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机械制造装备设计课后习题答案

1-1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着

重要的作用?

制造业是国民经济发展的支柱产业,也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现,重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。

1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比,特别强调应满足哪些要求?为什么?

柔性化精密化自动化机电一体化节材节能

符合工业工程要求符合绿色工程要求

1-3 柔性化指的是什么?试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里?

柔性化有俩重含义:产品机构柔性化和功能柔性化。

数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。在柔性制造系统中,不同工件可以同时上线,实现混流加工。组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。

1-6.机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面?可获得什么好处?

答:机械制造装备的机电一体化体现在:其系统和产品的通常结构是机械的,用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息,由计算机进行处理,经控制系统,由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作,使系统能自动适应外界环境的变化,机器始终处于正常的工作状态。

采用机电一体化技术可以获得如下几方面功能:1,对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制;2,对机器或机组系统工作程序的控制;3,用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能,简化产品的机械结构。

1-7 对机械制造装备如何进行分类?

加工装备:采用机械制造方法制造机器零件的机床。

工艺装备:产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。

仓储运输装备:各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。

辅助装备:清洗机和排屑装置等设备。

1-8工业工程指的是什么?如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求?

答:工业工程是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计,改善和实施的一门科学。

产品设计符合工业工程的需求: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,选择最合理的制造设备,减少工时和材料的消耗;合理地进行机械制造装

备的总体布局,优化操作步骤和方法,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

不必要的超频工作量。

1-9 机械制造装备设计有哪些类型?他们的本质区

别是什么?

1.)机械制造装备设计包括创新设计、变形设计、

模块化设计;

2.)创新设计,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;变型设计,变型设计不

是孤立无序的设计,而是在创新设计的基础上进行

的,模块化设计,对一定范围内不同性能,不同规格

的产品进行功能分析,划分一系列的功能模块,而后

组合而成的;

1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法?为什么?有

哪些优缺点?

系列化设计方法是在设计的某一类产品中,选择

功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型,运用结

构典型化、零部件通用化、标准化的原则,设计出其

他各种尺寸参数的产品,构成产品的基型系列。

优点:1)用较少品种规格的产品满足市场较大范围

的需求。

2)可以减少设计工作量,提高设计质量,减

少产品开发的风险,缩短产品的研制周期。

3)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,系列中的产品结构相似,

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:用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择

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需求。另一方面有些功能还

可能冗余。

1-13系列化设计时主参数系列公比的选取原则是什

么?公比选得过大或过小会带来哪些问题?

答:选取原则产品的主参数应尽可能采用优先数系。

主参数系列公比如选得较小,则分级较密,有利于用

户选到满意的产品,但系列内产品的规格品种较多,

系列化设计的许多优点得不到充分利用;反之,则分

级较粗,系列内产品的规格品种较少,可带来系列化

设计的许多优点,但为了以较少的品种满足较大使用

范围内的需求,系列内每个品种产品应具有较大的通

用性,导致结构相对复杂,成本会有待提高,对用户

来说较难选到称心如意的产品。

1-15 设计的评价方法很多,结合机械制造装备设计,

指出哪些评价方法极为重要,为什么?

技术经济评价可靠性评价人机工程学评价结

构工艺性评价产品造型评价标准化评价

1-16有些方案的技术评价较高,但经济评价一般或不

好,有些方案可能是相反的情况,如何对这些方案进

行综合评价?

答:设计方案的技术评价Tj和经济评价Ej经常不会

同时都是最优,进行技术和经济的综合评价才能最终

选出最理想的方案。技术经济评价TEj有两种计算方

法:

1、当Tj和Ej的值相差不太悬殊时,可用均值法

计算TEj值,即T Ej=(Tj+Ej)/2。

2、当Tj和Ej的值相差很悬殊时,建议用双曲线

法计算TEj值,即T Ej=根号(Tj+Ej)。

技术经济评价值T Ej越大,设计方案的技术经济综合

性能越好,一般T Ej值不应小于0.65。

1-17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。

2-1 机床设计应满足哪些基本要求?其理由是什么?

工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、

精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠

性、造型与色彩

2-2机床设计的主要内容及步骤是什么?

答:(一)总体设计:1、机床主要技术指标设计,包

括工艺范围、运行模式、生产率、性能指标等。2、

总体方案设计,包括运动功能、基本参数、总体

结构布局等设计。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。(二)详细设计,

包括技术设计和施工设计。(三)机床整机综合评

2-3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。

2-4机床系列型谱的含义是什么?

