《機(jī)械制造工藝學(xué)（3D版）》 課件 第1章 機(jī)械制造工藝的基本概念

第1章機(jī)械制造工藝的基本概念1.1系統(tǒng)及制造系統(tǒng)概念

1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成

1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程 1.1系統(tǒng)及制造系統(tǒng)概念

在自然界和人類社會(huì)中，可以說任何事物都是以系統(tǒng)的形式存在的。為了更方便地討論和研究系統(tǒng)問題，人們用不同的方法對系統(tǒng)進(jìn)行了分類：(1)依據(jù)系統(tǒng)的形成來源，系統(tǒng)可分為自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)。(2)依據(jù)系統(tǒng)存在的形式，系統(tǒng)可分為實(shí)體系統(tǒng)與抽象(概念)系統(tǒng)。(3)依據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系，系統(tǒng)可分為開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)。(4)依據(jù)系統(tǒng)存在的狀態(tài)，系統(tǒng)可分為靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。1.1系統(tǒng)及制造系統(tǒng)概念制造（Manufacturing）有廣義與狹義之分。

(1)狹義的制造（小制造）指的是產(chǎn)品的制作過程。英文的制造解釋為通過體力或機(jī)器制作產(chǎn)品，特別是適用于大批量（Makingofarticlesbyphysicallaborormachinery,especiallyonalargescale）。(2)廣義的制造（大制造或現(xiàn)代制造）指的是產(chǎn)品的全生命周期過程。廣義制造包含四個(gè)過程：概念過程（產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)，生產(chǎn)計(jì)劃）、物理過程（加工，裝配）、物質(zhì)（原材料，毛坯，產(chǎn)品）和產(chǎn)品報(bào)廢與再制造過程。1.1系統(tǒng)及制造系統(tǒng)概念

系統(tǒng)的定義：具有特定功能的，有若個(gè)相互聯(lián)系的要素組成的一個(gè)整體。

制造系統(tǒng)定義：制造系統(tǒng)是制造過程及其所涉及的硬件、軟件和人員所組成的一個(gè)將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或半成品的輸入／輸出系統(tǒng)，它涉及產(chǎn)品生命周期(包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工過程、裝配、運(yùn)輸、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)及回收處理等)的全過程或部分環(huán)節(jié)。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成1.2.1機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程 1.2.2機(jī)械加工工藝過程及其組成 1.2.3機(jī)械加工工藝系統(tǒng) 1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成1.2.1機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程 機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程是指從原材料到該機(jī)械產(chǎn)品出廠的全部勞動(dòng)過程。制造企業(yè)的生產(chǎn)過程，可分為各個(gè)車間的生產(chǎn)過程。其中機(jī)械加工車間主要生產(chǎn)過程包括：(1)生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程產(chǎn)品投入生產(chǎn)前的各項(xiàng)生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作。(2)毛坯的制造過程如鑄造、鍛造和沖壓等。(3)零件的各種加工過程。(4)產(chǎn)品的裝配過程。(5)各種生產(chǎn)服務(wù)活動(dòng)。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，一臺(tái)機(jī)器的生產(chǎn)往往是由許多工廠以專業(yè)化生產(chǎn)的方式合作完成的。產(chǎn)品按專業(yè)化組織生產(chǎn)后，各有關(guān)工廠的生產(chǎn)過程就比較簡單，有利于保證質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本。在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，對于那些與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過程，如毛坯制造,機(jī)械加工，熱處理和裝配等，稱為工藝過程。采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為產(chǎn)品零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成1.2.2機(jī)械加工工藝過程及其組成工藝過程是指生產(chǎn)過程中，直接改變工件形狀、尺寸、材料性能以及裝配等主要過程。機(jī)械加工工藝過程是指用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等使之成為合格零件的工藝過程。要制訂工藝規(guī)程，就要了解工藝過程的組成。工藝過程是由一系列工序組合而成的，毛坯依次通過這些工序而成為成品。每個(gè)工序一個(gè)或若干個(gè)安裝、工位、工步和走刀等。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成(1)工序。

一個(gè)或一組工人，在相同的工作地對一個(gè)或同時(shí)對幾個(gè)工件所續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序有兩個(gè)基本特征：一是工序中的工人、工件和所用的機(jī)床(或工作地點(diǎn))不能改變，否則就是另外一道工序。二是加工過程必須連續(xù)完成，即使粗加工和精加工都是在同一機(jī)床上進(jìn)行，如果中間插入時(shí)效處理，則破壞了工序的連續(xù)性，應(yīng)把這兩次加工分成兩道工序。工序不僅是制訂工藝過程的基本單元，也是制訂工時(shí)定額、配備工人、安排作業(yè)計(jì)劃和進(jìn)行質(zhì)量檢查的基本單元。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成圖1-1階梯軸圖1-1所示的階梯軸，單件小批量生產(chǎn)時(shí)，可按表1-1劃分工序，而大批大量生產(chǎn)時(shí)，工序劃分見表1-2所示。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成工序號

