機(jī)械制造基礎(chǔ)課件緒論(第一章)

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是機(jī)械類各專業(yè)的主干專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。通過本課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生了解和掌握機(jī)械制造技術(shù)的有關(guān)基本理論、基本知識和基本技能，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。 課 程 介 紹教學(xué)目標(biāo)通過本課程學(xué)習(xí)，使得學(xué)生對制造活動有一個整體、全貌的了解和把握。掌握金屬切削過程的基本理論和基本規(guī)律；掌握機(jī)械加工的基本知識，能夠合理、正確的選擇加工方法與機(jī)床刀具；掌握機(jī)械加工質(zhì)量與控制的基本理論與知識，初步具備設(shè)計專用夾具和制定工藝規(guī)程的能力，以及分析現(xiàn)場工藝問題的能力；了解當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)制造模式的發(fā)展概況，初步具備對制造系統(tǒng)、制造模式選擇決策能力。 學(xué) 習(xí) 方 法 機(jī)械制造

2、技術(shù)基礎(chǔ)是一門綜合性、實踐性、靈活性較強(qiáng)的課程，它涉及了毛坯制造、金屬材料、熱處理、公差配合等方面的知識。因此，希望學(xué)習(xí)本課程時必須重視，即通過學(xué)習(xí)、課程設(shè)計及工廠調(diào)研來更好地體會、加深理解。本書給出的僅是基本概念與理論，真正的掌握與應(yīng)用必須在不斷的實踐理論實踐的循環(huán)中善于總結(jié)，才能達(dá)到真正的掌握這門課程的核心。學(xué)教教 學(xué) 環(huán) 節(jié)課堂講授課堂討論實驗課課外作業(yè)成 績 評 定1. 期末考試成績（50） 2. 出勤及課堂紀(jì)律（10）3. 聽課筆記（5）4. 作業(yè)成績（15）5. 實驗成績（20） 實 驗 安 排 1、機(jī)械制造加工方法； 2、機(jī)械加工質(zhì)量及控制； 3、工藝規(guī)程的制定； 使用教材于俊一

3、、鄒青主編。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M，機(jī)械工業(yè)出版社，2009.2目 錄第1章 緒論第2章 金屬切削過程第3章 機(jī)械制造過程中的加工方法及裝備第4章 機(jī)械加工質(zhì)量及其控制第5章 工藝規(guī)程設(shè)計第6章 機(jī)床夾具設(shè)計第7章 機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā)展第一章 緒 論 第一節(jié) 機(jī)械制造業(yè)在發(fā)展我國國民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用一、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展 新石器時代：大約1萬年前青銅器時代：公元前2000年鐵器時代 ：公元前3400年18世界中葉：蒸汽機(jī)的發(fā)明（第一次工業(yè)革命）（乾隆）19世紀(jì)末 ：內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明（洋務(wù)運動末期、甲午戰(zhàn)爭前）20世紀(jì)50年代：數(shù)控機(jī)床（新中國）20世紀(jì)60年代：數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用（三年自然災(zāi)害、大躍進(jìn)）

4、20世紀(jì)80年代：CAD/CAM（改革開放）20世紀(jì)90年代：綠色制造（改革快車道）國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)；工業(yè)化、現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)動機(jī)和動力源；技術(shù)進(jìn)步的主要舞臺；提高國民生活水平、鞏固國防安全、發(fā)展現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ)國際競爭取勝的法寶。二、機(jī)械制造技術(shù)的地位和作用1865年，清政府在上海創(chuàng)辦江南機(jī)械制造局；1865年，李鴻章創(chuàng)辦了中國近代機(jī)械工業(yè)的金陵制造局；1866年，左宗棠創(chuàng)辦了中國最大的船舶制造廠福州船政局；清末和民初，軍事工業(yè)在機(jī)械行業(yè)中占有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計共 計軍工企業(yè)23個，分布21個省市。建國初期，萬噸水壓機(jī)為代表的各種重型裝備研制成功，標(biāo)志中 國有了自己的工業(yè)脊梁。20世紀(jì)

