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1、1,船舶机械制造工艺学,第1章 生产过程基本概念,丁彰雄 武汉理工大学能源与动力工程学院 2016.3,2,第一篇 船机制造工艺学基础 Marine Mechanical Manufacturing Technology,一、机械工业在国民经济中的地位、任务和作用 【支柱产业】【 提供技术装备】【促进经济发展】,第1章 生产过程基本概念,1.1 概 论,二、机械工业的制造方法,1. 传统的制造方法 热加工：铸造、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等 冷加工：切削加工、特种加工等。,2. 现代制造技术,以机械为主体，交叉融合了光、电、声、信息、材料、管理等学科的综合体，并与社会科学、文化、艺术等关
2、系密切。,三、机械工业的发展,17世纪60年代，瓦特改进蒸汽机，标志第一次工业革命兴起，工业化大生产从此开始 18世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代开始 20世纪初，福特汽车生产线，泰勒科学管理方法，标志自动化时代到来（以大量生产为特征Mass Production） 二战后，计算机、微电子技术，信息技术及软科学的发展，以及市场竞争的加剧和市场需求多样性的趋势，使中小批量生产自动化成为可能，并产生了综合自动化和许多新的制造哲理与生产模式。 进入21世纪，制造技术向自动化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清洁化的方向发展,互联网+的应用。,四、机械制造工艺学和船舶机械制造工艺学,1.
3、机械制造工艺 机械制造过程中将原材料或半成品转变成产品的方法和过程。,3. 机械制造工艺学 对上述方法和过程的分析、科学研究和探索 对前人机械制造成果和经验的总结和提炼。 4. 船舶机械制造工艺学 对船舶机械制造工艺进行分析及研究的科学。,2. 评价工艺优劣的指标： 质量要求、生产效率、制造成本。,7,How to manufacture?,diesel,piston,8,五、教学内容 船舶机械制造工艺学 教学：48 h；实验：4 h 1) 第1章：生产过程基本概念 2学时 2) 第2章：机械加工精度 8学时 3) 第3章：机械加工表面质量 6学时 4) 第4章：机械加工工艺规程的制订 6学时
4、 5) 第5章 先进制造技术 4学时 6) 第6章 机床夹具 6学时 7) 第7章：机座制造 2学时 8) 第8章：曲轴制造 2学时 9) 第10章 连杆制造 2学时 10) 第13章：船舶柴油机的装配 6学时,六、本课程特点,1. 以船舶机械制造工艺为讲授对象，以船舶柴油机制造工艺为重点，具有明显的船舶行业特点； 2. 以大中型柴油机为例，重点介绍船用主机装配特点和装配工艺过程； 将船舶机械制造与装配融为一体。既介绍机械加工原理、船舶柴油机典型零件制造，又介绍典型零件的部装以及整机总装，具有系统性、专业特色突出； 综合性很强，实践性很强，工程性很强。 5. 介绍绿色制造工艺与技术。,正确理解
5、生产过程、工艺过程、机械加工工艺过程的组成，生产类型的概念与特点。 掌握机械加工精度和表面质量的基本概念、影响因素、加工误差分析，以及加工质量对零件的装配、使用性能的影响及其控制方法。 能结合具体零件制订其加工工艺规程，其中定位基推选择、加工余量确定、工序路线拟定、工序尺寸及公差确定以及工艺尺寸链的计算。 能较全面地了解加工中所使用的工艺设备和各类机床夹具，并牢固掌握各种夹具的设计、定位误差分析、夹紧力确定，并熟悉典型夹具结构及设计。 能系统地掌握船舶柴油机主要零件，如机座、曲轴等的材料、毛坯及技术要求、加工工艺特点、加工方法及工艺装备、表面处理及成品检验方法。 掌握装配工艺基础、筒形活塞柴油
6、机的装配工艺过程以及了解大型低速柴油机的装配特点。 了解现代机械制造的先进技术与发展动向。,七、本课程的基本要求,六、本课程的学习方法,注意掌握基本理论，如工件定位、加工精度、表面质量等。 注意学习解决问题的基本方法，如工艺尺寸链解算、工艺规程制定、机床夹具设计方法等。 理论密切联系实际，结合作业、实习和设计不断积累实践经验，加深理论认识。,机械产品生产过程 原材料转变为产品（机器）的全过程（相关作业总和）。,1.2 生产过程,宝马740Li （2013款）,汽车的生产过程,2018/11/8,14,1. 生产过程 1）定义: 从原料或半成品转变成为成品的多种劳动过程。 包括范围: (1)生产
7、技术准备过程。Technical preparation of production(资料、设计、研究、工装设计等)； (2)毛坯制造过程。锻造、铸造、冲压或采用型材等；(forging, casting, punching, section bar) (3)加工过程。机加工、焊接、热处理； (processing, welding, heat treatment ) (4)产品装配过程(fitting process)。组装、部装、总装、检验与试车( test )； (5)辅助劳动过程（nonproductive labor）。工具供应、设备维修、包装、保管发送等。,2018/11/8,15
8、,Engine, piston, crankshaft,现代很多企业采用专业化生产，可实现效率高、质量好、成本低、标准化、通用化、产品系列化(standardization, universalization, seriation)。,2018/11/8,16,2.生产系统( production system ) 系统: 任何事物都是由数个相互作用和相互依赖的部分组成，并具有特定功能的有机整体。 1)生产系统 从系统观点看，社会生产的基层单位工厂根据市场，自身条件，制定自己的生产计划，进行产品设计、制造、装配等，最后输出产品，所有这些生产活动的总和就是一个具有输入与输出的生产系统。,2018
