机械制造基础知识培训教材

机械制造基础（上）主讲：汪振华办公室：机械楼310E-mail:niatwzh17@163.com电话Q:16814286

2023/5/1机械制造基础2

课程安排机械制造基础（上）2.5学分（2017秋季）机械制造基础（下）2.0学分（2018春季）课程总学时：72(课堂教学64课时，实验教学8课时）机械制造基础2023/5/1机械制造基础3教学参考书:机械制造技术基础,袁军堂等编,清华大学出版社,2013.5机械制造技术基础(第二版),张世昌等编,高等教育出版社,2007机械制造技术基础,李凯岭等编,清华大学出版社,2010课程邮箱：jxzzjc_2013@163.com密码：jxzzjc2014

进邮箱将自己的通讯录添加进去机械制造基础2023/5/1机械制造基础4机械制造基础考核要求（1）考核成绩:

平时成绩20%（作业5分/次*2次=10分，出勤合计10分：缺勤3次内（含3次）每次扣2分，超过3次缺勤考核0分）+试验成绩10%+期末考试70%（2）作业要求：

独立、按时完成。

课程介绍课程性质：是机械工程及自动化、武器系统与工程、车辆工程、工业工程等专业的一门主干专业技术基础课程，是机械制造基础知识的概括与总结。课程特点：综合性、实践性、灵活性。综合性：涉及到多学科的理论和方法。实践性：课程内容是生产实践的总结。除课堂教学中力求理论联系实际，尽可能多引用典型生产实例进行分析外，与课程相配合的还有实验、生产实习及课程设计等教学环节。灵活性：应用于生产实际，要考虑企业的实际情况，具体问题具体分析。机械制造基础2023/5/1机械制造基础6课程介绍课程内容：“机械制造基础”课程以介绍有关机械制造技术的基础知识、基本理论和基本方法为主线，以培养学生分析和解决有关机械制造问题的基本能力为目标，力求使学生通过课程学习能够对机械制造技术有一个基本的把握。主要章节：机械制造技术概论、切削与磨削加工基本原理、金属切削机床与加工方法、机械加工工艺规程的制订、机床夹具设计原理、机械加工质量、机械装备工艺和先进制造技术概述等。机械制造基础2023/5/1机械制造基础7课程介绍机械制造基础课程学习总要求：掌握机械制造的基础理论知识和基本技能，初步具备分析和解决机械加工过程中一般工艺技术问题的能力。具体要求：1）掌握切削加工原理和刀具的基本知识；2）掌握常用加工方法，了解其加工设备。能根据零件的加工要求选择加工方法与机床、刀具、夹具和加工工艺参数；3）掌握机械加工质量分析的基本理论、基本知识和基本方法；4）掌握机械加工、装配工艺规程的制订方法；5）掌握工件定位原理及夹具设计方法；6）了解现代制造技术及其发展。2023/5/1机械制造基础81.绪论1-1产业、制造业与机械制造业第一产业：是指农、林、牧、渔业。第二产业：是指采矿业，制造业，电力、燃气及水的生产和供应业，建筑业。第三产业：是指除第一、二产业以外的其他行业。制造业属于第二产业，是指对制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业品与生活消费品的行业，包括农副食品加工业、金属制品业、通用设备制造业、专用设备制造业、通信设备、计算机及其他电子设备制造业等30个大类。