第一講機(jī)械制造概論

【教學(xué)目的】通過本講的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握機(jī)械制造的基本概念，并掌握常用的機(jī)械加工方法?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】工藝過程、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型；常見的機(jī)械加工方法、工藝特征及應(yīng)用范圍。【教學(xué)難點(diǎn)】零件表面的成形方法【課外作業(yè)】教材P281-2、1-4、1-6、1-10、1-13【學(xué)時(shí)分配】4學(xué)時(shí)【教學(xué)內(nèi)容】第一講

機(jī)械制造概論

1.1機(jī)械制造過程的基本術(shù)語及概念1.2機(jī)械加工表面的成形1.3機(jī)械加工方法1.1機(jī)械制造過程的基本術(shù)語及概念1.1.1生產(chǎn)過程

1.1.2工藝過程及其組成

1.1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)

1.1.4生產(chǎn)類型及其工藝特征1.1.5機(jī)器裝配的概念產(chǎn)品制造的全過程市場(chǎng)需求調(diào)研產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)售后服務(wù)回收

產(chǎn)品銷售“大制造”

廣義是將社會(huì)資源（物料、能源、設(shè)備、信息、人力等）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的全過程，是一個(gè)綜合的系統(tǒng)。1.1.1生產(chǎn)過程機(jī)器制造裝配過程計(jì)劃采購訂單成本核算產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝路線BOM項(xiàng)目市場(chǎng)制造下達(dá)制造設(shè)計(jì)工程裝配車間用戶客戶服務(wù)對(duì)于機(jī)器的制造而言，生產(chǎn)過程包括：

生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程毛坯的制造過程零件的機(jī)械加工、熱處理和其他表面處理

產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢驗(yàn)和油漆

原材料和成品的運(yùn)輸與保管

生產(chǎn)過程

機(jī)械產(chǎn)品制造時(shí)，將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的所有勞動(dòng)過程在生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)，使其成為半成品或成品的過程。毛坯制造過程熱處理過程機(jī)械加工工藝過程裝配工藝過程等工藝過程可分為機(jī)械加工工藝過程是用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量和性能，使之成為零件的全過程。1.1.2工藝過程及其組成工藝過程工序又可細(xì)分為安裝、工位、工步和走刀，其關(guān)系如下：

機(jī)械加工工藝過程由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成。一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)（或一臺(tái)機(jī)床上），對(duì)同一個(gè)零件（或一組零件）進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程。

工

序劃分工序的主要依據(jù)是：

工作地點(diǎn)（或機(jī)床）是否改變加工是否連續(xù)方案一：對(duì)一個(gè)工件鉆孔1，然后調(diào)頭車外圓2；方案二：鉆孔1，對(duì)一批工件；車外圓2，對(duì)一批工件。

工件在一次安裝后，在機(jī)床上所占據(jù)的每一個(gè)工作位置稱為工位。安裝工位

工件在機(jī)床或夾具中定位并夾緊的過程稱為安裝圖多工位加工

在加工表面、切削刀具和切削用量（僅指轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量）都不變的情況下，所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為一個(gè)工步。對(duì)于連續(xù)進(jìn)行的幾個(gè)相同的工步，稱為連續(xù)工步；用幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)不同的表面，稱為復(fù)合工步。

工步與復(fù)合工步

圖連續(xù)工步

圖復(fù)合工步走刀在一個(gè)工步內(nèi)，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量對(duì)同一表面進(jìn)行多次切削。這樣刀具對(duì)工件的每一次切削就稱為一次走刀。

生產(chǎn)綱領(lǐng)

N=Qn(1+a%)(1+b%)式中

Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量；

n——單臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量；

a%——備品率；

b%——備品率。

生產(chǎn)綱領(lǐng)

生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量，計(jì)劃期通常為1年。（年產(chǎn)量）1.1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)類型是指產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)化程度，可按產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)來劃分。生產(chǎn)類型

1、單件生產(chǎn)

3、大量生產(chǎn)

2、成批生產(chǎn)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品本身的大小及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，產(chǎn)品的制造可分為三種生產(chǎn)類型1.1.4生產(chǎn)類型及其工藝特征表1-2加工零件的生產(chǎn)類型

表1-3不同機(jī)械產(chǎn)品的零件重量型別表1.單

件

生

產(chǎn)

產(chǎn)品品種不固定，每一品種的產(chǎn)品數(shù)量很少，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工對(duì)象經(jīng)常改變。例如，重型機(jī)械、造船業(yè)等一般屬于單件生產(chǎn)。2.大

量

生

產(chǎn)

