机械制造工艺学

兰州理工大学1绪论机械制造工艺学的培养目标及技术业务工厂里工艺师的主要工作内容机械制造工艺师应具备的基本知识机械制造工艺学的指导思想机械制造工业的发展简况及发展方向机械制造工艺学的研究对象及任务兰州理工大学2讲解绪论之前，请问什么是制造?兰州理工大学3什么是制造?兰州理工大学4什么是制造?兰州理工大学5什么是制造?兰州理工大学6神州5号兰州理工大学7什么是制造?制造在英文中是Manufacture，这个英文字起源与两个拉丁字manus（手）和factus（做），它的起源准确地反映了几百年来人们对制造的理解，即：用手来做。从那时起，制造技术历经多次的革新，如：EliWhitney(1765-1825)提出的公差与可交换性概念；HenryFord(1863-1915)发明装配线；在20世记则有更多的发明（数控、机器人、FMS）。“制造”从现代的意义有两个层面的定义，一个是技术层面的，另一个是经济层面的。兰州理工大学8什么是制造:定义制造过程原材料加工后材料废弃物机器工具能源人力a）技术过程制造过程原材料加工后材料加工中材料家家价值增加b）经济过程兰州理工大学9技术定义：制造是运用物理或化学的方法改变毛坯（初始材料）的几何形状、特性和/或外观，最后制成零件或产品。制造包含将多个零件装配成产品的操作。完成制造过程必须结合机器、工具、能源和人力四个因素。经济定义：制造是通过一个或一组工艺操作（加工、装配等）将材料转变成具有更大价值的材料。经济定义的核心是通过改变材料的形状、性质或与别的零件结合，“制造”增加了材料的价值，即：材料通过作用在它身上制造操作而增值。如：沙变成玻璃而增值，石油变成朔料而增值，朔料进一步压成钢琴椅则进一步增值。什么是制造:定义兰州理工大学10在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各种手段的总和，称为制造技术。制造技术?运用一定的知识、技能操纵可以利用的物质、工具采取有效的方法……手段包括制造能力:工艺能力物理能力生产能力兰州理工大学11制造系统结构?制造系统功能结构经营管理信息流生产管理信息流技术信息流物质流用户、市场与外部环境经营管理市场与销售研究与开发资源管理财务生产管理工程设计采购车间制造（加工、装配、检验、输送、存储…）质量控制兰州理工大学12制造系统特性?结构特性制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分发挥效能，必须有软件支持。软件硬件制造系统结构特性兰州理工大学13转变特性n主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。获取阶段转变阶段分配阶段制造系统的物质流原材料供应者原材料库存零件加工零件库存装配成品库存最终用户兰州理工大学14压力加工油漆车身装配内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配车身安装最后试验发动机装配发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆机械加工自动线热处理兰州理工大学15程序特性程序——一系列按时间和逻辑安排的步骤制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（见下图）需求订货信息生产计划信息进度计划信息作业计划信息生产结果数据生产控制信息生产技术信息产品设计信息综合生产计划生产进度计划作业计划生产实施生产控制产品设计工艺过程计划工艺过程信息计划阶段实施阶段控制阶段制造系统的程序特性研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使生产活动达到最佳化。兰州理工大学16制造系统的物质流与信息流？误差流物流资金流规划控制需求信息流实施（车间或现场）原材料产品与服务能源能量流制造系统的五种流兰州理工大学17◆下图显示了当今制造业的社会功能：纺织机械动力机械家用电器通讯设备出版印刷网络媒体文化娱乐冶金机械建筑机械交通工具环保设备军事装备医疗设备机器制造农业机械化工设备制造业当今制造业的社会功能兰州理工大学18机械制造工艺学是工科院校机械类、工业工程等专业学生必修的一门专业技术课,其主要的任务是使学生在掌握机械制造工艺的基本理论的基础上,具有制定中等复杂零件的机械加工工艺规程,一般产品的装配工艺规程和主管产品工艺的初步能力。