第1章 機械制造概論新

1.1機械制造過程的基本術語及概念第一講第一章機械制造過程的基礎知識1.2機械加工表面的成形1.3機械加工方法1.1機械制造過程的基本術語及概念機械制造可以簡單的理解為將原材料轉變成產品的全過程，包括生產準備、毛坯制造、零件加工、檢驗、裝配、包裝運輸等。從廣義上講，機械制造的過程可以理解為是將社會資源（物質、能源、設備、信息、人力等）轉化為產品的全過程。一個產品制造的全過程如下圖：第一講第一章機械制造概論零件的制造是機械制造過程中最基礎、最主要的環(huán)節(jié)，其目的是通過一系列的工藝方法、獲取具有一定形狀、尺寸、力學性能和物理性能的零件。使零件獲得一定的力學性能（強度、硬度等）及物理、化學（耐磨、耐蝕）等特性的工藝方法，主要指熱處理工藝（退火、淬火、正火、表面處理等）；使零件獲得一定幾何形狀的工藝方法，按發(fā)展過程大概可分為傳統(tǒng)加工方法，特種加工方法，以及20世紀80年代興起的高技術加工方法（如激光加工、快速成型加工等）。我國機械電子工業(yè)部發(fā)布的標準中，將機械制造工藝方法按大、中、小和細4個層次進行了分類，如下表：

目前，按照由原材料或毛坯制造成零件的過程中其質量的變化，可以將獲得一定形狀的制造工藝方法分為材料去除法（質量減少、△m<0）、材料成形法（質量不變、△m=0）和材料累加法（質量增加、△m>0）三種類型。

①材料去除法主要包括切削加工和特種加工。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術。機械制造工藝方法類別劃分及代碼1.1.1生產綱領生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產的產品質量和進度計劃，某零件的年生產綱領就是包括備品和廢品在內的年產量，可按下式計算

N=Qn(1+a%)(1+b%)N-零件的年生產綱領（件/年）；Q-產品的年產量（臺/年）；n-每臺產品中該零件的數量（件/臺）；a%-備品率；b%-廢品率；生產綱領是設計制訂工藝規(guī)程的重要依據，根據生產綱領并考慮資金周轉速度、零件加工成本、裝配銷售儲備量等因素可以確定該產品一次投入生產的批量和每年投入生產的批次，即生產批量。從實際市場角度來看，產品的生產批量首先取決于市場對該產品的容量、企業(yè)在市場上占有的份額以及該產品在市場上的銷售和壽命周期。1.1.2生產類型

生產類型是指某生產單位（企業(yè)、車間、班組、工段、工作地）生產專業(yè)化程度的分類。一般分為三種生產類型：1、單件生產：是指制造的產品數量不多，生產中各工作地點的工作很少重復或不定期重復的生產。如重型機械等的生產和各種機械產品的試制、維修生產等。其生產組織的特點是要能適應產品品種的靈活多變2、成批生產：產品品種基本固定，但數量少，品種較多，需要周期性地輪換生產，大多數工作地點的加工對象是周期性的變換。按批量大小，成批生產又可分為小批生產、中批生產和大批生產。3、大量生產：產品品種固定，每種產品數量很大，大多數工作地點的加工的對象固定不變。例如，汽車、軸承制造等一般屬于大量生產。生產類型的劃分主要取決于生產綱領、產品大小、結構復雜程度，下表列出了他們之間的關系。第一講第一章機械制造概論1.1.2

生產過程生產過程指的是將原材料（或半成品）轉變?yōu)槌善罚C械）所進行的全部過程。生產過程包含的主要階段是：毛坯制造階段（鑄、鍛、型材、粉末冶金）零件加工階段（機加工、沖壓、焊接、鉚接、熱處理等車間）裝配階段（裝配車間）試驗調試階段（試驗車間或工段）油漆、包裝出廠（入庫）此外還包括：生產準備工作階段：制訂生產計劃、制訂工藝文件、準備生產工具。生產輔助工作階段：設備維修，原料的運輸、保管、準備，刀具刃磨，生產統(tǒng)計、核算等第一講第一章機械制造概論1.1.3工藝過程及其組成1.

