机械制造技术基础-机械制造技术基础

1课程介绍What机械制造是什么？Why为什么要研究？How如何学习和研究？三个W含义产品开发中位置范围地位和作用发展现状和差距发展趋势课程特点、学习方法课程组织体系2机械制造含义原料产品方法设备、人机械制造热加工：铸造、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等。冷加工：切削加工使零件成为半成品或成品装配：机械工程3绪论制造业为人类创造着辉煌的物质文明。制造业的先进与否是一个国家经济发展的重要标志，制造业的产值在多数国家的国民经济中占有重要的比重。全球性竞争和经济发展趋势将制造业产品生产、分销、成本、效率推向了一个新境界，也不断向制造业提出了新的挑战，无论是国内市场或国际市场，制造业都将面临复杂多变的外部环境。一、制造业与机械制造技术4今天的制造业，已不能从“机械制造”的狭义角度来理解。只要是对各种各样的原材料进行加工处理，生产出为用户所需要的最终产品，它们可以是飞机、汽车、计算机、电子仪器，也可以是服装、鞋帽、食品，都可以归属于“制造业”。随着全球制造业之间的竞争日趋激烈，以及全球经济一体化，市场向企业提出了更高的要求，企业要赢得竞争，就要以市场为中心，以用户为中心，要求企业快速及时为用户提供高品质、低价格、具有个性化的产品。要以最短的产品开发时间（Time）、最优的产品质量（Quality）、最低的价格和成本（Cost）、最佳的服务（Service）(简称“TQCS”)，这样才能赢得用户和市场。5机械制造范围机械制造纺织机械家用电器通讯设备冶金机械建筑机械交通工具环保设备军事装备医疗设备机床制造农业机械化工设备6二、单工序与制造系统制造系统是覆盖全部产品生命周期的制造活动所形成的系统,即设计,制造,装配,市场乃至回收的全过程。在这全过程中,所存在的物质流(主要指原材料到产品的有形物质的流动),信息流(主要指生产活动的设计,规划,调度与控制)及资金流(包括了成本管理,利润规划及费用流动等)构成了整个制造系统。7制造系统8制造技术的综合性9三、零件与机器10三、零件与机器11本课程主要介绍机械产品的生产过程及生产活动的组织、机械加工过程及其系统。包括金属切削过程的基本理论及其基本规律，机械加工和装配工艺规程的基本知识及其设计，机械加工精度及表面质量的概念及其控制方法，精密与超精密加工，现代制造技术的发展前沿与发展趋势。为了使学生既有较强的机械制造技术的知识基础，又有较强的工作适应能力，在以机械制造为主的基础上，扩充了计算机应用、数控以及其它制造业等内容，培养学生的宽口径适应能力，拓宽学生的视野。四、本课程的内容及学习要求12学习要求1、对机械制造有全面的认识，掌握金属切削过程的基本规律。2、掌握机械加工基本知识。3、能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数。4、具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量分析的基本理论及基本知识。5、初步具备分析解决现场工艺问题的能力。6、了解当今先进制造技术的发展情况。13五、本课程的学习方法金属切削理论和机械制造工艺理论具有很强的实践性，对初学者来说，会感到有一定的难度。生产哲理与管理模式，没有足够的实践基础也很难准确的把握与理解。因此，在学习本课程时，必须加强实践性环节，即通过生产实习、课程实验、课程设计、电化教学、现场教学及工厂调研等来更好地体会和加深理解所学内容，并在理论与实际的结合中，培养分析和解决实际问题的能力。14参考资料1.《机械制造技术基础》卢秉恒等机械工业出版社2.《机械制造工艺学》王先逵机械工业出版社3.《机械制造工艺学》顾崇衔陕西科学技术出版社4.《金属切削原理》周泽华上海科学技术出版社5.《金属切削刀具》袁哲俊机械工业出版社6.《金属切削机床概论》贾亚洲机械工业出版社15第一章机械加工方法教学内容：1.零件的成形原理2.机械加工方法重点及难点：常见的机械加工方法：车削、铣削、刨削、钻削、镗削、齿面加工、复杂曲面加工及磨削。16第一节零件的成形原理0m材料去除原理0m0m材料基本不变原理材料累加成形原理17一、去除加工过程主要指的是切削加工，本课程主要讲述的重点内容，工件通过夹具安装在机床上，机床带动刀具或者工件或者两者同时运动。特点是加工过程中有力、热、变形、振动、磨损现象发生。0m正确选择机床、刀具、夹具、加工方法及切削用量是本课程学习的重点内容。18一、去除加工过程电子束加工装置主要由电子枪系统、真空系统、控制系统和电源系统等组成。19一、去除加工过程离子束加工与电子束加工不同，离子束加工时，离子质量比电子质量大千倍甚至万倍，但速度较低，因此主要通过力效应进行加工。20一、去除加工过程21二、材料不变加工过程据统计，机电产品中有40%-50%的零件由模具形成，模具分为注塑模、压铸模、模锻、冲裁模、拉深模等。