第一节 机械制造工程学科的发展,一、机械制造技术的发展 1、什么是机械制造技术? 用机器加工零件（工件）的技术，用切削方法加工零件。 （狭义） 机器：称机床(工作母机) 机械制造技术也称制造某种机器的技术，如汽车、飞机等。 2、制造技术（广义） 用机械加工方法和非机械加工方法（电加工、光学加工、化学加工、电子加工）制造产品的技术统称制造技术。,从原材料进厂一直到成品制造出来各有关劳动过程的总和。包括：原材料运输保管，生产准备，原材料制成毛坏，毛坏制成零件，零件装配成机器,以及检验、试车、油漆、包装等。同时还包括刀具、夹具、量具、辅具制造以及设备维修与动力供应等。 生产过程包括直接生产过程和辅助生产过程,原料库,毛坯生 产车间,机加 车间,热处理 车间,装配 车间,油漆 车间,成品库,技术部,采购部,生产部,管理部,营销部,第二节 生产过程、工艺过程、工艺系统,一、机械产品的生产过程,机械制造厂的构成,机械产品生产过程,工艺过程可分为：,铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。 机械制造工艺过程一般指零件的机械加工工艺过程和装配工艺过程。,二、机械加工工艺过程 （一）工艺过程的概念 在生产过程中，凡改变生产对象形状、尺寸、相对位置和性能（物理、化学、机械）的过程，称工艺过程。其他过程则为辅助过程，如材料运输、保管、动力供应设备维修等。 工艺过程是生产过程的一部分，是直接生产过程。 用文件形式确定下来的工艺过程称为工艺规程。,（二）机械加工工艺过程的组成,工序是组成工艺过程的基本单元,工艺由约干道工序组成 每一工序又可分为多个安装、工位、工步和走刀。,1、工序 工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地），对同一个（或同时对几个）工件所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） 连续加工,工序包括三要素,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）。,同一零件、相同的加工内容可以有不同的工序安排。,适于单件小批量生产,适于大批量生产,2、安装,安装是工序中装夹工件所完成的那部分工艺过程。在一道工序中可以进行多次安装。如上图；在平面磨床上，磨车床的刀架座需装夹4次。 注意：从减少安装误差和装夹工件的时间来考虑，应尽量减少安装次数。,3、工位,同一工序中，为减少因多次安装带来的误差和时间损失，采用转位工作台或者转位夹具。 工位：是在工件的一次安装中，工件相对于机床（刀具）每占住一个确切位置所完成的那一部分工艺过程。 图a为四个工位：钻、扩、铰、装卸,4、工步,在一道工序中可能需加工若干个表面，也可能只加工一个表面而要用若干把刀具或用一把刀具选用若干种不同的切削用量分若干次加工。 工步：是指在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变（仅指转速和进给量）的条件下所完成的那一部分工艺过程。,加工表面不变（可是单个表面或组合表面） 工具不变（四角刀架，换刀） 切削用量不变（转速和进给量）,工步包括三要素,只要有一个要素变化就属不同工步。,例：,该工序含四个工步,为提高生产率有时将几个待加工表面，用几把刀具同时加工，可以看作一个工步，称为复合工步。 当几个相同工步连续进行时，有时为简化工艺文件，看作是一个工步。 如在同一工件上钻若干个直径相同的孔。,5、走刀（又称行程）,有的工序，加工余量较大，需用同一刀具对同一表面进行多次切削， 刀具在加工表面上切削一次所完成的工步部分称为一次走刀（如车大余量的轴，车螺纹、磨外圆）。 生产规模不同，工序划分和每一个工序中包含的加工内容是不同的，一道工序中可以有多次安装，一次安装中可含多个工步、一个工步可含多次走刀。,工 序,安 装,工 位,工 步,走 刀,工艺过程,第三节 生成类型与工艺特点,一、生产纲领 产品生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品年产量。 零件生产纲领：是包括备品率和废品率在内的年产量。 生产纲领是设计工艺规程重要依据，也是设计车间和工段的重要依据。 生产纲领确定后，还应确定生产批量.,二、生产批量,生产批量：每批制造相同产品的数量。零件生产批量 确定生产批量需考虑以下因素： 1）市场需求 生产的组织与安排 产品的制造工作量 生产资金的投入 制造生产率和成本,三、生产类型,根据零件生产纲领和零件本身特征（轻、重、大、小和复杂程度），以及生产专业化程度的不同，生产类型分为三种：单件生产、成批生产和大量生产。,1单件生产特征：产品生产数量少，只做一件或数件； 一个工作地进行多工序和多品种的作业； 重型机器、大型船舶，样机制造属此类型。,2成批生产特征： 产品生产数量较多，按周期成批投入生产； 一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序； 通用机床，数量需求不大，经常更新产品就属此类型。 3.