1、1第第1 1章章 生產過程基本概念生產過程基本概念 丁彰雄丁彰雄武漢理工大學能源與動力工程學院武漢理工大學能源與動力工程學院2016.32第一篇第一篇 船機制造工藝學基礎船機制造工藝學基礎Marine Mechanical Manufacturing Technology一、機械工業在國民經濟中的地位、任務和作用一、機械工業在國民經濟中的地位、任務和作用 【支柱產業支柱產業】【】【 提供技術裝備提供技術裝備】【】【促進經濟發展促進經濟發展】 第第1章章 生產過程基本概念生產過程基本概念1.1 概概 論論紡織機械紡織機械動力機械動力機械家用電器家用電器通訊設備通訊設備出版印刷出版印刷網絡媒體網絡

2、媒體文化娛樂文化娛樂冶金機械冶金機械建筑機械建筑機械交通工具交通工具環保設備環保設備軍事裝備軍事裝備醫療設備醫療設備機器制造機器制造農業機械農業機械化工設備化工設備 當今制造業的社會功能當今制造業的社會功能二、機械工業的制造方法二、機械工業的制造方法1. 傳統的制造方法傳統的制造方法l熱加工：熱加工：鑄造、塑鑄造、塑性加工、焊接、熱性加工、焊接、熱處理、表面改性等處理、表面改性等l冷加工：冷加工：切削加工、切削加工、特種加工等。特種加工等。2. 現代制造技術現代制造技術 以機械為主體，交叉融合了光、電、聲、信息、材料、以機械為主體，交叉融合了光、電、聲、信息、材料、管理等學科的綜合體，并與社會

3、科學、文化、藝術等關管理等學科的綜合體，并與社會科學、文化、藝術等關系密切。系密切。三、機械工業的發展三、機械工業的發展四、機械制造工藝學和船舶機械制造工藝學四、機械制造工藝學和船舶機械制造工藝學1. 機械制造工藝機械制造工藝 機械制造過程中將原材料或半成品轉機械制造過程中將原材料或半成品轉變成產品的方法和過程。變成產品的方法和過程。3. 機械制造工藝學機械制造工藝學l 對上述方法和過程的分析、科學研對上述方法和過程的分析、科學研究和探索究和探索l 對前人機械制造成果和經驗的總結對前人機械制造成果和經驗的總結和提煉。和提煉。4. 船舶機械制造工藝學船舶機械制造工藝學l對對船舶機械制造工藝船舶機

4、械制造工藝進行分析及研進行分析及研究的科學。究的科學。2. 評價工藝優劣的指標：評價工藝優劣的指標： 質量要求、生產效率、制造成本。質量要求、生產效率、制造成本。7How to manufacture?dieselpiston8五、教學內容五、教學內容船舶機械制造工藝學船舶機械制造工藝學 教學：教學：48 h48 h；實驗：；實驗：4 h4 h1) 1) 第第1 1章：生產過程基本概念章：生產過程基本概念 2 2學時學時2) 2) 第第2 2章：機械加工精度章：機械加工精度 8 8學時學時3) 3) 第第3 3章：機械加工表面質量章：機械加工表面質量 6 6學時學時4) 4) 第第4 4章：機

5、械加工工藝規程的制訂章：機械加工工藝規程的制訂 6 6學時學時5) 5) 第第5章章 先進制造技術先進制造技術 4學時學時6) 第第6章章 機床夾具機床夾具 6學時學時7) 7) 第第7 7章：機座制造章：機座制造 2 2學時學時8) 8) 第第8 8章：曲軸制造章：曲軸制造 2 2學時學時9) 第第10章章 連桿制造連桿制造 2學時學時10) 10) 第第1313章：船舶柴油機的裝配章：船舶柴油機的裝配 6 6學時學時 六、本課程特點六、本課程特點1. 以船舶機械制造工藝為講授對象以船舶機械制造工藝為講授對象，以船舶柴油機，以船舶柴油機制造工藝為重點，具有明顯的船舶行業特點；制造工藝為重點，

