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1、 机械制造技术基础 授课教师 机械工程学院李进生教授 课程性质本课程是机械设计制造及其自动化专业的一门主干专业技术基础课程 主要介绍机械产品的生产过程 机械加工工艺装备 机床 刀具 夹具 的基本知识 金属切削过程及其基本规律 机械加工和装配工艺规程设计 典型零件加工 机械加工精度与表面质量的分析与控制 以及制造技术发展趋势等 目的与任务通过本课程的学习 要求学生对机械制造有一个总体的了解和把握 初步掌握金属切削过程的基本规律和机械加工的基本知识 能选择机械加工方法与机床 刀具 夹具及切削加工参数 初步具备制订机械加工工艺规程的能力 掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识 初步具备分析和
2、解决现场工艺问题的能力 一 课程性质 目的与任务 第一章机械加工工艺装备 二 理论教学内容与基本要求 内容 金属切削机床的分类 型号和主要技术参数 工件表面成形方法与机床运动分析 车床与刀具 孔加工机床与刀具 刨床与插床 铣床与铣刀 磨床与砂轮 齿轮加工机床与齿轮刀具 机床夹具 工件的定位原理及定位元件 定位误差分析计算 工件的定位及夹紧装置 机床夹具的设计要求及设计步骤 机床夹具设计举例 重点 金属切削机床的分类 型号和主要技术参数 工件表面成形方法 工件的定位原理及定位元件 定位误差分析计算 难点 工件表面成形方法与机床运动分析 定位误差分析计算 要求 掌握关键表面成形方法 能够合理选用加
3、工机床 掌握机床夹具设计的基本原理和方法 第二章金属切削基本原理 内容 金属切削过程的基本知识 金属切削过程基本规律 金属切削过程基本规律的应用 重点 金属切削过程的基本规律难点 金属切削过程基本规律的应用要求 理解金属切削过程的基本概念 通过研究切削过程中的切削变形 切削力 切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命 卷屑与断屑等现象进行研究 揭示其内在的机理 探索和掌握金属切削过程的基本规律 并根据具体情况具有合理选择加工方法 机床 刀具 切削用量 切削液等 的初步能力 具备将金属切削过程基本规律应用于实际的初步能力 内容 零件制造的工艺过程 工艺规程的作用及设计步骤 定位基准的选择 工
4、艺路线的拟定 加工余量的确定 尺寸链和工序尺寸的确定 时间定额和经济分析 重点 难点 定位基准的选择 尺寸链和工序尺寸的确定 要求 掌握机械加工的基础理论和知识 如定位理论 工艺尺寸链理论 加工精度理论等 在现有的生产条件下 如何采用经济有效的加工方法 合理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件 这是本章所要解决的重点 第三章机械加工工艺规程设计 第四章典型零件的加工 内容 轴类零件加工 套筒类零件加工 箱体类零件加工 圆柱齿轮加工 重点 难点 典型零件的加工工艺方法要求 能够根据典型零件的结构特点 采用恰当的加工工艺方法 内容 机械加工精度的基本概念 影响机械加工精度的因素 加工误差的统
5、计分析 提高加工精度的途径 机械加工后的表面质量 机械加工后的表面粗糙度 控制加工表面质量的工艺途径 重点 影响机械加工精度的因素 机械加工后的表面粗糙度 难点 加工误差的统计分析 控制加工表面质量的方法 要求 通过研究加工系统中各种误差的物理实质 掌握其变化的基本规律 分析工艺系统中各种误差与加工精度之间的关系 寻求提高加工精度的途径 以保证零件的机械加工质量 通过研究零件表面层在加工中的变化和发生变化的机理 掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量的影响规律 并能运用这些规律来控制加工中的各种影响因素 以满足表面质量的要求 第五章机械制造质量分析与控制 绪论 0 1制造业与制造技术0 1 1机
