机械制造技术基础课件第二章

机械制造基础知识本章为您介绍机械制造的基础理论知识,包括材料、工艺、工具等,为后续的机械设计和生产打下坚实的基础。让我们一起学习这些基本概念,为成为优秀的机械工程师奠定基础。byJerryTurnersnull2.1机械制造的概念定义机械制造是指利用各种机械设备和技术手段,将原材料加工成所需的机械零件或产品的过程。特点机械制造具有高度专业化、自动化和标准化的特点,可以大批量高效生产各种机械产品。目标机械制造的主要目标是提高生产效率,降低生产成本,满足人类社会对机械产品的需求。2.1.1机械制造的定义机械制造是指利用各种技术手段和工艺方法,将原材料加工成所需的零件、部件和产品的过程。它涉及从设计、加工到最终组装等多个环节,是制造业的基础和核心。机械制造以机械工程学理论为基础,融合了材料科学、热力学、电磁学等多个学科的知识。通过控制加工过程中的各种参数,实现零件的精确成型和产品的高质量制造。2.1.2机械制造的特点高度复杂和精密:机械制造涉及多种工艺流程,需要高度协调和控制。产品常微小精密,对原材料、设备和工艺有严格要求。多学科交叉融合:机械制造融合了材料学、力学、热力学、电磁学等多门学科的知识和理论。需要工程师具有跨领域的专业知识。高度自动化:现代机械制造广泛采用CNC加工、机器人、自动化控制等先进技术,提高生产效率和一致性。2.1.3机械制造的作用保障各行业的正常运转和发展制造业的根基满足人类对各种机械产品的需求提高生活质量推动科技创新和工艺进步发展驱动力机械制造的基本工艺机械制造涉及多种基本工艺,包括铸造、锻造、焊接、切削加工和热处理等。这些工艺是机械制造的核心基础,具有重要的应用价值和技术特点。掌握这些工艺的原理和操作方法是机械制造人员的重要技能。铸造工艺铸造概念铸造是一种将熔融金属浇注到模具中冷却成型的加工方法。这是最古老的制造工艺之一。铸造特点铸造工艺具有成本低、可制造复杂形状零件等优点,但尺寸精度和表面质量相对较差。铸造工艺流程铸造主要包括制模、熔炼、浇注、冷却和脱模等步骤。每个步骤都需要专业的设备和技术。常见铸造方法常见的铸造方法有砂型铸造、永久模铸造、压铸等,适用于不同的生产需求。锻造工艺原理概述锻造是利用外力使金属塑性变形的一种加工工艺。通过改变金属的形状和尺寸,可以得到所需的零件。锻造工艺可以改善金属的力学性能,提高其承受载荷的能力。主要方法热锻造冷锻造自由锻造模锻造优点生产效率高可制造大型零件可改善金属性能成本较低应用领域锻造工艺广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等行业,用于制造各种轴类、连杆、曲轴等重要零件。焊接工艺熔化焊接熔化焊接是最常见的焊接方式,通过加热金属使其熔融,并在压力作用下互相结合形成焊缝。常见的熔化焊接包括电弧焊、MIG/MAG焊、TIG焊等。这些方法效率高、焊缝质量好,但对焊件精度和表面质量要求相对较高。压力焊接压力焊接通过金属之间的接触压力,在不熔化或仅局部熔化的情况下实现金属的冶金结合。这种方法包括点焊、缝焊、对接焊等。压力焊接操作简单,适用于薄板材料,但焊缝强度较熔化焊接略低。固相焊接固相焊接是在金属不熔化的条件下,通过扩散或化学反应实现焊接的方法。如爆炸焊、摩擦焊等。这种焊接方式适用于难焊金属,但操作复杂且需要专业设备。新型焊接工艺随着技术的发展,激光焊接、电子束焊接等新型焊接工艺应运而生。这些工艺具有高能量密度、焊缝细小、热影响区窄等特点,适用于高精度焊接。未来焊接技术将继续向智能化、自动化发展。切削加工定义切削加工是通过使用刀具,从工件表面去除多余的材料,以获得所需的形状、尺寸和表面质量的一种加工方法。主要工艺常见的切削加工工艺包括车床加工、铣床加工、钻床加工、磨床加工等。优势切削加工具有加工精度高、表面质量好、生产效率高等优点,广泛应用于工业制造中。特点切削加工过程中会产生切屑,需要通过切削液和冷却系统来降低工件和刀具的温度,确保加工质量。2.2.5热处理工艺热处理简介热处理是一种利用热量改变材料性能的加工工艺。通过恰当的加热、保温和冷却过程,可以改善金属材料的组织结构,提高其机械性能。热处理分类热处理工艺包括淬火、回火、退火和正火等,每种工艺适用于不同的目的和材料。热处理设备热处理需要使用电炉、气体炉、真空炉等专用设备,设备的选择取决于材料特性和工艺要求。质量控制热处理工艺需要严格的温度及时间控制,才能确保产品质量稳定。同时还要对产品进行检测,确保其性能达标。机械制造的基本原理机械制造的基本原理涉及材料性能、力学、热力学和电磁学等多个领域。这些基本原理是制造过程的理论基础,决定着产品的性能和质量。掌握这些基本原理对于提高生产效率、优化工艺流程至关重要。2.3.1材料的性能材料的性能是机械制造的基础。材料可以根据其机械、物理、化学等特性分类。主要包括材料的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性、导电性等方面。合理选择材料性能是设计和制造高质量产品的关键。