机械制造技术基础课件(贾振元)lectu

机械制造技术基础这门课程提供了机械制造领域的基础理论和实践知识,涵盖了从材料加工到生产制造的全过程。学生将掌握机械零件的设计、加工和制造的基本方法,为后续的专业学习奠定坚实的基础。绪论机械制造技术是制造业的基础,涉及材料、加工工艺、测量检验等众多领域。本课程将全面介绍机械制造的基础知识和关键技术,为学生未来的专业学习和实践打下坚实基础。机械制造工艺简介1工艺概述机械制造工艺涵盖了零件生产和装配的全过程,包括材料选择、热处理、切削加工、装配等各个环节。2生产目标机械制造工艺的目标是提高生产效率、降低成本,同时确保产品质量和性能满足客户需求。3工艺流程机械制造工艺遵循从设计到制造的完整流程,涉及工艺规划、生产准备、制造实施等多个环节。4工艺特点机械制造工艺具有标准化、自动化、柔性化等特点,能适应市场需求的快速变化。材料与热处理材料种类机械制造中广泛使用各种金属材料,如钢铁、铜、铝等,以及塑料、陶瓷等非金属材料。每种材料都有不同的性能特点,适用于不同用途。热处理工艺热处理是利用加热和冷却的方法改变材料的内部结构和性能。常见的热处理工艺包括淬火、回火、退火等,可提高材料的强度、硬度和耐磨性。表面处理为了提高材料的耐腐蚀性、耐磨性和美观性,通常需要进行表面处理,如电镀、喷涂、氧化处理等。表面处理可以改善材料的性能和外观。材料选择在机械制造中,需根据产品的使用条件和性能要求,合理选择材料种类和热处理工艺,以确保产品质量和使用寿命。金属切削基础切削过程概述在金属切削加工中,通过切削刀具的切削运动,将工件表面层去除,从而获得所需的工件形状和尺寸。切削加工包括车削、铣削、钻削等多种方式。切削力分析在切削过程中,切削刀具会受到三个方向的切削力:主切削力、进给力和垂直力。合理控制切削力对提高加工精度和效率很关键。切削温度控制切削过程会产生大量热量,导致工件和刀具温度升高。通过合理的参数选择和冷却措施,可以有效降低切削温度,延长刀具使用寿命。机械加工方法切削加工通过切削刀具对工件表面进行材料移除,形成所需的外形和尺寸。包括车削、铣削、钻削等多种加工方法。塑性成形利用材料的塑性变形特性,通过挤压、锻造、冲压等方法制造出所需的零件形状。适用于金属和部分塑料。焊接加工通过热量或压力使工件表面或边缘熔融并凝固,实现工件的连接。焊接方法包括电弧焊、点焊等。装配加工将各种零件通过机械连接、焊接等方式组装在一起,形成完整的机械产品。装配质量对产品性能至关重要。铣削加工铣削是利用旋转的多刃切削工具（铣刀）在工件表面上进行切削加工的方法。它具有高效率、加工面质量好、可加工复杂形状等优点。铣削广泛应用于制造业中各种机械零件的加工。铣削工艺包括直线铣削、面铣削、端铣削等多种形式。根据工件和加工要求的不同,选择合适的铣削方法可以提高加工效率和质量。车削加工车削加工是常见的金属切削加工方法之一,广泛应用于各种零件的制造。通过刀具与工件之间的相对运动,可以加工出各种圆柱形、锥形或圆弧形表面。车削加工的优点包括加工效率高、能加工复杂曲面、尺寸精度和表面质量好等。常用于制造轴类零件、轮毂、齿轮等。钻削加工钻削是一种常见的机械加工方法,用于在工件表面制造孔洞。钻头的旋转切削作用能够高效地去除被加工材料,生产出精度较高的孔洞。钻削加工广泛应用于机械制造、航空航天等行业,是实现零件装配和连接的重要工艺。钻削加工工艺包括选择合适的钻头、控制切削参数、以及钻孔过程中的润滑冷却等,需要综合考虑工件材料性质、孔洞尺寸精度要求等因素。