6、械制造业在国民经济中的地位制造是指人类按照所需目的 运用主观掌握的知识和技能 应用可利用的设备和工具 采用有效的方法 将原材料转化为有使用价值的物质产品并投放市场的全过程 它远不只是金属切削 晶片刻蚀和装配过程 而是包括市场调研和预测 产品设计 选材和工艺设计 生产加工 质量保证 生产过程管理 市场营销 售前售后服务以及报废后产品回收处理等产品循环周期内一系列相关的活动 制造业是指对原材料 采掘业的产品和农产品 进行加工或再加工 以及对零部件装配的工业的总称 制造业的社会功能 机械制造业是为用户创造和提供机械产品的行业 包括机械产品的开发 设计 制造生产 流通和售后服务全过程 机械制造业肩负着
7、双重任务 一是直接为最终用户提供消费品 二是为国民经济各行业提供生产技术装备 制造技术是完成制造活动所施行的一切手段的总和 这些手段包括运用一定的知识 技能 操纵可以利用的物质 工具 采取各种有效的方法等 制造在国民经济中的作用 制造业在工业化过程中起着主导作用 不能被其他任何产业所替代 农业和国防现代化离不开制造业的发展 科技现代化同样离不开制造业的发展 制造业不仅是经济和社会发展的物质基础 也是创造人类精神文明的重要手段 在国民经济中起着重要的作用 主要体现在以下几个方面 1 国民经济的支柱产业和主要组成部分2 经济高速增长的发动机 产业结构优化的推动力3 国际竞争力的重要表现 国际贸易的
8、主力军4 实现技术创新的主要舞台 科学技术的基本载体5 有助于塑造工业文明的道德基础和市场秩序 机械制造技术的现状 制造工艺装备落后 低水平生产能力严重过剩 高水平生产能力不足 产品质量和技术水平不高 技术开发能力不强 基础元器件和基础工艺不过关 劳动生产率低下 科技投入严重不足 技术创新能力十分薄弱 产业结构不尽合理 体制不能适应形势的发展需求等 0 1 2机械制造技术的现状与发展前景 机械制造技术的发展趋势 机械制造技术与材料科学 电子科学 信息科学 生命科学 环保科学 管理科学等的交叉 融合1 机械制造基础技术 切削 磨削加工仍然是机械制造的主导加工方法 进一步提高生产率和加工质量是今后
9、的发展方向 2 超精密及微细加工技术 各种精密 超精密加工技术 微细与纳米加工技术在微机电系统 MEMS 等尖端技术中将大显身手 3 自动化制造技术 自动化制造技术将进一步向柔性化 智能化 集成化网络化发展 4 绿色制造技术 节约能源与原材料 回收利用 在产品的整个生命周期中对环境无害等方面发展 0 2 1制造活动定义从系统工程的观点看 产品的制造是物料转变 物料流 能量转化 能量流 和信息传递 信息流 的过程 物料流是指物料经过制造过程产生形貌和位置的转变 如工件经过加工改变形状 尺寸 经过运输改变工位等 能量流是指在制造过程中将能量施加于加工对象并产生相应的变换 信息流是指将要求得到的形状
10、 尺寸 性能等信息向被加工物料传递的过程 物料 能量 信息三者的关系是 在信息控制下 由能量起作用 对物料进行加工从而使之形成产品 人和设备是制造活动的支撑条件 政策与法规是约束条件 即制造活动要符合国家的产业政策 符合环境保护 劳动保护等法规 0 2制造过程 产品的制造过程是将原材料转变成成品的全过程 包括 生产技术准备 毛坯制造 机械加工 热处理 装配 调试检验以及油漆包装等过程 上述过程中凡使被加工对象的尺寸 形状或性能产生一定变化的均称为直接生产过程 而工艺装备的制造 原材料的供应 工件及材料的运输和储存 设备的维修及动力供应等过程 不会使被加工对象产生直接的变化 称为辅助生产过程 在
11、生产过程中直接改变生产对象的形状 尺寸 相对位置和性质 物理 化学 力学性能 等 使其成为合格产品的过程 称为工艺过程 如毛坯制造 机械加工 热处理 装配等 它是生产过程的重要组成部分 工艺过程包括热加工工艺过程 铸造 塑性加工 焊接 热处理及表面处理 机械加工工艺过程 冷加工 和装配工艺过程 0 2 2产品制造过程 0 2 3生产类型与组织机械产品的制造不仅与产品的结构 技术要求有很大关系 而且与企业的生产类型也有很大关系 生产类型是指产品生产的专业化程度 它是由生产纲领所决定的 生产纲领是企业在计划期内产品的产量 计划期为一年的生产纲领 年产量 N可按下式计算 N Qn 1 Q产品的年产量
