機械制造工藝學(xué)_第一章

1、機械制造工藝學(xué)主講人:黃舒彥課程內(nèi)容機械制造工藝學(xué)是機械專業(yè)一門重要的專業(yè)課程。本課程主要介紹機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程及生產(chǎn)活動的組織、機械加工過程及其系統(tǒng)。包括機械加工和裝配工藝規(guī)程和基本知識及其設(shè)計。機械加工精度和表面質(zhì)量的概念及其控制方法等。 緒論 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 機床夾具設(shè)計 機械加工精度及其控制 機械加工表面質(zhì)量及其控制 機械裝配工藝過程設(shè)計課程的基本要求課程任務(wù)掌握機械加工和裝配方面的基本理論和知識（如定位原理、尺寸鏈理論、加工精度理論）。了解影響加工質(zhì)量的各項因素，學(xué)會分析、研究加工質(zhì)量的方法。掌握制訂零件機械加工工藝過程和部件、產(chǎn)品裝配工藝過程的方法。掌握機床夾具設(shè)計的基本理論

2、和方法。了解當前制造技術(shù)的發(fā)展及一些重要的先進制造技術(shù)，認識制造技術(shù)的作用和重要性。通過課程學(xué)習(xí)及實驗、生產(chǎn)實習(xí)及課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，培養(yǎng)分析和解決機械制造工藝問題的基本能力。課程的基本要求學(xué)習(xí)方式 課堂講授講授重點、難點。 自學(xué)課程部分內(nèi)容自學(xué)，通過作業(yè)、答疑保證效果。 隨堂測試不定期在課堂上進行隨堂測試，成績記入平時分。 實踐環(huán)節(jié)作業(yè)、練習(xí)、實驗、生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計。考核方法 期末考試70 作業(yè)、 隨堂測試（含實驗）30課程特點與學(xué)習(xí)方法 綜合性注意聯(lián)系和綜合應(yīng)用以往所學(xué)知識。 實踐性注意理論聯(lián)系生產(chǎn)實際，重視實踐性環(huán)節(jié)。 靈活性掌握基本原理，活學(xué)活用。主要參考書1.王先逵. 機械制造

3、工藝學(xué).北京：機械工業(yè)出版社，20132.哈工大等. 機械制造工藝理論基礎(chǔ)/機械制造工藝學(xué)第一分冊. 上海:上?？萍汲霭嫔纾?9803.哈工大等. 機械制造工藝規(guī)程制訂及裝配尺寸鏈/機械制造工藝學(xué)第二分冊.上海:上?？萍汲霭嫔纾?9804.哈工大等. 軸、箱體、絲杠加工/機械制造工藝學(xué)第三分冊.上海:上海科技出版社，19805.盧秉恒. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社, 2005 6.龔定安. 機床夾具設(shè)計原理.西安：陜西科技出版社，19837.于駿一. 典型零件制造工藝. 北京：機械工業(yè)出版社，19898.周澤華. 金屬切削原理. 上海：上?？萍汲霭嫔?，19939.王娜君. 金屬切削

4、原理試題精選與答題技巧.哈爾濱:哈工大出版社，199910.李旦. 機械制造工藝學(xué)試題精選與答題技巧哈爾濱:哈工大出版社，199911.李益民. 機械制造工藝學(xué)習(xí)題集.北京:機械工業(yè)出版社，19871.1 緒論一 主要研究對象機械制造業(yè)的主要任務(wù)就是完成機械產(chǎn)品的決策、設(shè)計、制造、裝配、銷售、售后服務(wù)及后續(xù)處理等，其中包括對半成品零件的加工技術(shù)、加工工藝的研究及工藝裝備的設(shè)計制造。機械制造業(yè)擔負著為國民經(jīng)濟建設(shè)提供生產(chǎn)裝備的重任，為國民經(jīng)濟各行業(yè)提供各種生產(chǎn)手段，其帶動性強，波及面廣，產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的高低直接決定著國民經(jīng)濟其他產(chǎn)業(yè)競爭力的強弱，以及今后運行的質(zhì)量和效益：機械制造業(yè)是國防安全的重要

