机械制造技术基础 张世昌 第1章 机械制造技术概论
合集下载
机械制造技术基础第章概论(1)
1.1.2 切削(qiēxiāo)加工成形运动和切 削(qiēxiāo)用量
背吃刀量 车削时（单位为mm）是工件上待加工表面与
已加工表面间的垂直距离：
式中 ——工件待加工表面的直径，单位为mm；
——工件已加工表面的直径，单位为mm。
合成切削速度 在主运动与进给运动同时(tó ngshí)进行的 情况下，切削刃上任一点的实际切削速度是它们的合成速
第四页，共151页。
第1章 概 论
图1.1 阶梯(jiētī)轴简图
第五页，共151页。
第1章 概 论
1.1 机械加工的基本概念 1.2 机械加工工艺装备 1.3 基准(jīzhǔn)的概念及
其分类 1.4 工件定位的六点定则 1.5 获得加工精度的方法 1.6 实 训 1.7 习 题
1.2.1.1 机床的分类与型号 (xínghào)编制
（1）机床的类别(lè ibié )代号 机床的类别(lèibié )代号用大写的汉语拼音字母表示，如表1.1所示。若
每类又有分类，则在类别(lèibié )代号之前用阿拉伯数字表示。 （2）机床的特性代号 机床的特性代号表示机床所具有的特殊性能，包括通用特性和结构特性，
第二十三页，共151页。
1.2.1.1 机床的分类(fēn lèi)与型 号编制
机床的品种规格繁多，为了便于区别、使用和管理，必须对机床进 行分类，并编制型号。
1. 机床的分类 机床的传统分类方法(fāngfǎ)，主要是按加工性质和所用的刀具进
行分类。根据国家制定的机床型号编制方法(fāngfǎ)，目前将机床 分为12大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工 机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床。在 每一类机床中，又按工艺范围、布局形式和结构，分为若干组，每 一组又细分为若干系（系列）。
机械制造技术基础 概论
大量生产
固定不变 金属模机器造型、模锻 专用、自动设备及 自动线 按流水线或自动线排列 高效率的专用夹具 专用刀具量具、自动测量 全部呼唤或分组互换 长时间连续生产 高 低 一般 详细编制
2.生产类型与生产组织方式
单件小批生产往往采用工序集中原则，大批量生产常
采用工序分散原则。大批量生产时，产品开发和大批制造
量稳定，但适应性差，当市场发生变化时转产难。
单件小批生产中常采用通用设备和通用刀具、夹具、 量具等工艺装备，适应性强，但生产效率低，加工质量不 稳定，成本高 。 目前，市场广泛需求的是多品种和小批量生产，而新 的科学技术也不断涌现，因此推动了制造哲理的革新和生 产方式的转变。
产品制造的全过程
市场需 求调研
产品设 计开发 售后服 务回收 产品 销售 产品 制造
“大制造”是将社会资源（物料、能源、设备、信息、人力
广义 等）转化为产品的全过程，是一个综合的系统。
制造系统 是指覆盖产品全生命周期的制造活动所形成的 系统，即设计、制造、装配及市场乃至回收的全过程。
机械制造的根本宗旨 是以最小的资源消耗、最低的 环境污染度，产生最大的社会和经济效益。 按照制造系统的观点来分析处理问题，可取得理想的技 术经济效果—必须以满足市场需求作为战略决策的核心。 优质、高效、低耗随之也增加了新的内涵。 优质不单是产品加工质量好，而是满足市场的质量要求； 高效不单是产品加工效率高，重要的响应市场快，产品更新快； 低耗不仅指产品的成本低，而是企业的综合效益要好；用户不仅购
合作开发 由企业和高校或科研机构合作进行技术开发。由于新
产品开发可能涉及到较广阔的学术领域，需要各种检测设备、实 验设备，需要各类人才进行创新工作，而高校和科研机构在这方 面有比较强的优势。
机械制造技术基础(PPT 89)
图1-5
汽车生产物流示意图 机械制造技术基础(PPT 89)
1.1.3 制造系统
➢ 程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图1-6）
生产 技术 信息
产品 设计
产品 设计 信息
工艺
过程 计划
工艺 过程 信息
需求 订货 信息
综合
生产 计划
生产 计划 信息
◆ 图1-8显示了当今制造业的社会功能。
冶金机械
动力机械
纺织机械
建筑机械
家用电器
交通工具 环保设备
制造业
通讯设备 出版印刷
军事装备
网络媒体
医疗设备
文化娱乐
机器制造
农业机械
化工设备
图1-8 当今制造业的社会功能
机械制造技术基础(PPT 89)
美日1两.2.国2 汽制车造产业在量国在民世经界济市中场的所地占位份额
➢ 技艺不再重要——由于机器精度的提高，加上互换性 原理的推行，加工和装配工作变得简单
➢大批量生产方式特点——生产周期短，生产效率高， 生产成本低，产品质量好
机械制造技术基础(PPT 89)
1.3.1 批量法则（Batch Rule）
批量法则
➢当市场竞争以产品质量和生产成本为决定因素时，大 批量生产方式显示了巨大的优越性。与中小批量生产相 比，大批量生产可取得明显的经济效果，这就是所谓的 “批量法则”（Batch Rule）。
1.3.2 成组技术（Group Technology—GT）