为了以最少的品种规格,满足尽可能多用户的不

同需求,通常是按照该类机床的主参数标准,先确定

一种用途最广、需要量较少的机床系列作为“基型系

列”,在这系列的基础上,根据用户的需求派生出若

干种变型机床,形成“变型系列”。“基型”和“变型”

构成了机床的“系类型谱”。

2-5机床的基本工作原理是什么?

通过刀具与工件之间的相对运动,由刀具切除工

件加工表面多余的金属材料,使工件具有要求的几何

形状和尺寸。

2-6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。

2-7 工件表面发生线的形成方法有哪些?

轨迹法、成形法、相切法、展成法

2-8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

2-9机床的运动功能有哪些?

1、操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。

2、控制介质与输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。

3、CNC 装置(CNC单元)组成:计算机系统、位置控制板、PLC 接口板,通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用:根据输入的零件加工程序进行相应的处理(如运动轨迹处理、机床输入输出处理等),然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等),所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合,合理组织,使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心

4、伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机测量装置位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令:进给运动指令:实现零件加工的成形运动(速度和位置控制)。主轴运动指令,实现零件加工的切削运动(速度控制)

5、PLC、机床I/O电路和装置PLC (Programmable Logic Controller):用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O 控制,它由硬件和软件组成;机床I/O电路和装置:实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路;功能:接受CNC的M、S、T指令,对其进行译码并转换成对应的控制信号,控制辅助装置完成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的I/O信号,送给CNC装置,经其处理后,输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。

2-11.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。

2-14.机床的运动功能式和运动功能图表达的含义是

什么?

答:机床运动功能式表示机床的运动个数,形式(直

线或回转运动),功能(主运动、进给运动、非成形

运动)及排列顺序,是描述机床运动功能最简洁的表

达形式。

运动原理图是将机床的运动功能式用简洁的符号和

图形表达出来,除了描述机床的运动轴个数,形式及

排列顺序之外,还表示了机床的两个末端执行器和各

个运动轴的空间相对方位,是认识分析和设计机床传

动系统的依据。

18.机床运动分配式的含义是什么?

答:运动功能分配设计是确定运动功能式中“接地”

的位置,用符号“.”表示。符号“.”左侧的运动由

工件完成,右侧的运动的刀具完成。机床的运动功能

式中添加上接地符号“.”后,称之为运动分配式。

2-20 机床的主参数及尺寸参数根据什么确定?

通用机床的主参数和主参数系列国家已制订标

准,设计时可根据市场的需求在主参数系列标准中选

用相近的数值。专用机床的主参数是以加工零件或被

加工面的尺寸参数来表示,一般也参照类似的通用机

床主参数系列选取。

2-23 机床主传动系都有哪些类型?由哪些部分组

成?

按驱动主传动的电动机类型:交流电动机驱动、

直流电动机驱动

按传动装置类型: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

按变速的连续性:分极变速传动、无极变速传动

主传动系一般由动力源(如电动机)、变速装置

及执行件(如主轴、刀架、工作台),以及开停、换

向和制动机构等部分组成。

2-24.什么是传动组的级比和级比指数?常规变速传

动系的各传动组的级比指数有什么规律性?

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。

规律性:设计时要使主轴转速为连续等比数

列,必须有一个变速组的级比指数为1,此变速组称

为基本组。基本组的级比指数用X0表示,即X0=1。

后面变速组因起变速扩大作用,所以统称为扩大组。

第一扩大组的级比指数X1一般等于基本组的传动副

数P0,即X1=P0。第二扩大姐的作用是将第一扩大

组扩大的变速范围第二次扩大,其级比指数X2等于

基本组的传动副数和第一扩大组传动副数的乘积,即

X2=P0P1。如有更多的变速组,则依此类推。

2-25.什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。

R i=(u max)i/(u min)i(i=0、1、2、……j)

变速范围一般可写为R i=ψXi(pi-1)

2-35.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。

2-36 进给传动与主传动相比较,有哪些不同点?

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)进给传动的变速范围

5)进给传动系采用传动间隙消除机构

6)快速空程传动的采用

7)微量进给机构的采用

2-37进给伺服系的驱动部件有哪几种类型?其特点

和应用范围怎样?

步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、

直线伺服电动机

2-38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

2-39 机床控制系统有几种分类方法?是如何进行分

类的?