6、具有明顯的船舶行業特點；2. 以大中型柴油機為例以大中型柴油機為例，重點介紹船用主機裝配特，重點介紹船用主機裝配特點和裝配工藝過程；點和裝配工藝過程；將船舶機械制造與裝配融為一體。將船舶機械制造與裝配融為一體。既介紹機械既介紹機械加工原理、船舶柴油機典型零件制造，又介紹加工原理、船舶柴油機典型零件制造，又介紹典型零件的部裝以及整機總裝，具有系統性典型零件的部裝以及整機總裝，具有系統性、專業特色突出；專業特色突出；綜合性很強，實踐性很強，工程性很強。綜合性很強，實踐性很強，工程性很強。5. 介紹綠色制造工藝與技術。介紹綠色制造工藝與技術。 正確理解正確理解生產過程、工藝過程、機械加工工藝過程生產

7、過程、工藝過程、機械加工工藝過程的組成，的組成，生產類生產類型型的概念與特點。的概念與特點。 掌握機械掌握機械加工精度和表面質量加工精度和表面質量的基本概念、影響因素、加工誤差分的基本概念、影響因素、加工誤差分析，以及加工質量對零件的裝配、使用性能的影響及其控制方法。析，以及加工質量對零件的裝配、使用性能的影響及其控制方法。 能結合具體零件能結合具體零件制訂其加工工藝規程制訂其加工工藝規程，其中定位基推選擇、加工余，其中定位基推選擇、加工余量確定、工序路線擬定、工序尺寸及公差確定以及工藝尺寸鏈的計量確定、工序路線擬定、工序尺寸及公差確定以及工藝尺寸鏈的計算。算。 能較全面地了解加工中所使用的能

8、較全面地了解加工中所使用的工藝設備和各類機床夾具工藝設備和各類機床夾具，并牢固，并牢固掌握各種夾具的設計、定位誤差分析、夾緊力確定，并熟悉典型夾掌握各種夾具的設計、定位誤差分析、夾緊力確定，并熟悉典型夾具結構及設計。具結構及設計。 能系統地掌握能系統地掌握船舶柴油機主要零件船舶柴油機主要零件，如機座、曲軸等的材料、毛坯，如機座、曲軸等的材料、毛坯及技術要求、加工工藝特點、加工方法及工藝裝備、表面處理及成及技術要求、加工工藝特點、加工方法及工藝裝備、表面處理及成品檢驗方法。品檢驗方法。 掌握掌握裝配工藝基礎裝配工藝基礎、筒形活塞柴油機的裝配工藝過程以及了解大型、筒形活塞柴油機的裝配工藝過程以及了

9、解大型低速柴油機的裝配特點。低速柴油機的裝配特點。 了解了解現代機械制造現代機械制造的先進技術與發展動向。的先進技術與發展動向。七、本課程的七、本課程的基本要求基本要求六、本課程的學習方法六、本課程的學習方法注意注意掌握基本理論掌握基本理論，如工件定位、加工精度、表面質量，如工件定位、加工精度、表面質量等。等。注意學習解決問題的注意學習解決問題的基本方法基本方法，如工藝尺寸鏈解算、工，如工藝尺寸鏈解算、工藝規程制定、機床夾具設計方法等。藝規程制定、機床夾具設計方法等。理論密切聯系實際理論密切聯系實際，結合作業、實習和設計不斷積累實，結合作業、實習和設計不斷積累實踐經驗，加深理論認識。踐經驗，加

10、深理論認識。u機械產品生產過程機械產品生產過程 原材料轉變為產品（機器）的全過程（相關作業總和）。1.2 1.2 生產過程生產過程寶馬寶馬740Li （2013款）款） u汽車的生產過程汽車的生產過程 壓力加工壓力加工油漆油漆車身裝配車身裝配內部裝飾內部裝飾驅動橋裝配驅動橋裝配變速箱裝配變速箱裝配輪胎裝配輪胎裝配底盤裝配底盤裝配 車身安裝車身安裝 最后試最后試驗驗發動機裝配發動機裝配發動機試驗發動機試驗機械加工機械加工熱處理熱處理鍛造鍛造熔化熔化造型造型澆鑄澆鑄壓鑄壓鑄油漆油漆機械加工機械加工自動線自動線熱處理熱處理汽車生產物流示意圖汽車生產物流示意圖2022-3-17141. 1. 生產過程

