1、機械制造技術基礎機械制造技術基礎李 志敬本樓A213李老師上課群 271478984制造制造將將原材料原材料轉化為產品的過程（狹義）轉化為產品的過程（狹義）將社會資源轉化為產品的過程（廣義）將社會資源轉化為產品的過程（廣義）制造業制造業通過制造過程將社會資源轉化為產品的行業通過制造過程將社會資源轉化為產品的行業除除采掘業、公用業外的所有采掘業、公用業外的所有30個行業個行業 是國民經濟的支柱產業，體現綜合國力水平是國民經濟的支柱產業，體現綜合國力水平 機械機械制造業制造業是制造業中的核心產業是制造業中的核心產業 ，為工、農、國防、，為工、農、國防、科研等各行各業提供機械裝備及產品科研等各行各業

2、提供機械裝備及產品【基本概念】【基本概念】第第1 1章章 機械制造概論機械制造概論1.1.1 制造業的制造業的發展發展過程過程制造與使用工具，制造與使用工具，新石器時代、青銅器、鐵器時代新石器時代、青銅器、鐵器時代 18世紀，世紀，以英國人發明蒸汽機和氣缸鏜床為標志的以英國人發明蒸汽機和氣缸鏜床為標志的第第一次工業革命一次工業革命，揭開了，揭開了機械化生產機械化生產時代的序幕時代的序幕19世紀世紀中后期，中后期，內燃機、電氣產品和通訊工具的發明內燃機、電氣產品和通訊工具的發明應用引發了應用引發了第二次工業革命第二次工業革命，人類跨入，人類跨入電氣化時代電氣化時代 1.1 1.1 機械制造業在國

3、民經濟中的機械制造業在國民經濟中的地位地位和作用和作用20世紀初，世紀初，以內燃機為動力的飛機上天，福特汽車生以內燃機為動力的飛機上天，福特汽車生產線的大批量生產模式，標志著產線的大批量生產模式，標志著自動化時代自動化時代到來。到來。 20世紀世紀中至今中至今，計算機、微電子、信息技術飛速發展，計算機、微電子、信息技術飛速發展，許多先進制造模式出現，柔性制造、計算機集成制造、許多先進制造模式出現，柔性制造、計算機集成制造、虛擬制造和智能制造等虛擬制造和智能制造等 ，人類進入到人類進入到信息化時代信息化時代 。1.1 1.1 機械制造業在國民經濟中的機械制造業在國民經濟中的地位地位和作用和作用1

4、.1.1 制造業的制造業的發展發展過程過程1.1.2. 制造業在國民經濟中的制造業在國民經濟中的地位地位和作用和作用 機械機械制造業制造業機械制造業的技術水平是衡量一個國家工業化機械制造業的技術水平是衡量一個國家工業化程度和國民經濟綜合實力的重要標志。程度和國民經濟綜合實力的重要標志。 制造制造 技術技術完成制造活動的一切手段的總和完成制造活動的一切手段的總和，如設備工具、，如設備工具、操作技能、工藝方法、運用知識信息能力等操作技能、工藝方法、運用知識信息能力等是制造企業生存與發展的根本動力，是制造企業生存與發展的根本動力，若忽視其若忽視其發展將會導致制造業的萎縮和國民經濟的衰退。發展將會導致

5、制造業的萎縮和國民經濟的衰退。 我國已成為名副其實的我國已成為名副其實的制造業大國制造業大國，但不是，但不是制造業強國制造業強國。產品精度、自動化程度及綜合性能不高產品精度、自動化程度及綜合性能不高 ，自主產權的少，自主產權的少，競爭力弱競爭力弱 ，資源消耗高，重大裝備、精密儀器依賴進口。，資源消耗高，重大裝備、精密儀器依賴進口。 1.2 1.2 機械產品的制造過程與生產組織機械產品的制造過程與生產組織市場需市場需求調研求調研產品設產品設計開發計開發產品產品 制造制造售后服售后服務回收務回收 產品產品 銷售銷售“大制造大制造” 廣義廣義是將社會資源（物料、能源、是將社會資源（物料、能源、設備、