2023/5/1机械制造基础9制造业13农副食品加工业14食品制造业15饮料制造业16烟草制品业17纺织业18纺织服装、鞋、帽制造业19皮革、毛皮、羽毛(绒)及其制品业20木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业21家具制造业22造纸及纸制品业23印刷业和记录媒介的复制24文教体育用品制造业25石油加工、炼焦及核燃料加工业26化学原料及化学制品制造业27医药制造业28化学纤维制造业29橡胶制品业30塑料制品业31非金属矿物制品业32黑色金属冶炼及压延加工业33有色金属冶炼及压延加工业34金属制品业35通用设备制造业36专用设备制造业37交通运输设备制造业39电气机械及器材制造业40通信设备、计算机及其他电子设备制造业41仪器仪表及文化、办公用机械制造业42工艺品及其他制造业43废弃资源和废旧材料回收加工业1.绪论2023/5/1机械制造基础10制造业的社会功能1.绪论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2023/5/1机械制造基础11当今制造业不仅是科学发现和技术发明转换为现实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要基础。良好的人居环境，充分的能源供给，便捷的交通和通信设施，丰富多彩的印刷出版、广播影视和网络媒体，优良的医疗保健手段，可靠的国家和社区安全以及抵抗自然灾害的能力等，均需要制造业的支持。1.绪论2023/5/1机械制造基础12美国68%的财富来源于制造业;日本国民经济总产值约49%由制造业提供。中国制造业对GDP贡献度50%以上。在先进的工业化国家中，约有1/4的人口从业于制造业，而在非制造业部门中，又有约半数人员的工作性质与制造业密切相关。在整个制造业中，机械制造业占有特别重要的地位。因为机械制造业是国民经济的装备部，国民经济各部门的生产水平和经济效益在很大程度上取决于机械制造业所提供装备的技术性能、质量和可靠性。1.绪论2023/5/1机械制造基础13机械制造业是制造业的重要组成部分，是指从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的行业。机械制造业是国民经济的基础产业和支柱产业，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一，其生产活动和人民生活息息相关。强大的机械制造业为国民经济的发展提供了物质基础。1.绪论2023/5/1机械制造基础14机械制造业的发展历程人类文明的发展与制造业的进步密切相关。早在石器时代，人类就开始利用天然石料制作工具，以其猎取自然资源为生。到了青铜器和铁器时代，人们开始采矿、冶炼、铸锻工具，并开始制作纺织机械、水利机械、运输车辆等，以满足以农业为主的自然经济的需要。此时，采用的是作坊式的以手工劳动为主的生产方式。直至18世纪70年代，以瓦特改进蒸汽机为代表，引发了第一次工业革命，产生了近代工业化的生产方式，手工劳动逐渐被机器生产所代替，机械制造业逐渐形成规模。1.绪论2023/5/1机械制造基础15到19世纪中叶，电磁场理论的建立为发电机和电动机的产生奠定了基础，从而迎来了电气化时代。以电力作为动力源，使机械结构发生了重大的变化。与此同时，互换性原理和公差制度应运而生。以上技术使机械制造业发生了重大变革，并进入了快速发展时期。20世纪初，内燃机的发明，使汽车开始进入欧美家庭，引发了机械制造业的又一次革命。流水生产线的出现，标志机械制造业进入了大批量生产的时代。以汽车工业为代表的大批量自动化生产方式使得生产率获得极大的提高，从而使机械制造业有了更迅速的发展，并开始成为国民经济的支柱产业。1.绪论2023/5/1机械制造基础16第二次世界大战后，电子计算机和集成电路的出现，以及运筹学、现代控制论、系统工程等科学理论的产生和发展，使机械制造业产生了一次新的飞跃。传统的自动化生产方式只有在大批量生产的条件下才能实现。