第1章 机械制造概论

学机械院机械制造技术基础（2010春季学期专业基础课）交通与机械工程学院兰利洁lanlijie@2010年2月第1章机械制造概论1.1机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位与任务1.2机械制造系统及其组成1.3生产类型与机械制造方法1.4关于课程的学习1.5参考书1.1机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位与任务机械制造是各种机械、机床、工具、仪器、仪表制造过程的总称。机械制造技术是研究这些机械产品的加工原理、工艺过程和方法以及相应设备的一门工程技术。一、机械制造技术的发展过程1.人类最早的制造活动2.历史转折点（18世纪中叶蒸汽机的发明——第一次工业大革命）3.19世纪末内燃机的发明引发了制造业的又一次革命4.20世纪50年代以大规模生产方式为主要特征的制造技术逐渐进入了鼎盛时期5.20世纪60年代，随着市场竞争的加剧，大规模生产方式面临新的挑战6.20世纪80年代7.20世纪90年代以来，

二、机械制造业在国民经济中的地位与任务

机械制造业是向其他各部门提供工具、仪器和各种机械设备的技术装备部。物质生产是人类社会生存和发展的基础，制造业是人类财富的主要贡献者。机械制造业是制造业最主要的组成之一。据西方工业国家统计，机械制造业创造了60~80％的社会财富，45%的国民经济收入是由制造业完成的。

机械制造业是国民经济的基础和支柱，机械制造业的发展水平是衡量一个国家经济实力和科学技术水平的重要标志之一。

机械制造业的主要任务是为国民经济各个部门的发展提供所需的各类先进、高效、节能的新型机电装备，并努力提高质量，保证交货期，积极降低成本，将机械加工工业提高到新的水平。

这就要求每个机械制造企业都必须围绕上述任务，依靠科技进步，积极采用新技术、新工艺，提高劳动生产率，尽可能缩短生产周期，降低物资消耗，及时生产出符合市场需求的产品，不断增强企业的市场竞争力。这些任务和要求是一个机械制造企业进行全部生产活动的基本依据。机械制造企业与市场密切相关见图1-1。

使用维护修理报废解体回收市场产品策划设计准备毛坯制造零件制造装配调试测试销售侠义机械制造过程广义机械制造过程图1-1机械制造过程及其与市场和用户的关系

1.2机械制造系统及其组成机械制造系统是生产系统中的一个重要组成部分。生产系统是包括从原材料到成品所经过的毛坯制造、零件加工、机器装配、质量检验、运输、仓储及开发设计、计划管理、经营决策等的全部活动过程。是一个有机的、集成的生产系统，如图1-2所示。

图1-2生产系统机械制造系统——

通过制造过程将制造资源（原材料、能源等）转变为产品（包括半成品）的有机整体。

组成——

硬件（原材料、辅料、设备、工具、能源等）软件（制造理论、工艺、技术、信息和管理等）人员（技术人员、操作工人、管理人员等）信息系统（加工任务、方法、工件质量）…原材料、毛坯加工检验产品电能机械能装夹输送夹具刀具量具等物料流信息流能量流图1-3机械制造系统1.物料流（以生产对象和工艺装备为主体）输入——原材料和毛坯（有时也包括半成品）加工过程中使用消耗——

刀具夹具量具润滑油冷却液其它辅助物料等最后输出——半成品或产品（一般还伴随着切屑的输出）。这种物料在机械制造系统中的运动被称为物料流。

2.信息流

（以生产管理和工艺指导等信息为主体）

为保证机械加工过程的正常进行，需要各方面的信息。这些信息主要包括：加工任务加工工序加工方法刀具状态工件要求质量指标切削参数

所有这些信息构成了机械加工过程的信息系统。这个系统不断地和机械制造系统的各个环节进行信息交换，从而有效地控制机械加工过程，保证机械加工的效率和产品质量。这种信息在机械制造系统中的作用过程被称为信息流。

静态信息——

（如工件尺寸要求、公差大小等）动态信息——

（如刀具磨损程度、机床故障状态等）3.能量流

能量是一切物质运动的基础。机械制造系统是一个动态系统。机械加工过程中的各种运动，特别是物料的运动，均需要能量来维持。来自机械制造系统外部的能量主要是电能——转变成为机械能它后一部分用以维持系统中的各种运动一部分传递到机械加工的切削区转变成为分离金属材料的动能和势能这种在机械加工过程中的能量运动被称为能量流。

机械制造系统中的物料流、信息流和能量流之间是相互联系、互相影响的，是一个不可分割的整体。图1-3是机械制造系统中的物料流、信息流和能量流运动示意图。

工艺系统——

机械制造系统中，机械加工所使用的机床、刀具、夹具和工件组成了一个相对独立的系统，称为工艺系统。

1.3生产类型与机械制造方法一、生产类型及其工艺特征1.生产纲领零件的生产纲领是包括备品和废品在内的零件的年产量。它是企业如何运营的重要依据。零件的生产纲领由下式计算：

