机械制造工艺学第一章课件

机械制造工艺学机械工业在国民经济中的地位、任务和作用

【支柱产业】【提供技术装备】【促进经济发展】

第一章绪论§1.1机械制造工程学科的发展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2.§1.1机械制造工程学科的发展机械工业的制造方法传统的制造方法

热加工：铸造、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等冷加工：切削加工、特种加工等现代制造技术以机械为主体，交叉融合了光、电、声、信息、材料、管理等学科的综合体，并与社会科学、文化、艺术等关系密切3.机械工业的发展

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，标志自动化时代到来（以大量生产为特征—MassProduction）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哲理与生产模式。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。§1.1机械制造工程学科的发展4.机械制造工艺和机械制造工艺学机械制造工艺机械制造过程中将原材料或半成品转变成产品的方法和过程机械制造工艺学对上述方法和过程的分析、科学研究和探索对前人机械制造成果和经验的总结和提炼评价工艺优劣的指标：

质量要求、生产效率、制造成本§1.1机械制造工程学科的发展5.机械产品生产过程原材料转变为产品（机器）的全过程（相关作业总和）。§1.2生产过程、工艺过程与工艺系统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汽车生产物流示意图6.直接生产过程—直接改变生产对象的形状、尺寸和性质的过程（相关作业总和），由基本车间完成。§1.2生产过程、工艺过程与工艺系统生产过程按功能可划分为直接生产过程和辅助生产过程。辅助过程—为工艺过程服务的过程。生产过程大致分为四个阶段：毛坯的制造零件加工部件和产品的装配试验这几个阶段有着密切的联系，前阶段的质量的好坏直接影响后阶段的加工过程进行。7.机械加工工艺过程工艺过程由若干个工序组成，毛坯依次通过这些工序变成合格的产品。工序是组成工艺过程的基本单元。机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分，是直接生产过程。机械加工工艺过程的组成工序—一个（组）工人在一台机床（工作地点）上对一个（同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。一组（个）工人一个工作地（指机床）连续地加工三要素任何一个改变都将视为不同工序。如热处理后再一次回到同一工作地，则为不同的工序。工序包括三要素8.§1.2生产过程、工艺过程与工艺系统同一零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。9.§1.2生产过程、工艺过程与工艺系统安装—每一次装夹下完成的工序内容工位—在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上的安装内容称为工位。10.§1.2生产过程、工艺过程与工艺系统工步—加工表面、刀具、切削用量不变的情况下所连续完成的那一部分工序。复合工步—为提高生产效率用多把调整好的刀具同时加工多个表面，这也可看作一个工步。例题为简化工艺文件，对于那些连续进行的若干个相同的工步，通常都看作一个工步。如图加工的零件，在同一工序中，连续钻四个Ф20mm的孔，就可看作一个工步。11.返回12.端面或钻两端中心孔，它们都是复合工步。例如：铣端面、钻中心孔，每个工位都是用两把刀具同时铣两例如：用该刀架加工齿轮内孔及外圆13.§1.2生产过程、工艺过程与工艺系统走刀（工作行程）—切削刀具在加工表面切削一次所完成的工步内容

根据被切除的金属厚度不同，一个工步可以包括一次或数次走刀。14.机械加工工艺过程组成小结§1.2生产过程、工艺过程与工艺系统工序1工艺过程工序2工序i工序n……安装1安装2安装i安装m……工位1工位2工位i工位p……工步1工步2工步i工步k……走刀1走刀2走刀i走刀q……nmpkq均为除零以外的自然数15.六角螺钉加工工艺过程为例工艺过程见表1-216.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组成机械制造工艺系统—用于给机械制造提供条件或支持的系统。由若干分系统构成。§1.2生产过程、工艺过程与工艺系统17.生产纲领—企业计划期内应当生产的产品产量和进度计划

§1.3生产类型与工艺特点

年生产纲领：

N=Qn(1+a%+b%)

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%：备品百分率b%：废品百分率18.生产批量—一次投入或产出的同一产品或零件数量§1.3生产类型与工艺特点按企业生产专业化程度划分单件生产、成批生产（小批生产、中批生产、大批生产）大量生产19.各种生产类型的工艺特征20.§1.4工件的定位和基准

直接找正装夹—对于形状简单的工件可以采用直接找正定位的装夹方法，即用划针、百分表等直接在机床上找正工件的位置。精度高，效率低，对工人技术水平高装夹的含义

装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。定位

—使工件相对于机床和刀具占有正确位置夹紧

—对工件施加一定的外力，保持其已确定的正确位置在加工过程中不变工件装夹方法直接找正安装21.划线找正装夹—对于形状复杂的零件(例如车床主轴箱)，采用直接找正装夹法会顾此失彼，这时就有必要按照零件图在毛坯上先划出中心线，对称线及各待加工表面的加工线，并检验它们与各不加工表面的尺寸和位置，然后按照划好的线找正工件在机床上的位置。对于形状复杂的工件，常常需要经过几次划线。其定位精度一般只能够达到0.2~0.5mm。

精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件22.夹具装夹—夹具以一定的位置(用定位键)安装在机床上，工件按照六点定位的原则在夹具中定位并夹紧，不需要进行找正。这样既能保证工件在机床上的定位精度(可达0.01mm),而且装卸方便，科研节省大量辅助时间。精度和效率均高，广泛采用工件在夹具上装夹（滚齿夹具）23.

六个合理分布的定位支承点限制工件的六个自由度要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度六个点合理分布任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度定位的原理

图2-13六点定位原理XZY24.工件以平面3点定位XYZ与理论力学、机构学自由度概念差别

——位置不定度

——夹紧与定位概念分开

——工件、夹具是弹性体

两点注意：“点”的含义

——对自由度的限制，与实际接触点不同25.完全定位:工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。不完全定位:工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。完全定位与不完全定位按工件的加工要求分析应限制的自由度：工件应该完全定位还是不完全定位由工件的加工要求和自身形状决定。不完全定位主要有两种情况：

①工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。②工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制3个自由度就够了。26.完全定位与不完全定位实例ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）工件应限制的自由度27.欠定位工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。图2-16欠定位示例XZYa）b）BBB28.过定位过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。过定位是否允许，要视具体情况而定：1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。29.

过定位分析（桌子与三角架）过定位分析30.

过定位分析a）ZYXYc）ZYXYb）ZYYX31.

过定位分析XYa）ZYb）ZYXY32.

一面两孔定位分析D1D2d2d1b图2-20一面两孔定位干涉分析33.ZXYZXYZXYZXY工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。下图给出了平面定位的几种情况。ZXYZXY工件以平面定位34.工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ工件以圆孔定位35.工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ工件以外圆柱面定位36.确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。

三、基准

基准分类

37.定位支座零件设计基准

在设计图样上所采用的基准

38.在工艺过程中所采用的基准。按照用途可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。

工艺基准

39.合理选择定位基准对保证加工精度和确定加工顺序都有决定性影响。因此，它是制订工艺过程中要解决的首要问题。粗基面(毛基面)：在机械加工的第一道工序中，只能使用毛坯表面来定位，这种定位基面就称为粗基面。精基面(光基面)：采用已经加工过的表面作为定位基面，这种基面称为精基面(或光基面)。附加基准：工件上没有能作为定位基面的恰当表面，这是有必要在工件上专门加工出定位基面，这种基面称为辅助基面。辅助基面在零件工作中一无用处，它是仅为加工的需要而设置的，如：加工用的中心孔，活塞加工用的止口和下端面，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台图示等。40.工艺凸台A向A图小刀架上的工艺凸台41.分析基准问题