機械制造技術基礎第一章

機械制造技術基礎課件第一章第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月學時安排：第1章2學時第2章4學時第3章8學時第4章14學時第5章8學時第6章14學時第7章8學時第8章6學時第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第1章機械制造系統(tǒng)和機械制造單元

1.1機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程和工藝過程

（1）機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程

制造業(yè)是將制造資源（物料、能源、設備工具、資金、技術、信息和人力等），通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供利用的工業(yè)品或生活消費品的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品是機械產(chǎn)品，是用制造方法獲得的各種具有機械功能的物體。這些產(chǎn)品可以是一臺機器、一個部件，或是某一種零件。

第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月維護使用修理報廢解體回收市場產(chǎn)品策劃毛坯制造裝配調(diào)試狹義機械制造過程設計準備測試銷售廣義機械制造過程零件制造機械制造過程及其與市場和用戶的關系第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

如果從狹義的制造概念出發(fā)，則認為機械制造過程是指利用各種機理、技術和設備工具對原材料、半成品進行加工或處理，最終使之成為機械產(chǎn)品的過程。由原材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的一系列相互關聯(lián)的勞動過程的總和又稱為生產(chǎn)過程。

在生產(chǎn)過程中，那些與由原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品直接相關的過程稱為工藝過程。它包括毛坯制造、零件加工、熱處理、質(zhì)量檢驗和機器裝配等。而為保證工藝過程正常進行所需要的刀具、夾具制造，機床調(diào)整維修等則屬于輔助過程。

第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月機械加工工藝過程裝配過程等其他過程輔助過程工藝過程生產(chǎn)過程、工藝過程、輔助過程和機械加工工藝過程的關系生產(chǎn)過程第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2機械制造系統(tǒng)及其組成（1）機械制造系統(tǒng)為完成機械制造過程所涉及的硬件（原材料、輔料、設備、工具、能源等）、軟件（制造理論、工藝、技術、信息和管理等）和人員（技術人員、操作工人、管理人員等）組成的，通過制造過程將制造資源（原材料、能源等）轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品（包括半成品）的有機整體，稱為機械制造系統(tǒng)。第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

廣義的機械制造系統(tǒng)是一個輸入制造資源、輸出產(chǎn)品的輸入輸出系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由硬件、軟件和人員組成，并包括了市場分析、產(chǎn)品策劃、開發(fā)設計、生產(chǎn)組織準備、原材料準備及貯存、毛坯制造、零件加工、機器裝配、質(zhì)量檢驗以及許多其它與之相關的各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)全過程。根據(jù)考察研究的對象不同，一個公司、一個工廠、一個車間、一條生產(chǎn)線、一個機群、甚至一臺機床，都可以看作是不同層次的機械制造系統(tǒng)。包括一臺機床的機械制造系統(tǒng)是單級系統(tǒng)，包括多臺機床的機械制造系統(tǒng)是多級系統(tǒng)。第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)品策劃和決策生產(chǎn)計劃調(diào)度供應銷售市場調(diào)查分析研究開發(fā)產(chǎn)品設計工藝設計制造過程性能測試決策級經(jīng)營管理級制造級制造系統(tǒng)的典型框圖第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1）物料流

機械加工過程輸入的是原材料和毛坯（有時也包括半成品）及在加工過程中使用消耗的刀具、量具、夾具、潤滑油、冷卻液和其它輔助物料等，最后輸出半成品或產(chǎn)品（一般還伴隨著切屑的輸出）。整個加工過程是物料的輸入和輸出的動態(tài)過程。這種物料在機械制造系統(tǒng)中的運動被稱為物料流。

第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

2）信息流

為保證機械加工過程的正常進行，需要各方面的信息。這些信息主要包括加工任務、加工工序、加工方法、刀具狀態(tài)、工件要求、質(zhì)量指標、切削參數(shù)等。這些信息又可分為靜態(tài)信息（如工件尺寸要求、公差大小等）和動態(tài)信息（如刀具磨損程度、機床故障狀態(tài)等）。所有這些信息構(gòu)成了機械加工過程的信息系統(tǒng)。這個系統(tǒng)不斷地和機械制造系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行信息交換，從而有效地控制機械加工過程，保證機械加工的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。這種信息在機械制造系統(tǒng)中的作用過程被稱為信息流。第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3）能量流

能量是一切物質(zhì)運動的基礎。機械制造系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)。機械加工過程中的各種運動，特別是物料的運動，均需要能量來維持。來自機械制造系統(tǒng)外部的能量主要是電能。它轉(zhuǎn)變成為機械能后，一部分用以維持系統(tǒng)中的各種運動，一部分傳遞到機械加工的切削區(qū)轉(zhuǎn)變成為分離金屬材料的動能和勢能。這種在機械加工過程中的能量運動被稱為能量流。第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月物料流信息流能量流信息系統(tǒng)（加工任務、方法、工件質(zhì)量…）原材料、毛坯夾具、刀具、量具等機械能電能產(chǎn)品檢驗加工裝夾輸送機械制造系統(tǒng)中物料流、信息流和能量流的示意圖第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3零件獲得方法

