《机械制造技术 第3版》课件 第1章 机械制造概论

绪论机械制造技术是一门讲述有关机械产品制造过程的综合性技术基础课程。本教材以近机械类、非机械类适用为主,兼顾了有关专业教学对机械知识的一般要求,内容包含机械工程材料基础及热处理、材料成形、切削加工工艺基础(含公差与配合)、特种加工、机械加工工艺规程设计等。学习要求：能对制造活动有总体的了解和把握,初步掌握金属切削过程的基本规律和机械加工的基本知识。能选择材料成形、机械加工方法。具有产品质量、公差与配合的基本知识。具有初步解决生产现场工艺问题、决策制造模式方面的能力。向制造强国迈进；勇攀高峰挑战不可能；创造无界—工程机械第1章机械制造概论

1.1机械制造及其生命周期

1.1.1机械、机械制造及机械制造业

1.1.2机械产品的生命周期

1.2机械产品的构成和产品使用的材料

1.2.1机械产品的构成

1.2.2机械产品使用的材料

1.3机械制造过程与生产组织

1.3.1机械制造过程

1.3.2零件加工方法

1.3.3生产类型

1.3.4生产方式、物流与经济性

第1章机械制造概论

机械制造是各种机械、机床、工具、仪器、仪表制造过程的总称。机械产品的生产通常围绕新产品的开发、制造、销售和服务三个阶段进行。机械制造也是人力资源开发自然资源的进程。在人类实施可持续发展战略的今天，力争以最少的资源消耗、最低限度的环境污染产生最大的社会、经济效益，这是制造业的根本宗旨。1.1机械制造及生命周期

1.1.1机械、机械制造及机械制造业机械：是指机器与机构的总称。一般指能够帮助人降低工作难度或省力并提高工作效率的工具或装置。机械制造：是指将机械方法用于制造过程，其一指用机械来加工零件/工件，其二指制造某种机械，如制造汽车、涡轮机等。综上所述，机械制造就是将制造资源通过系统转化为可供人们使用或利用的产品的过程，也是人类不断开发自然资源的过程。制造是一个永恒的主题，随着信息技术、医疗器械、微纳技术等发展而发展。

第1章机械制造概论

1.1机械制造及生命周期

1.1.1机械、机械制造及机械制造业机械制造业:指从事各种机械设备的行业。如机床/仪器/动力机械等机械制造技术：是各种机械制造过程所涉及的技术总称。包括材料成形、机械切削加工、机械装配技术和其他非常规加工技术等。其中，零件切削加工技术和机械装配技术是机械制造的主体，约占机械制造过程总工作量的60％以上，大多数机械产品的几何精度和工作精度需要依赖机械加工技术和机械装配技术去实现。随着制造工艺和技术的发展,工业产品生产的智能化、网络化、多元化，大大拓展了制造的内涵和范围，为展现更加客观和更加包容的制造，人们把机械制造技术简称为制造技术；20世纪80年代提出的现代制造技术或先进制造技术被应用于产品全生命周期的全过程。

面向“2035”的机械工程将以创新驱动发展为主题，以信息化和工业化深度融合为主线，以推动绿色、智能制造为主攻方向，以绿色、智能、超常、融合、服务为主要特征。

1.1.2机械产品的生命周期机械产品的生命周期包括：单生命周期和多生命周期机械产品单生命周期是指产品从设计、制造、装配、包装、运输、使用到报废为止所经历的全部时间。机械产品多生命周期则不仅包括本代产品生命周期的全部时间，而且还包括本代产品报废或停止使用后，产品或其有关零件在换代---下一代、……多代产品中的循环使用和循环利用的时间图1-1机械产品生命周期框架

第1章机械制造概论

第1章机械制造概论

机械产品生命周期设计的目标是产品对社会的贡献最大，而危害和成本最小。在制造领域，产品从自然中来到自然中去，是“从摇篮到坟墓”的整个生命周期各个阶段的总和

产品全生命周期包括产品的价值的设计方法，可生产性、可装配性、可测试性、可维修性、可运输行、可循环利用性和环境友好性。产品全生命周期设计的主要内容是可靠性、维修性、保障性、测试性和安全性。

产品报废后的回收处理是产品单生命周期的结束，又可能是多生命周期的开始。评价产品回收处理方案设计主要考察三方面:效益最大化、废弃部分尽可能少、重新利用的零部件尽可能多，即尽可能多的零部件进入下一代生命周期。

再制造是一个以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化生产为手段，来修复或改造废旧产品并使之达到甚至超过原产品技术性能的技术措施或工程活动的总称。1.2机械产品的构成和产品使用的材料1.2.1机械产品的构成图1-2轿车的车身总成图(图注见表1-1)1.2.1机械产品的构成图1-3轿车发动机、驱动装置和车轮部分(图注见表1-1)轿车的车身总成图(图注见表1-2)1.2.1机械产品的构成1.2.2机械产品使用的材料（仍以上述汽车为例）