在校期间获得工程师的基本技能。1、机械制造工艺学的培养目标及技术业务兰州理工大学192、工厂里工艺师工作内容（1）制订机械零件的工艺规程熟悉并分析产品图，零件图熟悉产品验收的质量标准选择毛坯，确定毛坯的制造方法拟订零件的工艺路线确定设备以及工艺装备确定时间定额技术经济分析编制工艺文件（2）制订产品的装配工艺流程（3）设计工艺装备：机床，刀，夹，辅具等（4）质量的控制兰州理工大学203、工艺师应具备的基本知识机械原理和机械设计知识刀具和机床知识机械制造工艺知识质量管理知识熟练运用电脑的相关知识有关技术经济分析的方法具备一定的组织能力和技术指导能力。兰州理工大学21优质高产低耗（低成本）机械制造工艺学——研究如何优质高产低耗地制造机器的方法过程（以切削装配为主的工艺过程）学科。当应用于农机制造就称为农业机械制造工艺学。4、机械制造工艺的指导思想兰州理工大学225、机制工艺学的研究对象以及任务对象：研究产品的冷加工以及装配中的共同规律任务：如何满足优质，高产，低成本兰州理工大学23机械制造工业发展史动力标志人、畜、自然力蒸气机电动机计算机发展阶段手工生产机械化电动化数控化贡献者-瓦特(1770)法拉第(1831)冯•诺伊曼(1946)极限制造：更大（航空，航天，航海），更小（微电子技术），更精密（微米级→亚微米级→纳米级）柔性化集成化网络化智能化CNC,CAX,FMS,CIMS…6、机械制造工业的发展简况及发展方向兰州理工大学24我国机械制造工业的发展史古代的辉煌：司母戊大方鼎：1939年河南省安阳市武官村出土。四足两耳方鼎。高133厘米、口长110厘米、口宽79厘米、重832.84千克。越王勾践剑：春秋晚期，长55.6厘米宽4.6厘米1965年湖北省江陵县望山出土剑至今锋利，光泽夺目，堪称吴越名剑之代表作兰州理工大学25古代的辉煌：1978年湖北省随县擂鼓墩出土，钟架长7.48米，宽3.35米，高2.73米，总重量达2500多公斤。兰州理工大学26古代的辉煌：候风地动仪原件失传。东汉时期，天文学家张衡（公元78～139年）于阳嘉元年（公元132年）制成，是世界上第一台地震仪兰州理工大学27古代的辉煌：秦始皇兵马俑兰州理工大学28近代的屈辱：“我大清”时期“中华民国”时期现代的奋起：建立了比较齐全的制造体系2003年10月15日用自行制造的“神舟五号”飞船成功将宇航员杨利伟送上了天，后续又成功发射“神舟六号”与发达工业国家还有很大距离兰州理工大学29国民经济的支柱产业，国民经济总收入的60%以上来自制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。美国：约1/4人口直接从事制造业，其余人口中又有约半数人所做工作与制造业有关。机械制造业是制造业的基础,是重中之重。日本由于重视制造业，二次大战后30年时间，发展成为世界经济大国。与此相反，美国在一段相当长时间内忽视了制造技术的发展，结果导致经济衰退，竞争力下降，出现在家电、汽车等行业不敌日本的局面。直至上世纪80年代初，美国才开始清醒，重新关注制造业的发展，至1994年美国汽车产量重新超过日本。制造业在国民经济中的地位兰州理工大学30我国机械制造业面临的机遇和挑战我国机械制造业与世界发达国家的差距：发展迅速，成绩瞩目存在阶段性的差距:产品质量和水平不高，技术开发能力不强，基础元器件和基础工艺不过关，生产率低下，科技投入严重不足。机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。•机遇与挑战困难：技术上落后，资金不足，资源短缺，管理体制、周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机…）机遇：中国已加入WTO；制造业的世界格局已经和正在发生重大变化，欧、亚、美三分天下局面正在形成，世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中挑战与机遇并存。