机械制造技术基础ppt.ppt

绪论 一 制造业与制造技术 1 制造 广义理解 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 狭义理解 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 2 制造业 美国将机械 电子 轻工 纺织 冶金 化工等行业列为制造业 3 制造技术 在产品生产中 使原材料转化为产品过程所施行的各种手段的总和 称为制造技术 与大 小制造概念相对应 对于制造技术的理解也有广义和狭义之分 广义理解制造技术涉及生产活动的各个方面和生产的全过程 制造技术被认为是一个从产品概念到最终产品的集成活动 是一个功能体系和信息处理系统 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 MassProduction 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 4 制造业的发展 国民经济的支柱产业 国民经济总收入的60 以上来自制造业 世界发达国家无不具有强大的制造业 美国 约1 4人口直接从事制造业 其余人口中又有约半数人所做工作与制造业有关 日本由于重视制造业 二次大战后30年时间 发展成为世界经济大国 机械制造业是制造业的基础 是重中之重 与此相反 美国在一段相当长时间内忽视了制造技术的发展 结果导致经济衰退 竞争力下降 出现在家电 汽车等行业不敌日本的局面 直至上世纪80年代初 美国才开始清醒 重新关注制造业的发展 至1994年美国汽车产量重新超过日本 5 制造业在国民经济中的地位 1 我国机械制造业与世界发达国家的差距 困难 技术上落后 资金不足 资源短缺 管理体制 周边环境还存在诸多问题 地方保护 信用危机 机遇 中国已加入WTO 制造业的世界格局已经和正在发生重大变化 欧 亚 美三分天下局面正在形成 世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆 制造业的产品结构 生产模式也在迅速变革之中 2 机遇与挑战 发展迅速 成绩瞩目 存在阶段性的差距 产品质量和水平不高 技术开发能力不强 基础元器件和基础工艺不过关 生产率低下 科技投入严重不足 机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一 6 我国机械制造业面临的机遇和挑战 1 制造系统结构 二 单工序与制造系统 2 制造系统特性 1 结构特性制造系统可视为若干硬件的集合体 为使硬件充分发挥效能 必须有软件支持 2 转变特性 主要从技术角度出发 如何使转变过程更有效进行 图4汽车生产物流示意图 3 程序特性 程序 一系列按时间和逻辑安排的步骤制造系统可视为生产离散型产品的工作程序 图1 6 研究制造系统程序特性 主要从管理角度出发如何使生产活动达到最佳化 3 制造系统的物质流与信息流 三 零件与机器 零件是机器的组成单元 装配机器时是由零件单元逐一装配而成 但在设计的时候却是从整台机器开始的 零件的精度要求来自于整台机器的完美质量 图1 16工艺相似零件组 而在制造过程中 则先加工出合格的零件 然后再通过合理的装配工艺将零件装配成满足一定功能的机器 四 本课程的内容和学习要求 本课程主要介绍机械产品的生产过程及生产活动的组织 机械加工过程及其系统 包括金属切削过程的基本理论及其基本规律 机械加工和装配工艺规程的基本知识及其设计 机械加工精度及表面质量的概念及其控制方法 精密与超精密加工 现代制造技术的发展前沿与发展趋势 五 本课程的学习方法 综合性 注意联系和综合应用以往所学知识实践性 注意理论联系生产实际 重视实践性环节灵活性 掌握基本原理 活学活用 1 1零件的成形原理1 2机械加工方法 第一章机械加工方法 1 1零件的成形原理 第一节零件的成形原理1 