机械制造装备设计

机械制造装备设计（精选6篇）

机械制造装备设计 第1篇

机械制造装备设计

第一章

第一节

机械制造装备及其在国民经济中的重要作用

缩短生产周期（T），提高产品质量（Q），降低生产成本（C），改善服务质量（S）传统模式（产业）

精益-敏捷-柔性（LAF）生产系统，是全面吸收精益生产、敏捷制造和柔性制造的精髓，包括了全面质量管理（TQC）、准时生产（Just in time，缩写JIT）、快速课重组制造和并行工程等现代生产和管理技术。这种模式的主要特征是：

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：

加工精度方面的要求；

强度、刚度和抗振性方面的要求；

加工稳定性方面的要求；

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

技术经济方面的要求

二、柔性化含义：产品结构柔性化和功能柔性化

模块化设计

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

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（是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：

(三）锻压机床

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。

模具分类：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

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。

四、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

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

机械制造装备设计典型步骤

（一）产品规划阶段：

1.需求分析:产品设计是为了满足市场的需求，而市场的需求往往是不具体的，有时是模糊的、潜在的，甚至是不可能实现的。需求分析的本身就是设计工作的一部分，是设计工作的开始，而且至始至终指导设计工作的进行。

2.调查研究：市场调研、技术调研和社会调研三部分：市场调研：技术调研：社会调研： 企业目标市场所处的社会环境，有关的经济技术政策；社会风俗习惯 3.预测

4.可行性分析

1）产品开发的必要性

2）同类产品国内外技术水平

3）从技术上预期产品开发能达到的技术水平

4）从设计、工艺和质量等方面需要解决的关键技术问题 5）投资费用及开发时间进度，经济效益和社会效益估计 6）现有条件下开发的可能性及准备采取的措施

5.编制设计任务书

经过可行性分析后，应确定待设计产品的设计要求和设计参数，编制“设计要求”

将科学原理具体运用于特定的技术目的，提炼、构思成所谓的技术原理，是设计中最关键、最富于创造性的一个环节。

4.初步设计方案的形成

⑴系统结合法 所谓系统结合法是按功能结构的树状结构，根据逻辑关系把原理解结合起来。

⑵数学方法结合法 当子功能原理解的物理和几何特征可定量表达时，有可能借助电子计算机，采用数学方法进行初步设计方案的组合。

在方案设计阶段，如子功能的原理解还不够具体，定量表达原理解的特征有困难或不够精确时，采用数学方法形成初步设计方案是不可行的，甚至会导致错误的结果。在变型设计、模块化设计或电路设计中，由于是已知零部件、元器件的组合，各子功能的物理和几何特征可以精确地测量定量表达，采用数学方法。

确定结构原理方案的过程如下：

（1）确定结构原理方案的主要依据 根据初步设计方案，在充分理解原理的基础上，确定结构原理方案的主要依据，其中包括：决定尺寸的依据，如功率、流量和联系尺寸等。决定布局的依据：物流方向、运动方向和操作位置等。决定材料的依据，如抗腐蚀能力、耐用性、市场供应情况„„决定和限制结构设计的空间条件：距离、规定的轴的方向、装入的限制范围„„

确定结构原理方案的过程如下：

⑴确定结构原理方案的主要依据 根据初步设计方案，在充分理解原理解的基础上，确定结构原理方案的主要依据，其中包括：决定尺寸的依据，如功率、流量和联系尺寸等；决定布局的依据，如物流方向、运动方向和操作位置等；决定材料的依据，如抗腐蚀能力、耐用性、市场供应情况等等；和决定和限制结构设计的空间条件，如距离、规定的轴的方向、装入的限制范围等等。⑵确定结构原理方案 „„

4.编制技术文档

如果创新设计遵循系列化和模块化设计的原理，为产品的进一步变型和组合已做了必要的考虑，变型设计和模块化设计的有些步骤可以简化甚至省略。

二、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“叄化”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。

（二）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）减少产品品种意味着提高每个品种产品的生产批量，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，因而可以压缩工艺装备的数量和种类，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。系列化设计的缺点是：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，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心啊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）

三、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„„ 优点：

1）根据科学技术的发展，便于用新技术设计性能更好的模块，取代原有的模块，提高产品的性能，组合出功能更完善、性能更先进的组合产品，加快产品的更新换代。

2）采用模块化设计，只需要更换部分模块，或设计制造个别模块和专用部件，便可快速满足用户提出的特殊订货要求，大大缩短设计和供货周期。

3）模块化设计方法推动了整个企业技术、生产、管理和组织体制的改革。由于产品的大多数零部件由单件小批生产性质变为批量生产，有利于采用成组加工等先进工艺，有利于组织专业化生产，既提高质量又降低成本。

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4）模块系统中大部分部件由模块组成，设备如发生故障，只需要更换有关模块，维护修理更为方便，对生产影响少。

为了实现产品结构和产品开发过程的重组，企业必须采用CAD/CAM和MRP-Ⅱ技术，并实现两者之间的信息集成。

第六节 机械制造装备设计的评价

（六）经济评价Ej 通常理想成本CL应低于市场同类产品最低价的70%。经济评价Ej越大，代表经济效果越好。Ej=1的方案经济上最理想。如经济评价值小于0.7，说明方案的实际生产成本大于市场同类产品最低价，一般不予考虑。

二、可靠性评价

可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。

可靠度：是指可靠性的量化指标，是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定任务的概率。（一般记为R）

（三）可靠性分配的原则

1）对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用的可靠性有把握达到较高水平的单元，可分配较高的可靠度。

2）对较简单的单元，组成单元的零部件数量少，装配容易保证质量或故障后期易于恢复的单元，可分配度较高的可靠度。

3）对重要的单元，该单元的失效将引起严重的后果，或该单元失效会导致全系统失效，应分配较高的可靠度。

4）对整个任务时间内需连续工作，或工作条件严酷的单元，应分配较低的可靠度。加工工艺性： 1.产品结构的合理组合

产品结构的合理组合：一个产品是由部件、组件和零件组成。组成产品的零部件越少，结构越简单，质量也可减小，但可能导致零件的形状复杂，加工工艺性差。

2.零件的加工工艺：零件的结构形状、材料、尺寸、表面质量、公差和配合等确定了其加工工艺性。

产品设计的标准化

产品设计的标准化对提高设计水平，保证设计质量，简化设计程序，节约设计费用将产生显著效果。设计文件的标准化审查

包括图样和技术文件成套性检查；„„P53

第二章 金属切削机床设计

第一节 概述

一、机床设计应满足的基本要求 1.工艺范围

是指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工的工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸的范围、毛坯类型„„

机床的工艺范围主要取决于其使用什么生产模式。

一般包括可加工的工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型„„ 机床的工艺范围主要取决于其使用什么生产模式。

工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。（影响因素）生产模式：单件大批量、大量、批量。

柔性：机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力。包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性是指一台机床的工艺范围相当于多台机床的工艺范围,即机床的运动功能和刀具的数目较多，工艺范围较广，机床能够在同一时期内完成多品种加工的能力。所谓时间上的柔性也就是结构柔性，指的是在不同时期，机床各个部件经过重新组合，即通过机床重构，改变其功能，形成新的加工功能，以适应产品更新变化快的要求。

