1、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)李 志敬本樓A213李老師上課群 271478984制造制造將將原材料原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程（狹義）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程（狹義）將社會資源轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程（廣義）將社會資源轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程（廣義）制造業(yè)制造業(yè)通過制造過程將社會資源轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的行業(yè)通過制造過程將社會資源轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的行業(yè)除除采掘業(yè)、公用業(yè)外的所有采掘業(yè)、公用業(yè)外的所有30個行業(yè)個行業(yè) 是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，體現(xiàn)綜合國力水平是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，體現(xiàn)綜合國力水平 機械機械制造業(yè)制造業(yè)是制造業(yè)中的核心產(chǎn)業(yè)是制造業(yè)中的核心產(chǎn)業(yè) ，為工、農(nóng)、國防、，為工、農(nóng)、國防、科研等各行各業(yè)提供機械裝備及產(chǎn)品科研等各行各業(yè)

2、提供機械裝備及產(chǎn)品【基本概念】【基本概念】第第1 1章章 機械制造概論機械制造概論1.1.1 制造業(yè)的制造業(yè)的發(fā)展發(fā)展過程過程制造與使用工具，制造與使用工具，新石器時代、青銅器、鐵器時代新石器時代、青銅器、鐵器時代 18世紀，世紀，以英國人發(fā)明蒸汽機和氣缸鏜床為標志的以英國人發(fā)明蒸汽機和氣缸鏜床為標志的第第一次工業(yè)革命一次工業(yè)革命，揭開了，揭開了機械化生產(chǎn)機械化生產(chǎn)時代的序幕時代的序幕19世紀世紀中后期，中后期，內(nèi)燃機、電氣產(chǎn)品和通訊工具的發(fā)明內(nèi)燃機、電氣產(chǎn)品和通訊工具的發(fā)明應(yīng)用引發(fā)了應(yīng)用引發(fā)了第二次工業(yè)革命第二次工業(yè)革命，人類跨入，人類跨入電氣化時代電氣化時代 1.1 1.1 機械制造業(yè)在國

3、民經(jīng)濟中的機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位地位和作用和作用20世紀初，世紀初，以內(nèi)燃機為動力的飛機上天，福特汽車生以內(nèi)燃機為動力的飛機上天，福特汽車生產(chǎn)線的大批量生產(chǎn)模式，標志著產(chǎn)線的大批量生產(chǎn)模式，標志著自動化時代自動化時代到來。到來。 20世紀世紀中至今中至今，計算機、微電子、信息技術(shù)飛速發(fā)展，計算機、微電子、信息技術(shù)飛速發(fā)展，許多先進制造模式出現(xiàn)，柔性制造、計算機集成制造、許多先進制造模式出現(xiàn)，柔性制造、計算機集成制造、虛擬制造和智能制造等虛擬制造和智能制造等 ，人類進入到人類進入到信息化時代信息化時代 。1.1 1.1 機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位地位和作用和作用1

4、.1.1 制造業(yè)的制造業(yè)的發(fā)展發(fā)展過程過程1.1.2. 制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位地位和作用和作用 機械機械制造業(yè)制造業(yè)機械制造業(yè)的技術(shù)水平是衡量一個國家工業(yè)化機械制造業(yè)的技術(shù)水平是衡量一個國家工業(yè)化程度和國民經(jīng)濟綜合實力的重要標志。程度和國民經(jīng)濟綜合實力的重要標志。 制造制造 技術(shù)技術(shù)完成制造活動的一切手段的總和完成制造活動的一切手段的總和，如設(shè)備工具、，如設(shè)備工具、操作技能、工藝方法、運用知識信息能力等操作技能、工藝方法、運用知識信息能力等是制造企業(yè)生存與發(fā)展的根本動力，是制造企業(yè)生存與發(fā)展的根本動力，若忽視其若忽視其發(fā)展將會導致制造業(yè)的萎縮和國民經(jīng)濟的衰退。發(fā)展將會導致