零件成形方法1 1 m0材料累积工艺 m 0 20世纪80年代出现额快速成形技术 在成形中通过材料获得所需形状 这种造形方法又称为材料累加法 1 2机械加工方法 1 车削2 洗削3 刨削4 钻削和镗削5 齿面加工6 复杂曲面加工7 磨削8 特种加工 机械加工方法 1 2机械加工方法 1 车削车削方法的特点是工件旋转 形成主切削运动 因此车削工后形成的面主要是回转表面 也可加工工件的端面 通过刀具相对工件实现不同的进给运动 可以获得不同的工件形状 如 内外圆柱面 锥面 旋转曲面等等 加工精度 一般为IT8 IT7 表面粗糙度Ra为6 3 1 6um 精车时 可达IT6 IT5 表面粗糙度Ra为0 4 0 1um 1 2机械加工方法 2 铣削铣削加工是在铣床上利用铣刀加工工件的一种方式 铣刀是多齿刀具 加工时 铣刀作旋转运动 工件相对铣刀作纵向或横向进给运动 完成平面 斜面 台阶 沟槽 T型槽 燕尾槽 键槽 成形面 圆弧 齿轮 螺旋 切断等加工 因此 铣削加工在机械制造行业中应用十分广泛 铣削的加工精度一般可达IT8 IT7 表面粗糙度Ra为6 3 0 8um 1 2机械加工方法 铣削加工时 根据铣刀旋转方向与工件进给运动方向的关系 可分为顺铣和逆铣两种方式 下面以圆柱铣刀铣平面为例进行分析 1 2机械加工方法 所谓顺铣是指铣削时在铣刀与工件的接触处 铣刀旋转方向与工件进给运动方向相同 此时铣刀作用在工件上的水平铣削分力F纵与进给方向相同 逆铣是指铣削时铣刀旋转方向与工件进给运动方向相反 此时水平铣削分力F纵与进给方向相反 铣削时 工作台的纵向进给机构的丝杠螺母传动副以一侧面为工作面 另一侧有一定的间隙 顺铣时 进给推力Ff 使丝杠与螺母的螺纹在一个侧面相互紧贴 而在另一侧面则出现间隙 此时铣刀刀齿对工件的作用分力F纵传给工作台 使其受拉力 当拉力较大时 丝杆与螺母的紧贴面便会向存在间隙的一侧突然转移 使进给量突然增加一个间隙量 而且作用力F纵是不稳定的 时大时小 时有时无 这样 工作台就会在铣削加工过程中产生无规则的窜动现象 严重时甚至会引起啃刀 打刀等事故 工件也可能报废 1 2机械加工方法 逆铣时 铣削分力F纵与进给方向相反 F纵的作用始终是使丝杠螺纹右侧面贴紧螺母 不会产生工作台窜动现象 能够保证工作台实现平稳进给 3 刨削刨削时 刀具往复直线运动为主切削运动 如下图所示 因此 刨削速度不可能太高 生产效率低 刨削比铣削平稳 加工精度一般可达IT8 IT7 表面粗糙度Ra为3 2 1 6um 精刨时平面度可达0 02 1000 表面粗糙度Ra为0 8 0 4um 4 钻削和镗削钻床是孔加工最常用的方法 钻头的旋转运动为主切削运动 钻头的轴向运动是进给运动 钻削的加工精度低 一般只能达到IT13 IT11 表面粗糙度Ra为12 5 0 8um 要获得高的精度等级 在钻削后常用扩孔和绞孔的工艺方法 绞削加工精度一般为IT9 IT8 表面粗糙度Ra为1 6 0 4um 为了保证孔轴线的位置精度和直线度 常采用镗削加工 镗刀和车刀基本相同 不同之处是镗刀随镗杆一起转动 形成主切削运动 而工件不动 镗孔加工精度一般为IT10 IT8 表面粗糙度Ra为3 2 0 8um 5 齿面加工齿轮加工机床的种类繁多 构造各异 加工方法也各不相同 按齿面加工原理来分 有范成法和成形法 1 成形法成形法利用与被加工齿轮齿槽截形相一致的刀具齿形 在齿坯上加工齿面 1 2机械加工方法 2 范成法用范成法加工齿轮时 刀具与工件模拟一对齿轮 或齿轮与齿条 作啮合运动 范成运动 在运动过程中 刀具齿形的运动轨迹逐步包络出工件的齿形 1 2机械加工方法 1 2机械加工方法 6 复杂曲面加工 自学 7 磨削磨削以砂轮或其他磨具对工件进行加工 如下图所示 其主运动石砂轮的旋转运动 砂轮上的每个磨粒都可以看成一个微小的刀齿 磨削过程实际上磨粒对工件表面的切削 刻削 滑擦三种作用的综合效应 磨削时 由于切削刃很多 所以加工过程平稳