科学技术的高速发展，促进了生产力的极大提高。数控机床的出现则使中小批量生产自动化成为可能。传统的大批量生产方式已难以满足市场多变的需要，多品种、中小批量生产日渐成为制造业的主流生产方式。20世纪80年代以来，信息产业的崛起和通信技术的发展加速了市场的全球化进程，市场竞争更加激烈。为了适应新的形势，在机械制造领域提出了许多新的制造理论和生产模式，如计算机集成制造(CIM)、精良生产(LP)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)等。1.绪论2023/5/1机械制造基础17中国机械制造业的发展我国是一个文明古国，早在远古时代，就已开始使用石器和钻木取火的工具。公元前16-公元前11世纪的商代，已出现可转动的琢玉工具。车削加工和车床雏形在我国出现早于欧洲近千年。到了明代，在古天文仪器加工中，已采用铣削和磨削加工方法，并出现了铣床、磨床和刀刃磨机床的雏形。近代，由于封建制度的束缚，严重阻碍了中国工业化的进程。新中国成立前，中国的机械制造业几乎为零。新中国成立以来的60多年间，我国机械制造业有了很大的发展，开始拥有了自己独立的汽车工业、航天航空工业等技术难度较大的机械制造业。1.绪论2023/5/1机械制造基础18特别是改革开放以来，我国机械制造业充分利用国内外的资金和技术，进行了较大规模的技术改造，使制造技术、产品质量和水平及经济效益有了很大的提高，为推动国民经济发展起了重要作用。中国已跻身于制造大国行列，初步具备了由世界机械制造大国向机械制造强国冲刺的基础和条件。面对越来越激烈的国际市场竞争，我国机械制造业仍然面临着严峻的挑战。大而不强的矛盾困扰着行业的科学发展。主要表现在：制造技术基础薄弱，创新能力不强；产品以低端为主；制造过程资源、能源消耗大，污染严重。我国机械制造业拥有300多万台机床，2000多万职工，规模堪称世界之最，但与工业发达的国家相比，我国机械制造业的水平还存在阶段性的差距，主要表现在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，科技投人不足等。1.绪论2023/5/1机械制造基础19进口设备/国产设备使用情况对比1.绪论2023/5/1机械制造基础20一般加工能力和中、低档产品大量富余，高技术装备受制于人。多数出口产品是贴牌生产，拥有自主品牌的不足２０％，机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一，附加值低。由于产品结构和生产技术相对落后，致使我国许多高精尖设备和成套设备仍需大量进口。如：在高端装备领域，70%的高档数控机床，85%的大功率航空发动机、船舰发动机、集成电路芯片制造装备，100%的光纤制造装备，７０％的汽车制造关键设备及先进集约化农业装备、４０％的大型石化装备都要依赖进口。1.绪论2023丽/4/2横5机械制冈造基础21但另一组方面，肠随着我绸国改革枝的不断粥深入，惯对外开骆放的不丘断扩大掏，为我络国机械旬制造业旋的振兴岛和发展均提供了攀前所未晌有的良顺好条件观。当今，字制造业诱的世界炼格局已氧经在发暂生重大榴的变化乏，欧、票亚、美售三分天阿下的局挽面已经偏形成，赖世界经家济重心笑向亚洲药转移已初出现，责制造业饰的产品溉结构、慌生产模栽式也在圣迅速变跑革之中志。所有这些晶又给我们蛇带来了难著得的机遇仆。由于挑战协与机遇并餐存，我们敲应该正视舞现实，面呼对挑战，念抓住机遇加，深化改容革，以振恐兴和发展迁中国的机阔械制造业安为己任，块励精图治柳、奋发图村强，以使团我国的机醋械制造业擦在不太长斜的时间内西，赶上世裕界先进水盘平。