第一讲机械制造概论

1、机械与汽车工程学院【教学目的】通过本讲的学习，使学生掌握机械制造的基【教学目的】通过本讲的学习，使学生掌握机械制造的基 本概念，并掌握常用的机械加工方法。本概念，并掌握常用的机械加工方法。【教学重点】工艺过程、生产纲领、生产类型；常见的机【教学重点】工艺过程、生产纲领、生产类型；常见的机 械加工方法、工艺特征及应用范围。械加工方法、工艺特征及应用范围。【教学难点】零件表面的成形方法【教学难点】零件表面的成形方法【课外作业】教材【课外作业】教材P281-2、1-4、1-6、1-10、1-13【学时分配】【学时分配】4学时学时【教学内容【教学内容】 机械与汽车工程学院机械与汽车工程学院r产品制造的

2、全过程产品制造的全过程市场需市场需求调研求调研产品设产品设计开发计开发产品产品生产生产售后服售后服务回收务回收 产品产品 销售销售“大制造大制造” 广义广义是将社会资源（物料、能源、是将社会资源（物料、能源、设备、设备、信息、人力信息、人力等）转化为产品的全过程，是一个等）转化为产品的全过程，是一个综合的综合的系统。系统。机械与汽车工程学院机器制造装配过程计划计划采购订单采购订单成本核算成本核算产品设计产品设计工艺路线工艺路线BOM项目项目市场市场制造制造下达制造下达制造 设计工程设计工程装配车间装配车间用户用户机械与汽车工程学院 对于机器的制造而言，生产过程包括： 生产技术生产技术准备准备过

3、程过程 毛坯毛坯的制造过程的制造过程 零件的零件的机械加工、热处理和其他表面处理机械加工、热处理和其他表面处理 产品的产品的装配、调试、检验和油漆装配、调试、检验和油漆 原材料和成品的原材料和成品的运输与保管运输与保管 生产过程生产过程 机械产品制造时，将原机械产品制造时，将原材料转变为产品的所有劳动材料转变为产品的所有劳动过程过程机械与汽车工程学院在生产过程中，改变生产在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为半位置和性质，使其成为半成品或成品的过程。成品或成品的过程。毛坯制造过程毛坯制造过程 热处理过程热处理过程 机械加工工艺过程机械加工工艺过程

4、 装配工艺过程等装配工艺过程等工艺过程可分为工艺过程可分为机械加工工艺过程机械加工工艺过程是用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺是用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、表面质量和性能，使之成为零件的全过程。寸、表面质量和性能，使之成为零件的全过程。工艺过程工艺过程机械与汽车工程学院工序又可细分为工序又可细分为安装、工位、工步和走刀安装、工位、工步和走刀，其关系如下：，其关系如下： 机械加工工艺过程机械加工工艺过程由一个或若干个由一个或若干个顺序排列的工序顺序排列的工序组成。组成。机械与汽车工程学院 工工 序序划分工序的主要依据是：划分工序的主要依据是： 工作地点（或机床）是否改变工作地点（或机床

5、）是否改变 加工是否连续加工是否连续机械与汽车工程学院方案一：方案一：对一个工件钻孔对一个工件钻孔1，然后调头车外圆，然后调头车外圆2；方案二：方案二：钻孔钻孔1，对一批工件；，对一批工件； 车外圆车外圆2，对一批工件。，对一批工件。机械与汽车工程学院机械与汽车工程学院 工件在一次安装后，在机床上所占据的工件在一次安装后，在机床上所占据的每一每一个工作位置个工作位置称为工位称为工位。安装安装工位工位 工件在机床或夹具中工件在机床或夹具中定位并夹紧的定位并夹紧的过程称为安装过程称为安装机械与汽车工程学院图多工位加工图多工位加工机械与汽车工程学院 在在加工表面、切削刀具加工表面、切削刀具和和切削用

6、量切削用量（仅指转速（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。工艺过程，称为一个工步。对于连续进行的几个相同的工步，称为对于连续进行的几个相同的工步，称为连续工步连续工步；用几把刀具同时加工几个不同的表面，称为用几把刀具同时加工几个不同的表面，称为复合工复合工步步。 工步与复合工步工步与复合工步机械与汽车工程学院 图连续工步图连续工步 图复合工步图复合工步机械与汽车工程学院走刀走刀在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量

7、对同一表面进行原因，需用同一把刀具以及同一切削用量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多次切削。这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀走刀。机械与汽车工程学院生产纲领生产纲领 N=Qn(1+a%)(1+b%) 式中式中 Q产品的年产量；产品的年产量； n单台产品中该零件的数量；单台产品中该零件的数量； a%备品率；备品率； b%备品率。备品率。 生产纲领生产纲领 生产纲领是指企业在计生产纲领是指企业在计划期内应当生产的划期内应当生产的产品产产品产量量，计划期通常为，计划期通常为1年年。（年产量）（年产量）机械与汽车工程学院生产类型生产类型是指产品生产是指产品生产的专业

