1、1动力机械制造工艺学绪论 机械制造学科的发展1.机械工业在国民经济中的地位和制造技术的重要性机械工业在国民经济的重要性我国机械制造业状况发 达国家机械制造业的状况2.机械制造学科的发展热加工 铸造、塑性加工、焊接、表面处理等机械制造冷加工 是指零件的机械加工工艺过程和装配工艺过程，包括特种加工技术机械制造学科主要研究内容：机械制造的理论基础机械加工和装配工艺过程设计机械制造系统的自动化、柔性化、集成化和智能化。 21 世纪的制造技术的发展 加工设备向数控技术、精密和超精密、高速和超高速方向2发展;精密加工技术的发展过程： 刀具向超硬刀具材料方向发展; 生 产规 模向多品种、变批量方向发展;工
2、艺 基础将改变;加工误差 um 超精密 精密 一般加工精度10 1910 年 1930 年 1955 年1.0 1930 年 1950 年 1970 年0.1 1940 年 1970 年 -0.01 1960 年 2000 年 -时间 刀具类型 刀具耐热温度允许切削速度1900 年前 碳素刚 200 10 m/s20 世纪初 高速钢 500 30 40 m/s1930 年 硬质合金刀具 800 300 400 m/s2000 年 陶瓷、金刚石刀具1000 1000 m/s3二.课程的研究对象与任务1.机械制造工艺学研究的对象：机械产品的制造工艺，包括产品加工和装配两方面动力机械制造工艺学主要研
3、究动力机械的制造工艺过程。2.本课程的主要任务掌握机械加工和装配方面的基本理论和知识;了解影响加工精度的各种因素，学会分析研究加工质量的方法;学会制定零件机械加工工艺过程和部件、产品装配工艺过程的方法;掌握机床夹具设计的基本原理和方法;了解先进制造技术、认识制造技术的作用和重要性.3 学习的要求：课程的实践性很强，注意实践知识的学习和积累.注意掌握基本概念学 习 一些基本方法， 注意和实际结合第 1 章基本概念41.1 生产过程与工艺过程1.1.1 生产过程1.概念；是指将原材料转变为成品的全过程，也就是从原材料到该产品出厂的全部劳动过程2.组成：原材料的运输和保管含外购件;生 产 准备工作-
4、编写工艺卡片、工装及 设备的准备;毛坯的制造;零件的机械加工和热处理;零件的装配和机器的总成;产 品的 检验和试车;成品的油漆和包装等。注意：生产过程是一个系统工程厂内由若干个车间共同完成现 代化生产趋向于专业化生产，多厂共同协作完成1.1.2 工艺过程1.概念：是生产过程的主要过程。是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。2.工艺过程的种类毛坯制造工艺过程;5机械加工工艺过程; 热处理工艺过程;装配工艺过程;1.2 工艺过程的组成是由若干个顺序排列的工序组成；而每一个工序又可细分为安装、工位、工步和走刀。1.工序概念：一个或一组工人，在一个工作
5、地或一台机床，对同一个或几个工件连续完成的那一部分工艺过程称为工序。划分工序的标志：工作地点；操作工人；加工对象；工作是否连续。图 1.1 阶梯轴简图62.安装概念：工件在机床上或夹具中进行定位和夹紧的过程称为安装，说明：同一道工序可以多次安装，由于装夹误差及影响生产率，因此尽量地减少安装次数。 图 1.2 一道两次安装中加工阶梯轴73.工位概念：工件在一次安装后，与夹具或机床的可动部分相对于刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置称为工位.图 1.3 四工位加工简图4.工步 概念：在一次安装中，加工表面和切削刀具不变的情况下，所连续完成的那部分工序成为工步. 说 明 ：在表 1.1 方案中，车
