第1章 机械制造概论新

1.1机械制造过程的基本术语及概念第一讲第一章机械制造过程的基础知识1.2机械加工表面的成形1.3机械加工方法1.1机械制造过程的基本术语及概念机械制造可以简单的理解为将原材料转变成产品的全过程，包括生产准备、毛坯制造、零件加工、检验、装配、包装运输等。从广义上讲，机械制造的过程可以理解为是将社会资源（物质、能源、设备、信息、人力等）转化为产品的全过程。一个产品制造的全过程如下图：第一讲第一章机械制造概论零件的制造是机械制造过程中最基础、最主要的环节，其目的是通过一系列的工艺方法、获取具有一定形状、尺寸、力学性能和物理性能的零件。使零件获得一定的力学性能（强度、硬度等）及物理、化学（耐磨、耐蚀）等特性的工艺方法，主要指热处理工艺（退火、淬火、正火、表面处理等）；使零件获得一定几何形状的工艺方法，按发展过程大概可分为传统加工方法，特种加工方法，以及20世纪80年代兴起的高技术加工方法（如激光加工、快速成型加工等）。我国机械电子工业部发布的标准中，将机械制造工艺方法按大、中、小和细4个层次进行了分类，如下表：

目前，按照由原材料或毛坯制造成零件的过程中其质量的变化，可以将获得一定形状的制造工艺方法分为材料去除法（质量减少、△m<0）、材料成形法（质量不变、△m=0）和材料累加法（质量增加、△m>0）三种类型。

①材料去除法主要包括切削加工和特种加工。②材料成形法主要包括零件和毛坯的成形。③材料累加法主要如快速成形技术。机械制造工艺方法类别划分及代码1.1.1生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品质量和进度计划，某零件的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量，可按下式计算

N=Qn(1+a%)(1+b%)N-零件的年生产纲领（件/年）；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；生产纲领是设计制订工艺规程的重要依据，根据生产纲领并考虑资金周转速度、零件加工成本、装配销售储备量等因素可以确定该产品一次投入生产的批量和每年投入生产的批次，即生产批量。从实际市场角度来看，产品的生产批量首先取决于市场对该产品的容量、企业在市场上占有的份额以及该产品在市场上的销售和寿命周期。1.1.2生产类型

生产类型是指某生产单位（企业、车间、班组、工段、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为三种生产类型：1、单件生产：是指制造的产品数量不多，生产中各工作地点的工作很少重复或不定期重复的生产。如重型机械等的生产和各种机械产品的试制、维修生产等。其生产组织的特点是要能适应产品品种的灵活多变2、成批生产：产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。按批量大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。3、大量生产：产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。生产类型的划分主要取决于生产纲领、产品大小、结构复杂程度，下表列出了他们之间的关系。第一讲第一章机械制造概论1.1.2

生产过程生产过程指的是将原材料（或半成品）转变为成品（机械）所进行的全部过程。生产过程包含的主要阶段是：毛坯制造阶段（铸、锻、型材、粉末冶金）零件加工阶段（机加工、冲压、焊接、铆接、热处理等车间）装配阶段（装配车间）试验调试阶段（试验车间或工段）油漆、包装出厂（入库）此外还包括：生产准备工作阶段：制订生产计划、制订工艺文件、准备生产工具。生产辅助工作阶段：设备维修，原料的运输、保管、准备，刀具刃磨，生产统计、核算等第一讲第一章机械制造概论1.1.3工艺过程及其组成1.

工艺过程

在生产过程中，凡是直接改变原材料的形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为成品或半成品的过程，称为机械制造工艺过程，简称工艺过程。它是生产过程中的主要组成部分。主要内容包括：毛坯和零件成形（铸造、锻压、冲压、焊接、压制、烧结、注塑、压塑等）；机械加工（切削磨削、特种加工等）；材料改性与处理（热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂等）；机械装配等工艺过程。2.机械加工工艺过程用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的工艺过程，称为机械加工工艺过程。

第一讲第一章机械制造概论1.14.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程由若干个工序组成。机械加工中的每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。（1）工序机械加工工艺过程的工序是指：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。根据这一定义，只要工人、工作地点、工作对象（工件）之一发生变化或不是连续完成，则应成为另一个工序。一个零件的工艺过程往往是由若干道工序组成的。若生产规模不同，工序的划分及每一道工序所包含的加工内容也有所不同。例如图1-1所示零件:第一讲第一章机械制造概论图1-1阶梯轴简图第一讲第一章机械制造概论零件的加工内容是：①加工左端面；②对左端面钻中心孔；③加工右端面；④对右端面钻中心孔；⑤车左端外圆；⑥对左端倒角；⑦车右端外圆；⑧对右端倒角；⑨铣键槽；⑩去毛刺。这些加工内容可以安排在四个工序中完成（表1-1）；也可以安排在六个工序中完成（表1-2），还可以有其它安排。

