机械制造工艺学绪论PPT课件.ppt

第1章绪论 1 1机械制造工程学科的发展 机械制造工艺学 1 一 机械制造技术的发展 17世纪60年代 蒸汽机的发明 标志第一次工业革命兴起 机器劳动开始代替手工劳动 工业化大生产开始 18世纪中 麦克斯韦建立电磁场理论 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 自动化时代到来 以大量生产为特征 MassProduction 二战后 微电子技术 计算机 信息技术及软科学的发展 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 2 1 1 1制造技术的发展及其重要性 二 制造技术的重要性 1 社会发展与制造技术密切相关人类社会的发展过程就是一个不断的制造过程 2 制造技术是科学技术物化的基础科学技术的创新和构想要通过实践来检验 并通过生产来实现最终的服务社会 3 制造技术是所有产业的支柱农业机械 工程机械 冶炼轧钢机械等等都需要制造业的支持 4 制造技术是国力和国防的后盾东芝事件 3 1 1 1制造技术的发展及其重要性 4 1 1 1制造技术的发展及其重要性 5 1 1 1制造技术的发展及其重要性 东芝事件 多轴数控机床改进核潜艇性能 狭义的制造 生产过程从原材料 成品直接起作用的那部分工作内容 包括毛坯制造 零件加工 产品装配 检验 包装等具体操作 物质流 广义的制造 制造 生产 CIRP定义 制造包括制造企业的产品设计 材料选择 制造生产 质量保证 管理和营销一系列有内在联系的运作和活动 一 制造设计一体化手工生产阶段 体脑结合 设计与制造一体大工业生产阶段 社会分工 设计与工艺分开虚拟现实工业生产阶段 体脑高度结合 二 材料成形机理的扩展传统分类 热加工 冷加工现在分类 去除加工 结合加工 变形加工 6 1 1 2广义制造论 7 1 1 2广义制造论 表1 1材料成形机理的范畴 8 1 1 2广义制造论 表1 1材料成形机理的范畴 续 9 1 1 2广义制造论 表1 1材料成形机理的范畴 续 三 制造技术的综合性现代制造技术是一门以机械为主体 交叉融合了光 电 信息 材料 管理等学科的综合体 并与社会科学 文化 艺术等关系密切 四 制造模式的发展 10 1 1 2广义制造论 五 产品的全生命周期制造的范畴从过去的设计 加工和装配发展为产品的全生命周期 包括市场调研 设计制造 销售 维修和报废处理等 六 丰富的硬软件工具 平台和支撑环境计算机及其操作系统 应用软件网络设备及通信协议等数控机床及数控系统软件技术成为制造技术不可分割的组成部分 11 1 1 2广义制造论 12 1 1 3机械制造科学技术的发展方向 机械制造工艺学是以机械制造过程中的工艺问题为研究对象的一门技术学科 包括零件加工和装配两方面 其指导思想是在保证质量的前提下 实现高效 经济的加工与装配 主要研究内容 1 机械加工精度的影响因素及其提高措施 2 机械加工表面质量的影响因素及其提高措施 3 机械加工工艺规程制订的原则 方法和步骤 4 机械装配工艺过程设计的理论和方法 5 机床夹具的设计原理及方法 6 机械制造技术的发展 13 1 1 4本课程的主要内容 方法和要求 课程特点 1 实践性强 学习时应注意基本理论与生产实际的结合 分析生产实际中遇到的问题 重视实践性环节 2 综合性强 与金工 机械加工基础 公差 刀具 机床 夹具 企业管理等课程都有联系 注意联系和综合应用以往所学知识 3 灵活性大 工艺理论与工艺方法的应用具有很大的灵活性 在不同的条件甚至在相同的条件下可以有不同的处理方法 因此必须根据具体情况进行辩证的分析 14 1 1 4本课程的主要内容 方法和要求 学习要求 1 掌握机械加工 装配方面的基本理论和知识 2 熟悉加工精度的基础理论 能分析影响加工精度的因素 并提出提高加工精度的方法 3 熟悉加工表面质量的基础理论 能分析影响加工表面质量的因素 并提出提高加工表面质量的方法 4 掌握制订零件机械加工工艺过程和部件 产品装配工艺过程的基础理论和工艺方法 5 掌握机床夹具设计的基本原理和方法 6 了解机械制造技术的发展趋势及先进的制造技术 认识制造技术的作用和重要性 15 1 1 4本课程的主要内容 方法和要求 教材王先逵编 机械制造工艺学 第2版 机械工业出版社版社 2006主要参考文献 1 郑修本等编 机械制造工艺学 机械工业出版社 2005 2 陈明编 机械制造工艺学 机械工业出版社 2005 3 王启平编 机械制造工艺学 哈尔滨工业大学出版社 1998 4 张世昌编 