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1、第6章 机械工业,6.1 概述,机械工业亦称机械制造业，是制造机械产品的工业部门，它在国民经济的发展中起着极为重要作用，同时也是国民经济部门的支柱产业，是实现现代化的基石，是现代社会和现代文明发展的动力。随着先进制造业基地建设的不断推进，重点产业引领增长，机械工业的内函发生了很大的变化，汽车及零部件、电工电器、仪器仪表等产业的机械制造越来越显重要。,6.1.1中国机械工业发展简史,1、基础建设阶段（时间：19491957年） 2、建立生产技术体系阶段（时间： 19581978年） 3、改革发展时期（时间：1979年今）,6.1.2 机械制造业与机械工业,1、机械制造业 机械制造业是将制造资源通
2、过机械制造过程转化为可供人们使用的工业产品的行业。 机械制造业一般分：消费品制造业和装备制造业，轻型制造业和重型制造业，民用制造业和军用制造业，传统制造业与现代制造业四大类。,2、机械工业 机械工业是制造业中从事机械设备或机械装置生产的行业。它包括各种机械、工具、仪器仪表等行业。 机械工业通常分为一般机械、电工和电子机械、运输机械、精密机械和金属制品五大行业。 它的综合经济技术水平表现在两个方面：一是机械工业在国民经济发展中的权重 ；二是机械工业本身的技术、经济和组织管理水平。,6.1.3 机械工程及其服务领域,现代机械工程有五大服务领域： 第一，研制和提供能量转换机械：包括将热能、化学能、原
3、子能、电能、流体压力能和天然机械能转换适合于应用的机械能的各种动力机械，以及将机械能转换为所需的其他能量（电能、热能、流体压力能、势能等）的能量变换机械。 第二，研制和提供从事各种服务的机械：包括农业、林牧渔业机械和矿山机械，以及第二产业的各种重工机械和轻工机械。 第三：研制和提供从事各种服务的机械：包括交通运输机械、物料搬运机械、办公机械、医疗机械、通风采暖和空调设备、除尘净化消声等环境保护设备等。 第四，研制和提供家庭和个人生活的应用机械：如洗衣机、冰箱、钟表、照相机、运动器械等。 第五，研制和提供各种机械武器：如军用火炮、火箭、飞机、航空航天设备。,6.1.4机械制造业的作用与发展趋势,
4、1作用 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展的支柱学科之一。机械制造业是制造业的重要组成部分，是国家工业体系的重要基础和国民经济各部门的装备部。机械制造技术水平的提高与进步对整个国民经济的发展，以及科技、国防实力的提高有着直接的重要的影响，是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志之一。,2趋势 机械制造业的发展趋势有以下几个方面： 柔性化、灵捷化、智能化和信息化 二十一世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化以及环保协调的绿色制造等。 计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。,6.2 机器与机械系统,
5、6.2.1机器 机器一般可视为主要由原动机、工作机、传动装置、控制系统及一些辅助装置等部分构成。 1、原动机：是驱动整个机器以完成预定功能的动力源。一般来说，它是把其它形式的能量转换为机械能。 2、工作机：是用来完成机器预定功能的组成部分。一部机器可以只有一个执行部分，也可以把机器的功能分解成好几个执行部分。 3、传动装置：用来连接原动机部分和执行部分，它将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。,6.2.2 机器的用途与性能,各种机器的功能要求大致可归结为： （1）运动要求。速度、加速度、调速范围、行程、运动轨迹、运动的精确性。 （2）动力要求。传递功率