11、生產過程1 1）定義）定義: : 從從原料或半成品原料或半成品轉變成為轉變成為成品成品的的多種勞動過程多種勞動過程。包括范圍包括范圍: :(1)(1)生產技術準備過程。生產技術準備過程。Technical preparation of Technical preparation of productionproduction( (資料、設計、研究、工裝設計等資料、設計、研究、工裝設計等) )；(2)(2)毛坯制造過程毛坯制造過程。鍛造、鑄造、沖壓或采用型材等。鍛造、鑄造、沖壓或采用型材等；( (forging, casting, punching, section bar)forging, c

12、asting, punching, section bar)(3)(3)加工過程加工過程。機加工、焊接、熱處理；。機加工、焊接、熱處理； ( (processing, welding, heat treatment )processing, welding, heat treatment )(4)(4)產品裝配過程產品裝配過程(fitting process)(fitting process)。組裝、部裝、總裝組裝、部裝、總裝、檢驗與試車、檢驗與試車( ( test )test )；(5)(5)輔助勞動過程輔助勞動過程（nonproductive labornonproductive labo

13、r）。工具供應、。工具供應、設備維修、包裝、保管發送等。設備維修、包裝、保管發送等。2022-3-1715Engine, piston, crankshaftl 現代很多企業采用專業化生產現代很多企業采用專業化生產，可實現可實現效率高、質量好、成本低、標準化、通效率高、質量好、成本低、標準化、通用化、產品系列化用化、產品系列化(standardization, universalization, seriation)。2022-3-17162.2.生產系統生產系統( ( production system ) )l 系統系統: : 任何事物都是由數個任何事物都是由數個相互作用相互作用和和相互依

14、相互依賴賴的部分組成，并具有的部分組成，并具有特定功能特定功能的有機整體。的有機整體。 1)1)生產系統生產系統 從系統觀點看，社會生產的基層單位從系統觀點看，社會生產的基層單位工工廠根據市場，自身條件，制定自己的生產計劃廠根據市場，自身條件，制定自己的生產計劃，進行產品設計、制造、裝配等，最后輸出產，進行產品設計、制造、裝配等，最后輸出產品，品，所有這些生產活動的總和就是一個具有所有這些生產活動的總和就是一個具有輸輸入入與與輸出輸出的生產系統。的生產系統。2022-3-1717生產系統具有生產系統具有3 3大部分大部分:廠部決策、計劃管理、生廠部決策、計劃管理、生產技術（生產制造）。產技術（

15、生產制造）。生產系統生產系統計劃管理計劃管理生產技術生產技術廠部決策廠部決策2022-3-17182）機械制造系統機械制造系統（mechanical manufacturing system）l該系統是生產系統中的主要部分之一，一般該系統是生產系統中的主要部分之一，一般由由物質子系統物質子系統、信息子系統信息子系統與與能量子系統能量子系統等等組成組成。Mechanical manufacturing systemInformation subsystemMaterial subsystemEnergy subsystem2022-3-1719l 物質子系統物質子系統（matter subsys

16、tem） 負責物料負責物料存儲、運輸、加工、檢驗的多元件存儲、運輸、加工、檢驗的多元件的總稱。毛坯、刀具的總稱。毛坯、刀具、夾具、量具以及其它輔助原材料輸入，經過存儲、運輸、加工、夾具、量具以及其它輔助原材料輸入，經過存儲、運輸、加工等環節等環節成品。成品。l 信息子系統信息子系統(information subsystem) 進行進行信息存儲處理和交換的有關軟硬件資源信息存儲處理和交換的有關軟硬件資源。信息子系統包括加。信息子系統包括加工任務、順序、方法及物流要求確定的計劃、調度、管理指令等工任務、順序、方法及物流要求確定的計劃、調度、管理指令等屬于信息范圍，形成信息流。屬于信息范圍，形成信