工藝過程

在生產過程中，凡是直接改變原材料的形狀、尺寸、相對位置和性質等使之成為成品或半成品的過程，稱為機械制造工藝過程，簡稱工藝過程。它是生產過程中的主要組成部分。主要內容包括：毛坯和零件成形（鑄造、鍛壓、沖壓、焊接、壓制、燒結、注塑、壓塑等）；機械加工（切削磨削、特種加工等）；材料改性與處理（熱處理、電鍍、轉化膜、涂裝、熱噴涂等）；機械裝配等工藝過程。2.機械加工工藝過程用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸、表面粗糙度以及力學物理性能，使之成為合格零件的工藝過程，稱為機械加工工藝過程。

第一講第一章機械制造概論1.14.機械加工工藝過程的組成機械加工工藝過程由若干個工序組成。機械加工中的每一個工序又可依次細分為安裝、工位、工步和走刀。（1）工序機械加工工藝過程的工序是指：一個（或一組）工人在一個工作地點對一個（或同時對幾個）工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。根據這一定義，只要工人、工作地點、工作對象（工件）之一發(fā)生變化或不是連續(xù)完成，則應成為另一個工序。一個零件的工藝過程往往是由若干道工序組成的。若生產規(guī)模不同，工序的劃分及每一道工序所包含的加工內容也有所不同。例如圖1-1所示零件:第一講第一章機械制造概論圖1-1階梯軸簡圖第一講第一章機械制造概論零件的加工內容是：①加工左端面；②對左端面鉆中心孔；③加工右端面；④對右端面鉆中心孔；⑤車左端外圓；⑥對左端倒角；⑦車右端外圓；⑧對右端倒角；⑨銑鍵槽；⑩去毛刺。這些加工內容可以安排在四個工序中完成（表1-1）；也可以安排在六個工序中完成（表1-2），還可以有其它安排。

表1-1階梯軸第一種單件小批生產工序安排方案第一講第一章機械制造概論

表1-2階梯軸第二種成批生產的工序安排方案第一講第一章機械制造概論一般在單件、小批生產時，將工藝過程劃分到工序，寫明工序內容，畫出必要的工序圖，操作者就能理解。但在大批大量生產時，為保證加工質量和生產率，就必須對工藝過程進行更細的劃分。工序安排和工序數目的確定與零件的技術要求、零件的數量和現有工藝條件等有關。（2）安裝如果在一個工序中需要對工件進行幾次裝夾，則每次裝夾下完成的那部分工序內容稱為一個安裝。例如表1-1中的工序1，在一次裝夾下完成后尚需有三次調頭裝夾，才能完成全部工序內容，因此該工序共有四次安裝；表1-1工序2是在一次裝夾下完成全部工序內容，故該工序只有一次安裝。第一講第一章機械制造概論表1-3工序和安裝工序號安裝號安裝內容設備11車小端面，鉆小端中心孔。粗車小端外圓，倒角車床2車大端面，鉆大端中心孔。粗車大端外圓，倒角3精車大端外圓4精車小端外圓21銑鍵槽，手工去毛刺銑床第一講第一章機械制造概論（3）工位

在工件的一次安裝中，通過分度（或移位）裝置，使工件相對機床床身變換加工位置。我們把工件與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定不分所占據的每一個位置稱為工位。（4）工步加工表面、切削刀具、切削速度和進給量都不變的情況下所完成的工步內容，稱為一個工步。按照工步的定義，帶回轉刀架的機床（轉塔車床、加工中心）其回轉刀架的一次轉位所完成的工位內容應屬于一個工步，此時若有幾把刀具同時參與切削，該工步稱為復合工步。

第一講第一章機械制造概論

第一講第一章機械制造概論

（a）連續(xù)工步（b）復合工步圖1-2連續(xù)工步和復合工步第一講第一章機械制造概論（5）走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步內容，稱為一次走刀。一個工步可包括一次或數次走刀。當需要切去的金屬層很厚，不能在一次走刀下切完，則需分幾次走刀，走刀次數又稱過程行程次數。返回第一講第一章機械制造概論2023/2/1