按自动化程度分类:手动、机动、半自动、

自动控制系统。

按控制系统是否有反馈:开环、半闭环、闭

环控制系统。

按控制方式和内容分类:时间控制、程序控制、

数字控制、误差补偿控制和自适应控制

3-1 主轴部件应满足哪些基本要求?

旋转精度、刚度、抗振性、温升和热变形、精度

保持性

3-2.主轴轴向定位方式有哪几种 各有什么特点

适用场合怎样

答 1前端配置 这类配置在前支承处轴承较多

发热大 温升高 对提高主轴部件刚度有利。用于轴

向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床2

后端配置 这类配置前支承处轴承较少 发热小 温升低 但是主轴受热后向前伸长 影响轴向精度。用于轴向精度要求不高的普通精度机床 如立铣、多刀车床等3两端配置 这类配置当主轴受热伸长后 影响主轴轴承的轴向间隙。常用于短主轴 如组合机床主轴。4中间配置 这类配置可减少主轴的悬伸量 并使主轴的热膨胀向后 但结构复杂温升高

3-4试分析图所示三种主轴轴承配置形式的特点和适用场合?

图Ⅰ刚度速度型,后端角接触球轴承,背靠背安装,承受径向力和轴向力,前端是双列短圆柱滚子

轴承,承受较大的径向力。适用场合较大的传

动力图Ⅱ刚度速度型后端双列短圆柱滚子

轴承,承受较大的径向力,前段是角接触球轴

承,也是背靠背安装,承受较大的径向力和轴

向力,适用场合图Ⅲ刚度型后端双列短圆柱

滚子轴承承受较大的径向力,前段是双列短圆

柱滚子轴承,承受较大的径向力,靠近前段有

中间辅助支撑,双列角接触球轴承,承受径向

力和轴向力。适用场合切削负载较大,中等转

速,要求刚度高的机床

3-5轴向力传递:轴→锁紧螺母→轴套→内圈→外圈→滚动体→左圈→箱体

轴→轴肩→轴套→右圈→滚动体→左圈→箱体

间隙调整:右端拧母调整间隙,左端研磨密封环右边,然后通过拧锁紧螺母调整间隙

3-6.1双列圆柱滚子轴承未预紧,改为螺母预紧 2双联滑移齿轮安装错了,改为大齿轮在左,即

大小齿轮对调 3中间轴承不用圆锥滚子轴

承,改为圆柱滚子轴承或是向心球轴承来承担

径向力 4应为两个圆锥滚子轴承或是向心球

轴承 5圆锥滚子轴承应该背对背安装,提高跨

距载荷6中间辅助支撑改为圆柱滚子轴

3-9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。

3-10支承件常用的材料有哪些支承件常用的材料有哪些支承件常用的材料有哪些支承件常用的材料有哪些????各有何特性各有何特性各有何特性各有何特性????

常用的材料有:(1)铸铁,铸造性能好,容易获得复杂形状;内摩擦大,阻尼系数大,振动衰减性好;成本低,制造周期长;(2)钢材,生产周期短,省去制作木模和铸造工艺;无截面形状限制,可焊成封闭件,刚性好;可根据受力情况布置或增加隔板、加强筋,提高刚度;固有频率高;在刚度相同时,壁厚可为铸铁一半,重量轻;阻尼约为铸铁的l/3,抗振性较差;(3)预应力钢筋混凝土,支承件的刚度和阻尼比铸铁大几倍,抗振性好,成本较低。脆性大,耐腐蚀性差,油渗入导致材质疏松;表面需进行喷漆或

喷塑处理;(4)天然花岗岩,热稳定性好,导热系数

和线胀系数小,抗氧化性强,不导电,抗磁,与金属

不粘合。精度保持性好,耐磨性比铸铁高5~6倍,

抗振性好,阻尼系数比钢大15倍,加工方便,通过

研磨和抛光容易得到很高的精度和表面粗糙度。抗冲

击性能差,脆性大,油和水等液体易渗入晶界中,使

表面局部变形胀大,难于制作复杂的零件。(5)树脂

混凝土,刚度高;具有良好的阻尼性能,阻尼比为灰

铸铁的8~10倍,抗振性好;热容量大,热传导率低,

导热系数只为铸铁的1/25~1/40,热稳定性高,其构

件热变形小;比重为铸铁的l/3,质量轻;

3-11 根据什么原则选择支承件的截面形状,如何布

置支承件上的助板和助条?