机械制造技术基础 天津大学出版社 2002 16 1 1 4本课程的主要内容 方法和要求 第1章绪论 1 2生产过程 工艺过程与工艺系统 机械制造工艺学 17 机械产品生产过程是指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程 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 18 1 2 1机械产品的生产过程 1 直接生产过程 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的劳动过程 包括毛坯的制造 零件的机械加工和热处理 机器的装配 检验 测试和涂装等主要劳动过程 2 辅助生产过程 不是使加工对象产生直接变化 但也是非常必要的劳动过程 包括专用工具 夹具 量具和辅具的制造 机器的包装 工件和成品的储存和运输 加工设备的维修 以及动力 电 压缩空气 液压等 供应等辅助劳动过程 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 19 1 2 1机械产品的生产过程 机械加工工艺过程的概念采用各种机械加工方法 直接用于改变毛坯的形状 尺寸 表面质量和力学物理性能 使之成为合格零件的生产过程 20 1 2 2机械加工工艺过程 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程由一个或若干个顺序排列的工序组成 工序又分为安装 工位 工步和走刀 21 1 2 2机械加工工艺过程 1 工序由一个 或一组 工人在同一台机床或同一个工作地 对一个 或同时对几个 工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程 22 1 2 2机械加工工艺过程 2 安装在一道工序中 工件每经一次装夹后所完成的那部分工序内容称为一个安装 23 1 2 2机械加工工艺过程 3 工位一次安装 工件在机床上占据每一个加工位置所完成的那部分安装称为工位 一个安装中可能只有一个工位 或者多个工位 24 1 2 2机械加工工艺过程 图1 5多工位加工1 装卸工件2 钻孔3 扩孔4 绞孔 25 1 2 2机械加工工艺过程 4 工步指在加工表面不变 切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序 若有几把刀具同时参与切削 该工步称为复合工步 复合工步主要是为了提高加工效率 26 1 2 2机械加工工艺过程 a 立轴转塔车床的一个复合工步b 钻孔 扩孔复合工步图1 6复合工步 5 走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容 称为一次走刀 一个工步可包括一次或数次走刀 当需要切去的金属层很厚 不能在一次走刀下切完 则需分几次走刀 走刀次数又称行程次数 27 1 2 2机械加工工艺过程 28 1 2 2机械加工工艺过程 29 1 2 3机械加工工艺系统 第1章绪论 1 3生产类型与工艺特点 机械制造工艺学 30 生产纲领企业在计划期内应当生产的产品数量和进度计划称生产纲领 零件的年生产纲领指包括备品和废品在内的年产量 N Qn 1 式中N 零件的年生产纲领 件 年 Q 产品年产量 台 年 n 每台产品中该零件数量 件 台 备品率 废品率 31 1 3 1生产纲领 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 零件的生产批量计算公式为 32 1 3 2生产批量 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 生产类型根据生产纲领和生产的专业化程度不同 主要分为 大量生产 成批生产和单件生产三种生产类型 其中 成批生产又可分为大批生产 中批生产和小批生产 33 1 3 3生产类型及其工艺特点 34 1 3 3生产类型及其工艺特点 表1 5各种生产类型的规范 35 1 3 3生产类型及其工艺特点 36 1 3 3生产类型及其工艺特点 第1章绪论 1 4工件加工时的定位和基准 机械制造工艺学 37 工件的装夹装夹又称安装 包括定位和夹紧两项内容 定位 使工件在机床或夹具上占有正确位置的过程 夹紧 对工件施加一定的外力 使其已确定的位置在加工过程中保持不变 工件在机床或夹具中的装夹方法主要有三种 夹具中装夹 直接找正装夹 划线找正装夹 38 1 4 1工件的定位 工件在机床上的装夹方法 