第1章机械制造过程概述

第1章机械制造过程概述本章要点机械制造业过程机械制造企业的生产组织1.1机械制造过程1.生产系统制造过程的物料流、信息流、能量流及设备与人构成了生产系统。1.1.1生产过程中的基本概念物料流信息流能量流生产系统决策级经营管理级制造级1.1机械制造过程2.生产过程1.1.1生产过程中的基本概念原材料和半成品产品（机器）生产技术准备毛坯制造切削加工检验、装配调试（车，铣，刨，磨，钻，镗等）（检验、组装，部装，总装）（铸造，焊接，压力加工等）（工艺规程、原材料供应、工艺装备的配备）生产过程包括：原材料的运输、保管和准备生产的准备工作毛坯的制造零件的机械加工与热处理零件装配成机器机器的质量检查及运行试验机器的油漆、包装和入库生产过程机械生产过程的构成图原料或毛坯存储运输制造检验成品信息系统能源能量系统物流信息流能量流1.1机械制造过程3.机械制造工艺过程1.1.1生产过程中的基本概念在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。毛坯的制造零件的机械加工与热处理零件装配成机器机器的质量检查及运行试验工艺过程机械加工工艺过程机械装配工艺过程1.1机械制造过程1.1.1生产过程中的基本概念机械加工工艺过程机械装配工艺过程在加工过程中，采用合理的加工方法，逐渐改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和表面质量，使其成为合格零件的过程。采用各种装配工艺方法，把组成产品的全部零件按照设计要求正确组合在一起的过程。1.1机械制造过程4.机械制造工艺规程在机械产品的生产中，用来规定产品或零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，称为机械制造工艺规程。1.1.1生产过程中的基本概念机械加工工艺过程卡机械加工工艺卡表机械加工工艺过程卡片表机械加工工艺卡片1.1机械制造过程机器是有零件、组件、部件等组成，因而一台机器的机械制造工艺过程包括从零部件的加工到整机装配的全过程。1.1.2机械制造工艺过程的组成零件部件机器机器的组成：合件1组件1合件2部件1组件2组件3部件3合件3机器部件2零件机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是有一个或若干个顺序排列的工序组成，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀。1、工序指一个(或一组)工人在一个工作地点对一个(或同时对几个)工件，连续完成的那一部分加工过程。同一个零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。加工要求：①加工小端面；②小端面钻中心孔；③加工大端面；④大端面钻中心孔；⑤车大端外圆；⑥对大端倒角；⑦车小端外圆；⑧对小端倒角；⑨铣键槽；⑩去毛刺。工序号工序内容设备1车小端面，钻小端中心孔，粗车小端外圆，倒角；大端面，钻大端中心孔，粗车大端外圆，倒角；精车外圆车床2铣键槽，手工去毛刺铣床单件小批生产的工艺过程小结：工序的主要特征是工作地点和工人，由零件加工的工序数就可以知道工作面积的大小，工人人数和设备数量，因此，工序是非常重要的。工序号工序内容设备1车小端面，钻小端中心孔，粗车小端外圆，倒角车床2车大端面，钻大端中心孔，粗车大端外圆，倒角车床3精车外圆车床4铣键槽，手工去毛刺铣床大批量生产的工艺过程2、安装在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。一个工序中工件可安装一次或几次。阶梯轴第一种工序安排方案的安装次数如表。工序号安装号工序内容设备11车小端面，钻小端中心孔，粗车小端外圆，倒角车床2车大端面，钻大端中心孔，粗车大端外圆，倒角车床3精车大端外圆车床4精车小端外圆车床21铣键槽，手工去毛刺铣床表工序和安装3、工位在工件的一次安装中，每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序内容就是安装内容，同时也就是工位内容。一次安装完成多个工位的例子：图中共有4个工位，工位1：装卸工件，工位2：钻孔，工位3：扩孔，工位4：铰孔。