1.2機械加工表面的成形1.2.1工件表面的成形方法

1．被加工工件的表面形狀2．工件表面的形成方法各種典型表面都可以看做是一條線（稱為母線）沿著另一條線（稱為導線）運動的軌跡。母線和導線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線。需要注意的是，有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，只因母線的原始位置不同，也可形成不同的表面。第二講第一章機械制造概論2023/2/121第二講第一章機械制造概論（a）平面（b）成形表面（c）圓柱面（d）圓錐面（e）球面（f）圓環(huán)面（g）螺旋面圖1-組成工件輪廓的幾種幾何表面第二講第一章機械制造概論2023/2/1(a)圓柱面(b)圓錐面(c)雙曲面圖1-母線原始位置變化時形成的表面第二講第一章機械制造概論3．零件表面的形成方法及所需的成形運動（1）軌跡法（2）成形法（3）相切法（4）展成法用展成法生成發(fā)生線時，刀具與工件之間的相對運動通常由兩個分運動組合而成，它們之間保持嚴格的運動關系，彼此不獨立，共同組成一個運動，稱為展成運動。第二講第一章機械制造概論

圖1-形成表面發(fā)生線的四種方法第二講第一章機械制造概論1.2.2表面成形運動和輔助運動1．表面成形運動要形成發(fā)生線，需要刀具與工件之間作相對運動。這種形成發(fā)生線，亦即形成被加工表面的運動，稱為表面成形運動，簡稱成形運動。（1）簡單成形運動如果一個獨立的成形運動，是由單獨的旋轉運動或直線運動構成，則稱此成形運動為簡單成形運動。（2）復合成形運動如果一個獨立的成形運動，是由兩個或兩個以上的旋轉運動或直線運動按照某種驅動的運動關系組合而成，則稱此運動為復合成形運動。如車螺紋。第二講第一章機械制造概論（3）主運動主運動是切下切屑的最基本運動，其速度最高，消耗功率最大，同時主運動只有一個。（4）進給運動進給運動是使金屬層不斷投入切削，從而獲得完整表面的運動。與主運動相比，速度較低，消耗功率較少。進給運動可以有一個或幾個，可以是連續(xù)的，也可以是間斷的。2．輔助運動

(1)各種空行程運動；(2)切入運動；(3)分度運動；(4)操作和控制運動。第二講第一章機械制造概論1.2.3加工表面與切削要素1．加工表面（1）待加工表面它是工件上即將被切去切屑的表面。（2）已加工表面工件上經刀具切削后形成的表面。（3）過渡表面工件上被切削刃正在切削的表面。它總是處在待加工表面與己加工表面之間。2．切削要素切削要素主要指切削過程的切削用量要素和在切削過程中由余量變成切屑的切削層參數第二講第一章機械制造概論圖1-車削加工時的切削運動、加工表面及切削層參數第二講第一章機械制造概論2023/2/1（1）切削用量要素1）切削速度vc2）進給量f3）背吃刀量ap（2）切削層參數1）切削層公稱厚度2）切削層公稱寬度3）切削層公稱橫截面積第二講第一章機械制造概論1.3機械加工方法1.3.1車削

第一講第一章機械制造概論1.3.2銑削1.周銑法;2.端銑法;3.順銑;4.逆銑

第二講第一章機械制造概論1.3.3刨削第二講第一章機械制造概論1.3.4磨削

砂輪的磨削過程實際上是磨粒對工件表面的滑擦、耕犁和切削三種作用的綜合效應。磨削中，磨粒本身也由尖銳逐漸磨鈍，使切削作用變差，切削力變大。當切削力超過砂輪粘合劑強度時，磨鈍的磨粒脫落，露出一層新的磨粒，此即為砂輪的“自銳性”。第二講第一章機械制造概論第二講第一章機械制造概論1.3.5鉆削與鏜削第二講第一章機械制造概論1.3.6齒面加工

齒輪齒面加工方法可分為兩大類：成形法和展成法。成形法加工齒面所使用的機床一般為普通銑床，刀具為成形銑刀，需要兩個簡單成形運動：刀具的旋轉運動B1為