搜索
机械制造工艺学主讲人:黄舒彦课程内容机械制造工艺学是机械专业一门重要的专业课程。本课程主要介绍机械产品的生产过程及生产活动的组织、机械加工过程及其系统。包括机械加工和装配工艺规程和基本知识及其设计。机械加工精度和表面质量的概念及其控制方法等。•绪论•机械加工工艺规程设计•机床夹具设计•机械加工精度及其控制•机械加工表面质量及其控制•机械装配工艺过程设计课程的基本要求课程任务•掌握机械加工和装配方面的基本理论和知识（如定位原理、尺寸链理论、加工精度理论……）。•了解影响加工质量的各项因素，学会分析、研究加工质量的方法。•掌握制订零件机械加工工艺过程和部件、产品装配工艺过程的方法。•掌握机床夹具设计的基本理论和方法。•了解当前制造技术的发展及一些重要的先进制造技术，认识制造技术的作用和重要性。•通过课程学习及实验、生产实习及课程设计等实践环节训练，培养分析和解决机械制造工艺问题的基本能力。课程的基本要求学习方式•课堂讲授——讲授重点、难点。•自学——课程部分内容自学，通过作业、答疑保证效果。•随堂测试——不定期在课堂上进行随堂测试，成绩记入平时分。•实践环节——作业、练习、实验、生产实习、课程设计。考核方法•期末考试——70％•作业、随堂测试（含实验）——30％课程特点与学习方法•综合性——注意联系和综合应用以往所学知识。•实践性——注意理论联系生产实际，重视实践性环节。•灵活性——掌握基本原理，活学活用。主要参考书1.王先逵.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，20132.哈工大等.机械制造工艺理论基础/《机械制造工艺学》第一分册.上海:上海科技出版社，19803.哈工大等.机械制造工艺规程制订及装配尺寸链/《机械制造工艺学》第二分册.上海:上海科技出版社，19804.哈工大等.轴、箱体、丝杠加工/《机械制造工艺学》第三分册.上海:上海科技出版社，19805.卢秉恒.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社,20056.龚定安.机床夹具设计原理.西安：陕西科技出版社，19837.于骏一.典型零件制造工艺.北京：机械工业出版社，19898.周泽华.金属切削原理.上海：上海科技出版社，19939.王娜君.金属切削原理试题精选与答题技巧.哈尔滨:哈工大出版社，199910.李旦.机械制造工艺学试题精选与答题技巧哈尔滨:哈工大出版社，199911.李益民.机械制造工艺学习题集.北京:机械工业出版社，19871.1绪论一主要研究对象机械制造业的主要任务就是完成机械产品的决策、设计、制造、装配、销售、售后服务及后续处理等，其中包括对半成品零件的加工技术、加工工艺的研究及工艺装备的设计制造。机械制造业担负着为国民经济建设提供生产装备的重任，为国民经济各行业提供各种生产手段，其带动性强，波及面广，产业技术水平的高低直接决定着国民经济其他产业竞争力的强弱，以及今后运行的质量和效益：机械制造业是国防安全的重要基础，为国防提供所需武器装备。机械制造工艺主要研究对象是：机械零件的冷加工和装配工艺中具有共同性的规律。1.2生产过程、工艺过程与工艺系统一机械产品生产过程•指原材料开始到成品出厂的全部劳动过程。包括主要劳动过程在（直接生产过程或工艺过程）和辅助劳动过程。•工艺过程：直接改变被加工对象的尺寸、形状和性能。•辅助过程：包装、运输、设备维护等。铸铁废钢铝锭…热处理机械加工部件装配铸造铁粉碳粉…粉末冶金烧结粉末冶金件铸件锻件钢板冲压铆、焊接装配油漆缸体曲轴变速箱壳体齿轮…发动机变速器转向器驱动桥…轮胎电器系统其它部件总装配试车汽车钢材锻造图汽车生产过程二机械加工工艺过程•概念：通过机械加工的方法，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。怎样根据生产条件及生产规模来组织零件的制造？其方案又如何制定？1.2生产过程、工艺过程与工艺系统二机械加工工艺过程•组成•工序：一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。四要素：工人、工作地、工件、连续完成1.2生产过程、工艺过程与工艺系统表1生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔；调头，车另一端面，钻中心孔；车床I2车大外圆及倒角；车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、手工去毛刺铣床更适用于单件小批量生产，因为效率不是主要问题，主要应减少设备使用及人员分配。二机械加工工艺过程•组成•工序可见，工序安排和工序数目的确定与零件的技术要求，零件的数量和现有工艺条件有关。1.2生产过程、工艺过程与工艺系统表2生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔专用机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台更适用于大批大量生产，因为主要问题是提高生产率，宜采用高效专业设备，一般来讲工序较多。二机械加工工艺过程•组成•安装：每次装夹下完成的那部分工序内容。Q1、以下各道工序的安装次数？1.2生产过程、工艺过程与工艺系统工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔；调头，车另一端面，钻中心孔；车床I2车大外圆及倒角；车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、手工去毛刺铣床2次2次1次二机械加工工艺过程•组成•工位：在工件的一次安装中，通过分度或移位装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的安装内容称为工位。1.2生产过程、工艺过程与工艺系统工件机床夹具回转部分夹具固定部分分度机构二机械加工工艺过程•组成•工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下完成的工位内容。为简化工艺文件，对于连续进行的若干个相同的工步，会将其看作一个工步。Q2、以下各工序的工步数？