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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 机械制造生产模式的演变2

1.1.2 机械制造的作用、地位和发展趋势5

1.1.3 机械制造装备的作用、地位和发展趋势7

1.2 机械制造装备的分类11

1.2.1 加工装备11

1.2.2 工艺装备13

1.2.3 仓储输送装备14

1.2.4 辅助装备15

1.3 机械制造装备的设计类型和方法15

1.3.1 设计类型15

1.3.2 一般产品开发设计方法及步骤16

1.4 机械制造装备设计的评价25

1.4.1 评定指标25

1.4.2 价值分析28

1.4.3 设计评价29

习题与思考32

第2章 金属切削机床设计33

2.1 概述33

2.1.1 机床产品的分类34

2.1.2 机床产品设计要求36

2.1.3 机床产品设计的方法37

2.1.4 机床设计步骤38

2.2 金属切削机床总体设计39

2.2.1 机床系列型谱的制定39

2.2.2 机床运动原理方案设计与分析41

2.2.3 表面形成的方法42

2.2.4 非表面形成的运动44

2.3 机床主要参数的设计44

2.3.1 尺寸参数44

2.3.2 运动参数45

2.3.3 动力参数及一般计算方法46

2.4 主传动系统设计50

2.4.1 主传动系统分类和传动方式50

2.4.2 分级变速主传动系统设计52

2.4.3 无级变速主传动系统的设计61

2.5 进给传动系统设计62

2.5.1 进给传动系统的特点、转速和组成62

2.5.2 机械进给传动系统的设计特点63

2.5.3 电气伺服进给系统64

习题与思考66

第3章 机床典型部件设计67

3.1 概述67

3.2 变速箱结构及传动轴和变速机构68

3.2.1 变速箱结构及传动轴68

3.2.2 变速机构72

3.3 主轴部件设计75

3.3.1 主轴部件设计应满足的基本要求76

3.3.2 主轴的传动方式78

3.3.3 主轴部件结构设计79

3.4 滚珠丝杠副传动选型设计90

3.4.1 滚珠丝杠副结构类型和特点90

3.4.2 滚珠丝杠副的代号和标注方法91

3.4.3 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧93

3.4.4 滚珠丝杠副结构的选择计算94

3.5 支承件设计95

3.5.1 支承件设计的基本要求95

3.5.2 支承件的材料96

3.5.3 支承件力学分析97

3.5.4 机座或机架的设计98

3.6 导轨设计103

3.6.1 导轨的功用和分类103

3.6.2 导轨的设计要求104

3.6.3 导轨截面形状选择和导轨间隙调整104

3.6.4 导轨的材料108

3.6.5 导轨的验算109

3.6.6 滚动导轨111

3.6.7 静压导轨112

习题与思考114

第4章 金属切削机床夹具设计115

4.1 概述115

4.1.1 机床夹具的组成116

4.1.2 夹具的分类117

4.2 六点定位原理118

4.3 常用定位元件及约束状态120

4.3.1 支承钉120

4.3.2 支承板120

4.3.3 定位销121

4.3.4 V形块122

4.4 定位误差的分析与计算122

4.5 夹紧机构设计126

4.5.1 夹紧力三要素分析126

4.5.2 常用夹紧机构设计128

4.5.3 典型机床的夹具133

4.5.4 组合夹具的设计137

习题与思考139

第5章 金属切削刀具设计141

5.1 概述141

5.2 刀具的几何角度及切削要素142

5.2.1 切削运动与切削用量142

5.2.2 刀具的几何参数144

5.2.3 刀具角度及工作角度146

5.3 切削基本理论的应用149

5.3.1 工件材料的切削加工性149

5.3.2 切削液的选用150

5.3.3 刀具几何参数的合理选择152

5.3.4 切削用量的合理选择155

5.4 刀具材料156

5.4.1 刀具材料类型156

5.4.2 常用的刀具材料157

5.5 常用刀具的选择161

5.5.1 车刀161

5.5.2 铣刀163

5.6 孔加工刀具165

5.7 齿轮加工刀具167

习题与思考169

第6章 机械加工检测装置170

6.1 概述170

6.1.1 光学检测装置及其类型171

6.1.2 电磁检测装置及其类型172

6.1.3 电量检测装置及其类型172

6.1.4 其他检测装置及其类型173

6.2 机床运动位移检测装置174

6.2.1 电感式传感器174

6.2.2 电容式位移传感器177

6.2.3 光栅尺原理及其应用179

6.2.4 感应同步器181

6.2.5 角数字编码器182

6.2.6 激光干涉测量原理185

6.2.7 三坐标测量仪189

6.3 加工系统在线测量与监测193

6.3.1 孔径的自动测量193

6.3.2 探针式红外自动测量系统194

6.3.3 加工误差在线检测与补偿系统195

6.3.4 在线检测加工尺寸和刀具磨损情况196

6.3.5 用探针在线检测刀具状态196

6.3.6 刀具状态的智能化在线监控系统196

习题与思考197

第7章 机械制造物流系统设计198

7.1 概述198

7.2 制造业物流系统总体设计201

7.2.1 生产物流系统的布置方式201

7.2.2 精益生产方式物流系统布置202

7.2.3 物流设备及其选择与设计要求203

7.3 上、下料装置设计203

7.3.1 卷状料上料装置204

7.3.2 棒状料上料装置204

7.3.3 件料上料机构206

7.4 上、下料机器人（机械手）208

7.4.1 机器人的基本构成209

7.4.2 机器人的结构形式和运动形态分类210

7.4.3 机器人主要技术参数212

7.4.4 机器人主要部件213

7.5 物流输送装置的设计224

7.5.1 带式输送机224

7.5.2 螺旋输送机227

7.5.3 辊子输送机229

7.5.4 链板输送机232

7.5.5 悬挂输送机234

7.5.6 自动运输小车236

7.6 自动化立体仓库237

7.6.1 自动化立体仓库的分类237

7.6.2 自动化立体仓库的构成238

7.6.3 自动化立体仓库总体设计242

习题与思考246

第8章 智能制造系统与装备247

8.1 概述247

8.2 智能制造系统模式250

8.3 智能制造关键技术251

8.3.1 先进制造基础技术252

8.3.2 新一代信息技术253

8.3.3 人工智能技术254

8.3.4 制造优化技术255

8.3.5 大数据分析与决策支持技术256

8.4 智能制造装备256

8.4.1 智能制造装备国内外发展现状257

8.4.2 智能制造装备关键技术260

8.4.3 精密、超精密和智能机床产品271

习题与思考275

第9章 机械制造装备设计范例276

9.1 机械制造装备设计基本方法276

9.2 C6140卧式车床数控化改造设计（范例1）277

9.2.1 概述277

9.2.2 总体方案的确定278

9.2.3 进给传动部件的计算和选型280

9.3 激光加工机的设计（范例2）287

9.3.1 概述287

9.3.2 轴的伺服传动系统设计288

9.3.3 x轴的伺服传动系统设计291

9.4 机械手自动控制（范例3）294

9.4.1 设计任务与控制要求294

9.4.2 控制方案295

9.5 钻床夹具设计（范例4）298

9.5.1 设计任务298

9.5.2 加工工艺分析与设计299

9.6 成形车刀的计算与设计（范例5）303

9.6.1 设计任务303

9.6.2 圆体成形车刀设计303

习题与思考309

参考文献310