求机械制造技术课程设计指导书

第1章 机械制造技术概论　　1.1制造与制造技术　　一、教学目标：　　1.了解制造业产生过程，制造系统、制造过程及制造技术的定义和内涵。　　2.正确理解制造系统中的物质流、信息流和能量流。　　3.掌握生产过程和生产系统的组成。　　二、教学重点难点：　　重点: 生产过程及生产系统。　　难点: 生产过程及生产系统。　　三、教学方法：讲授法+多媒体教学法　　四、教学时数：1学时　　五、教学内容：　　1.1.1 制造业的产生和发展　　人们的生活用品、消费资料以及工业产品大多是由制造业加工出来的。制造业是将可用资源与能源通过制造过程转化为可供人们使用或利用的工业品或生活消费品。它涉及国民经济的众多行业，如机械电子、轻工、化工、食品、军工、航天等，可以说是国民经济的支柱产业。　　石器时代：人们用天然石制作工具，猎取自然资源。　　青铜器和铁器时代：开始采矿、冶炼、铸造工具，并开始制作纺织机械、水利机械、运输车辆等。　　18世纪70年代：蒸汽机出现（第一次工业**），产生工业化生产方式，机械制造业逐渐形成规模。　　19世纪中叶：电的发现（第二次工业**），进入电气化时代，机械制造业进入快速发展时期。　　20世纪：内燃机发明，生产流水线出现和泰勒科学管理理论产生，制造业进入“大批量生产”时代。制造业开始成为国民经济的支柱产业。　　第二次世界大战后：信息技术引发高新技术产业**，制造技术产生质的飞跃，传统的大批量生产方式已难以满足市场多变的需要，多品种、中小批量生产日渐成为制造业的主流生产方式。　　进入21世纪：机械制造业正向自动化、柔性化、集成化和清洁化的方向发展。　　补充资料：　　机械制造技术的发展现状：　　制造技术是科学技术发展中是为重要的领域之一，在各国中尤其是发达**中占有举足轻重的位置，是国民经济的支柱产业（下载资料）如：美国68％的财富来自制造业，日本国民总产值的49％由制造业提供，**的制造业在工业总产值中占40％，可以说没有发达的制造业，就不可能有**的真正的繁荣富强。　　建国后，我国的制造业取得了很大成就。尤其近些年来，我国的机床业取得了较大进步，为航天、国防、造船、发电、机车制造等重要行业提供了一些优质设备。数控机床也有了很大发展。　　但是应当看到，尽管我国制造业的综合水平有了大幅度提高，但与工业发达**相比仍存在着阶段性差距，如，我国目前机电产品出口规模不及日本、美国的1/9，仅相当于新加坡、韩国的2/3。出口听产品结构以中低档为主，高新技术机电产品成套设备出口比例较低，竞争力不强。　　1.1.2 制造系统　　1.制造系统的定义和内涵　　制造系统的基本定义——制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关的软件，再加上制造理论、制造技术（制造工艺和方法）和制造信息等就组成了具有特定功能的有机整体。　　制造系统的三种特定定义：　　（1）结构定义：是制造系统所涉及的硬件（包括人员、设备、物料流等）及其相关软件所组成的统一整体。　　（2）功能定义：是一个将制造资源（原材料能源等）转变为产品或半成品的输入/输出系统。　　（3）过程定义：是制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、检验出厂、产品销售等各个环节的制造全过程。　　由上述定义可知：机械加工系统是一个典型的制造系统。　　2.制造系统的构成及功能　　（1）经营管理子系统　　功能：确定企业的经营方针和发展方向、进行决策。　　（2）市场与销售子系统　　功能：市场研究开发预测、销售计划、销售和售后服务。　　（3）研究与开发子系统　　功能：开发计划、基础研究与应用研究，产品开发。　　（4）工程设计子系统　　功能：产品设计、工艺设计、工程设计、样机试制，试验与评价、质量保证计划。　　（5）生产管理系统　　功能：生产计划、作业计划，生产过程控制、质量控制、成本管理。　　（6）采购供应子系统　　功能：原材料及外购件的采购、验收、存储。　　（7）资源管理子系统　　功能：设备管理与维护、工具管理、能源管理、环境管理。　　（8）质量控制子系统　　功能：收集用户需求与反馈信息，质量监控，统计过程控制。　　（9）财务子系统　　功能：财务计划，企业预算、成本核算，财务会计。　　（10）人事子系统　　功能：人事安排、招工与裁员。　　