴承采用双联角接触轴承，后轴承采用双列圆柱滚子轴承，配置特点是前端两角接触轴承主要承受一定的轴向力，而后端双列圆柱滚子轴承承轴较大的传动力，该配置适用于中商转速并能承受一定轴向力的中轻载场合。
轴III前轴承采用双列圆柱滚子轴承承受径响载荷，60度角接触双列推力球轴承承受轴向载荷，后轴承采用又列圆柱滚子轴承。这种配置的主轴部件，适用于中等转速和切削负载较大，要求刚度高的机床。
26.在支承件设计中，支承件应满足哪些基本要求？
答：支承件应满足下列要求：
1、 应具有足够的刚度和较高的刚度——质量比。、
2、 应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗（动刚度）和阻尼;整机的低频率较高，各阶频率一致引起结构共振；不会因薄壁振动而产生噪声。
3、 热稳定性好，热变型对机床加工粘度的影响较小。
4、 排屑畅通，吊运安全，并具有良好的结构工艺性。
1． 机床夹具作用是什么？有哪些要求？
答：作用：1）保证加工精度；2）提高生产率；3）扩大机床的使用范围；4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
要求：1）保证加工精度；2）夹具的总体方案应与生产纲领相适应；3)安全，方便，减轻劳动强度；4）排泄顺畅；5）机床夹具应有良好的强度，刚度和结构工艺性。
2． 机床夹具的组成有那些部分？
答：1）定位元件及定位装置；2）夹紧元件及夹紧装置；3）导向及对刀元件；4）动力装置；5）夹具体；6）其他元件及装置。
3． 何谓六点定位原理？何谓定位的正常情况和非正常情况？他们各包括哪些方面？
答：六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件六个自由度，使工件实现完全定位。
根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，这就称为定位的正常情况。它包括完全定位或不完全定位。
根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称为非正常情况。它包括欠定位和过定位两种情况。
4． 试分析5-7中a,c方案为什么属过定位，如何改进，尚存在什么问题？
答：图a)中，两短圆柱销共同限制了工件在Y轴方向上的移动，故属于过定位。应把其中一个短圆柱销改成菱形销，但该双定位仍存在定位误差和转角误差的可能性.
图c)中，圆柱销上与工件接触的大端面和套在工件内孔的柱销改成短柱销，但该定位方案仍存在工件中心孔与圆柱销的同心度定位误差、
5. 何为定位误差？定位误差是由哪些因素引起？
答：定位误差是指工序基准准在加工方向上的最大位置变动两的引起的加工误差。产生定位误差的原因如下：1）基准不重合带来的定位误差；2）间隙引起的定位误差；3）与夹具有关的因素产生的定位误差。
16．指出图5-81的示各定位，夹紧方案及结构设计中的不正确的地方，并指出改进意见。
答：图a)中，在轴向方向上的欠定位，应在卡盘位置增加一顶尖以进行轴向定位，以承受轴向切削力。
图b)中，夹紧力的作用点设置不合理，应使夹紧力的作用点与左端支承点“点对点”对应。
图c)中，两“V”形块出现过定位，应使右边的小“V”形块设置成可沿着滑槽左右移动。同时在承受Fw夹紧的中间连接部位下面多垫上一块尺寸合适软硬适中的垫块，以提高工件的刚度，防止出现变形。
图d)中，夹具结构不够合理且在夹紧力作用点处容易出现受力不均匀。应把原来装钻套的上部分与夹具固定在一起；而把原来与夹具固定的下部分设置成可移动调整的，同时去掉上面的两长短支承点。
四、何谓夹具的对定？包括哪几个方面？为什么使用夹具加工工件时，还需要解决夹具的对定问题？
答：1. 夹具与机床连接时使夹具定位表面相对机床主轴（或刀具）、机床运动导轨有准确的位置和方向的过程称为夹具的对定。
2．夹具的对定包括三个方面：一是夹具在机床上的定位，即夹具对切削成形运动的定位；二是夹具的对刀，即夹具对刀具的对准；三是分度和转位定位，即夹具对加工位置的定位。
3．使用夹具加工工件时，只有首先保证夹具在机床上的对定要求，其对定误差要小于工件的允许误差，才能使工件在夹具中相对刀具及成形运动处于正确位置，即夹具定位。从而保证工件的加工尺寸精度和相互位置加工精度。
五、产生定位误差的原因有两个：
（1）定位基准与设计基准不重合，产生基准不重合引起的定位误差。
（2）由于定位制造副制造不准确，引起定位基准相对夹具上定位元件的起始基准发生位移，而产生基准位移定位误差。
2、机床夹具应满足那些基本要求？
保证加工精度 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 安全、方便减轻劳动强度排屑顺畅 机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性
7、何谓爬行？有何危害？如何避免爬行？
当运动部件低速运动时主动件匀速运动从动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式运动即时走时停或者时快时慢的现象 危害 影响机床的定位精度工件的加工精度和表面粗糙度 防止爬行 在设计低速运动部件时应减少静、动摩擦系数之差 提高传动机构的刚度和降低移动件的质量。