磨削加工高精度磨削磨削加工利用砂轮在高速摩擦下精确去除工件表面微小的金属层,可实现极高的尺寸精度和表面光洁度。多种砂轮选择磨削加工使用不同材质和形状的砂轮,以适应不同工件和加工要求,可实现多种加工目标。自动化控制现代磨削加工装备配备数控系统,可精确控制加工参数,实现高效、高精度的自动化生产。其他加工方法激光加工利用高能量的激光束进行精确的切割、焊接、钻孔等加工工艺。适用于金属、塑料等材料的加工。水射流加工使用高压水切割工艺,可加工各种材料,尤其适用于无法用机械切割的硬质材料。等离子加工通过高温等离子切割金属,相比传统方式具有更高的切割速度和更细的切割缝隙。电子束加工使用高能电子束照射材料,可实现精密切割、钻孔、焊接等,广泛应用于航天航空等行业。电火花加工原理电火花加工利用高压电脉冲在电极与工件之间产生的强烈放电,从而在工件表面产生微小的熔融坑，实现工件的去除加工。特点无接触加工、可加工各种导电材料、不会产生机械应力和变形、可加工复杂形状。应用常用于加工硬脆难加工材料、制造模具、冲压模具、复杂零件的加工等。电化学加工电化学原理通过电流在电解质溶液中进行金属阳极溶解的物理化学过程，实现金属材料的精密加工。电极配置工件作为阳极，电解液填充在阳极和阴极之间的间隙中，形成闭合的电路。电解液特性电解液的选择对加工效果和表面质量有重要影响，需要考虑导电性、粘度等参数。优势特点无切屑生成、低应力加工、可加工难加工材料、加工表面光洁度高等优点。光学加工光学抛光利用机械、化学或电化学的方法来精加工和清洁光学表面,以获得镜面级光洁度和平整度。这对于制造高性能的光学镜头和透镜至关重要。光刻技术利用光照射在光敏材料上,通过化学反应来制造出高精度的微小图案和结构。广泛应用于制造集成电路和微电子元器件。光学切割利用激光、离子束或水射流等技术进行高精度的光学器件切割,能够实现复杂形状的切割和孔加工。广泛应用于制造光学晶体和光学玻璃。测量与检验基础测量和检验是确保产品质量的关键环节。通过掌握各种量具和检验方法，可以准确地评估制造过程和产品性能，发现问题并持续改善。量具与测量方法1常见测量工具游标卡尺、千分尺、微米尺等精密测量工具可准确测量零件尺寸。2测量方法与技巧正确握持工具、避免误读数据、遵循测量操作规程是良好测量的关键。3测量环境因素温度、湿度等环境因素会影响测量结果,需要进行适当补偿。43D扫描测量利用先进的3D扫描技术可全面捕捉零件的形状和尺寸数据。检验方法与设备视觉检测通过肉眼观察确定产品质量,检查尺寸、形状、表面缺陷等。可以使用放大镜、显微镜等增强检查效果。测量设备使用游标卡尺、百分表、千分尺等精密测量仪器,精确测量产品尺寸。借助测量工具可以全面评估产品质量。无损检测利用超声波、X射线、电磁波等无损方式检测内部结构和缺陷,确保产品质量而不破坏外观。尺寸公差与配合尺寸公差尺寸公差是指在制造过程中允许的尺寸偏差范围。这确保了零件可以互相配合,避免了过度精密加工。合理的尺寸公差可以提高生产效率和降低成本。配合配合是指两个零件在装配时如何相互衔接。配合分为过盈配合、过渡配合和间隙配合,根据具体需求选择合适的配合方式。合理的配合可以保证产品的稳定性和使用寿命。表面粗糙度定义与重要性表面粗糙度描述了表面的微观不平整程度,是机械零件质量的关键指标。测量方法可以使用粗糙度仪等测量工具,评估表面的算术平均粗糙度、最大粗糙度等参数。