表1-1阶梯轴第一种单件小批生产工序安排方案第一讲第一章机械制造概论

表1-2阶梯轴第二种成批生产的工序安排方案第一讲第一章机械制造概论一般在单件、小批生产时，将工艺过程划分到工序，写明工序内容，画出必要的工序图，操作者就能理解。但在大批大量生产时，为保证加工质量和生产率，就必须对工艺过程进行更细的划分。工序安排和工序数目的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关。（2）安装如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容称为一个安装。例如表1-1中的工序1，在一次装夹下完成后尚需有三次调头装夹，才能完成全部工序内容，因此该工序共有四次安装；表1-1工序2是在一次装夹下完成全部工序内容，故该工序只有一次安装。第一讲第一章机械制造概论表1-3工序和安装工序号安装号安装内容设备11车小端面，钻小端中心孔。粗车小端外圆，倒角车床2车大端面，钻大端中心孔。粗车大端外圆，倒角3精车大端外圆4精车小端外圆21铣键槽，手工去毛刺铣床第一讲第一章机械制造概论（3）工位

在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对机床床身变换加工位置。我们把工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定不分所占据的每一个位置称为工位。（4）工步加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工步内容，称为一个工步。按照工步的定义，带回转刀架的机床（转塔车床、加工中心）其回转刀架的一次转位所完成的工位内容应属于一个工步，此时若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。

第一讲第一章机械制造概论

第一讲第一章机械制造概论

（a）连续工步（b）复合工步图1-2连续工步和复合工步第一讲第一章机械制造概论（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，走刀次数又称过程行程次数。返回第一讲第一章机械制造概论2023/2/1

1.2机械加工表面的成形1.2.1工件表面的成形方法

1．被加工工件的表面形状2．工件表面的形成方法各种典型表面都可以看做是一条线（称为母线）沿着另一条线（称为导线）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。需要注意的是，有些表面的两条发生线完全相同，只因母线的原始位置不同，也可形成不同的表面。第二讲第一章机械制造概论2023/2/121第二讲第一章机械制造概论（a）平面（b）成形表面（c）圆柱面（d）圆锥面（e）球面（f）圆环面（g）螺旋面图1-组成工件轮廓的几种几何表面第二讲第一章机械制造概论2023/2/1(a)圆柱面(b)圆锥面(c)双曲面图1-母线原始位置变化时形成的表面第二讲第一章机械制造概论3．零件表面的形成方法及所需的成形运动（1）轨迹法（2）成形法（3）相切法（4）展成法用展成法生成发生线时，刀具与工件之间的相对运动通常由两个分运动组合而成，它们之间保持严格的运动关系，彼此不独立，共同组成一个运动，称为展成运动。第二讲第一章机械制造概论

图1-形成表面发生线的四种方法第二讲第一章机械制造概论1.2.2表面成形运动和辅助运动1．表面成形运动要形成发生线，需要刀具与工件之间作相对运动。这种形成发生线，亦即形成被加工表面的运动，称为表面成形运动，简称成形运动。（1）简单成形运动如果一个独立的成形运动，是由单独的旋转运动或直线运动构成，则称此成形运动为简单成形运动。（2）复合成形运动如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转运动或直线运动按照某种驱动的运动关系组合而成，则称此运动为复合成形运动。如车螺纹。第二讲第一章机械制造概论（3）主运动主运动是切下切屑的最基本运动，其速度最高，消耗功率最大，同时主运动只有一个。（4）进给运动进给运动是使金属层不断投入切削，从而获得完整表面的运动。与主运动相比，速度较低，消耗功率较少。进给运动可以有一个或几个，可以是连续的，也可以是间断的。2．辅助运动

(1)各种空行程运动；(2)切入运动；(3)分度运动；(4)操作和控制运动。第二讲第一章机械制造概论1.2.3加工表面与切削要素1．加工表面（1）待加工表面它是工件上即将被切去切屑的表面。（2）已加工表面工件上经刀具切削后形成的表面。（3）过渡表面工件上被切削刃正在切削的表面。它总是处在待加工表面与己加工表面之间。2．切削要素切削要素主要指切削过程的切削用量要素和在切削过程中由余量变成切屑的切削层参数第二讲第一章机械制造概论图1-车削加工时的切削运动、加工表面及切削层参数第二讲第一章机械制造概论2023/2/1（1）切削用量要素1）切削速度vc2）进给量f3）背吃刀量ap（2）切削层参数1）切削层公称厚度2）切削层公称宽度3）切削层公称横截面积第二讲第一章机械制造概论1.3机械加工方法1.3.1车削

第一讲第一章机械制造概论1.3.2铣削1.周铣法;2.端铣法;3.顺铣;4.逆铣

第二讲第一章机械制造概论1.3.3刨削第二讲第一章机械制造概论1.3.4磨削

砂轮的磨削过程实际上是磨粒对工件表面的滑擦、耕犁和切削三种作用的综合效应。磨削中，磨粒本身也由尖锐逐渐磨钝，使切削作用变差，切削力变大。当切削力超过砂轮粘合剂强度时，磨钝的磨粒脱落，露出一层新的磨粒，此即为砂轮的“自锐性”。第二讲第一章机械制造概论第二讲第一章机械制造概论1.3.5钻削与镗削第二讲第一章机械制造概论1.3.6齿面加工

齿轮齿面加工方法可分为两大类：成形法和展成法。成形法加工齿面所使用的机床一般为普通铣床，刀具为成形铣刀，需要两个简单成形运动：刀具的旋转运动B1为