机械制造核心技术概述.docx

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机械制造核心技术概述

第1章机械制造技术概述

教学目的与规定

◆理解机械制造技术发展概况

◆理解生产过程与组织方式

◆理解并掌握机械加工工艺过程构成及其概念

教学重点

◆生产过程与组织方式

◆机械加工工艺过程构成及其概念

1.1制造业与制造技术

1.1.1制造技术发展概况

国民经济发展和进步，在很大限度上取决于机械制造技术水平和发展。

可以看到，当今信息技术发展，使老式制造业革新了它本来面貌，但这决不是削弱了它重要地位，这一点已为不少国家经济发展历史所证明。

表1-1机械制造过去、当前和将来

18世纪初

19世纪

20世纪

21世纪

用铁砧和铁锤操作人

蒸汽机床

计算机辅助设计、规划与制造

网络和信息系统

对工艺过程缺少理解

对工艺过程理解加强

采用闭环控制有限工艺过程模型

可靠工艺过程与智能控制

工匠与家庭作坊

位于都市中工厂

工厂自动化限度提高

全球公司及虚拟制造公司

当前，机械制造技术向着如下几种方面不断发展。

（1）向高柔性化和自动化方向发展。

。

（2）精密加工和超精密加工应用将日益广泛。

（3）发展高速切削、强力切削。

。

（4）各种加工技术并行发展。

1.1.2机械制造技术

图1-1制造活动过程

任何产品制造活动都不是一种单一过程，它普通包括了从市场调研到售后服务全过程，并受到各种条件互相作用，如图1-1所示。

机械制造技术是各种机械制造过程所涉及技术总称，它普通涉及如下内容。

材料（金属与非金属）成型技术.

