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1、机械制造工艺学,Manufacturing Technology主讲人：孙晓燕 Tel：13730186728 QQ：69382186 工程技术系机械教研室 2-404 E-mail：,约 定,不迟到；,认真听课，课下复习；,课堂内不吃东西；,关闭通信等能够发出声音的工具；,如果做不到,大家都没面子,绪论,第一节 机械制造工程学科的发展 1、机械制造工业与夕阳产业随着知识经济的兴起，一些人却把制造业贬成为“日薄西山”的“夕阳产业” 、“旧经济”，这种思想在很大程度也影响了校园、也极大地影响了在坐同学的学习热情。事实果真如此吗？,中国取代日本成为全球第二大工业制造国,2009年中国制造业在全球制
2、造业总值中所占比例，已经达到15.6%，超过日本的15.4%，成为仅次于美国的全球第二大工业制造国。,但是，中国制造业大而不强，多数企业尚处于产业链中低附加值的底部，生产服务相对落后。美国服务型制造企业占所有制造企业的58%，而中国只有2.2%。,中国的制造业和国际先进水平有一定的差距。第一是劳动生产率比较低，中国的制造业能源消耗大，污染比较严重，制造业的能耗占全国一次能耗的63，单位产品的能耗高出国际水平20至30，全国CO2的排放量67.2是锅炉排放；,当然事情是两方面，这既是一个缺点有的时候也是优点，因为中国需要解决就业问题，如果都搞自动化工厂每年新增就业就有问题。,第二是产品以低端为主
3、，附加价值不高。增加值率仅为26.23，比美国、日本及德国分别低22、22和11，出口主要是劳动密集型和技术含量低的产品。,产业结构不合理，作为先进生产力代表，国家核心竞争力关键是装备制造业，在我们国家只占26，比发达国家低10个百分点左右。我们进口的产品占外贸出口总额将近一半左右，集成电路95要进口，轿车制造装备、数控机床、纺织机械70依赖进口。我们出口的是中低端产品，即使少数高新技术产品也是劳动密集型的或者是来料加工型，而进口是高新技术产品。,制造业竞争力排名中国夺冠,德国经济网站“特别新闻”报道称,德勤全球制造业小组与美国竞争力委员会近日联合发布了2010年全球制造业竞争力指数报告。该报
4、告是经过对全球各地400名高级制造业管理人员的调查后撰写的。中国以10分高居2010年全球制造业竞争力榜首,印度(8.15分)、韩国(6.79分)、美国(5.84分)、巴西(5.41分)、日本(5.11分)、墨西哥(4.84分)、德国(4.80分)、新加坡 (4.69分) 、波兰(4.69分) 则分列210名。,机械制造技术,手工 机械,手工,机械制造,什么是机械制造？,机械设计制造及其自动化是先进设计制造技术为主线，以机械设计和制造为基础，强调机与电、液、测控、计算机等的结合，研究机械系统、生产过程自动化系统的一门学科。内容涵盖了机械设计与制造的基础理论和微电子技术、计算机技术、信息处理技术
5、和计算机辅助设计及制造技术（CAD/CAM）的专业基础知识。 一般说来，机械制造是指从原材料开始，经过热、冷加工，装配成产品，对产品进行调试和检测，包装和发运的全过程。,机械制造在人们生活、国民经济中处于什么地位？,2机械工业在国民经济中的地位 社会生产中的各行各业，诸如交通、动力、冶金、石化、电力、建筑、轻纺、航空、航天、电子、医疗、军事、科研等，乃至人民的日常生活中，都使用着各种各样的机器、机械、仪器和工具。它们的品种、数量和性能等都极大地影响着这些行业的生产能力、劳动效率和经济效益。这些机器、机械、仪器和工具统称为机械装备。,机械工业在国民经济中的地位,机械装备的大部分都是由一定形状和尺
6、寸的金属零件所组成的。能够生产这些零件并将其装配成机械装备的工业，称为机械制造工业。 机械工业是国民经济各部门的装备部，国民经济的各部门的生产技术水平和经济效益，在很大程度上取决于机械工业所能提供装备的技术性能，质量和可靠性。因此，机械工业技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。,机械制造工程学科的发展,3.制造技术的重要性 制造技术已不是单纯的制造工艺方法和产品设计，它是一个从产品概念到最终产品的集成活动和系统，是一个功能体系和信息处理系统，是从产品设计进入市场返回产品设计的大系统。 企业生产力构成制造技术的作用占62%,制造技术的重要性,日本制造技术的关键：精密工程，特种