1.绪论202饮3/4两/25机械制造及基础221-2机械制贿造业的炕发展及袭其在国匙民经济交中地位士和作用机械制造冻业是国民余经济的钩装备部盟，国民摘经济各致部门的灭生产水志平、产向品质量交和经济离效益等融在很大提程度上展取决于甚机械制提造业所侵提供的清装备的剑技术性宅能、质须量和可翼靠性。新中国成业立以来，壁特别是近30年来，中剖国装备制恩造业取得掀了令人瞩病目的成就饿。从总量臂规模看，第中国现已赛位居世界长领先位置帝，跻身世村界装备制屋造业大国挖行列。1.绪论202拴3/4覆/25机械制造结基础23国家中古长期科拼学和技托术发展抹纲要（200倦6-2伙020年）中限指出，持我国制率造业的驰发展思况路：(１)提高装备鞭设计、制趴造和集成坝能力。以促进企站业技术创歇新为突破他口，通过您技术攻关料，基本实头现高档数勉控机床、药工作母机旨、重大成搬套技术装牌备、关键萄材料与关个键零部件革的自主设悉计制造。(2)积极发浑展绿色裳制造。加快相关策技术在材六料与产品窜开发设计激、加工制侍造、销售核服务及回筑收利用等四产品全生泼命周期中购的应用，折形成高效伟、节能、案环保和可韵循环的新按型制造工划艺。制造迷业资源消扑耗、环境头负荷水平嫁进入国际首先进行列筹。(3)用高新射技术改唯造和提吓升制造责业。大力推施进制造遮业信息何化，积鸽极发展殊基础原乖材料，毁大幅度问提高产斧品档次廊、技术尺含量和袄附加值贯，全面纱提升制赴造业整亭体技术停水平。1.绪论2023宪/4/2准5机械制杀造基础24未来中滨国装备就制造业糕应重点发展高端喝装备，要掌握除主导产品砖的核心技术，拥有一窄批具有自桂主知识产瞒权的关键产苦品和知名品牌，发展战略性新脖兴产业装怨备，高端装殃备产量的刊占比提高纵到１５％充以上，基仓本保障国幸民经济和唇国防建设浮的需要，敏使中国尽守早跻身世竹界装备强温国之列。1.绪论2023唇/4/2授5机械制斯造基础25从制造陶大国到待制造强搜国的发榨展之路Step1Step2Step3改革开放制造大国制造强国关键：加强自主创新，掌握核心技术，发展绿色和智能制造。1.绪论推动中输国制造峡向中国叮创造转屈变、中规国速度破向中国衣质量转牺变、中碎国产品歌向中国香品牌转摸变。--习近平2014扫.05.线10要实施“骑中国制造2025”，实现馅制造业升角级。--“政府热工作报披告”201加5.0罩3.0膊5世界强订国的兴腔衰史和穷中华民西族的奋手斗史一设再证明独，没有疗强大的缠制造业歌，就没锤有国家宅和民族绑的强盛储。--国务院绵“中国蛾制造2025喝”1.绪论高新技暴术引领舅、处于晚价值链萝高端和苍产业链国核心环赴节，决定国家梦整个产业航链综合竞也争力的新身兴产业。美国先脑进制造计伙伴（AMP）计划德国“踪蝶工业4.0”战略日本制舌造基础棍技术振码兴基本哥法《中国制零造202烦5》《高端装备改制造业“专十二五”余发展规划》《国务院秧关于加皮快振兴谱装备制克造业的爬若干意钥见》《装备制造饭业调整和损振兴规划》《工业转恳型升级烧规划(20界11～2015年)》高端装备——是实现装兴备快速制贱造、极限牧制造、高槽精度及高顿强度保障在的前提，就实现传统产剥业转型出升级和内战略性廊新兴产慈业发展主所需的豪高技术脂高附加增值装备。1.绪论高端制秀造技术慕是国家蓬中长期求重点发脸展领域棋**中华人壮民共和国挠科学技术衡部.《国家中惑长期科祸学和技蒸术发展限规划纲苍要(2塞006屡-20裕20年)》1.绪论航空航天高档数滴控/机器人轨道交绢通电力装鸣备信息技灭术新能源汽车海洋装备农业机束械新材料医疗器械1.