《机械制造基础》课件

机械制造基础从材料选择、加工工艺到产品设计,了解机械制造的方方面面,掌握机械制造的基础知识和技术。序言课程概述本课程旨在全面介绍机械制造的基本原理、工艺流程和关键技术,为学生奠定坚实的机械制造基础。实践应用课程将安排实践环节,让学生亲身体验机械制造过程,培养动手能力和解决问题的技能。行业前景机械制造是国民经济的支柱产业,本课程为学生未来从事相关工作奠定基础。机械制造的概念机械制造是一种利用各种机器设备和加工方法来制造机械部件和产品的过程。它涵盖了从设计、制造到装配等各个环节,是工业生产的重要组成部分。机械制造的核心在于将金属或其他材料经过切削、成型等工艺加工成所需要的零件,再通过装配组合成完整的机械产品。这个过程需要大量的专业知识和技术应用。机械制造的特点1高度专业化机械制造涉及众多学科,需要专业化的知识和技能。2快速迭代更新机械制造技术日新月异,时刻需要跟上最新的工艺和设备。3高度自动化现代机械制造广泛采用数控技术和机器人等自动化设备。4质量与安全至关重要机械产品的质量和安全性是机械制造的核心目标。机械制造的发展历程早期手工制造时代机械制造起源于人类利用简单工具和原料进行制造的手工作业时代。机械革命时代18世纪工业革命带来了蒸汽机、铁路等机械设备的广泛使用,机械制造进入了新的阶段。电气时代电力技术的发展推动了机械制造的自动化和规模化生产,提高了效率和产品质量。信息时代计算机、数控技术的应用使机械制造迈入了数字化和智能制造的新时代。机械制造的分类按生产性质分类包括生产加工型、装配型、维修型和研发型等。按生产工艺分类包括铸造、锻压、焊接、切削等不同加工工艺。按产品用途分类包括机床、汽车、飞机、电子等行业的专门制造。按生产规模分类包括大批量生产、小批量生产和定制生产等。机械零件的组成基本结构机械零件由轴、壳体、轴承、传动装置等基本元件组成，构成机械设备的骨架和动力传递系统。功能分类按功能可分为传动件、连接件、配合件和支承件等，各自具有不同的设计和制造要求。材料选择零件材料的选择需要考虑强度、耐磨性、加工性等因素，以确保零件在使用过程中的可靠性。几何形状零件的几何形状设计直接影响其强度、刚度、重量以及制造工艺的选择。机械零件的材料金属材料钢铁、铝合金、铜合金等金属材料是机械零件最常用的材料。它们具有良好的强度、硬度和耐磨性。塑料材料塑料材料如尼龙、聚丙烯等可用于轻负荷的机械零件制造,具有质量轻、价格低廉的特点。陶瓷材料陶瓷材料耐高温、耐腐蚀,可用于制造工业用特种零件,如发动机活塞。复合材料复合材料结合不同材料的优点,用于制造轻质高强的机械零件,如碳纤维增强塑料。机械零件的尺寸公差尺寸公差是指在制造过程中，零件的实际尺寸相对于标准尺寸所允许的偏差范围。合适的尺寸公差可确保零件能够正常装配和运行。合理选择尺寸公差等级是保证机械制造质量的关键。过紧的公差需要更高的加工精度，通常成本更高。机械零件的表面质量表面质量是机械零件的重要指标之一。它不仅影响零件的外观,还直接关系到零件的使用性能和使用寿命。优良的表面质量可提高零件的耐磨性、耐腐蚀性、密封性和精度。表面粗糙度几何形状精度表面完整性通过加工工艺控制通过制造工艺和检测手段控制通过工艺参数和检测手段控制机械制造的基本工艺1铸造工艺通过将金属熔融并浇注入模具中,最终制造出各种复杂形状的铸件。广泛应用于机械制造过程中。2锻造工艺利用外力对工件进行塑性变形,可以制造出高强度、高精度的零件。常用于生产轴类、齿轮类等机件。3焊接工艺通过局部熔融或压力的方式,将两块或多块金属固定在一起。广泛应用于机械制造的装配过程中。