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1、课程名称： 制造技术及发展上课时间： 周三 9-10节（1-15周）上课地点： 桃西楼 202答疑时间： 每周五晚7：00 9：00答疑地点： 15号楼404室机械系办公室任课教师： 刘军电 话： 63554632（办）、13015524951办 公 室： 15号楼404机械系办公室考核形式：平时（20%，上课+作业等）+考试(80%)考试时间、地点：教务处安排（从网上查看）制造技术及发展主讲： 刘 军 教材：自编、讲义 班级：临班0632（135人） 学时：30制造技术及发展 4 材料成型制造技术 5 金属切削加工技术 6 特种加工技术 7 工艺过 程设计 基础 8 制造自动化技术 9 制造
2、技术的发展与先进制造技术机械制造的生产过程：将原材料（或半成品）转变成品的全过程称为生产过 程。生产过程包括：7.1 工艺过程的基本知识7.1.1 生产过程、工艺过程与工艺系统 （1）机械产品生产过程7 工艺过程设计基础2011年5月11日第10次课20学时1）原材料的运输和保存；2）生产技术准备工作：制订生产计划、制订工艺文件、准备生产工具、制造 毛坯（铸、锻、型材、粉末冶金车间）；3）零件的加工和热处理（机械加工、 冲压、焊接、铆接、热处理等车间）；4）部件和整机的装配（装配车间）；5）机器的检验、试验和调整（试验车 间）；6）油漆和包装；7）出厂（入库）此外还有生产辅助工作：设备维修、
3、原料的运输、保管 、准备、刀具刃磨、生 产统计、核算等工作。由于机械产品的主要劳动过程都使被加工对象的尺寸、形状和性能产生一定的 变化，即与生产过程有直接关系，因此称 为直接生产过程。而机械产品的辅助劳动过程虽然不是使加工对象产生直接变化， 但也是非常必要的，因此称为辅助生产过 程。所以，机械产品的生产过程是由直接 生产过程和辅助生产过程所组成。 随着机械产品复杂程度的不同，其生产过程可以由一个车间或一个工厂完成， 也可以由多个工厂协作完成。（2）机械加工工艺过程在生产过程中凡直接改变生产对象的形状、尺寸、性质（物理性能、化学性 能、机械性能）以及相对位置关系等使其 成为成品或半成品的过程称为
4、工艺过程； 其它过程则称为辅助过程，例如统计报 表、动力供应、运输、保管、工具的制造 修理等。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工 艺过程。采用机械加工的方法，直接改变 毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成 为零件的过程称为机械加工工艺过程，简 称工艺过程。机械制造工艺学只研究机械 加工工艺过程和装配工艺过程。所以，机 械加工工艺过程和装配工艺过程是主要学 习内容。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 一种工艺过程在特定的条件下是最合理的，人们把它的有关内容用文件的形式固 定下来，用以指导生产，这个文件称为工 艺规程。工艺规程是指导生
5、产的重要文 件，也是组织和管理生产的基本依据。当然，工艺规程也不是一成不变的，随着科学技术的发展，一定会有新的更合 理的工艺规程来代替旧的相对不合理的工 艺规程。但是，工艺规程的修订必须经过 充分的实验论证，并须一个严格履行审批 手续。（2）机械加工工艺过程的组成零件的机械加工工艺过程和装配工艺 过程都是按一定的顺序逐步进行的。机械 加工工艺过程往往是比较复杂的。在这个 过程中，根据被加工零件的结构特点和技 术要求，常采用各种不同的加工方法和设 备，并通过一系列加工步骤，才能将毛坯 变成零件。为了比较客观地反映这一过 程，也为了对这个过程的分析和描述比较方便，就需要研究这一过程的组成，并对 其
