机械制造技术基础第1章-绪论ppt课件

1,机械制造技术基础,2,第一章绪论,3,第一节机械制造工业在国民经济中的地位与作用机械制造工业是制造业最重要组成之一。它担负着向国民经济的各个部门提供机械装备的任务。,4,机械制造工业是国家高技术产业的基础和载体,5,机械制造工业是国民经济的支柱产业美国68%的财富来源于制造业日本国民总产值的49%是由制造业创造中国的制造业在工业总产值中也占有40%,制造科学、信息科学、材料科学、生物科学一起列为当今时代四大支柱科学。,6,直接创造国民生产总值的1/3,制造业对国民经济的贡献,占整个工业生产的4/5,为国家财政提供1/3以上的收入,对出口总额的贡献率90%,7,先进制造技术也是工业发达国家的国家级关键技术和优先发展领域,8,一些主导产品的产量已居世界前列2004年，我国发电设备产量7138万千瓦，同比增长90.87%，居世界第1位；金属切削机床产量接近40万台，居世界前列；2004，中国汽车销售量507万辆，排在全世界的第4位；2005，中国汽车销售量570万辆，排在全世界的第3位；2006，中国汽车销售量715万辆，排在全世界的第2位；2007，中国汽车销售量突破800万辆；2008，中国汽车销售量突破900万辆;2009年中国汽车销量一举突破1360万辆，跃升至世界榜首2011，中国汽车销售量突破1850.51万辆。,9,为国民经济建设提供了大批先进重大技术装备年产1000万2000万吨级露天矿采掘成套设备和年产500万吨级井下矿产成套设备；北煤南运系统成套设备（包括单元重载列车装备、煤炭海运系统装备、港口装卸成套设备等）；形成了哈尔滨、上海、四川东方三大发电设备制造基地，先后为葛洲坝工程、岩滩电站、二滩电站等研制出170MW、302MW、550MW水电机组；在与国外合作的基础上，成功地制造了三峡工程700MW水电机组；可提供110、220、330到500kV等电压等级的交流输变电成套设备，基本上满足年装机10000MW以上的配套能力；,10,我国机械制造工业发展现状与差距,1.我国机械制造工业发展现状（1）掌握了一批重大技术装备的核心关键技术（2）基础制造装备关键技术获得了重大突破（3）先进制造技术在生产中得到普及与应用（4）产品结构进一步优化,11,2.我国机械制造工业的主要差距（1）自主技术开发与创新能力薄弱（2）基础机械和机械基础件发展滞后（3）先进制造技术的应用仍有阶段性差距,12,国外机械制造工业发展态势,1.高技术化是机械制造工业发展的必然趋势2.信息技术是提升机械制造工业科技水平的有效手段产品信息化和数字化。设计、制造过程的数字化、信息化与智能化。制造装备高精度、高效与智能化。制造的网络化。管理的信息化。,13,3.绿色制造是机械制造工业科技发展的必由之路德国制定了“产品回收法规”；日本等国提出了减少、重用及再生的3R（Reduce、Reuse、Recycle）战略；美国提出了再制造（Remanufacturing）及无废弃物制造的新理念；我国全国人大也已颁布了“清洁生产促进法”,14,产品设计和评价,概念设计,开发计划,制造计划,生产,销售,使用,维修,废弃和再造,15,1.放空油,2.拆除内饰,3.拆除电气,4.拆除底盘,5.拆除发动机,6.压扁车架,汽车的回收再造,16,4.系统集成创新是机械制造工业科技发展的重要创新方式在市场需求的驱动下，人们将已获取的新知识、新技术创造性地集成起来，以系统集成的方式创造出新产品、新工艺和新技术，从而满足不断发展的需求。对于发展中国家而言，优先发展面向市场需求的系统集成创新是一种风险小、成本低、周期短、具有重大商业价值的创新方式，同样可以成为实现技术跨越的突破口。,17,5.极端制造是制造技术发展的重要领域是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。,几何形体上，极大、极小、极厚、极薄、极平、极柔、极圆、极方、奇形怪状；在物理性能上，极高硬度、极高塑性、极大弹性、极大脆性、极强磁性、极强辐射性、极强腐蚀性，奇性怪能；,18,大型机械：露天煤矿的采掘设备斗钻挖掘机20万m3/日产，自重13000吨。发电机20万千瓦，30万千瓦，60万千瓦,100万千瓦120万千瓦,单位功率造价下降10-20%。汽车20T、32T。1970年代90T，现在推广150-170T，最大200T，350T，400T。小型机械：101mm，用精密加工的方法可以制造出来。微型机械：1mm1m，用硅微细加工技术才能制造出来。纳米机械：1m1nm，用生物工程的方法才能制造出来。是分子级的零件。,19,先进制造技术的发展趋势,20,由下图可知，制造已不仅仅指基本制造功能，还包含市场分析、生产计划、营销、服务等功能，这就是所谓的大制造的涵义。,大制造的涵义,21,设计、销售、售后服务、产品回收敏捷制造、可持续发展,加工制造优质、高效、低成本,传统制造技术,先进制造技术,先进制造技术的内涵,22,23,24,制造系统结构,25,制造系统特性,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。