4切削工艺利用刀具切削工件表面,去除多余的材料,从而获得所需的形状和尺寸。是最常用的加工方法之一。铸造工艺1模型制作首先需要制作出所需零件的精确模型。模型材料可以是木材、塑料或金属等,根据零件的尺寸和复杂程度而定。2浇注将熔融的金属材料通过浇口注入模型内腔中,填满整个空腔。这是铸造的核心步骤。3冷却和拆模经过一定时间的冷却后,铸件逐渐凝固成型。最后将铸件从模型中取出,完成整个铸造过程。锻造工艺1加热将金属加热至可塑性温度2塑形利用锤子或压力对金属进行变形3冷却通过控制冷却速度获得所需的组织结构锻造工艺是一种利用外力对金属进行塑性变形的加工方法。它可以通过加热、塑形和冷却等步骤,获得所需形状和性能的零件。锻造工艺具有良好的力学性能、高生产效率和良好的表面质量等优点。焊接工艺1熔焊利用热量使金属熔化并渗透结合2电弧焊通过电流产生的电弧加热金属3气体保护焊用惰性气体保护焊缝免受空气污染焊接工艺是机械制造中一种重要的连接方式。通过熔化或压力作用,将金属零件牢固地结合在一起。焊接工艺种类众多,从简单的熔焊到复杂的电弧焊和气体保护焊,各有特点和适用场景。熟练掌握焊接技术是机械制造的关键一环。切削工艺1选择合适的切削工具根据工件材料和加工要求选择合适的刀具。2调整切削参数确定合适的切削速度、进给率和切深。3控制切削过程监控切削过程中的温度、振动和表面质量。4优化加工工艺根据加工结果不断优化切削工艺参数。切削工艺是机械制造中最常用和最重要的基本工艺之一。通过切削加工可以获得各种复杂的零件形状和尺寸。切削工艺涉及刀具的选择、切削参数的调整、切削过程的控制以及加工工艺的优化等关键环节。掌握切削工艺的关键技术对于提高加工质量和效率至关重要。机床分类和选用机床类型机床根据加工零件的原理和加工方式分为车床、铣床、磨床等几大类。每种机床都有其特点和适用范围。选用考虑选用机床时需要考虑加工工艺、零件尺寸、所需精度等因素。同时也需要考虑机床的动力性能、加工速度、刚性等指标。技术趋势随着技术的发展,数控机床越来越广泛应用,可以实现高精度、高效率的加工。未来机床将向智能化、柔性化方向发展。刀具的种类和选用铣刀铣刀用于对金属表面进行铣削加工,能够快速、高效地切削各种金属材料。根据加工对象的不同,铣刀有多种类型可供选择。车刀车刀用于对金属棒料或管材进行车削加工,可加工出各种复杂的外形。车刀的选用需考虑材料、加工工艺等因素。钻头钻头用于在工件上钻孔,有规则和不规则两种形状。选用时应根据工件材质、孔径大小及加工精度需求进行选择。刨刀刨刀用于对金属表面进行刨削加工,可获得光滑的表面质量。选用时应考虑材料硬度、加工余量等因素。量具的种类和选用常用量具常见的量具包括卡尺、千分尺、百分表、楔规、角度块等,用于测量尺寸、角度、表面粗糙度等参数。选用原则选用量具时需考虑测量的精度要求、被测物品的特点、操作方便性等因素,选择最适合的量具。精度等级量具有不同的精度等级,从粗到细依次为1级、2级、3级,选用时需根据实际需求选择合适的等级。校准维护量具使用前后需定期校准,以确保测量数据的准确性。同时需保持量具清洁、干燥,避免损坏。测量的方法和误差1直接测量使用量具直接测量尺寸和形状2间接测量通过数学公式计算出尺寸和形状3相对测量与标准尺寸进行比较4测量误差由于工艺、环境等因素造成的偏差机械制造中常用各种测量方法来确定零件的尺寸和形状。直接测量使用量具直接获取数据，间接测量通过计算得出结果，相对测量则与标准尺寸进行比较。但不可避免会产生一定的测量误差,需要通过严格的质量控制来最小化误差。机械加工的质量控制检测与评价通过各种检测手段监控加工质量,对不合格产品进行及时纠正和改善。