5、制造業(yè)的萎縮和國民經(jīng)濟的衰退。 我國已成為名副其實的我國已成為名副其實的制造業(yè)大國制造業(yè)大國，但不是，但不是制造業(yè)強國制造業(yè)強國。產(chǎn)品精度、自動化程度及綜合性能不高產(chǎn)品精度、自動化程度及綜合性能不高 ，自主產(chǎn)權(quán)的少，自主產(chǎn)權(quán)的少，競爭力弱競爭力弱 ，資源消耗高，重大裝備、精密儀器依賴進口。，資源消耗高，重大裝備、精密儀器依賴進口。 1.2 1.2 機械產(chǎn)品的制造過程與生產(chǎn)組織機械產(chǎn)品的制造過程與生產(chǎn)組織市場需市場需求調(diào)研求調(diào)研產(chǎn)品設(shè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)計開發(fā)產(chǎn)品產(chǎn)品 制造制造售后服售后服務(wù)回收務(wù)回收 產(chǎn)品產(chǎn)品 銷售銷售“大制造大制造” 廣義廣義是將社會資源（物料、能源、是將社會資源（物料、能源、設(shè)備、

6、設(shè)備、信息、人力信息、人力等）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的全過程，是一個等）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的全過程，是一個綜合的綜合的系統(tǒng)。系統(tǒng)。制造系統(tǒng)制造系統(tǒng) 是指覆蓋產(chǎn)品全生命周期的制造活動所形成的是指覆蓋產(chǎn)品全生命周期的制造活動所形成的系統(tǒng)，即設(shè)計、制造、裝配及市場乃至回收的全過程。系統(tǒng)，即設(shè)計、制造、裝配及市場乃至回收的全過程。 機械制造的根本宗旨機械制造的根本宗旨 以最小的資源消耗、最低的以最小的資源消耗、最低的環(huán)境環(huán)境污染度，產(chǎn)生最大的社會和經(jīng)濟效益，污染度，產(chǎn)生最大的社會和經(jīng)濟效益，綠、快、好、省綠、快、好、省 按照按照制造系統(tǒng)制造系統(tǒng)的觀點來分析處理問題，可取得理想的技的觀點來分析處理問題，可取得理想的技術(shù)經(jīng)濟

7、效果術(shù)經(jīng)濟效果必須以滿足市場需求作為戰(zhàn)略決策的核心。必須以滿足市場需求作為戰(zhàn)略決策的核心。 制造系統(tǒng)的概念制造系統(tǒng)的概念擴大和豐富了制造技術(shù)學科的內(nèi)容，也擴大和豐富了制造技術(shù)學科的內(nèi)容，也指出了它的研究方向，這是制造技術(shù)學科的重大突破。指出了它的研究方向，這是制造技術(shù)學科的重大突破。 優(yōu)質(zhì)、高效、低耗隨之也增加了新的內(nèi)涵。優(yōu)質(zhì)、高效、低耗隨之也增加了新的內(nèi)涵。 優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)不單是產(chǎn)品加工質(zhì)量好，而是滿足市場的質(zhì)量要求；不單是產(chǎn)品加工質(zhì)量好，而是滿足市場的質(zhì)量要求； 高效高效不單是產(chǎn)品加工效率高，重要的響應(yīng)市場快，產(chǎn)品更新快；不單是產(chǎn)品加工效率高，重要的響應(yīng)市場快，產(chǎn)品更新快； 低耗低耗不僅指產(chǎn)品的

8、成本低，而是企業(yè)的綜合效益要好；用戶不僅購不僅指產(chǎn)品的成本低，而是企業(yè)的綜合效益要好；用戶不僅購買產(chǎn)品便宜，且使用維護經(jīng)濟，售后服務(wù)好，以保證穩(wěn)定的產(chǎn)品市場。買產(chǎn)品便宜，且使用維護經(jīng)濟，售后服務(wù)好，以保證穩(wěn)定的產(chǎn)品市場。1.2.1 機械產(chǎn)品的制造過程機械產(chǎn)品的制造過程 制造過程是指從原材料到產(chǎn)品的全過程，包括零件制造過程是指從原材料到產(chǎn)品的全過程，包括零件制造、部件裝配和整機組裝等。制造過程包括生產(chǎn)設(shè)計、制造、部件裝配和整機組裝等。制造過程包括生產(chǎn)設(shè)計、技術(shù)準備、生產(chǎn)計劃、毛坯制造、機械加工、熱處理、技術(shù)準備、生產(chǎn)計劃、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、質(zhì)量檢驗以及儲運等工藝過程。裝配、質(zhì)量檢

