搜索
机械制造工艺学机电工程学院第一章前言一、机械制造工业及其发展17世纪60年代，瓦特改进蒸汽机，标志第一次工业革命兴起，工业化大生产从此开始；18世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代开始；20世纪初，福特汽车生产线，泰勒科学管理方法，标志制造业自动化时代到来；二战后，计算机、微电子技术，信息技术及软科学的发展，以及市场竞争的加剧和市场需求多样性的趋势，使中小批量生产自动化成为可能，并产生了综合自动化和许多新的制造理念的生产模式；进入21世纪，制造技术向自动化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清洁化的方向发展。前言1、机械制造工业与夕阳产业随着知识经济的兴起，一些人却把机械制造业贬成为“日薄西山”的“夕阳产业”、“旧经济”，这种思想在很大程度也影响了校园、也极大地影响了在坐各位同学的学习热情。☆事实果真如此吗？☆什么是机械制造？☆机械制造在人们生活、国民经济中处于什么地位？前言2、机械工业及其在国民经济中的地位机械制造工业：用机器为主要手段，以金属为主要原材料进行加工工业称为机械制造工业（即机械制造业）。机械制造业是现代工业的主体，它为国民经济各产业与国防建设提供技术装备、为人民生活提供耐用消费品的国民经济支柱产业。牵涉千百万人的衣、食、住、行，是人的基本物质需求的重要保证，是国家安全保障的支柱，制造业是“夕阳产业”吗？有可能消亡吗？前言世界上各个发达工业国经济上的竞争，主要是制造技术的竞争。在各个国家企业生产力的构成中，制造技术的作用一般占55%~65%，发达国家的发展，在很大程度上都是依靠他们重视制造技术。通过制造技术，形成独、特、高的产品，首先抢占世界市场，这就是他们之所以能崛起、腾飞的诀窍。美、日等发达国家已将制造科学与信息科学、材料科学、生物科学一起列为当今时代四大支柱学科。事实上，虽然世界已进入信息化的大趋势，但发达国家仍然高度重视制造业发展。据悉，美国制造业对GDP的贡献率始终大于20%，拉动其它产业30%。前言世界经济发展的趋势表明：机械制造工业的发展速度、规模和产品质量水平决定一个国家工业发展的水平，是国民经济中各部门的技术基础、是一个国家经济发展的基石。机械制造工业的规模和水平是衡量一个国家科学技术水平与经济实力的重要标志。前言3、我国机械工业发展现状可以概括为八个字：发展迅速、相对落后迅速发展的表现:建国六十年来，特别是改革开放三十多年来的发展，已使我国机械工业从十分落后的状况发展到今天的机械制造大国（而不是强国）。“十一五”期间发展迅速，自2008年开始稳居世界第1位。2013年，机械工业总产值达到20万亿人民币以上。我国已经建成门类比较齐全、具有较大规模的装备制造体系。装备的自给率在85%以上；农业装备几乎全部由国内提供；部分重要产品的产量已跃居世界前列。前言一些产品已经形成综合比较性优势，更具有价格竞争力。如：国产工程机械的价格仅为同类进口产品的1／3左右。掌握了一大批重大技术装备的核心技术和关键技术：发电设备：已能制造达到国外先进水平的30万千瓦汽轮发电机组、三峡工程70万千瓦水轮发电机组、100万千瓦级超临界火电机组、60万千瓦核电机组和兆瓦级风力发电机组以及1000KV超高压交流和±800KV直流输电设备等。汽车工业：形成了奇瑞、吉利、哈飞、比亚迪、中华、长城等几大民族品牌。（但仅占市场份额的不足25%）前言以“远望”号综合测量船、“向阳红”10号科学考察船为主力的远洋科学考察船队达到了世界一流水平。7000米水下载人潜器“蛟龙”号“和谐号”高速动车组。以“神舟”、“嫦娥”工程为代表的航天技术、以J10、J20、J31、Y20为代表的航空工业发展迅速。12000米深井石油钻机、“海洋石油981”钻井平台30万吨合成氨设备1080t履带起重机、2万吨桥式起重机五轴联动加工中心、六轴联动电火花加工中心……前言我国机械工业的突出问题：（1）我国机械工业拥有自主知识产权和自主品牌的技术和产品少，在许多高端领域未能掌握核心关键技术还不能生产大型民用飞机、深水海洋工程设备；90%的高端机床、95%的高端数控系统、高端机器人依赖进口；科学仪器和精密测量仪器对外依赖度达70%。