机械制造技术基础ppt.ppt

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1、绪 论一一、制造业与制造技术制造业与制造技术1 1 、制造制造 广义理解：广义理解：制造制造 =生产生产 CIRPCIRP定定义义：制制造造包包括括制制造造企企业业的的产产品品设设计计、材材料料选选择择、制制造造生生产产、质质量量保保证证、管管理理和和营营销销一一系系列列有有内内在在联系的运作和活动。联系的运作和活动。狭狭义义理理解解：生生产产过过程程从从原原材材料料成成品品直直接接起起作作用用的的那那部部分分工工作作内内容容，包包括括毛毛坯坯制制造造、零零件件加加工工、产产品品装装配、检验、包装等具体操作（物质流）。配、检验、包装等具体操作（物质流）。2 2 、制造业制造业 美国将机械、电子

2、、轻工、纺织、冶金、化工等行业美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业。列为制造业。3 3、制造技术制造技术 在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各种手段的总和，称为制造技术。种手段的总和，称为制造技术。运用一定的知识、技能运用一定的知识、技能操纵可以利用的物质、工具操纵可以利用的物质、工具采取有效的方法采取有效的方法 手段包括手段包括 与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也有与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的各广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的各个

3、方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产品个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产品概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息处概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息处理系统。理系统。1717世世纪纪6060年年代代，瓦瓦特特改改进进蒸蒸汽汽机机，标标志志第第一一次次工工业业革革命命兴起，工业化大生产从此开始兴起，工业化大生产从此开始 1818世世纪纪中中，麦麦克克斯斯韦韦尔尔建建立立电电磁磁场场理理论论，电电气气化化时时代代开开始始 2020世世纪纪初初，福福特特汽汽车车生生产产线线，泰泰勒勒科科学学管管理理方方法法，标标志志自动化时代到来（以大量生产为特征自动化时代到

4、来（以大量生产为特征Mass ProductionMass Production）二二战战后后，计计算算机机、微微电电子子技技术术，信信息息技技术术及及软软科科学学的的发发展展，以以及及市市场场竞竞争争的的加加剧剧和和市市场场需需求求多多样样性性的的趋趋势势，使使中中小小批批量量生生产产自自动动化化成成为为可可能能，并并产产生生了了综综合合自自动动化化和和许许多多新的制造哲理与生产模式。新的制造哲理与生产模式。进进入入2121世世纪纪，制制造造技技术术向向自自动动化化、柔柔性性化化、集集成成化化、智智能化、精密化和清洁化能化、精密化和清洁化的方向发展。的方向发展。4 4 、制造业的发展制造业的

5、发展 国国民民经经济济的的支支柱柱产产业业，国国民民经经济济总总收收入入的的60%以以上上来来自自制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。美美国国：约约1/1/4 4人人口口直直接接从从事事制制造造业业，其其余余人人口口中中又又有有约约半半数人所做工作与制造业有关。数人所做工作与制造业有关。日日本本由由于于重重视视制制造造业业，二二次次大大战战后后3030年年时时间间，发发展展成成为为世界经济大国。世界经济大国。机械制造业是制造业的基础机械制造业是制造业的基础,是重中之重。是重中之重。与与此此相相反反，美美国国在在一一段段相相当当长长时时间间内内忽忽

6、视视了了制制造造技技术术的的发发展展，结结果果导导致致经经济济衰衰退退，竞竞争争力力下下降降，出出现现在在家家电电、汽汽车车等等行行业业不不敌敌日日本本的的局局面面。直直至至上上世世纪纪8080年年代代初初，美美国国才才开开始始清清醒醒，重重新新关关注注制制造造业业的的发发展展，至至19941994年年美美国国汽汽车车产产量重新超过日本。量重新超过日本。5 5 、制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 (1)(1)我我国国机机械械制制造造业业与与世世界界发发达达国国家家的的差差距距 困困难难：技技术术上上落落后后，资资金金不不足足，资资

7、源源短短缺缺，管管理理体体制制、周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机）机机遇遇：中中国国已已加加入入WTOWTO；制制造造业业的的世世界界格格局局已已经经和和正正在在发发生生重重大大变变化化，欧欧、亚亚、美美三三分分天天下下局局面面正正在在形形成成，世世界界经经济济重重心心开开始始向向亚亚洲洲转转移移已已出出现现征征兆兆，制制造造业业的的产产品品结结构、生产模式也在迅速变革之中构、生产模式也在迅速变革之中 (2)(2)机遇与挑战机遇与挑战 发展迅速，成绩瞩目发展迅速，成绩瞩目存存在在阶阶段段性性的的差差距距:产产品品质质量量和和水水平平不不高高，