7、加工和制造系统自动化； 美国50年代只重视高科技术和军用技术的发展，80年代初美国开始反省； 我国机械工业产品水平（基础机械，基础零部件，基础工艺）关键问题发展现代制造技术,制造技术的发展阶段,手工业生产阶段 大工业生产阶段 虚拟现实工业生产阶段,机械制造工程学科的发展,4.机械制造科学的发展 机械制造工艺（一般）： 冷加工：车、铣、刨、磨等 热加工：铸造、锻压（塑性加工）、焊接、热处理等 机械制造过程是： 一种离散的生产过程实现自动化的难度大 依赖个人经验和技艺较多，难以用数学方法、规律、逻辑进行描述。,加工工艺分类,去除加工 结合加工 附着 注入 变形加工,切削,镀,渗碳、氧化,锻造、铸造
8、,机械制造工程学科的发展,5.制造工艺技术的进展 加工精度 各年代达到的加工精度：1mm 18世纪后期(1776),蒸汽机（灰铸铁汽缸）0.01mm 19世纪中期(1850)m微米级(106m) 20世纪50年代末nm纳米级(10-9m) 20世纪末,镜面磨、抛光、研磨、超精加工等 表面完整性使用寿命和工作可靠性 生产率(永久性话题) 机动工时切削用量（切削速度）辅助工时待料、换刀、装夹、维修、调整机床,二课程研究对象与任务,工艺是使各种原材料、半成品成为产品的经验、方法和过程。各种机械制造的方法和过程的总和称之为机械制造工艺。 工艺是生产中最活跃的因素，它既是构思和想法，又是实际的方法和手段
9、，并落实在由工件、刀具、机床、夹具所构成的工艺系统中。所以它包含和涉及的范围很广，需要多门学科知识的支持，同时又和生产实际联系十分紧密。,一个新的设计工作者，常常会面临一些感到十分棘手、困惑的问题。工艺是什么？,研究对象：机械产品的制造工艺（制造方法和过程的总称）课程任务： 掌握机加工和装配方面的基本理论和知识 了解影响加工质量的因素,学会分析研究加工质量的方法 学会制定零件机加工工艺规程和部件、产品装配工艺规程的方法 掌握机床夹具设计的基本原理和方法 了解先进的制造技术,认识其作用和重要性,课程的特点: 1、专业课,更新快 2、实践性强 3、工程性 4、实验、实习、习题、课程设计等. 5、基
10、础理论:金属工艺学,金工实习,互换性与技术测量,金属切削原理,金属切削刀具,金属切削机床等。课程学习方法: 掌握基本概念,基本方法,与实际结合。,第二节 基本概念,一、机械加工的生产过程1、生产过程：原材料机械产品（全部劳动过程）主要生产过程：制坯机加工热处理装配检验试车油漆辅助生产过程：包装，储运，能源供应等。 2、加工工艺过程：直接改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。加工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、涂装等工艺过程。,基本概念,二、机械加工工艺过程的组成（若干工序组成）,工序：一个（或一组）工人在一个工作地点，对
11、一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。 工序的四要素：工人、工作地、工件三不变加上连续完成。,工序（举例）,图1-4 阶梯轴零件图,阶梯轴工序安排方案,阶梯轴第一种工序安排方案, 适于单件生产,阶梯轴工序安排方案,阶梯轴第二种工序安排方案,适于大批大量生产 工序安排和工序数目的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关。,机械加工工艺的组成,安装：在每一工序中工件一次装夹（定位和夹紧）所完成的那部分工序。,工序和安装（对应工序1）,在一个工序中应尽量减少安装次数，以免增加辅助时间和安装误差。,机械加工工艺过程的组成,工位：工件在一次安装中（工件相对机床床身变换加工位置）