工序內(nèi)容設(shè)備1車端面，鉆中心孔，車全部外圓，車槽與倒角車床2銑鍵槽，去毛刺銑床3粗磨各外圓外圓磨床4熱處理高頻淬火機(jī)5粗磨外圓外圓磨床工序號工序內(nèi)容設(shè)備1銑端面，鉆中心孔銑端面鉆中心孔機(jī)床2車一端外圓，車槽與倒角車床3車一端外圓，車槽與倒角車床4銑鍵槽銑床5去毛刺鉗工臺(tái)6粗磨外圓外圓磨床7熱處理高頻淬火機(jī)8精磨圓外圓磨床表1-2

表1-1

1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成(2)安裝。

工件在被加工之前，需要在機(jī)床上確定與刀具之間的正確位置，這一過程稱為工件的定位。為了確保工件的正確位置在加工過程中不被破壞，需要對工件夾緊固定，稱為工件的夾緊。而完成工件的定位和夾緊的過程稱為裝夾。工件經(jīng)過一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容，稱為安裝。在一個(gè)工序中，工件可能只需要一次安裝，也可能需要幾次安裝。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成(3)工位。為完成一定的工序內(nèi)容，在一次裝夾工件后，工件（或裝配單元）與夾緊或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置所完成的加工稱為工位。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成(4)工步。在加工表面（或裝配時(shí)的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序。如果改變上述任一條件，則應(yīng)作為另一工步。在一個(gè)工序中可以有一個(gè)工步，也可以包括幾個(gè)工步。包括四個(gè)相同表面加工步驟復(fù)合工步1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成(5)走刀在一個(gè)工步內(nèi)，如果需要切去的材料層很厚，可以分成幾次切削，每切去一層材料稱為一次走刀。一個(gè)工步可包括一次或幾次走刀。制訂工藝規(guī)程時(shí)，其詳細(xì)程度可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小來決定。例如，小規(guī)模生產(chǎn)只需制訂到工序，而大規(guī)模流水線連續(xù)生產(chǎn)，為了實(shí)現(xiàn)有節(jié)奏地生產(chǎn)，要嚴(yán)格控制每一工序的時(shí)間，這時(shí)往往要制訂到走刀。1.2生產(chǎn)過程和工藝過程及其組成1.2.3機(jī)械加工工藝系統(tǒng) 零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，必具備一定的條件，既要有一個(gè)系統(tǒng)來支持，稱之為機(jī)械制造工藝系統(tǒng)。通常，一個(gè)系統(tǒng)是由物質(zhì)分系統(tǒng)、能量分系統(tǒng)和信息分系統(tǒng)組成。機(jī)械制造工藝系統(tǒng)的物質(zhì)分系統(tǒng)是由機(jī)床、工件、刀具和夾具所組成。能量分系統(tǒng)是指動(dòng)力供應(yīng)?，F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床、加工中心和生產(chǎn)線，和信息技術(shù)關(guān)系密切，因此，有了信息分系統(tǒng)。機(jī)械加工工藝系統(tǒng)可以是單臺(tái)機(jī)床，如自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和加工中心等，也可以是多臺(tái)機(jī)床組成的生產(chǎn)線。1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型在進(jìn)行機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)之前，首先要確定生產(chǎn)類型，而生產(chǎn)類型又是由生產(chǎn)綱領(lǐng)決定的。1.零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是指包括備品和廢品在內(nèi)的計(jì)劃期內(nèi)產(chǎn)量。計(jì)劃期為一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)稱為年生產(chǎn)綱領(lǐng)，也稱年生產(chǎn)總量。機(jī)械產(chǎn)品中某零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算：式中:N—零件的年產(chǎn)量（件/年）；Q—產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）；n—每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)）；a%—備品率；b%—廢品率。1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型2.生產(chǎn)類型根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)大小與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，機(jī)械產(chǎn)品制造過程可分為三種類型。（1）單件生產(chǎn)。單個(gè)的生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)、尺寸的產(chǎn)品，且很少重復(fù)或完全不重復(fù)，這種生產(chǎn)稱為單件生產(chǎn)。（2）成批生產(chǎn)。成批的制造相同產(chǎn)品，并且是周期性的重復(fù)生產(chǎn)，這種生產(chǎn)稱為成批生產(chǎn)。（3）大量生產(chǎn)。產(chǎn)品的數(shù)量很大，大多數(shù)的工作一直按照一定節(jié)拍進(jìn)行同一種零件的某一道工序的加工，這種生產(chǎn)稱為大量生產(chǎn)。1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型

生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)之間的關(guān)系，如下表所示：生產(chǎn)類型零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）重型零件中型零件輕型零件單件生產(chǎn)≤5≤10≤100小批生產(chǎn)5～10010～200100～500中批生產(chǎn)100～300200～500500～5000大批生產(chǎn)300～1000500～50005000～50000大量生產(chǎn)≥1000≥5000≥500001.3生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型各種生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)項(xiàng)

