机制工艺学(王先逵)

5/4/20201机械制造工艺学（第2版）王先逵机械工业出版社第一章工艺规程的制订主讲教师：张进生、王志2书名作者出版时间出版单位机械制造工艺学（第2版）王先逵2004.7机械工业出版社机械制造工艺学（第2版）郑修本1999.7机械工业出版社机械制造工艺基础（第2版）李硕2008.3国防工业出版社机械制造工艺学王先逵1998.11机械工业出版社参考文献3第一部分：机械加工工艺规程设计第二部分：机械加工精度第三部分：机械加工表面质量第四部分：典型零件加工工艺第五部分：装配工艺基础课程内容提要4基本概念零件的结构工艺性分析确定毛坯定位基准的选择工艺路线的拟定确定加工余量、工序尺寸与公差本章内容提要时间定额与生产率工艺尺寸链5我国制造业的现状、面临的形势和任务我国制造业的现状制造业面临的形势制造业的任务（九五期间的目标）研发和产业化国民经济重大工程所需的成套技术装备和技术研发和产业化汽车产品规模生产的关键技术与装备研发和产业化先进的制造技术研发和产业化综合自动化技术和工程研发和产业化环境保护与现代农业工程技术与装备6机械制造学科的主要内容机械制造学科的主要内容切削加工技术特种加工技术精密加工和超精密加工技术装配技术机械制造系统的自动化制造中的计量与测试制造过程的工况监测与故障诊断制造设备的性能与试验机械产品的质量与可靠性7是研究机械制造过程中的基本规律和基本理论及其应用的一门技术性学科。它所研究的基本规律和基本理论包括以下方面：工艺过程的典型化和工艺规程的编制方法加工精度理论机械加工的表面质量机械零件间及其加工过程中的尺寸联系和尺寸链机床夹具的设计原理和方法先进制造技术机械制造工艺学的性质8机械制造工艺学的研究对象和研究问题研究对象：零部件制造、装配中的工艺问题研究范围：零件的机械加工和产品的装配研究问题：质量、生产率和经济性现代制造要求：T、Q、C、S、E机械制造工艺学是以机械制造中的工艺问题为研究对象的一门应用性制造技术学科。是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程内容包括零件的毛坯制造、机械加工、热处理、产品装配等9课程的目的和要求掌握机械制造工艺的基本理论（定位和基准理论、尺寸链理论、加工精度和误差分析理论、表面质量和机械振动理论）初步具备制订工艺规程、主管产品工艺的能力树立生产制造系统的观点，了解行业最新成就总之，应初步具备分析和解决工艺技术问题的能力；具备自学工艺理论和新工艺、新技术的能力10课程的特点与学习方法实践性强涉及面广，内容丰富灵活多变11广义制造的成因之一——设计制造一体化3、虚拟现实工业生产阶段：其目的是快速响应市场需求，缩短交货期。制造技术与信息技术相结合，采用集成制造、并行工程、虚拟制造、协同制造等，设计与制造高度结合。2、大工业生产阶段：设计与工艺分开；加工方法多样化；流水线出现。1、手工业生产阶段：靠工匠的手艺完成。采用个体小作坊式生产方式。体脑结合，设计与制造一体，技术水平取决于工人的经验制造技术三阶段12广义制造的成因之二——材料成形机理的扩展分类加工机理加工方法去除加工力学加工切削加工、磨削加工、磨粒流加工、磨料喷射加工、液体喷射加工电物理加工电火花加工、电火花线切割、等离子体加工、电子束加工、离子束加工电化学加工电解加工物理加工超声波加工、激光加工化学加工化学铣削、光刻加工复合加工电解磨削、超声电解磨削、超声电火花电解磨削、化学机械抛光结合加工附着加工物理加工物理气相沉积、离子镀热物理加工蒸镀、熔化镀化学加工化学气相沉积、化学镀电化学加工电镀、电铸注入加工物理加工离子注入、离子束外延热物理加工晶体生长、分子束外延、渗碳、掺杂、烧结化学加工渗氮、氧化、活性化学反应电化学加工阳极氧化连接加工激光焊接、化学粘接、快速成形制造、卷绕成形制造变形加工冷、热流动加工锻造、辊锻、轧制、辊压、液态模锻、粉末冶金粘滞流动加工金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、壳型铸造分子定向加工液晶定向13广义制造的成因之三——制造技术的综合性机、电、光、声、化学、电化学和计算机的结合新材料的问世促进了加工工艺的革新管理技术融入制造技术中，与制造相结合制造技术与美学、艺术的结合→工业设计学14广义制造的成因之四——制造模式的发展计算机集成制造技术（CIMS）的出现推动了制造模式的进一步发展。