6、、转矩、力、压力等。 （3）可靠性和寿命要求。机器和零部件执行功能的可靠性，零部件的耐磨性和使用寿命等。 （4）安全性要求。包括强度、刚度、稳定性，热力学、摩擦学、振动及操作人员安全性等。,6.2.2 机器的用途与性能,（5）体积和质量要求。如尺寸、质量、功率质量比等。 （6）产品造型要求。外观、色彩、装饰、形体及比例、人一机一环境协调性与宜人性。 （7）环境保护要求。噪声、振动、防尘、防毒、“三废”排放等。 （8）经济性要求。含设计制造的经济性、使用与维修的经济性。 在确定产品功能时，应保证产品的基本功能，满足使用功能，剔除多余功能，增加新颖及外观功能。而各种功能的最终取舍应按价值工程原理进
7、行技术可行性分析来定夺。,6.2.3 机器的结构与组成,1、机器结构 由动力系统、传动系统、执行系统、操作系统和控制系统、支撑系统、润滑、冷却与密封系统组成。 2、机器组成 （1）驱动装置。常称为原动机，它是机器的动力来源，常用的有电动机、内燃机、液压缸和气动缸等。 （2）执行装置。处于整个传动路线的终端，按照工艺要求完成确定的运动，是直接完成机器功能的部分 （3）传动装置。介于驱动装置和执行装置之间，将原动机的运动和动力传递给执行装置，并实现运动速度和运动形式的转换。,6.2.4 机械加工工艺的基本知识,1、生产过程和工艺过程 生产过程是指把材料转变为成品的全过程。机械工厂的生产过程一般包括
8、原材料的验收、保管、运输、生产技术准备、毛坯制造、零件加工（含热处理）、产品装配、检验及涂装等。 工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等不同的工艺过程。 生产过程和工艺过程的共同特点是：它们都是通过各种劳动形式使原材料或生产对象向着预期的成品（或半成品）转变的动态过程。,6.2.4 机械加工工艺的基本知识,2、工艺系统和生产系统 把工艺过程看作物质流动、信息流动、能量流动的综合动态过程，是在时间上的一种描述。对于物质流来说，这种物质的流动还必须存在于一定的空间，也就是工艺系统。一般把机械加工中由机床、刀具、夹具和工件组成的相互作用、相互依赖，并具有特定
9、功能的整体，称为机械加工工艺系统，简称为工艺系统。对信息流和能量流来说，也同样以工艺系统为其存在的空间。,6.2.5 机械加工过程及其组成,1加工工艺过程 机械制造工艺是将各种原材料、半成品加工成机械产品的方法和过程，是机械工业的基础技术之一。机械制造工艺的内涵可以用机械制造工艺流程图来表示（图6-3）。,图6-3 机械制造工艺流程图,2加工工艺组成 机械加工工艺过程是由工序、工步、进给等不同层次的单元所组成： （1）工序。一个或一组工人在一个工作地点，对一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程叫工序。 （2）工步与复合工步。在加工表面、切削刀具和切削用量都不变的情况下，所连续完成的那部
10、分工艺过程，称为一个工艺。几个待加工表面用几把刀具同时进行加工时称之为复合工步。 （3）进给。在一个工步内，有些表面由于余量太大，或由于其他原因，需用同一把刀具对同一表面进行多次切削。这样，刀具对工件的每一次切削就称为一次进给,。,图6-4以棒料制造阶梯轴,（4）安装。为完成一道或多道工序的加工，在加工前对工件进行的定位、夹紧和高速作业称为安装。采取一定的方法确定工件在机床上或夹具中占有确定位置的过程称之为定位。在一道工序内，可能只需要一次安装，也可能进行数次安装。 （5）工位。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，其相对
11、于刀具或设备的固定部分所占据的一个位置，称为工位，如图6-5所示。,图6-5 多工位加工,6.2.6 机电一体化,1含义 机电一体化是建立在机械技术、微电子技术、计算机技术和信息处理技术、自动控制技术、传感器与测试技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总体技术等现代高科技群体基础上的一种高新技术，是机械和电子的统一。 2特征 机电一体化技术的主要特征如下： （1）机械结构简单。 （2）加工精度高。 （3）工艺过程实现了柔性化。 （4）操作自动化。 （5）调整维护更加方便。,6.3 机械产品的生产过程,6.3.1 机械行业的工作范围 1品种问题：国民经济要按比例发展，机械工业也要按比例地为农轻重