12、 n每台产品中该零件的数量 备品的百分率 废品的百分率 企业组织产品的生产可以有以下几种模式 1 生产全部部件 组装机器 2 生产一部分关键的零部件 进行整机装配 其余的零部件由其他企业供应 3 完全不生产零部件 只负责设计与销售 第一种模式的企业 必须拥有加工所有零件的设备 形成大而全 小而全的工厂 当市场发生变化时 很难及时调整产品结构 适应性差 第二种模式 如汽车制造业 其关键在于应自己掌握核心技术和工艺 或自己生产高附加值的零部件 如汽车生产厂家只控制底盘 车身和发动机的设计和制造及整车装配 而汽车零配件的生产由众多的中小企业承担 第三种模式具有占地少 固定设备投入少 转产容易等优点
13、较适宜市场变化快的产品生产 0 3零件 毛坯 成形方法按照加工过程中零件质量m的变化 m 可以将零件 毛坯 的制造工艺方法分为材料成形工艺 材料去除工艺和材料累积工艺三种类型 0 3 1材料成形工艺 m 0 材料成形工艺 或贯通流程 是指加工时材料的形状 尺寸 性能等发生变化 而其质量未发生变化 属于质量不变工艺 铸造 锻压 粉末冶金等 0 3 2材料去除工艺 m0 材料累积工艺是指利用一定的方式使零件的质量不断增加的工艺方法 包括传统的连接方法 电铸电镀加工和先进的快速成形技术 绪论 制造 是指人类按照所需目的 运用主观掌握的知识和技能 应用可利用的设备和工具 采用有效的方法 将原材料转化为
14、有使用价值的物质产品并投放市场的全过程 制造技术是完成制造活动所施行的一切手段的总和 这些手段包括运用一定的知识 技能 操纵可以利用的物质 工具 采取各种有效的方法等 机械制造业是为用户创造和提供机械产品的行业 包括机械产品的开发 设计 制造生产 流通和售后服务全过程 机械制造业肩负着双重任务 一是直接为最终用户提供消费品 二是为国民经济各行业提供生产技术装备 1 什么是制造和制造技术 物料 能量 信息三者的关系是 在信息控制下 由能量起作用 对物料进行加工从而使之形成产品 人和设备是制造活动的支撑条件 政策与法规是约束条件 即制造活动要符合国家的产业政策 符合环境保护 劳动保护等法规 2 如
15、何理解制造系统的物料流 能量流和信息量 从系统工程的观点看 产品的制造是物料转变 物料流 能量转化 能量流 和信息传递 信息流 的过程 物料流是指物料经过制造过程产生形貌和位置的转变 如工件经过加工改变形状 尺寸 经过运输改变工位等 能量流是指在制造过程中将能量施加于加工对象并产生相应的变换 信息流是指将要求得到的形状 尺寸 性能等信息向被加工物料传递的过程 产品的制造过程是将原材料转变成成品的全过程 包括 生产技术准备 毛坯制造 机械加工 热处理 装配 调试检验以及油漆包装等过程 上述过程中凡使被加工对象的尺寸 形状或性能产生一定变化的均称为直接生产过程 而工艺装备的制造 原材料的供应 工件
16、及材料的运输和储存 设备的维修及动力供应等过程 不会使被加工对象产生直接的变化 称为辅助生产过程 3 什么是机械制造工艺过程 机械制造工艺过程主要包括哪些内容 在生产过程中直接改变生产对象的形状 尺寸 相对位置和性质 物理 化学 力学性能 等 使其成为合格产品的过程 称为工艺过程 如毛坯制造 机械加工 热处理 装配等 它是生产过程的重要组成部分 工艺过程包括热加工工艺过程 铸造 塑性加工 焊接 热处理及表面处理 机械加工工艺过程 冷加工 和装配工艺过程 按照加工过程中零件质量m的变化 m 可以将零件 毛坯 的制造工艺方法分为材料成形工艺 材料去除工艺和材料累积工艺三种类型材料成形工艺 m 0 材料成形工艺 或贯通流程 是指加工时材料的形状 尺寸 性能等发生变化 而其质量未发生变化 属于质量不变工艺 铸造 锻压 粉末冶金等 材料去除工艺 m0 材料累积工艺是指利用一定的方式使零件的质量不断增加的工艺方法 包括传统的连接方法 电铸电镀加工和先进的快速成形技术 4 按照加工过程中质量m的变化制造工艺方法可分为几种类型 说明各类方法的应用范围和工艺特点