產(chǎn)品品種固定，每種產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工的對(duì)象固定不變。例如，汽車、軸承制造等一般屬于大量生產(chǎn)。

在成批生產(chǎn)中，根據(jù)批量大小可分為小批、中批和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)的特點(diǎn)接近于單件生產(chǎn)的特點(diǎn)，大批生產(chǎn)的特點(diǎn)接近于大量生產(chǎn)的特點(diǎn)，中批生產(chǎn)的特點(diǎn)介于單件和大量生產(chǎn)特點(diǎn)之間。因此生產(chǎn)類型可分為：單件小批生產(chǎn)，大批大量生產(chǎn)，中批生產(chǎn)。

3.成批生產(chǎn)3.成批生產(chǎn)

產(chǎn)品品種基本固定，但數(shù)量少，品種較多，需要周期性地輪換生產(chǎn)，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工對(duì)象是周期性的變換。

各種生產(chǎn)類型工藝過程的主要特點(diǎn)

裝配的概念

按照規(guī)定的技術(shù)要求，將若干個(gè)零件接合成部件或?qū)⑷舾蓚€(gè)零件和部件接合成產(chǎn)品的勞動(dòng)程，稱為裝配。

1.1.5機(jī)器裝配的概念1.2機(jī)械加工表面的成形1.2.1

工件表面的成形方法1.2.2工件表面的成形運(yùn)動(dòng)1.2.3加工表面與切削要素在切削加工過程中，裝在機(jī)床上的刀具和工件按一定的規(guī)律作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過刀具的刀刃對(duì)工件毛坯的切削作用，把毛坯上多余的金屬切掉，從而得到所要求的表面形狀。工件表面的成形方法工件的表面形狀表面的形成原理工件表面的形成方法

1.2.1工件表面的成形方法工件的種類組成工件的表面③成形面①外圓、內(nèi)圓、平面②錐面、螺紋、齒形表面的形成原理

各種典型表面都可以看作是一條線(稱為母線)沿著另一條線(稱為導(dǎo)線)運(yùn)動(dòng)的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線。母線相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線位置不同，所產(chǎn)生的表面也不同軌跡法工件表面的形成方法成形法展成法小結(jié)：欲得到所需的工件表面形狀，刀具和工件必須按上述四種方法之一完成一定的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)一定的運(yùn)動(dòng)稱為表面形成運(yùn)動(dòng)。相切法定義：保證得到工件要求的表面形狀的運(yùn)動(dòng)。表面成形運(yùn)動(dòng)的類型（1）簡單（成形）運(yùn)動(dòng)（2）復(fù)合（成形）運(yùn)動(dòng)1.2.2工件表面的成形運(yùn)動(dòng)加工飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片需要相當(dāng)復(fù)雜的表面成形運(yùn)動(dòng)。由多個(gè)運(yùn)動(dòng)單元組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)。小結(jié)：上述兩種成形運(yùn)動(dòng)雖都是旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)組成，但有本質(zhì)區(qū)別：1.簡單運(yùn)動(dòng)組合各運(yùn)動(dòng)單元之間是互相獨(dú)立的，沒有嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系；2.復(fù)合運(yùn)動(dòng)組合各運(yùn)動(dòng)單元之間是不能互相獨(dú)立的，必須保持嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

主運(yùn)動(dòng)——使工件與刀具產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)的速度最高、消耗功率最多。其形式可以是旋轉(zhuǎn)也可能是直線運(yùn)動(dòng)，它可由工件完成，也可由刀具完成，且每種切削加工方法的主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)——不斷地把切削層投入切削的運(yùn)動(dòng)使主運(yùn)動(dòng)能夠繼續(xù)切除工件上多余金屬層以形成新表面的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)加工表面nf已加工表面過渡表面待加工表面dwdm1.2.3加工表面與切削要素

切削要素切削用量：切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量。（常稱為切削三要素）切削層參數(shù)：切削層公稱厚度、切削層公稱寬度、切削層公稱橫截面積。

切削速度

υｃ(以車削為例)

切削速度υｃ(m/s)是主運(yùn)動(dòng)的線速度。式中：dw—為工件待加工表面的直徑(mm)；

n—為轉(zhuǎn)速(r/min)。車削時(shí)指工件待加工表面最大直徑處線速度.切削用量進(jìn)給量f(mm/r）

指刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量。單位為：mm/r或mm/行程。背吃力量ap(mm)

指工件上已加工表面與待加工表面之間的垂直距離，單位為：mm。dmdwfn12fapKr合成切削運(yùn)動(dòng)——由同時(shí)進(jìn)行的主運(yùn)動(dòng)向量和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)向量合成的切削運(yùn)動(dòng)。