3.与物流系统的可接近性（accessibility）

可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）流动的方便程度。

4.刚度：加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括：静态刚度、动态刚度、热态刚度。机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率，因此机床应有足够的刚度。

5.精度 分为机床本身的精度，即空载条件下的精度（几何精度、运动精度、传动精度、定位精度等）和工作精度。

7.生产率：通常是指单位时间内机床所加工的合格工件数量。

第二节 金属切削机床设计的基本理论 工件表面的形成方法 1.几何表面的形成原理 2.发生线的形成：

方法：⑴轨迹法（描述法）

⑵成形法（仿形法）

⑶相切法（旋切法）⑷展成法（创成法）3.加工表面的形成方法

母线形成方法和导线形成方法的组合

（三）运动分类

1.按运动的功能分类

⑴成形运动①主运动

②形状创成运动

当形状创成运动中不包含主运动时，“形状创成运动与进给运动”与“进给运动”两个词等价；当创成运动中包含主运动时，“形状创成运动”与“成形运动”两个词等价。

1.按运动的功能分类

⑴独立运动：与其他运动之间无严格的运动关系

⑵复合运动：与其他运动之间有严格的运动关系

4.机床传动原理图

机床的运动功能图只表示运动的个数、形式、功能及排列顺序，不表示运动之间的传动关系。

a）合成机构

b）传动比可变的变速传动

c）传动比不变的传动

d）车床传动原理图 e）滚动机传动原理图

二、精度

包括几何精度、传动精度、运动精度、定位和重复定位精度、工作精度和精度保持性等。

几何精度：机床在空载条件下，在不运动（机床主轴不转或工作台不移动及转动等情况下）或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精确程度。

⑴运动精度 是指机床空载并以工作速度运动时，执行部件的几何位置精度。

⑵工作精度 加工（标准）规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。

三、刚度：

四、抗振性：机床的抗振能力是指机床在交变在和作用下，抵抗变形的能力。包括：抵抗受迫振动的能力和抵抗自激振动的能力。习惯上称之为：抗振性，后者常称为：切削稳定性。(平稳)

1.受迫振动

2.自激振动

3.影响机床振动的主要原因有：机床的刚度。机床的阻尼特性。机床系统固有频率。

五、热变形

机床在工作时受到内部热源（）和外部热源（）的影响（环境温度、周围热源辐射„„）的影响，使机床的温度高于环境温度，称之为温升。热变形对加工精度的影响。

六、噪声

机床噪声源：4个

机械噪声、液压噪声、电磁噪声、空气动力噪声

七、低速运动平稳性

低速运动时产生的运动不平稳称为爬行。是因为摩擦产生的自己振动现象。

机床主要参数设计：包括机床的主参数和基本参数，基本参数可包括尺寸参数、运动参数和动力参数。

相对转速损失率。Amaxnj1njnj11njnj1(11)100%



标准公比的规定：（1）1，因为机床要满足不同工艺需求，需要一系列等比数列转速，所以转速从n1到nmaxA依次递增。（2）12，因为大，则max大，对机床生产率影响大，所以规定Amax50%Amax11，即12Amax2 越小，Rn

标准公比的确定原则：已知越小，也越小，如要达到一定的Rn，需增加变速组数目，既增加传动副个数，则结构复杂。中型机床取=1.26、1.41，转速损失不大，结构又不过于复杂。

重型机床取=1.26、1.12、1.06，因加工时间长，如果小，转速损失率专用机床和自动机取Amax就小，机床工作效率高。

=1.12、1.26，因生产效率高，转速损失影响较大；又不常变速，用交换齿轮变速，不会使结构复杂。非自动化小型机床构简单，=1.58、1.78、2，因切削时间小于辅助时间，Amax对工作效率影响小，为使机床结取大值。

主传动系分类和传动方式：

（一）主传动系分类

（二）主传动系的传动方式

传动轴格线间转速点的连接线称为传动线，表示两轴间一对传动副的传动比u，用主动齿轮与从动齿轮的齿数比或主动带轮与从动带轮的轮径比表示。

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 φXi 表示。级比φXi中的指数Xi值称为级比指数，它相当于由上述相邻两传动线的比值，用##表示。级比指数中的指数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。

（三）主变速传动系设计的一般原则

1.传动副前多后少原则

2.传动顺序与扩大顺序相一致的原则

3.变速组的降速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速。

（四）主变速传动系的几种特殊设计

1.具有多速电动机的主变速传动系设计

2.具有交换齿轮的变速传动系

优缺点：

（齿轮齿数的确定）一般在主传动中，取最小齿轮数Zmin≥18~22.（五）结构式 将转速级数按传动顺序写成各变速组传动副数的乘积，级比指数写在各传动副数右下角的数学式。如 机构式：

12312326

此结构式中第一变速组为基本组，第二变速组是为第一扩大组，第三变速组为第二扩大组。

1、极限传动比、极限变速范围原则

imin14。为减小振动，提高传动精度，为防止传动比过小造成从动轮过大，增加变速箱的尺寸，需限制需限制直齿轮的imax2，螺旋圆柱齿轮的imax2.5。

直齿轮变速组的极限变速范围r248

螺旋圆柱齿轮变速组的极限变速范围r2.5410

由于变速组的变速范围r随着j越大，变速范围越大，因此设计时只需检查最后扩大组是否超过极限值。

扩大变速范围的意义: 根据传动系统前多后少的传动顺序原则，最后扩大组一定是双速变速组。

一、增加变速组

二、背轮机构

三、双公比传动系统

四、分支传动

（七）计算转速：指主轴或传动件传递全部功率的最低转速。

机床的功率转矩特性：

1、主运动为直线运动的机床

主传动属于恒转矩传动 最大切削力存在于一切可能的切削速度中；驱动直线运动的传动件，忽略摩擦力因素时，在所有转速不承受的最大转矩相等。

2、主运动为旋转运动的机床

主传动属于恒功率传动 传动件传递的转矩与切削力、工件和刀具的半径有关。①粗加工时采用大吃刀深度、大走刀量，即较大的切削力矩，较低转速；精加工是则相反。②工件或刀具尺寸小时，切削力矩小，主轴转速高；工件或刀具尺寸大则相反。

无级变速装置的分类：变速电动机、机械无级变速装置和液压无级变速装置。

无级变速装置作为传动系中的基本组，而分级变速作为扩大组，其公比##理论上应等于无级变速装置的变速范围Rd。

进给传动系设计应满足的基本要求：

具有足够的静刚度和动刚度。

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。

抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件„„

机械进给传动设计系的设计特点：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最高转速

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。

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）圆（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。导轨设计中应满足哪些要求？