绪论行业规模庞大2014年度装备制造业产值突破20万亿超全球比重1/3多数装备产量世界第一质量有待提高人均产值低：仅为美国1/10高端装备少：制造总量仅占10%装备工业整体增加值率低：26%，低于发达国家平均水平6-8个百分点发展知昨识、技纱术密集颤型、高圾附加值青的高端顽制造是我国芬制造业另由大变省强的顶鞭层战略1.绪论1.绪论1.绪论202尸3/4骂/25机械制配造基础331-3机械制造趋系统、生雕产过程与类工艺过程机械制侵造系统是指从机旱械产品的庙市场分析惕、经营决部策、工程秃设计、加疮工装配、计质量控制凶、生产指禁挥到售后嫁服务等一罚系列过程稿的总和。广义地搜理解机乐械制造钻系统，景体现的愚是“大制造”的概念，衣它涉及到慕从产品概暖念到形成鼠最终产品经的各个方指面和生产喝的全过程字。由于本敢课程的呈内容和徐性质所振决定，椒主要是娇从“小制造”的概念出剪发，重点匆主要放在质零件的机喷械加工和参装配工艺西上，即从设原材料或奥半成品经杏加工和装浅配后形成刺最终产品摇的过程。1.绪论202算3/4云/25机械制造社基础34生产过巴程是机械制搜造系统的万一个子系勾统，一般拳是指从原估材料（或咐半成品）收进厂，一丙直到把产揭品制造出晓来的各有洞关过程的甜总和，它权包括从原荐材料→毛似坯→零件络加工(外购件串采购)→部件装慌配→整待机装配反→检验赔→试车木→油漆母→包装贼等环节俯。企业的生浙产过程又刺可按产品糖的生产阶鄙段分为若择干车间（鞭分厂）的累生产过程轨，如铸造呼车间或锻瓶造车间的厚成品是机哀械加工车霸间的原材煎料（或半提成品），阅而机械加魄工车间的默成品又是孩装配车间畏的原材料夸等等。1.绪论202谦3/4辽/25机械制造瓦基础35工艺过终程是生产过畏程的一部起分，凡是损直接改变躁生产对象狂的尺寸、筒形状、物莲理化学性把能以及相淋对位置关护系的过程治，统称为兔工艺过程洗。其他过司程称为辅窃助过程，店如动力供骨应、原材揉料采购、胞运输、保止管、工具乱制造、修私理等。把工艺过施程从生产翠过程划分系出来是有意条件的、匠不是绝对道的，通常毅把与加工津过程密切押相关的、盖很难分割谋的工作，璃如在机床客上加工一瓣个零件，搁工件的装砌夹、测量等等虽然不饶直接改变翻加工件的冲尺寸、形饭状、物理维化学性能网以及相对贴位置关系乡丰，也列入抚工艺过程析的范畴。1.绪论2023虽/4/2伐5机械制漫造基础36工艺过爬程又可坛分为铸凶造、锻循压、冲她压、焊辱接、机递械加工三、热处止理、装下配等工匀艺过程领。“机械制满造基础”课程主要险涉及机械加藏工工艺们和装配摧工艺过伶程，其他工娘艺过程墓在“工程材凯料及成贺型工艺”和“金工实习”等课程中但学习。1.绪论202颜3/4膛/25机械制脂造基础37生产类亚型与工陕艺特点表1-1加工零件注的生产纲讲领和生产睁类型生产类型零件的年生产纲领（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300～10001000～50005000～50000大量生产＞1000＞5000＞50000加工零宋件的年矛生产纲觉领N可按下摔式计算N=Q×凑n×(1宽+a%)呢×(1+顾b%)式中：Q—产品的年轨产量（台/年）；n—每台产蒜品中该仇零件的拦数量（费件/台）；a%—备品率；b%—废品率。1.绪论2023炸/4/2博5机械制兰造基础38生产类啊型与工喇艺特点表1-2不同机五械产品廉各种类温型零件站的质量吓范围产品类别加工零件的质量/kg轻型零件中型零件重型零件电子工业机械＜44～30＞30机床＜1515～50＞50重型机械＜100100～2000＞20001.绪论202鞋3/4论/25机械制造熔基础39表1-3各种生产飞类型的工中艺特点名称大量生产成批