切削層—由刀具在切削部分的一個(gè)單一動(dòng)作所切除的工件材料層。切削層參數(shù)—切削層的截面尺寸。切削層參數(shù)

1.切削厚度2.切削寬度3.切削層面積dmdwfn12fapKrhDfKrbDap1.3.1

車削加工1.3.2銑削加工1.3.3刨削、拉削加工1.3.4磨削加工1.3.5鉆、擴(kuò)、鉸、鏜削加工1.3.6齒面加工1.3.7復(fù)雜曲面加工

1.3機(jī)械加工方法1.3.1車削加工車削—用車刀在車床上加工工件的工藝過程。加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=1.6~6.3um主運(yùn)動(dòng)

—

工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

—

刀具的直線運(yùn)動(dòng)。所以：車削加工適宜各種回轉(zhuǎn)體表面的加工。

1.3機(jī)械加工方法普通車床

—適于各種中、小型軸、盤、套類零件的單件、小批量生產(chǎn)。轉(zhuǎn)塔式六角車床

—適于加工零件尺寸較小、形狀較復(fù)雜的中、小型軸、盤、套類零件。立式車床

—適于直徑較大、長度較短的重型零件。（L/D=0.3~0.8）數(shù)控車床

—適于多品種、小批量生產(chǎn)復(fù)雜形狀的零件。車削的工藝特點(diǎn)1.

易于保證各表面的位置精度。2.

加工過程平穩(wěn)。3.

適合有色零件的精加工。鋼鐵：粗車半精車精車磨削有色金屬：粗車半精車精車精細(xì)車4.

刀具簡單。1、銑削加工設(shè)備銑床龍門銑床升降臺(tái)式銑床立式銑床臥式銑床2、銑削方式周銑端銑—用圓柱銑刀的圓周刀齒加工平面?！枚算姷抖嗣娴洱X加工平面。銑削是平面加工的主要方法之一。加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=6.3~1.6um1.3.2銑削加工順銑：在切削部位銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向相同。逆銑：在切削部位銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向相反。周銑對(duì)稱銑：銑刀軸線與工件銑削寬度的對(duì)稱中心線重合。不對(duì)稱銑：銑刀軸線與工件銑削寬度的對(duì)稱中心線不重合。端銑1）生產(chǎn)率高（多齒刀具、速度高）；2）散熱條件好；3）容易產(chǎn)生振動(dòng)。主要加工平面。同時(shí)可加工溝槽、成形面、切斷等。3、銑削的工藝特點(diǎn)4、銑削的應(yīng)用1、刨削加工刨削是平面加工的主要方法之一。加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=6.3~1.6um刨床牛頭刨床：適于加工中、小型零件。龍門刨床：適于加工大型零件。插床：主要加工工件內(nèi)表面，如鍵槽、花鍵等。1.3.3刨削、拉削加工1)生產(chǎn)率較低；2)通用性好。主要用于加工平面，也廣泛用于加工各種溝槽、成形面等。刨削的工藝特點(diǎn)刨削的應(yīng)用加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=0.4~0.8um用拉刀在拉床加工工件的工藝方法。頭部頸部前導(dǎo)部切削部校準(zhǔn)部尾部后導(dǎo)部2、拉削加工拉床加工范圍各種型孔、平面、半圓弧面，某些組合表面等。拉削的特點(diǎn)：①生產(chǎn)率高；②加工范圍廣；③加工精度高，表面粗糙度低；④拉床結(jié)構(gòu)簡單；⑤拉刀壽命長。

用砂輪作為刀具磨削工件的工藝過程。是零件精加工的主要方法之一。加工精度：IT6~IT4，表面粗糙度：Ra=1.25~0.01um高精度磨削：表面粗糙度：Ra=0.1~0.008um1.3.4磨削加工1.精度高、表面粗糙度低；2.磨削溫度高；800℃~1000℃3.砂輪具有自銳性；4.徑向分力Fy較大。磨削的工藝特點(diǎn)

可加工鑄鐵、碳鋼、合金鋼等一般結(jié)構(gòu)材料，也能加工高硬度的淬硬鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃等難切削材料，但不適宜塑性較大的有色金屬。磨削加工表面：外圓面、內(nèi)圓面、平面、各種成形面。磨削的應(yīng)用磨削平面鉆削加工—用鉆頭在實(shí)體零件上加工孔的方法。加工精度：IT13~IT11，表面粗糙度：Ra=25~12.5um鉆