6、组成单元作出科学的定义。机械加工工艺过程由一个或若干个按 一定顺序排列的工序组成的，而工序又可 细分为安装、工位、工步和行程。毛坯依 次通过这些工序就变成成品。1）工序一个或一组工人在一个工作地点对一 个工件或同时对几个工件所连续完成的那 一部分工艺过程称为工序。 强调：三定（定人、定工作地点（设备）、定零件）一连续（连续完成的），这是我们用来理解和记忆工序的一句话。如果任一项：（人、工作地点（设备）、零件、连续性）有变化，即构成另一工序。例：如下图所示阶梯轴的加工。若该零件的精度和表面粗糙度要求不高，则加工该零件的工艺过程将包括下列内容： 钻另一中心孔9 108 76 54321车一端面；钻
7、中心孔车另一端面；车大外圆；车小外圆；大外圆倒角小外圆倒角铣键槽 去毛刺随着车间加工条件和生产规模的不同，可以采用不同的工艺方案来完成这个零件的加工。如在单件小批生产中工序的划分和所用的机床如表7-1。而在批量生产中则是另一种工序的划分如 表7-2。工序号工 序 内 容设备设备1加工小端面，钻钻小端面中心孔，粗车车小端外圆圆，小 端面倒角； 加工大端面，钻钻大端面中心孔，粗车车大端外圆圆，大 端倒角；精车车外圆圆车车床2铣键铣键 槽，手工去毛刺铣铣床表7-1 第一种工序安排方案工序号工 序 内 容设备设备1加工小端面，钻钻小端面中心孔，粗车车小端外圆圆，小端面倒角 ；车车床2加工大端面，钻钻大
8、端面中心孔，粗车车大端外圆圆，大端倒角；车车床3精车车外圆圆车车床 4铣键铣键 槽铣铣床 5手工去毛刺钳钳工表7-2 第二种工序安排方案从表中可以看出，随着生产规模的不同，工序的划分及每一个工序所包含的加工内容是不一样的。去毛刺的加工在单件小批生产中由铣工在加工后顺便进行。而在大批大量生产中，由于生产率较高，铣工忙于装卸工件及操作机床，因此必须另立一道工序，专门消除毛刺。工序不仅是制订工艺过程的基本单元，也是制订劳动定额、配备工人、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。2）安装装夹=定位+夹紧在某一工序中，有时需要对零件进行 多次装夹加工，工件经一次装夹后所完成 的那一部分工序称为安装。 3）
9、工位为了完成一定的工序内容，一次装夹 工件后，工件与夹具或设备的可动部分一 起相对于刀具或设备的固定部分所占据的 每一个位置，称为工位。在某一工序中，有时为了减少由于多 次装夹而带来的加工误差及时间损失，往 往采用转位或移位工作台或夹具，不须重 新装夹工件而能改变工件位置，以加工不 同表面。无转位或移位，就不称工位。4）工步一道工序（一次安装或一个工位）中， 可能需要加工若干个表面只用一把刀具，也 可能虽只加工一个表面，但却要用若干把刀 具。在加工表面和加工工具不变的情况下， 所连续完成的那一部分工序，称为一个工 步。如果上述两项中有一项变化，就成为另 一个工步。 为了提高工作效率，采用几把刀
10、具同时 加工一个或几个表面，或一把刀具同时加工 几个表面，也可算作一个工步，称为复合工 步。 5）走刀（工作行程、行程）有些工步，由于余量较大或其它原因，需要用同一刀具，对同一表面进行多 次切削，这样，刀具对工件每切削一次就 称为一次走刀。（切削刀具在加工表面上 切削一次所完成的那部分工艺过程。n、f不变，是工步的一部分。）此外，螺纹表面的车削和磨削加工，也属多次走刀。（3） 机械加工工艺系统零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为 机械制造工艺系统。通常，一个系统是由 物质分系统、能量分系统和信息分系统所 组成。机械制造工艺系统的物质分系统是由工件、机床、工具和夹
11、具组成。工件是被 加工对象；机床是加工设备，如车床、铣床、磨床等，也包括钳工台等钳工设备； 工具是各种刀具、磨具、检具，如车刀、 铣刀、砂轮等；夹具是指机床夹具，如果 加工时是将工件直接装夹在机床工作台 上，则也可以不要夹具，因此，一般情况 下，工件、机床和工具是不可少的，而夹 具有时是可以没有的。在用一般的通用机床加工时，多为手工操作，未涉及信息技术，而现代的数控机床、加工中心和生产线，则和信息技术 关系密切，因此，有了信息分系统。能量分系统是指动力供应。机械加工工艺系统可以是单台机床，如自动机床、数控机床和加工中心等，也 可以是多台机床组成的生产线。机器产品在计划期内应当生产的产品产量和进