6、設備、信息、人力信息、人力等）轉化為產品的全過程，是一個等）轉化為產品的全過程，是一個綜合的綜合的系統。系統。制造系統制造系統 是指覆蓋產品全生命周期的制造活動所形成的是指覆蓋產品全生命周期的制造活動所形成的系統，即設計、制造、裝配及市場乃至回收的全過程。系統，即設計、制造、裝配及市場乃至回收的全過程。 機械制造的根本宗旨機械制造的根本宗旨 以最小的資源消耗、最低的以最小的資源消耗、最低的環境環境污染度，產生最大的社會和經濟效益，污染度，產生最大的社會和經濟效益，綠、快、好、省綠、快、好、省 按照按照制造系統制造系統的觀點來分析處理問題，可取得理想的技的觀點來分析處理問題，可取得理想的技術經濟

7、效果術經濟效果必須以滿足市場需求作為戰略決策的核心。必須以滿足市場需求作為戰略決策的核心。 制造系統的概念制造系統的概念擴大和豐富了制造技術學科的內容，也擴大和豐富了制造技術學科的內容，也指出了它的研究方向，這是制造技術學科的重大突破。指出了它的研究方向，這是制造技術學科的重大突破。 優質、高效、低耗隨之也增加了新的內涵。優質、高效、低耗隨之也增加了新的內涵。 優質優質不單是產品加工質量好，而是滿足市場的質量要求；不單是產品加工質量好，而是滿足市場的質量要求； 高效高效不單是產品加工效率高，重要的響應市場快，產品更新快；不單是產品加工效率高，重要的響應市場快，產品更新快； 低耗低耗不僅指產品的

8、成本低，而是企業的綜合效益要好；用戶不僅購不僅指產品的成本低，而是企業的綜合效益要好；用戶不僅購買產品便宜，且使用維護經濟，售后服務好，以保證穩定的產品市場。買產品便宜，且使用維護經濟，售后服務好，以保證穩定的產品市場。1.2.1 機械產品的制造過程機械產品的制造過程 制造過程是指從原材料到產品的全過程，包括零件制造過程是指從原材料到產品的全過程，包括零件制造、部件裝配和整機組裝等。制造過程包括生產設計、制造、部件裝配和整機組裝等。制造過程包括生產設計、技術準備、生產計劃、毛坯制造、機械加工、熱處理、技術準備、生產計劃、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、質量檢驗以及儲運等工藝過程。裝配、質量檢

9、驗以及儲運等工藝過程。 制造過程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零制造過程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零部件及產品整機形成了部件及產品整機形成了物料流物料流；產品裝配圖、零部件圖、；產品裝配圖、零部件圖、各種工藝文件、各種工藝文件、CAD軟件、軟件、CAM軟件、產品的定單、生軟件、產品的定單、生產調度計劃等形成了產調度計劃等形成了信息流信息流；電能、機械能、熱能等形；電能、機械能、熱能等形成了成了能量流能量流。機械制造系統圖機械制造系統圖 制造過程的物料流、信息流、能量流及設備與人制造過程的物料流、信息流、能量流及設備與人構成了機械制造系統。構成了機械制造系統。物料流物料流是制造系統的

10、本質，在是制造系統的本質，在物料流動過程中，原材料變成了產品。物料流動過程中，原材料變成了產品。能量流能量流為物料為物料流提供了動力，電力驅動電動機，再驅動各種機械運流提供了動力，電力驅動電動機，再驅動各種機械運動，實現加工和運輸；熱能用來加熱金屬進行鑄造、動，實現加工和運輸；熱能用來加熱金屬進行鑄造、鍛造、熱處理等。鍛造、熱處理等。信息流信息流則控制物料如何運動，控制則控制物料如何運動，控制能量如何作功。在整個制造過程中，人和設備是制造能量如何作功。在整個制造過程中，人和設備是制造活動的支撐條件，所有的制造活動都受各種條件和環活動的支撐條件，所有的制造活動都受各種條件和環境的約束。境的約束。