②切削加工技术

③特种加工技术

④机械装配技术

1.2生产过程与组织方式

1.2.1基本概念

1．生产过程

产品制造过程事实上涉及了零件加工、部件装配、整机制造等几种方式，普通可以划分为如下几种阶段。

生产技术准备过程

毛坯制造阶段

零件加工过程。

④部件与产品装配过程。

⑤生产服务过程

生产过程可分为两大类型，一类是直接生产过程，它们直接变化被加工对象形状、尺寸、性能和相对位置,另一类为辅助生产过程，如技术准备、售后服务等

2．生产大纲

产品用途不同决定了产品市场需求量不同，从而决定了产品有不同产量，即生产大纲。

这就规定生产组织方式要与产品产量相适应。

生产大纲是公司在筹划期内应当生产产品产量，即涉及备品和废品在内（年）产量。

N=Qn（1+a）（1+b）

式中，a—备品率；

b—废品率；

Q—产品筹划期内产量；

n—每件产品中该种零件数量；

N—零件筹划期内产量。

生产大纲和零件类型决定了公司生产类型和生产组织方式。

1.2.2生产类型与组织方式

按照年生产大纲，生产类型可划提成单件生产、成批生产、大量生产。

成批生产又可以分为小批量生产、中批量生产和大批量生产3种。

表1-2所示是各种生产类型划分状况。

表1-2各种生产类型划分（件/年）

生产类型

零件年生产大纲

重型机械

中型机械

轻型机械

单件生产

≤5

≤20

≤100

续表

生产类型

零件年生产大纲

重型机械

中型机械

轻型机械

小批生产

5～100

20～200

100～500

中批生产

100～300

200～500

500～5 000

大批生产

300～1 000

500～5 000

5 000～50 000

大量生产

＞1 000

＞5 000

＞50 000

不同生产类型，生产特点不同，在组织生产方式上往往有很大区别。

表1-3所示是不同生产类型及其工艺特点。

表1-3生产类型及其工艺特点

工艺特点

生产类型

单件小批

中批生产

成批大量

工件互换性

普通配对制造，无互换性，广泛用于钳工修配

大某些有互换性，少量钳工修配

具备完全互换性

装配办法

修配法、调节法

某些互换法、调节法等

完全互换法、分组选配法

毛坯及其加工余量

手工木模铸件、自由锻件。

毛坯精度低，加工余量大

某些金属模锻造件、某些模锻件。

毛坯精度和加工余量中档

广泛采用金属模及其造型和模锻件以及其她高精度制造办法。

毛坯精度高，加工余量小

机床设备

通用机床、数控机床。

采用机群式布置

某些通用机床和某些专用机床，广泛使用数控机床、加工中心、柔性制造单元等

数控机床、加工中心、专用机床、专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线等

夹具

多用原则附件如卡盘、虎钳、压板等，靠划线和试切达到精度

采用专用夹具或组合夹具，精度可以靠夹具保证，或在加工中心上一次安装

高生产率专用夹具，靠夹具及其调节保证工件精度

刀具与量具

通用刀具和通用量具

采用专用刀具、专用量具或三坐标测量机等

高生产率专用刀具和专用量具，或采用记录分析法保证成品率

对工人技术规定

需要技术纯熟技术工人

需要一定纯熟限度技术工人和编程人员

需要高素质生产线维护人员、编程人员，对操作工人技术规定低

工艺规程

有简朴工艺规程

有工艺规程，对重要零件有详细工序卡

有详细工艺规程及工艺卡、工序卡

加工成本

高

中

低

【例】如图1-2所示，不同生产类型阶梯轴工艺过程，如办法1、办法2所示。

办法1（单件小批生产工艺过程）：

序号

工序名称

工序内容

设备

1

车

车一端外圆与端面、打中心孔并倒角，径向尺寸至φ26mm；掉头车另一端外圆及端面并倒角，径向尺寸至φ18mm，轴向尺寸至32mm，轴向总长至61mm

车床

2

铣

铣键槽、去毛刺

铣床

图1-2阶梯轴加工

办法2（大批量生产工艺过程）：

序号

工序名称

工序内容

重要工艺参数

设备

1

铣

铣端面、打中心孔，轴向尺寸至61mm

φ40立铣刀，转速800r/min，进给量0.3m/min，背吃刀量1.5mm

铣端面打中心孔机床，夹具SJ-1802

2

车1

车大端外圆并倒角，径向尺寸至φ26mm

转速1200r/min，进给量0.25mm/r，背吃刀量2mm

CA6140

3

车2

车小端外圆并倒角，径向尺寸至φ18mm，轴向尺寸至32mm

转速1200r/min，进给量0.25mm/r，背吃刀量3mm

CA6140（另一台）

4

铣

铣键槽

φ8键槽铣刀，转速800r/min

X6132

5

钳

去毛刺

钳工台

由上可知，虽然加工对象是同一种零件，但因生产类型不同，其工艺过程相差甚远。

