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1、1,机械制造技术基础,1. 教材：于骏一,邹青.机械制造技术基础(第2版)M.北京:机械工业出版社,2010. 2. 学时安排：48学时,天津科技大学机械工程学院 主讲：王 平,Fundamentals of Manufacturing Technology,2,教学学时分配 第一章：绪论 (3h) 第二章：金属切削过程 (9h) 第三章：机械制造中的加工方法及装备 (8h) 第四章：机械加工质量及其控制 (8h) 第五章：工艺规程设计 (9h) 第六章：机床夹具设计 (3h) 第七章：机床制造技术的新发展 (2h) 此外 安排实验 (6h) 合计 (48h),3,第一章：绪论,4,第一节 机
2、械制造工业在国民经济中的地位与作用,1.制造业 制造业为人类创造着辉煌的物质文明。 据统计，1990年20个工业化国家制造业所创造的财富占国民生产总值（GDP）的比例平均为22.15，其中，美国68的财富来源于制造业，日本国民总产值的49是由制造业提供的。中国的制造业在工业总产值中也占有40的比例，2000年占我国财政收入的1/3。 2.制造技术 制造技术是使原材料变成产品的技术总称，是国民经济得以发展，也是制造业本身赖以生存的关键基础技术。先进的制造技术使一个国家的制造业乃至国民经济处于有竞争力的地位。,5,3. 制造系统,制造系统是指覆盖全部产品生命周期的制造活动所形成的系统，即设计、制造
3、、装配、市场乃至回收的全过程。 在这一全过程中，所存在的物质流（主要指由原材料到产品的有形物质的流动）、信息流（主要指生产活动的设计、规划、调度与控制）及资金流（包括了成本管理、利润规划及费用流动等）构成了整个制造系统。,6,4. 我国制造技术与制造业,新中国成立以来，我国的制造技术与制造业得到了长足的发展，一个自立的机械工业体系基本形成。改革开放三十年来，开放与引进在很大程度上促进了我国制造业的发展及制造技术的提高。 但与工业发达国家相比，我们还存在着十分明显的差距（见教材P2）。,7,5. 机械制造技术基础课程的范畴、研究内容及特点,机械工程科学是一门有着悠久历史的学科，是国家建设和社会发
4、展的支柱学科之一。 “机械制造技术基础”是机械工程的一个分支学科，是一门研究各种机械制造工艺过程和方法的科学。 机械的制造工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程。,8,9,第二节 机械制造厂的生产过程 和工艺过程,一、生产过程和工艺过程 1生产过程 机械制造厂一般都从其他工厂取得制造机械所需要的原材料或半成品，从原材料（或半成品）进厂一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和统称为工厂的生产过程，它包括原材料的运输保管、把原材料做成毛坯、把毛坯做成机器零件、把机器零件装配成机器、检验、试车、油漆、包装等。 工厂的生产过程又可按车间分为若干车间的生产过程
5、。,10,2工艺过程,在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程；其他过程则称为辅助过程。 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。本课程只讲机械加工工艺过程和装配工艺过程。 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的条件下是最合理的，人们把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用以指导生产，这个文件称为工艺规程。,11,二、工艺过程的组成,l工序 一个工人或一组工人，在一个工作地对同一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。 机械零件的机械加
6、工工艺过程由若干工序组成，毛坯依次通过这些工序，就被加工成合乎图样规定要求的零件。 工序是工艺过程的基本组成部分，工序是制订生产计划和进行成本核算的基本单元 。,12,13,14,2安装 在同一工序中，工件在工作位置可能只装夹一次，也可能要装夹几次。安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。例如，表11所列工艺过程的第一道工序，一般都要进行两次装夹，才能把工件上所有的内外表面加工出来。 从减小装夹误差及减少装夹工件所花费的时间考虑，应尽量减少安装数。 3工位 在同一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及时间损失，往往采用转位工作台或转位夹具。工位是在工件的一次安装中，工件相对于机
7、床（或刀具）每占据一个确切位置中所完成的那一部分工艺过程。,15,4工步 一个工序（或一次安装或一个工位）中可能需要加工若干个表面；也可能只加工一个表面，但却要用若干把不同的刀具轮流加工；或只用一把刀具但却要在加工表面上切多次，而每次切削所选用的切削用量不全相同。工步是在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指机床主轴转速和进给量）都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。上述三个要素中（指加工表面、切削刀具和切削用量）只要有一个要素改变了，就不能认为是同一个工步。 为了提高生产效率，机械加工中有时用几把刀具同时加工几个表面，这也被看作是一个工步，称为复合工步。,16,5走刀 在一个工步中，如果要切掉
