第一章 機械制造工藝的基本概念

1、第一章第一章 機械制造工藝的基本機械制造工藝的基本 概念概念 第一節(jié)第一節(jié) 生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成第二節(jié)第二節(jié) 制造過程制造過程第三節(jié)第三節(jié) 系統(tǒng)的概念、工藝系統(tǒng)和制造系統(tǒng)系統(tǒng)的概念、工藝系統(tǒng)和制造系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及其工藝特征生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及其工藝特征第五節(jié)第五節(jié) 基本的加工方法基本的加工方法第一節(jié)第一節(jié) 生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成一、一、生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程 生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。對機械制造而言，生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程包括下列過程：u1)原材料、半成品和成品(產(chǎn)品)的運輸和保管。u2)生產(chǎn)和技術(shù)準備工作。

2、u3)毛坯制造。u4)零件的機械加工、熱處理和其他表面處理等。u5)部件和產(chǎn)品的裝配、調(diào)整、檢驗、試驗、涂裝和 包裝等。二、二、工藝過程及其工藝過程及其組成組成( (一一) )工藝過程的概念工藝過程的概念 工藝過程工藝過程：改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。 機械加工工藝過程機械加工工藝過程：采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程(以下簡稱為工藝過程)。工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計劃的基本單元。工序可分為安裝、工位、工步和行程。( (二二) )工藝過程的組成工藝過程的組成1 1、工序、工序 工序工序：一個或

3、一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。劃分工序的主要依據(jù)是工作地是否變動和工作是否連續(xù)。如圖1-1所示階梯軸，當生產(chǎn)量較小時，其工序劃分見表1-1；當生產(chǎn)量較大時，其工序劃分見表1-2。圖1-12、安裝、安裝 安裝安裝：工件(或裝配單元)經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。 確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程稱為定位。工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作稱為夾緊。將工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程稱為裝夾。 3、工位、工位 工位工位：為了完成一定的工序部分，一次裝夾工件后，工件(或裝配單元)與夾具或設(shè)備的可動部分一起

4、相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置，稱為工位。圖1-24、工步、工步 工步工步：在加工表面(或裝配時的連接表面)和加工(或裝配)工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序。為簡化工藝文件，對于那些連續(xù)進行的若干個相同的工步，通常都看做一個工步。p例如，加工圖1-3所示零件，在同一工序中，連續(xù)鉆四個15mm的孔，就可看做一個工步。圖1-35、行程、行程行程(進給次數(shù))有工作行程和空行程之分。工作行程是指刀具以加工進給速度相對工件所完成一次進給運動的工步部分。空行程是指刀具以非加工進給速度相對工件所完成一次進給運動的工步部分。第二節(jié)第二節(jié) 制造過程制造過程制造過程制造過程：“市場需求產(chǎn)品開

5、發(fā)和設(shè)計產(chǎn)品的生產(chǎn)過程市場對產(chǎn)品的評價”的完整循環(huán)過程稱為制造過程。 “生產(chǎn)過程”和“制造過程”從字面上看，區(qū)別不大，但“制造過程”的含義更為豐富。u首先，由于在制造過程的概念中，產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計是由市場決定的，這就把計劃經(jīng)濟體制時賣方市場轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鼋?jīng)濟體制下的買方市場。u其次，生產(chǎn)過程中人們關(guān)注的重點是將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善罚óa(chǎn)品）的物質(zhì)形態(tài)轉(zhuǎn)變，即物質(zhì)流，這是傳統(tǒng)制造工藝技術(shù)的主要內(nèi)容。三流三流 物質(zhì)流信息流能量流第三節(jié)第三節(jié) 系統(tǒng)的概念、工藝系統(tǒng)和制造系統(tǒng)系統(tǒng)的概念、工藝系統(tǒng)和制造系統(tǒng)一、系統(tǒng)的概念一、系統(tǒng)的概念 系統(tǒng)：系統(tǒng)：有若干個相互作用和相互依賴的元素（或部分）組成、具有特定功能和目標

6、的有機整體稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)的基本特征為：u1）整體性u2）環(huán)境適應(yīng)性u3）元素集合性u4）層次性二、工藝系統(tǒng)二、工藝系統(tǒng) 用系統(tǒng)的概念，分析傳統(tǒng)工藝過程，就產(chǎn)生了工藝系統(tǒng)。 如果以一個零件的機械加工工藝過程作為高一級的工藝系統(tǒng)，那么該系統(tǒng)的元素就是組成工藝過程的各個工序，必須全面協(xié)調(diào)組成該零件機械加工工藝過程的各個工序的有關(guān)工藝參數(shù)，才能實現(xiàn)一個零件機械加工的最佳化目標。三、制造系統(tǒng)三、制造系統(tǒng) 用系統(tǒng)工程的理論和方法，分析和研究制造過程，就產(chǎn)生了制造系統(tǒng)。 現(xiàn)代制造業(yè)有兩個最基本的特征：一是整體性；二是系統(tǒng)具有最大的環(huán)境適應(yīng)能力即柔性。 制造系統(tǒng)是由制造全過程所涉及的硬件和軟件以及相關(guān)人員所組

7、成的一個統(tǒng)一整體。其過程包括：市場分析、產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)、物料供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)計劃和控制、產(chǎn)品的質(zhì)量保證、售后服務(wù)等制造的全過程；其功能是具有將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返妮斎胼敵鱿到y(tǒng)；其整體目標是滿足市場需要，贏得市場，取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟和社會效果。第四節(jié)第四節(jié) 生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及其工藝特征生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及其工藝特征 制造工藝的共同特征取決于企業(yè)的生產(chǎn)類型，而企業(yè)的生產(chǎn)類型又是由企業(yè)的生產(chǎn)綱領(lǐng)決定的。1 1、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)：是指企業(yè)根據(jù)市場需求確定，在計劃期內(nèi)應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。（計劃期常定為一,所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱年產(chǎn)量。） 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)要計入備品和廢