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。

14、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。

15、导轨的卸荷方式有哪些？各有什么特点？

答：导轨的卸荷方式有机械卸荷、液压卸荷和气压卸荷。

16、提高导轨耐磨性有那些措施？

答：合理选择导轨的材料和热处理；导轨的预紧；导轨的良好润滑和可靠防护；争取无磨损、少磨损、均匀磨损，磨损后应能补偿磨损量。

17、主轴部件应满足哪些基本要求？

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

18、主轴轴向定位方式有哪几种？各有什么特点？适用哪些场合？ 答：有一端固定和两端固定两种。

采用单列向心球轴承时，可以一端固定也可以两端固定 采用圆锥滚子轴承时，则必须两端固定。

一端固定的优点是轴受热后可以向另一端自由伸长，不会产生热应力，因此，宜用于长轴。

19、试述主轴静压滑动轴承的工作原理。答：（1）当有外载荷F向下作用时，轴径失去平衡，沿载荷方向偏移一个微小位移e。油腔3间隙减小，即p3h3h间隙液阻增大，流量减小，节流器

T3的压力降减少，因供油压力

ps是定值，故油腔压力随着增大；（2）同理，上油腔1间隙增大，即h1he

间隙液阻减小，流量增大，节流器T3的压力降增大，油腔压力p1随着减小；（3）两者的压力差pp3p1，将主轴推回中心以平衡外载荷F。

20、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，而主转动是恒功率传动

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。

第九节

机床刀架和自动换刀装置设计

一、刀库和换刀机械组成

1、刀库组成加工中心上刀库类型有：鼓轮式刀库、链式刀库、格子箱式刀库和直线刀库等。

2、换刀机械

换刀机械手分为单臂单手式、单臂双手式和双手式机械手。

第四章

工业机器人设计

第一节

概述

一、工业机器人的定义和工作原理

（一）机器人的定义

工业机器人是一种自动化生产设备。可以广义的把机器人理解为模仿人的机器。

我国国家标准将工业机器人定义为：是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或夹持工具，用以完成各种作业。

（二）工业机器人的基本工作原理 工业机器人是一种生产装备，其基本功能是提供作业所须得运动和动力，其基本原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。

（三）工业机器人与机床的不同之处有：机床是按直角坐标形式运动为主，而机器人是按关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低。

二、工业机器人的构成及分类

（一）工业机器人的构成

1）操作机

是机器人的机械本体，也称为主机。

2）驱动单元

由驱动装置、减速器和内部检测元件等组成，为操作机各运动部件提供动力和运动。3）控制装置

由检测和控制两部分组成，用来控制驱动单元，检测器预备队参数并进行反馈。

（二）工业机器人的分类

1）关节型机器人

所谓关节就是运动副，由于关节型机器人的动作呢类似人的关节动作，故将其运动副成关节。

2）球坐标型机器人 3）圆柱坐标型机器人 4）直角坐标型机器人

三、工业机器人运动功能图形符号

四、工业机器人的主要特性表示方法

（一）机械结构类型

机器人的机械结构类型特征，用它的结构坐标形式和自由度数表示。

（二）工作空间 工作空间指工业机器人正常运行时，手腕参考点能在空间活动的最大范围，用它来衡量机器人工作范围能力的大小。机床的工作空间一般为长方体或圆柱体空间；而机器人的工作空间形状复杂。

五、工业机器人的设计方法

1、基本技术参数的选择 1）用途，如搬运等。

2）额定负载。即指在机器人规定的性能范围内，机械借口出所能负载的允许值。

3）按作业要求确定工作空间，同时考虑作业对象对机器人末端执行器的位置和姿态要求。4）额定速度

指工业机器人在额定负载、匀速运动过程中，机械接口中心的最大速度。5）驱动方式的选择

6）性能指标

按作业要求确定。一般指位姿准确度及位姿重复性、轨迹准确度及轨迹重复性、最小定位时间及分辨率等。

第二节

工业机器人运动功能设计

一、工业机器人的位姿描述

工业机器人的位姿是指其末端执行器在制定坐标系中的位置和姿态。

（一）作业功能姿态描述法

所谓用作业动作功能要求来描述机器人位姿，就是直接用末端执行器和机座之间的齐次坐标变换来描述。

（二）机器人运动功能姿态描述法

二、工业机器人的轨迹解析

由机器人的末端执行器的位姿求关节运动量，称为机器人的逆运动学解析。第三节 工业机器人传动系统设计

四，工业机器人的传动系统设计

（一）谐波齿轮减速装置

（二）1。工作原理：谐波齿轮传动装置是由三个基本构件组成的，即具有内齿的刚轮G，具有外齿容易

变形的，薄壁圆筒状柔轮R和波发生器H，如图4-16所示。2。传动比计算

1）波发生器主动，刚轮固定，柔轮从动时，波发生器与柔轮的减速传动比为： 2）波发生器主动，柔轮固定，刚轮从动时，波发生器和刚轮的减速传动比为： 3.谐波减速器在机器人中的应用

由于谐波减速传动装置具有传动比大（一级谐波齿轮减速比可以在50~500之间，采用多级或复波式传动时，传动比更大），承载能力强，传动精度高，传动平稳，效率高（一般可达0.7~0.9），体积小，质量小等优点，已广泛用于工业机器人中。

第四节

工业机器人机械结构系统由机座，手臂，手腕，末端执行器和移动装置组成。

工业机器人的手臂由动力关节和连接杆件构成，用以支承和调整手腕和末端执行器的位置。

（一）设计要求

1，手臂结构设计要求

1）手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求。工作空间的形状和大小与手臂的长度，手臂关节的转角范围密切相关（关于工作空间问题已在本章第二节中讨论了）

2）根据手臂所受载荷结构的特点，合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料。如常采用空心的薄壁矩形框体或圆筒，以提高其抗弯刚度和抗扭刚度，减小自身的质量。空心结构内部可以方便地安置机器人的驱动系统。

3）尽量减小手臂质量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩，以减小驱动装置的负荷，减少运转的动力载荷与冲击，提高手臂运动的响应速度。

4）要设法减小机械间隙引起的运动误差，提高运动的精确性和运动刚度。采用缓冲和限位装置提高定位精度 2，机座结构要求

1）要有足够大的安装基面，以保证机器人工作时的稳定性

2）机座承受机器人全部重力和工作载荷，应保证足够的强度，刚度和承受能力

3）机座轴系及传动链的精度和刚度对末端执行器的运动影响最大，因此机座与手臂的连接要有可靠的定位基准面，要有调整轴承间隙和传动间隙的调整机构 二，工业机器人的手腕

手腕是连接手臂和末端执行器的部件，其功能是在手臂和机座实现了末端执行器在作业空间的三个位置坐标（自由度）的基础上，再由手腕来实现末端执行器在作业空间的三个姿态（方位）坐标，即实现三个旋转自由度。

（一）设计要求

对工业机器人手腕设计的要求有：

1）由于手腕处于手臂末端，为减轻手臂的载荷，应力求手腕部件的结构紧凑，减小其质量和体积。为此腕部机构的驱动装置多采用分离传动，将驱动器安装在手臂的后端。

2）手腕部件的自由度愈多，各关节角的运动范围愈大，其动作的灵活性愈高，会使手腕结构复杂，运动控制加度加大。因此，设计时，不应盲目增加手腕的自由度数。通用目的机器手手腕多配置三个自由度，某些动作简单的专用工业机器人的手腕，根据作业实际需要，可减少其自由度数，甚至可以不设置手腕，以简化结构。

3）为提高手腕动作的精确性。应提高传动的刚度，应尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转回差。如齿轮传动中的齿侧间隙，丝杠螺母中的传动间隙，联轴器的扭转间隙等。对分离传动采用链，同步齿带传动或传动轴。