将设计、制造和工艺三者集成和整合起来。体现了制造模式发展过程中“合-分-合”的螺旋式上升过程。CIMS是制造技术和信息技术结合的产物。首先强调信息集成：即计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助管理的集成。CIMS的集成分为多个层次和方面：功能集成、信息集成、过程集成等。CIMS将制造作为一个大系统来加以研究，总的思想是从相互联系的角度去统一解决问题。在CIMS基础上进一步出现了柔性制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、智能制造和协同制造等多种制造模式柔性铣削制造系统模拟柔性制造机器人15广义制造的成因之四——制造模式的发展CIMS体系结构图CIMS体系结构指以信息的观点建立的企业模型框架（或功能模型）。CIMS功能模型通常由5个分系统组成返回16CIMS结构图广义制造的成因之四——制造模式的发展17广义制造的成因之五——产品的全寿命周期制造的范畴从过去单纯强调加工、装配发展为产品的全生命周期，包括市场调研、设计、制造、装配、检测、销售、维修和报废处理等。18广义制造的成因之五——产品的全寿命周期19广义制造的成因之五——产品的全寿命周期在PLM的作用下，产品生命周期曲线可以被重新塑造，在产品生命周期的各个阶段都会产生相应的作用，从总体上为企业带来巨大的效益。协同化产品研发方式的引入流程的改进早期模拟工厂运作准备大规模生产充分集成供应商和合作伙伴。大量进行客户化研究，增加变形设计，减少物理样件，保持市场份额提高产品的灵活性和适用性，扩大由于竞争而被压缩的利润空间。衍生出新的用途和使用方法，力图进入新的销售市场。提供可视化的售后服务和维修示范说明，让服务无处不在，减少产品的总体维修成本。20广义制造的成因之五——产品的全寿命周期图3表示了以一个更有效的途径来思考产品的生命和对智力资产财富的再利用（而不仅仅是只考虑产品的生命）连续创新的想法被动态化地反映在新的培育、成长、学习和充分利用等各个阶段，而且，在完整的PLM战略框架之中重建成长。21广义制造的成因之六——丰富的软硬件工具、平台和支撑环境现代制造技术包括硬件和软件两大方面。需要强大的硬软件工具、平台和支撑环境的支持。详见图1-322生产过程将原材料转变为成品的全过程原材料、半成品和成品（产品）的运输和保管生产技术准备工作（产品设计、工艺设计、工装设计与制造、各种生产资料的准备及生产组织准备）毛坯制造（铸、锻、冲、焊）零件的机械加工、热处理、表面处理部件和产品的装配、调整、检验、试验、油漆和包装考虑到现代机械产品的生产过程的复杂性，为便于组织生产，目前广泛采用组织专业化生产的方式进行：将产品生产分散在若干个专业化工厂进行，最后集中由一个工厂制成（装配）完整的产品。生产系统数据库及数据处理决策机构生产计划研究开发工艺调度技术设计市场供销制造过程市场测定性能测定决策层计划管理层生产技术层政策原材料产品动机市场动态能量产品2324工艺过程及其组成工艺过程：是直接生产过程。即改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程铸造工艺过程锻造工艺过程机械加工工艺过程热处理工艺过程装配工艺过程采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程。直接生产过程：机械产品生产工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称直接生产过程，是生产过程的主要部分。辅助生产过程：指与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等。跳转25工艺过程及其组成直接机械生产过程可以大致分为毛坯制造、零件机械加工与热处理、机器装配和调试等阶段。