8、技技术术开开发发能能力力不不强强，基基础础元元器器件件和和基基础础工工艺艺不不过过关关，生生产产率率低低下下，科科技投入严重不足。技投入严重不足。机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。挑战与机遇并存。挑战与机遇并存。6 、我国机械制造业面临的机遇和挑战我国机械制造业面临的机遇和挑战1 1、制造系统结构制造系统结构图1 制造系统功能结构经营管理信息流生产管理信息流技术信息流物质流用户、市 场 与 外 部 环 境经营管理市场与销售研究与开发资源管理财务生产管理工程设计采购车间制造（加工、装配、检验、输送、存储 ）质量控制二二、单工序与制造系统单工序

9、与制造系统2 2、制造系统特性制造系统特性软件硬件图2 制造系统结构特性(1)(1)结构特性结构特性 制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分发挥效能，必须有软件支持。(2)(2)转变特性转变特性主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。获取阶段转变阶段分配阶段图3 制造系统的物质流原材料供应者原材料库存零件加工零件库存装配成品库存最终用户压力加工油漆车身装配内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配 车身安装 最后试验发动机装配发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆机械加工自动线热处理图4 汽车生产物流示意图需求订货信息生产计划信息进度计划信息作业计划信息生产结果数据生产

10、控制信息生产技术信息产品设计信息综合生产计划生产进度计划作业计划生产实施生产控制产品设计工艺过程计划工艺过程信息计划阶段实施阶段控制阶段图5 制造系统的程序特性(3)(3)程序特性程序特性l l 程序程序 一系列按时间和逻辑安排的步骤一系列按时间和逻辑安排的步骤l l 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图（图1-61-6）研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使生产活动达到最佳化。3 3、制造系统的物质流与信息流制造系统的物质流与信息流误差流物流资金流规划控制需求信息流实施（车间或现场）原材料产品与服务能源能量流图6 制造系统的五种流三三、零件与机器零件与机器v零件是机器的组成单元

11、,装配机器时是由零件单元逐一装配而成,但在设计的时候却是从整台机器开始的。零件的精度要求来自于整台机器的完美质量。图1-16 工艺相似零件组v而在制造过程中，则先加工出合格的零件，然后再通过合理的装配工艺将零件装配成满足一定功能的机器。四、本课程的内容和学习要求四、本课程的内容和学习要求v本课程主要介绍机械产品的生产过程及生产活动的本课程主要介绍机械产品的生产过程及生产活动的组织、机械加工过程及其系统。包括金属切削过程组织、机械加工过程及其系统。包括金属切削过程的基本理论及其基本规律，机械加工和装配工艺规的基本理论及其基本规律，机械加工和装配工艺规程的基本知识及其设计，机械加工精度及表面质量程

12、的基本知识及其设计，机械加工精度及表面质量的概念及其控制方法，精密与超精密加工，现代制的概念及其控制方法，精密与超精密加工，现代制造技术的发展前沿与发展趋势。造技术的发展前沿与发展趋势。五、本课程的学习方法五、本课程的学习方法v综合性综合性注意联系和综合应用以往所学知识注意联系和综合应用以往所学知识v实践性实践性注意理论联系生产实际，重视实践性环节注意理论联系生产实际，重视实践性环节v灵活性灵活性掌握基本原理，活学活用掌握基本原理，活学活用1.1 1.1 零件的成形原理零件的成形原理1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法第一章第一章 机械加工方法机械加工方法 1.1 1.1 零件的成形原理零

13、件的成形原理v第一节零件的成形原理第一节零件的成形原理v1.零件成形方法v1.1m0材料去除工艺 m0材料累积工艺 m0，20世纪80年代出现额快速成形技术，在成形中通过材料获得所需形状，这种造形方法又称为材料累加法。1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法1.1.车削车削2.2.洗削洗削3.3.刨削刨削4.4.钻削和镗削钻削和镗削5.5.齿面加工齿面加工6.6.复杂曲面加工复杂曲面加工7.7.磨削磨削8.8.特种加工特种加工 机机械械加加工工方方法法1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法1.车削 车削方法的特点是工件旋转，形成主切削运动，因此车削工后形成的面主要是回转表面，也可加工工件的端

14、面。通过刀具相对工件实现不同的进给运动，可以获得不同的工件形状。如：内外圆柱面、锥面、旋转曲面等等。加工精度。一般为IT8IT7,表面粗糙度Ra为6.31.6um。精车时，可达IT6IT5,表面粗糙度Ra为0.40.1um1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法2.铣削 铣削加工是在铣床上利用铣刀加工工件的一种方式，铣刀是多齿刀具，加工时，铣刀作旋转运动，工件相对铣刀作纵向或横向进给运动，完成平面（斜面、台阶）、沟槽（T型槽、燕尾槽、键槽）、成形面（圆弧、齿轮、螺旋）、切断等加工，因此，铣削加工在机械制造行业中应用十分广泛。铣削的加工精度一般可达IT8IT7，表面粗糙度Ra为6.30.8um.

