机械制造第一章 PPT课件

机械制造技术基础 一 课程的性质及特点 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的专业基础课程 目的是为学生在制造技术方面奠定最基本的知识和技能基础 该课程是一门实践性很强的课程 须有相应的实践性教学环节 金工实习 生产实习等 与之配合 二 本课程的基本内容 金属切削过程及其基本规律 机床 刀具 夹具的基本知识 机械加工和装配工艺规程的设计 机械加工质量及其控制方法 制造技术发展的前沿与趋势 三 本课程的基本要求 对制造活动有一个总体的 全貌的了解与把握 掌握机械加工的基础理论和知识 如定位理论 工艺尺寸链理论 加工精度理论等 掌握金属切削过程的基本规律 能选择加工方法与机床 刀具 夹具及加工参数 掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识 初步具备分析解决现场工艺问题的能力 具备制订工艺规程和设计机床夹具的能力 了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展概况 初步具备对制造系统 制造模式选择决策的能力 课程考核 出勤 作业 实验 期末考试 四 课程的学习方法 金属切削理论和机械制造工艺知识具有很强的实践性 没有足够的实践基础是很难有准确的理解与把握 因此 希望学习本课程时必须重视实践环节 即通过实验 实习 设计及工厂调研来更好地体会 加深理解 真正的掌握与应用必须在不断的实践 理论 实践的循环中善于总结 才能达到自由王国的境界 优质 高产 低成本 是指导机械制造技术工作的基本原则 机械制造人员的任务就是要在给定的生产条件下 按照预定的供货日期要求 最经济地制造出具有规定质量要求的机器 五 主要参考书 1 王先逵 机械制造工艺学 上 下册 北京 清华大学出版社 19922 哈工大等 机械制造工艺理论基础 机械制造工艺学 第一分册 上海 上海科技出版社 19803 哈工大等 机械制造工艺规程制订及装配尺寸链 机械制造工艺学 第二分册 上海 上海科技出版社 19804 哈工大等 轴 箱体 丝杠加工 机械制造工艺学 第三分册 上海 上海科技出版社 19805 卢秉恒 机械制造技术基础 北京 机械工业出版社 20056 龚定安 机床夹具设计原理 西安 陕西科技出版社 19837 于骏一 典型零件制造工艺 北京 机械工业出版社 19898 周泽华 金属切削原理 上海 上海科技出版社 19939 王娜君 金属切削原理试题精选与答题技巧 哈尔滨 哈工大出版社 199910 李旦 机械制造工艺学试题精选与答题技巧哈尔滨 哈工大出版社 199911 李益民 机械制造工艺学习题集 北京 机械工业出版社 1987 第一章绪论 第一节机械制造工业的发展及其在国民经济中的地位 18世纪70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 19世纪中叶 麦克斯韦尔建立电磁场理论 电气化时代开始 21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 一 机械制造业的发展 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 二 机械制造业在国民经济中的地位 美日两国汽车产量在世界市场所占份额 2020 4 7 可编辑 10 1 2 2制造业在国民经济中的地位 1963年 1983年 美日两国汽车产量在世界市场所占份额 图1 9美日两国汽车产量变化 制造业在国民经济中的地位 2020 4 7 可编辑 11 东芝事件 图1 10多轴数控机床改进核潜艇性能 国民经济建设和高新技术产业所需的许多装备目前尚依赖于进口 制造业的人均劳动生产率比较低 仅为美国的1 25 日本的1 26 德国的1 20 机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一 企业对市场需求的快速响应能力不高 我国新产品开发周期平均为18个月 美国 日本 德国等工业发达国家新产品开发周期平均为4 6个月 具有自主知识产权的高新技术产品少 主要机械产品技术来源的57 来自国外 大多数电子及通信设备的核心技术仍依赖进口 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 我国机械制造业与世界发达国家的差距 1 加快发展关系国计民生 涉及国家经济安全且对工业结构调整有重大影响的重大技术装备基本满足国家重点建设对重大装备的需要 2 发展为农业现代化服务的先进适用装备 3 重点开展符合国家安全 节能 排放法规的经济型轿车 发展适应高速公路需要的重型汽车及专用底盘 提高轿车 柴油车在汽车总产量中的比重 4 尽快提高数控机床产品的性能质量和可靠性 提高数控系统及关键功能部件的性能质量 扭转我国高速 高效 高精度数控机床长期依赖进口的局面 5 加速发展工业自动化控制系统和仪器仪表 使之成为运用信息技术提升传统制造业的重要载体 6 重点开发具有自主知识产权的敏捷制造技术和应用软件 增加数字化 智能化 网络化产品品种 机械工业科技工作的主要任务 第二节机械制造厂的生产过程和工艺过程 一 生产过程从原材料 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 二 工艺过程的组成 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 