4）对手腕回转各关节轴上要设置限位开关和机械档块，以防止关节超限造成事故 第五节 工业机器人的控制

位置控制是机器人最基本的控制任务

一，工业机器人控制系统的构成

工业机器人控制系统的构成形式取决于机器人所要执行的任务及描述任务的层次

第五章 机床夹具设计

第一节 机床夹具的功能和应满足的要求

一、机床夹具的功能

（1）保证加工精度

工件通过机床夹具进行安装，包括两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位;二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保证不变，称为夹紧。（2）提高生产率

使用夹具来安装工件，可减少划线、找正、对刀等辅助时间，采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。

（3）扩大机床的使用范围

有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原有机床的功能和使用范围。

（4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全

二、机床夹具应满足的要求

（1）保证加工的精度

这是必须做到的基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验证。

（2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应

（3）安全、方便、减轻劳动强度

机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。（4）排泄顺畅

机床夹具中积集切削会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。

（5）机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性

第二节 机床夹具的类型和组成

一、机床夹具的类型（1）、通用夹具

（2）、专用夹具

因为它是用于某一特定工序的夹具，称为专用夹具。

（3）可调整夹具和成组夹具

这一类夹具的特点是具有一定的可调性，或称“柔性”。

（4）组合夹具

它是由一系列的标准化元件组装而成，标准元件有不同的形状，尺寸和功能，其配合部分有良好的互换性和耐磨性。（5）随行夹具

二、机床夹具的基本组成

（1）定位元件及定位装置

用于确定工件正确位置的元件或装置。

（2）夹紧元件及夹紧装置

用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置。（3）导向及对刀元件

用于确定工件与刀具相互位置的元件。（4）动力装置

(5)夹具体

用于各种元件、装置联接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。

(6)其他元件及装置

第三节 机床夹具定位机构的设计

一、工件定位

（一）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。

（二）完全定位和不完全定位

根据工件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，称之为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，称之为不完全约束。

（三）定位的正常情况与非正常情况

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，就称为定位的正常情况，它可以是完全定位，也可以是不完全定位。

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况。

二、典型的定位方式、定位元件及装置

（一）平面定位

对于箱体、床身、机座、支架类零件的加工，最常用的定位方式是以平面为基准。

1、支承钉和支承板

也称为固定支撑。

2、可调支承和自位支承

3、辅助支承

主要作用是用于增加工件的刚度，减小切削变形。

（二）孔定位

1、心轴定位

广泛用于车床、磨床、齿轮机床等机床上，常见的心轴有以下几种：（1）锥度心轴（2）刚性心轴

2、定位销

（三）外圆定位（1）定心定位（2）V型块定位

（四）定位表面的组合

三、定位误差的分析与计算

（一）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，相对机床主轴（或刀具）或运动的位置误差，也称对定误差（3）、加工过程中的误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。

（二）、产生定位误差的原因

1、基准不重合带来的定位误差

（1）平面定位情形

（2）v型块定位

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

1）、定位基准面与定位元件表面的形状误差

2）、导向元件、对刀元件与定位元件的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差 3）、夹具在机床上的安装误差，即对定位误差导致工件相对刀具主轴后运动方向产生的位置误差。

4）夹紧力使工件或夹具变形，产生位置误差

5）定位元件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、刀具元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。

第四节 机床夹具夹紧机构的设计

一、夹紧机构设计应满足的要求

1、夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。

2、工件和夹具的变形必须在允许的范围内。

3、夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。

4、夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。

5、夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。

二、夹紧力的确定

（一）、加紧方向的确定

1、夹紧力的方向应有利工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。

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、夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。

（二）夹紧力作用点的选择

（三）夹紧力大小的确定

三、常用夹紧机构

（一）、斜楔夹紧机构

（二）、螺旋夹紧机构

（三）、偏心夹紧机构

四、其他夹紧机构

（一）铰链夹紧机构

特点是动作迅速、增力比大，易于改变力的作用方向。缺点是自锁性能差，一般常用于气动、液压夹紧。

（二）定心夹紧机构

一般按照一下两种原理设计：

1)定位—夹紧元件按等速位移原理来均分工件定位面的尺寸误差，实现定心或对中。

2）定位—夹紧元件按均匀弹性变形原理来实现定心夹紧。

(三)、联动夹紧机构

五、夹紧机构的动力装置

（一）、气动夹紧装置

（二）、液压夹紧装置

（三）、气—液联合夹紧装置

（四）、其它动力装置

1、真空夹紧

2、电磁夹紧

3、其它方式夹紧

第五节

机床夹具的其它装置

一、孔加工刀具的导向装置

刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头和镗杆的支承以提高其刚度，减小刀具的变形，确保孔加工的位置精度。

（一）、钻孔的导向装置

钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。

（二）、镗孔的导向一、二、对刀装置

第七章

机械加工生产线总体设计

第一节

概述

一、机械加工生产线定义及其基本组成

在机械产品生产过程中，为保证产品质量、提高生产率和降低成本，往往把加工装备

按弓箭的加工工艺顺序依次排列，并用一些传送装备与辅助装备将它们连接成一个整体，被加工工件按其工艺规程顺序地经过各台加工装备，完成工件全部加工过程。这类生产作业线称之为机械加工生产线。

机械加工生产线由加工装备、工艺装备、传送装备、辅助装备和控制系统装备。

二、机械加工生产线的类型及特点

（一）单一产品固定节拍生产线

特点：

1）生产线由自动化程度较高的高效专用的加工装备、工艺装备、传送装备和辅助装备组成，制造单一品种的产品，生产效率高，产品质量稳定。

2）生产线所有装备的工作节拍等于或成倍于生产线的生产节拍。

3）生产线的制造装备按产品的工艺流程布局，工件沿固定路线，采用自动化的物流传送装备，严格按生产线的生产节拍，强制地从一台装备传送到下一台装备接受加工、检验、转位或清洗等，以减短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。

4）由于工件的传送和加工严格地按生产节拍运行，工序间不必储存供周转用的半成品，因此在制品数量少。

（二）单一产品非固定节拍生产线 特点：

1）生产线由生产率较高、具有不同自动化程度的专用制造装备组成，在一些次要的工序也可采用一般的通用装备。

2）生产线的制造装备按产品工艺流程布局，工件沿固定的路线流动，以所短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。

3）生产线上各准备的工作周期，是其完成各自工序需要的实际时间，是不一样的。工作周期最长的装备将一刻不停地工作，而工作周期较短的准备会经常停工待料。

4）由于各装备的工作节拍不一样，在相邻装备之间，或相隔若干个装备之间需设置储料装置，将生产线分成若干工段。5）生产线各准备间工件的传输没有固定的节拍，工件在工序间的不断传送通常不是直接从加工装备到加工装备，而是从加工装备到半成品暂存地，或从半成品暂存地到下一个加工装备。

（三）成组产品可调整生产线 特点：

1）生产线由按成组技术设计制造的可调整的专用制造装备组成，用于结构和工艺相似的成组产品，具有一定的生产效率和自动化程度。

2）生产线的制造装备按成组工艺流程布局，各产品沿大致相同的路线流动，以缩短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。3）与第二类生产线一样，生产线上各装备的工作节拍是不一样的，装备或工段间需设置储料装置，以传送装备的自动化程度通常不是很高。