------由于过度引进而削弱自主创新！（2）关键零部件发展滞后，主机面临“空壳化”航空发动机；大型船舶、海洋工程配套设备；30MPa以上液压元件；核电机组配套的泵阀（占机组总投资的1/4）“天河二号”超级计算机？（3）现代制造服务业发展缓慢，价值链的高端缺位过度依赖单机、实物量增长，而为用户提供系统设计、系统成套、工程承包、远程诊断维护、产品回收再制造、租赁等服务业未能得到培育。前言相对落后的表现:★产品品种少，技术含量低，质量不稳定、早期故障率高，可靠性差；★重复建设严重，专业化程度低，形不成规模，劳动生产率普遍较低、经济效益差；★结构性过剩成为制约机械工业发展的主要因素；★对机械制造工业的作用认识、重视不够；★技术装备水平低，科研开发力量薄弱，资金投入不足，技术进步缓慢；★市场营销与售后服务体系不健全；★企业管理体制和经营机制转换不到位。前言4、两点认识第一、要重新认识机械制造工业机械制造业已经不是传统意义上的机械制造，即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。信息化与工业化相辅相成。信息化不能代替工业化，但可以提升工业化、促进工业化，提高技术、生产、流通、管理的效率。机械制造工业必须依靠信息科学、材料科学来改造自己，另一方面信息科学、材料科学也必须依赖于制造技术来取得新的发展。前言第二、中国不是“世界工厂”！什么是“世界工厂”？世界工厂应该是指世界制造业的主要集中地。现在，我国制造业的工业增加值仅为美国的～23％、日本的～36％，我国制造业的劳动生产率约为美国的～5％、日本的～4％，所以还不能算是世界工厂。如果说我国制造业的某个具体行业，如“打火机制造工厂”，似乎还值得探讨一下，但不能说我们已是世界工厂。因此，一些说我们是世界工厂的人，可能光看到我们制造业产品的数量、产业的规模，并没有注意到我们的产品在质量和档次上和发达国家有差距。同时，也可能是别有用心！前言我国要成为“世界制造中心”，还有很长的路要走，要有长远的眼光，不能拿牺牲自然资源、加剧环境污染的代价换取“世界工厂”的虚名。中国不能变成外国公司的垃圾场、下水道，外国的垃圾要留在国门之外。如大连PX项目从“雾霾天气”上应觉醒！发展制造业要有创新精神、要有民族精神，我们应该卧薪尝胆为祖国制造事业不断努力。前言80年代“东芝事件”的反思机械制造工业对国防安全的影响深远！前言2011年《中国机械工程技术路线图》对未来20年机械工技术发展进行了预测和展望五大趋势：绿色、智能、超常、融合和服务八大技术问题：¤复杂系统的的创意、建模、优化设计技术；¤零件精确成形技术；¤大型结构件成形技术；¤高速精密加工技术；¤微纳器件与系统（MEMS）；¤智能制造装备；¤智能化集成化传动技术；¤数字化工厂。前言二、本课程研究的对象和任务1、工艺是什么？工艺是使各种原材料、半成品成为产品的经验、方法和过程。各种机械制造的方法和过程的总和称之为机械制造工艺。工艺是生产中最活跃的因素，它既是构思和想法，又是实际的方法和手段，并落实在由工件、刀具、机床、夹具所构成的工艺系统中。所以它包含和涉及的范围很广，需要多门学科知识的支持，同时又和生产实际联系十分紧密。前言2、机械制造工艺学的研究对象◇是研究如何科学地、最优地生产各种机械装备、机械产品的一门技术学科。◇是研究在机械制造(机械制造广义包括：铸造、锻造、焊接、热处理，机械加工、机械装配）过程中优质、高产、低耗地生产机械装备的原理和方法的科学。即从产品质量（精度、寿命）、劳动生产率（高效的工艺方法和装备及先进的生产组织和管理方法）、经济性（通过经济分析或经济论证加以确定）方面控制机械制造过程。前言3、工艺与设计、制造的关系只有掌握了制造工艺知识，才能够进行经济、合理、可行的设计，才能够方便、经济、高效、高质地制造产品。它是将设计转化为产品的桥梁。设计制造工艺桥梁作用不懂工艺能否成为一名优秀的设计人员？前言4、本课程的主要内容◇机械加工工艺规程制订的原则、方法和步骤；◇机床夹具的设计原理及方法；◇机械加工精度的影响因素及其提高措施；◇机械加工表面质量的影响因素及其提高措施；◇机械装配工艺过程设计的理论和方法；◇先进制造技术的发展。