00 绪论

机 械 制 造 工 艺 学
机械制造技术的重要性
• 机械工业是国民经济的装备工业，机械工业的水平 和规模在很大程度上决定了国民经济各部门的水平 和规模，也在很大程度上决定了国防工业的水平和 实力。机械工业是促进农业现代化的重要技术保障 和加强农业基础地位的物质保障，也是满足人民消 费日益增长的物质基础，像我们这样一个大国，要 实现四个现代化，制造业始终起着核心的作用，机 械工业更起着重要的关键作用。
• 工艺是生产中最活跃的因素，它既是构思和想法，又是 实际的方法和手段，并落实在由工件、刀具、机床、夹 具所构成的工艺系统中。所以它包含和涉及的范围很广， 需要多门学科知识的支持，同时又和生产实际联系十分 紧密。
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2、 机械制造工艺学的研究对象
(1) 研究如何科学地、最优地生产各种机械装备、机械 产品的一门技术学科。 (2) 研究在机械制造(机械制造广义包括：铸造、锻、焊、 热处理，机械加工、机械装配。）中优质、高产、 低耗地生产机械装备的原理和方法的科学。即从质 量（精度、寿命）、劳动生产率（高级的工艺方法 和装备、先进的生产组织和管理方法）经济性（通 过经济分析或经济论证加以确定）方面控制机械制 造。
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从工艺角度划分：
单件小批生产；中批生产和大批大量生产。 划分的依据是生产的数量。因为生产不同的数 量对我们组织生产有着很大的关系。
下表为按重型机械、中型机械和轻型机械 的年生产量列出的不同生产类型的规范。
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如图所示的阶梯轴的加工：
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加工内容：
1．加工小端面 3．加工大端面 5．车大端外圆 7．车小端外圆 9．精车外圆 11.去毛刺
2.小端面钻中心孔 4.大端面钻中心孔 6.对大端倒角 8.对小端倒角 10．铣键槽
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工序1：加工内容1到9——车床 工序2：加工内容10、11——铣床（手工去毛刺）
直接生产过程：
被加工对象的尺寸、形状或性能、位置产生 一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、 装配等。
间接生产过程：
不使加工对象产生直接变化。如：工装夹 具的制造、工件的运输、设备的维护等。
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二、机械加工工艺过程
一）机械加工工艺过程的概念 机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分， 是对零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的 形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之 成为合格零件的全部劳动过程。
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3、工位 在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装 置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把 每一个加工位置上的安装内容称为工位。一个安装 中可能只有一个工位，也可能有几个工位。 如图为一回转工作台加工孔，钻、扩、铰各为 一个加工内容，装夹一次产生一个合格的零件。 该加工共有4个工位：装卸工件、钻孔、扩孔、 铰孔，用于依次装夹中
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工序1：加工内容1、2、7、8—加工小端 工序2：加工内容3、4、5、6—加工大端 工序3：加工内容9 工序4：加工内容10、11
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第三种工序安排： 工序1：加工内容：1、2、3、4—铣两端面打 中心孔 工序 2 ：加工内容： 5 、 6 、 7 、 8— 仿形车外圆 、倒角 工序3：加工内容：9—精车外圆 工序4：加工内容：1—铣键槽 工序5：加工内容：11—去毛刺
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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？不可能！
产，以减少设备投资，从而降低成本。
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传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的
生产效率，但很难适应新产品的需要。因此，它是
有很大的"刚性" 。（即专用性） 随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对
各种生产类型的工艺特征
工艺特征 毛坯 单件小批量
自由锻、木模手 工造型；精度低、 余量大 通用机床， 机群式布置 通用工装
中批生产 模锻、金属模； 精度和余量中等
大批大量 模锻、机器造型； 精度高，余量小
机床 工装
通用机床，部分专机， 自动机床，专用机床 按零件类别分工段排列 生产流水线排列 专用工装 详细工艺过程卡 高效专用工装 详细工艺过程卡 工序卡、调整卡 计算机集成制造系统 (CIMS)，加工自动化
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第二节 生成过程、工艺过程与工艺系统