GT的客观基础
➢ 机械零件之间存在相似性 这种相似性主要表现在三个方面：
结构（形状、尺寸、精度…） 材料（材质、毛坯、热处理…） 工艺（加工方法、加工设备…）
机械制造技术基础张世昌第章机械制造过程基础知识
Manufacturing Process
2.2 零件机械加工方法 Mechanical Machining
Method for Parts
2.2.1 零件表面形成方法
➢ 零件表面形成机理
零件表面通常可看成是一条母线沿着另一条导线运动 的轨迹。
母线与导线统称为形成表面的生线（生成线或成形线）；
切削加工实现？
课程导航
机械制造技术概论 机械制造过程基础知识 切削与磨削原理 机械加工质量 机械加工工艺过程设计 机器的装配工艺 机械制造技术新发展
第2章 机械制造过程基础知识
本章要点
机械制造工艺 零件机械加工方法 定位原理与定位误差 机床与夹具 刀具材料与刀具几何角度
机械制造技术基础
第2章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical
图2-3 复合工步
➢ 走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工 作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。
2.1.2 机械装配工艺过程
➢ 机械装配工艺过程 将组成机器的零、部件按一定的精度要求和技术条件连
接与固定在一起，构成合格机械产品的过程。最后阶段
➢ 机械装配工作 包括：组装、部装、总装、调试、检验、试车、涂装与
包含：安装、工位、工步、走刀等工序
2.1.1 机械加工工艺过程及其组成
➢ 工序——是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机械加工 工艺过程。 由零件结构复杂度、加工精度、生产类型等决定， 如图2-1所示。
➢ 安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部
（2-1）
式中 Q ——产品年产量（件/年）； n ——每台产品中该零件数量（件/台）； α ——备品率； β ——废品率。
2.2 零件机械加工方法 Mechanical Machining
Method for Parts
2.2.1 零件表面形成方法
➢ 零件表面形成机理
零件表面通常可看成是一条母线沿着另一条导线运动 的轨迹。
母线与导线统称为形成表面的生线（生成线或成形线）；
切削加工实现？
课程导航
机械制造技术概论 机械制造过程基础知识 切削与磨削原理 机械加工质量 机械加工工艺过程设计 机器的装配工艺 机械制造技术新发展
第2章 机械制造过程基础知识
本章要点
机械制造工艺 零件机械加工方法 定位原理与定位误差 机床与夹具 刀具材料与刀具几何角度
机械制造技术基础
第2章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical
图2-3 复合工步
➢ 走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工 作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。
2.1.2 机械装配工艺过程
➢ 机械装配工艺过程 将组成机器的零、部件按一定的精度要求和技术条件连
接与固定在一起，构成合格机械产品的过程。最后阶段
➢ 机械装配工作 包括：组装、部装、总装、调试、检验、试车、涂装与
包含：安装、工位、工步、走刀等工序
2.1.1 机械加工工艺过程及其组成
➢ 工序——是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机械加工 工艺过程。 由零件结构复杂度、加工精度、生产类型等决定， 如图2-1所示。
➢ 安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部
（2-1）
式中 Q ——产品年产量（件/年）； n ——每台产品中该零件数量（件/台）； α ——备品率； β ——废品率。
机械制造技术基础张世昌第1章机械制造技术概论
1.1 制造与制造技术 Manufacturing and Manufacturing Technology
2021/7/27
6
1.1.1 生产与制造
生产定义
从系统的观点，生产可以定义为将生产要素转变成生产财 富并创造效益的输入输出系统，见图1-1。
转变效率：生产率 = 输出/输入
输入 生产要素
生产过程
➢ 手段包括
运用一定的知识、技能 操纵可以利用的物质、工具 采取有效的方法
……
➢ 与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也 有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的 各个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产 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。
