机械制造工程之第一章概论

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1、机机 械械 制制 造造 学学 概概 论论主讲主讲 ：涂芳：涂芳Tel :7046132 Email :课程性质：必修课课程学时：96学时（6学分）教 材:机械制造学 浙江大学出版社 4.课程学习方法：讲授和自学5.考核方法：考勤、作业、提问、考试1.机械制造技术基础机械制造技术基础卢秉恒等卢秉恒等 机械工业出版社机械工业出版社2.机械制造工艺学机械制造工艺学 王先逵王先逵 机械工业出版社机械工业出版社3.机械制造工艺学机械制造工艺学 顾崇衔顾崇衔 陕西科学技术出版社陕西科学技术出版社4.金属切削原理金属切削原理 周泽华周泽华 上海科学技术出版社上海科学技术出版社5.金属切削刀具金属切削刀具 袁

2、哲俊袁哲俊 机械工业出版社机械工业出版社6.金属切削机床概论金属切削机床概论贾亚洲贾亚洲 机械工业出版社机械工业出版社 参考资料参考资料 金属切削理论和机械制造工艺理论具有很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，会感到有一定的强的实践性，对初学者来说，会感到有一定的难度。因此，在学习难度。因此，在学习 本课程时，本课程时，必须加强实践必须加强实践性环节性环节，即通过生产实习、课程实验、课程设，即通过生产实习、课程实验、课程设计、电化教学等来更好地体会和加深理解所学计、电化教学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，培养分析和内容，并在理论与实际的结合中

3、，培养分析和解决实际问题的能力。解决实际问题的能力。五、本课程的学习方法五、本课程的学习方法1 1）掌握金属切削的基本规律，并能对加工方法、机床、）掌握金属切削的基本规律，并能对加工方法、机床、刀具、夹具及各种切削参数和刀具几何参数进行合理选择刀具、夹具及各种切削参数和刀具几何参数进行合理选择，对加工质量进行正确分析；，对加工质量进行正确分析；2 2）掌握常用机械加工方法的工作原理、工艺特点、质量）掌握常用机械加工方法的工作原理、工艺特点、质量保证措施；保证措施；3 3）掌握拟订机械加工工艺规程（含数控加工）和机器装）掌握拟订机械加工工艺规程（含数控加工）和机器装配工艺规程拟订的基本知识及有关

4、计算方法，具有拟订中配工艺规程拟订的基本知识及有关计算方法，具有拟订中等复杂程度零件机械加工工艺规程的能力；等复杂程度零件机械加工工艺规程的能力；4 4）掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识）掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力；，初步具备分析解决现场工艺问题的能力；5 5）了解先进制造技术和）了解先进制造技术和先进制造模式的发展概况，先进制造模式的发展概况，具体要求为：具体要求为：6机械制造学概论机械制造学概论l 一、机械制造的地位和我国的现状一、机械制造的地位和我国的现状l 二、机械制造过程二、机械制造过程l 三、机械制造主要工艺方法

5、及选择三、机械制造主要工艺方法及选择l 四、发展四、发展l 五、先进制造技术五、先进制造技术目目 录录绪绪 论论 随着知识经济的兴起，一些人却把制造业贬成为“日薄西山”的“夕阳产业”、“旧经济”，这种思想在很大程度也影响了校园、也极大地影响了在坐同学的学习热情。事实果真如此吗？什么是机械制造？一、机械制造工业地位和现状一、机械制造工业地位和现状 机械工程科学是一门有着悠久历史的学科，是国家机械工程科学是一门有着悠久历史的学科，是国家建设和社会发展的支柱学科之一。建设和社会发展的支柱学科之一。机械制造是机械工程的一个分支学科，是一门研究机械制造是机械工程的一个分支学科，是一门研究各种机械制造过程