N＝Qn(1+a%)(1+b%)式中：N——零件的年生产纲领

Q——机器产品的年产量（台／年)

n——每台机器产品中该零件的数量（件／台）

a%——备品的百分率

b%——废品的百分率

2.生产类型及其工艺特点

根据产品的尺寸大小和特征、年生产纲领、批量及投入生产的连续性，生产类型可分为：单件生产成批生产大量生产（1）单件生产——产品品种多而很少重复，同一零件的生产量很少的情况。例如重型机器、大型船舶的制造，机修车间的零件制造等。

（3）大量生产——连续地大量生产同一种产品的情况。一般每台机床都固定地完成某种零件的某一工序的加工。例加汽车、拖拉机、轴承、自行车等的制造。

小批生产：零件虽按批量投产，但生产连续性不明显，工艺过程及生产组织类似于单件生产。中批生产：产品品种规格有限而且生产有一定周期性，例加通用机床、纺织机械等产品的生产。大批生产：产品品种较为稳定，零件投产批量大，其中主要零件是连续性生产的情况。（2）成批生产——一年中分批地制造若干相同产品，生产呈周期性重复的情况。

表l-1各种生产类型的特点和要求单件、小批生产中批生产大批、大量生产产品数量少中等大量加工对象经常交换周期性变换固定不变机床设备和布置采用万能设备接机群布置采用万能和专用设备，按工艺路线布置成流水生产线广泛采用专用设备和自动生产线工夹具非必要时不采用专用夹具和特种工具广泛使用专用夹具和特种工具广泛使用高效专用夹具和特种工具刀具和量具一般刀具和量具专用刀具和量具高效专用刀具和量具装夹方法找正装夹找正装夹或夹具装夹夹具装夹加工方法根据测量进行试切加工用调整法加工，有时还可组织成组加工使用调整法自动化加工装配方法钳工试配普遍应用互换装配,同时保留某些钳工试配全部互换装配,某些精度较高的配合件选用配磨、配研、选择装配,不需钳工试配毛坯制造木摸造型和自由锻造金属模造型和模锻采用金属模机器造型、模缎、压力铸造等高效毛坯制造方法工人技术要求高中等一般工艺过程的要求只编制简单的工艺过程除有较详细的工艺过程外，对重要零件的关键工序需有详细说明的工序操行详细编制工艺过程和各种工艺文件生产率低中高成本低中低二、机械制造方法1.零件成形方法（1）去除成形

去除成形是应用分离的办法，把一部分材料（裕量材料）有序地从毛坯基体分离出去而成形的方法。车、铣、刨等切削加工方法，磨削、珩磨、研磨等磨粒加工方法，切割、激光打孔、电火花加工等方法，都是常见的去除成形方法。这一方法在机械加工中获得广泛应用。

（2）堆积成形

堆积成形是应用合并与连接的办法，把材料（气、液、固相）有序地堆积合并起来而成形的方法。焊接、快速成形等均属于该种方法。这一方法也在机械加工中获得应用。（3）受迫成形

受迫成形是应用材料的可成形性（塑性、流动性等），在特定的外围约束（边界约束或外力约束）下而成形的方法。锻造、铸造、粉末冶金、冲压等都是这种成形方法。这一方法在机械加工中主要用于毛坯的制造和特种材料的成形。2.机械制造方法（1）机械加工方法（传统加工方法）①切削

车削、铣削、镗削、刨削、钻削、铰削、滚削、拉削、锯切等②磨削

使用固结磨具——磨削、珩磨、超精加工等使用涂覆磨具——砂带磨削、砂带抛光等使用游离磨料——研磨、抛光、光饰加工等（2）特种加工方法(非传统加工方法)

电火花加工、电解加工、激光加工、电子束加工、超声加工等表1-2主要加工方法的比较加工方法最大材料切除率cm3/min典型功率消耗kW/cm3/min精度典型机床功率kW可达到mm最大切除率时mm普通车削普通磨削化学铣削等离子束加工电解磨削电解加工电火花加工超声加工电子束加工激光束加工33008204901643316.44.90.820.00820.000490.0460.480.910.0917.281.829.1045527310.0050.00250.0130.50.0050.0130.0040.0050.0050.0130.0130.050.0752.540.0630.150.050.040.050.132220150315011117.5151.4关于课程的学习一.课程研究的对象

1.金属切削原理及常用机床与刀具

2.机械零件加工工艺

3.机械产品装配工艺二.课程研究的内容

1.保证产品质量

2.提高生产效率

3.降低生产成本三.课程的任务1.能掌握机械制造技术的基本理论2.能制定出中等复杂程度的机械加工工艺规程3.能设计出中等复杂程度的专用夹具4.能综合分析制造工艺过程中质量、生产率和经济性问题5.了解机械制造业的新发展和新技术四.课程的特点1.综合性强（机床、公差、刀具、材料……）2.实践性强3.工程性强五.学习方法及要求1.认真听课、做好笔记;2.及时复习、掌握所学内容（概念、方法、应用）;3.独立完成作业和实验报告;4.考试资格的确认：按学校规定，缺课达