9、/11/8,17,生产系统具有3大部分:厂部决策、计划管理、生产技术（生产制造）。,2018/11/8,18,2）机械制造系统（mechanical manufacturing system） 该系统是生产系统中的主要部分之一，一般由物质子系统、信息子系统与能量子系统等组成。,2018/11/8,19,物质子系统（matter subsystem） 负责物料存储、运输、加工、检验的多元件的总称。毛坯、刀具、夹具、量具以及其它辅助原材料输入，经过存储、运输、加工等环节成品。 信息子系统(information subsystem) 进行信息存储处理和交换的有关软硬件资源。信息子系统包括加工任务、
10、顺序、方法及物流要求确定的计划、调度、管理指令等属于信息范围，形成信息流。 能量子系统(energy subsystem) 进行能量传递、转换的有关元件为能量系统，如发电机、电机、电站锅炉等。,20,2018/11/8,21,1.3 加工工艺过程及其组成,1. 工艺过程 (technology process) 1) 定义:在生产过程中，按一定顺序逐步改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机加工)、位置(装配)和性质(热处理及表面处理)，使其成为成品或半成品的这部分主要过程。 2) 工艺过程划分 铸造、锻造、机械加工、热处理、装配等工艺过程。,2018/11/8,22,2. 机械加工工艺过
11、程( mechanical process ) 1) 定义 采用切削加工(cutting processing)的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的过程。 2) 组成 工序、安装、工位、 工步、走刀等。,2018/11/8,23,24,（1）工序 (Working Procedure) 指由一个(或一组)工人，在一台机床(或其它设备及工作地)上，对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分过程，为机械加工工艺过程基本单元。,2018/11/8,25,例: 垫块上钻孔 毛坯铣(1)钻孔(2) ; (1)(2)两道工序,2018/11/8,28,(2) 安装 指在同一工序
12、中，工件在机床或夹具中经一次装夹后所完成的那部分加工过程。 例:车某光轴两端面(两次装夹在同一工序中) 车A面(1)车B面(2),2018/11/8,29,FOR AN EXAMPLE,工序1 安装1：车端面B，车外圆 安装2：车端面A，车外圆（车床） 工序2 安装1：钻中心孔(钻床),2018/11/8,30,（3）工位：加工中采用转位（或移位夹具）回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上相对刀具所完成的那部分加工过程。,2018/11/8,31,螺母加工（工位） 刀具不动，棒料与转盘一起旋转。,（4）工步加工表面
13、、刀具、切削用量不变的情况下完成的工位内容。 切削用量：切削速度、切削进给量及切削深度（吃刀量）。,卧式车床(美国哈挺机床 ) 主要参数：床身最大旋径： 457 mm； 最大加工直径： 284 mm,2018/11/8,33,几个加工表面完全相同，所用刀具与切削用量不变，工艺规程上也可看作一个“工步”,复合工步为提高生产效率用多把调整好的刀具同时加工多个表面,（5）走刀切削刀具在加工表面切削一次所完成的工步内容。,根据被切除的金属厚度不同，一个工步可以包括一次或数次走刀。,2018/11/8,36,例:,机械加工工艺过程组成小结,n、 m、 p、 k、 q均为除零以外的自然数,2018/11/
14、8,38,例:加工一阶梯轴(单件小批量)，若轴的各处直径与粗糙度要求不同，其加工安排。 工序1 :车一端面，打中心孔(一次安装;2个工步)，调头车另一端,打中心孔(一次安装;2个工步)。 工序2: 车大外圆及倒角(一次安装;2个工步)，调头车小外圆及倒角(一次安装; 2个工步)。 工序3: 铣键槽,去毛刺(一次安装;2个工步),2018/11/8,39,例:制定下图所示轴件在成批生产时的机械加工工艺过程。,2018/11/8,40,工序1 在双面铣床上铣两端面。 工序2 在中心孔钻床上打两端的项尖孔（在一次安装中完成）。 工序3 在车床上粗车A、B、C段各级外圆和台肩面E、F。 安装(1) 粗
15、车B、C段外圆，台肩面F （工件用前后顶尖定位，卡盘夹紧A段毛坯外圆）。 工步(1) 车削B段外圆（几次走刀）。 工步(2) 车削C段外圆（几次走刀）。 工步(3) 车削台肩面F（几次走刀） 安装(2) 粗车A段外圆及台肩面E （工件用前后顶尖定位，卡盘夹紧C段毛坯外圆）。 工步(1) 车削A段外圆（几次走刀）。 工步(2) 车削台肩面E（几次走刀）。 工序4 在另一车床上精车A、B、C段各级外圆和台肩面E、F。其安装及工步同粗加工。 工序5 在铣床上铣H、J键槽（工件在一次安装中，采用分度头旋转180来加工第二个键槽。 工位(1) 铣键槽H（几次走刀。 工位(2) 铣键榴J（几次走刀)。,2
16、018/11/8,41,1.4 生产纲领与生产类型,1. 生产纲领(production programme) 定义: 年生产量。是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 某零件的每年生产纲领应包括备品和废品(spare, waster)在内的年生产量。 N=Qn(1+%)(1+%) 备品； Q 产品数量；n 零件数； 废品。,2.生产批量一次投入或产出的同一产品或零件数量,企业确定生产批量应主要考虑几个因素：,按企业生产专业化程度划分:,市场需求及趋势 生产组织安排的方便性 产品制造的工作量 生产资金的投入 制造的生产率和成本,单件生产、小批生产、中批生产、大批生产、大量生产。,2018/1
