机械制造基础课件绪论(第一章).ppt

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1、机械制造技术基础,机械制造技术基础是机械类各专业的主干专业技术基础课程。通过本课程的教学，应使学生了解和掌握机械制造技术的有关基本理论、基本知识和基本技能，为后续课程学习打下良好的基础。,课 程 介 绍,教学目标通过本课程学习，使得学生对制造活动有一个整体、全貌的了解和把握。掌握金属切削过程的基本理论和基本规律；掌握机械加工的基本知识，能够合理、正确的选择加工方法与机床刀具；掌握机械加工质量与控制的基本理论与知识，初步具备设计专用夹具和制定工艺规程的能力，以及分析现场工艺问题的能力；了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展概况，初步具备对制造系统、制造模式选择决策能力。,学 习 方 法,机械制

2、造技术基础是一门综合性、实践性、灵活性较强的课程，它涉及了毛坯制造、金属材料、热处理、公差配合等方面的知识。因此，希望学习本课程时必须重视，即通过学习、课程设计及工厂调研来更好地体会、加深理解。本书给出的仅是基本概念与理论，真正的掌握与应用必须在不断的实践理论实践的循环中善于总结，才能达到真正的掌握这门课程的核心。,学,教,教 学 环 节,课堂讲授课堂讨论实验课课外作业,成 绩 评 定,1. 期末考试成绩（50） 2. 出勤及课堂纪律（10）3. 听课笔记（5）4. 作业成绩（15）5. 实验成绩（20）,实 验 安 排,1、机械制造加工方法； 2、机械加工质量及控制； 3、工艺规程的制定；,

3、使用教材于俊一、邹青主编。机械制造技术基础M，机械工业出版社，2009.2,目 录第1章 绪论第2章 金属切削过程第3章 机械制造过程中的加工方法及装备第4章 机械加工质量及其控制第5章 工艺规程设计第6章 机床夹具设计第7章 机械制造技术的新发展,第一章 绪 论 第一节 机械制造业在发展我国国民经济中的地位与作用,一、机械制造技术的发展 新石器时代：大约1万年前青铜器时代：公元前2000年铁器时代 ：公元前3400年18世界中叶：蒸汽机的发明（第一次工业革命）（乾隆）19世纪末 ：内燃机的发明（洋务运动末期、甲午战争前）20世纪50年代：数控机床（新中国）20世纪60年代：数控机床的应用（三

4、年自然灾害、大跃进）20世纪80年代：CAD/CAM（改革开放）20世纪90年代：绿色制造（改革快车道）,国民经济持续发展的基础；工业化、现代化建设的发动机和动力源；技术进步的主要舞台；提高国民生活水平、巩固国防安全、发展现代文明的物质基础国际竞争取胜的法宝。,二、机械制造技术的地位和作用,1865年，清政府在上海创办江南机械制造局；1865年，李鸿章创办了中国近代机械工业的金陵制造局；1866年，左宗棠创办了中国最大的船舶制造厂福州船政局；清末和民初，军事工业在机械行业中占有重要的地位。据统计共 计军工企业23个，分布21个省市。建国初期，万吨水压机为代表的各种重型装备研制成功，标志中 国有

5、了自己的工业脊梁。20世纪6070年代， “两弹一星”研制成功以及核潜艇的服役 拉动了军民企业的共同发展。进入近代以来，中国的机械工业体系发展的非常迅猛，从民用到 军用，从陆地到太空，从宏观到微观，中国的工业体系越来越健 全。,三、我国的机械工业体系：,新中国用了近70年的时间走过了工业发达国家200年的历程，成就举世瞩目的成绩，但与世界先进水平比较，我们仍然有很大的差距，我国国民经济建设中和高新技术产业所需要的重大装备的国内自给率不到50%，高档制造装备和科学仪器大部分依赖进口。国内企业研发新产品的周期高于国外工业发达国家的新产品开发周期。国内制造业仍存在着能源资源消耗高、污染严重、自主创新