特点是加工零件的精度取决于模具的加工精度。0m22三、增材加工过程零件是通过材料逐渐累加成形的，可以形成任意复杂形状的零件，无需刀、夹具等生产准备活动。0m光固化法层叠制造法激光选区烧结法熔积法23第二节机械加工方法金属切削机床的分类按加工方式分：12大类按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床按机床质量分：仪表机床、中型、大型、重型机床车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨床拉床电加工机床切断机床其它机床24一、车削车床占机床总数的20%～35%；加工范围：轴、盘套零件上内外回转面、端面、螺纹面等；运动特征：主运动为主轴带动工件作回转运动；所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等；车床种类：卧式、立式、转塔、仿形、自动和半自动、专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床）加工精度：经济加工精度IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.525一、车削26二、铣削铣削的主切削运动是刀具的旋转运动，工件通过装夹在机床的工作台上完成进给运动。铣削方式：铣床主轴与工件表面位置关系不同：周铣和端铣主运动方向和主进给运动方向不同：顺铣和逆铣27二、铣削28二、铣削29二、铣削30三、刨削31三、刨削刨平面特点：存在空行程和冲击，生产率较低.具有较高的直线度，特别适合加工狭长的平面。加工精度可达IT8~IT7，表面粗糙度3.2~1.6μm，精刨平面度可达0.02/1000，表面粗糙度0.8~0.4μm。32四、钻削与镗削—钻孔孔的尺寸精度一般为IT13～IT11，粗加工适用于精度要求不高的孔33四、钻削与镗削—扩孔孔的尺寸精度一般为IT10～IT9：半精加工扩大孔径，提高孔的加工质量34四、钻削与镗削—铰孔孔的尺寸精度一般为IT8～IT6：精加工适用于直径较小孔的精加工35工件回转，刀具作进给运动四、钻削与镗削—镗孔36四、钻削与镗削—镗孔刀具回转，工件作进给运动37镗孔特点镗刀在半封闭状态下工作镗刀刚性较差，容易振动镗孔工艺范围广，加工不同直径的孔时，不需更换刀具镗孔是实现精密孔系加工的重要方法，是用于单件小批的大型箱体类零件孔的主要加工方法四、钻削与镗削—镗孔精度一般为IT10~IT8，表面粗糙度为3.2~0.8μm。38五、齿面加工成形法一般采用普通铣床，刀具为成形铣刀，需要两个简单的成形运动：即刀具的旋转运动（主切削运动）和直线移动（进给运动）。39五、齿面加工展成法一般需要两个复合运动：由滚刀的旋转运动和工件的旋转运动组成的展成运动；由刀架轴向移动和工件附加旋转运动组成的差动运动。40六、复杂曲面加工三维曲面的切削加工，主要采用仿形铣和数控铣的方法，或者特种加工方法。仿形铣41六、复杂曲面加工数控仿形铣数控技术的出现为曲面加工提供了更有效的方法。42七、磨削外圆磨削加工平面磨削加工43珩磨加工七、磨削磨削精度可达IT7~IT5，Ra可达1.6~0.025μm44八、特种加工随着科技的发展，传统的加工方式已经难以完成一些加工任务，如高硬度，高强度，高脆性或高熔点等各种难以加工材料，或者一些具有复杂曲面形状的特殊零件。特种加工正是为解决这些问题而诞生的。451、电火花加工电火花加工是利用工具电极与工件电极之间脉冲性的火花放电，产生瞬时高温将金属蚀除，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工。461、电火花加工472、电解加工（二）电解加工１.电解加工基本原理电解加工是在工具和工件之间接上直流电源，工件接阳极，工具接阴极。２.两极间隙0.1~0.8mm，0.5~2.5MPa压力，电解液流动速度15~60m/s。482、电解加工电解加工的特点：工作电压小6~24V，电流大500~20000A；以简单的进给运动一次加工出复杂的型面；可加工难加工材料；生产效率较高，约是电火花加工的5~10倍；加工中无机械切削力或切削热，易于加工易变形或薄壁件；平均公差可达±0.1mm；附属设备多，面积大，造价高；电解液腐蚀机床，又容易污染环境。493、激光加工能量密度高，方向性好，单色性好，相干性好。50激光加工的特点：不需要加工工具，故不存在工具磨损，同时也不存在断屑，排屑的问题；功率密度高，几乎可以加工任何难加工金属和非金属材料；激光加工是非接触加工，工件无受力变形；激光打孔，切割速度很高，加工部位受热小，变形小。3、激光加工514、超声波加工超声波加工是利用超声频（16~25kHz）振动的工具端面冲击工作液中的悬浮磨粒，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件做的一种加工。