5、6070年代， “兩彈一星”研制成功以及核潛艇的服役 拉動了軍民企業(yè)的共同發(fā)展。進(jìn)入近代以來，中國的機(jī)械工業(yè)體系發(fā)展的非常迅猛，從民用到 軍用，從陸地到太空，從宏觀到微觀，中國的工業(yè)體系越來越健 全。三、我國的機(jī)械工業(yè)體系： 新中國用了近70年的時間走過了工業(yè)發(fā)達(dá)國家200年的歷程，成就舉世矚目的成績，但與世界先進(jìn)水平比較，我們?nèi)匀挥泻艽蟮牟罹?，我國國民?jīng)濟(jì)建設(shè)中和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需要的重大裝備的國內(nèi)自給率不到50%，高檔制造裝備和科學(xué)儀器大部分依賴進(jìn)口。國內(nèi)企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品的周期高于國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家的新產(chǎn)品開發(fā)周期。國內(nèi)制造業(yè)仍存在著能源資源消耗高、污染嚴(yán)重、自主創(chuàng)新能力薄弱、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨同、

6、服務(wù)率低、高水平人才短缺等問題亟待解決。 大力振興裝備制造業(yè)，是我國政府提出的一項重要任務(wù)，是樹立和落實科學(xué)發(fā)展觀，走新型工業(yè)化道路，實現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。選擇一批對國家經(jīng)濟(jì)安全和國防建設(shè)有重要影響，對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有顯著效果，對結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)升級有積極帶動作用，能夠盡快擴(kuò)大自主裝備市場占有率的重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品作為重點，加大政策支持和引導(dǎo)力度，實現(xiàn)關(guān)鍵領(lǐng)域的重大突破。發(fā)展大型清潔高效發(fā)電裝備，包括百萬千瓦級核電機(jī)組、超超臨界火電機(jī)組、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組、整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組、大型循環(huán)流化床鍋爐、大型水電機(jī)組及抽水蓄能水電站機(jī)組、大型空冷電站機(jī)組及大功率風(fēng)力

7、發(fā)電機(jī)等新型能源裝備，滿足電力建設(shè)需要。開展1000千伏特高壓交流和800千伏直流輸變電成套設(shè)備的研制，全面掌握500千伏交直流和750千伏交流輸變電關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)。以一批大型乙烯項目為國產(chǎn)化依托工程，通過引進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新和自主開發(fā)，實現(xiàn)百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備和聚酯成套設(shè)備國產(chǎn)化。進(jìn)行大型煤化工成套設(shè)備的研制開發(fā)，滿足中國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要。研制大型薄板冷熱連軋成套設(shè)備及涂鍍層加工成套設(shè)備，實現(xiàn)成套設(shè)備國產(chǎn)化，滿足汽車工業(yè)和家電等行業(yè)發(fā)展需要。發(fā)展大型煤炭井下綜合采掘、提升和洗選設(shè)備以及大型露天礦設(shè)備，實現(xiàn)大型綜采、提升和洗選設(shè)備國產(chǎn)化。開發(fā)大型海洋石油工程裝備、30萬噸礦石和原

8、油運輸船、海上浮動生產(chǎn)儲油輪(FPSO)、10000箱以上集裝箱船、LNG運輸船等大型高技術(shù)、高附加值船舶及大功率柴油機(jī)等配套裝備。以鐵路客運專線、城市軌道交通等項目為依托，通過引進(jìn)消化吸收先進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng)新相結(jié)合，掌握了時速350公里以上高速列車復(fù)興號等裝備核心技術(shù)，使中國軌道交通裝備制造業(yè)在較短時間內(nèi)達(dá)到世界先進(jìn)水平。發(fā)展大氣治理、城市及工業(yè)污水處理、固體廢棄物處理等大型環(huán)保裝備，以及海水淡化、報廢汽車處理等資源綜合利用設(shè)備，提高環(huán)保設(shè)備研發(fā)制造水平。滿足鐵路、水利工程、城市軌道交通等建設(shè)項目的需要，加快大斷面巖石掘進(jìn)機(jī)等大型施工機(jī)械的研制，盡快掌握關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)。發(fā)展重大工程自動化控制