9、驗以及儲運等工藝過程。 制造過程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零制造過程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零部件及產(chǎn)品整機形成了部件及產(chǎn)品整機形成了物料流物料流；產(chǎn)品裝配圖、零部件圖、；產(chǎn)品裝配圖、零部件圖、各種工藝文件、各種工藝文件、CAD軟件、軟件、CAM軟件、產(chǎn)品的定單、生軟件、產(chǎn)品的定單、生產(chǎn)調(diào)度計劃等形成了產(chǎn)調(diào)度計劃等形成了信息流信息流；電能、機械能、熱能等形；電能、機械能、熱能等形成了成了能量流能量流。機械制造系統(tǒng)圖機械制造系統(tǒng)圖 制造過程的物料流、信息流、能量流及設(shè)備與人制造過程的物料流、信息流、能量流及設(shè)備與人構(gòu)成了機械制造系統(tǒng)。構(gòu)成了機械制造系統(tǒng)。物料流物料流是制造系統(tǒng)的

10、本質(zhì)，在是制造系統(tǒng)的本質(zhì)，在物料流動過程中，原材料變成了產(chǎn)品。物料流動過程中，原材料變成了產(chǎn)品。能量流能量流為物料為物料流提供了動力，電力驅(qū)動電動機，再驅(qū)動各種機械運流提供了動力，電力驅(qū)動電動機，再驅(qū)動各種機械運動，實現(xiàn)加工和運輸；熱能用來加熱金屬進行鑄造、動，實現(xiàn)加工和運輸；熱能用來加熱金屬進行鑄造、鍛造、熱處理等。鍛造、熱處理等。信息流信息流則控制物料如何運動，控制則控制物料如何運動，控制能量如何作功。在整個制造過程中，人和設(shè)備是制造能量如何作功。在整個制造過程中，人和設(shè)備是制造活動的支撐條件，所有的制造活動都受各種條件和環(huán)活動的支撐條件，所有的制造活動都受各種條件和環(huán)境的約束。境的約束。

11、 機械產(chǎn)品的制造過程機械產(chǎn)品的制造過程1.2.2 生產(chǎn)類型與生產(chǎn)模式生產(chǎn)類型與生產(chǎn)模式1 1生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型：生產(chǎn)類型：指產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)化程度，按照產(chǎn)品或零指產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)化程度，按照產(chǎn)品或零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)來劃分。件的生產(chǎn)綱領(lǐng)來劃分。 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng) 即產(chǎn)品的年生產(chǎn)量即產(chǎn)品的年生產(chǎn)量Q 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算：的計算：N=Qn(1+a)(1+b) 產(chǎn)品的用途及市場需求不同，決定了生產(chǎn)批量的不同，產(chǎn)品的用途及市場需求不同，決定了生產(chǎn)批量的不同，形成了不同的生產(chǎn)規(guī)模（亦即生產(chǎn)類型），相應(yīng)的生產(chǎn)組形成了不同的生產(chǎn)規(guī)模（亦即生產(chǎn)類型），相應(yīng)的生產(chǎn)組織方式及工藝過程也不相同。

12、織方式及工藝過程也不相同。 50000 5000 1000大量生產(chǎn)大量生產(chǎn)500150000 50150003011000大批生產(chǎn)大批生產(chǎn)5015000201500101300中批生產(chǎn)中批生產(chǎn)101500 212006100小批生產(chǎn)小批生產(chǎn) 100 205單件生產(chǎn)單件生產(chǎn)小型機械小型機械中型機械中型機械重型機械重型機械零件生產(chǎn)綱領(lǐng)（件零件生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）年）生生 產(chǎn)產(chǎn) 類類 型型表表1-1 生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系表表1-2 1-2 各種生產(chǎn)類型的工藝特征各種生產(chǎn)類型的工藝特征 類型類型特征特征單件小批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批量生產(chǎn)大批量生產(chǎn)互換性互換性零