8、的金属层很厚，可分几次切，每切削一次，就称为一次走刀。 综上分析可知，工艺过程的组成是很复杂的。工艺过程由许多工序组成，一个工序可能有几个安装，一个安装可能有几个工位，一个工位可能有几个工步，如此等等。,17,18,第三节 生产类型及其工艺特征,根据加工零件的年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。 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。产品的品种较少，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
9、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、流动资金的周转速度、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性，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，大批生产接近大量生产；中批生产介于单件生产和大量生产之间。,19,20,生产纲领： 加工零件的年生产纲领N的计算： N=Qn(1+a%)(1+b%) 式中：Q 产品的年产量； n 每台产品中该零件的数量； a% 备品率； b% 废品率。,21,不同的生产类型具有不同的工艺特征。在制订零件机械加工工艺规程时，必须首先
10、确定生产类型，生产类型确定之后，工艺过程的总体轮廓就勾画出来了。 在同一个工厂中，可能同时存在几种不同生产类型的生产。判断一个工厂（或一个车间）的生产类型应根据该厂（或车间）的主要工艺过程的性质来确定。,22,23,在表1-4中可以看出，不同生产类型的工艺特征明显不同。 工艺特征决定了企业的车间布置、生产组织、调度、管理、产品的价格等方方面面的问题，这种现象或者规律我们称之为批量法则。 即 生产批量决定着企业的生产管理、组织、使用技术、设备等所有的问题。,24,第四节 基 准,用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准。基准可分为设计基准和工艺基准两大类；工艺基准又可分
11、为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准等。,25,26,基准,设计基准：,设计图样上标注设计尺寸所依据的基准,工艺基准：工艺过程中所使用的基准,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,测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准,定位基准：在加工中用作定位的基准,装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准,测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准,27,上述各种基准应尽可能使之重合，以消除由于基准不重合引起的误差。 在设计机器零件时，应尽量选用装配基准作为设计基准； 在编制零件的加工工艺规程时，应尽量
12、选用设计基准作为工序基准； 在加工及测量工作时，应尽量选用工序基准作为定位基准及测量基准。,28,第五节 工件的装夹与定位,一、工件的装夹 在机床上加工工件时，为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形位公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先将工件放在机床上或夹具中，使它在夹紧之前就相对于机床占有某一正确的位置，此过程称为定位。工件在定位之后还不一定能承受外力的作用，为了使工件在加工过程中总能保持其正确位置，还必须把它压紧，此过程称为夹紧。工件的装夹过程就是定位过程和夹紧过程的综合。,29,1. 直接找正装夹 2. 划线找正装夹 效率低，适用于单件小批量生产。 3. 夹具装夹,适用于大
13、批量生产。,图1-7限制了几个自由度？,30,定位的任务是使工件相对于机床占有某一正确的位置，夹紧的任务则是保持工件的定位位置不变。 定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。定位误差与夹紧误差之和称为装夹误差。 二、工件的定位 六点定位原理：,31,工件的定位应使工件相对于机床占有某一正确位置，这个位置是根据工件加工要求确定的。有时不一定要完全限制工件的六个自由度。如图1-8所示。 欲使工件在空间处于完全确定的位置，必须选用与加工件相适应的6个支承点来限制工件的6个自由度，这就是工件定位的六点定位原理。 工件加工不一定非要使其位置达到完全确定的程度，如图1-
14、8所示，按照铣槽工序的加工要求，只需限制5个自由度。 工件在夹具上定位究竟需要限制几个自由度，可根据工序要求确定。,物体在空间具有六个自由度，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动，如果完全限制了物体的这六个自由度，则物体在空间的位置就完全确定了。,32,分析工件定位所限制的自由度数时，必须把定位与夹紧区别开来，在图l-8 所示加工实例中，工件限制了5个自由度，y自由度可以不限制；但工件在夹紧后沿y轴确实是不能再移动了，这能不能说下自由度也被限制了呢？不能这样认为，因为工件相对于机床的定位位置是在夹紧动作之前就已确定了的，夹紧的任务只是保持原先的定位位置不变。 工件加工所需限制的所有自由度必
15、须全部限制，否则就会产生欠定位现象。欠定位的情况是不允许的！,33,工件定位是通过定位元件来实现的，在选择定位元件时，原则上不允许出现几个定位元件同时限制工件某一自由度的情况。几个定位元件重复限制工件某一自由度的定位现象，称为过定位。 出现过定位情况，通常会使加工误差增大。在研究确定定位方案时，原则上不允许出现某一自由度出现重复限制的情况；只有在需要增强工件系统的刚度而各定位面间又具有较高位置精度的条件下才允许采用过定位定位方案。,34,35,36,37,芯轴限制： 支承凸台限制： 芯轴和凸台同时限制： 故称为过定位。,38,思考题及习题,1-2，1-3，1-4，1-6 1-7，1-8，1-9，1-10,39,Thank you.,