11、 機械產品的制造過程機械產品的制造過程1.2.2 生產類型與生產模式生產類型與生產模式1 1生產類型生產類型生產類型：生產類型：指產品生產的專業化程度，按照產品或零指產品生產的專業化程度，按照產品或零件的生產綱領來劃分。件的生產綱領來劃分。 產品的生產綱領產品的生產綱領 即產品的年生產量即產品的年生產量Q 零件生產綱領零件生產綱領的計算：的計算：N=Qn(1+a)(1+b) 產品的用途及市場需求不同，決定了生產批量的不同，產品的用途及市場需求不同，決定了生產批量的不同，形成了不同的生產規模（亦即生產類型），相應的生產組形成了不同的生產規模（亦即生產類型），相應的生產組織方式及工藝過程也不相同。

12、織方式及工藝過程也不相同。 50000 5000 1000大量生產大量生產500150000 50150003011000大批生產大批生產5015000201500101300中批生產中批生產101500 212006100小批生產小批生產 100 205單件生產單件生產小型機械小型機械中型機械中型機械重型機械重型機械零件生產綱領（件零件生產綱領（件/年）年）生生 產產 類類 型型表表1-1 生產類型與生產綱領的關系生產類型與生產綱領的關系表表1-2 1-2 各種生產類型的工藝特征各種生產類型的工藝特征 類型類型特征特征單件小批生產單件小批生產中批生產中批生產大批量生產大批量生產互換性互換性零

13、件不互換，鉗工修配零件不互換，鉗工修配多數互換，部分試配或修配多數互換，部分試配或修配全部互換或分組互換全部互換或分組互換毛坯制造毛坯制造木模造型、自由鍛木模造型、自由鍛金屬模造型、模鍛金屬模造型、模鍛金屬模機器造型、模鍛金屬模機器造型、模鍛機床設備機床設備通用設備、數控設備通用設備、數控設備部分通用、專門及數控設備部分通用、專門及數控設備專用、自動設備及自動線專用、自動設備及自動線機床布局機床布局按機群式布置按機群式布置按工件類別、分工段排列按工件類別、分工段排列按流水線或自動線排列按流水線或自動線排列夾具夾具通用或組合夾具通用或組合夾具專用夾具專用夾具高效專用夾具高效專用夾具刀具量具刀具量

14、具通用刀具和量具通用刀具和量具專用或通用刀具量具專用或通用刀具量具專用刀具量具、自動測量專用刀具量具、自動測量生產率生產率低，用數控機床可提高低，用數控機床可提高中等中等高高成本成本高高中等中等低低工人技術工人技術高高中等中等一般一般工藝文件工藝文件簡單簡單比較詳細比較詳細詳細編制詳細編制2 2工藝特征工藝特征 大批量生產廣泛采用大批量生產廣泛采用高效高效專用機床和自動生產線、專用機床和自動生產線、專專用刀、夾、量具等工藝裝備，用刀、夾、量具等工藝裝備，生產效率高，加工質量穩定，生產效率高，加工質量穩定，但適應性差，當市場發生變化時轉產難。但適應性差，當市場發生變化時轉產難。 單件小批生產常采

15、用通用設備和通用工藝裝備，適應單件小批生產常采用通用設備和通用工藝裝備，適應性強，但生產效率低，加工質量不穩定，成本高性強，但生產效率低，加工質量不穩定，成本高 。 目前市場廣泛需求的是多品種小批量生產，新的科學目前市場廣泛需求的是多品種小批量生產，新的科學技術不斷涌現，技術不斷涌現，如數控技術和設備智能化逐漸改變了這種如數控技術和設備智能化逐漸改變了這種狀況，狀況，由此也推動了制造哲理的革新和生產方式的轉變。由此也推動了制造哲理的革新和生產方式的轉變。3. 生產模式生產模式（1）生產全部零部件，自主裝配整機）生產全部零部件，自主裝配整機 大而全，過去一些大型國企，一拖、一汽、二汽大而全，過去