15、1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法 铣削加工时，根据铣刀旋转方向与工件进给运动方向的关系，可分为顺铣和逆铣两种方式。下面以圆 柱铣刀铣平面为例进行分析。1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法 所谓顺铣是指铣削时在铣刀与工件的接触处，铣刀旋转方向与工件进给运动方向相同。此时铣刀作用在工件上 的水平铣削分力F纵与进给方向相同。逆铣是指铣削时铣刀旋转方向与工件进给运动方向相反，此时水平铣削分力F纵与进给方向相反。铣削时，工作台的纵向进给机构的丝杠螺母传动副以一侧面为工作面，另一侧有一定的间隙。顺铣时，进给推力Ff，使丝杠与螺母的螺纹在一个侧面相互紧贴，而在另一侧面则出现间隙。此时铣刀刀齿对工

16、件的作用分力F纵传给工作台，使其受拉力，当拉力较大时，丝杆与螺母的紧贴面便会向存在间隙的一侧突然转移，使进给量突然增加一个间隙量。而且作用力F纵是不稳定的，时大时小，时有时无，这样，工作台就会在铣削加工过程中产生无规则的窜动现象，严重时甚至会引起啃刀、打刀等事故，工件也可能报废。1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法 逆铣时，铣削分力F纵与进给方向相反，F纵的作用始终是使丝杠螺纹右 侧面贴紧螺母，不会产生工作台窜动现象，能够保证工作台实现平稳进给。3.刨削 刨削时，刀具往复直线运动为主切削运动，如下图所示。因此，刨削速度不可能太高，生产效率低。刨削比铣削平稳，加工精度一般可达IT8IT7，表

17、面粗糙度Ra为3.21.6um。精刨时平面度可达0.02/1000，表面粗糙度Ra为0.80.4um。4.钻削和镗削 钻床是孔加工最常用的方法，钻头的旋转运动为主切削运动，钻头的轴向运动是进给运动。钻削的加工精度低，一般只能达到IT13IT11，表面粗糙度Ra为12.50.8um。要获得高的精度等级，在钻削后常用扩孔和绞孔的工艺方法。绞削加工精度一般为IT9IT8，表面粗糙度Ra为1.60.4um。为了保证孔轴线的位置精度和直线度，常采用镗削加工，镗刀和车刀基本相同，不同之处是镗刀随镗杆一起转动，形成主切削运动，而工件不动。镗孔加工精度一般为IT10IT8，表面粗糙度Ra为3.20.8um。5

18、.齿面加工齿轮加工机床的种类繁多，构造各异，加工方法也各不相同，按齿面加工原理来分，有范成法和成形法。（1 1）成形法）成形法 成形法利用与被加工齿轮齿槽截形相一致的刀具齿形，在齿坯上加工齿面。1.2 机械加工方法机械加工方法（2）范成法）范成法 用范成法加工齿轮时，刀具与工件模拟一对齿轮（或齿轮与齿条）作啮合运动（范成运动），在运动过程中，刀具齿形的运动轨迹逐步包络出工件的齿形。1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法6.6.复杂曲面加工复杂曲面加工（自学）（自学）7.7.磨削磨削 磨削以砂轮或其他磨具对工件进行加工，如下图所示。其主磨削以砂轮或其他磨

19、具对工件进行加工，如下图所示。其主运动石砂轮的旋转运动。砂轮上的每个磨粒都可以看成一个运动石砂轮的旋转运动。砂轮上的每个磨粒都可以看成一个微小的刀齿，磨削过程实际上磨粒对工件表面的切削、刻削、微小的刀齿，磨削过程实际上磨粒对工件表面的切削、刻削、滑擦三种作用的综合效应。磨削时，由于切削刃很多，所以滑擦三种作用的综合效应。磨削时，由于切削刃很多，所以加工过程平稳、精度高、便面粗糙度值小。精度可达加工过程平稳、精度高、便面粗糙度值小。精度可达IT7IT5，表面粗糙度Ra为1.60.025um。精磨时，表面粗糙度Ra为1.00.008um。磨削的另一个特点是可以对淬硬的工件进行加工，因此，磨削往往作为最终加工工序。1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法1.2 1.2 机械加工方法机械加工方法8.特种加工特种加工（自学）（自学）