6、能力薄弱、区域产业结构趋同、服务率低、高水平人才短缺等问题亟待解决。,大力振兴装备制造业，是我国政府提出的一项重要任务，是树立和落实科学发展观，走新型工业化道路，实现国民经济可持续发展的战略举措。选择一批对国家经济安全和国防建设有重要影响，对促进国民经济可持续发展有显著效果，对结构调整、产业升级有积极带动作用，能够尽快扩大自主装备市场占有率的重大技术装备和产品作为重点，加大政策支持和引导力度，实现关键领域的重大突破。,发展大型清洁高效发电装备，包括百万千瓦级核电机组、超超临界火电机组、燃气-蒸汽联合循环机组、整体煤气化燃气-蒸汽联合循环机组、大型循环流化床锅炉、大型水电机组及抽水蓄能水电站机组

7、、大型空冷电站机组及大功率风力发电机等新型能源装备，满足电力建设需要。开展1000千伏特高压交流和800千伏直流输变电成套设备的研制，全面掌握500千伏交直流和750千伏交流输变电关键设备制造技术。以一批大型乙烯项目为国产化依托工程，通过引进关键技术消化吸收再创新和自主开发，实现百万吨级大型乙烯成套设备和聚酯成套设备国产化。,进行大型煤化工成套设备的研制开发，满足中国能源结构调整的需要。研制大型薄板冷热连轧成套设备及涂镀层加工成套设备，实现成套设备国产化，满足汽车工业和家电等行业发展需要。发展大型煤炭井下综合采掘、提升和洗选设备以及大型露天矿设备，实现大型综采、提升和洗选设备国产化。开发大型海

8、洋石油工程装备、30万吨矿石和原油运输船、海上浮动生产储油轮(FPSO)、10000箱以上集装箱船、LNG运输船等大型高技术、高附加值船舶及大功率柴油机等配套装备。,以铁路客运专线、城市轨道交通等项目为依托，通过引进消化吸收先进技术和自主创新相结合，掌握了时速350公里以上高速列车复兴号等装备核心技术，使中国轨道交通装备制造业在较短时间内达到世界先进水平。发展大气治理、城市及工业污水处理、固体废弃物处理等大型环保装备，以及海水淡化、报废汽车处理等资源综合利用设备，提高环保设备研发制造水平。满足铁路、水利工程、城市轨道交通等建设项目的需要，加快大断面岩石掘进机等大型施工机械的研制，尽快掌握关键设

9、备制造技术。,发展重大工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，满足重点建设工程及其他重大(成套)技术装备高度自动化和智能化的需要。发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、航空航天等工业发展的需要。发展新型纺织机械，重点对日产200吨以上涤纶短纤维成套设备、高速粘胶长丝连续纺丝机、高效现代化成套棉纺设备、机电一体化剑杆织机和喷气织机等新型成套关键设备技术攻关和产业化，促进纺织行业技术升级。,发展集成电路关键设备、新型平板显示器件生产设备、电子元器件生产设备、无铅工艺的整机装联设备、数字化医疗影像设备、生物工程和医药生产专用设备等，促

10、进装备制造业全面升级。发展新型、大马力农业装备，提高大马力拖拉机、半喂入水稻联合收割机、玉米联合收割机、采棉机等国产化水平和技术档次，改变拖拉机、新型农业装备主要依赖进口的状况。发展民用飞机及发动机、机载设备。,一、生产过程、工艺过程和机械加工工艺过程1. 生产过程生产过程是指将原材料转变为成品有关劳动过程的总和。一般机械厂都是从其他工厂取得制造机器所需要的原材料或者半成品。 生产过程包括：原材料采购运输和保管，原料做成毛坯，毛坯制造称为零件，零件和产品的装配、检验、表面修饰和包装等劳动过程。,第二节 机械制造厂的生产过程和工艺过程,随着机械产品的复杂程度不同，其生产过程可以由一个车间或一个工

11、厂完成，也可以由多个工厂联合完成。例如：,2. 工艺过程 生产过程中，是指直接改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程，称为工艺过程；其他过程成为辅助过程。例如数据统计、运输等。 工艺过程可根据其具体内容分为以下几个方面：,3. 机械加工工艺过程 采用各种加工办法（车、铣、刨、磨、钻、镗、电火花等）直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置与性质等，使之成为零件的工艺过程成为机械加工工艺过程。它直接决定了零件和机械产品的精度，是整个生产过程的重要组成部分。,生产过程,工艺过程,机械加工工艺过程,本课程讲述的机械加工工艺过程和装配工艺过程，锻造、铸造、冲压、焊接等工艺过程是