1 夹具中装夹 39 1 4 1工件的定位 图1 11工件在夹具上装夹 滚齿夹具 2 直接找正装夹 40 1 4 1工件的定位 精度高 效率低 对工人技术水平高 41 1 4 1工件的定位 3 划线找正装夹 42 1 4 1工件的定位 精度不高 效率低 多用于形状复杂的铸件 43 1 4 1工件的定位 定位原理 1 六点定位原理任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度 表示为 44 1 4 1工件的定位 要确定其空间位置 就需要限制其6个自由度 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 称之为六点定位原理 44 2 工件的实际定位在实际定位中 常用定位元件有 支承钉 支承板 圆柱销 圆锥销 心轴 v形块 定位套 锥顶尖和锥度心轴等 定位元件所限制的自由度与其长度 大小 数量及其组合有关 长短关系如短圆柱销限制2个 长圆柱销限制4个自由度 短V形块限制2个 长V形块限制4个自由度等 大小关系1个矩形支承板限制3个自由度 1个条形支承板限制2个自由度 1个支承钉限制1个自由度等 数量关系1个短V形块限制2个自由度 2个短V形块限制4个自由度等 组合关系1个浮动顶尖限制2个移动自由度 但当其与固定顶尖组合使用时 可以说其限制了2个转动方向的自由度 45 1 4 1工件的定位 46 1 4 1工件的定位 表1 17典型定位元件的定位分析 47 1 4 1工件的定位 表1 17典型定位元件的定位分析 续 48 1 4 1工件的定位 表1 17典型定位元件的定位分析 续 3 完全定位和不完全定位工件的6个自由度均被限制 称为完全定位 工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制 称为不完全定位 不完全定位主要有两种情况 工件本身相对于某个点 线是完全对称的 则工件绕此点 线旋转的自由度不需限制 例如球体绕过球心轴线的转动 圆柱体绕自身轴线的转动等 工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度 如加工平板上表面 要求保证平板厚度及与下平面的平行度 则只需限制3个自由度就够了 49 1 4 1工件的定位 50 1 4 1工件的定位 图1 19工件应限制的自由度 应限制3个自由度 应限制5个自由度 应限制6个自由度 应限制2个自由度 应限制4个自由度 应限制5个自由度 4 欠定位和过定位工件加工时应该限制的自由度未被完全限制 称为欠定位 欠定位不能保证工件的加工要求 是不允许的 51 1 4 1工件的定位 工件某一个自由度 或某几个自由度 被重复约束 称为过定位 过定位是否允许 要视具体情况而定 1 如果工件的定位面经过机械加工 形状 尺寸 位置精度均较高 则过定位是允许的 有时还是必要的 合理的过定位不仅不会影响加工精度 还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用 2 反之 如果工件的定位面是毛坯面 或虽经过机械加工 但加工精度不高 这时过定位一般是不允许的 因为它可能造成定位不准确 或定位不稳定 或发生定位干涉等情况 1 4 1工件的定位 52 53 1 4 1工件的定位 过定位分析 54 1 4 1工件的定位 图1 22平面定位的过定位 55 1 4 1工件的定位 图1 23一面两孔过定位 5 定位分析方法总体分析法从工件定位的总体来分析限制了哪些自由度 易于辨别是否存在欠定位 分件分析法分别分析各个定位面所限制的自由度 易于辨别是否有过定位 1 4 1工件的定位 图1 25定位分析方法示例 56 在设计定位方案时可从以下几个方面考虑 1 根据加工面的尺寸 形状和位置要求确定所需限制的自由度 2 在定位方案中 利用总体分析法和分件分析法来分析是否有欠定位和过定位 分析中应注意定位的组合关系 若有过定位 应分析其是否允许 3 从承受切削力 夹紧力 重力 以及为装夹方便 易于加工尺寸调整等角度考虑 在不完全定位中是否应有附加自由度的限制 1 4 1工件的定位 57 58 1 4 2基准 确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点 线 面称为基准 1 4 2基准 设计基准在设计图样上所采用的基准 图1 27设计基准 59 60 1 4 2基准 工艺基准在加工过程中所采用的基准 又可分为 工序基准 定位基准 测量基准与装配基准 1