第一讲机械制造概论

【教学目的】通过本讲的学习，使学生掌握机械制造的基本概念，并掌握常用的机械加工方法。【教学重点】工艺过程、生产纲领、生产类型；常见的机械加工方法、工艺特征及应用范围。【教学难点】零件表面的成形方法【课外作业】教材P281-2、1-4、1-6、1-10、1-13【学时分配】4学时【教学内容】第一讲

机械制造概论

1.1机械制造过程的基本术语及概念1.2机械加工表面的成形1.3机械加工方法1.1机械制造过程的基本术语及概念1.1.1生产过程

1.1.2工艺过程及其组成

1.1.3生产纲领

1.1.4生产类型及其工艺特征1.1.5机器装配的概念产品制造的全过程市场需求调研产品设计开发产品生产售后服务回收

产品销售“大制造”

广义是将社会资源（物料、能源、设备、信息、人力等）转化为产品的全过程，是一个综合的系统。1.1.1生产过程机器制造装配过程计划采购订单成本核算产品设计工艺路线BOM项目市场制造下达制造设计工程装配车间用户客户服务对于机器的制造而言，生产过程包括：

生产技术准备过程毛坯的制造过程零件的机械加工、热处理和其他表面处理

产品的装配、调试、检验和油漆

原材料和成品的运输与保管

生产过程

机械产品制造时，将原材料转变为产品的所有劳动过程在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为半成品或成品的过程。毛坯制造过程热处理过程机械加工工艺过程装配工艺过程等工艺过程可分为机械加工工艺过程是用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、表面质量和性能，使之成为零件的全过程。1.1.2工艺过程及其组成工艺过程工序又可细分为安装、工位、工步和走刀，其关系如下：

机械加工工艺过程由一个或若干个顺序排列的工序组成。一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上），对同一个零件（或一组零件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程。

工

序划分工序的主要依据是：

工作地点（或机床）是否改变加工是否连续方案一：对一个工件钻孔1，然后调头车外圆2；方案二：钻孔1，对一批工件；车外圆2，对一批工件。

工件在一次安装后，在机床上所占据的每一个工作位置称为工位。安装工位

工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装图多工位加工

在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。对于连续进行的几个相同的工步，称为连续工步；用几把刀具同时加工几个不同的表面，称为复合工步。

工步与复合工步

图连续工步

图复合工步走刀在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。

生产纲领

N=Qn(1+a%)(1+b%)式中

Q——产品的年产量；

n——单台产品中该零件的数量；

a%——备品率；

b%——备品率。

生产纲领

生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量，计划期通常为1年。（年产量）1.1.3生产纲领生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生产纲领来划分。生产类型

1、单件生产

3、大量生产

2、成批生产根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种生产类型1.1.4生产类型及其工艺特征表1-2加工零件的生产类型

表1-3不同机械产品的零件重量型别表1.单

件

生

产

产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。2.大

量

生

产

产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。

在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类型可分为：单件小批生产，大批大量生产，中批生产。

3.成批生产3.成批生产

产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。

各种生产类型工艺过程的主要特点

装配的概念

按照规定的技术要求，将若干个零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品的劳动程，称为装配。

1.1.5机器装配的概念1.2机械加工表面的成形1.2.1

工件表面的成形方法1.2.2工件表面的成形运动1.2.3加工表面与切削要素在切削加工过程中，装在机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动，通过刀具的刀刃对工件毛坯的切削作用，把毛坯上多余的金属切掉，从而得到所要求的表面形状。工件表面的成形方法工件的表面形状表面的形成原理工件表面的形成方法

1.2.1工件表面的成形方法工件的种类组成工件的表面③成形面①外圆、内圆、平面②锥面、螺纹、齿形表面的形成原理

各种典型表面都可以看作是一条线(称为母线)沿着另一条线(称为导线)运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。母线相对旋转轴线位置不同，所产生的表面也不同轨迹法工件表面的形成方法成形法展成法小结：欲得到所需的工件表面形状，刀具和工件必须按上述四种方法之一完成一定的运动，这个一定的运动称为表面形成运动。相切法定义：保证得到工件要求的表面形状的运动。表面成形运动的类型（1）简单（成形）运动（2）复合（成形）运动1.2.2工件表面的成形运动加工飞机发动机叶片需要相当复杂的表面成形运动。由多个运动单元组成复合运动。小结：上述两种成形运动虽都是旋转和直线运动组成，但有本质区别：1.简单运动组合各运动单元之间是互相独立的，没有严格的相对运动关系；2.复合运动组合各运动单元之间是不能互相独立的，必须保持严格的相对运动关系。