12、，在每一个位置上的安装内容。,图1-5 多工位加工,装卸工件,钻孔,扩孔,铰孔,在车床加工轴类零件时，虽然工件沿轴心旋转，但一次装夹对应 一个工位。,工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那部分加工，称为一个工步。 在一道工序（一次安装或一个工位）中，可能需要加工若干个表面；也可能虽然加工一个表面但却要用若干把不同刀具；或者虽然只用一把刀具，但却需要若干种不同切削用量作若干次加工。,机械加工工艺过程的组成,机械加工工艺过程的组成,有时为了提高生产率，把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，称为复合工步。,图1-6 立轴转塔车床回转刀架,图1-7 立式转塔车床的一个复合
13、工步 （加工齿轮内孔和外圆）,图1-8 刨平面复合工步,目的：提高工作效率,复合工步看成是一个工步,机械加工工艺过程的组成,走刀：同一切削速度及进给量对同一表面进行切削一次。,走刀是构成工艺过程的最小单元。,机械加工工艺过程的组成,齿轮零件图,机械加工工艺过程的组成,第三节 生产类型与工艺特点,（一）生产纲领和生产批量 生产纲领(年产量)：在计划期内，应生产产品产量的进度计划（计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领）。,年生产纲领是设计和修改工艺规程的重要依据，是车间（或工段）设计的基本文件。,式中：N ：零件的年生产纲领（件/年 ）Q：产品的年产量（台/年）n：每台产品中该零件的数量（件/台）
14、：备品百分率：废品百分率,生产批量：一次投入或产出同一产品或零件的数量。,确定生产批量的几方面因素：市场需求及趋势分析；便于生产的组织与安排；产品的制造工作量；生产资金的投入；制造生产率和成本。,式中：n：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：一年中工作日的天数,生产类型与机械加工工艺规程,（二）生产类型 生产类型： 批量大小的分类 年产量 产品大小和结构的复杂性,表1-5 各种生产类型的规范,生产类型的工艺特点：,第四节 工件加工时的定位及基准,一、工件的定位 （一）工件的装夹（定位和夹紧） 1、装夹 定位工件在机床工作台或夹具上，相对刀具占有正确位置
15、。 夹紧工件定位后将其固定，使其在加工过程中位置不变。,工件的装夹（3种）,双联齿轮2的内孔套在心轴3上（心轴3与插齿机回转工作台同轴） 保证该齿轮的齿圈与内孔同轴！ 大齿轮端面靠在靠垫4上（靠垫两端面平行） 保证切出的齿轮不歪斜！ 用夹紧螺母1将双联齿轮压紧在靠垫4上 保证插齿时该双联齿轮不会转动！,夹紧螺母,双联齿轮（工件）,定位心轴,靠垫(基座),图1-11 工件的装夹,1.夹具中装夹,工件的装夹（3种）,2、直接找正装夹定位是由工人用千分表、划针等工具，找正某些表面，以保证被加工表面相对刀具的正确位置。 特点：效率低、精度高、适合于单件小批量生产或在精度要求特别高的生产中使用。,图1-
16、12 直接找正装夹,工件的装夹（3种）,3.划线找正装夹在工件上画出加工表面的位置，按划线用划针找正被加工表面相对刀具的正确位置。 特点：精度较高、效率低，适用于单件、中小批量生产中的复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序。,图1-13 按划线找正装夹,工件的定位,（二）定位原理 1、六点定位原理 一个物体在空间可以有 6个独立的运动。 3个平移运动：3个转动：,图1-14 自由度示意图,1个自由度只需要1个约束点来限制。 六点定位原理：采用6个按一定规则布置的约束点来限制工件的6个自由度，实现完全定位，此即“六点定位原理”。,通常把上述6个独立运动称为6个自由度。,定位原理,xoy面三点 ： xoz面二点 ： yoz面一点 ：,图1-15 长方体工件的定位分析,