2021/7/27
变速箱装配
熔化 造型
2021/7/27
自动线
发动机装配 发动机试验
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
14
1.1.2 制造系统
➢ 程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图1-6）
制造业
➢ 美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业
列为制造业。属于三种生产企业中的第二产业
2021/7/27
9
第一产业
农业 林业 渔业 畜牧业 矿业 采石业 石油业
1.1.1 生产与制造
表1-1 第一、二、三产业的划分
第二产业
第三产业
航天航空 纺织、服装 汽车、装备、重型机械 冶金、钢铁、金属制品 食品、饮料 化工、石油精炼 计算机、半导体、电器 建筑、建材 日用消费品 玻璃、陶瓷、造纸 制药 橡胶、塑料制品 能源、电力 出版
“机械制造技术基础”课程 教学大纲
“机械制造技术基础”课程教学大纲1.课程教学大纲课程编号：2010745学时：64授课学院：机械工程学院适用专业：机械设计制造及其自动化、工业设计、工业工程等专业教材：机械制造技术基础(第二版)，张世昌主编，高等教育出版社，2007 一、课程的性质、目的和任务本课程是机械设计制造及其自动化专业的一门学科基础课。
开课时间为三年级第二学期。
通过课程学习让学生掌握有关机械制造技术的基础知识、基本理论和基本方法，运用所学知识分析和解决机械制造中的实际问题。
二、教学基本要求本课程的教学除了课堂教学和课程实验外，还有后续的机械制造技术基础课程设计、生产实习和先进制造技术实验等环节。
通过本课程的学习及相关的实验、练习、及课程设计等实践环节的训练，使学生掌握分析和解决有关机械制造问题的基本能力。
了解机械制造领域的最新成就和发展趋势。
三、教学基本内容第1章机械制造技术概论制造与制造技术，制造系统，制造业的发展及其在国民经济中的地位，我国机械制造业面临的机遇与挑战，先进制造哲理与生产模式（批量法则，成组技术，计算机集成制造，并行工程，精良生产与敏捷制造）。
第2章机械制造过程基础知识机械制造工艺方法，机械加工方法与加工系统，基准、定位与装夹，金属切削机床，机床夹具，切削刀具，工件材料的切削加工性。
第3章切削与磨削原理切屑形成过程，切削与磨削机理，切削力，切削热与切削温度，积屑瘤、残余应力与加工硬化，刀具磨损与刀具耐用度，切削用量的选择，高速加工。
第4章机械加工质量机械加工质量，工艺系统几何精度对加工精度的影响，工艺系统受力变形对加工精度的影响，工艺系统热变形对加工精度的影响，加工误差的统计分析，保证和提高加工精度的途径，影响加工表面粗糙度的工艺因素及改善措施，影响表面层力学物理性能的工艺因素及改善措施，机械加工过程中的振动。
第5章机械加工工艺过程设计制定机械加工工艺规程的步骤和方法，定位基准的选择，加工路线的拟定，数控加工工艺，工序尺寸的确定，工艺尺寸链，工艺过程经济分析，计算机辅助工艺过程设计。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
控制
资金流
产品与服务
图1-x 制造系统的五种流
2019/8/27
15
1.1.3 制造技术
制造技术
在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的 各种手段的总和，称为制造技术。
手段包括
运用一定的知识、技能 操纵可以利用的物质、工具 采取有效的方法
……
与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也 有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的 各个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产 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。
1.1.1 生产与制造
表1-1 第一、二、三产业的划分
第二产业
第三产业
航天航空 纺织、服装 汽车、装备、重型机械 冶金、钢铁、金属制品 食品、饮料 化工、石油精炼 计算机、半导体、电器 建筑、建材 日用消费品 玻璃、陶瓷、造纸 制药 橡胶、塑料制品 能源、电力 出版
银行、金融服务、保险 通讯、资讯 教育、医疗、保健 娱乐、旅馆、餐饮、旅游 政府 法律机构 房地产 修理与维护 商业（零售、批发） 交通、运输
13
1.1.2 制造系统
程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图1-6）
生产 技术 信息
产品 设计
产品 设计 信息
工艺
过程 计划
工艺 过程 信息
需求 订货 信息
综合
生产 计划
生产 计划 信息
生产
进度 计划
进度 计划 信息
作业 计划
作业 计划 信息
输出 生产财富
效益 + -
生产对象 （原材料） 生产资料 （直接、间接） 能源 资金 劳动力 信息（知识、技能、情报…）