12、在“材料成型技术基础”课程中讨论，热处理则是在“工程材料”课程中讨论。 一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定条件下是最合理的，人们把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用来指导生产，这个文件成为工艺规程。,二、工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一系列的工序组合而成，毛坯依次完成这些工序而成为成品。1. 工序一个工人或一组工人在一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程，叫工序。 工序具有两个基本的特征（1）工序中的工人、工件和所用的机床或工作地点不能改变，否则就是另一工序。（2）加工如果中间插入时效处理，则破坏工序的连续性，应

13、把这两次加工分成两道工序。,2. 工步工步是工序的组成单元，在加工表面（或者装配时的连续表面）加工（或装配）工具不变的情况下，所联系完成的那一部分工序称为工步。3. 走刀在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可以分为几次切削。每切削一次，就成为一次走刀。,如图8.1所示阶梯轴，其工序划分为表8.1所示。在工序1中，车端面和钻中心孔是两个工步，在工序2中，车外圆、切槽和倒角是三个工步。,图8.1 阶梯轴简图,表8.1阶梯轴工艺过程,在机械加工过程中，为了简化工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干相同的工步，通常看做一个工步，如下图8.2所示零件上四个15的孔，在一道工序经连续钻削而成，可以视为

14、一个工步。 如图8.3所示，为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个表面的工步为复合工步。通常在工艺文件上，复合工步也是为一个工步。,图8.2 简化相同工步,图8.3 复合工步,4. 安装与工位 工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程，称为安装。在一道工序内，工件可能安装一次或者几次，然而为了减少装夹误差，安装次数越少越好。,为了减少工件的安装次数，在加工中常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具及多轴机床，可使得工件在一次安装中在机床上分别处于不同的位置进行加工。 如图8.4，利用回转工作台，在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩乱和铰孔等四工位加工。采用多工位加工可以减少工件安装次数，缩短

15、辅助时间，提高生产率。,图8.4 多工位加工工位1-装卸工件工位2-钻孔工位3-扩孔工位4-铰孔,第三节 生产纲领和生产类型,社会对于机械产品的需求是多种多样的，有些产品结构复杂，有些结构简单；有些产品技术要求高，比较精密，有些就不需要那么精密；有些产品社会需求量比较大，有些比较小。根据加工零件的年生产纲领和零件本身的额特性（轻重、大小、结构复杂程度、精密程度等）。将零件的生产类型分为单件生产、成批生产和大量生产三种。,单件生产：单个地生产不用的产品，很少重复，甚至于完全不重复。即产品的品种繁多，每种产品仅制造一个或者少数几个。例如重型机器制造、专用设备制造和新产品的试制等。2. 大量生产：产

16、品的产量很大，在每台机床上长期重复完成某一个工件的某道工序。例如汽车、拖拉机、自行车、轴承等产品的制造，通常属于大量的生产。3. 成批生产：一年中分批的制造相同的产品，生产周期程周期性的重复。例如机床制造、电动机和纺织机械的生产均属于成批生产。,4. 生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 零件的生产纲领可以按照下式计算： 式中： 零件的生产纲领（件年）； 产品的年产量（台年）； 每台产品中该零件的数量（件/台） 备品率； 废品率。 生辰纲领对工厂的生产过程和生产组织起了决定性的作用。生产纲领不同，生产的专业化程度，采用的工艺方法、机床设备和工艺装备等也不相同。,表

17、8.3 各类生产类型的工艺特征,第四节 基 准,用来确定生产对象几何要素几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准。基准可以分设计基准和工艺基准两类。一、设计基准 设计图样上标注设计尺寸所依据的基准，称为设计基准。,例如，在图4-1所示的钻套，轴线o-o是外圆40h6及内孔D的设计基准；端面A是端面B、C的设计基准；内孔D的轴心线是40h6外圆的径向圆跳动和B面端面圆跳动的设计基准。在图4-2所示的图形中，外圆40是外圆60的设计基准。,图4-1,图4-2,图4-3所示的零件，60是外圆40及内孔24的设计基准；端面B是端面C、D的设计基准；外圆60是40和24内孔同轴度的设计基准。,图4-3,