（四）柔性制造生产线

这里的“柔性”，是指适应各种生产条件变化的能力。

特点：

1）由高度自动化的多功能柔性加工装备、物料传送装备及计算机控制系统组成，主要用于中小批量生产各种结构形状复杂、精度要求高、加工工艺不同的同类工件。

2）组成柔性制造生产线的加工装备数量不多，但在每台加工装备上，通过工作台转位、自动更换的刀具、高度地集中工序、完成工件上多个方位、多种加工面、多种的加工，以减少工件的定位安装次数，减少安装定位误差，简化生产线内工件的运送系统。

3）生产线进行混流加工，即不同种类的工件同时上线，各装备的生产任务是多变的，由生产线的作业计划调度系统根据每台装备的工艺可能性随时分配生产任务。4）每种工件，甚至同一工件在生产线内流动的路线是不确定的。5）由于生产线没有统一的节拍，工序间应有在制品的储存。

6）物料传送装备有较大的柔性，可根据需要在任一台装备和储存场点之间进行物料的传送。第二节

生产线工艺方案设计

三、实现生产节拍的平衡的措施 1）采用新的工艺方法，提高工序节拍。

2）增加顺序加工工位。采用工序分散的方法，将限制性工序分解为几个工步，摊在几个工位完成。3）实行多件并行加工，以提高单件的工序节拍。第三节

生产线专用机床的总体设计

一、生产线所采用的工艺装备类型 1）通用的自动机床和半自动机床。2）经自动化改造的通用机床。3）专用机床。

二、被加工零件工序图

（一）被加工零件工序图的功用

被加工零件工序图是根据选定的工方案，表示在一台专用机床或一条生产线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度和表面粗糙度，技术要求，加工用定位基准、加紧部位、以及被加工零件的材料、硬度、质量和在本机床加工前的毛坯图样等。它是在原有零件图样的基础上，以突出本机床或生产线的加工内容，加上文字说明绘制的。它是专用机床设计的主要依据，也是制造及使用时检验和调整机床的重要技术文件。

（二）被加工零件工序图表示的内容有：

1)本机床加工前被加工零件是毛坯，需标明毛坯种类、精度和加工余量等；如是已经加工的半成品，应标明已加工面的部位、尺寸和已达到的技术要求。

2)加工用的定位基准、辅助支撑和夹紧部位及方向，以及它们与主要加工部位之间的尺寸精度，以便依次进行夹具的设计。

3)零件的加工部位、尺寸和精度、表面粗糙度、位置尺寸和技术要求。4)被加工零件的名称及编号、材料、硬度、质量等。

三、加工示意图

（一）加工示意图的作用

加工示意图是根据生产线要求和工序图要求而拟定的机床工艺方案，表达了被加工零件在机床上的加工过程和加工方法，是工件、刀具、夹具和机床各部件间的相对位置关系图，是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱等部件设计的重要依据，是机床布局和机床性能是原始要求，是机床试车前对刀和调整的技术资料。

（二）被加工零件工序图的绘制方法

1)按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。工件的非加工部位用实线画，加工部位则用粗实线画。工件在途中只允许画出加工部位。多孔同时加工时相邻距离很近的孔须严格按比例绘制，以便检查相邻轴承、主轴、导向套、刀具、辅具是否干涉。

2)根据工件加工要求及选定的加工方法确定刀具、导向套或托架的形式、位置及尺寸，选择主轴和刀杆。多孔同时加工时，找出其中最深的孔，从其加工中了位置开始，依次画出刀具刀具、导向套或托架示意图、刀杆和主轴，确定各部分轴向联系尺寸，最后确定主轴箱断面的位置。以确定的主轴箱端面的位置，画出其余各轴时，先确定刀具和主轴的尺寸，最后确定刀杆的长度尺寸。第五节 柔性制造系统

（一）FMS的组成

FMS由下述三个子系统组成：

（1）加工子系统

包括加工装备、辅助装备和工艺装备。

（2）物流子系统

包括物料储存、传送和搬运。这里的物料指工件和刀具。典型的物流：

1）工件流

2）刀具流

（3）控制子系统

主要包括过程控制和过程控制两方面的内容。前者用于控制与协调FMS内各装置的活动，和物料储存、传送和搬运工作，后者用于故障的检测和处理。

（二）柔性制造系统的类型

柔性制造装置是以一台加工中心为主的系统。

机械制造装备设计 第2篇

一、实验目的（指导书）

二、实验原理与说明

说明车床、铣床主运动、进给运动原理、运动传递过程；车床、铣床性能；车床、铣床功能（作用）及相互之间的关系

三、实验仪器和用具（指导书）

四、实验方法与步骤

车床、铣床拆装方法、步骤、注意事项

五、实验记录、数据处理及结论

车床、铣床进给箱及主轴箱结构图（参考教材P88-104）进行结构说明，得出结论（性能、功能、作用）

实验二机床主传动系实验

一、实验目的（指导书）

二、实验原理与说明

画出车床、铣床转速图。根据转速图说明出传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转速值，各传动副的传动比。（参考教材P88-104）

三、实验仪器和用具（指导书）

四、实验方法与步骤（指导书）

参考指导书依照车床、铣床操作步骤说明各传动链达到各运动与转速过程

五、实验记录、数据处理及结论

机械制造装备设计 第3篇

随着我国机床行业大力发展大型、精密、高效数控装备及功能部件等重大技术设备,改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的局面,增强自主创新能力,培养掌握机械制造装备核心技术的专业人才是当前我国制造行业的当务之急[1]。

机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的、涉及面宽、实践性很强的专业主干课程,也是本专业课程教学中的重点和难点。为满足企业对人才需求的日益提高,使学生能充分地利用自己所学到的知识独立地、创造性地进行设计,我们在课程教学中不断改革创新。下面结合本人在教学中的实际情况,谈谈机械制造装备设计课程教学的特点及其对该课程教学改革中的一些认识思路。

1 机械制造装备设计课程的产生及教学特点

20世纪70年代以后,由于微电子技术、控制技术、传感器技术与机电一体化技术的迅速发展,特别是计算机的广泛应用,不仅给机械制造领域带来了许多新技术、新工艺、新观念,而且使机械制造技术产生了质的飞跃,走上一个新台阶,这就要求高等教育事业跟上形势的发展,进行一次重大的改革。随着教学改革的深入,专家学者提出将原机制专业的机械方面的专业课进行课程的综合化与内容的优化,将金属切削机床概论与设计、金属切削原理与刀具设计、机械制造工艺学、金属切削机床夹具设计原四门专业课程进行整合,并对课程体系与内容进行摸索,不断总结完善。经过重组优化后,建立了新体系而成为两门课程———机械制造技术基础、机械制造装备设计[2]。机械制造装备设计成为了机械设计制造及其自动化专业一门理论和实践性紧密结合的专业课程。