影响因素表面粗糙度受加工工艺、加工参数、材料性能等多方面因素影响。控制技术通过合理选择加工工艺与参数,可以有效提高表面质量,满足使用要求。机械制图基础机械制图是工程制图的一个重要分支,是机械制造的重要工具和依托。它为机械零件的设计、制造和装配提供图纸依据,是机械工程师的重要语言。图纸的表达方法多视图表达工程图纸通常包括三视图或多视图,展示零件的正面、俯视和侧视,使读图者能全面了解零件的形状和尺寸。尺寸标注图纸上清晰标注各个关键尺寸,确保生产和装配过程中的精确度。公差标注图纸还需标注各尺寸的公差范围,确保零件制造符合指定的技术要求。剖面图表达复杂零件还可以采用剖面图,切开零件内部结构,展示内部细节。图纸的测量与标注准确测量使用精密量具准确测量尺寸,确保图纸标注的精确性。合理标注根据产品特性和制造要求,合理选择标注方式,提高图纸的可读性。公差管控合理设置尺寸公差,确保零件装配和性能指标满足设计要求。标注格式遵循机械制图标准,采用统一的标注格式,提高图纸的可读性和使用效率。装配图与零件图装配图装配图展示了零件如何组装在一起形成一个完整的机械装置。它显示各个零件的相对位置、尺寸公差和装配要求。零件图零件图是单个零件的详细图纸,包含了尺寸、材料、表面粗糙度等规格信息,是生产该零件的依据。图纸表达装配图和零件图采用标准化的表达方式,从多个视角展示关键信息,确保机械制造过程的准确性。公差标注的方法标注尺寸公差根据零件尺寸公差要求在图纸上标出公差值。确保制造及装配符合设计要求。选择恰当公差等级根据零件使用环境和功能选择合适的公差等级,既满足使用要求又提高加工效率。使用标准公差符号采用ISO公差标准的统一符号,如±、IT等,确保图纸表达准确无歧义。合理标注尺寸选择关键尺寸标注,避免过多繁琐标注,提高图纸的清晰性和可读性。几何公差的表达1位置公差规定了一个特征在基准面或轴线相对于工件的位置范围。2形状公差规定了一个特征的几何形状在允许范围内的偏差。3方向公差规定了一个特征的方向相对于基准轴线或面的偏差。4径向/轴向公差规定了轴向特征或轴向运动的许可偏差。表面处理工艺机械零件表面处理是提高产品性能、延长使用寿命的重要工艺。常见的表面处理工艺包括电镀、喷涂以及其他先进表面处理技术。这些工艺可以增强产品的耐腐蚀性、耐磨性和美观性。电镀工艺表面处理电镀是一种常见的表面处理工艺,可以在金属表面沉积一层其他金属,改善外观和耐腐蚀性。成本效益电镀成本相对较低,能有效提升产品性能,是制造业常用的表面处理手段之一。工艺流程电镀通常包括前处理、电镀、后处理等步骤,确保镀层均匀、牢固附着。镀层类型常见的电镀种类有铬镀、镍镀、铜镀等,不同金属镀层具有不同的特性。喷涂工艺自动喷涂利用喷涂机器人进行自动化喷涂,实现高效、高精度的涂装作业。静电喷涂通过在工件表面产生静电场,使涂料粒子附着在工件上,提高涂料利用率。粉末喷涂使用干粉涂料喷涂,无溶剂排放,环保节能,适用于金属、木材等材料。其他表面处理工艺离子注入通过加速离子束轰击材料表面,在材料表层注入特定元素,改善表面性能。广泛应用于半导体和切削刀具制造。渗氮在高温氨气环境中,将钢材浸泡一段时间,使表层氮元素渗入,提高耐磨性和硬度。常用于机械零件表面处理。化学镀将工件浸入含有金属离子的溶液中,通过化学反应在表面沉积金属层。无需电源,成本低,用于电子电器件和装饰品。喷砂用压缩空气喷射细小硬质磨料,对工件表面进行机械打磨,消除表面缺陷,提高表面粗糙度