多工位安装4、工步在一个工序中，加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。有两种特殊情况例外：对于一次安装中连续进行的若干相同的工步，通常算作一个工步用几把不同刀具或复合刀具同时加工一个零件的几个表面的工步，也看作一个工步，称为复合工步应用复合工步主要是为了提高工作效率。5.走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀。由若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀。基本概念一个（或一组）工人，在一个工作地（或一台机床）上对一个（或同时对几个工件）连续完成的那一部分工艺过程称为工序。安装是指工件经过一次装夹后所完成的那部分工序内容。工艺过程的组成工序安装基本概念在加工表面、切削刀具、切削速度和进给量不变的条件下，连续完成的那一部分工序内容称为工步。工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工序内容，称为工位。加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分称为走刀。工步工位走刀1、材料成形工艺（Δm=0）指加工时材料的形状、尺寸、性能等发生变化，而其质量未发生变化。铸造锻造粉末冶金1.1机械制造过程1.1.3零件（毛坯）成型方法根据加工过程中质量的变化，毛坯的制造工艺方法分为：常用成型工艺铸造•将液体金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。•商周时期，青铜冶炼、铸造技术已达到很高的水平商代晚期，青铜业进入了鼎盛时期。最能反映这个时期青铜冶铸技术水平的，是1939年在河南安阳出土的司母戊鼎。它重达875公斤，带耳，高133厘米，横长110厘米，宽78厘米，它是我国到目前为止发掘出最大的青铜器，也是世界上最大的古青铜器，它造型瑰丽、浑厚，鼎外布满花纹。司母戊鼎的铸造，若没有规模巨大和相当高超的采矿、冶炼、制范、熔铸等技术，是不可想象的。•1965年12月的时候，考古工作者在湖北江陵一座楚国的墓葬中，出土了600多件器物，其中就有这柄铜剑。它的长度有55.6厘米，插于黑漆剑鞘里，剑身呈紫黄颜色，毫无锈斑，其光亮、色泽如同新铸成的一般，并且布满略显黑色的菱形纹饰，剑格正面用蓝色琉璃，剑格背面用绿松石镶嵌成美丽的花纹，在靠近把手的部位，有两行用金丝镶嵌的鸟篆文字：“越王勾践，自作用剑。”•北京的大钟寺，原名觉生寺，觉生寺的大钟是明代永乐年间铸造的，所以叫“永乐大钟”。铜钟悬挂在大钟楼中央巨架上，通体褚黄，高6.75米，直径3.7米，重46.5吨，钟唇厚18.5厘米，钟体光洁，无一处裂缝，内外铸有经文230184字，无一字遗漏，铸造工艺精美，为佛教文化和书法艺术的珍品。箱体小零件压力成型•利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。粉末冶金•以金属粉末或金属与非金属粉末的混合物为原料，经磨具压制、烧结等工序，制成金属制品或金属材料的工艺方法。2、材料去除工艺（Δm＜0）按照一定的方式从工件上去除多余的材料形成符合技术要求的零件的工艺方法。切削加工磨削加工特种加工1.1机械制造过程根据加工过程中质量的变化，毛坯的制造工艺分：常用成型工艺1.1.3零件（毛坯）成型方法钳工•钳工是用手持工具加工工件以获得需要的形状、尺寸和位置要求的方法车削在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动进行切削加工的方法，称车削加工。车削加工主要用来加工各种回转体表面以及回转体端面，还可进行切断、切槽、车螺纹、钻孔、绞孔、扩孔等工作。铣削用多刃回转刀具在铣床上对平面、台阶面、沟槽、成形表面、型腔表面、螺旋表面进行切削加工的方法称为铣削加工。钻削和镗削镗床钻床钻削加工：用钻头或扩孔钻等刀具在工件上加工孔的方法；钻孔：用钻头在实体材料上加工孔的方法；扩孔：用扩孔钻扩大已有孔的方法。此外，还可以进行锪孔、锪埋头孔和攻螺纹等工作刨削与拉削刨削是在刨床上用刨刀对工件做水平相对直线往复运动的切削加工方法。包括刨平面、刨垂直面、刨斜面、刨V形槽、刨燕尾槽、刨成形表面等。