9、机床支撑件应满足哪些基本要求？
应具有足够的刚度和较高的刚度——质量比 应具有较好的动态特性 包括较大的位移阻抗整机的低阶频率较高 各阶频率不致引起结构共振 不会因薄壁振动而产生噪声 热稳定性好热变形对机床加工精度的影响较小 排屑畅通吊运安全并具有良好的结构工艺性。
10、机床导轨主要应满足哪些基本要求？
精度高 承载力大 刚度好 摩擦阻力小 运动平稳 精度保持性好 寿命长 结构简单 工艺性好便于加工装配调整和维修成本低
11、机械进给传动系设计与分级变速主传动系设计相比有何不同？
机械进给传动是恒转矩传动 而主传动为恒功率传动 进给传动系中的计算转速是其最高转速而主传动计算转速是传递全部功率中的最低转速 进给传动转速图为前疏后密而主传动为前密后疏 进给传动变速范围0≤V进≤2.8 Rn≤14 而主传动在 0.25≤V主≤2.5

（重点）
机械制造装备应该满足的一般功能包括：1、加工精度；2、强度、刚度和抗振性；3、加工稳定性；4、耐用度；5、技术经济方面的要求
定位误差：1、工件在夹具中的定位，夹紧误差；2、夹具带着工件安装在机床上，相对于机床主轴（或刀具）运动导轨的位置误差；3、加工过程中的误差
引起误差的因素：机械制造装备的热变形、几何误差、传动误差、运动误差、定位误差和工艺系统的弹性变形误差等
实现自动化的方法：凸轮控制、程序控制、数字控制、适应控制
机械装备的分类：加工装备、工艺装备、仓储传送装备、辅助装备四大类
机械制造装备设计的类型：1、创新设计；2、变型设计；3、模块化设计
机械制造装备的典型步骤：1、产品规划；2、方案设计；3、技术设计；4、工艺设计
机械设计应该满足的基本要求：工艺范围；柔性；与物流不统的可接近性；刚度；精度；噪声；生产率；自动化；成本；生产周期；可靠性；造型与色彩；机床设计方法。
主轴部件应满足的基本要求：旋转精度；刚度；抗振性；温升和热变形；精度保持性
支承件应满足的基本条件：1、应具有足够的刚度和较高的刚度-质量比；2、应具有较好的动态特性；3、热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响小；4、排屑畅通，吊运安全，具有良好的结构工艺性
导轨应满足的要求：导向精度高；承载能力大，刚度好；精度保持性好；低速运动平稳；结构简单，公益性好。
机床夹具的功能保证加工精度；提高生产率；扩大机床的使用范围；减轻工人的劳动强度;保证安全
机床夹具应满足的要求：1、保证加工精度；2、夹具的总体方案与年生产纲领相适应；3、安全、方便，减轻劳动的强度；4、排屑顺畅；5、有良好的强度，刚度和结构工艺性
定位：把工件装好，在机床上确定工件的相对刀具的正确加工位置。
夹紧：夹劳工件，在已定好的位置上将工件可靠地夹住，以防止在加工时工件发生不应有的位移而破坏定位。实质：在机床上对工件进行定位和夹紧。目的：使工件在加工过程中始终保持正确加工位置，以保证达到工序所规定的加工技术要求。
六点定位原理：一个物体在三维空间中可能具有的运动，称之为自由度；共有六个独立的运动，即由六个自由度，所谓工件的定位，就是采取适应的约束措施来消除工件的六个自由度，六点定位原理就是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。
典型的定位方式，定位元件及装置：平面、孔、外圆定位及定位表面组合
夹紧力方向：1、夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直第一定位基准面；2、夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形；3、夹紧力的方向应尽可能与切削力、重力方向一致，利于减少夹紧力。
夹紧力作用点的选择：1、应与支承点“点对点”对应；2、和支撑点尽可能靠近切削部位；3、应选择在工件刚度高的部位；4、夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。
夹紧力大小的确定：夹紧力大小需要准确的场合，一般可经过实验来确定。通常，由于切削力本身是估算的，工件与支承件间的摩擦系数也是近似的，因此夹紧力也是粗略估算。
夹紧与定位的区别，对夹紧装置的基本要求有哪些？
区别：一般夹紧面和定位面是重合的,否则会引起工件变形和定位不准.允许加一定的辅助支承供夹紧使用,但不能破坏定位基准；定位对用着定位装置；夹紧对应着夹紧装置。
要求：1、夹紧时不应破坏工件在定位时所得到的位置；2、夹紧应可靠和适当，既要使工件在加工过程中不产生移动或振动，又不使工件产生过大的变形和损伤；3、夹紧装置应使操作安全、方便、省力、迅速。4、夹紧装置必须保证不因毛坯或半成品的制造公差而使工件夹不紧或产生过度的变形。5、夹紧装置的自动化程度及复杂程度应与产品的生产类型相适应。
推力轴承位置配置形式：1、前端配置，两个方向的推力轴承都布置在前支承处；2、后端配置，两个方向的推力轴承都布置在后支承处；3、两端配置，两个方向的推力轴承都布置在前、后支承处；4、中间配置，两个方向的推力轴承都布置在前支承处后侧；
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