因而在安排工艺过程时，必要根据生产类型和现场生产条件进行统筹考虑，力求工艺过程科学性与合理性。

1.3机械制造工艺过程

1.3.1机械制造工艺过程

1．机械制造工艺规程重要内容

①规定零件工艺过程和操作办法等所有工艺内容。

②清晰地标明零件加工或机械装配工艺路线、车间、工段等。

③能标明各工序详细内容，如设备、工装、切削用量、时间定额、检查项目和检查办法等问题。

2．工艺规程作用

（1）工艺规程是指引生产纪律文献，是指挥现场生产重要根据。

当生产条件发生变化时，工艺规程可以进行修改，但必要有严格审批手续。

（2）工艺规程是组织和管理生产基本根据。

（3）工艺规程是新建和扩建工厂、车间基本资料。

1.3.2机械加工工艺过程构成

1．工序

工序是指一种（或一组）工人，在一台机床上（同一种工作地点）、对一种（或同步对几种）工件所持续完毕那某些工艺过程。

工序是构成工艺过程基本单元，区别工序两个重要根据是：

工作地与否变动，加工与否持续。

只要有任何一种条件发生变化，即是此外一道工序。

安装是指工件在加工前，在机床或夹具上占据一种对的位置（定位），并使之在加工中始终不变化原有位置（夹紧）过程。

工位Ⅰ—装卸工件；工位Ⅱ—钻孔；工位Ⅲ—扩孔；工位Ⅳ—铰孔

图1-3多工位加工

2．工步

当零件某道工序内容较多时，常再被细分为若干个工步。

工步是指零件被加工表面不变、加工所使用刀具不变时所持续完毕那某些工艺过程。

如例1-1办法2，第1道工序内，一方面用铣刀铣端面，为一种工步；然后再钻中心孔，为第2个工步。

即一道工序内包括两个工步。

多数状况下，一种工步切削用量（n、f）不变。

在一次安装中持续进行若干相似加工内容，可以当作一种工步。

如图1-4所示，在同一表面上钻4个孔，可以写成一种工步，即钻4-φ15孔。

有时在一种工位上，采用几把刀具同步对几种表面进行加工，称为复合工步。

复合工步中，各表面加工开始时间不同，但同步结束切削，如图1-5所示。

图1-4涉及4个相似表面加工工步图1-5复合工步

3．走刀

在一种工步中，若被加工表面需要切除金属层很厚，需要分几次切削，则刀具在加工表面上每切削一次所完毕那某些工艺过程叫做走刀。

对同一种工件，生产条件不同，工艺过程和工艺路线可以不同，因而，组织生产方式和工艺系统都会发生变化，生产成本、效率也会不同。

1.3.3机械制造工艺系统构成

机械产品用途和零件构造差别很大，但无论零件构造如何复杂，其加工过程都是形成各种表面过程。

1.4工件加工质量及其安装与基准

1.4.1工件加工质量

工件是机械加工过程中加工对象总称。

任何一种工件均要通过从毛坯到成品过程。

加工过程中可以称为在制品，加工完毕后称为零件。

由于零件用途不同，其技术规定就不同，对零件毛坯类型、质量、制造办法等均有不同规定，并且毛坯及其制造办法不同，工件构造不同，后续加工办法就有很大不同。

惯用毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接件等。

加工精度是工件加工后几何参数与图纸规定零件几何参数符合限度。

符合限度越高，加工精度就越高。

零件加工精度只要保持在一定范畴内，就能满足其功能规定，而不必也不也许做到绝对精准。

表面质量是加工后零件表面微观几何性能和表层物理、力学性能，涉及表面粗糙度、波度、表层硬化、残存应力等。

1.4.2工件安装与基准

工件在加工前必要进行对的安装（定位和夹紧）。

工件安装办法有直接找正安装、划线找正安装、用夹具安装3种。

为使工件对的安装，必要在工件上选取合理定位基准。

基准是指工件上用来拟定其她点、线、面位置那些点、线、面。

基准可以分为两大类：

设计基准和工艺基准，工艺基准又可以分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。

各类基准在不同制造环节中起作用。

本章小结

（1）机械制造技术是各种机械制造过程所涉及技术总称。

它重要涉及：

材料成型技术、切削加工技术、特种加工技术和机械装配技术。

当前机械制造技术正朝着柔性化和自动化、精密加工和高精密加工、高速切削和强力切削以及各种加工技术并行方向发展。

（2）生产过程是指把原材料或半成品变为成品活动过程。

它包括了产品从设计、选材、生产筹划组织到加工装配、质量保证等活动。

生产类型可划分为单件生产、成批生产和大量生产，而成批生产又可以划分为小批量生产、中批量生产和大批量生产3种类型。

不同生产类型相应着不同生产特点与组织方式。

（3）机械加工工艺过程以工序为基本构成单元，而工序又可细化为工步、走刀。

每道工序有时又需要划分为若干次安装和工位。

（4）工件是机械加工对象总称。

零件加工质量普通指加工精度（形状、位置、尺寸）和表面质量（表面粗糙度、表层质量）。