9、系統(tǒng)和關(guān)鍵精密測試儀器，滿足重點建設(shè)工程及其他重大(成套)技術(shù)裝備高度自動化和智能化的需要。發(fā)展大型、精密、高速數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件，改變大型、高精度數(shù)控機(jī)床大部分依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，滿足機(jī)械、航空航天等工業(yè)發(fā)展的需要。發(fā)展新型紡織機(jī)械，重點對日產(chǎn)200噸以上滌綸短纖維成套設(shè)備、高速粘膠長絲連續(xù)紡絲機(jī)、高效現(xiàn)代化成套棉紡設(shè)備、機(jī)電一體化劍桿織機(jī)和噴氣織機(jī)等新型成套關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)紡織行業(yè)技術(shù)升級。發(fā)展集成電路關(guān)鍵設(shè)備、新型平板顯示器件生產(chǎn)設(shè)備、電子元器件生產(chǎn)設(shè)備、無鉛工藝的整機(jī)裝聯(lián)設(shè)備、數(shù)字化醫(yī)療影像設(shè)備、生物工程和醫(yī)藥生產(chǎn)專用設(shè)備等，促進(jìn)裝備制造業(yè)全面升級。發(fā)展新型、大馬力

10、農(nóng)業(yè)裝備，提高大馬力拖拉機(jī)、半喂入水稻聯(lián)合收割機(jī)、玉米聯(lián)合收割機(jī)、采棉機(jī)等國產(chǎn)化水平和技術(shù)檔次，改變拖拉機(jī)、新型農(nóng)業(yè)裝備主要依賴進(jìn)口的狀況。發(fā)展民用飛機(jī)及發(fā)動機(jī)、機(jī)載設(shè)備。一、生產(chǎn)過程、工藝過程和機(jī)械加工工藝過程1. 生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善酚嘘P(guān)勞動過程的總和。一般機(jī)械廠都是從其他工廠取得制造機(jī)器所需要的原材料或者半成品。 生產(chǎn)過程包括：原材料采購運輸和保管，原料做成毛坯，毛坯制造稱為零件，零件和產(chǎn)品的裝配、檢驗、表面修飾和包裝等勞動過程。第二節(jié) 機(jī)械制造廠的生產(chǎn)過程和工藝過程 隨著機(jī)械產(chǎn)品的復(fù)雜程度不同，其生產(chǎn)過程可以由一個車間或一個工廠完成，也可以由多個工廠聯(lián)合完成。例如：2

11、. 工藝過程 生產(chǎn)過程中，是指直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸及相對位置和性質(zhì)等，使之成為成品或半成品的過程，稱為工藝過程；其他過程成為輔助過程。例如數(shù)據(jù)統(tǒng)計、運輸?shù)取?工藝過程可根據(jù)其具體內(nèi)容分為以下幾個方面：3. 機(jī)械加工工藝過程 采用各種加工辦法（車、銑、刨、磨、鉆、鏜、電火花等）直接改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置與性質(zhì)等，使之成為零件的工藝過程成為機(jī)械加工工藝過程。它直接決定了零件和機(jī)械產(chǎn)品的精度，是整個生產(chǎn)過程的重要組成部分。生產(chǎn)過程工藝過程機(jī)械加工工藝過程 本課程講述的機(jī)械加工工藝過程和裝配工藝過程，鍛造、鑄造、沖壓、焊接等工藝過程是在“材料成型技術(shù)基礎(chǔ)”課程中討論，熱處理則是在“工程