13、件不互換，鉗工修配零件不互換，鉗工修配多數(shù)互換，部分試配或修配多數(shù)互換，部分試配或修配全部互換或分組互換全部互換或分組互換毛坯制造毛坯制造木模造型、自由鍛木模造型、自由鍛金屬模造型、模鍛金屬模造型、模鍛金屬模機器造型、模鍛金屬模機器造型、模鍛機床設(shè)備機床設(shè)備通用設(shè)備、數(shù)控設(shè)備通用設(shè)備、數(shù)控設(shè)備部分通用、專門及數(shù)控設(shè)備部分通用、專門及數(shù)控設(shè)備專用、自動設(shè)備及自動線專用、自動設(shè)備及自動線機床布局機床布局按機群式布置按機群式布置按工件類別、分工段排列按工件類別、分工段排列按流水線或自動線排列按流水線或自動線排列夾具夾具通用或組合夾具通用或組合夾具專用夾具專用夾具高效專用夾具高效專用夾具刀具量具刀具量

14、具通用刀具和量具通用刀具和量具專用或通用刀具量具專用或通用刀具量具專用刀具量具、自動測量專用刀具量具、自動測量生產(chǎn)率生產(chǎn)率低，用數(shù)控機床可提高低，用數(shù)控機床可提高中等中等高高成本成本高高中等中等低低工人技術(shù)工人技術(shù)高高中等中等一般一般工藝文件工藝文件簡單簡單比較詳細比較詳細詳細編制詳細編制2 2工藝特征工藝特征 大批量生產(chǎn)廣泛采用大批量生產(chǎn)廣泛采用高效高效專用機床和自動生產(chǎn)線、專用機床和自動生產(chǎn)線、專專用刀、夾、量具等工藝裝備，用刀、夾、量具等工藝裝備，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，但適應(yīng)性差，當市場發(fā)生變化時轉(zhuǎn)產(chǎn)難。但適應(yīng)性差，當市場發(fā)生變化時轉(zhuǎn)產(chǎn)難。 單件小批生產(chǎn)常采

15、用通用設(shè)備和通用工藝裝備，適應(yīng)單件小批生產(chǎn)常采用通用設(shè)備和通用工藝裝備，適應(yīng)性強，但生產(chǎn)效率低，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，成本高性強，但生產(chǎn)效率低，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，成本高 。 目前市場廣泛需求的是多品種小批量生產(chǎn)，新的科學目前市場廣泛需求的是多品種小批量生產(chǎn)，新的科學技術(shù)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如數(shù)控技術(shù)和設(shè)備智能化逐漸改變了這種如數(shù)控技術(shù)和設(shè)備智能化逐漸改變了這種狀況，狀況，由此也推動了制造哲理的革新和生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。由此也推動了制造哲理的革新和生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。3. 生產(chǎn)模式生產(chǎn)模式（1）生產(chǎn)全部零部件，自主裝配整機）生產(chǎn)全部零部件，自主裝配整機 大而全，過去一些大型國企，一拖、一汽、二汽大而全，過去

16、一些大型國企，一拖、一汽、二汽（2）生產(chǎn)部分關(guān)鍵零部件，其余由其它企業(yè)）生產(chǎn)部分關(guān)鍵零部件，其余由其它企業(yè) 供應(yīng)，進行整機裝配供應(yīng)，進行整機裝配 目前大多數(shù)制造企業(yè)采用這種生產(chǎn)模式，目前大多數(shù)制造企業(yè)采用這種生產(chǎn)模式，橄欖式橄欖式（3）完全不生產(chǎn)零部件，只負責設(shè)計和銷售）完全不生產(chǎn)零部件，只負責設(shè)計和銷售 兩頭在內(nèi)，中間在外；或兩頭大中間小，兩頭在內(nèi)，中間在外；或兩頭大中間小，啞鈴式啞鈴式 1.3.1 零件的制造方法零件的制造方法（1）材料去除法（）材料去除法（m0） 按照一定的方式從毛坯上去除多余材料形成符合技術(shù)按照一定的方式從毛坯上去除多余材料形成符合技術(shù)要求的零件的工藝方法。主要包括切削

