机电产品的设计制造过程

教学案例: 教学案例
家用清洁机器人 完成人: 完成人 02级：张艳利、吕晓杰、刘进、郑 级 张艳利、吕晓杰、刘进、 秀琦； 级 莫静、 秀琦；05级：莫静、闫键
机电产品开发与设计的基本概念
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机电产品开发与设计的基本过程
产品规划阶段（产生创意、可行性论证、 产品规划阶段（产生创意、可行性论证、 形成任务书） 形成任务书） 原理方案设计阶段（ 原理方案设计阶段（设计机器的工作原 形成原理方案） 理，形成原理方案） 技术设计阶段（详细设计机器的各组成 技术设计阶段（ 部分及零件，形成装配图和零件图） 部分及零件，形成装配图和零件图） 样机试制与测试 批量化设计与生产阶段
机电产品开发与设计的基本过程
产品规划阶段（明确设计任务阶段） 产品规划阶段（明确设计任务阶段）
需求识别（创意的产生） 需求识别（创意的产生） 提出问题比解决问题更重要更困难 需求识别的方法： 需求识别的方法： 从生活中的“不方便”之处发现需求； 从生活中的“不方便”之处发现需求； 从生产发展的角度寻找需求； 从生产发展的角度寻找需求； 根据现有技术的弱点去寻找需求； 根据现有技术的弱点去寻找需求； 从新技术应用的角度去发现需求； 从新技术应用的角度去发现需求； 从以外中发现需求； 从以外中发现需求； 需求的抽象与明确
机电产品的制造过程
毛胚的成形方法： 毛胚的成形方法：
机电产品的制造过程
毛胚的成形方法： 毛胚的成形方法：
塑性成形： 塑性成形：利用汽锤或压力机使金属产生塑 性变形的成形方法，包括锻造、 性变形的成形方法，包括锻造、冲压以及轧 拉拔等型材加工方法。 制、拉拔等型材加工方法。
裤扣的冲 压成型 自由锻 冲压
硬件电路的详细设计 软件的详细设计 机械结构设计：包括构形（设计结构）、确定尺寸、 ）、确定尺寸 机械结构设计：包括构形（设计结构）、确定尺寸、选择 材料。 材料。——产生装配草图 产生装配草图
结构的设计顺序：先主要功能后次要功能； 结构的设计顺序：先主要功能后次要功能；按传动链逆向设 计。 结构设计的原则：功能（运动实现、功能面）；性能（强度、 ）；性能 结构设计的原则：功能（运动实现、功能面）；性能（强度、 刚度、寿命、可靠性）；工艺性要求；使用与劳动保护； ）；工艺性要求 刚度、寿命、可靠性）；工艺性要求；使用与劳动保护；经 济性要求（制造及使用成本）。 济性要求（制造及使用成本）。 结构设计的方法：理论设计、经验类比设计、 结构设计的方法：理论设计、经验类比设计、模型实验设计 新型、重型、重要设备）。 法（新型、重型、重要设备）。
机电产品开发与设计的基本过程
产品规划阶段（明确设计任务阶段） 产品规划阶段（明确设计任务阶段）
可行性研究(调查研究 可行性研究 调查研究) 调查研究
市场调研： 市场调研： 同行情况：竞争产品的种类、优缺点和市场占有情况； 同行情况：竞争产品的种类、优缺点和市场占有情况；竞争 企业的生产经营实力和状况等 用户需求进一步调查：可能销售对象与销量； 用户需求进一步调查：可能销售对象与销量；有关功能与性 能要求；有关费用要求；有关外观、颜色、风格、 能要求；有关费用要求；有关外观、颜色、风格、风俗习惯 等方面的要求。 等方面的要求。 原料供应情况：原料品种、价格和供应情况。 原料供应情况：原料品种、价格和供应情况。
铣削： 铣削：
ห้องสมุดไป่ตู้电产品的制造过程
零件的加工方法： 零件的加工方法：
机电产品的制造过程
毛胚的成形方法： 毛胚的成形方法：