1)无论是方形、圆形或矩形,空心截面的刚度

都比实心的大,而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。所以为提高支承

件的刚度,支承件的截面应是中空形状,尽可能加大

截面尺寸,在工艺可能的条件下壁厚尽量薄一些。

2)圆(环)形截面抗扭刚度好于方形,抗弯刚

度比方形低;以承受弯矩为主的支承件的截面形状应

取矩形,并以其高度方向为受弯方向;以承受转矩为

主的支承件的截面形状取圆(环)形。

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。截面应尽可能设计成封闭形状。

助板的布置取决去支承件的受力方向。

肋条置于支承件某一内壁上,主要为了减小局部

变形和薄壁振动,用来提高支承件的局部刚度。

3-12 提高支承件结构刚度和动态性能有哪些措施?

提高支承件结构刚度的主要方法是:根据支承

件受力情况合理的选择支撑件的材料、截面形状和尺

寸、壁厚,合理的分布肋板和肋条。

提高动态性能的方法:1、改善阻尼特性2、采

用新材料制造支承件

3-13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。

3-14 镶条和压板有什么作用?

镶条:镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧向间

隙,镶条应放在导轨受力较小的一侧

压板:压板用来调整辅助导轨面的间隙,承受颠覆力

矩,用配刮垫片来调整间隙

3-15 导轨的卸荷方式有哪几种?各有什么特点?

导轨的卸荷方式有机械卸荷、液压卸荷和气压卸荷。

机械卸荷 卸荷力不能够随外界变化和而调节

液压卸荷 可以保持均匀的接触力 可以调节卸荷

力。

气压卸荷 无污染 无回收问题 粘度低 动压效

应影响小。可以自动调节卸荷力大小

3-16提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施

1)合理选择导轨的材料和热处理

2)导轨的预紧

3)导轨的良好润滑和可靠防护

4)保证完全的液体润滑,用油膜隔开相接触的

导轨面,加大导轨的接触面和减轻负载,争取磨损要

使摩擦面上的压力分布均匀。导轨的形状尺寸要尽可

能对集中负载对称。

3-18、机床刀架自动换刀装置应满足什么要求

答 a、满足工艺过程提出的要求B、在刀架、刀库

上要能够牢固地安装刀具C、刀架、刀库、换刀机械

手都应具有足够的刚度 D、可靠性高E、换刀时间应

该尽可能短 以利于提高生产效率F、操作方便安

3-21 加工中心上刀库的类型有哪些?

鼓轮式刀库、链式刀库、格子箱式刀库和直线式

刀库

3-23 典型换刀机械手有哪几种?各有何特点?适用

范围如何?

1)单臂双手爪型机械手:这种机械手的拔刀、

插刀动作都由液压动作来完成,根据结构要求,可以

采取液压缸动、活塞固定;或活塞动、液压缸固定的

结构形式。这种液压缸活塞的密封松紧要适当,太紧

了往往影响机械手的正常动作,要保证既不漏油又使

机械手能灵活动作。

2)双臂单手爪交叉型机械手:应用有JCS—013

型卧式加工中心

3)单臂双手爪且手臂回转轴与主轴成45°的机

械手:这种机械手换刀动作可靠,换刀时间短,但对

刀柄精度要求高,结构复杂,联机调整的相关精度要

求较高,机械手离加工区较近。

4)手抓。

5)钳形杠杆机械手。

4-1.工业机器人的定义是什么?操作机的定义是什

么?P218 工业机器人: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

件或操持工具,用以完成各种作业。操作机:具有

和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行

其他操作的机械装置。

4-2.工业机器人由哪几部分组成?比较与数控机床的

组成的区别。P219 由操作机,驱动单元,控制装置

组成

4-3. 工业机器人的基本功能和基本工作原理是什

么?它与机床有何主要的相同不同之处?P218 基本

功能:提供作业所需的运动和动力。基本工作原理:

通过操作机上各运动构件的运动,自动的实现手部作

业的动作功能及技术要求。相同之处:二者的末端

执行器都有位姿变化要求,都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。不同之处:机床:是按直角坐标形式运动为主,对刚度、精度要求很高,其灵活性相对较低。机器人:按关节形式运动为主,对灵活性要求很高,其刚度、精度相对较低。