,26,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。,27,28,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。,29,制造系统的物质流与信息流,30,在科学技术高度发展的今天，要更高度重视人的作用，必须“以人为本”；有了人，有了人才，有了拔尖创新的人才，才可能拥有真正的实力，才可能真正实现自主创新；没了人，丢失了人才，就会丧失一切，“人是生产力中最具有决定性的力量。”国力的竞争，归根结底，根本在于高素质的人才的竞争，制造业自不例外。,以人为本,31,1生产过程工厂的生产过程：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。,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,32,工厂的生产过程包括：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。,33,2工艺过程工艺过程：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。“机械制造技术基础”课主要讲述机械加工工艺过程和装配工艺过程。,34,二、工艺过程的组成l工序工序：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。,35,36,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。,37,2安装安装：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。,38,3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。,39,40,4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。,41,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。简化工艺文件，例如：钻孔。复合工步：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。,42,复合工步,在大批量生产中，为了节省机加工时间和换刀时间，常采用复合工步，如图3所示，在一次行程中同时用两把刀具加工工件的内孔和外圆，大大提高了生产率。,43,一次走刀：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。,5走刀,44,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，一个工步可能有几次走刀如此等等。,45,第三节生产类型及其工艺特征一、加工零件的年生产纲领加工零件的年生产纲领：即该加工零件的年产量。加工零件的年生产纲领N可按下式计算N=Qn(1+a%)(1+b%)式中Q产品的年产量(台/年)；n每台产品中该零件的数量(件/台)；a备品率；b废品率。,46,二、生产类型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)，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，称为成批生产。每批制造的相同零件的数量，称为批量。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。,47,各种生产类型的工艺特征,48,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；工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准等。一、设计基准设计图样上标注设计尺寸所依据的基准，称为设计基准。,49,50,51,A是B、C的设计基准,轴心线是外圆和端面的设计基准,F是C、轴的设计基准,A是B面平行度的设计基准,52,二、工艺基准工艺过程中所使用的基准，称为工艺基准。按其用途之不同，又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。1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，称为工序基准(又称原始基准)。,53,2定位基准在加工中用作定位的基准，称为定位基准。作为定位基准的点、线、面，在工件上有时不一定具体存在(例如，孔的中心线、轴的中心线、平面的对称中心面等)，而常由某些具体的定位表面来体现，这些定位表面称为定位基面。