6、外圆 B 和车端面 J 是两个工步;如在同一工序中连续钻四个 15mm的孔，则仍为一个工步.复合工步：为了提高生产效率常把几个待加工表面用几把刀具同时加工成为复合工步.例如车活塞的三道环槽。8图 1.3a 立轴转 塔车床的一个复合工步 图 1.3b 刨平面复合工步图 1.3c 钻孔、扩孔复合工步 图 1-3d 组合铣 刀铣平面复合工步5.走刀在一个工步中，当加工余量很大时，在刀具、切速和切削量不变的情况下分几次切削，切削一次所完成的工步内9容称为一次走刀。走刀次数又称为行程次数。1.3 生产类型1.3.1 生产性质分为产品的试制、试生产和正式生产产 品试制：生产出少量样机，验证产品的性能和可靠
7、性。通用机床、标准工装。试 生产： 小批生 产，验证生产准备中的工艺设计、设备和工装的完善程度。正式生产：正式投产，按生产计划、工艺条件进行的正规生产。1.3.2 生产纲领生 产纲领：企业在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领，计划期为一年的生产纲领为年生产纲领. 零件年生产纲领按下式计算：N=Qn(1+%)(1+%)式中：N零件的年生 产纲领；10Q产品的年产量；n每台产品中，该零件的数量；%备品率；%废品率。生 产 批量：一次投入或产生同一产品的数量称为批量。按下式计算：n=NA/F式中 : n每批中的零件数量；N年生产纲领规定的零件数量；A零件应该储备的天数；F 一年中的工
8、作天数。1.3.3 生产类型1.生产类型生 产类 型：产品的生产按专业化程度可分为：单件生产、成批生产和大量生产。单件生产产品品种多、每个品种数量较少、工作地点和加工件经常变动；成批生产-品种不多 、产量较多、工作地点和加工件周期11性的轮换。成批生产又分为：大批生产、中批生产、小批生产大量生产品种单一或几种系列化的产品，产量大，工作地点和加工件固定不变说明：产品数量的大小和生产厂专业化程度、产品的品种有关，不是固定的。2.生产类型的工艺特征生 产类 型不同决定：生产组织管理形式不同；机床种类及布置不同；毛坯制造方法不同；所用夹具、工装、刀具不同；装配方法及工人技术要求等方面均有不同。详见表
9、1.2.121.4 工件安装1.4.1 工件的装夹1.定位概念：确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位。2.夹紧概念：工件定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。3装夹（安装）概念：将工件在机床上或夹具中定位夹紧的过程称为装夹（安装）。定位与 夹紧 的区 别 ：定位是使工件占有正确的位置， 夹紧是使工13件保持定位的位置不变，它不起定位作用。一般是先定位后加紧。定位和夹紧的过程可以分别进行，如四爪卡盘；也可以同时进行，如三爪卡盘。常见的定位、加 紧符号；见表 1.3144工件的装 夹方式直接装夹直接找正装夹装夹方式 找正装夹 划线找正装夹夹具装夹 直接装
10、夹：是利用机床上的装夹面来对工件直接定位的方式，如铣连杆端面。图 1.5 直接装夹方式直接找正装夹：是根据工件的某些表面，利用划针、百分表或目测来找正工件的位置。例如图 1.6 的偏心工15件加工。图 1.6 直接找正装夹 图 1.7 划线找正装夹特点 ：装夹精度不高，一般误差在 0.10.5mm；效率低;一般只适用于单件小批、形状简单、体积小的工件.对装夹精度要求很高，且专用家具不能保证时，也只能用精密量具进行直接找正。划线找正装夹：对于形状复杂，尺寸、重量均较大的毛坯件。如其精度较低不能按其表面找正，可根据加工的要求，预先在工件上划好线，然后用划16针、百分表按划线找正工件位置的方法。见图
11、 1.7。图 1.8 划线找正装夹方法特点：增加一道划线工序，装夹精度比直接找正装夹低，一般误差在0.20.5mm， ，但比直接找正需要时间短。 夹具装夹；根据工件某一加工工序的加工要求，在夹具上专用的 定位、夹紧元件,工件可迅速、准确地装夹在夹具中。17图 1.8 工件、夹具和机床之间的位置关系特点 ：高效、装夹精度高的方法，使用于成批、大量生产中.1.4.2 基准的概念概念：基准是零件设计或加工时位置尺寸的起始处，是用来决定零件上各有关表面相互位置所依据的那些几何要素。分基准点、基准线和基准面。分类见下表：设计基准18基准 工序基准 粗基准定位基准 基本精基准工艺基准 测量基准 精基准 装