12、等部门提供装备。 2成套问题：就机器本身组成看，从零件、部件装配成单机；单机还应配有附件、维修工具和必要的备品备件，从单机到机组成套要考虑主机与辅机的关系，进一步再从机组成套到车间成套；从车间成套到工厂成套。 3质量问题：质量就是产品在使用时能成功地适合用户所需达到目的的程度。 4服务问题：服务指的是要将用户的使用看作制造厂自己生产的一部分，要负责到底。 5用户问题：用户实践是对机械行业工作的检验。 品种、成套、质量、服务和用户实践的关系是：品种是成套的基础，质量是品种的生命，成套是形成生产规模的手段，服务是使用和制造之间的桥梁，用户的实践是改进产品的依据。,6.3.2 机械产品的设计要求,机
13、械产品的设计是机械产品生产的第一步，是整个制造过程的依据，也是决定产品质量以及产品在制造过程中和投入使用后的经济效果的一个重要环节。 1、功能要求：能够满足用户的使用功能是产品设计的起码要求。如体积小、重量轻、结构简单、使用方便、质量好等等。 2、经济要求：机器的设计还必须考虑经济要求。 3、社会要求：设计还应考虑社会要求，如节能、保护工人健康和生态环境等。,6.3.3 机械产品的制造,1、完成加工的基本要素 完成加工的最基本要素是材料、设备和工人。 （1）材料。材料是基础，它提供了加工对象，其质量优劣决定着产品的先天基础和加工的难易。 （2）设备。设备一般包括加工设备、夹模具和检测设备。 （
14、3）工人。工人是生产中的主体。工人是通过操作机器设备来完成对零部件和产品的加工的。机械制造企业中的工人是根据设备的要求来组织的。,2机械产品的生产过程,图6-4 机械产品生产过程示意图,6.3.4 机械产品生产的组织,1、机械制造业生产过程的构成 生产准备过程、基本生产过程、辅助生产过程、生产服务过程、附属生产过程（详见本书第2章）。 2、机械制造企业生产过程的组织 上述这些生产过程在企业中是通过许多相互联系的生产部门来实现的。 每一部门又根据其所承担的任务成立相应的车间、科室、站并配备相应人员、机器设备和其他必要装置。 3、机械制造企业的运行系统 在市场经济条件下，企业的生产以市场经营为导向
15、，以设计开发为龙头，以生产制造为基础，形成三角形的闭环系统，也可称为企业的“三大部”。,6.4 机械制造的加工安全,6.4.1 机械设计的基本危险因素 在所有安全生产事故中，机械制造业事故占相当高的比例，其危险因素具体如下： 1、一般机械设备危险：机械设备危险主要针对设备的运动部分，比如传动机构核刀具，高速运动的工件和切屑。 2、传动装置的危险：由于部件不符合要求，如机械设计不合理，传动部分和突出的转动部分外露、无防护等，可能把手、衣服绞入其中造成伤害。 3、压力机械的危险： 压力机械都具有一定施压部位，其施压部位是最危险的。由于这类设备多为手工操作，操作人员容易产生疲劳和厌烦情绪，发生人为失
16、误。 4、机床的危险,6.4.1 机械设计的基本危险因素 4、机床的危险 机床是高速旋转的切削机械，危险性很大。表现在以下几个方面： （1）其旋转部分，如钻头、车床旋转的工件卡盘等，一旦与人的衣服、袖口、长发、围在颈上的毛巾、手上的手套等缠绕在一起，就发生人身伤亡事故。 （2）操作者与机床相碰撞，如由于操作方法不当，用力过猛，使用工具规格不合适，均可能使操作者撞到机床上。 （3）操作者站的位置不适当，就可能会受到机械运动部件的撞击，例如，站在平面磨床或牛头刨床运动部件的运动范围内，就可能被平面磨床工作台或牛头刨床滑枕撞上。 （4）刀具伤人，如高速旋转的铣刀削去手指甚至手臂。 （5）飞溅的赤热钢屑、刀屑划伤和烫伤人体，飞溅的磨料和崩碎的切屑伤及人的眼睛。 （6）工作现场环境不好，例如照明不足，地面滑污，机床布置不合理，通道狭窄以及零件、半成品堆放不合理等都可能造成操作者滑倒或跌倒。 （7）冷却液对皮肤的侵蚀，噪声对人体危害等。,6.4.2 机械设备危险的防护措施,1、机械传动机构危险的防护 主要防护措施： （1）裸露齿