有形 （产品） 无形 （服务）
图1-1 生产的定义
2019/8/27
7
1.1.1 生产与制造
制造
广义理解：制造 = 生产 CIRP定义：制造包括制造企业的产品设计、材料选 择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有内在 联系的运作和活动。[大制造、广义理解]
制造系统特性
结构特性 制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分
发挥效能，必须有软件支持。
硬件
软件
2019/8/27
图1-3 制造系统结构特性
11
1.1.2 制造系统
转变特性 主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。
原材料 原材料 零件 零件 装配 成品 最终
供应者 库存 加工 库存
狭义理解：生产过程从原材料→成品直接起作用的 那部分工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装 配、检验、包装等具体操作（物质流）。[小制造]
制造业
美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业
列为制造业。属于三种生产企业中的第二产业
2019/8/27
8
第一产业
农业 林业 渔业 畜牧业 矿业 采石业 石油业
2019/8/27
9
1.1.2 制造系统
制造系统结构
经营管理 财务
用
户
市场与销售
、
市
研究与开发
场
与
工程设计
外
部
质量控制
环
采购
境
资源管理
经营管理信息流 生产管理信息流 技术信息流 物质流
生产管理
车间制造 （加工、装配、 检验、输送、
存储 … ）
2019/8/27
图1-2 制造系统功能结构
10
1.1.2 制造系统
库存 用户
获取阶段
转变阶段
分配阶段
图1-4 制造系统的物质流
2019/8/27
12
1.1.2 制造系统
压力加工
车身装配
油漆
内部装饰
锻造
热处理
机械加工
变速箱装配
熔化 造型
2019/8/27
自动线
发动机装配 发动机试验
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
2019/8/27
16
1.1.3 制造技术
科学与技术
科学 —— 认识世界，基本方法是“分析”，基本形 式为“发现、揭示”。 技术 —— 改造世界，基本方法是“综合”，基本形 式为“发明、创造、改进”。
课程简介
课程宗旨
掌握机械制造技术的基础知识、基本理论和基本方法。
通过课程学习及实验、生产实习及课程设计等实践环节 训练，培养分析和解决机械制造工程问题基本能力。
了解机械制造领域的最新成就和发展趋势。
主要内容
机械制造技术概论（6学时） 机械制造过程基础知识（6学时） 切削与磨削原理（8学时） 机械加工质量（8学时） 机械加工工艺过程设计（8学时） 机器的装配工艺（6学时） 机械制造技术发展（6学时）
生产 实施
生产 结果 数据
生产 控制
生产 控制 信息
计划阶段
实施阶段
控制阶段
图1-6 制造系统的程序特性
研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使 生产活动达到最佳化。
2019/8/27
14
1.1.2 制造系统
制造系统的物质流与信息流
误差流 原材料 物流
能
能源
量
流
需求 规划
信息流பைடு நூலகம்
实施 （车间或现场）
2019/8/27
3
课程导航
机械制造技术概论 机械制造过程基础知识 切削与磨削原理 机械加工质量 机械加工工艺过程设计 机器的装配工艺 机械制造技术新发展
2019/8/27
4
第1章 机械制造技术概论
本章要点
大、小制造概念 制造系统 先进制造哲理
2019/8/27
5
机械制造技术基础
第1章 机械制造技术概论
2019/8/27
1
课程简介
学习方式
课堂讲授——讲授重点、难点； 自学——课前预习、课后复习、作业、答疑； 实践环节——作业练习、实验、生产实习、课程设计。
考核方法
期末考试——70％； 作业、平时——20％，实验——10％。
课程特点与学习方法
综合性——注意联系和综合应用以往所学知识； 实践性——注意理论联系生产实际，重视实践性环节； 灵活性——掌握基本原理，活学活用。
2019/8/27
2
教材与参考文献
教材
张世昌主编，机械制造技术基础，高等教育出版社. 2007
主要参考文献
[1] 张冠伟等，机械制造技术基础习题集，2004； [2] Mikell P. Groover. Fundamentals of Modern Manufacturing. JOHN WILEY & SONS, INC. 2002.
1.1 制造与制造技术 Manufacturing and Manufacturing Technology
2019/8/27
6
1.1.1 生产与制造
生产定义
从系统的观点，生产可以定义为将生产要素转变成生产财 富并创造效益的输入输出系统，见图1-1。
转变效率：生产率 = 输出/输入
输入 生产要素
生产过程