6、和方法的科学。各种机械制造过程和方法的科学。v机械制造工业：机械制造工业：用机器为主要手段，以金属为主要原材料进行加工的工业称为机械制造工业。机械制造业是现代工业的主体，它为国民经济各产业与国防建设提供技术装备、为人民生活提供耐用消费品的国民经济支柱产业。牵涉千百万人穿衣用布，衣、食、住、行是人的基本物质需求，是国家安全保障的支柱，制造业是“夕阳产业”吗？有可能消亡吗？2、机械工业及其在国民经济中的地位、机械工业及其在国民经济中的地位v世界上各个发达工业国经济上的竞争，主要是制造技术的竞争。在各个国家企业生产力的构成中，制造技术的作用一般占55%65%，v美、日等国已将制造科学与信息科学、材料

7、科学、生物科学一起列为当今时代四大支柱学科。v事实上，虽然世界已进入信息化的大趋势，但发达国家仍然高度重视制造业发展。据悉，美国制造业对GDP的贡献率始终大于20%，拉动其它产业30%。l历史证明：没有制造能力的民族是没有竞争力的民族。3、我国机械工业发展现状、我国机械工业发展现状可概括为：发展迅速、相对落后发展迅速、相对落后迅速发展的表现迅速发展的表现v 建国五十多年来特别是改革开放二十多年来的发展，已是我国机械工业从十分落后的状况发展到今天的机械生产大国（不是强国）。v 我国已经建成门类比较齐全、具有较大规模的制造体系。基础工业部门80%以上的生产能力是由国内设备提供的；农业装备几乎全部由

8、国内提供；部分重要产品的产量已跃居世界前列。一些产品已经形成综合比较优势，具有价格竞争力。如：国产工程机械的价格仅为同型号进口产品的14左右。掌握了一批重大技术装备的核心技术和关键技术。相对落后的表现相对落后的表现v 产品品种少，技术含量低，质量不稳定、早期产品品种少，技术含量低，质量不稳定、早期故障率高，可靠性差。故障率高，可靠性差。目前我国主要机械产品中达到当代世界先进水平的不到5%，国产金属切削机床中，数控机床仅占2.8%，而日本 1987年已达30%，德国1990年达54%。v 技术装备水平低，科研开发力量薄弱，资金投入不足，技技术装备水平低，科研开发力量薄弱，资金投入不足，技术进步缓

9、慢。术进步缓慢。v 改革开放以来，较早地引进了一批国外先进技术，但对消化吸收缺乏足够的软、硬件投入。v 缺少拥有自主知识产权的产品技术，新开发产品的技术大部分来自国外，基本上没有掌握产品开发的主动权。新产品开发周期比工业发达国家长1倍以上，产品更新周期更长，市场快速反应能力差。这已成为我国机械产品在市场竞争中不断失利的首要原因。4、两点认识、两点认识1、要重新认识机械制造业、要重新认识机械制造业 机械制造已经不是传统意义上的机械制造，即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。制造技术不只是一些经验的积累，实际

10、上它是一个从产品设计进入市场返回产品设计的大系统。信息化与工业化相辅相成。2、中国还不是世界工厂、中国还不是世界工厂 什么是“世界工厂”？世界工厂应该是指世界制造业的主要集中地。现在，我国制造业的工业增加值仅为美国的、日本的，我国制造业的劳动生产率约为美国的、日本的、德国的，所以还不能算是世界工厂。一、机械产品研究、开发、制造基本过程一、机械产品研究、开发、制造基本过程材材 料料信息与决策信息与决策设计与工艺设计与工艺外购件外购件毛坯件的生产毛坯件的生产零件的精确成型零件的精确成型表面覆层处理表面覆层处理销销 售售零件零件检验检验装配与试机装配与试机检验与包装检验与包装产品产品反馈反馈u 实例