18、二、工艺基准 工艺过程中所使用的基准，称为工艺基准。按其用途不同，又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。工序基准 在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形状和位置所依据的基准。,图4-4是一个工序简图，图中端面C是端面T的工序基准，端面T是端面A、B的工序基准，,图4-4,孔中心外圆D和内孔d的工序基准。为了减小误差尽量使得设计基准和工艺基准重合,定位基准 在加工中用作定位的基准，称为定位基准。作为定位基准的点、线、面，在工件上有时不一定具体存在（孔的中心线、轴的中心线），而常由某些具体的定位表面来体现，这些定位表面就称为定位基面。测量基准 工件在加工中或者加工后，测量尺寸和形位误差

19、所依据的基准称为装配基准。装配基准 装配时用来测量零件或部件在产品中相对位置所依据的基准，称为装配基准。,第五节 工件的装夹与定位,一、工件的装夹 工件在加工前，必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位。为了使定位好的工件在加工过程中始终保持正确的位置，不受切削力、惯性力等力的作用而发生位移，还需要将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合称为装夹。 定位过程与夹紧过程都可能使得工件偏离所要求的正确位置而产生的定位误差与夹紧误差，这两者之和就是装夹误差。 工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。,工件装夹有找正装夹和夹具装夹

20、，找正装夹又可分为直接找正装夹和划线找正装夹。直接找正装夹 用划针、千分表直接按工件表面找正工件的位置并夹紧，称为直接找正装夹。直接找正装夹效率低，对操作工人技术水平要求高，但如果用精密的检具细心找正，就可以获得很高的定位精度（0.010.005mm），这种方法多用于单件生产或装夹精度要求特别高的场合。,划线找正装夹 根据零件图纸要求，在工件划出中心线、对称线和待加工面的轮廓线、找正线，然后找正线找正工件在机床上的位置并夹紧，这种装夹方式称为划线找正装夹。 与划线找正装夹方法相比，划线找正方法增加了一道技术水平要求高且费时的划线工序，生产率低，由于划线的线条本身就有一定宽度，故其找正误差大（0

21、.20.5mm）。划线找正装夹多用于单件小批量难以用直接找正的方法装夹的、形状比较复杂的铸件或锻件。,夹具装夹 产品产量大时，无论划线找正，还是直接找正，均不能满足生产率的要求。这时候，一般需要用夹具来装夹工件，夹具一般要求安装在机床上，工件按要求装夹在夹具上，不需要进行找正就可进行加工。 使用夹具装夹工件，不仅可以保证装夹精度，而且可以明显提高装夹效率，还可以减轻工人的劳动强度，对工人技术水平要求不高。成批生产和大量生产中广泛采用夹具装夹工作。,二、工件的定位 物体在空间内具有六个自由度，即沿着三个坐标轴的移动，和绕三个坐标轴的转动。如果完全限制了这六个自由度，那么物体在空间的位置就被确定了

22、。 工件在加工前，必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的工件，这个正确的位置就是这一道工序加工要求，有时候不一定要完全限制六个自由度。,综上所述，欲使工件在空间处于完全确定的位置，就必须选用与加工件相适应的六个支撑点来限制工件在空间的六个自由度，这就是工件定位的六点定位原理。 分析工件定位所限制的自由度数时，必须把定位于夹紧区别开来。 工件加工所需要限制的自由度必须完全限制，否则就会产生欠定位现象。欠定位情况在实际加工过程中是不允许。 工件定位是通过定位元件来实现的，在选择定位元件的时候，原则上是不允许出现几个定位元件同时限制工件某一个自由度的定位现象，称为过定位。,课堂作业,什么是生产过程、工艺过程和工艺规程？什么是工序、工步、工位1和走刀？什么是安装？什么是装夹？它们之间有什么区别？单件生产、成批生产、大量生产各有哪些工艺特征?什么是工件的定位？什么是工件的夹紧？什么是工件的欠定位？什么是工件的过定位？书本课后习题1-10书本课后习题1-11,