机械加工工艺系统与机械制造系统详述课件.ppt
机械制造技术基础,课程的性质,机械设计制造及自动化专业专业基础课。机械制造技术的基础知识、基本理论和基本方法培养学生分析和解决有关机械制造问题的基本能力学生具有选择切削加工设备、刀具的能力制定工艺路线的能力具有初步的夹具设计的能力了解机械制造领域的最新成就和发展趋势。,课程的内容,机械加工及设备的基础理论 切削条件的合理选择及刀具的选择 磨削 车床 数控机床 机械加工工艺规程的制订工件在机床上的安装与专用夹具 机械加工精度 机械加工表面质量 装配工艺 先进制造技术,课程的考核,成绩评定：上课出勤+作业+实训=平时成绩考试成绩总成绩=平时成绩a%+考试成绩b%,概论,机械制造工业是国民经济的基础和支柱产业，机械制造业是制造业的基础,是重中之重。机械制造业的发展基础就是强大的机械制造技术基础和科学基础。,机械加工工艺系统和机械制造系统,机械加工主要是指通过金属切削的方法改变毛坯的形状、尺寸的过程。,原材料,毛坯,零件,机器,机械加工,装配,锻压铸造,1.1 我国切削加工技术发展概况 金属切削加工是指利用金属切削机床在工件表面上切除多余的材料，使之达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的一种加工方法。金属切削加工技术早在我国古代（公元前2000多年的青铜器时代）就已出现萌芽。春秋中晚期的著作考工记对木工、金工有记载：“材美工巧”是制成良器的必要条件（材美就是采用优良的加工材料；工巧就是利用合理的制造工艺和方法）。据大量出土文物考证，公元8世纪（唐代）就有了最原始的车床。,下图是公元1668年（明代）加工天文仪器上铜环的方法和设备,图1.1 1668年的畜力铣磨机,图1.2 1668年的人力脚踏刃磨机,因我国长期的封建历史，到1915年上海荣昌泰机械厂才生产了第一台国产车床。1947年我国民营机械工业仅有3千多家，机床2万多台。当时的刀具材料是碳素钢，最高切削速度是16m/min。建国后，我国的金属切削技术发展迅速。机床年产量已达13万台，品种达1千多种。切削速度大大提高，1950年首创切削速度达550m/min。同时兴起刀具改革热潮，研制出了大批先进刀具。改革开放以来，注意引进国外先进技术，进行国际学术与技术交流，使我国金属切削加工设备及技术水平进一步提高，逐步缩小与先进国家的差距。,1.2 金属切削加工在我国国民经济中的地位 1.2.1 机械制造业在我国国民经济中的地位 在国民经济各部门和人们的日常生活中，使用着各种各样的机器设备、仪器工具，这些机器、机械、仪器和工具大部分是由一定形状和尺寸的金属零件所组成的。生产这些零件并将它们装配成机器、机械、仪器和工具的工业，即称为机械制造业。机械制造业为人类的生存、生产、生活提供各种设备，是国民经济中及其重要的基础产业。,1.2.2金属切削加工技术在国民经济中的地位和作用 在机械零件的加工制造过程中，采用铸造、锻压、焊接、冲压等制造方法，可以获得低精度的零件。对于精度要求较高、表面粗糙度值较小的零件，主要依靠切削加工的方法来实现。机械工业的发展和进步，在很大程度上取决于切削加工技术的发展。如1769年瓦特发明了蒸汽机，但因加工技术还很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推广应用。1775年，威尔逊成功地改造了一台汽缸镗床，解决了一大难题。就在第二年（1776年）蒸汽机便得到了实际应用，迎来了第一次产业革命。,1.2.3金属切削机床在国民经济中的地位和作用 事实证明，切削加工技术的发展水平直接影响着机械制造工业的发达程度，更是表征综合国力的标志。机械制造业当中的切削加工离不开金属切削机床，机床是装备制造业的“工作母机”或“工具机”。金属切削机床是用切削的方法切除金属毛坯（或半成品）的多余金属，将其加工成为符合零件图样要求的形状、尺寸精度和表面质量的机器零件的机器，也可以说机床是制造机器的机器。,1.2.4机床的发展概况和我国机床工业的现状 机床是人类在长期生产实践中,不断改进生产工具的基础上产生的，并随着生产发展和科技进步而渐趋完善。