兰州理工大学317、机械制造工艺：讲课体系基础篇加工质量制造系统机械加工工艺规程制订绪论机械加工精度机械加工表面质量定位原理与机床夹具尺寸链装配工艺方法提高生产率的途径兰州理工大学32机械制造工艺：课时安排绪论2机械加工工艺规程的制订8机械加工精度12机械加工表面质量6提高生产率的途径4装配工艺方法4尺寸链10定位原理与机床夹具2机动2合计50兰州理工大学33机制工艺学的学习要求具备分析机械制造工艺过程中质量、生产率和经济性问题的能力加强实践环节的训练，理论与实践相联系兰州理工大学34第一章机械加工工艺规程的制订第一节机加工艺过程的基本概念第二节制订机加工艺规程的基本原理第三节工艺路线拟订兰州理工大学35第一节机加工艺过程的基本概念一、生产过程与工艺过程1、生产过程：从原材料转变到成品的全部过程2、工艺过程：生产对象（原材料，毛坯，零件）所发生的质与量的变化，包括物理，化学尺寸，形状，位置，外观的变化另：生产过程中改变原材料（或半成品）的形状，尺寸，性能以及决定零件相互位置的过程，如锻造，热处理，机加，装配等兰州理工大学36机械制造工艺过程主要内容毛坯和零件成形——铸造、锻压、冲压、焊接、压制、烧结、注塑、压塑…机械加工——切削、磨削、特种加工材料改性与处理——热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂…机械装配——把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作兰州理工大学37机械制造工艺方法与分类JB/T5992-92——按大、中、小和细分类四个层次划分表1-1机械制造工艺方法类别划分及代码（JB/T5992-92）大类中类代码代码名称0123456789中类名称0铸造砂型铸造特种铸造1压力加工锻造轧制冲压挤压旋压拉拔其他2焊接电弧焊电阻焊气焊压焊特种焊接钎焊3切削加工刃具加工磨削钳加工4特种加工电物理加工电化学加工化学加工复合加工其他5热处理整体热处理表面热处理化学热处理6覆盖层电镀化学镀真空沉积热侵镀转化膜热喷涂涂装其他78装配包装装配试验与检验包装9其他粉末冶金冷作非金属成形表面处理防锈缠绕编织其他兰州理工大学二、工艺过程的组成组成：由若干个依次排列的工序组成，工序是组成机加工艺过程的基本单元。工序包含：工位，工步，走刀（工作行程）等。1、工序：指在一个工作地点（设备），由一个工人（或一组）对一个（或同时对几个）工件连续完成的工艺过程。一个零件的工艺过程往往是由若干个工序组成，若生产规模不同，工序的划分以及每道工序包含的加工内容不同。兰州理工大学39例1：阶梯轴的加工单件小批生产：工序内容：设备1、车端面，打中心孔，掉头，车另一端面打中心孔车床2、车大外圆，倒角，掉头车小外圆，倒角车床3、键槽铣削，去毛刺车床成批生产：1、铣两端面，打中心孔铣端面打中心孔机床2、车大外圆，倒角车床3、车小外圆，倒角车床4、铣键槽键槽铣床5、去毛刺钳工台兰州理工大学40例2：φ20±0.072×10.8图1-1阶梯轴φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1兰州理工大学412、安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。工件在机床上从定位到夹紧的过程，一个工序可以包含多次安装定位——使工件在机床或夹具上占有正确位置夹紧——对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变兰州理工大学42直接找正装夹——精度高，效率低，对工人技术水平高划线找正装夹——精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件夹具装夹——精度和效率均高，广泛采用工件装夹方法兰州理工大学43工件装夹图1-2直接找正安装毛坯孔加工线找正线图1-3划线找正安装兰州理工大学44工件装夹图1-4工件在夹具上装夹（滚齿夹具）兰州理工大学453、工位——工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。2134图1-5多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔兰州理工大学464、工步——指在加工