17、息流。l 能量子系統能量子系統(energy subsystem) 進行進行能量傳遞能量傳遞、轉換轉換的有關元件為能量系統，如發電機、電機、的有關元件為能量系統，如發電機、電機、電站鍋爐等。電站鍋爐等。20加工任務加工任務 加工順序加工順序加工方法加工方法 物流要求物流要求信信 息息 系系 統統原材料原材料存儲存儲運輸運輸檢驗檢驗加工加工成品成品能能 源源 系系 統統能源能源能量流能量流 物料流；物料流； 信息流；信息流； 圖圖1-13 機械制造系統圖機械制造系統圖2022-3-17211 1.3.3 加工工藝過程及其組成加工工藝過程及其組成1. 工藝過程工藝過程 (technology pr

18、ocess)1) 1) 定義定義: :在生產過程中在生產過程中，按按一定順序逐步一定順序逐步改變改變生產對象生產對象的的形狀形狀( (鑄造、鍛造鑄造、鍛造等等) )、尺寸尺寸( (機機加工加工) )、位置位置( (裝配裝配) )和和性質性質( (熱處理及表面處理熱處理及表面處理) )，使其成為使其成為成品成品或或半成品半成品的這部分主要過程的這部分主要過程。2) 工藝過程劃分工藝過程劃分l 鑄造、鍛造、鑄造、鍛造、機械加工機械加工、熱處理、裝配等工藝過程、熱處理、裝配等工藝過程。2022-3-17222 2. . 機械加工工藝過程機械加工工藝過程( ( mechanical process )

19、 )1) 1) 定義定義 采用采用切削加工切削加工( (cutting processing) )的方法，直接改變毛坯的的方法，直接改變毛坯的形狀形狀、尺寸尺寸和和表面質量表面質量，使之成為產品零件的過程。，使之成為產品零件的過程。2) 2) 組成組成 工序、安裝、工位、工序、安裝、工位、工步、走刀工步、走刀等。2022-3-1723工序工序2安裝安裝1安裝安裝n安裝安裝2工步工步2工步工步1工步工步m走刀走刀2走刀走刀1走刀走刀j工位工位1工位工位n工序工序x工序工序1機械加工工藝過程機械加工工藝過程24（1）工序）工序 (Working Procedure)l 指由指由一個一個(或一組或一

20、組)工人，在一臺機床工人，在一臺機床(或其它設備及工作或其它設備及工作地地)上上，對一個對一個(或同時對幾個或同時對幾個)工件工件所所連續連續完成完成的那部分的那部分過程過程，為，為機械加工工藝過程機械加工工藝過程基本單元。基本單元。2022-3-1725l例例: : 墊塊上鉆孔墊塊上鉆孔l 毛坯銑(1)鉆孔(2) ; (1)(2)兩道工序 drillingmilling2022-3-1728(2) 安裝安裝l 指在指在同一工序同一工序中中，工件在機床或夾具中經工件在機床或夾具中經一次裝一次裝夾夾后所完成的那部分加工過程后所完成的那部分加工過程。l 例例:車某光軸兩端面車某光軸兩端面(兩次裝夾

21、兩次裝夾在同一工序中在同一工序中) 車車A面面(1)車車B面面(2) BA2022-3-1729FOR AN EXAMPLE工序工序1 1安裝安裝1 1：車端面：車端面B B，車外圓，車外圓安裝安裝2 2：車端面：車端面A A，車外圓，車外圓（車床）（車床）工序工序2 2安裝安裝1 1：鉆中心孔：鉆中心孔( (鉆床鉆床) )BABA卡盤卡盤2022-3-1730（3）工位：工位：加工中采用加工中采用轉位（或移位夾具）回轉工作臺轉位（或移位夾具）回轉工作臺或在多軸機床或在多軸機床上加工時，工件在機床上上加工時，工件在機床上一次裝夾后，要一次裝夾后，要經過若干個位置依次進行加工經過若干個位置依次進