,将零件套在心轴上磨削40h6外圆表面时，内孔即定位基准,54,3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，称为测量基准。,以内孔为基准（套在检验心轴上）去检验40h6外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆跳动时内孔为测量基准,55,4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，称为装配基准。,装配基准,装配基准,56,设计基准与测量基准,57,基准设计原则：上述基准应尽量重合:1）设计机器零件时，应尽量以装配基准作为设计基准，以便直接保证装配技术要求；2）在制定加工工艺规程时，应尽量以设计基准作为工序基准，以便直接保证零件的设计尺寸；3）在加工、测量时，应尽量使定位基准及测量基准与工序基准重合，以消除因基准不重合带来的误差。,58,第五节工件的装夹与定位一、工件的装夹工件的装夹包括定位和夹紧两层含义。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。,59,第五节工件的装夹与定位一、工件的装夹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。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。,60,工件要加工必须有两个前提：一个是定位，一个是夹紧。安装方法也不同。可分为3种：,工件的安装方式,61,一直接找正装夹,操作者利用划针、百分表等量具直接校准待加工面或相关表面以获得正确位置。,62,直接找正,63,直接找正装夹,64,二划线找正装夹,钳工先按加工要求在工件表面划好线，机加工时工人按划线找正后再夹紧。特点:1)可保证各加工面有足够的加工余量及位置精度；2)可及时发现毛坯缺陷，采取补救措施；3)增加了划线工序、浪费工时；4)划线具有一定的宽度（0.20.3），安装精度不高,65,66,三采用夹具装夹,使用能保证工件迅速定位与夹紧的装置进行安装叫作夹具装夹。特点：1）安装效率高、成本低；2）可保证重复精度；3）减轻劳动强度，保证生产节拍；4）扩大机床使用范围。应用范围:广泛用于大批量生产，中批生产及单件小批生产无夹具安装就无法保证精度的工件加工。,67,图19,68,车孔夹具动画,69,70,71,二、工件的定位1.工件的六个自由度物体在空间具有六个自由度，即沿三个坐标轴的移动(分别用符号,表示)和绕三个坐标轴的转动(分别用,表示)。2.工件定位的六点定位原理工件定位的实质就是限制工件的自由度，要使工件在空间处于完全确定的位置，必须限制工件的六个自由度，这就是工件定位的六点定位原理。可以用定位支承点来限制工件的自由度，一般来说，一个定位支承点可以限制工件的一个自由度。,72,六点定位原理,任何一个未受约束的物体，在空间都有6个自由度要确定物体在空间的位置，必须约束其6个自由度理论上讲，工件的六个自由度可用六个支承点加以限制，前提是这六个支承点在空间按一定规律分布，并保持与工件的定位基面相接触。,73,物体在空间具有六个自由度,74,实例分析,75,在XOY面上用三个定位支承点，限制了，和。在YOZ面上用二个定位支承点，限制了和。在XOZ面上用一个定位支承点，限制了。,例1：铣削下图所示工件上的槽就必须限制工件的六个自由度,76,例2：铣削下图所示的通槽必须限制工件的五个自由度。在工件的底面A用三个定位支承点，限制了、和。在工件的侧面B用二个定位支承点，限制了和。,77,工件的6点定位,78,完全定位与不完全定位,完全定位：工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。不完全定位：按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位，称为不完全定位。在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。,79,80,图a)中铣台阶面时，由于台阶面长度只与工作台的移动长度有关。此方向上的自由度Y移动可不限制，只需保证台阶的高和宽，采用部分定位即去掉限制Y移动的支承钉，限制5个自由度即可。图b)中铣不通槽时，由于除需保证槽的高和宽外，还要保证槽的长度，Y移动也需要限制，所以必须采用如图所示的完全定位。,81,欠定位与过定位,欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。过定位：工件的同一自由度被两个或两个以上的支承点重复限制的定位，称为过定位。欠定位是绝对不允许，过定位要使用得当。,82,欠定位实例,83,使用六点定位原理时需要注意的问题,“定位支承点”与“定位元件”将定位元件抽象为定位支承点，不能脱离其与工件的接触或配合情况,长轴与工件孔配合相当于4个定位支承点，小台肩与工件端面接触相当于1个定位支承点。共限