17、加工和特種加工。要求的零件的工藝方法。主要包括切削加工和特種加工。（2）材料成形法（）材料成形法（m=0） 利用模型使原材料形成毛坯或零件的工藝方法。利用模型使原材料形成毛坯或零件的工藝方法。常用成形工藝方法有鑄造、鍛造、沖壓、注塑等。常用成形工藝方法有鑄造、鍛造、沖壓、注塑等。 （3）材料累加法（）材料累加法（m0） 將零件以微元疊加的方式逐漸累加形成的工藝方法。將零件以微元疊加的方式逐漸累加形成的工藝方法。常用的方法有立體光固化法常用的方法有立體光固化法(SLA)、疊層制造法、疊層制造法(LOM)、激光選區(qū)燒結(jié)法激光選區(qū)燒結(jié)法(SLS)、熔積法、熔積法(FDM)、三維打印法等。、三維打印法

18、等。 1.3 1.3 零件的制造過程零件的制造過程1.3.2 1.3.2 零件制造過程零件制造過程 零件制造是產(chǎn)品制造過程的基本單元。零件制造是產(chǎn)品制造過程的基本單元。 零件的制造主要利用材料去除法完成零件的制造主要利用材料去除法完成（包括切（包括切削加工及特種加工）削加工及特種加工）精度要求不高的零件可由材料成形法直接精度要求不高的零件可由材料成形法直接完成。完成。材料累加法主要用于新產(chǎn)品開發(fā)。材料累加法主要用于新產(chǎn)品開發(fā)。 絕大部分零件是通過機械加工完成的。絕大部分零件是通過機械加工完成的。機械加工工藝系統(tǒng)機械加工工藝系統(tǒng)物流物流信息流信息流能量流能量流毛坯毛坯存儲存儲機床機床刀具刀具夾具

19、夾具機 械機 械加 工加 工工 藝工 藝過過 程程檢驗檢驗工件工件工工 藝藝 信信 息息信 息 系 統(tǒng)信 息 系 統(tǒng)能源能源能能 量量 系系 統(tǒng)統(tǒng)工藝規(guī)程、數(shù)控程序、適用控制模型等工藝規(guī)程、數(shù)控程序、適用控制模型等上上工工序序下下工工序序 主要應(yīng)解決主要應(yīng)解決選用毛坯大小，選擇選用毛坯大小，選擇加工方法、加工順序，確定加工加工方法、加工順序，確定加工過程，選用機床、刀具切削參數(shù)過程，選用機床、刀具切削參數(shù)等工藝問題，完成這些工作就是等工藝問題，完成這些工作就是制訂零件加工制訂零件加工工藝規(guī)程工藝規(guī)程。工藝路線：工藝路線：僅列出加工僅列出加工順序和主要加工單元的順序和主要加工單元的工藝過程稱為工

20、藝路線。工藝過程稱為工藝路線。階梯軸的制造過程階梯軸的制造過程 當生產(chǎn)類型不同時，當生產(chǎn)類型不同時，其工藝過程是不同的其工藝過程是不同的 單件小批生產(chǎn)的工藝過程單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工序號工序內(nèi)容工序內(nèi)容設(shè)備設(shè)備1車車端面，鉆中心孔端面，鉆中心孔車床車床2車兩車兩外圓及倒角外圓及倒角車床車床3銑鍵槽，去毛刺銑鍵槽，去毛刺銑床銑床 當生產(chǎn)類型不同時，當生產(chǎn)類型不同時，其工藝過程是不同的其工藝過程是不同的 大批量生產(chǎn)的工藝過程大批量生產(chǎn)的工藝過程工序號工序號工序內(nèi)容工序內(nèi)容設(shè)備設(shè)備1銑端面，打中心孔銑端面，打中心孔銑端面打中心孔機床銑端面打中心孔機床2車車大外圓及倒角大外圓及倒角車床車床CA61403車小外圓及倒角車小外圓及倒角車床車床CA61404銑鍵槽銑鍵槽銑床銑床X613