4-4. 工业机器人的结构类型有哪几类?各种类型的特点如何?P220 ⑴按机械结构类型分类①关节型机器人:灵活性好,工作空间范围大,但刚度和精度较低。②球坐标型机器人:灵活性好,工作空间范围大,但刚度和精度较差。③圆柱坐标型机器人:灵活性好,工作空间范围大,但刚度和精度较好。④直角坐标型机器人:刚度和精度高,但灵活性差,工作空间范围小。

4-9工业机器人的位姿的含义是什么

是指其末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态

4-19谐波减速器的工作原理是什么特点是什么

4-23机器人手腕的功能及设计要求是什么

答手腕的功能:1连接并支持末端执行器.2实现末端执行器三个姿态坐标 即三个转动自由度。

2 设计要求1 手腕力求接构紧凑 体积小重量轻。2在满足工作要求的条件下 尽量减少自由度 力求简化.3提高手腕的精度与刚度.4手腕各关节轴应有限位开关与机械挡块

工业机器人与机床 在基本功能和工作原理上有何异同

答 工业机器人与机床在基本功能和工作原理上相同之处 1 两者都有位姿变化要求。2 都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化.不同之处 1 机床以直角坐标五为主 机器人以关节形式运动为主。2 机床刚度、精度高 机器人刚度精度比较低。

6-1 试述物流系统设计的重要意义?

要缩短生产周期,必须同时改善加工、检验、搬运、停滞等环节,尤其是搬运和停滞。虽然加工是制造生产价值的主作业,然而它对缩短整个系统生产周期的作用并不显著。根据统计,在总经营费用中,20%~50%是无聊搬运费用,合理的物流设计可使这项费用至少减少10%~30%。

6-2 物流系统的组成环节有哪些?物流系统设计时

应满足哪些要求?

水平结构:由供应物流子系统、生产物流子系统、销售物流子系统

垂直结构:管理层、控制层、作业层

满足要求 1)应可靠地、无损伤地、快速实现物料流动;

2)具有一定的柔性;

3)尽量缩短装卸工件的辅助时间及工序间流动

路线;

4)尽量减少在制品积压;

5)合理的物料(毛坯、在制品、产品)储存量。

6-3料仓式和料斗式上料装置、上下料机械手各适应

于什么场合

答 料仓式上料装置适用场合工件毛坯的尺寸

较大 而且形状复杂难以自动定向时。料斗式 上

料装置适用场合 工件形状比较简单、尺寸较小的毛

坯件的上料 广泛用于各种标准件厂、工具厂、钟表

厂等大批量生产。上下料机械手适用于 点焊、一

般运输、装卸等作业。

6-4 料仓式和料斗式上料装置的基本组成及其根本

区别是什么?

料仓式上料装置的组成:料仓、隔料器、上料器、

上料杆、下料杆等部分。

料斗式上料装置的组成:装料机构:由料斗、搅

动器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器

等组成。储料机构:由隔料器、上料器等组成。

料斗式上料装置和料仓式上料装置的主要不同

点在于,后者只是将已定向整理好的工件由储料器向

机床供料,而前者则可对储料器中杂乱的工件进行自

动定向整理再送给机床。

6-6 目前机床间工件传输装置有哪几种?

托盘、随行夹具、传送装置、有轨运输小车、无

轨运输小车

6-7 为什么要采用随行夹具?随行夹具的三种返回

方式各有什么特点?

用于结构复杂或较软的有色金属工件

返回方式:有上方返回、下方返回、水平返回

6-8 常见的滚道式输送装置有哪些?其特点是什

么?

无动力式滚子传动机和动力式滚子传动机

特点:具有结构简单、工作可靠、安装拆卸方便、

易于维修、线路布置灵活等优点。

6-11 自动化仓库的基本类型有哪些?

按货架构造形式分类为单元货格式、贯通式、水

平循环式和垂直循环式。

6-12 堆垛机货叉的工作原理是什么?

堆垛机在巷道轨道上行走,其上的装卸托盘可沿

框架或立柱导轨上下升降,以便对准每一个货格,取

走或送入货箱。

6-13 自动化仓库的工作原理是what?

1)进库2)传送3)入库4)出库5)返回原始

位置

6-14 工厂总体物流系统设计的基本步骤是什么?

1)基本原始资料收集2)物流分析3)作业单位

相互关系分析4)物流与作业单位的相互分析5)面

积设定6)面积相关图解7)方案评价8)详细布置

6-16 物流搬运装备的选择原则是什么?