焊接：通过使工件接头融化（融化焊） 焊接：通过使工件接头融化（融化焊）或通 过使母材融化填充工件接头（钎焊） 过使母材融化填充工件接头（钎焊）而使材 料永久连接在一起成形方法。 料永久连接在一起成形方法。
机电产品的制造过程
零件的加工方法： 零件的加工方法：
机械工程导论 ——机器及其设计制造过程
赫东锋 2009年3月
机电产品开发与设计的基本概念
设计的基本概念： 设计的基本概念：
设计是对工程技术系统进行构思、分析、 设计是对工程技术系统进行构思、分析、计 划的过程。 划的过程。是把设想变成现实的创造性活动 的第一步。 的第一步。 设计是生产的第一步，它为制造提供依据。 设计是生产的第一步，它为制造提供依据。
产品规划阶段（明确设计任务阶段） 产品规划阶段（明确设计任务阶段）
可行性论证（调查研究） 可行性论证（调查研究）
社会调查： 社会调查：
社会环境（产业政策、环境保护及安全法规、社会风俗、 社会环境（产业政策、环境保护及安全法规、社会风俗、消 费水平与购买能力等）； 费水平与购买能力等）； 企业内部信息（企业实力、发展动向等）。 企业内部信息（企业实力、发展动向等）。
机电产品开发与设计的基本过程
原理方案设计阶段——系统化设计方法 系统化设计方法 原理方案设计阶段
分析抽象总功能； 分析抽象总功能； 功能分解； 功能分解； 分功能的求解： 分功能的求解： 由分功能综合整体解： 由分功能综合整体解： 方案评价与决策（必要时进行原理试验）。 方案评价与决策（必要时进行原理试验）。 原理方案结果：结构运动简图、电路方块图、 原理方案结果：结构运动简图、电路方块图、软件 模块划分图、液压系统原理图等。 模块划分图、液压系统原理图等。
技术调研： 技术调研：
现有产品技术水平、优缺点、使用情况等； 现有产品技术水平、优缺点、使用情况等； 适用的科技成果、新材料、新工艺、新技术等； 适用的科技成果、新材料、新工艺、新技术等； 专利情报，行业技术经济情报； 专利情报，行业技术经济情报； 有关技术标准与法规。 有关技术标准与法规。
机电产品开发与设计的基本过程
机电产品开发与设计的基本过程
技术设计阶段（确定机器及零部件的结构） 技术设计阶段（确定机器及零部件的结构）
总体设计：包括各部件的总体布置， 总体设计：包括各部件的总体布置，运动配合关系 工作循环图）， 机 环境的合理关系 ），人 环境的合理关系。 （工作循环图），人-机-环境的合理关系。 详细设计: 详细设计
钢锭、型材（圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢等）、管 钢锭、型材（圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢等）、管 ）、 材、板材、线材 板材、
机电产品的制造过程
毛胚的成形方法： 毛胚的成形方法：
液态成形：将液态金属（或非金属） 液态成形：将液态金属（或非金属）浇注到 与工件形状、尺寸相适宜的空腔内， 与工件形状、尺寸相适宜的空腔内，待其冷 却凝固，以获得毛胚或零件的工艺。 却凝固，以获得毛胚或零件的工艺。
切削加工： 切削加工：利用刀具从工件表面切除多余金 属，使工件获得所要求的形状和尺寸精度和 表面质量的方法。 表面质量的方法。 刨削： 刨削：
机电产品的制造过程
零件的加工方法： 零件的加工方法：
拉削： 拉削：
机电产品的制造过程
零件的加工方法： 零件的加工方法：
车削： 车削：
机电产品的制造过程
零件的加工方法： 零件的加工方法：
机电产品的制造过程
基本制造过程： 基本制造过程：