12、配基准 辅助精基准设计基准：概念：设计图上所采用的基准，即零部件图上用来确定位置尺寸的几何要素，称为设计基准。图 1.9 零件图中的设计基准工艺基准19概念：在工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。分为工序基准 、定位基准、 测 量基准和装配基准 等。工序基准：概念：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置 的基准称为工序基准，即是工序尺寸、位置公差的起始点。图 1.10 工序图中的工序基准 注意：零件加工时应尽量使工序基20准与设计基准重合；在用调整法加工时，工序基准与定位基准重合；在用试切法加工时，工序基准应与测量基准重合。定位基准：概念：在加工中用做定位的基准，即装夹时，
13、使工件在机床上或夹具中占有正确位置所采用的基准称为定位基准。体现定位基准的表面称为定位基准面。图 1.11 工件在加工时的定位基准注意：定位基准应与设计基准和工21序基准重合，否则产生基准不重合误差。a.粗基准：第一道工序使用的定位基准面，都是未加工的毛坯面，称 为粗基准。b.精基准：用已加工 过的表面 作为定位基准称为精基准c.辅助精基准： 只加工时用，装配时不用的基准称为辅助精基准。d.基本精基准 ：定位基准和 装配基准一致称为基本精基准。测量基准：概念：测量时采用的基准，即用来确定被测尺寸、形状和位置的基准称为测量基准。尽22量采用设计基准作为测量基准。图 1.12 测量基准 图 1.1
14、3 装配基准装配基准：概念：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。如图 1.13 齿轮装配在轴上，装配基准是齿轮孔 B 及端面 A。1.5 工件的定位1.5.1 六点定位原理自由度23概念：一个物体在空 间 可能具有的运动，即不确定性为自由度,也称不定度。六面体在 XYZO空间直角坐标系中共有六种独立运动方式：Z Z图 1.14沿三个坐标轴方向的移动：绕三个坐标轴方向的转动：24六点定位原理定 义；工件要进行定位，如果用 定位元件限制了这六个自由度，即工件在空间的位置就完全确定了，这就是定位。图 1.15 工件在空间的定位1.5.1 工件的几种定位情况需要限制的自由度是影响加
15、工精度25而应限制的自由度。加工精度：尺寸精度和位置精度。全定位工件在机床上或夹具中定位，若六个不定度都被限制时称为全定位。图 1.16a 平板孔加工26图 1.16b 搪连杆大头孔部分定位工件在机床上或夹具中定位，若六个自由度没有全部被限制称为部分定位。分下列几种情况：由于工件加工前的结构特点，无法限制、也没有必要限制某些方面的不定度27图 1.17由于工序的加工精度要求，工件在定位时允许 保留某些方面的不定度.工件在两个坐标方向有尺寸和位置精度要求图 1.18a 铣通槽工件 图 1.18b 铣通槽工件定位分析.工件在一个坐标方向有尺寸和位置精度要求28图 1.19 平面加工定位分析总结：在一个坐标方向有尺寸和位置精度要求，至少应限制三个自由度；在二个坐标方向有尺寸和位置精度要求，可限制五个自由度；在三个坐标方向有尺寸和位置精度要求，应将工件六个方面的自由度全部限制，也即使全定位。欠定位是指工件定位时，支撑点所限制的不定度数目少于按照加工要求必须限制的不定度数，欠定位的结 果将无法保证该工序的加工要求29图 1.20a 铣平板键槽工序定位分析图 1.20b 铣槽工序定位分析过定位（重复定位）如某一个自由度同时有一个以上的定位元件来限制。产生定位重复叫过定位。30图 1.21a 插 齿工序定位分析图 1.20b 铣平板键槽工序定位分析