22、行加工，工件在機床上所占據的，工件在機床上所占據的每一個位置上相對刀具所完成的那部分加工過程每一個位置上相對刀具所完成的那部分加工過程。Expand toolreamerdrillvelocity2022-3-1731l 螺母加工（工位）螺母加工（工位）l 刀具不動，棒料與轉盤一起旋轉。刀具不動，棒料與轉盤一起旋轉。棒棒料料車車刀刀轉轉盤盤（4）工步）工步加工表面、刀具、切削用量加工表面、刀具、切削用量不變的情況下完成不變的情況下完成的工位內容。的工位內容。 切削用量切削用量：切削速度、切削進給量及切削深度切削速度、切削進給量及切削深度（吃刀量）。（吃刀量）。臥式車床臥式車床(美國哈挺機床美國

23、哈挺機床 ) 主要參數：主要參數：床身最大旋徑：床身最大旋徑： 457 mm；最大加工直徑：最大加工直徑： 284 mm2022-3-1733幾個幾個加工表面完全相同加工表面完全相同，所用，所用刀具與切削用量不刀具與切削用量不變變，工藝規程上也可看作一個，工藝規程上也可看作一個“工步工步”4 20復合工步復合工步為提高生產效率用為提高生產效率用多把調整多把調整好的刀具好的刀具同時加工同時加工多個表面多個表面fixtureworkpieceCutting tool（5）走刀）走刀切削刀具在加工表面切削一次所完成的工步切削刀具在加工表面切削一次所完成的工步內容。內容。 根據被根據被切除的金切除的金

24、屬厚度不屬厚度不同，一個同，一個工步可以工步可以包括一次包括一次或數次走或數次走刀。刀。2022-3-1736例例: :velocitypartlayer1layer2layer3u機械加工工藝過程組成小結機械加工工藝過程組成小結工序工序1工藝過程工藝過程工序工序2工序工序i i工序工序n n安裝安裝1安裝安裝2安裝安裝i i安裝安裝m m工位工位1工位工位2工位工位i i工位工位p p工步工步1工步工步2工步工步i i工步工步k k走刀走刀1走刀走刀2走刀走刀i i走刀走刀q qn n、 m m、 p p、 k k、 q q均為除零以外的自然數均為除零以外的自然數2022-3-1738例例:

25、 :加工一階梯軸加工一階梯軸( (單件小批量單件小批量) )，若軸的各處直徑與粗糙度要求不同若軸的各處直徑與粗糙度要求不同，其加工安排其加工安排。工序工序1 : :車一端面車一端面，打中心孔打中心孔( (一次安裝一次安裝;2;2個工步個工步) )，調頭車另一端調頭車另一端, ,打打中心孔中心孔( (一次安裝一次安裝;2;2個工步個工步) )。工序工序2: 車大外圓及倒角車大外圓及倒角( (一次安裝一次安裝;2;2個工步個工步) )，調頭車小外圓及倒角調頭車小外圓及倒角( (一次安裝一次安裝; ; 2 2個工步個工步) )。工序工序3: 銑鍵槽銑鍵槽, ,去毛刺去毛刺( (一次安裝一次安裝;2;

26、2個工步個工步) ) LD2D1mnFblankxs12.5其余6.36.32022-3-1739例例: :制定下制定下圖所示軸件在圖所示軸件在成批生產成批生產時的機械加工工時的機械加工工藝過程藝過程。J A B C F H E 圖圖1-4 軸加工工藝過程軸加工工藝過程2022-3-1740工序工序1 在雙面銑床上銑兩端面。在雙面銑床上銑兩端面。工序工序2 在中心孔鉆床上打兩端的項尖孔（在一次安裝中完成）。在中心孔鉆床上打兩端的項尖孔（在一次安裝中完成）。工序工序3 在車床上粗車在車床上粗車A、B、C段各級外圓和臺肩面段各級外圓和臺肩面E、F。安裝安裝(1) 粗車粗車B、C段外圓，臺肩面段外圓

