机械制造技术基础第章(XXXX)

FundamentalsofManufacturingTechnology机械制造技术基础第一章绪论第一章绪论•第一节机械制造工业在发展我国国民经济中的地位与作用（略）第一章绪论第二节机械制造厂的生产过程和工艺过程•制造是人类按照所需目的，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产品，并投放市场的全过程。第一章绪论•一、生产过程和工艺过程•1．生产过程•将自然界的物质作成对人们有用的机械装备，需要经历一系列的过程。•机械制造厂一般都从其他工厂取得制造机械装备所需要的原材料或半成品，从原材料（或半成品）进厂一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和统称为工厂的生产过程（即将原材料或半成品转变为产品的全过程）。第一章绪论附图载货汽车主要生产过程方框图原材料的运输保管毛坯的制造及热处理零件的加工制造机器部件的装配产品的装配产品的检验和调试第一章绪论•工厂的生产过程又可按车间分为若干车间的生产过程。•2．工艺过程•工艺是指劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工或处理（如切削加工、热处理、装配等），最后使之成为产品的方法。它是人类在劳动中积累起来并经过总结的操作技术经验。第一章绪论•在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程；其它过程则称为辅助过程，例如统计报表、动力供应、运输、保管、工具的制造修理等。•工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。第一章绪论•本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程。•将铸、锻件毛坯或钢材经机械加工方法（如切削加工、磨削加工、特种加工等），改变它们的形状、尺寸、表面质量以及力学物理性能，使其成为合格零件的全部劳动过程，称为机械加工工艺过程。第一章绪论•一个有规定加工要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定的条件下是最合理的，人们把该工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用以指导生产，这个文件称为工艺规程。•工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。第一章绪论•二、工艺过程的组成•机械加工工艺过程，是由若干道按一定顺序排列的工序组成的。•下面以机械加工工艺过程为例，说明工艺过程的组成。在机械加工过程中，毛坯顺序通过一系列工序的机械加工，逐渐变成所需要的机械零件。第一章绪论•1．工序•一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。•工序划分的最主要依据是：工作地是否改变，对一个工件不同表面的加工是否连续（顺序或平行）完成。第一章绪论附图铣削变速器第一轴两端面简图a）同时铣削大、小头两端面第一章绪论附图铣削变速器第一轴两端面简图b）在两道工序中分别铣削大、小头两端面第一章绪论附图铣削变速器第一轴两端面简图c）在一道工序中连续（顺序）铣削大、小头两端面第一章绪论图1-1零件图第一章绪论工序号工序名称工作地1车外圆、端面并加工孔转塔车床2粗磨外圆及端面外圆磨床3热处理高频淬火机4精磨外圆及端面外圆磨床5钳修钳工台表1-1工艺过程第一章绪论•工序是组成工艺过程的基本组成部分，是制订生产计划和进行成本核算的基本单元。•在一道工序中，它又分为安装、工位和工步等内容。•2．安装•工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程称为安装。第一章绪论•3．工位•在工件的一次安装中，工件相对于机床（或刀具）每占据一个确切位置所完成的那一部分工艺过程称为工位。•在同一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及时间损失，往往采用转位工作台或转位夹具。第一章绪论图1-2多工位加工第一章绪论•4．工步•在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指机床主轴转速和进给量）都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程称为工步。•上述三个要素中只要有一个要素改变了，就不能认为是同一个工步。第一章绪论•例如一个工序（或一次安装或一个工位）中需要加工若干个表面；或只加工一个表面，但却要用几把不同的刀具轮流加工；或只用一把刀具但却要在加工表面上切多次，而每次切削所选用的切削用量不全相同。附图车削变速器第一轴阶梯外圆示意图a）在五个工步分别车削五段不同直径的外圆表面第一章绪论附图车削变速器第一轴阶梯外圆示意图b）在一个复合工步车削多个外圆及端面•为了提高生产效率，机械加工中有时用几把刀具同时加工几个表面，这也被看作是一个工步，称为复合工步。第一章绪论•5．走刀•在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切削，每切削一次，就称为一次走刀；图1-3所示为两次走刀。•走刀是构成工艺过程的最小单元。图1-3走刀示例第一章绪论第三节生产类型及其工艺特征•根据被加工零件的年生产纲领和零件本身的特性（轻重、大小、结构复杂程度、精密程度等），可将零件的生产类型划分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。•各种生产类型可按产品的生产纲领来划分。产品的生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。第一章绪论•单件生产是指产品的种类很多，但同一种产品的数量不多，生产很少重复。•大量生产是指产品的品种较少，但数量很大，每台设备经常重复地进行某一工件的某一工序的生产。•成批生产是指成批地制造相同零件的生产。•每批制造的相同零件的数量，称为批量。第一章绪论•批量可根据零件的年产量及一年中的生产批数计算确定，一年中的生产批数，需根据零件的特征、流动资金的周转速度、仓库容量等具体情况确定。按照批量多少和被加工零件自身的特性，成批生产又可进一步划分为小批生产、中批生产和大批生产；小批生产接近单件生产，大批生产接近大量生产；中批生产介于单件生产和大量生产之间。