1.2生产过程、工艺过程与工艺系统工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔专用机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台2次2次3次1次二机械加工工艺过程•组成•工步•复合工步：几把刀具同时参与切削的工步为复合工步1.2生产过程、工艺过程与工艺系统三机械加工工艺系统•组成•走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容。有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。1.2生产过程、工艺过程与工艺系统二机械加工工艺过程•Q3、毛坯为棒料，批量生产时其机械加工工艺过程如下所述，试分析其工艺过程的组成？车一端面钻中心孔，调头，车另一端面钻中心孔，在另一台车床上将整批工件螺纹一边都车至¢30，调头车削整批工件的¢18外圆，又换一台车床车¢20外圆，在铣床上两平面，转90度后，铣另外两平面，最后车螺纹、倒角。答：1、车一端面钻中心孔，调头，车另一端面钻中心孔；2、在另一台车床上将整批工件螺纹一边都车至¢30；3、调头车削整批工件的¢18外圆；4、又换一台车床车¢20外圆；5、在铣床上两平面，转90度后，铣另外两平面；6、最后车螺纹、倒角。1.2生产过程、工艺过程与工艺系统一生产纲领•生产纲领：在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划。•零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：𝑁=𝑄𝑛1+𝛼%+𝛽%式中:Q——产品的年产量，单位：台/年；n——每台产品中所含零件的数量，单位：件/台；𝛼%——备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要；𝛽%——废品率。Q1：某公司两缸柴油机的年产量为10W台，要求废品率控制在1%以内，备品率为2%，计算连杆的年生产纲领。答：𝑁=𝑄𝑛1+𝛼%+𝛽%=100000×2×1+2%+1%1.3生产类型与工艺特点二生产批量•生产批量：一次投入或产出的同一产品或零件的数量。•计算方式复杂，需根据具体情况考虑，涉及以下因素：•市场需求趋势，保证市场供销量的同时，保证必要的库存数量。•便于生产的组织与安排，保证多品种产品的均衡生产。•产品的制造工作量，大型产品减少批量，中小型产品增大批量。•生产资金的投入，小批量有利于资金周转。•制造生产率和成本，大批量可采用高效设备提高效率，降低成本。1.3生产类型与工艺特点三生产类型及其工艺特点•生产类型：指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。•类型划分主要取决于生产纲领（年产量），但也考虑产品的大小及复杂程度。在一定范围内，各生产类型间并没有十分严格的界限。1.3生产类型与工艺特点生产类型零件的年产量（件/年）重型零件中型零件轻型零件单件生产≤5≤20≤100成批生产小批5~10020~200100~500中批100~300200~500500~5000大批300~1000500~50005000~50000大量生产1000500050000三生产类型及其工艺特点•工艺特点划分生产类型的意义在于：有利于进行生产规划和管理。由于生产类型的不同，其零件在加工工艺性、工艺装备、毛坯制造方法以及对工人的技术要求等存在很大差异。1.3生产类型与工艺特点生产类型工艺特点单件小批量生产中批生产大批大量生产加工对象经常变换周期性变换固定不变工件互换性配对制造,没有互换性,钳工修配大部分有互换性,少数钳工修配全部有互换性毛坯制造及加工余量毛坯多用木模手工造型，自由锻等,加工余量大部分铸件用金属型,部分锻件用模锻,加工余量中等铸件广泛用金属型,锻件广泛用模锻,加工余量小机床设备通用机床,数控机床或加工中心数控机床或加工中心,部分采用通用机床广泛采用专用机床,专用生产线,自动生产线夹具通用夹具或组合夹具专用夹具,可调夹具广泛采用专用夹具刀具和量具通用刀具和量具部分采用通用刀具和量具,部分采用专用刀具和量具广泛采用专用刀具和量具三生产类型及其工艺特点•工艺特点1.3生产类型与工艺特点单件、小批量生产成批生产大批大量生产设备要求低高工人技术水平高低低高生产率生产成本高低工艺规程简单详细一工件的定位•工件装夹包括两个概念：定位及夹紧。•定位：使工件在机床上或夹具上占有正确的加工位置的过程。•夹紧：工件在定位后将其固定，使其在加工过程中能承受重力、切削力等而保持定位位置不变的操作。随着批量、加工精度要求、工件大小不同，工件装夹方法也不同。实际生产中主要有3种方法：•直接找正装夹用划针、百分表等测量工具直接在机床上找正工件的位置，然后夹紧工件。精度高，效率低，对工人技术水平要求高。大多用于间件小批量生产，或对零件要求精度非常高，用夹具也很难保证定位精度时。1.4工件加工时的定位和基准一工件的定位•工件装夹•划线找正装夹用划针事先在工件上划出位置线、找正线和加工线，装夹时按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件。1.4工件加工时的定位和基准毛坯孔加工线找正线一工件的定位•工件装夹•夹具装夹将工件装夹在夹具中，由夹具上的定位元件来确定工件的位置，由夹具上的夹紧装置进行夹紧。精度和效率均高，广泛采用。1.4工件加工时的定位和基准一工件的定位•定位原理•六点定位原理采用六个按一定规则布置的约束点来限制工件的六个自由度，实现完全定位。•自由度被限制，是指工件在此方向上有确定的位置，而不考虑外力的影响。•约束点限制自由度应理解为，定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。Q1、磁性工作台定位几个自由度？1.4工件加工时的定位和基准在XOY平面内布置了不共线的3个支承点，限制x↷,y↷,z→在YOZ平面内布置了2个支承点，限制x→,z↷在YOZ平面内布置了1个支承点，限制y→一工件的定位•定位原理•工件的实际定位•工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。1.4工件加工时的定位和基准x→y→,z↷x↷,y↷,z→y→,z↷x↷,y↷,z→x↷,y↷,z→一工件的定位•工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）常用的定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。1.4工件加工时的定位和基准y→,z→y→,z→,y↷,