12、度计划称为该产品的生产纲领。机器产品中某零件的生产纲领除了该产品在计划期内的产量以外，尚需包括一定的备品率和平均废品率。机器零件的年生产纲领可按下式计算： （1） 生产纲领7.1.2 生产类型与工艺特点 N= Qn（1+%+%）式中： N 零件的生产纲领；Q 产品在计划期内的产量；n 每台机器产品中该零件的数量；%备品率；%平均废品率。生产纲领确定以后，还应确定生产批量。（2） 生产批量生产批量是指一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量。零件生产批量的计算公式如下：式中： 每批中的零件数量；N零件的年生产纲领规定的 零件数量；A零件应该储备的天数；F年工作日天数。确定生产批量的大小是一个相当
13、复杂的问题，主要考虑以下几方面的因素。1）市场的需求及趋势分析。保证市场的供销量，还应保证装配和销售有必要的 库存。2）便于生产的组织与安排。保证多品种的均衡生产。3）产品的制造工作量。对于大型产品，其制造工作量较大，批量可能应少些，而中、小型产品的批量可大些。4）生产资金的投入。批量小些，次数多些，投入的资金少，有利于资金的周 转。5）制造生产率和成本。批量大些，可采用一些先进的专用高效设备和工具，有 利于提高生产率和降低成本。（3）生产类型与工艺特点社会对于进行产品的需求是多种多样的。有的产品结构复杂，有些简单；有些产品技术要求高，比较精密，有些就不那么精密；有些产品社会需求量大，有些则需
14、求量小。根据加工零件的生产纲领和零 件本身的特性（轻重、大小、结构复杂程度、精密程度等），可以将零件的生产类型划分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。生产类型的划分和轻型零 件、中型零件或重型零件可参照（表7-3）的表进行：100500500500050005000050000202002005005005000500051001003003001000 1000单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产轻型机械中型机械重型机械零件的年生产纲领（件/年） 生产类型表73 各种生产类型的规范产品种类很多，同一种产品的数量不多 ，生产很少重复，此种生产称为单件生产 。产品的品种单一，
15、数量很大，每台设备 经常重复地进行某一工件的某一工序的生 产，此种生产称为大量生产。成批地制造 相同零件的生产，称为成批生产，每批制 造的相同零件的数量，称为批量。批量可 根据零件的年产量及一年中的生产批数计 算确定；一年中的生产批数，须根据零件 的特征、流动资金的周转、仓库容量等具体情况确定。按照批量多少和被加工零 件自身的特征，成批生产又可进一步划分 为小批生产、中批生产和大批生产；小批 生产接近单件生产，所以经常说单件小批 生产，大批生产接近大量生产，又称大批 大量生产；中批生产介于单件生产和大量 生产之间。各种生产类型的工艺特点见下 表。可以看出，生产类型不同，其工艺特 点有很大差异。
16、类类型特点 项项目单单件小批生产产中批生产产大批大量生产产加工对对象毛坯的制造方 法及加工余量经经常变变化木模手工造型; 自由锻锻;毛坯 精度低,加工余 量大周期性变变化部分铸铸件用金属 模;部分锻锻件用 模锻锻;毛坯精度 中等,加工余量 中等固定不变变广泛采用金属模机 器造型、压铸压铸 、 精铸铸、模锻锻；毛 坯精度高，加工余 量小类类型特点 项项目单单件小批生产产中批生产产大批大量生 产产机床设备设备 及其 布置形式夹夹具刀具和量具通用机床，按 类别类别 和规规格大 小，采用“机群 式”排列布置通用夹夹具或组组 合夹夹具通用刀具和量 具部分采用通用机床，部 分采用专专用机床，按零 件分类类，部分布置成流 水线线，部分布置成“机 群式”广泛使用专专用夹夹具，可 调夹调夹 具按零件产产品和精度，部 分采用通用刀具和量具 ，部分采