5、基礎(chǔ)，為國防提供所需武器裝備。機械制造工藝主要研究對象是：機械零件的冷加工和裝配工藝中具有共同性的規(guī)律。1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)一 機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程指原材料開始到成品出廠的全部勞動過程。包括主要勞動過程在（直接生產(chǎn)過程或工藝過程）和輔助勞動過程。工藝過程：直接改變被加工對象的尺寸、形狀和性能。輔助過程：包裝、運輸、設(shè)備維護等。鑄鐵廢鋼鋁錠熱處理機械加工部件裝配鑄 造鐵粉碳粉粉末冶金燒結(jié)粉末冶金件鑄件鍛件鋼板沖 壓鉚、焊接裝 配油 漆缸體曲軸變速箱殼體齒輪發(fā)動機變速器轉(zhuǎn)向器驅(qū)動橋輪胎電器系統(tǒng)其它部件總裝配試 車汽 車鋼材鍛 造圖 汽車生產(chǎn)過程二 機械加工工藝過程概念：通過機械加工的方

6、法，使之達到所要求的形狀、尺寸、表面粗糙度和力學(xué)物理性能，成為合格零件的生產(chǎn)過程。怎樣根據(jù)生產(chǎn)條件及生產(chǎn)規(guī)模來組織零件的制造？其方案又如何制定？1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)二 機械加工工藝過程組成工序：一個或一組工人在一個工作地（機械設(shè)備）對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。 四要素：工人、工作地、工件、連續(xù)完成1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)表1 生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設(shè) 備1 車一端面，鉆中心孔；調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔；車床I2車大外圓及倒角；車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、手工去毛刺銑 床 更適用于單件小批量生產(chǎn)，因為效率不是主要問題，

7、主要應(yīng)減少設(shè)備使用及人員分配。二 機械加工工藝過程組成工序可見，工序安排和工序數(shù)目的確定與零件的技術(shù)要求，零件的數(shù)量和現(xiàn)有工藝條件有關(guān)。1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)表2 生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設(shè) 備1銑兩端面，鉆兩端中心孔專用機床2車大外圓及倒角車床I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去毛刺鉗工臺 更適用于大批大量生產(chǎn)，因為主要問題是提高生產(chǎn)率，宜采用高效專業(yè)設(shè)備，一般來講工序較多。二 機械加工工藝過程組成安裝：每次裝夾下完成的那部分工序內(nèi)容。Q1、以下各道工序的安裝次數(shù)？1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)工序號工 序 內(nèi) 容設(shè) 備1 車一端面，鉆中心孔；

8、調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔；車床I2車大外圓及倒角；車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、手工去毛刺銑 床2次2次1次二 機械加工工藝過程組成工位：在工件的一次安裝中，通過分度或移位裝置，使工件相對于機床床身變換加工位置，則把每一個加工位置上的安裝內(nèi)容稱為工位。1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)工件機床夾具回轉(zhuǎn)部分夾具固定部分分度機構(gòu)二 機械加工工藝過程組成工步：加工表面、切削刀具、切削速度和進給量都不變的情況下完成的工位內(nèi)容。為簡化工藝文件，對于連續(xù)進行的若干個相同的工步，會將其看作一個工步。Q2、以下各工序的工步數(shù)？1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)工序號工 序 內(nèi) 容設(shè) 備1銑兩端面

9、，鉆兩端中心孔專用機床2車大外圓及倒角車床I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去毛刺鉗工臺2次2次3次1次二 機械加工工藝過程組成工步復(fù)合工步：幾把刀具同時參與切削的工步為復(fù)合工步1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)三 機械加工工藝系統(tǒng)組成走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步內(nèi)容。有時因所需切除的金屬層較厚而不能一次切完，需分幾次切削，則每一次切削稱為一次走刀。1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)二 機械加工工藝過程Q3、毛坯為棒料，批量生產(chǎn)時其機械加工工藝過程如下所述，試分析其工藝過程的組成？ 車一端面鉆中心孔，調(diào)頭，車另一端面鉆中心孔，在另一臺車床上將整批工件螺紋

10、一邊都車至30，調(diào)頭車削整批工件的 18外圓，又換一臺車床車 20外圓，在銑床上兩平面，轉(zhuǎn)90度后，銑另外兩平面，最后車螺紋、倒角。答：1、車一端面鉆中心孔，調(diào)頭，車另一端面鉆中心孔； 2、在另一臺車床上將整批工件螺紋一邊都車至30； 3、調(diào)頭車削整批工件的 18外圓； 4、又換一臺車床車 20外圓； 5、在銑床上兩平面，轉(zhuǎn)90度后，銑另外兩平面； 6、最后車螺紋、倒角。1.2 生產(chǎn)過程、工藝過程與工藝系統(tǒng)1.3 生產(chǎn)類型與工藝特點二 生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量：一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品或零件的數(shù)量。計算方式復(fù)雜，需根據(jù)具體情況考慮，涉及以下因素：市場需求趨勢，保證市場供銷量的同時，保證必要的庫存數(shù)量。