8、化程度，可按产品的的专业化程度，可按产品的年生产纲领来划分。年生产纲领来划分。生产类型生产类型 1 1、单件生产、单件生产 3 3、大量生产、大量生产 2 2、成批生产、成批生产根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种产品的制造可分为三种生产类型生产类型机械与汽车工程学院表表1-2 加工零件的生产类型加工零件的生产类型 表表1-3 不同机械产品的零件重量型别表不同机械产品的零件重量型别表机械与汽车工程学院1. 单单 件件 生生 产产 产品品种不固定，每一产品品种不固定，每一品种的品种的产品数量很少产品数量很少，大多，大多数工作地点

9、的加工对象经常数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。船业等一般属于单件生产。2. 大大 量量 生生 产产 产品品种固定，每种产品品种固定，每种产产品数量很大品数量很大，大多数工作地，大多数工作地点的加工的对象固定不变。点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产般属于大量生产。 机械与汽车工程学院 在成批生产中，根据批量大小可分为在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大小批、中批和大批生产批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特

10、点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类型可分为：大量生产特点之间。因此生产类型可分为：单件小批生产，单件小批生产，大批大量生产，中批生产。大批大量生产，中批生产。 3.成批生产成批生产3.成批生产成批生产 产品品种基本固定，但产品品种基本固定，但数数量少，品种较量少，品种较多多，需要周期性，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。的加工对象是周期性的变换。 机械与汽车工程学院各种生产类型工艺过程的主要特点各种生产类型工艺过程的主要特点 机械与汽车工程学院装配

11、的概念装配的概念 按照规定的技术要按照规定的技术要求，将若干个零件接合求，将若干个零件接合成部件或将若干个零件成部件或将若干个零件和部件接合成产品的劳和部件接合成产品的劳动程，称为装配。动程，称为装配。 机械与汽车工程学院 在切削加工过程中，装在机床上的刀具和工件按一在切削加工过程中，装在机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动，通过刀具的刀刃对工件毛坯的切定的规律作相对运动，通过刀具的刀刃对工件毛坯的切削作用，把毛坯上多余的金属切掉，削作用，把毛坯上多余的金属切掉，从而得到所要求的从而得到所要求的表面形状表面形状。机械与汽车工程学院工件表面的工件表面的成形方法成形方法工件的表面形状工件的表面

12、形状表面的形成原理表面的形成原理工件表面的形成方法工件表面的形成方法 机械与汽车工程学院工件的种类工件的种类机械与汽车工程学院组成工件的表面组成工件的表面 成形面成形面 外圆、内圆、平面外圆、内圆、平面 锥面、螺纹、齿形锥面、螺纹、齿形机械与汽车工程学院表面的形成原理表面的形成原理 各种典型表面都可以看作是一条线各种典型表面都可以看作是一条线( (称为母线称为母线) )沿着另一沿着另一条线条线( (称为导线称为导线) )运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的的发生线发生线。机械与汽车工程学院母线相对旋转轴线位置不同，所产生的表面也不同母线相对旋转轴线位置不同

13、，所产生的表面也不同机械与汽车工程学院v轨迹法轨迹法工件表面的形成方法工件表面的形成方法机械与汽车工程学院v成形法成形法机械与汽车工程学院v展成法展成法机械与汽车工程学院l小结：小结：欲得到所需的工件表面形状，刀具和工件必须按欲得到所需的工件表面形状，刀具和工件必须按上述四种方法之一完成一定的运动，这个一定的运动称上述四种方法之一完成一定的运动，这个一定的运动称为表面形成运动。为表面形成运动。v相切法相切法机械与汽车工程学院定义：保证得到工件要求的表面形状的运动。定义：保证得到工件要求的表面形状的运动。表面成形运动的类型表面成形运动的类型 （1）简单（成形）运动）简单（成形）运动 （2）复合（

14、成形）运动）复合（成形）运动机械与汽车工程学院 加工飞机发动机叶片需要相当复杂的表面成形运动。加工飞机发动机叶片需要相当复杂的表面成形运动。由多个运动单元组成复合运动。由多个运动单元组成复合运动。小结：小结： 上述两种成形运动虽都是旋转和直线运动上述两种成形运动虽都是旋转和直线运动组成，但组成，但有本质区别有本质区别： 1.简单运动组合各运动单元之间是互相独立简单运动组合各运动单元之间是互相独立 的，的，没有严格的相对运动关系没有严格的相对运动关系； 2.复合运动组合各运动单元之间是不能互相复合运动组合各运动单元之间是不能互相 独立的，独立的，必须保持严格的相对运动关系必须保持严格的相对运动关