返回26工艺过程及其组成机械加工工艺过程工序1工序2工序n安装1安装2工位1工位2工步1工步2工步1工步2工步1工步1工步2走刀1走刀2走刀1走刀2•••27工序工序n工序i工序2工序1一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部份工艺过程工序28工序划分工序的主要依据是工作地是否变动和工作是否连续只要工人、工作地点、工作对象之一发生变化或不是连续完成，则应成为另一工序工序是工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元一个零件的加工过程需要包含哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定。分别按照单件生产、小批量生产、大批量生产三种生产类型划分工艺过程29工艺过程划分举例工序工序内容机床夹具1车大端面，车大外圆及倒角；调头安装，车小端面，车小外圆及倒角车床三爪卡盘2铣平面，去毛刺铣床平口钳表1-1单件生产的工艺过程30工艺过程划分举例工序工序内容机床夹具1车大端面，打中心孔；调头安装，车小端面，打中心孔车床三爪卡盘2车大外圆及倒角；调头安装，车小外圆及倒角车床专用夹具3铣平面，去毛刺铣床平口钳表1-2小批生产的工艺过程31工艺过程划分举例工序工序内容机床夹具1同时铣两端面，同时打中心孔组合机床多工位专用夹具2车大外圆及倒角车床专用夹具3车小外圆及倒角车床专用夹具4铣平面铣床专用夹具5去毛刺钳工台平口钳表1-3大批量生产的工艺过程32工艺过程划分举例分别按照小批量生产、大批量生产两种生产类型划分工艺过程表1-4小批量生产的工艺过程工序号工序内容设备1车端面，钻中心孔车床2车外圆，车槽和倒角车床3铣键槽，去毛刺铣床4磨外圆磨床33表1-5大批量生产的工艺过程工艺过程划分举例工序号工序内容设备1两边同时铣端面，钻中心孔铣端面钻中心孔机床2车一端外圆，车槽和倒角车床3车另一端外圆，车槽和倒角车床4铣键槽铣床5去毛刺钳工台6磨外圆磨床34安装确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程定位定位后，固定工件，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作夹紧将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程装夹35安装安装：工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那一部分工序内容安装的概念原指工件在机床上的固定和夹紧，在工艺学中，安装的概念被赋予新的内涵：其内容是一部分工序内容。表1-1中工序1是两次安装，表1-2中工序1和工序2都是两次安装，而表1-3中各工序都是一次安装在大批量生产中，减少工序中安装数目，将增加工件每次装夹中完成的加工内容，有助于提高和保证加工精度。增加工序中安装数目，将简化工件每次装夹中完成的加工内容，可以提高机械加工的专业化分工，以提高生产率。36安装举例如图，齿轮毛坯经一次定位夹紧后，在工件没有取下来，所进行的切削加工（铣齿）内容。37工位工位：在一个安装中，通过分度或移动装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的一部分安装内容称为工位。在工艺学中，工位概念是机床夹具的工位概念的转义，专指在某工位上完成的工艺过程，其内容是一部分工序内容。4工位加工的例子：一个安装包含4个工位。回转工作台依次顺时针旋转，在每一个工位完成一定的工序内容。工位1：装夹与卸下工件工位2：钻孔工位3：扩孔工位4：铰孔38工位实例表1-5中的工序1铣端面、钻中心孔，就是两个工位：工件装夹后，先铣端面，然后移动到另一位置钻中心孔。铣端面、钻中心孔两工位实例39工步工步：指在加工表面、刀具和切削用量（不包括背吃刀量）均保持不变的情况下所完成的那一部分工序内容。在多刀车床、转塔车床的加工中，为了提高生产效率，经常出现用几把刀具同时分别加工几个表面的工步，这种工步称为复合工步。在工艺文件上，复合工步也被视为一个工步。图用两把车刀和一个钻头同时加工外圆和孔的复合工步40工步图立轴转塔车床回转刀架复合工步加工41工步图刨平面复合工步图钻孔、扩孔复合工步42工步图组合铣