27、，臺肩面F （工件用前后頂尖定位，卡盤夾緊（工件用前后頂尖定位，卡盤夾緊A段毛段毛坯外圓）。坯外圓）。工步工步(1) 車削車削B段外圓（幾次走刀）。段外圓（幾次走刀）。工步工步(2) 車削車削C段外圓（幾次走刀）。段外圓（幾次走刀）。工步工步(3) 車削臺肩面車削臺肩面F（幾次走刀）（幾次走刀）安裝安裝(2) 粗車粗車A段外圓及臺肩面段外圓及臺肩面E （工件用前后頂尖定位，卡盤夾緊（工件用前后頂尖定位，卡盤夾緊C段毛坯外圓）。段毛坯外圓）。工步工步(1) 車削車削A段外圓（幾次走刀）。段外圓（幾次走刀）。 工步工步(2) 車削臺肩面車削臺肩面E（幾次走刀）。（幾次走刀）。工序工序4 在另一車床

28、上精車在另一車床上精車A、B、C段各級外圓和臺肩面段各級外圓和臺肩面E、F。其安裝及工步同。其安裝及工步同粗加工。粗加工。工序工序5 在銑床上銑在銑床上銑H、J鍵槽（工件在一次安裝中，采用分度頭旋轉鍵槽（工件在一次安裝中，采用分度頭旋轉180來加來加工第二個鍵槽。工第二個鍵槽。工位工位(1) 銑鍵槽銑鍵槽H（幾次走刀。（幾次走刀。工位工位(2) 銑鍵榴銑鍵榴J（幾次走刀（幾次走刀)。J A B C F H E 2022-3-17411.4 生產綱領與生產類型生產綱領與生產類型1. 生產綱領生產綱領(production programme)l 定義定義: 年生產量年生產量。是指企業在計劃期內應

29、當生產的產是指企業在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃品產量和進度計劃。l 某零件的每年生產綱領應包括某零件的每年生產綱領應包括備品備品和和廢品廢品(spare, waster)在內的年生產量。在內的年生產量。l N=Qn(1+%)(1+%) l 備品；備品； Q Q 產品數量；產品數量；n n 零件數；零件數；l 廢品。廢品。2.2.生產批量生產批量一次投入或產出的同一產品或零件數量一次投入或產出的同一產品或零件數量企業確定生產批量應主要考慮幾個因素：企業確定生產批量應主要考慮幾個因素：按企業生產專業按企業生產專業化程度劃分化程度劃分:市場需求及趨勢市場需求及趨勢生產組織安排的方便性生產組

30、織安排的方便性產品制造的工作量產品制造的工作量生產資金的投入生產資金的投入制造的生產率和成本制造的生產率和成本l單件生產、小批生產、中批生產、大批生產、大量生產。單件生產、小批生產、中批生產、大批生產、大量生產。2022-3-17433. 生產類型生產類型l 定義定義:是指企業是指企業生產專業化程度生產專業化程度的分類，根據生產綱領和產品品種的分類，根據生產綱領和產品品種的多少，的多少，可分為可分為單件生產單件生產成批生產和大量生產成批生產和大量生產。1）單件生產）單件生產(piece production)l 生產的品種繁多，每種產品僅制造生產的品種繁多，每種產品僅制造一個一個或或少數幾個少

31、數幾個，且很少再重，且很少再重復生產。復生產。2）成批生產）成批生產(lot production)l 生產品種較多，每種產品均有一定生產品種較多，每種產品均有一定數量數量，多種產品分期分批輪番，多種產品分期分批輪番進行生產。同一產品（或零件）每批投入生產的數量為進行生產。同一產品（或零件）每批投入生產的數量為批量批量。根。根據批量的大小，成批生產可分為據批量的大小，成批生產可分為小批小批中批中批大批大批。3）大量生產）大量生產(duplicate production)l 產品數量大，大多數工作地點經常產品數量大，大多數工作地點經常重復重復地進行某一個零件的某一地進行某一個零件的某一道工序的加工道工序的加工.2022-3-1744l 生產零件劃分輕生產零件劃分輕中中重型的依據為其重量重型的依據為其重量