1)上下料时间要符合生产节拍的要求,缩短辅

助时间,提高生产率

2)上下料工作力求稳定,尽量减少冲击,避免

工作产生变形或损坏

3)上下料装置要尽可能结构简单,工作可靠,

维护方便

4)上下料装置应有一定的适用范围,尽可能地

满足多种不同工件的上下料要求

7-1 什么是机械加工生产线?它的主要组成类型及

特点有哪些?

机械加工生产线:以机床为主要设备,配以相应

的输送装置与辅助装置,按工件的加工工艺顺序排列

而成的生产作业线。

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组成

7-2影响机械加工生产线工艺和结构方案的主要因素

是什么 答 a、工件几何形状及外形尺寸b、工

件的工艺及精度要求c、工件材料d、要求生产

率e、车间平面布置f、装料高度

7-4 在拟定自动线工艺方案时应着重考虑哪些方面

的问题?如何解决这些问题?

1)工件工艺基准选择

2)工件输送基准的选择

3)生产线工艺流程的拟定

4)选择合理的切削用量

7-5 简述生产节拍平衡和生产线分段的意义及相应

的措施。

生产节拍平衡的意义:对生产的全部工序进行平

均化,调整各作业负荷,以使个作业时间尽可能相近。

措施:1)作业转移、分解与合并2)采用

新的工艺方法,提高工序节拍;3)增加顺序

加工工位;4)实现多件并行加工,提高单件

的工序节拍

生产线属于以下情况往往需要分段:

1)进行转位和翻转时,分段独立传送;

2)为平衡生产线的生产节拍,对限制性工序采

用“增加同时加工的工位数”时,单独组成工段;

3)当生产线的工位数多时,一般要分段;

4)当工件加工精度要求较高时,减少工件热变

形及和内应力对后续工序的影响。

7-8 组合机床总体设计的内容有哪些?

组合机床总体设计主要是绘制“三图一卡”,就

是针对具体的零件,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、机床总联

系尺寸图和编制生产率计算卡等。

7-9 简述机械加工生产线的总体布局形式及特点。

机械加工生产线的总体布局形式由生产类型、工

件结构形式、工件传送方式、车间条件、工艺过程和生产纲领等因素决定。

1)直接传送方式

直线通过式、折线通过式、并联支线形、框形、非通过式

2)带随行夹具方式

将工件安装在随行夹具上,传送线将随行夹具依次传送到各工位。

3)悬挂传送方式

主要适用外形复杂及没有合适传送基准

的工件及轴类零件,且只是尺寸较小、形状复杂的工件。

7-10 简述柔性制造系统的概念、组成及类型。

柔性制造系统(FMS)是一个以网络为基础、面向车间的开放式集成制造系统,是实现CIMS的基础组成:1)加工子系统2)物流子系统3)控制子系统

类型:柔性制造装置(FMU)、柔性加工单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性生产线(FPL)7-12、柔性制造系统对机床的配置要求是什么

答 兼顾对生产率和柔性的要求 也要考虑系统的

可靠性和机床的负荷率。

7-14FMS总体平面布局的原则和形式是什么

答 原则a、有利于提高加工精度b、排屑方便 便于盛切屑小车推出系统或设置排屑自动输送沟c、便于整个车间的物流通畅和自动化d、避免系统通信线路受到外界磁场干扰e、布局模块化 使系统控制简捷f、有利于人身安全 设置安全防护网g、占地面积小 且便于维修h、便于系统扩展形式基于装备关系的平面布局a、随机布局b、功能布局c、模块布局d、单元布局

基于物料输送路径的平面布局A、直线型布局b、环形布局c、网络型布局

4-19谐波减速器的工作原理是什么特点是什么

柔轮在波发生

器作用下变成椭圆,使其长轴两端的齿与刚轮完全啮合,短轴完全脱开,其余的齿视回转方向的不同分别处于“啮入”、“啮处”状态,由于柔轮比刚轮少两个齿,当波发生器连续回转时,啮入啮出区将随着椭圆长短轴的相位的变化而依次变化,于是柔轮就相对于不动的刚轮沿波发生器转向相反的方向作低速回转。2)

G

R

H

R

H

G

z

z

n

n

n

n

=

-

-

当刚轮固定时,0

=

G

n

则传动比为:

R

G

R

R

H

G

HR z

z

z

n

n

i

-

-

=

=(

机械制造装备设计课后习题答案