第一章绪论•若生产类型不同，则无论是在生产组织和管理，车间机床布置方式，还是在毛坯制造方法，机床及工艺装备的种类，加工和装配方法的选择，工人技术要求等方面均有所不同。•一般将上述的这些特征统称为生产类型的工艺特征。第一章绪论生产类型同种零件的年生产纲领（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＞1000＞5000＞50000表1-2加工零件的生产类型第一章绪论表1-3不同机械产品各种类型零件的质量范围机械产品类别加工零件的重量/kg轻型零件中型零件重型零件电子工业机械＜44~30＞30机床＜15＜15~50＞50重型机械＜100100~2000＞2000第一章绪论•加工零件的年生产纲领N可按下式计算•式中Q——产品的年产量（台/年）；•n——每台产品中该零件的数量（件/台）；•a%——备品率；•b%——废品率。%)1%)(1(baQnN第一章绪论•由各种生产类型的工艺特征表1-4可知，不同的生产类型具有不同的工艺特征。•在制订零件机械加工工艺规程时，必须首先确定生产类型，生产类型确定之后，工艺过程的总体轮廓就逐渐清晰了。工艺规程的详细程度与生产类型有关。•在同一个工厂中，可能同时存在几种不同生产类型的生产。第一章绪论表1-4各种生产类型的工艺特征名称大量生产成批生产单件生产生产对象品种较少，数量很大品种较多，数量较多品种很多，数量少零件互换性具有广泛的互换性，某些高精度配合件用分组选择法装配，不允许用钳工修配大部分零件具有互换性，同时还保留某些钳工修配工作广泛采用钳工修配毛坯制造广泛采用金属模机器造型、模锻等毛坯精度高，加工余量小部分采用金属模造型、模锻等，部分采用木模手工造型、自由锻造毛坯精度中等广泛采用木模手工造型、自由锻造毛坯精度低，加工余量大机床设备及其布置采用高效专用机床，组合机床、可换主轴箱(刀架)机床、可重组机床采用流水线或自动线进行生产部分采用通用机床，部分采用数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统机床按零件类别分工段排列广泛采用通用机床、重要零件采用数控机床或加工中心，机床按机群布置获得规定加工精度的方法在调整好的机床上加工一般是在调整好的机床上加工，有时也用试切法试切法装夹方法高效专用夹具装夹夹具装夹通用夹具装夹，找正装夹工艺装备广泛采用高效率夹具、量具或自动检测装置，高效复合刀具广泛采用夹具，广泛采用通用刀具、万能量具，部分采用专用刀具、专用量具广泛采用通用夹具、量具和刀具对工人要求调整工技术水平要求高，操作工技术水平要求不高对工人技术水平要求较高对工人技术水平要求高工艺文件工艺过程卡片，工序卡片，检验卡片一般有工艺过程卡片，重要工序有工序卡片只有工艺过程卡片第一章绪论•一般说来，生产同样一个产品，大量生产要比成批生产、单件生产的生产效率高，成本便宜，性能稳定，质量可靠。•对于中小批生产，如果产品结构的标准化、系列化程度较高，或推行成组技术，组织成组加工，即可在各类产品的生产数量不大的条件下组织区域性专业化的大批量生产，也会取得很高的经济效益。第一章绪论第四节基准•机械零件是由若干几何要素（点、线、面）组成的，各几何要素之间都有一定的尺寸和位置公差要求。•用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准。•基准可分为设计基准和工艺基准两大类。第一章绪论•一．设计基准•设计图样上采用的基准称为设计基准。如图1-4所示，设计基准就是设计图纸上标注设计尺寸所依据的点、线、面。图1-4设计基准示例第一章绪论•由图1-4知，设计基准即可以是实际存在的，也可以是假想的，有时还是互为的。设计图样上标注的尺寸均称为设计尺寸。•需要注意的是基准不仅涉及尺寸间的关系，还涉及表面间的相互位置关系（如平行度、垂直度、对称度等）。第一章绪论•二．工艺基准•工艺过程中采用的基准称为工艺基准。按其用途不同，又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。•1．工序基准•在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形状和位置所依据的基准，称为工序基准。第一章绪论•而工序图则是在工序卡上用以表示工件加工表面加工要求及工件装夹情况的简图。•如图1-5所示，联系加工表面与工序基准间的加工尺寸，是本道工序应直接得到（保证）的尺寸，称为工序尺寸。•工序尺寸具有方向性，即由工序基准指向加工表面。第一章绪论图1-5工序简图第一章绪论•同理，工序基准即可以是实际存在的，也可以是假想的点、线、面。•为减少基准转换误差，应尽量使工序基准和设计基准重合。•2．定位基准•在加工中用作定位（确定工件在机床上或机床夹具中占有正确位置）的基准，称为定位基准。第一章绪论•有时，作为定位基准的点、线、面，在工件上不一定都具体存在（如孔、轴的中心线，平面的对称中心面等），而常常是由某些具体的表面来体现的，这些体现假想定位基准的表面称为定位基面。•定位基准（基面）有粗基准和精基准之分。第一章绪论•一般情况下，定位基准应与工序基准和设计基准重合，否则将产生基准不重合误差。•3．测量基准•工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准，称为测量基准。•测量基准可以是实际存在的，也可以是假想的。实际存在的测量基准亦称为测量基面。第一章绪论附图测量基准与测量基面图1-5工序简图第一章绪论•4．装配基准•装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准，称为装配基准。•装配基准可以是实际存在的，也可以是假想的。实际存在的装配基准亦称为装配基面。附图汽车倒档齿轮的装配基准第一章绪论•上述各种基准应尽可能使之重合。基准重合是工程设计中应遵循的一个基本原则。•在产品设计时，应尽量选用装配基准作为零件图样上的设计基准；在零件加工时，应尽量选用设计基准作为工序基准；在工件定位及进行测量时，应尽量选用工序基准作为定位基准及测量基准。第一章绪论第五节工件的装夹与定位•一、工件的装夹•在机床上加工工件时，为使工件在该工序中所加工的表面能达到规定的尺寸与形位公差要求，必须首先将工件放在机床上或夹具中，使它相对于机床占有某一正确的位置，此过程称为定位。为使工件在加工过程中保持其正确位置不变，还必须把它压紧，此过程称为夹紧。第一章绪