11、便于生產(chǎn)的組織與安排，保證多品種產(chǎn)品的均衡生產(chǎn)。產(chǎn)品的制造工作量，大型產(chǎn)品減少批量，中小型產(chǎn)品增大批量。生產(chǎn)資金的投入，小批量有利于資金周轉(zhuǎn)。制造生產(chǎn)率和成本，大批量可采用高效設(shè)備提高效率，降低成本。1.3 生產(chǎn)類型與工藝特點三 生產(chǎn)類型及其工藝特點生產(chǎn)類型：指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。類型劃分主要取決于生產(chǎn)綱領(lǐng)（年產(chǎn)量），但也考慮產(chǎn)品的大小及復(fù)雜程度。在一定范圍內(nèi)，各生產(chǎn)類型間并沒有十分嚴格的界限。1.3 生產(chǎn)類型與工藝特點生產(chǎn)類型零件的年產(chǎn)量（件/年）重型零件中型零件輕型零件單件生產(chǎn)520100成批生產(chǎn)小批510020200100500中批1003002005

12、005005000大批30010005005000500050000大量生產(chǎn)1000500050000三 生產(chǎn)類型及其工藝特點工藝特點劃分生產(chǎn)類型的意義在于：有利于進行生產(chǎn)規(guī)劃和管理。由于生產(chǎn)類型的不同，其零件在加工工藝性、工藝裝備、毛坯制造方法以及對工人的技術(shù)要求等存在很大差異。1.3 生產(chǎn)類型與工藝特點 生產(chǎn)類型工藝特點單件小批量生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)加工對象經(jīng)常變換周期性變換固定不變工件互換性配對制造,沒有互換性,鉗工修配大部分有互換性,少數(shù)鉗工修配全部有互換性毛坯制造及加工余量毛坯多用木模手工造型，自由鍛等,加工余量大部分鑄件用金屬型,部分鍛件用模鍛,加工余量中等鑄件廣泛用金屬型,鍛

13、件廣泛用模鍛,加工余量小機床設(shè)備通用機床,數(shù)控機床或加工中心數(shù)控機床或加工中心,部分采用通用機床廣泛采用專用機床,專用生產(chǎn)線,自動生產(chǎn)線夾具通用夾具或組合夾具專用夾具,可調(diào)夾具廣泛采用專用夾具刀具和量具通用刀具和量具部分采用通用刀具和量具,部分采用專用刀具和量具廣泛采用專用刀具和量具三 生產(chǎn)類型及其工藝特點工藝特點1.3 生產(chǎn)類型與工藝特點單件、小批量生產(chǎn)成批生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)設(shè)備要求低高工人技術(shù)水平高低低高生產(chǎn)率生產(chǎn)成本高低工藝規(guī)程簡單詳細一工件的定位工件裝夾包括兩個概念：定位及夾緊。定位：使工件在機床上或夾具上占有正確的加工位置的過程。夾緊：工件在定位后將其固定，使其在加工過程中能承受重力、

14、切削力等而保持定位位置不變的操作。隨著批量、加工精度要求、工件大小不同，工件裝夾方法也不同。實際生產(chǎn)中主要有3種方法：直接找正裝夾用劃針、百分表等測量工具直接在機床上找正工件的位置，然后夾緊工件。精度高，效率低，對工人技術(shù)水平要求高。大多用于間件小批量生產(chǎn)，或?qū)α慵缶确浅８?，用夾具也很難保證定位精度時。1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位工件裝夾劃線找正裝夾用劃針事先在工件上劃出位置線、找正線和加工線，裝夾時按找正線找正工件的位置，然后夾緊工件。精度不高，效率低，多用于形狀復(fù)雜的鑄件。1.4 工件加工時的定位和基準毛坯孔加工線找正線一工件的定位工件裝夾夾具裝夾將工件裝夾在夾具中，由

15、夾具上的定位元件來確定工件的位置，由夾具上的夾緊裝置進行夾緊。精度和效率均高，廣泛采用。1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理六點定位原理采用六個按一定規(guī)則布置的約束點來限制工件的六個自由度，實現(xiàn)完全定位。自由度被限制，是指工件在此方向上有確定的位置，而不考慮外力的影響。約束點限制自由度應(yīng)理解為，定位支承點與工件定位基準面始終保持緊貼接觸。Q1、磁性工作臺定位幾個自由度？1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理工件的實際定位工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承釘、支承板、夾具支承件和夾具體的凸臺及平面等。1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定