11、：实例：一、机械产品研究、开发、制造基本过程一、机械产品研究、开发、制造基本过程 一）一）机械产品的研发原则机械产品的研发原则 1、社会需求、社会需求 2、可持续发展性、可持续发展性 3、投资少见效快、投资少见效快二、机械制造系统二、机械制造系统 机械制造中几个基本术语机械制造中几个基本术语（一）生产过程（一）生产过程把原材料转变成产品的劳动总和，称为生产过程。把原材料转变成产品的劳动总和，称为生产过程。（二）工艺过程（二）工艺过程直接改变材料的尺寸、形状或性能，使之成为零件（产品）的过程，直接改变材料的尺寸、形状或性能，使之成为零件（产品）的过程，称为工艺过程。称为工艺过程。（三）机械加工工

12、艺系统（三）机械加工工艺系统机床、夹具、刀具、工件组成。机床、夹具、刀具、工件组成。l动画演示动画演示三、机械制造主要工艺及选择三、机械制造主要工艺及选择热加工：热加工：热处理、铸造、锻造、焊接热处理、铸造、锻造、焊接表面覆层处理表面覆层处理镀镀化学处理化学处理涂装涂装切切 削削 加加 工工机械加工机械加工钳工钳工车削、铣削、刨（插、拉）削、车削、铣削、刨（插、拉）削、镗削、磨削、齿轮加工、镗削、磨削、齿轮加工、特特 种种 加加 工工常规模式常规模式现代新型：现代新型：快速成形快速成形光敏成形光敏成形粉末浇结粉末浇结薄片叠垒薄片叠垒电火花加工电火花加工电解加工电解加工超声波加工超声波加工激光加

13、工激光加工其它其它普通机床加工普通机床加工自动机床加工自动机床加工数控机床加工数控机床加工三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 一）一）热加工热加工（一）定义：材料在热态下进行的加工，例如：热处理、铸造、锻造、焊接等，称为热（一）定义：材料在热态下进行的加工，例如：热处理、铸造、锻造、焊接等，称为热 加工。加工。（二）在机械制造中的作用（任务）：主要用于毛坯件成形。（二）在机械制造中的作用（任务）：主要用于毛坯件成形。（三）加工精度：就一般而言加工精度不高。（三）加工精度：就一般而言加工精度不高。（四）特点：加工过程中必须对材料进行一定程度的加热。（四）特点：加工过程中必须对材

14、料进行一定程度的加热。（五）方法：（五）方法：三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 一）一）热加工热加工 方法方法2、铸造、铸造 1）定义：熔炼金属）定义：熔炼金属，制造型腔，把熔融的金属液体浇注到型腔中，冷却凝固后获得坯，制造型腔，把熔融的金属液体浇注到型腔中，冷却凝固后获得坯 件的方法，称之为铸造。件的方法，称之为铸造。2）应用：能经济的生产各种尺寸规格以及形状复杂的坯件。）应用：能经济的生产各种尺寸规格以及形状复杂的坯件。3）种类及其特点与应用：）种类及其特点与应用：砂型铸造砂型铸造手工造型，浇注，质量人保证；手工造型，浇注，质量人保证；机器造型，质量由机器保证；机器造型

15、，质量由机器保证；用于单件小批量生产。用于单件小批量生产。用于批量生产用于批量生产。特种铸造特种铸造熔模铸造熔模铸造金属型铸造金属型铸造压力铸造压力铸造离心铸造离心铸造用于批量生产。用于批量生产。三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 一）一）热加工热加工 （五）方法（五）方法3、锻造、锻造 1）定义：塑性金属加热到一定程度后，在冲击力或压力的作用下，产生塑性变形，从）定义：塑性金属加热到一定程度后，在冲击力或压力的作用下，产生塑性变形，从 而获得所需形状和性能坯件的加工方法称为锻造。而获得所需形状和性能坯件的加工方法称为锻造。2）目的：）目的：获得所需形状的坯件（改形）；获得所