16、一些大型國企，一拖、一汽、二汽（2）生產部分關鍵零部件，其余由其它企業）生產部分關鍵零部件，其余由其它企業 供應，進行整機裝配供應，進行整機裝配 目前大多數制造企業采用這種生產模式，目前大多數制造企業采用這種生產模式，橄欖式橄欖式（3）完全不生產零部件，只負責設計和銷售）完全不生產零部件，只負責設計和銷售 兩頭在內，中間在外；或兩頭大中間小，兩頭在內，中間在外；或兩頭大中間小，啞鈴式啞鈴式 1.3.1 零件的制造方法零件的制造方法（1）材料去除法（）材料去除法（m0） 按照一定的方式從毛坯上去除多余材料形成符合技術按照一定的方式從毛坯上去除多余材料形成符合技術要求的零件的工藝方法。主要包括切削

17、加工和特種加工。要求的零件的工藝方法。主要包括切削加工和特種加工。（2）材料成形法（）材料成形法（m=0） 利用模型使原材料形成毛坯或零件的工藝方法。利用模型使原材料形成毛坯或零件的工藝方法。常用成形工藝方法有鑄造、鍛造、沖壓、注塑等。常用成形工藝方法有鑄造、鍛造、沖壓、注塑等。 （3）材料累加法（）材料累加法（m0） 將零件以微元疊加的方式逐漸累加形成的工藝方法。將零件以微元疊加的方式逐漸累加形成的工藝方法。常用的方法有立體光固化法常用的方法有立體光固化法(SLA)、疊層制造法、疊層制造法(LOM)、激光選區燒結法激光選區燒結法(SLS)、熔積法、熔積法(FDM)、三維打印法等。、三維打印法

18、等。 1.3 1.3 零件的制造過程零件的制造過程1.3.2 1.3.2 零件制造過程零件制造過程 零件制造是產品制造過程的基本單元。零件制造是產品制造過程的基本單元。 零件的制造主要利用材料去除法完成零件的制造主要利用材料去除法完成（包括切（包括切削加工及特種加工）削加工及特種加工）精度要求不高的零件可由材料成形法直接精度要求不高的零件可由材料成形法直接完成。完成。材料累加法主要用于新產品開發。材料累加法主要用于新產品開發。 絕大部分零件是通過機械加工完成的。絕大部分零件是通過機械加工完成的。機械加工工藝系統機械加工工藝系統物流物流信息流信息流能量流能量流毛坯毛坯存儲存儲機床機床刀具刀具夾具

19、夾具機 械機 械加 工加 工工 藝工 藝過過 程程檢驗檢驗工件工件工工 藝藝 信信 息息信 息 系 統信 息 系 統能源能源能能 量量 系系 統統工藝規程、數控程序、適用控制模型等工藝規程、數控程序、適用控制模型等上上工工序序下下工工序序 主要應解決主要應解決選用毛坯大小，選擇選用毛坯大小，選擇加工方法、加工順序，確定加工加工方法、加工順序，確定加工過程，選用機床、刀具切削參數過程，選用機床、刀具切削參數等工藝問題，完成這些工作就是等工藝問題，完成這些工作就是制訂零件加工制訂零件加工工藝規程工藝規程。工藝路線：工藝路線：僅列出加工僅列出加工順序和主要加工單元的順序和主要加工單元的工藝過程稱為工

20、藝路線。工藝過程稱為工藝路線。階梯軸的制造過程階梯軸的制造過程 當生產類型不同時，當生產類型不同時，其工藝過程是不同的其工藝過程是不同的 單件小批生產的工藝過程單件小批生產的工藝過程工序號工序號工序內容工序內容設備設備1車車端面，鉆中心孔端面，鉆中心孔車床車床2車兩車兩外圓及倒角外圓及倒角車床車床3銑鍵槽，去毛刺銑鍵槽，去毛刺銑床銑床 當生產類型不同時，當生產類型不同時，其工藝過程是不同的其工藝過程是不同的 大批量生產的工藝過程大批量生產的工藝過程工序號工序號工序內容工序內容設備設備1銑端面，打中心孔銑端面，打中心孔銑端面打中心孔機床銑端面打中心孔機床2車車大外圓及倒角大外圓及倒角車床車床CA61403車小外圓及倒角車小外圓及倒角車床車床CA61404銑鍵槽銑鍵槽銑床銑床X613