大量生产 特征: 产品生产数量大，需连续不断地进行生产； 一个工作地重复不断地进行某工序的加工； 如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此生产类型。,第四节 工件加工时的定位和基准,一、工件的定位 （一）工件的装夹 工件加工前，必须将工件正确安装在机床或夹具中，安装过程包括定位和夹紧。 定位：使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程，在这一位置接受加工能保证尺寸和形位精度要求。 夹紧：工件定位后将其固定，在加工过程中能承受重力、切削力而保护位置不变的操使其作。 工件固定不动了，是不是定位了？,1、夹具装夹 夹具是按工序要求而专门设计的。 夹具中的定位元件确定位置，夹具中的夹紧装置实现夹紧。只需把工件装到夹具上，工件就相对于机床和刀具占有正确位置，能保证工件的精度要求。,1夹具体 2定位元件 3导向元件 4工件,夹具装夹的特点： 1）易于保证零件加工精度 2）操作简单、生产效率高 3）需制造或购买夹具 4、用于成批生产和大批大量生产。 缺点：需投入夹具费用，在单件、小批量时成本提高。,2、直接找正法,工件定位是由工人用千分表、划针等工具，找正某些表面，以保证被加工表面相对刀具的正确位置 。,优点：减少夹具开支，适合单件小批量生产或对定位精度要求高（误差小于0.01-0.005），夹具难达到时，可用此法。 缺点：效率低、凭经验，对工人要求高。,3、划线找正法,缺点：多一道划线工序，定位精度决定于划线线迹，不很高（一般0.2-0.3）多用于批量小，毛坯精度低和大型工件不宜采用夹具的场合。 优点：减少找正时间，对工人技术要求不高。适于中小批量的复杂铸件或铸件精度较低的精加工工序。,在工件上画出加工表面的位置，按划线用划针找正被加工表面相对刀具的正确位置,（二）定位原理,1、六点定位原理 物体在空间具有六个自由度（XYZ移动XYZ转动），工件定位是采用约束措施限制工件自由度的过程 通常用约束点来描述，一个约束点只限制一个自由度.例如一个长方体工件,六点定位：用6个按一定规则布置的约束点来限制工件的6个自由度，使工件在空间位置中完全确定。 2、工件的实际定位 实际定位中，常用接触面积很小的支承钉作为约束点。,定位元件所限制的自由度数目，与其大小长度、数量及组合关系有关。 1）长短关系：短销限制2自由度，长销限制4自由度 2）大小关系：大支承板（3），条形板（2），支承钉（1） 3）数量关系：一个短V形块限2，两个限4 4）组合关系： 1个条形支承板限2 ，2个条形支承板限3，,3、完全定位与不完全定位完全定位：工件的六个自由度全部被限制,不完全定位：根据加工要求，不需将6个自由度全部限制。,a,1 b,2 c,3 d,4 e,5,不完全定位在生产中是允许的。但有时为了承受夹紧力、切削力、和安装方便,可以多限度工件的自由度,这是必要的，也是合理的。,4、欠定位和过定位,欠定位：根据加工要求，应该限制的自由度而没有被限制。,注意: 1)欠定位不允许存在 2)不完全定位不一定就是欠定位,要判断应限制的自由度是否已被限制.,过定位：同一个自由度同时被2个或2个以上的约束点所限制。也称重复定位。 由于过定位，可能会破坏定位，一般情况是不允许的，但如果工件的定位面精度高，同时定位元件的制造精度也很高，此时不仅不会影响定位，而且还能起到提高刚性的作用，这种情况过定位是允许的。,为减少重复定位造成的加工误差，可采取如下措施： （1）改变定位元件结构,（2）撤消重复定位的定位元件：,5、定位分析方法,按思路分： 正向分析法：从限制了哪些自由度的角度来分析 逆向分析法：从哪些自由度没有限制的角度来分析 按步骤分 总体分析法：从工件定位的总体来分析限制了哪些自由度。该方法易于判断是否存在欠定位。 分件分析法：从各定位面所受约束来分析所限制的自由度。该方法易于判断是否存在过定位。 进行定位分析时，先分析限制自由度较多的定位元件，再分析限制自由度较少的定位元件。,二、基准,基准：是用于来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点线面。 根据基准作用的不同，基准分为设计基准和工艺基准。,（一）设计基准,零件设计图样上所采用的基准。是图纸上用来确定其它点线面位置的那些点线面。它根据零件在产品中功能、作用和加工工艺性来确定。 一般情况应以装配基准作为设计基准,（二）工艺基准,在加工和装配过程中使用的基准。按用途不同 工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 1、工序基准 工序基准是指工序图(工序卡中)上确定被加工表面尺寸、位置所使用的基准，在多数情况下该基准与设计基准重合。,工序基准可以是工件上具体存在的表面，也可以是中心线、对称面或对称线。,2、定位基准,定位基准是指在加工中，使工件在机床或夹具中占有正确位置所采用的基准。定位基准尽可能与设计基准重合.,附加基准(也称辅助基准),3、测量基准,测量基准是指在加工中或加工后，用于测量工件各表面尺寸、形状和位置所使用的基准。,4、装配基准,装配基准：确定零件在部件或产品中位置的基准。 注意：一般用装配基准作为设计基准,用设计基准作定位基准和测量基准.,