16、需形状的坯件（改形）；提高金属材料的强度与冲击韧性（变形）。提高金属材料的强度与冲击韧性（变形）。3）应用：机器中受重载荷和冲击载荷的零件。）应用：机器中受重载荷和冲击载荷的零件。（1）例：）例：机器中的传动主轴机器中的传动主轴 机器中的传动连杆机器中的传动连杆 机器中的传动蜗杆机器中的传动蜗杆 机床主轴箱中齿轮机床主轴箱中齿轮 （2）理由：锻造可使金属材料晶粒细化、内部组织结构致密、均匀，从而使材料的强度和冲击）理由：锻造可使金属材料晶粒细化、内部组织结构致密、均匀，从而使材料的强度和冲击韧性得到了提高，所以机器中的受重载荷和冲击载荷的零件多以锻件为毛坯。韧性得到了提高，所以机器中的受重载荷

17、和冲击载荷的零件多以锻件为毛坯。三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 一）一）热加工热加工 方法方法 3、锻造、锻造4）种类及其应用：）种类及其应用：（1）锻造的材质与坯料）锻造的材质与坯料 （2）自由锻基本工序：）自由锻基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切断、锻接等。镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切断、锻接等。自由锻自由锻手工自由锻手工自由锻机器自由锻机器自由锻单件小批生产单件小批生产模型锻模型锻胎模锻：胎模锻：固定模锻：固定模锻：成批生产成批生产大批量生产大批量生产三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 一）一）热加工热加工 （五）方法（五）

18、方法4、焊接、焊接 1）定义：两种或两种以上材料在局部加热或加压或两者并用条件下，通过原子或分子之间的结合）定义：两种或两种以上材料在局部加热或加压或两者并用条件下，通过原子或分子之间的结合和扩散而造成永久性连接的工艺过程称为焊接。和扩散而造成永久性连接的工艺过程称为焊接。2）应用：用于异形构件的连接；）应用：用于异形构件的连接；3）优点：与螺纹、销钉、铆接相比，焊接气密性好、省材、高效。）优点：与螺纹、销钉、铆接相比，焊接气密性好、省材、高效。4）种类）种类5）电（弧）焊：）电（弧）焊：6）气焊：）气焊：7）焊接的材质：）焊接的材质：8）焊接件加工前的处理：）焊接件加工前的处理：熔化焊：电（

19、弧）焊、气焊、激光焊熔化焊：电（弧）焊、气焊、激光焊压力焊：点焊、摩擦焊、缝焊、爆炸焊压力焊：点焊、摩擦焊、缝焊、爆炸焊钎焊：钎焊：硬钎焊（银焊、铜焊）硬钎焊（银焊、铜焊）软钎焊（锡焊）软钎焊（锡焊）三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 二二）切削加工（冷加工）切削加工（冷加工）（一）定义：使用切削刀具或工具从坯件上切除多余材料，（一）定义：使用切削刀具或工具从坯件上切除多余材料，获得合格的半成品件或零件获得合格的半成品件或零件 以及把相关零件组装成部件或机器的方法，例如机以及把相关零件组装成部件或机器的方法，例如机械加工和钳工等称为切削加工。械加工和钳工等称为切削加工。（二）

20、在机械制造中的作用（任务）：主要用于零件（产（二）在机械制造中的作用（任务）：主要用于零件（产品）的精确成形。品）的精确成形。三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 三）三）特种加工特种加工（一）常规模式的特种加工（一）常规模式的特种加工 1、定义：是利用电热能、电化学能、光能、声能、化学能、定义：是利用电热能、电化学能、光能、声能、化学能等能量实现去除工件余量进行加工的方法。等能量实现去除工件余量进行加工的方法。2、加工特点、加工特点 3、种类：电火花加工、超声波加工、激光加工、高压水射、种类：电火花加工、超声波加工、激光加工、高压水射流加工、电子束加工、离子束加工、流加工、电