12、材料”課程中討論。 一個同樣要求的零件，可以采用幾種不同的工藝過程來加工，但其中總有一種工藝過程在給定條件下是最合理的，人們把工藝過程的有關(guān)內(nèi)容用文件的形式固定下來，用來指導(dǎo)生產(chǎn)，這個文件成為工藝規(guī)程。二、工藝過程的組成機(jī)械加工工藝過程是由一系列的工序組合而成，毛坯依次完成這些工序而成為成品。1. 工序一個工人或一組工人在一個工作地點對一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程，叫工序。 工序具有兩個基本的特征（1）工序中的工人、工件和所用的機(jī)床或工作地點不能改變，否則就是另一工序。（2）加工如果中間插入時效處理，則破壞工序的連續(xù)性，應(yīng)把這兩次加工分成兩道工序。 2. 工步工步是工序的組成

13、單元，在加工表面（或者裝配時的連續(xù)表面）加工（或裝配）工具不變的情況下，所聯(lián)系完成的那一部分工序稱為工步。3. 走刀在一個工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可以分為幾次切削。每切削一次，就成為一次走刀。 如圖8.1所示階梯軸，其工序劃分為表8.1所示。在工序1中，車端面和鉆中心孔是兩個工步，在工序2中，車外圓、切槽和倒角是三個工步。圖8.1 階梯軸簡圖表8.1階梯軸工藝過程 在機(jī)械加工過程中，為了簡化工藝文件，對于在一次安裝中連續(xù)進(jìn)行的若干相同的工步，通?？醋鲆粋€工步，如下圖8.2所示零件上四個15的孔，在一道工序經(jīng)連續(xù)鉆削而成，可以視為一個工步。 如圖8.3所示，為了提高生產(chǎn)率，用幾把刀具同時

14、加工幾個表面的工步為復(fù)合工步。通常在工藝文件上，復(fù)合工步也是為一個工步。圖8.2 簡化相同工步圖8.3 復(fù)合工步4. 安裝與工位 工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工藝過程，稱為安裝。在一道工序內(nèi)，工件可能安裝一次或者幾次，然而為了減少裝夾誤差，安裝次數(shù)越少越好。 為了減少工件的安裝次數(shù)，在加工中常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺、回轉(zhuǎn)夾具或移動夾具及多軸機(jī)床，可使得工件在一次安裝中在機(jī)床上分別處于不同的位置進(jìn)行加工。 如圖8.4，利用回轉(zhuǎn)工作臺，在一次安裝中順次完成裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)亂和鉸孔等四工位加工。采用多工位加工可以減少工件安裝次數(shù)，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。圖8.4 多工位加工工位1-裝卸工件工位2

15、-鉆孔工位3-擴(kuò)孔工位4-鉸孔 第三節(jié) 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型 社會對于機(jī)械產(chǎn)品的需求是多種多樣的，有些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有些結(jié)構(gòu)簡單；有些產(chǎn)品技術(shù)要求高，比較精密，有些就不需要那么精密；有些產(chǎn)品社會需求量比較大，有些比較小。根據(jù)加工零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件本身的額特性（輕重、大小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、精密程度等）。將零件的生產(chǎn)類型分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種。單件生產(chǎn)：單個地生產(chǎn)不用的產(chǎn)品，很少重復(fù)，甚至于完全不重復(fù)。即產(chǎn)品的品種繁多，每種產(chǎn)品僅制造一個或者少數(shù)幾個。例如重型機(jī)器制造、專用設(shè)備制造和新產(chǎn)品的試制等。2. 大量生產(chǎn)：產(chǎn)品的產(chǎn)量很大，在每臺機(jī)床上長期重復(fù)完成某一個工件的某道工序。例如汽車

16、、拖拉機(jī)、自行車、軸承等產(chǎn)品的制造，通常屬于大量的生產(chǎn)。3. 成批生產(chǎn)：一年中分批的制造相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)周期程周期性的重復(fù)。例如機(jī)床制造、電動機(jī)和紡織機(jī)械的生產(chǎn)均屬于成批生產(chǎn)。4. 生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計劃。 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)可以按照下式計算： 式中： 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件年）； 產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺年）； 每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺） 備品率； 廢品率。 生辰綱領(lǐng)對工廠的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)組織起了決定性的作用。生產(chǎn)綱領(lǐng)不同，生產(chǎn)的專業(yè)化程度，采用的工藝方法、機(jī)床設(shè)備和工藝裝備等也不相同。 表8.3 各類生產(chǎn)類型的工藝特征 第四節(jié) 基 準(zhǔn) 用來確定生產(chǎn)對象幾何要