主运动——使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动。这个运动的速度最高、消耗功率最多。其形式可以是旋转也可能是直线运动，它可由工件完成，也可由刀具完成，且每种切削加工方法的主运动只有一个。进给运动——不断地把切削层投入切削的运动使主运动能够继续切除工件上多余金属层以形成新表面的运动。主运动、进给运动加工表面nf已加工表面过渡表面待加工表面dwdm1.2.3加工表面与切削要素

切削要素切削用量：切削速度、进给量和背吃刀量。（常称为切削三要素）切削层参数：切削层公称厚度、切削层公称宽度、切削层公称横截面积。

切削速度

υｃ(以车削为例)

切削速度υｃ(m/s)是主运动的线速度。式中：dw—为工件待加工表面的直径(mm)；

n—为转速(r/min)。车削时指工件待加工表面最大直径处线速度.切削用量进给量f(mm/r）

指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。单位为：mm/r或mm/行程。背吃力量ap(mm)

指工件上已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，单位为：mm。dmdwfn12fapKr合成切削运动——由同时进行的主运动向量和进给运动向量合成的切削运动。

切削层—由刀具在切削部分的一个单一动作所切除的工件材料层。切削层参数—切削层的截面尺寸。切削层参数

1.切削厚度2.切削宽度3.切削层面积dmdwfn12fapKrhDfKrbDap1.3.1

车削加工1.3.2铣削加工1.3.3刨削、拉削加工1.3.4磨削加工1.3.5钻、扩、铰、镗削加工1.3.6齿面加工1.3.7复杂曲面加工

1.3机械加工方法1.3.1车削加工车削—用车刀在车床上加工工件的工艺过程。加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=1.6~6.3um主运动

—

工件的旋转运动。进给运动

—

刀具的直线运动。所以：车削加工适宜各种回转体表面的加工。

1.3机械加工方法普通车床

—适于各种中、小型轴、盘、套类零件的单件、小批量生产。转塔式六角车床

—适于加工零件尺寸较小、形状较复杂的中、小型轴、盘、套类零件。立式车床

—适于直径较大、长度较短的重型零件。（L/D=0.3~0.8）数控车床

—适于多品种、小批量生产复杂形状的零件。车削的工艺特点1.

易于保证各表面的位置精度。2.

加工过程平稳。3.

适合有色零件的精加工。钢铁：粗车半精车精车磨削有色金属：粗车半精车精车精细车4.

刀具简单。1、铣削加工设备铣床龙门铣床升降台式铣床立式铣床卧式铣床2、铣削方式周铣端铣—用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面。—用端铣刀端面刀齿加工平面。铣削是平面加工的主要方法之一。加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=6.3~1.6um1.3.2铣削加工顺铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。逆铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反。周铣对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线重合。不对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线不重合。端铣1）生产率高（多齿刀具、速度高）；2）散热条件好；3）容易产生振动。主要加工平面。同时可加工沟槽、成形面、切断等。3、铣削的工艺特点4、铣削的应用1、刨削加工刨削是平面加工的主要方法之一。加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=6.3~1.6um刨床牛头刨床：适于加工中、小型零件。龙门刨床：适于加工大型零件。插床：主要加工工件内表面，如键槽、花键等。1.3.3刨削、拉削加工1)生产率较低；2)通用性好。主要用于加工平面，也广泛用于加工各种沟槽、成形面等。刨削的工艺特点刨削的应用加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=0.4~0.8um用拉刀在拉床加工工件的工艺方法。头部颈部前导部切削部校准部尾部后导部2、拉削加工拉床加工范围各种型孔、平面、半圆弧面，某些组合表面等。拉削的特点：①生产率高；②加工范围广；③加工精度高，表面粗糙度低；④拉床结构简单；⑤拉刀寿命长。

用砂轮作为刀具磨削工件的工艺过程。是零件精加工的主要方法之一。加工精度：IT6~IT4，表面粗糙度：Ra=1.25~0.01um高精度磨削：表面粗糙度：Ra=0.1~0.008um1.3.4磨削加工1.精度高、表面粗糙度低；2.磨削温度高；800℃~1000℃3.砂轮具有自锐性；4.径向分力Fy较大。磨削的工艺特点

可加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难切削材料，但不适宜塑性较大的有色金属。磨削加工表面：外圆面、内圆面、平面、各种成形面。磨削的应用磨削平面钻削加工—用钻头在实体零件上加工孔的方法。加工精度：IT13~IT11，表面粗糙度：Ra=25~12.5um钻