目單件小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量與加工對象少、經(jīng)常變換中等、周期性變換大量、固定不變毛坯制造方法與加工余量鑄件用木模手工造型，鍛件用自由鍛。毛坯精度低，加工余量大部分鑄件采用金屬模鑄造，部分鍛件采用模鍛。毛坯精度和加工余量中等鑄件采用金屬模機(jī)器造型，鍛件采用模鍛或其他高效方法。毛坯精度高，加工余量小零件的互換性配對制造，沒有互換性，廣泛采用鉗工修配大部分有互換性，少部分鉗工修配全部互換，某些高精度配合件可采用分組裝配法和調(diào)整裝配法機(jī)床設(shè)備與布局通用機(jī)床、數(shù)控機(jī)床或加工中心。按機(jī)床類別采用機(jī)群式布置數(shù)控機(jī)床、加工中心和柔性制造單元；也可采用通用機(jī)床和專用機(jī)床。按零件類別，部分布置成流水線，部分采用機(jī)群式布置廣泛采用高效專用生產(chǎn)線、自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性制造生產(chǎn)線。按工藝過程布置成流水線或自動(dòng)線工藝裝備多數(shù)情況采用通用夾具或組合夾具。采用通用刀具和萬能量具廣泛采用專用夾具、可調(diào)夾具和組合夾具。較多采用專用刀具與量具廣泛采用高效專用夾具、復(fù)合刀具、專用刀具和自動(dòng)檢驗(yàn)裝置工人技術(shù)水平的要求技術(shù)水平要高技術(shù)水平中等技術(shù)水平一般工藝規(guī)程的要求有簡單的工藝過程卡編制工藝規(guī)程，關(guān)鍵工序有較詳細(xì)的工序卡編制詳細(xì)的工藝規(guī)程、工序卡和各種工藝文件生產(chǎn)率低中高生產(chǎn)成本高中低1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法的工藝文件，是一切有關(guān)生產(chǎn)人員都應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行、認(rèn)真貫徹的紀(jì)律性文件。1．機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用(1)根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備（包括技術(shù)準(zhǔn)備）。(2)機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、工人的操作、質(zhì)量檢查等的依據(jù)。(3)新建或擴(kuò)建車間（或工段），其原始資料也是機(jī)械工藝規(guī)程。1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程2．機(jī)械加工工藝規(guī)程的格式機(jī)械加工工藝規(guī)程主要有以下三種格式：(1)機(jī)械加工工藝過程卡片，一般適用于單件小批生產(chǎn)。1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程(2）機(jī)械加工工序卡片，主要用于大批大量生產(chǎn)或單件小批生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序以及成批生產(chǎn)中的重要零件。1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程(3）機(jī)械加工工藝卡片，主要用于成批生產(chǎn)。1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程3.制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的要求與步驟(1)機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本要求1）安全性：工藝規(guī)程必須考慮到操作安全，確保工人在加工過程中的安全，設(shè)置必要的安全防護(hù)措施。2）合理性：工藝路線和加工方法應(yīng)合理，能夠有效地利用設(shè)備和工具，減少材料浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率。3）經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)選擇成本較低且效率較高的加工工藝，最大限度地降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。4）可操作性：工藝規(guī)程應(yīng)簡潔明了，方便操作人員理解和執(zhí)行，盡量減少因?yàn)椴皇煜ひ?guī)程而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。5）穩(wěn)定性：加工工藝應(yīng)具有穩(wěn)定性，能夠在不同的生產(chǎn)條件下保持一致的加工質(zhì)量，減少次品率。6）適應(yīng)性：規(guī)程需考慮到不同材料的特性及加工設(shè)備的能力，具有靈活性以適應(yīng)不同的加工任務(wù)。7）質(zhì)量控制：應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和檢查方法，確保加工過程中的各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。8）環(huán)境保護(hù)：在制定工藝規(guī)程時(shí)，還應(yīng)考慮到對環(huán)境的影響，采取減少污染和節(jié)能的措施。1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程(2)制定機(jī)械加工工藝規(guī)程所需要的原始資料1)產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖。2)產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。3)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型。4)毛坯生產(chǎn)和供應(yīng)條件。5)現(xiàn)有生產(chǎn)條件和資料。如毛坯的制造能力，現(xiàn)有加工設(shè)備、工藝裝備及使用狀況，專用設(shè)備、工裝的制造能力及工人的技術(shù)水平等。6)國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展情況。7)各種有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)及指導(dǎo)性文件。如機(jī)械加工工藝手冊、時(shí)間定額手冊、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊、公差技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及國內(nèi)外先進(jìn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r等方面的資料。1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程(3)制定機(jī)械加工工藝