在拉床上用拉刀加工工件成为拉削加工。拉削不但可以加工平面和没有障碍的外表面，还可以加工各种形状的通孔磨削在磨床上用磨具（砂轮、砂带、油石、研磨剂等）对工件进行切削加工的方法称为磨削。磨削加工是零件精加工的主要方法，其工艺范围很广。常见的磨削加工类型特种加工是利用电能、热能、化学能、光能、声能等对工件进行材料去除的加工方法。3、材料累计工艺（Δm＞0）利用一定的方式使零件的质量不断增加的工艺方法。连接与装配电铸电镀加工快速成形1.1机械制造过程根据加工过程中质量的变化，毛坯的制造工艺分为：常用成型工艺1.1.3零件（毛坯）成型方法焊接•利用加热或加压力等手段，借助原子之间的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固的连接起来的一种加工方法。电铸电镀利用电镀液中的金属正离子在电场的作用下，逐渐镀覆沉积到阴极上去，形成一定厚度的金属层，达到复制成形、修复磨损零件和表面装饰防锈的目的。快速成形就是将零件以微元叠加方式逐渐累积生成，可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。1.2机械制造企业的生产组织1.2.1生产纲领生产纲领是企业根据市场需求和自身的生产能力决定的、在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期常定为一年，所以生产纲领也称为年产量。1.2机械制造企业的生产组织1.2.1生产纲领零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按下式计算：式中：N—零件的年产量（件/年）；Q—产品的年产量（台/年）；n—每台产品中所含零件的数量（件/台）；α—该零件的备品率；β—该零件的废品率。)1(QnN55生产类型是对生产规模的一种分类。根据零件生产纲领的大小，零件的特征规格及复杂程度，机械制造业的生产可分为三种类型：成批生产大量生产生产类型单件生产1.2.2生产类型561.单件生产生产的产品品种多，但同一产品的产量很少，各个工作地的加工对象经常改变，而且很少重复生产。例如：重型机械制造、新产品试制、修配件制造等。2.成批生产一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每一种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。例如：机床、电机等产品的制造。3.大量生产产品的产量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍（即在流水生产中，相继完成两件制品之间的时间间隔）进行某种零件的某道工序的重复加工。例如：汽车、拖拉机、轴承等产品的制造。1.2.2生产类型57单件小批生产小批生产中批生产大批生产成批生产大量生产生产类型单件生产大批大量生产中批生产1.2.2生产类型58各种生产类型的特点工艺特点生产类型单件小批中批大批大量产品数量少中等多产品品种繁多规格化、系列化单一生产周期不一定周期重复长期重复加工对象经常变换周期性变换固定不变1.2.2生产类型59表1-2生产类型与生产纲领的关系（单位：件）生产类型零件生产纲领（件/年）重型(质量＞30kg)中型(质量4～30kg)轻型(质量＜4kg)单件生产＜5＜20＜100小批生产5～10020～200100～500中批生产100～300200～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000大量生产＞1000＞5000＞5000060表1-3各种生产类型的工艺特征工艺特征生产类型单件小批中批大批大量零件的互换性用修配法,钳工修配,缺乏互换性大部分具有互换性。装配精度要求高时,灵活应用分组装配法和调整法,同时还保留某些修配法具有广泛的互换性。少数装配精度较高处,采用分组装配法和调整法毛坯的制造方法与加工余量木模手工造型或自由锻造。毛坯精度低,加工余量大部分采用金属模铸造或模锻。毛坯精度和加工余量中等广泛采用金属模机器造型、模锻或其他高效方法。毛坯精度高,加工余量小机床设备及其布置形式通用机床。按机床类别采用机群式布置部分通用机床和高效机床。按工件类别分工段排列设备广