（11）车间制造子系统　　功能：进行零件加工，部件及产品的装配、检验、物料存储与输送，废料存放与处理。　　3.制造系统的物料流、信息流和能量流　　（1）物料流 系统输入原材料或坯料，以及相应的刀具等工装、润滑油、冷却液及其他辅料等，经输送、装夹、加工、检验等过程输出半成品或成品，这种制造中物料的输入、输出的动态过程便是物料流。　　（2）信息流 造中所集成的加工任务、加工工序、加工方法、刀具状态、工件要求、质量指标、切削参数等所有静态与动态信息的交换和处理过程构成制造中的信息系统，信息系统通过与制造中各状态进行信息交换，有效控制制造中的效率与质量。该信息在制造中的作用过程便是信息流。　　（3）能量流 流是一切运动的基础，制造中维持各运动时，能量的传递、转换、消耗等能量运动便是能量流。　　任何制造中均存在这基本“三流”，“三流”之间互相联系、影响，形成不可分割的有机整体。　　机械加工系统的“三流”运行图　　1.1.3 制造过程　　（导入）机械产品的制造是一个包含产品开发、设计、生产、检验、经营和售后服务等多个环节和过程的系统工程。其中的核心是产品的生产制造，它是将产品设计的信息转化为产品的关键，直接影响产品质量，并关系到企业在市场定位的实现。　　1、生产过程　　根据产品设计信息将制造资源（原材料、劳动力、能源）转化为有形产品或财富的过程——生产过程　　生产过程包括如下过程：　　（1）产品技术准备工作 产品的开发与设计、工艺设计、　　专用工艺装备设计和制造、各种生产资料的准备以及生产组织方面的工作。　　（2）原材料、半成品和成品的运输和保管。　　（3）毛坯的制造。如铸造、锻造、冲压、焊接等。　　（4）零件的机械加工、热处理及其它表面处理。　　（5）部件和产品的装配、调整、检验、试验、油漆和包装等。　　（6）各种生产服务，包括原材料、半成品、工具的供应、运输 和保管。　　2.生产系统　　用系统的观点（系统工程的原理）可以将生产过程看作一个具有输入和输出的生产系统。　　输入：　　（1） 生产对象：指完成生产活动的原材料，包括主材料和**。　　（2） 生产资料：指生产所需的手段，包括直接生产资料（如设备、工具）和间接生产资料（如厂房、道路等）　　（3） 能源：指生产过程中的动力来源。　　（4） 劳动力：生产过程中，生产者付出的脑力劳动和体力劳动。　　（5） 生产信息：指有效进行生产活动所需的知识、技能、情报、资料等。　　输出：　　生产财富：包括有形财富（产品）和无形财富（服务）。　　1.1.4 制造技术　　制造技术——以制造一定质量的产品为目标，研究如何以最少的消耗、最低的成本和最高的效率进行产品制造的综合性技术，是完成的，制造活动所施行的一切手段的总和。　　广义理解制造技术：涉及生产活动和各个方面和生产的全过程，是一个从产品概念到最终产品的集成活动。是一个功能体系和信息处理系统。　　狭义理解制造技术：从原材料或半成品经加工装配后形成的最终产品的过程，以及在此过程中所施行的一切手段的总和。　　六、课堂小结：　　本节主要讲述了制造业的产生和发展、制造过程的定义和内涵以及制造系统的物质流、信息流和能量流，通过学习对生产系统和制造技术的定义有了较为全面的认识。　　七、作业：　　第15页思考与练习第1、2题。　　第1章机械制造技术概论　　1.2机械制造过程概述　　一、教学目标：　　1.了解机械零件制造工艺方法和分类。　　2.熟悉机械制造生产类型。　　3.掌握机械虽工工艺过程及其组成（工序、工位、工步、安装、走刀）。　　二、教学重点难点：　　重点: 机械加工工艺过程及其组成。　　难点: 机械加工工艺过程及其组成。　　三、教学方法：讲授法+多媒体教学法　　四、教学时数：2学时　　五、教学内容：　　1.2.1 概述　　（导入）机械产品的制造是一个包含产品开发、设计、生产、检验、经营和售后服务等多个环节和过程的系统工程。其中的核心是产品的生产制造，它是将产品设计的信息转化为产品的关键，直接影响产品质量。　　工艺过程——在制造过程中，零件毛坯的制造、零件的加工、产品的装配等直接改变原材料（毛坯）的形状、尺寸、相对位置和性能的过程。　　产品是由零件、组件、部件等组成的。零件的加工是实现产品制造的第一步。其次是根据机器的结构和技术要求把零件进行部装、总装。还要经过调试、检验、喷漆包装等一系列辅助过程才能成为合格产品。　　