17、素幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面，稱為基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)可以分設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。一、設(shè)計基準(zhǔn) 設(shè)計圖樣上標(biāo)注設(shè)計尺寸所依據(jù)的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計基準(zhǔn)。例如，在圖4-1所示的鉆套，軸線o-o是外圓40h6及內(nèi)孔D的設(shè)計基準(zhǔn)；端面A是端面B、C的設(shè)計基準(zhǔn)；內(nèi)孔D的軸心線是40h6外圓的徑向圓跳動和B面端面圓跳動的設(shè)計基準(zhǔn)。在圖4-2所示的圖形中，外圓40是外圓60的設(shè)計基準(zhǔn)。圖4-1圖4-2圖4-3所示的零件，60是外圓40及內(nèi)孔24的設(shè)計基準(zhǔn)；端面B是端面C、D的設(shè)計基準(zhǔn)；外圓60是40和24內(nèi)孔同軸度的設(shè)計基準(zhǔn)。圖4-3二、工藝基準(zhǔn) 工藝過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。按其用途不同，又可分為工序基準(zhǔn)

18、、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn) 在工序圖上用來確定本工序加工表面尺寸、形狀和位置所依據(jù)的基準(zhǔn)。 圖4-4是一個工序簡圖，圖中端面C是端面T的工序基準(zhǔn)，端面T是端面A、B的工序基準(zhǔn)，圖4-4 孔中心外圓D和內(nèi)孔d的工序基準(zhǔn)。為了減小誤差盡量使得設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)重合定位基準(zhǔn) 在加工中用作定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)的點、線、面，在工件上有時不一定具體存在（孔的中心線、軸的中心線），而常由某些具體的定位表面來體現(xiàn)，這些定位表面就稱為定位基面。測量基準(zhǔn) 工件在加工中或者加工后，測量尺寸和形位誤差所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為裝配基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn) 裝配時用來測量零件或部件在產(chǎn)品中相對位置所依據(jù)的基

19、準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。 第五節(jié) 工件的裝夾與定位一、工件的裝夾 工件在加工前，必須使工件在機(jī)床上或夾具中占有某一正確的位置，這個過程稱為定位。為了使定位好的工件在加工過程中始終保持正確的位置，不受切削力、慣性力等力的作用而發(fā)生位移，還需要將工件壓緊夾牢，這個過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個過程合稱為裝夾。 定位過程與夾緊過程都可能使得工件偏離所要求的正確位置而產(chǎn)生的定位誤差與夾緊誤差，這兩者之和就是裝夾誤差。 工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對生產(chǎn)率、加工成本及操作安全都有直接影響。 工件裝夾有找正裝夾和夾具裝夾，找正裝夾又可分為直接找正裝夾和劃線找正裝夾。直接找正裝夾 用劃針、千分表直接按工件表面

20、找正工件的位置并夾緊，稱為直接找正裝夾。直接找正裝夾效率低，對操作工人技術(shù)水平要求高，但如果用精密的檢具細(xì)心找正，就可以獲得很高的定位精度（0.010.005mm），這種方法多用于單件生產(chǎn)或裝夾精度要求特別高的場合。劃線找正裝夾 根據(jù)零件圖紙要求，在工件劃出中心線、對稱線和待加工面的輪廓線、找正線，然后找正線找正工件在機(jī)床上的位置并夾緊，這種裝夾方式稱為劃線找正裝夾。 與劃線找正裝夾方法相比，劃線找正方法增加了一道技術(shù)水平要求高且費時的劃線工序，生產(chǎn)率低，由于劃線的線條本身就有一定寬度，故其找正誤差大（0.20.5mm）。劃線找正裝夾多用于單件小批量難以用直接找正的方法裝夾的、形狀比較復(fù)雜的鑄件或鍛件。夾具裝夾 產(chǎn)品產(chǎn)量