过程控制制定严格的工艺标准,实时监控关键工艺参数,确保每个工序都在受控状态下进行。质量保证建立完善的质量管理体系,从设计、采购、生产到交付全程控制,确保最终产品满足客户需求。机械装配的基本方法螺栓/螺母连接利用螺栓和螺母之间的螺纹摩擦力实现零件的可拆卸连接。这种方法简单、可靠、便于维修。焊接连接通过高温将金属部件融化并结合在一起,产生一体化结构。焊接连接强度高、耐久性好,适用于大型零件。压装连接利用配合压力,将一个零件强行嵌入另一个零件中。这种方法连接紧密、传力良好,适用于轴承、滚轮等。键连接通过键的剪切力实现轴向和周向的传力,广泛应用于电机、风扇、皮带轮等。易于安装和拆卸。机械装配的质量保证质量检查对机械零件进行严格的尺寸、表面质量和外观等检查,确保零件符合设计要求。过程控制在装配过程中,实时监控各个工序,确保每一步都按照标准流程进行。质量管理建立完善的质量管理体系,对装配全过程进行严格控制,及时发现和解决问题。机械制造的工艺设计确定制造工艺根据产品结构、材料、生产要求等因素,选择适合的制造工艺,如铸造、锻造、焊接、切削等。优化工艺参数对各个工艺环节进行细致分析,并调整关键参数如温度、压力、转速等,以提高产品质量。制定工艺路线确定各工艺环节的顺序和连接方式,制定合理可行的工艺路线,以确保生产效率和产品合格率。编制工艺文件将工艺设计的各项内容整理归档,形成工艺规程、工艺卡、操作指导书等标准化文件。机械制造的自动化1灵活性自动化制造系统可以根据需求快速调整生产线配置和产品种类。2精准性自动化设备能够提高生产精度并降低人工操作误差。3高效性自动化生产大幅提升了生产效率和产能,缩短了生产周期。4智能化智能制造技术与自动化设备的结合实现了生产过程的智能监控和优化。机械制造的环境保护节能减排通过采用先进的生产技术和工艺,降低能源消耗和污染排放,实现可持续发展。绿色制造使用环保材料,减少对环境的负面影响,推广清洁生产,打造环保型制造业。废弃物处理合理处理生产过程中产生的废弃物,避免二次污染,实现资源循环利用。安全生产制定和执行严格的安全生产制度,确保职工安全,预防环境事故发生。机械制造的安全生产安全生产至关重要机械制造涉及各种重型设备和危险工艺,确保安全生产是企业首要任务。严格执行各种安全条例,切实保护员工及公众安全。全面的安全管理体系建立安全生产责任制,落实安全生产目标和措施。开展全员安全教育培训,提高员工安全意识和操作技能。主动预防事故发生定期检查设备设施,消除事故隐患。制定应急预案,培训应急响应能力。确保工作环境安全卫生,最大限度避免伤害事故。使用安全防护设备根据不同工艺和岗位,配备多种安全防护设备,如防尘口罩、劳保手套、防护眼镜等,保护好员工的人身安全。机械制造的成本核算10%降本增效通过优化生产工艺和提高管理水平来降低成本,提高利润率。20%直接材料成本原材料和零部件采购成本占总成本的比重较大。30%人工成本劳动力成本是影响机械制造成本的重要因素。40%制造费用机器设备折旧、电力、水电等支出占总成本的一大部分。机械制造的管理生产流程管控通过严格的生产管理,确保工序流畅运转,提高产品质量和生产效率。供应链协调协调原材料采购、仓储、物流等环节,确保及时供应,降低成本。质量管理体系建立完整的质量管理体系,实施全过程质量控制,确保产品满足标准。项目管理采用科学的项目管理方法,合理规划、组织和控制各项资源,确保项目如期完成。机械制造的发展趋势智能化生产机械制造向着智能化和自动化的方向发展，利用机器人、物联网等技术提高生产效率。环境友好机械制造注重节能减排，采用绿色环保