汽车使用的材料大多为金属材料。从现阶段汽车的质量构成比来看,黑色金属占75%～80%，有色金属占5%,非金属材料占10%～20%。

黑色金属材料有钢板、钢材和铸铁。钢板大多采用冲压成形，用于制造汽车的车身和大梁；钢材有圆钢和各种型钢,用圆钢作坯料,采用锻造、热处理、切削加工等方法来制造曲轴、齿轮、弹簧等零件；铸铁用于铸造气缸体、气管、差速器箱体等。黑色金属的强度较高、价格低廉，故使用较多。有色金属材料以铝合金应用最广,用作发动机的活塞、变速箱壳体、带轮等。铝合金由于质量轻、美观，今后将更多地用于制造汽车零件。

铜用于电气产品、散热器。铅、锡与铜构成的合金用作轴承合金。锌合金用作装饰品和车门手柄（表面电镀）。

非金属材料中采用工程塑料、橡胶、石棉、玻璃、纤维等。由于工程塑料具有密度小、成形性好、着色性好，不生锈等性能，用作薄板、手轮、电气零件、内外装饰品等。塑料性能的不断改善，FRP（纤维强化塑料）有可能被用作制造车身和发动机零件。1.2.2机械产品的材料（仍以上述汽车为例）1.3机械制造过程与生产组织

制造过程由一系列的制造活动组成，包括生产设计、技术准备、生产计划、毛坯制订、机械加工、热处理、装配、质量检验、储运等工艺过程。工艺过程又分为铸造、锻造、焊接、机械加工、热处理、装配等。制造过程的物料流、信息流、能量流以及设备与人构成了机械制造系统。

1.3.1机械制造过程图1-4生产系统的基本框图加工任务加工方法加工顺序物流要求信息系统机械制造系统原料或毛坯存储运输制造检验能量系能源加工任务加工方法加工顺序物流要求信息系统存储运输制造检验成品能量系统能源机械制造系统图1.3.1机械制造过程能源

制造过程的实质是一个资源（人力资

源、自然资源等）向零件或产品转变的过

程(见图1-6)。这个过程是不连续的（或称

具有离散性的），其系统状态因产品类型、

品种数量、交货期以及人员素质、设备状

况等综合因素变化而改变，故机械制造系

统是离散的动态系统。1.3.1机械制造过程1.3.1机械制造过程汽车的生产过程图1-7汽车的制造过程①---玻璃、镜、车门衬垫、计量仪表、刮水器、车灯、收音机、仪表板、格栅、油箱②---排气管、消声器、驱动轴、减振器、保险杠、轮胎、制动液管③---驾驶装置、蓄电池、散热器、工具、底板

④---活塞、连杆、轴承、风扇、传动带、油泵、配油器、油底壳、滤清器、发电机⑤---拨叉、轴承、密封圈⑥---车架横架、连杆、弹簧、稳定器⑦---轴承、油封、制动装置、联轴器1.3.2零件加工方法

(1)铸造

将熔化金属浇入铸型，待其冷却凝固后得到所需形状和尺寸的零件。用铸造方法可制造出复杂形状的工件，但尺寸不准确。

(2)锻造

将金属坯料用锤或压力机加压，使之变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。常将金属加热到高温状态进行锻造。锻造后金属组织致密，强度提高，耐久性增加。(3)粉末冶金

将粉末压缩成所需形状，加热到低于熔点的高温状态，再将粉末烧结成固体的方法。(4)板金加工

将板料进行切割、弯曲、拉深成形的方法。(5)焊接

使板料实现永久连接的方法。使用焊接可将板料连接成各种各样的形状，应用非常广泛。(6)切削与磨削

用切削刀具或用砂轮在各种机床上进行加工。这种加工方法加工出来的零件表面粗糙度值小、尺寸精度高。(7)特种加工

用于对硬度高、难切削材料进行加工的特殊方法。如电火花加工、激光加工、电解加工、等离子弧加工等。

(8)热处理

将金属材料加热、保温后冷却，由于其加热温度与冷却速度不同，能赋予金属材料特殊的性能。机械制造中常利用淬火、退火、正火、回火来改善零件的力学性能。1.3.2零件加工方法1.3.3生产类型

生产类型是指企业生产专业化程度的分类。生产类型的划分可以按照产品的年产量（即产品的年生产纲领）划分。而零件的生产纲领N可由下式计算：

N=Qn(1+a)(1+b)

式中

Q——产品的年产量；

n——单台产品中该零件的使用量；

a——备品率，以百分数计；

b——废品率，以百分数计。1.3.3生产类型表1—2各种生产类型的特征与要求生产类型

零件年生产纲领/（件/年）重型零件中型零件

小型零件单件生产≤5≤20

≤100

小批生产>5～100

>20～200>100～500

中批生产>100～300

>200～500>500～5000大批生产

>300～1000>500～5000>5000～50000大量生产>1000>5000>50000

表1-3生产纲领与生产类型的关系1.3.3生产类型1.3.4生产方式、物流与经济性1.生产方式与经济性2.物流与经济性3.产品质量与经济性机械制造是一个在保证质量的前提下，追求最大社会、经济效益的有机体。

(1)影响产品质量的主要因素

1）各个时期技术进步的程度。

2）生产管理的组织形式和方式。

3）产品设计质量的优劣。

4）员工的综合工作能力和敬业精神。