1.3.1零件成形方法

（1）去除成形去除成形是應用分離的辦法，把一部分材料（裕量材料）有序地從毛坯基體分離出去而成形的方法。車、銑、刨等切削加工方法，磨削、珩磨、研磨等磨粒加工方法，切割、激光打孔、電火花加工等方法，都是常見的去除成形方法。這一方法在機械加工中獲得廣泛應用。第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）堆積成形堆積成形是應用合并與連接的辦法，把材料（氣、液、固相）有序地堆積合并起來而成形的方法。焊接、快速成形等均屬于該種方法。這一方法也在機械加工中獲得應用。（3）受迫成形受迫成形是應用材料的可成形性（塑性、流動性等），在特定的外圍約束（邊界約束或外力約束）下而成形的方法。鍛造、鑄造、粉末冶金、沖壓等都是這種成形方法。這一方法在機械加工中主要用于毛坯的制造和特種材料的成形。第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2機械加工方法（1）利用機械能加工方法

1）切削加工使用單刃刀具：車削、刨削、鏜削等；使用多刃刀具：銑削、鉆削、鉸削、拉削、滾削、鋸削等。

2）磨削加工固結(jié)磨具：使用砂輪磨削、珩磨等；涂覆磨具：砂帶磨削、砂帶拋光等；游離磨料：研磨、拋光、光飾加工等

第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

3）沖壓落料

4）其它超聲波加工、水射流加工。（2）利用化學能加工方法化學銑、腐蝕加工、電解加工。（3）利用熱能加工方法電火花加工、線切割、能束加工。（4）復合利用多種能加工方法加熱切削、電解磨削等。第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月零件成形方法去除成形受迫成形堆積成形常見的機械加工方法—利用機械能

—切削

—使用單刃刀具——車削、刨削、鏜削等

—使用多刃刀具——銑、鉆、鉸、滾、拉削、鋸切等

—磨削

—使用固結(jié)磨具——磨削、珩磨、超精加工等

—使用涂覆磨具——砂帶磨削、砂帶拋光等

—使用游離磨料——研磨、拋光、光飾加工等

—沖壓落料

—其他——超聲波加工、水射流加工等—利用化學能——化學銑、腐蝕加工、電解加工等—利用熱能——電火花加工、電火花線切割、能束（激光束、電子束、離子束）加工等—復合利用幾種能——加熱切削、機械化學拋光、電解磨削等第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月常見特種加工方法（1）常見的利用機械能的特種加工方法有：

1）磨料噴射加工它是使磨料在噴管內(nèi)隨高壓氣體噴出，打擊在工件表面上而去除其余量進行加工的方法。

2）水射流加工它是利用高壓細束水射流的沖擊能量對薄的金屬片、纖維增強復合材料等材料進行精密切割的加工的方法，也稱高壓水切割技術。

第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3）混磨料水射流加工水射流加工難于切割很硬的材料。混磨料水射流加工是高壓細束水射流和細磨料相混合作為介質(zhì)進行加工的方法，可以進行難加工材料的切割。

4）磨料流加工它是利用含有磨料的半流體介質(zhì)在壓力下在工件內(nèi)腔往復低速運動而對金屬產(chǎn)生去除作用，能進行表面光飾、去毛刺、倒圓角等工作。

5）超聲波加工它是利用工具作超聲頻振動，激使在懸浮液中的磨料去除加工硬脆材料的一種加工方法。第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）常見的利用化學能的特種加工方法有：

1）化學銑削該種方法一般用于鋁材整體壁板的加工，它用氫氧化鈉對外露的鋁板表面進行腐蝕，而非加工表面用耐腐蝕性涂層保護起來，使特定部位的金屬發(fā)生溶解去除而達到加工目的。

2）電解加工是利用電化學作用過程中金屬陽極溶解的原理進行的加工方法。通常是以氯化鈉的水溶液為電解液，將工具和工件分別連接陰極和陽極，通電后工件表面就會逐漸溶解而被去除一層金屬。第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）常見的利用熱能的特種加工方法有：

1）電火花加工該種方法利用工具和工件之間脈沖性的火花放電，依靠電火花局部、瞬間產(chǎn)生的高溫把金屬材料蝕除。電火花線切割是電火花加工的一種特殊形式。

2）激光束加工是利用激光能的加工方法，可以產(chǎn)生極高的溫度。該種方法的原理是利用激光器發(fā)出的強光束，經(jīng)過光學系統(tǒng)聚焦，可以在百分之幾毫米范圍內(nèi)產(chǎn)生幾百萬度的高溫，使各種難加工材料熔融而致氣化。第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

3）電子束加工是在真空條件下利用電流加熱陰極，使之發(fā)射電子束，并以極高的能量密度轟擊被加工材料，將其氣化去除。該種方法可以加工10-20μm的小孔和窄縫。

4）等離子束加工它的原理和電子束加工類似，也在真空條件下進行。它是使惰性氣體通過離子槍產(chǎn)生離子束，并經(jīng)過加速、集束、聚焦后投射到工件表面的加工部位以實現(xiàn)去除材料的目的。第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）常見復合利用幾種能量形式的特種加工方法：

1）加熱切削它是利用等離子電弧或激光加熱工件待加工部位，瞬時改變材料的物理機械性能，達到使金屬余量容易被去除的目的。

2）低溫切削它是利用低溫使工件材料產(chǎn)生脆性，可改善其切削性能，斷屑容易。

3）電解磨削是利用電化學作用使工件表面的金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解，然后用導電砂輪通過機械作用將溶解了的金屬去除。第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月主要加工方法的比較加工方法最大材料切除率(cm3/min)典型功率消耗(kW/cm3/min）精度典型機床功率（kW）可達到（mm）最大切除率時（mm）普通車削普通磨削化學銑削等離子束加工電解磨削電解加工電火花加工超聲加工電子束加工激光束加工33008204901643316.44.90.820.00820.00490.0460.480.910.0917.281.829.1045527310.0050.00250.0310.50.0050.0130