从最原始的木制机床，人力或畜力驱动，主要加工木料、石料等，逐步发展成 加工金属零件的机床。现代意义上的加工金属机械零件的机床是从18世纪中叶才开始发展起来。18世纪末刀具运动才有了用机械代替人手，精度和效率发生了飞跃。到19世纪末，车、钻、镗、刨、拉、铣、磨、齿轮加工等类型的机床已先后形成。20世纪初，高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，切削性能和机床主轴转速提高。20世纪50年代才有了数控机床，使机床自动化进入崭新时代。,切削加工技术的发展 方向：加工设备朝着数控技术、精密和超精密、高速和超高速方向发展。刀具材料朝超硬刀具材料方向发展。生产规模由小批量和单品种大批量向多品种、变批量的方向发展。生产方式由手工操作、机械化、单机自动化、刚性流水线自动化向柔性自动化和智能自动化方向发展。,近年来的先进制造技术：计算机辅助设计（CAD）；计算机辅助制造（CAM）；计算机辅助工艺设计（CAPP）；计算机辅助工程（CAE）；计算机辅助质量管理（CAQ）；企业资源计划（ERP）；物料搬运等单元技术。,我国机床产量及世界排名 2001年，机床产量19.21万台，产值115.1亿元，世界排名第五。2002年产量23.19万台，产值148.2亿元，世界第五。2003年产量30.68万台，产值189.6亿元。2004年，产量达 38.92万台（其中数控机床产量为17.521台），位居世界第四。2005年，产量达45.07万台，产值322.8亿元。2007年中国数控金属切削机床产量已达到12.33万台。20042008年的机床产量见下页图,20042008年中国金属切削机床产量,20002005年我国数控机床产量及数控化率,1-3 机械制造工业的发展,17世纪60年代，瓦特改进蒸汽机，标志第一次工业革命兴起。18世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代开始 20世纪初，福特汽车生产线，泰勒科学管理方法，自动化时代 二战后，计算机、微电子技术，信息技术及软科学的发展，以及市场竞争的加剧和市场需求多样性的趋势，使中小批量生产自动化成为可能，并产生了综合自动化和许多新的制造哲理与生产模式。21世纪，制造技术向自动化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清洁化的方向发展。,我国机械制造工业及其发展的现状,我国的机械制造工业获得了巨大的发展。与世界先进水平相比，仍有很大差距。机械制造工业的主要任务是要以新兴微电子、光电子技术，重大成套技术装备和基础机械的关键制造技术为重点。依靠技术进步，研究开发优质高效的工艺与装备，提高产品的制造质量和制造技术水平。,1-4 机械制造过程,生产过程三阶段1、决策阶段2、产品设计和研究阶段3、产品的制造阶段其中:产品的制造阶段就是把原材料转变成为成品的过程。（原材料运输和保管、生产准备、毛坯准备、机械加工、装配与调试、质量检验、成品包装等）,机械加工工艺系统,车床加工零件示意图1-刀具 2-工件 3-夹具 4-机床,1-5 信息时代的机械制造业,信息技术和其它高新技术改造传统制造业 以先进信息技术驱动制造业 提升和突出信息在制造系统中的作用和地位,汽车行业,本门课程主要解决的问题毛坯通过什么样的工艺路线加工成为合格的零件？选择研制什么样的机床、工艺装备？使用什么样的刀具？工件如何进行装夹？如何检测加工的精度和表面质量？如何研究加工过程的切削机理和现象？零件加工完后如何将零件装配成一个机器或产品？,本门课程主要学习内容 1、金属切削原理与刀具 揭示金属切削过程中的切削规律，如切削过程中刀具与工件之间的切削力、切削热、切削用量、切削角度、冷却液与刀具寿命、加工质量等因素之间的内部联系与规律，同时介绍一些实验研究方法等。2、金属切削机床 机床的基本概念和常用机床的工作原理、组成、工艺范围、典型结构以及使用、维护等方面的知识。3、机械加工工艺 机械加工工艺规程的制定及工艺尺寸链计算、典型零件的加工工艺、机械加工精度与表面质量、装配尺寸链等基本内容。4、机床夹具 夹具的设计基础、典型机床夹具及设计方法等内容。5、机械加工精度和表面质量,