前言5、课程的特点◇实践性强学习时应注意基本理论与生产实际的结合，分析生产实际中遇到的问题，重视实践性环节。◇综合性强与金工实习（机械加工）、精度设计、刀具与机床、企业管理等课程都有联系，注意联系和综合应用以往所学知识。◇灵活性大工艺理论与工艺方法的应用具有很大的灵活性，在不同的条件甚至在相同的条件下可以有不同的处理方法，因此必须根据具体情况进行辩证的分析。前言6、学习方法◇理论联系实际具体问题具体分析，不能死记条文；应结合实际情况分析问题；◇钻研基本内容理解问题的实质和概念，认真对待练习，掌握基本规律，做到举一反三；◇在掌握业务知识的同时，注意能力的培养。课程介绍学时：64其中：授课60实验4（机床静刚度测量、误差统计分析）考试：闭卷时间：一般在第20周（教学周）题型：选择题10分填空题10分判断题10分概念题10分简答题15~20分计算题40~45分1机械加工工艺规程的制定1.1基本概念1.2机械加工工艺规程1.3工艺审查与毛坯选择1.4工艺过程设计1.5工序设计1.6工艺尺寸链1.7时间定额及提高劳动生产率的工艺途径1.8工艺过程方案的技术经济分析1.1基本概念1.1.1生产过程与工艺过程生产过程：指机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。工艺过程：在生产过程中按一定顺序逐渐改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、相对位置（装配）和性质（热处理）使其成为成品的过程。本课程主要研究机械加工工艺过程中的一系列问题1.1.2工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为安装、工位、工步和行程。1.1基本概念1.工序一个（或一组）工人，在一个工作地点，对一个（或同时几个）工件所连续完成的那部分工艺过程叫做工序。它是工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。一组（个）工人一个工作地（指机床或地点）连续地完成加工（如热处理后再一次回到同一工作地视为中断）工序包括三要素三要素任何一个改变都将视为不同工序。1.1基本概念图1-1阶梯小轴工序内容设备1车端面，打中心孔，调头车另一端面，打中心孔车床2车大外圆及倒角，调头车小外圆、退刀槽及倒角车床3铣键槽，去毛刺铣床表1-1单件小批生产的工艺过程表1-2大批大量生产的工艺过程工序内容设备1铣两端面，打中心孔专用机床2车大外圆及倒角专用车床3车小外圆、退刀槽及倒角专用车床4铣键槽铣床5去毛刺钳工台1.1基本概念思考题：1、为何要有倒角？2、中心孔有何用途？轴类零件都有中心孔吗？3、退刀槽（越程槽）的作用4、键槽在轴端侧是通透的与封闭的如何考虑？1.1基本概念2.工步在加工表面和加工工具都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序叫工步。加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）工具不变（四角刀架，换刀）连续性（一个工序通常包含几个工步）。工步包括三要素在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步上一例题的各工序中各含几个工步？1.1基本概念图1-2复合工步转塔车床钻、扩孔专用机床加工思考题：复合工步的优缺点？1.1基本概念3.安装在一个加工工序中，有时需要对零件进行多次装夹加工，工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。4.工位为完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件与夹具或机床的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。图1-4多工位加工工位1：装卸工件工位2：钻孔工位3：扩孔工位4：铰孔2134思考题：表1-1所示内容含多少工序、工步、安装、工