一．机械产品生产过程 机械产品生产过程： 从原材料开始到机械产品出厂的全部 劳动过程。 包括： 1）生产技术准备过程 2）毛坯的制造 3）零件的机械加工及热处理 4）产品的装配、检验、试车、油漆、包装等。 5）产品的辅助劳动过程
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• 制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的 重要手段。
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本课程研究的对象和任务
一个新的设计工作者，常常会面临一些感到十分 棘手、困惑的问题。为什么？ 1、工艺是什么？ • 工艺是使各种原材料、半成品成为产品的经验、方法和 过程。各种机械制造的方法和过程的总和称之为机械制 造工艺。
物质分系统
系统
能量分系统 信息分系统
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第三节 生产类型与工艺特点 一、生产纲领 企业在计划期内，应生产的产品产量和进度计划称为 生产纲领，计划期为一年的生产纲领成为年生产纲领。 N=Qn(1+a+b) Q：产品的年产量（台/年） n：每台产品中该零件的数量（件/台）
a：备品百分率
机械制造技术基础
主讲：曹自洋 博士 副教授 硕士生导师
苏州科技学院机械工程学院
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第一章
绪 论
第一节 机械制造工程学科的
发展及其在国民经济中的地位
机 械 制 造 工 艺 1.1.1 制造业的发展
学
17世纪60年代，瓦特改进蒸汽机，标志第一次工业革命 兴起，工业化大生产从此开始； 18世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代开 始；
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5、本课程的任务 1) 掌握工艺的基本理论、掌握机械加工和装配工艺规程制 定的原则、步骤和方法，并能结合具体条件制定出工艺 上可行、经济上合理的工艺规程； 2)了解影响加工质量的各项因素，学会分析研究加工质量 的方法； 3)掌握机床夹具设计的原理和方法； 4)了解当前制造技术的发展，善于分析、总结实际生产中 的先进经验，善于分析地吸收国内外新技术、新工艺和 新方法，并应用于解决实际问题； 5) 培养学生对具体工艺问题进行综合分析和试验的科学方 法，并能对具体问题提出保证或改善产品质量、提高生 产效率和降低产品成本的工艺路线。
20世纪初，福特汽车生产线，泰勒科学管理方法，标志 自动化时代到来；
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 许多新的制造哲理的生产模式；
进入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。
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复合工步举例
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5、走刀
切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步 内容，称为一次走刀。一个工步可以包括一次或数 次走刀。
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机 械 制 造 工 艺 学来自三、机械加工工艺系统零件进行机械加工时，必须具备一定的 条件，即有一个系统来支持，则称为机械 加工工艺系统
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三．生产类型及其工艺特点
按企业生产专业化程度划分： 1）大量生产： 同一产品的数量很大，大多数工作地点经常重 复的进行同一零件的同一道工序的加工。 2）成批生产（大批、中批、小批）： 一年中分批的制造相同的产品，制造过程有一 定的重复性。 3）单件： 单个生产不同结构和不同尺寸的产品。很少重 复。
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多工位加工的好处： ① 减少工件的安装次 数 ② 减少辅助时间，缩 短工时，提高效率。 ③可实现加工时间与辅 助时间重叠。
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注意：工序与工位 现在在工厂中，强调工位，淡化工序。为什么呢？ 因为在现代化的大公司里，随着加工中心的应 用，大多数情况下，一个零件整个加工过程可以在 加工中心全部完成。这样没有工序的划分，只有工 位！
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4、工步 指在加工表面不变、切削刀具不变、切削用量不 变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步。 如上述第二种工序安排，工序1、2各有4个工步 注意： 1 ）组成工步的任一因素（刀具、切削用量， 加工表面）改变后为另一工步。 2 ）连续进行的若干相同的工步，为简化工 艺，习惯看作为一个工步。如一个个加工4-φ10的孔。 3）复合工步: 为提高生产率，经常把几个 带加工表面，用几把刀具同时进行加工，或采用复合 刀具加工表面，采用复合刀具和多刀加工的工步称为 复合工步。 26
b：废品百分率
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二．生产批量：
一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量 考虑因素：1）资金周转要快 2）零件加工、调整费用要少 3）保证装配和销售必要的储备量 计算公式： n NA