零件的机械加工是通过机械加工系统完成的。机械加工工艺系统包括：机床、刀具、工件、夹具及其它工艺装备。　　1.2.2机械零件制造工艺方法与分类　　根据工件加工后，在质量上有无变化及变化方向（增加或减少）可将制造工艺方法分为：　　（1）变形加工法（△m=0）　　特点：工件加工后的质量等于初始的质量,工件受控的发生变形，改变其尺寸、形状和性能，多用于制造毛坯、也可直接成形零件。　　常用的变形加工法有：铸造、锻压、冲压、粉末冶金、注塑成形等。　　（2）去除加工法(△m<0)　　特点：零件的最终几何形状局限在毛坯的初始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材料，减少一部分重量来实现的。根据工件形态的变化过程和能源作用的形式，材料去除法又可分为四种类型，见表。材料去除法是目前机械零件的主要制造方法。　　________________________________________　　（3）结合加工法（△m>0）　　传统的结合加工法主要是焊接、粘接或铆接，通过这些不可拆卸的连接方法使物料结合成一个整体，形成零件,另外还有涂镀、渗碳、氧化等加工方法。近几年才发展起来的快速原型制造技术（rpm），是材料累加法的新发展。它将计算机辅助设计（cad）、计算机辅助制造（cam）、计算机数控（cnc）、精密伺服驱动、新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层的纸（或固化一层层的液态树脂，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘接剂或热熔材料等，形成一个个薄层，并逐步迭加成三维实体。　　1.2.3 机械加工工艺过程及其组成　　1.工艺过程的概念　　工艺过程——凡是直接改变生产对象的形状、尺寸、表面质量、物理机械性能以及决定零件相互位置关系等，使其成为成品或半成品的过程。包括：零件加工工艺过程和装配工艺过程　　工艺规程：把合理的工艺过程以技术文件的形式规定下来，作为指导生产的依据，即工艺规程。　　强调指出：工艺规程针对不同的生产条件，不同的生产类型可以是多种多样的。但对于特定的生产条件，总有一个最合理的。但是，即使同一个企业，随着生产条件的变化也会进行调整。　　2、工艺过程及其组成　　在生产过程中，能直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性能的部分称为工艺过程如毛坯制造、零件加工、热处理、表面处理、零部件的装配等。显然，工艺过程是生产过程的主要组成部分。　　采用机械加工方法并将它们合理有序地组织在一起去逐步改变毛坯形状、尺寸及表面质量使其成为合格零件的过程称机械加工工艺过程；将组成产品的零件按设计要求正确结合成合格产品的过程称装配工艺过程。按照工作内容的不同，另外还有毛坯制造工艺过程，热处理、表面处理工艺过程等。　　每个零件的机械加工工艺过程都是由若干个基本单元组成，该组成单元称作工序。每一工序又分若干步骤即工步、安装、工位和走刀。　　??（1）工序 指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工作地、工人、工件与连续作业构成了工序的四个要素，若其中任一要素发生变更，则构成了另一道工序。　　一个工艺过程需要包括哪些工序，是由被加工零件的结构复杂程度、加工精度要求及生产类型所决定的，如图2-1所示的阶梯轴，因不同的生产批量，就有不同的工艺过程及工序。　　（2）安装 工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。如第2、3及5工序中，须经过两次安装才能完成其工序的全部内容。　　??（3）工位 当采用多工位夹具或多轴（多工位）机床时，使工件在一次安装中先后经过若干个不同位置顺次进行加工。则工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。　　??下图是通过立轴式回转工作台使工件变换加工位置的例子。在该例中，有4个工位，可在一次安装中实现钻孔、扩孔和绞孔加工。　　??如果一个工序只有一次安装，该安装又只有一个工位，则工序内容就是安装内容，同时也是工位内容。 20210311