其它过程则称为辅助过程 例如统计报表 动力供应 运输 保管 工具的制造修理等 机械制造技术基础 课只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程 1 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 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 阶梯轴单件生产工艺过程 阶梯轴大批量生产工艺过程 两种生产类型对比 铣端面钻中心孔演示 2 安装 2 安装安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程 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 工位工位是在工件的一次安装中 工件相对于机床 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 多工位加工 多工位加工动画演示 4 工步 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 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 5 走刀 在一个工步中 如果要切掉的金属层很厚 可分几次切 每切削一次 就称为一次走刀 第三节生产类型及其工艺特征 1 生产纲领在计划期内应当生产的产品数量称为生产纲领 计划期通常为一年 零件的年生产纲领N按下式计算 N Qn 1 式中Q 产品年产量 件 年 n 每台产品中该零件数量 件 台 备品率 废品率 2 生产类型生产类型是指企业 或车间 生产专业化程度的分类 主要根据产品的生产纲领 并考虑产品的体积 重量和其他特征 生产类型一般可分成 单件小批量生产 成批生产和大批大量生产 表1 2加工零件的生产类型 各种生产类型工艺过程的主要特点 2020 4 7 28 第四节基准一 基准的概念 将用来确定加工对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点 线 面称为基准 1 设计基准2 工艺基准1 工序基准2 定位基准3 测量基准 4 装配基准 二 基准的分类 在设计图样上所采用的基准称为设计基准 1 设计基准 2 工艺基准 4 装配基准装配时用来确定零件或部件在机器中的相对位置所采用的基准 1 工序基准 2 定位基准加工中用作定位的基准 3 测量基准零件测量时所采用的基准 工序图上用来确定本道工序所加工的表面加工后位置尺寸和位置关系所依据的基准 第五节工件的装夹一 工件的装夹 1 定位 使工件在机床上或夹具中相对于刀具占有某一个正确的位置 2 夹紧 对工件施加一定的外力 使工件在加工过程中保持定位后的正确位置不变动 定位的任务是使工件相对于刀具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 3 工件的装夹 定位过程和夹紧过程的综合 工件在机床上的装夹方式 取决于生产批量 工件大小及复杂程度 加工精度要求及定位的特点等 主要装夹形式有四种 1 直接装夹 利用机床上的装夹面直接对工件进行定位 工件定位面只要紧靠在机床装夹面上即可 不需找正 二 装夹方式 效率较低 但找正精度可以很高 适用于单件小批生产或定位精度要求特别高的场合 2 直接找正装夹 不需要专用设备 通用性好 但效率低 精度也不高 通常划线找正精度只能达到0 1 0 5mm 此方法多用于单件小批生产 3 划线找正装夹 效率高 定位精度好而可靠 还可以减轻工人的劳动强度和降低对工人技术水平的要求 因而广泛应用于各种生产类型 使用夹具装夹 工件在夹具中可迅速而正确的定位和夹紧 4 使用夹具装夹 注意 1 机械加工中关于自由度的概念与力学中自由度的概念不完全相同 机械加工中的自由度实际上是指工件在空间位置的不确定性 这里特别要注意将定位与夹紧的概念区分开来 工件一经夹紧 其空间位置就不能再改变 但这并不意味着其空间位置是确定的 2 六点定位原则中 点 的含义是限制自由度 不要机械地理解成接触点 三 工件的定位 1 六点定位原理 采用六个定位支承点合理布置 使工件有关定位基面与其相接触 每一个定位支承点限制了工件的一个自由度 便可将工件六个自由度完全限制 使工件在空间的位置被唯一地确定 这就是通常所说的工件的六点定位原理 归纳分析 1 工件在夹具中定位 可以用定位支撑点约束自由度来分析 2 支撑点的数目 所需限制自由度数 由加工技术要求确定 3 一个支撑点只能限制一个自由度 即使全部自由度都被限制 支撑点数目也不会多于六个 六点定位原理 注意区分如下几种情况 三 工件的定位 完全定位与不完全定位欠定位过定位 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 线旋转的自由度无法被限制 即使被限制也无意义 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 完全定位与不完全定位 图工件应限制的自由度 完全定位与不完全定位图解 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制 称为欠定位 原则性错误 欠定位 过定位 工件某一个自由度 或某几个自由度 被两个 或两个以上 约束点约束 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