8、品的數(shù)量，可按下式計算NN= =QnQn(1+(1+ )(1+)(1+ ) )2 2、生產(chǎn)類型、生產(chǎn)類型 生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是指企業(yè)(或車間、工段、班組、工作地)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。 一般分為以下三種類型：u1)單件生產(chǎn)u2)大量生產(chǎn)u3)成批生產(chǎn)屬成批生產(chǎn)。每一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品(或零件)的數(shù)量稱為生產(chǎn)批量，簡稱批量。按批量的多少，成批生產(chǎn)又可分為小批、中批和大批生產(chǎn)三種。生產(chǎn)類型的具體劃分，可根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品及零件的特征或工作地每月?lián)摰墓ば驍?shù)，參考表1-3確定。判斷企業(yè)或車間的生產(chǎn)類型，應(yīng)根據(jù)企業(yè)或車間中占主導(dǎo)地位的工藝過程的性質(zhì)來確定。 目前我國機械工業(yè)中，批量為10100件的零

9、件約占生產(chǎn)零件種類總數(shù)的70%。1972年，國際生產(chǎn)工程研究協(xié)會(CIRP)曾對美國、日本和歐洲各工業(yè)部門所采用的生產(chǎn)類型進行過一次調(diào)查，其調(diào)查結(jié)果如圖1-4所示。圖1-43、各種生產(chǎn)類型的、各種生產(chǎn)類型的工藝特征工藝特征 生產(chǎn)類型不同，零件和產(chǎn)品的制造工藝、所用設(shè)備及工藝裝備、對工人的技術(shù)要求、采取的技術(shù)措施和達到的技術(shù)經(jīng)濟效果也會不同。各種生產(chǎn)類型的工藝特征歸納在表1-5中，在制訂零件機械加工工藝規(guī)程時，先確定生產(chǎn)類型，再參考表1-5確定該生產(chǎn)類型下的工藝特征，以使所制訂的工藝規(guī)程正確合理。表1-5中一些項目的結(jié)論都是在傳統(tǒng)的生產(chǎn)條件下歸納的。 目前各種生產(chǎn)類型的企業(yè)既要適應(yīng)多品種生產(chǎn)的要

10、求，又要提高經(jīng)濟效益，它們的發(fā)展趨勢是既要朝著生產(chǎn)過程柔性化的方向發(fā)展，又要上規(guī)模、擴大批量，以提高經(jīng)濟效益。成組技術(shù)和數(shù)控技術(shù)為這種發(fā)展趨勢提供了重要的基礎(chǔ)，各種現(xiàn)代制造技術(shù)都是在這種條件下應(yīng)運而生的。第五節(jié)第五節(jié) 基本的加工方法基本的加工方法一、獲得尺寸精度的方法一、獲得尺寸精度的方法u 1）試切法 試切法試切法：通過試切測量調(diào)整再試切，反復(fù)進行到被加工尺寸達到要求為止的加工方法稱為試切法。 作為試切法的一種類型配作，它是以已加工件為基準，加工與其相配的另一工件，或?qū)蓚€(或兩個以上)工件組合在一起進行加工的方法。u2）調(diào)整法 調(diào)整法調(diào)整法：通過先調(diào)整好刀具和工件在機床上的相對位置，并在一

11、批零件的加工過程中保持這個位置不變，以保證工件被加工尺寸的方法稱為調(diào)整法。 影響調(diào)整法精度的因素有：測量精度、調(diào)整精度、重復(fù)定位精度等。u3）定尺寸刀具法 定尺寸刀具法定尺寸刀具法：用刀具的相應(yīng)尺寸來保證工件被加工部位尺寸的方法稱為定尺寸刀具法。 影響尺寸精度的因素有：刀具的尺寸精度、刀具與工件的位置精度等。u4）主動測量法 主動測量法主動測量法：在加工過程中，邊加工邊測量加工尺寸，并將所測結(jié)果與設(shè)計要求的尺寸比較后，或使機床繼續(xù)工作，或使機床停止工作，這就稱為主動測量法。 主動測量法把測量裝置加入工藝系統(tǒng)(即機床、刀具、夾具和工件組成的統(tǒng)一體)中，成為其第五個因素。u5）自動控制法 自動控制

12、法自動控制法：這種方法是把測量、進給裝置和控制系統(tǒng)組成一個自動加工系統(tǒng)，加工過程依靠系統(tǒng)自動完成的。 初期的自動控制法是利用主動測量和機械或液壓等控制系統(tǒng)完成的。二、二、獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法u 1）刀尖軌跡法 刀尖軌跡法刀尖軌跡法：依靠刀尖的運動軌跡獲得形狀精度的方法稱為刀尖軌跡法。 刀尖軌跡法所獲得的形狀精度取決于成形運動的精度。普通車削、銑削、刨削和磨削等均屬刀尖軌跡法。u 2）仿形法 仿形法仿形法：刀具按照仿形裝置進給對工件進行加工的方法稱為仿形法。 仿形法所得到的形狀精度取決于仿形裝置的精度及其他成形運動精度。仿形車、仿形銑等均屬仿形法加工。u3）成形法 成形法成形法：利用成形刀具對工件進行加工的方法稱為成形法。 成形法所獲得的形狀精度取決于成形刀具的形狀精度和其他成形運動精度。用成形刀具或砂輪的車、銑、刨、磨、拉等都屬成形法。u4）展成法（滾切法） 展成法展成法：利用工件和刀具作展成切削運動進行加工的方法