从教师授课来看,这门课程包含的知识多、应用性强,如何将课程专业知识的应用融入到教学中,既取决于任课教师自身的理论水平和现场实际工程经验的多少,同时也与教师的教学方法息息相关。此外,机械制造装备设计课程与社会发展、科学技术的迅速发展密不可分,课程教学内容更新很快,需要及时跟上科学技术发展的步伐,这也对教师的教学提出了较高的要求。同时,如前所述,本门课程是之前老四门课程综合优化后的一部分,教学任务重,教学学时相对较短。因此,教师在相对较短的时间内,讲授较多的内容,上课学时相当紧张。

从学生学习来看,由于该课程的内容多、课程实践性强,而学生实践经验少,因此学生们一接触本课程总是不大习惯、不适应。另外,专业教材中的内容大多是一些基本的理论、装备的结构与工作原理等,使得学生的思维容易处于被动状态。因此,学生总认为本课程内容的系统性差,科学逻辑性不强等等,严重地影响了学生的学习积极性。

因此,本门课程无论是从教师教,还是从学生学来讲都是较难的,需要不断地在教学中摸索经验、不断地进行改革和创新。

2 课程教学中的改革思路

2.1 教学中应大力加强理论与实践的相结合

机械制造装备设计是一门重要的专业课程,主要内容是阐述机械制造中有关装备的作用、工作原理、设计方法等。课程设置的目的是使学生在机械制造装备方面获得最基本的专业知识和技能,为设计和改造机械制造领域中的装备及设备而服务。机械制造装备设计课程的研究对象基本分为4个部分:(1)机床的总体设计,传动系统设计和主要零、部件设计等。(2)常用机构设计,其主要研究对象为装备中常用机构的设计和使用,其中还包括工业机械手等。(3)工夹具设计,其主要研究对象为刀具及机床夹具。(4)工件输送装备,其主要研究对象为机械制造车间中运输机械的特性、工作原理、应用范围等以及生产流水线等。

学生在大四上学期学习本门课程,之前他们已经进行了机床操作实习和生产实习等实践类课程,这虽然为学生提供了一些宝贵的实践经验,但是作为机械制造装备设计课程内容所涉及到的机床、机构、工夹具等的设计而言却是不够的。同学们掌握如何操作机床,却对机床内部结构仍缺乏足够的认识。在对课程各部分的教学中,虽然可以利用多媒体显示各种机床或机构等的图片进行授课,但是同学们的切身感受仍不强烈。因此,在课程的理论教学中,可使部分课堂教学内容在具有实践条件的场所开展,力求教学、实验、实训、实践、考核一体化。如果将课堂从教室转移到学校实训中心,面对机床或机构、夹具实物等进行授课,学生在接受理论知识的同时会对机床内部结构、操纵机构、制动机构、传动机构等有了生动感性的认识,可以起到优良的教学效果。因此,我们在平时的教学中可以有针对性的弥补学生在这方面感性认识的不足。在实习工厂中,打开机床主轴箱盖,让学生了解机床主运动系统及其有关传动结构,观察主轴箱内各传动布置及轴上传动件布局、安装、定位和结构形式,对机构进行操纵,装卸夹具等,在实践中掌握理论知识,以理论知识指导实践。因此,在机械制造装备设计课程教学中,教师应对教学内容进行分级和筛选,将适宜的理论教学内容转变成实践化表达的教学形式。这要求教师对课程进行细致分析,对每一部分教学内容进行合理安排规划,使理论教学与现场教学有机的结合起来,相互协调、相互补充。使学生既能够学习到机械装备设计中严谨的理论基础,又能够亲手操作、亲身观察不同装备的结构和工作状况,大大加强了理论联系实践的能力。

2.2 教学中应充分注重培养学生分析问题解决问题的能力

机械制造装备设计课程其显著特点是紧密结合生产实际、涉及知识面广、综合性高、特别强调知识的灵活掌握。而在多年的学习生活中,大学生们大都养成了书本学习和死记硬背的习惯,卷面上的考试并不能完全体现出学生对课程的真正掌握情况。对机械专业的学生来说,尤其要求教师在教学中特别要注重培养学生的分析问题和解决问题的能力,引导学生善于对具体问题作出具体的分析。

从培养学生分析问题解决问题的能力出发,在教学中,教师对整门课程的教学顺序可采用与机械装备设计步骤相一致的原则。以机床部分的学习为例,可使学生体会到学习课程就是在完成一台机床的设计;学习的过程就是设计过程中困难的解决过程,让学生变身为设计师,角色的变换使同学有了不同的思维方式,令学生带着问题学习、带着兴趣学习。在教学过程中,教师可就教学中的关键点、难点问题详细讲解,而对于容易解决的问题可只对学生起引导作用。当学生在设计中遇到这样或那样的问题时,不是直接告诉学生答案,也不是让学生绕过问题,而是鼓励学生通过学习教材相关内容积极思考后,老师和学生共同讨论来解决,让学生体会到自主学习解决问题的能力,充分调动同学的积极性,锻炼同学们的思考能力。

例如,在讲授机床传动系统设计时,在授课中可有目的的讲授机床传动系统的主要设计步骤、特点和功用,鼓励学生从收集到的设计资料中认真分析总结,可以多设计几个不同的方案,从不同的角度多思考、多比较,并可采用课堂专题讨论法让同学们展开讨论,分析不同传动方案的优缺点,讨论其设计的合理性对机床性能等关键指标的直接影响。在讨论时,老师不能放弃主导作用,但又应作为普通一员来参与,设法让学生自己来主持讨论。当学生提出观点时,设法引导向正确方向发展,既对同学们容易忽视的设计细节加强提醒,又同时尽可能培养学生的学习主动性与创造性。最后由学生自己确定合理的传动方案和结构形式,以加深巩固同学们对本部分内容的掌握。

另外,在针对学生们实际设计水平有高有低的问题时,教师在设计指导中应该有所区别。针对设计中出现的多种可能的方案和结构,要做到开拓思路、活跃思想,使学生在设计中达到较宽、较深的要求。针对设计中准备的一些设计资料与设计图册,则要求学生应根据设计内容消化理解,做到多看、多想、多思考,切忌死搬硬套,应做到消化理解后的合理选用。

2.3 教学中应充分利用优质网络资源

早在2007年教育部就明确提出,要加强课程优质网络资源建设,并把信息技术作为提高教学质量的重要手段,广泛采用信息技术,改变高校人才培养模式,不断推进教学资源的共建共享,逐步实现教学及管理的网络化和数字化[3]。

目前,在我校网站我们完成了机械制造装备设计课程网站的建立。主要内容包括课程的教学大纲、电子教案、课程设计指导书、学习指导、练习指导、课程样卷及其相关学习网站推荐等,我们还在不断地对其进行完善与扩充。改革开放后,我国机械制造装备业获得迅速发展,目前我国已能生产出多种精密、自动化、高效率的机床及自动生产线,并达到一定的技术水平。而在学校的教学过程中,即使最新的教材也不能完全展现出我国乃至国际装备水平的发展状况,教师和学生都需要与时俱进。任课教师一方面应关注教材,选择最新的权威教材;另一方面应将教材中来不及反映的最新发展动态补充到教学内容中来,使学生能够掌握最新的专业知识。