15、系。机械与汽车工程学院 主运动主运动使工件与刀具产生相对运动以进行切使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动。这个运动的速度最高、消耗功削的最基本的运动。这个运动的速度最高、消耗功率最多。其形式可以是旋转也可能是直线运动，它率最多。其形式可以是旋转也可能是直线运动，它可由工件完成，也可由刀具完成，且每种切削加工可由工件完成，也可由刀具完成，且每种切削加工方法的主运动只有一个。方法的主运动只有一个。 进给运动进给运动不断地把切削层投入切削的运动使不断地把切削层投入切削的运动使主运动能够继续切除工件上多余金属层以形成新表主运动能够继续切除工件上多余金属层以形成新表面的运动。面的运动。r主运

16、动、进给运动主运动、进给运动机械与汽车工程学院机械与汽车工程学院v加工表面加工表面nf f已加工表面已加工表面过渡表面过渡表面待加工表面待加工表面d dw wd dm m机械与汽车工程学院 切削用量：切削用量：。 （常称为切削三要素）（常称为切削三要素）切削层参数：切削层参数：。机械与汽车工程学院l 切削速度切削速度 ( (以车削为例以车削为例) ) 切削速度切削速度(m/s(m/s) ) 是主运动的线速度。是主运动的线速度。式中：式中：dwdw为工件待加工表面的直径为工件待加工表面的直径(mm)(mm)； n n为转速为转速(r/min)(r/min)。 车削时指工件待加工表面最大直径处线速

17、度车削时指工件待加工表面最大直径处线速度. .切削用量切削用量机械与汽车工程学院l 进给量进给量f f( (mm/r） 指刀具在进给运动方向上相指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量对工件的位移量。单位为：。单位为： mm/r或或mm/行程。行程。l 背吃力量背吃力量a ap p(mm(mm) ) 指工件上已加工表面与待加指工件上已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，单位工表面之间的垂直距离，单位为：为：mmmm。 d dm md dw wf fn1 12 2f fa ap pKrKr合成切削运动合成切削运动由同时进行由同时进行的主运动向量和进给运动向量的主运动向量和进给运动向量合成的切削运动

18、。合成的切削运动。 2mwpdda切削层切削层由刀具在切削部分的一个单一由刀具在切削部分的一个单一 动作所切除的工件材料层。动作所切除的工件材料层。切削层参数切削层参数切削层的截面尺寸切削层的截面尺寸。机械与汽车工程学院 切削层参数切削层参数rDkfhsinrpDkabsinDDpDhbafA 1. 切削厚度切削厚度2. 切削宽度切削宽度3. 切削层面积切削层面积 d dm md dw wf fn1 12 2f fa ap pKrKrh hD Df fKrKrb bD Dap机械与汽车工程学院 1.3 机械加工方法机械加工方法机械与汽车工程学院1.3.11.3.1车削加工车削加工车削车削 用车

19、刀在车床上加工工件的工艺过程。用车刀在车床上加工工件的工艺过程。加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=1.66.3um主运动主运动 工件的旋转旋转运动。进给运动进给运动 刀具的直线直线运动。所以：车削加工适宜各种回转体表面的加工。所以：车削加工适宜各种回转体表面的加工。 1.3 机械加工方法机械加工方法机械与汽车工程学院 图12-3 普通车床所能加工的典型表面机械与汽车工程学院普通车床普通车床 适于各种中、小适于各种中、小型轴、盘、套类零件的单件、型轴、盘、套类零件的单件、小批量生产。小批量生产。转塔式六角车床转塔式六角车床 适于加工适于加工零件尺寸较小、形状较复杂的零件尺寸较小、形状较复

20、杂的中、小型轴、盘、套类零件中、小型轴、盘、套类零件。立式车床立式车床 适于直径较大、适于直径较大、长度较短的重型零件。长度较短的重型零件。（L/D=0.30.8L/D=0.30.8）数控车床数控车床 适于多品种、小适于多品种、小批量生产复杂形状的零件。批量生产复杂形状的零件。机械与汽车工程学院r车削的工艺特点车削的工艺特点1. 1. 易于保证各表面的位置精度。易于保证各表面的位置精度。2. 2. 加工过程平稳。加工过程平稳。3. 3. 适合有色零件的精加工。适合有色零件的精加工。钢铁：钢铁：粗车粗车 半精车半精车 精车精车 磨削磨削有色金属：有色金属：粗车粗车 半精车半精车 精车精车 精细车