21、子束加工、离子束加工、（1）可加工超硬材料、并以软（工具）切硬（工件）的目的；）可加工超硬材料、并以软（工具）切硬（工件）的目的；（2）能加工复杂型面，各种铭牌、标记、花纹图案；）能加工复杂型面，各种铭牌、标记、花纹图案；（3）加工用力小、毛刺小，适于加工薄壁件，弹性件。）加工用力小、毛刺小，适于加工薄壁件，弹性件。三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 一）一）热加工热加工 1.热处理热处理种类及其目的与应用种类及其目的与应用整整体体热热处处理理退火退火目的：消除内应力、降低硬度、细化晶粒、均匀组织目的：消除内应力、降低硬度、细化晶粒、均匀组织应用：铸造、锻造、焊接件应用：铸造

22、、锻造、焊接件精加工前的处理精加工前的处理正火正火目的：细化晶粒、清除内应力（部分目的：细化晶粒、清除内应力（部分)应用：多用于锻造及为后续热处理作组织准备应用：多用于锻造及为后续热处理作组织准备淬火淬火目的：使钢料变硬目的：使钢料变硬应用：工、刃、量、模具及需耐磨的零件应用：工、刃、量、模具及需耐磨的零件回火回火(1)三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 一）一）热加工热加工 1.热处理热处理4）种类及其目的与应用）种类及其目的与应用表表面面热热处处理理表面淬火表面淬火化学热处理化学热处理火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火感应加热表面淬火感应加热表面淬火激光淬火激光淬火渗碳渗碳

23、氮化氮化氰化氰化(2)三、机械制造主要工艺及设备三、机械制造主要工艺及设备 四）表面覆层处理四）表面覆层处理（一）目的（一）目的1、保护、保护2、装饰（美观）、装饰（美观）3、特殊需要、特殊需要（二）种类（二）种类1、金属层、金属层2、非金属层、非金属层3、化学膜、化学膜（三）方法（三）方法1、镀：电镀、化学镀、喷镀、真空镀、镀：电镀、化学镀、喷镀、真空镀2、涂装、涂装3、化学处理、化学处理喷漆喷漆喷塑喷塑三、先进制造技术的特点及发展趋势三、先进制造技术的特点及发展趋势 1 先进制造技术的内涵及其主要特点先进制造技术的内涵及其主要特点（1 1）先进制造技术是涉及机械科学、信息科学、系统科学）先

24、进制造技术是涉及机械科学、信息科学、系统科学和管理科学的一门综合学科。和管理科学的一门综合学科。（2 2）进制造技术的目的除了实现优质、高效、低成本外，）进制造技术的目的除了实现优质、高效、低成本外，敏捷制造、可持续发展也成为其追求的重要目标。敏捷制造、可持续发展也成为其追求的重要目标。（3 3）先进制造技术更加重视技术与管理的结合，重视制造）先进制造技术更加重视技术与管理的结合，重视制造过程的组织和管理体制的精简及合理化，从而产生了一系列过程的组织和管理体制的精简及合理化，从而产生了一系列技术与管理相结合的新的生产方式。技术与管理相结合的新的生产方式。与传统制造技术相比较，先进制造技术具有以

25、下显著特征：与传统制造技术相比较，先进制造技术具有以下显著特征：2先进制造技术的主要发展趋势先进制造技术的主要发展趋势（1 1）制造技术向自动化、集成化和智能化的方向发展。制造技术向自动化、集成化和智能化的方向发展。如如 CIMCIM、精良生产、并行工程、敏捷制造等、精良生产、并行工程、敏捷制造等（2 2）制造技术向高精度方向发展。制造技术向高精度方向发展。（3 3）特种加工）特种加工（4 4）表面工程）表面工程（5 5）综合考虑社会、环境要求及节约资源的可持续发展）综合考虑社会、环境要求及节约资源的可持续发展的制造技术将越来越受到重视。的制造技术将越来越受到重视。(绿色制造模式绿色制造模式)(6)(6)复合加工复合加工