运用网络平台,一方面给予学生更大的自主权,激发学生的学习兴趣;另一方面教师可引导学生紧跟时代步伐,使学生能够充分了解自己所学专业的发展状况,加强学生的学习动力。这对培养学生的创新意识,开阔学生的视野,紧密联系企业发展等都具有重要的意义。

3 结语

总之,机械制造业提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步有着很大的和直接的影响,时代的发展对机械装备行业人才的培养提出了新的要求。这就要求教师进一步转变教学理念,切实加强教学中的理论联系实际,从学生的成长和社会的需求出发,推进学生在学习中分析问题、解决问题能力的培养,并应充分利用网络资源,与时俱进,全面提高学生的创新设计能力及综合工程素质,使学生得到更多的锻炼和培养,努力使其成为我国机械装备行业的优秀人才。

摘要：本文在分析当前机械制造装备设计课程教学现状的基础上,根据该课程的教学特点,对机械制造装备设计的教学改革进行了探讨,以期促进机械制造装备设计课程教学质量的提高,为今后机械制造装备设计课程教学改革提供一些思路。

关键词：机械制造装备设计,教学改革,研讨

参考文献

[1]王卫兵,魏敏“.机械制造装备设计”课程教学方法改革与实践[J].中国科教创新导刊,2012,13:205.

[2]陈立德,赵海霞.机械制造装备设计[M].北京:国防工业出版社,2010,6.

机械制造装备设计 第4篇

关键词：机械制造装备设计 教学改革 创新实践

机械制造装备设计是机械工程类专业中一门非常重要的理论实践课，其包含知识面广、专业性强、实践性高等特点。对该课程的学习，不仅仅需要对本课程内容的掌握，还需要对相关专业课程知识的掌握与了解，在不断的实践过程中深入把握的综合性课程。机械工程类专业是以专业知识为核心，将掌握实际应用能力为目标，在教学过程中不仅要培养高技术水准，还注重学生的实践操作能力与相关问题处理能力。但是，就目前课程设置与教学模式，很那实现这一教学理念，传统的教学模式导致理论与实际、教学与实践的严重脱离，学生并不能掌握相关实用的知识，此外，即使其理论知识较强，但是实践能力却低下，因此，对相关专业的思考与改革是新时期、新要求下的必然选择。

一、机械制造装备设计课程教学的相关概述

所谓“机械制造装备设计”是指，机械的内部结构以及构件的设计与制造，它是我国高等教育当中，自动化专业的学生必修专业课，它承担着培养我国相关专业人才的重要任务。伴随着我国经济的高速发展，其机床行业也在取得了巨大的成就，在发展与制造精密仪器与装备上，其技术得到了显著的提升，这与相关课程的开设有着密切的关系。

“机械制造装备设计”这门课程 ，具有很强的综合性与实践性，其教学目的在于让学生了解机械产品与构建的制造原理，以及深入了解部件制造的方法与材料，为以后的相关专业技术的学习提供知识基础[1]。

该课程在理工科类课程当中具备独特的性质，它具有很强的综合性、知识含量的广泛性、实践性等，因此决定在对该课程的教授上要采用切合实际，实践性的方法。

二、机械制造装备设计课程教学的问题

隨着经济发展，相关课程设置也出现相应的问题，具体变现如下：

第一，目前主要的相关课程内容并不是凭空产生的，它是建立在原有的课程内容基础之上的，沿用了传统的教学理念与教学内容，随着时间的推移，对课程内容的改动也很少，所涉及到的新方法与新技术在课程中提出较少。此外，教材的内容大多是理论知识，在实际应用与具体实例方面介绍有明显欠缺。

第二，目前开设的课程实验多表现为验证性，即在原来理论基础之上，通过实验验证来完成，这种方式难以培养学生的实际动手能力，更难以培养学生在面对实际问题时的处理能力。

第三，现行的教学受到了国家现有的教学大纲限制，导致教学模式的死板、不灵活，更不能满足学生创新能力的培养需求[2]。

第四，课程模式在实体知识传授过程当中与实践脱离，在教授时，一般采用传统模式，即课堂讲授，但是教师占主导地位的教授方式，理论的学习与实践能力的培养存在明显差异，这种教学模式脱离了时代的需求，更严重阻碍了相关领域的更新发展。

最后，在课程所用的硬性教材内容老化严重，跟不上国际先进科技的步伐与前沿技术的更新，导致学生在学校内学会的知识到社会上一无用处，造成了人才的浪费与教学资源的浪费。

三、机械制造装备设计课程教学的改革

因此，综合现阶段我国在该专业教育模式与理念上出现的偏差等问题，本文提出以下各个路径：

第一，要建构新的教学理念与教学模式，将理论教学与实践教学有机的结合在一起，实现在新时代下对新科技人才培养的传略目标转移。机械制造装备设计是机械工程类专业的重要课程，也是必修课程，它的主要内容在于解释机械制造中的相关装备的工作原理及其作用等。其课程的设置最终目的是，实现学生在相关技术领域方面获得最基本的知识技能，以在将来社会进化与工业进步的进程当中做出贡献。

第二，这门课程涉及的实践内容较多，其中包括机床设计与应

用、零部件构造与生产、常用构件的设计、以及生产装备流水线运作流程等方面内容，虽然此类内容在之前的学习过程当中都有相关涉猎，但是，作为一个专业型人才所需掌握的知识，只通过前期学习是不够的，在如何操作也分析等方面的知识也有明显欠缺。因此，通过该课程的学习来培养专业知识是必要的，但是只局限于在课堂当中通过教师当面的将讲授，或通过多媒体等方式展示图片，都不能使学生很好的掌握这些知识。所以，在教学不仅要开展理论教学的多样化，还要注重对实际操作的培养，开展实践课，让学生真实面对机械部件，细致、生动的了解真实构件的结构与生产[3]。

第三，教学过程不能只注重学生的对知识的掌握，更要注重学生在面对问题时的处理能力培养。对于机械工程类专业学生来讲，机械专业问题是在今后日程工作中所必须面对的，如何解决才是真正所要学习的知识点。在知识教授过程当中，教师时常设立问题，借助互联网找出前沿问题，与学生共同探讨解决方法，让学生在思考当中学会，并掌握解决问题的技巧与相关理论知识。

最后，理论教学绝对不是简单的只关注课本知识，而且还注重对前沿科技知识的把握，在教学过程当中，要利用网络资源，下载或浏览相关前沿科技，如我国在精密仪器制造商最新成果，以及国外最新成果，通过类似举措，不断的扩充学生与老师的知识量与对相关知识的把握，这样才能更好的跟随时代进步的步伐。

四、结论

综上所述，国家经济的发展离不开科技的进步，科技革新离不开教育对人才的培养，反过来，人才的培养更离不开科技发展的支撑，因此，要在新时代背景下，不断的在陈旧的教育理念基础之上创新，与时俱进，持续的培养新科技人才。

参考文献：

[1]王卫兵，魏敏.“机械制造装备设计”课程教学方法改革与实践[J].中国科技创新导刊.2012，20（14）：58-60.

[2]罗卫平，李晓辉，王珺.高等院校机械类课程体系改革及教材的建设[J].价值工程，2012，7（11）：121-123.