2.3.2力学原理机械制造过程中涉及各种力学原理,包括静力学、动力学、材料力学等。这些原理描述了物体受力时的变形和运动规律,是制造过程中分析和设计的基础。深入理解这些力学原理,可以帮助工程师更好地控制制造过程,确保产品质量和性能。2.3.3热力学原理热力学原理是机械制造的基础之一。它涉及热量、温度、压力等物理量之间的关系和变化规律。掌握热力学原理可以帮助设计和优化制造工艺,提高能源利用效率,确保产品质量。例如在热处理工艺中,必须严格控制温度、时间等参数,才能获得所需的材料性能。2.3.4电磁学原理电磁学原理是机械制造中的基础之一。它涉及电磁场和电磁波的运动规律,包括电磁感应、电磁力、电磁辐射等现象。这些原理可以应用于电磁离合器、电磁制动器、电磁传感器等机械设备的设计和制造。掌握电磁学原理能够帮助工程师更好地理解和控制机械系统中的各种电磁效应,从而提高机械制造的效率和质量。2.4机械制造的基本设备铸造设备铸造设备包括熔炼炉、造型机、浇注机等。它们用于将金属熔融、浇注成型,制造各种复杂零件。先进的铸造设备可提高产品质量,提高生产效率。锻造设备锻造设备包括锻锤、冲压机、辊锻机等。它们用于将金属加热、塑性变形,制造出各种形状的零件。锻造工艺能制造出高强度、高精度的机械零件。焊接设备焊接设备包括弧焊机、氧气焊、激光焊机等。它们通过热量或压力,将金属部件熔融连接在一起。焊接工艺能高效地连接各种材料,广泛应用于机械制造。切削加工设备切削加工设备包括车床、铣床、钻床等。它们通过切削刀具对工件进行加工,可制造出各种复杂形状的零件。先进的数控设备能提高加工精度和效率。铸造设备模具铸造过程中使用的模具是铸造设备的核心部件。模具由铸型腔、浇注系统、冒口等组成，精确控制其结构和尺寸至关重要。熔炼炉熔炼炉用于将原料熔化成液态金属。常见的熔炼炉包括电炉、感应炉和熔杯炉。温度控制精度是熔炼炉的关键指标。浇注系统浇注系统负责将熔融金属从熔炼炉输送到模具内部。浇注系统的设计直接影响铸件的质量，需要考虑金属流动特性。制芯设备制芯设备用于制造铸件内腔的砂芯。砂芯制造技术直接决定了铸件内腔的精度和表面质量。2.4.2锻造设备锤击式锻造设备锻造锤、油压锻造机等设备利用冲击力和挤压力来改变金属的形状和内部结构。这些设备可以快速高效地生产出各种复杂形状的零件。滚压式锻造设备滚筒式锻造机和滚轮式锻造机利用辊筒或滚轮之间的压力来连续进行锻造。这种设备可以大批量生产标准化的锻件。液压式锻造设备液压锻造机利用液压系统产生的高压力进行锻造。相比之下,液压锻造能精确控制力度,适用于生产复杂零件。铸锻一体化设备这种设备集铸造和锻造于一体,可以直接从熔融金属开始生产出成品。大幅提高了生产效率。焊接设备电弧焊机利用电弧产生高温,可以焊接各种金属,广泛应用于工业生产中。具有操作简单、焊接质量好、效率高等特点。氩弧焊机使用惰性气体保护焊接区域,适用于焊接不锈钢、有色金属等材料。焊缝美观,适合需要高焊接质量的场合。点焊机利用电流在焊接区域产生局部高温,实现金属的熔融连接。适用于薄板金属的快速焊接。等离子弧焊机产生高温等离子弧,能快速深入熔化工件,适合焊接厚板和合金钢。焊接质量高、效率快。切削加工设备车床车床是用于进行车削加工的基础设备。它可以加工出各种圆柱形、圆锥形和曲面零件。车床以其高效、精度高的优势广泛应用于各行业。铣床铣床可以加工出各种平面、轮廓和复杂表面的零件。它通过旋转的刀具在工件上切削出所需的形状和尺寸。铣床广泛应用于航天、汽车等领域。钻床钻床用于在工件上钻孔、扩孔和镗孔等加工。它们以较高的效率和精度完成孔加工任务,在机械制造中扮演着重要角色。磨床磨床采用高速旋转的磨削工具对工件进行表面精加工。它能够实现很高的表面光洁度,广泛应用于制造精密零部件。2.4.5热处理设备加热设备热处理工艺需要使用各种加热设备,如电炉、感应炉和气体炉等,通过精确控制温度和时间,确保工件得到理想的热处理效果。淬火设备淬火是热处理的关键步骤,需要利用液体或气体介质快速降温。常见的淬火设备包括喷淋装置和浸泡槽等。退火设备退火工艺通过缓慢加热和冷却,有效调整工件的组织结构和力学性能。典型的退火设备有箱式炉和管式炉等。温度测量热处理过程中需要实时监测和调节温度,常用的测量设备包括热电偶、光学温度计和红外测温仪等。2.5机械制造的质量管理建立健全的质量标准体系,确保产品符合国家标准和行业标准。采用先进的质量检测技术,加强全过程质量监控,确保产品质量。持续改进质量管理方法,运用数据分析等手段,发现并解决质量问题。2.5.1质量标准质量标准是衡量产品和服务质量的基准。它们规定了产品和服务的技术要求、性能指标、检验方法等。这些标准确保了产品的安全性、可靠性和一致性,提高了制造过程的透明度和可管控性。标准化是提高质量的基础。制定和执行严格的质量标准对于提高产品质量、降低生产成本、增强市场竞争力至关重要。质量检测质量检测是确保制造过程中产品符合质量标准的关键步骤。它包括以下几个主要方面:原材料检验:对原材料的化学成分、力学性能等进行检测,确保符合设计要求。过程检测:在加工制造过程中,对关键工序的尺寸精度、表面质量等进行监控和测量。成品检验:对