16、位工件以圓孔定位工件以圓孔定位多屬于定心定位（定位基準為圓柱孔軸線）常用的定位元件是定位銷和心軸。定位銷有圓柱銷、圓錐銷、菱形銷等形式；心軸有剛性心軸（又有過盈配合、間隙配合和小錐度心軸等）、彈性心軸之分。1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位有兩種形式：定心定位和支承定位。定心定位與工件以圓孔定位情況相仿。工件以外圓柱面支承定位元件常采用V形塊短V形塊限制兩個自由度，長V形塊（或兩個短V形塊組合）限制四4個自由度。1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理定位分析方法1、組合面定位限制工件自由度的數(shù)目與各定位元件單獨作用限制工件自由度的數(shù)目之和

17、相等。2、分析各定位元件在單獨作用情況下，限制的工件自由度數(shù)目。3、由多到少排列。4、判斷組合后是否存在移動自由度轉(zhuǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)化的情況。4.1 定位元件單個定位時，限制轉(zhuǎn)動自由度的作用在組合定位中不變；4.2 組合定位中各定位元件單個定位時所限制的移動自由度，如相互無重復(fù)，則其作用不變，如重復(fù)，其限制自由度的作用要重新判斷。4.3 判斷方法如下： 1）將重復(fù)定位的元件分首參和次參，如分不出，可假設(shè)； 2）首參定位元件限制移動自由度不變； 3）讓次參定位元件相對首參定位元件在重復(fù)限制移動自由度方向上移動所引起工件的動向，即次參定位元件限制的自由度。1.4 工件加工時的定位和基準1.4 工件加工時的定

18、位和基準一工件的定位定位原理完全定位：工件的六個自由度均被限制。不完全定位：僅限制1-5個自由度，但能夠滿足加工要求。主要有兩種情況工件本身相對于某個點、線是完全對稱的，則工件繞此點、線旋轉(zhuǎn)的自由度無法被限制（即使被限制也無意義）。例如球體繞過球心軸線的轉(zhuǎn)動、圓柱體繞自身軸線的轉(zhuǎn)動等。工件加工要求不需要限制某一個或某幾個自由度。如加工平板上通槽，則只需限制五個自由度就夠了。1.4 工件加工時的定位和基準1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理欠定位：工件加工時必須限制的自由度未被完全限制。欠定位不能保證工件的正確安裝，因而是不允許的。1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理

19、過定位：工件某一個自由度（或某幾個自由度）被兩個（或兩個以上）約束點限制。也稱定位干涉。過定位是否允許，要視具體情況而定：如果工件的定位面經(jīng)過機械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的，有時還是必要的，因為合理的過定位不僅不會影響加工精度，還會起到加強工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過機械加工，但加工精度不高，這時過定位一般是不允許的，因為它可能造成定位不準確，或定位不穩(wěn)定，或發(fā)生定位干涉等。1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理過定位1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理過定位1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位

20、定位原理過定位如圖所示，齒輪坯以內(nèi)孔和一小端面定位，車削外圓和大端面。加工后檢測發(fā)現(xiàn)大端面與內(nèi)孔垂直度超差。試分析原因，提出改進意見。1.4 工件加工時的定位和基準1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理過定位改進方案1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理過定位1.4 工件加工時的定位和基準一工件的定位定位原理過定位1.4 工件加工時的定位和基準二 基準1.4 工件加工時的定位和基準基 準設(shè)計基準工藝基準工序基準定位基準測量基準裝配基準粗基準精基準二 基準設(shè)計基準，工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準有可能存在不重合的情況。1.4 工件加工時的定位和基準二 基準工件上作

21、為定位基準的點或線，總是由具體表面來體現(xiàn)的。而設(shè)計基準則不一定。定位基準除了固有基準外，有時還需要附加基準。1.4 工件加工時的定位和基準附加基準：小刀架上的工藝凸臺二 基準例2、1.4 工件加工時的定位和基準二 基準例2、1.4 工件加工時的定位和基準定位套筒零件第一工序（車削）二 基準例2、1.4 工件加工時的定位和基準定位套筒零件第二工序（鉆孔）二 基準例2、1.4 工件加工時的定位和基準定位套筒零件第三工序（鉆、锪 4 螺釘孔）63二 基準例2、1.4 工件加工時的定位和基準定位套筒零件第四工序（磨內(nèi)孔、端面）定位套筒零件第五工序（磨外圓、臺階面）BACK UP三 生產(chǎn)類型及其工藝特點生產(chǎn)類型：指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。1.3 生產(chǎn)類型與工藝特點生產(chǎn)類型單件生產(chǎn)批量生產(chǎn)小批