机械制造装备设计 第5篇

1.一：名词解释：

2.绿色产品：

3.主轴部件的抗震性：机床工作时各种振动频率不同，振幅也不同，它们将产生不同频率和不同强度的声音

4.主轴部件的精度保持性：

5.机器人的自由度：表示工业机器人动作灵活程度的参数以直线运动和回转运动的独立运

动数表示。

6.六点定位原理：是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。

7.生产线的可靠性：

8.二：简答题：

9.简述机械制造装备应满足的一般功能？

10.简述机床产生噪声的原因?

11.简述主轴部件采用带传动的特点及使用场合？

12.简述机器人机座结构设计的要求？

13.“工件在定位后，夹紧前，在止推定位支承点的反方向仍有移动的可能性，一次其定位不定”，这种说法是否正确？为什么?

14.简述螺旋夹紧机构的优缺点？

15.三：计算题

机械制造装备设计 第6篇

2教学方法改革研究

针对上述问题的存在，该课程改革的总体理念与思路就是将通过翻转式教学将实践、理论和设计三者相互融合，交叉进行，使得三个方面能够相辅相成，并相互促进，从而能够实现对该课程知识体系的完全理解与把握。具体说来，包括以下几个方面：2.1基于翻转式教学的“机械制造装备设计”课程混合式教学设计研究。基于翻转式课堂教学就要综合考虑教学目标、教学环节、教学内容、知识点难易等方面的因素，通过对课程体系进行优化重组，明确指出哪些内容需要使用传统教学方法，哪些内容需要以案例化为载体的翻转式教学，哪些内容是需要让学生进行深入讨论的部分，最后在教学活动中以传统教学和“微课-讨论-实践”相结合的方式为主线，对整门课程进行混合式教学设计。2.2“机械制造装备设计”课程案例化、专题化研究。对“机械制造装备设计”课程混合式教学中需要以微课为载体的翻转式教学和需要让学生进行深入讨论的部分，考虑实践以及实习现场或者是实验室的相关设备和实物分析图，或者用用三维软件对某些难以理解的结构进行三位运动装配模拟仿真，对相关知识点进行重构组合，结合理论讲授部分，将其相关部分以制作短小视频的方式制作成案例、专题，可以利用相关的平台让学生提前进行观看预习或者以点播式的方式先在课堂上让学生自主学习，而后让学生进行分组讨论，培养学生的自主学习能力、提高学生学习的灵活性。2.3基于网络平台的实践环节加强研究。通过大学生科技竞赛、技能培训基地和校企合作研究，以及设置开放性、设计性和综合性实验项目，打造学生真正的实践环节平台。在对课堂上没讨论完或没讨论彻底的问题或者课后遇到新的难题留在结合相关的实践环节在网络平台上进行探讨，以便进行充分的探讨达到更深层次的认知。教师可将课堂上问题与解决方案，甚至精彩的讨论环节进行资源整合并上传网络，学生们永久可以下载保留。利用互联网将实践过程中的经验体会结合案例化和专题化内容整理成微视频，通过论坛，微信以及微博、云空间等平台发布共享，让更多的人进来讨论，批评改正，优化提升。2.4教学改革课程考核方法改进研究。通过尝试改变以往课程考核集中在期末，一卷定成绩的古老方法。在学习评价方法上可以做如下考虑：增加课堂提问环节10分、课堂分组讨论环节10分、实践与试验环节20分、基础知识理论考试50分、附加分制10分(学生根据自己学习的程度，选择一个与课程相关的问题进行分析，并提出带有自己的思考的设计或解决方案来)

3改革方法分析

3.1改革目标。通过对“机械制造装备设计”专业课程进行案例化、专题化课堂教学模式的探索与实践，提高大学生的创新与实践能力，完善相关教学实践平台。激发学生独立思考和发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的科学精神和创新思维习惯，切实提高教学质量。并加强了学生们学习时自主规划能力与探索能力，让学生们的思维得到更灵活的运用，尤其是工科学生的实践能力得到明显提升。从而为郑州轻工业学院作进一步深入地进行工科专业课程体制体制改革，以及推进我校应用型人才培养模式改革奠定良好基础。3.2改革中的关键问题。3.2.1“机械制造装备设计”混合式教学体系设计及评价问题一方面，“机械制造装备设计”课程强调理论的讲解，但要与案例分析和软件工具紧密结合，最后要落实到专业技能的提高上来。另一方面，作为应用型本科院校的.学生不仅要掌握软件操作，更要掌握一些其它深层次知识，如何建立具有可操作性、可评价性的混合式课程体系是本课题的关键性问题。3.2.2“机械制造装备设计”课程案例化、专题化课堂模块设计问题在对“机械制造装备设计”课程相关知识点进行案例化、专题化的过程中，如何结合交叉学科知识把短小精悍的视频设计的生动易懂，使学生把应该掌握的必要知识及能力融入。而课堂活动模块设计翻转课堂的课堂教学环节,实际上是帮助学生进行知识内化的环节。教师课堂活动模块的设计直接影响教学效果。在“机械制造装备设计”课程案例化、专题化课程教学中，如何进行课堂活动模块设计是本课题的关键问题。3.3主要特色。3.3.1构建新的教学理念与教学模式，将理论教学与实践教学有机的结合在一起，实现在互联网新时代下对创新实践型人才的培养;突出“以基于翻转式教学的交互式教学模式、强化实践环节、以教师为主导、以学生为主体”的专业课程核心教学理念。3.3.2打破传统教学过程中的“以老师为中心、以教材为中心”的教学模式，采取提出问题、分析问题、解决问题的方式授课，可以充分调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛，使学生的学习过程由被动接受变为主动思考。3.3.3通过整合优化教学内容，极构建网络教学平台，进而加强实践环节建设，体现课程的先进性和实用性。

4结语

“机械制造装备设计”的案例化是一种新的教学理念与教学方法的教学改革，虽然看起来过程繁琐，但是本课程的专业学科知识点明确，每一章一个侧重点，可以按章节来编排制作案例化素材，也可以侧重于一类结构、一类设计方案、一类方法的应用。这样做的主要目的是把一些重要的，较难理解的知识点将它们案例化、专题化后展现给学生(可通过视频或动画)，以有效的提高课堂效率，帮助学生高效地完成课堂学习任务，提供学生进行学科专业学习的平台和渠道，积极实行启发式和讨论式教学，激发学生独立思考和发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的科学精神和创新思维习惯，切实提高教学质量。相信这种教育方式可以加强学生们学习时自主规划能力与探索能力;通过这种混合式和探究式的教育方法，由于让学生们参与其中，可以使其思维得到更灵活的运用，尤其是工科学生的实践能力得到提升。

【参考文献】

[1]李永春.关于机械制造装备设计课程教学的改革研讨[J].现代企业教育,(20):355-356.

[2]危卫华,连小莹,等.机械制造装备设计课程建设与教学改革探讨[J].价值工程,(27):258-259.

[3]丁江民，魏延刚.面向卓越工程师培养的“机械制造装备设计”专业课的教学改革[J].教育教学论坛,2013(18):21-23.

[4]杨建锋.“机械制造装备设计”多元化课程教学模式探索[J].中国电力教育，2014(23):53-54.