21、精细车4. 4. 刀具简单。刀具简单。机械与汽车工程学院1、铣削加工设备、铣削加工设备铣床龙门铣床升降台式铣床立式铣床卧式铣床2、铣削方式、铣削方式周铣周铣端铣端铣 用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面。 用端铣刀端面刀齿加工平面。铣削是平面加工的主要方法之一。铣削是平面加工的主要方法之一。加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=6.31.6um1.3.2 1.3.2 铣削加工铣削加工机械与汽车工程学院顺铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。顺铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。逆铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反。逆铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方

22、向相反。周铣周铣机械与汽车工程学院ea对称铣：铣刀轴线与工件铣削对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度宽度 的对称中心线重合。的对称中心线重合。不对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线不重合。不对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线不重合。eaea端铣端铣机械与汽车工程学院1 1）生产率高（多齿刀具、速度高）；）生产率高（多齿刀具、速度高）；2 2）散热条件好；）散热条件好；3 3）容易产生振动。）容易产生振动。主要加工平面。同时可加工沟槽、成形面、切断等。主要加工平面。同时可加工沟槽、成形面、切断等。3、铣削的工艺特点、铣削的工艺特点4、铣削的应用、铣削的应用机械与汽车工程学院机械与汽车工程

23、学院1、刨削加工、刨削加工刨削是平面加工的主要方法之一。加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=6.31.6um刨床牛头刨床：适于加工中、小型零件。龙门刨床：适于加工大型零件。插床：主要加工工件内表面，如键槽、花键等。1.3.3 1.3.3 刨削、拉削加工刨削、拉削加工机械与汽车工程学院1) 1) 生产率较低；生产率较低； 2) 2) 通用性好。通用性好。 主要用于主要用于加工平面加工平面，也广泛用于加工各种沟槽、成形面等。，也广泛用于加工各种沟槽、成形面等。v刨削的工艺特点刨削的工艺特点v刨削的应用刨削的应用机械与汽车工程学院加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=0.40.8um用拉刀

24、在拉床加工工件的工艺方法。头部头部颈部颈部 前导部前导部切削部切削部校准部校准部尾部尾部后导部后导部2、拉削加工、拉削加工机械与汽车工程学院r拉床加工范围拉床加工范围各种型孔、平面、半圆弧面，某些组合表面等。各种型孔、平面、半圆弧面，某些组合表面等。机械与汽车工程学院r拉削的特点：拉削的特点： 生产率高；生产率高； 加工范围广；加工范围广； 加工精度高，表面粗糙度低；加工精度高，表面粗糙度低； 拉床结构简单拉床结构简单； 拉刀寿命长。拉刀寿命长。vfah机械与汽车工程学院 用砂轮作为刀具磨削工件的工艺过程。是零件精加工的主要方用砂轮作为刀具磨削工件的工艺过程。是零件精加工的主要方法之一。法之一

25、。加工精度：加工精度：IT6IT4IT6IT4，表面粗糙度：，表面粗糙度：Ra=1.250.01umRa=1.250.01um高精度磨削：高精度磨削：表面粗糙度：表面粗糙度：Ra=0.10.008umRa=0.10.008um1.3.4 1.3.4 磨削加工磨削加工1 1. . 精度高、表面粗糙度低；精度高、表面粗糙度低；2. 2. 磨削温度高；磨削温度高；800100080010003. 3. 砂轮具有自锐性；砂轮具有自锐性；4. 4. 径向分力径向分力FyFy较大。较大。r磨削的工艺特点磨削的工艺特点机械与汽车工程学院 可加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能加工高硬可加工铸铁、碳钢、

26、合金钢等一般结构材料，也能加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难切削材料，但不适宜塑度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难切削材料，但不适宜塑性较大的有色金属性较大的有色金属。磨削加工表面：磨削加工表面：外圆面、内圆面、平面、各种成形面。外圆面、内圆面、平面、各种成形面。r磨削的应用磨削的应用机械与汽车工程学院v磨削平面磨削平面机械与汽车工程学院钻削加工钻削加工 用钻头在实体零件上加工孔的方法。用钻头在实体零件上加工孔的方法。加工精度：加工精度：IT13IT11IT13IT11，表面粗糙度：，表面粗糙度：Ra=2512.5umRa=2512.5um钻床钻床台式钻床台式钻床立式钻床立式钻床摇臂钻床摇臂钻床1.3.5 1.3.5 钻、扩、铰、镗削加工钻、扩、铰、镗削加工1、钻削加工、钻削加工钻孔主要用于粗加工。如螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。钻孔主要用于粗加工。如螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。机械与汽车工程学院v扩孔扩孔用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工