生产准备阶段：包括生产计划（品种、产量、 生产准备阶段：包括生产计划（品种、产量、 进度）、工艺设计、备料与采购、 ）、工艺设计 进度）、工艺设计、备料与采购、工艺装备 设计制造、数控程序编制、 设计制造、数控程序编制、材料消耗与工时 定额、质量标准等。 定额、质量标准等。 零件制造：准备原材料、毛胚成形、 零件制造：准备原材料、毛胚成形、零件加 工、热处理与表面处理 产品装配： 产品装配：
机电产品开发与设计的基本过程
施工设计阶段： 施工设计阶段：
形成符合规范要求的生产图纸（装配图、零件图、 形成符合规范要求的生产图纸（装配图、零件图、 效果图等）和技术文件（如设计说明书、 效果图等）和技术文件（如设计说明书、使用说 明书等）。 明书等）。 一般包括以下步骤：图纸与技术文件编写； 一般包括以下步骤：图纸与技术文件编写；图纸 核对；工艺性审查；标准审核；润滑审核等。 核对；工艺性审查；标准审核；润滑审核等。
试生产阶段： 试生产阶段：
小批量试生产与产品改进； 小批量试生产与产品改进； 正式批量生产。 正式批量生产。
机电产品的制造过程
机械零件加工举例——连杆的加工 连杆的加工 机械零件加工举例 工艺。 工艺。
材料： 或 或 材料：45或40或40Cr。 。 毛胚成形： 毛胚成形：模锻 各主要加工表面工序安排： 各主要加工表面工序安排：
机电产品的制造过程
原材料的准备： 原材料的准备：
机械中经常使用的材料：金属材料（铸铁、碳素钢、 机械中经常使用的材料：金属材料（铸铁、碳素钢、 合金钢、有色金属）、高分子材料（工程塑料、 ）、高分子材料 合金钢、有色金属）、高分子材料（工程塑料、合 成橡胶）、无机材料（陶瓷材料）、复合材料、 ）、无机材料 ）、复合材料 成橡胶）、无机材料（陶瓷材料）、复合材料、功 能材料（如超导材料、半导体材料、形状记忆合金、 能材料（如超导材料、半导体材料、形状记忆合金、 电致（磁致）伸缩材料、光学材料、超硬材料）。 电致（磁致）伸缩材料、光学材料、超硬材料）。 材料的出厂形式（以钢材为例）： 材料的出厂形式（以钢材为例）：
产品规划阶段的成果： 产品规划阶段的成果：
可行性报告——必要性、可行性 必要性、 可行性报告 必要性 设计任务书： 设计任务书：
功能与性能参数（必达要求、最低要求、希望） 功能与性能参数（必达要求、最低要求、希望） 制造、运输、使用、人机与美学要求或约束； 制造、运输、使用、人机与美学要求或约束； 费用与时间要求等。 费用与时间要求等。
机电产品的制造过程
机械零件加工举例——连杆的加工工艺。 连杆的加工工艺。 机械零件加工举例 连杆的加工工艺
工艺路线（ 道工序 道工序）： 工艺路线（33道工序）： 锻造——铣两端面 铣两端面——粗磨两端面 粗磨两端面——钻、扩小头 锻造 铣两端面 粗磨两端面 钻 锪小头孔倒角——拉小头孔 拉小头孔——粗镗大头 孔——锪小头孔倒角 锪小头孔倒角 拉小头孔 粗镗大头 车大头外圆——打成套编号 打成套编号——粗铣螺栓孔 孔——车大头外圆 车大头外圆 打成套编号 粗铣螺栓孔 平面——精铣螺栓孔平面 精铣螺栓孔平面——钻、扩、铰两螺栓 平面 精铣螺栓孔平面 钻 中间检验——半精磨两端面 半精磨两端面——半精镗大头 孔——中间检验 中间检验 半精磨两端面 半精镗大头 精镗小头孔——中间检验 中间检验——钻小头油孔 钻小头油孔— 孔——精镗小头孔 精镗小头孔 中间检验 钻小头油孔 —去小孔毛刺 去小孔毛刺——压入衬套 压入衬套——铣开 铣开——去毛刺 去毛刺— 去小孔毛刺 压入衬套 铣开 去毛刺 —锪螺栓孔倒角 锪螺栓孔倒角——钻连杆盖定位销孔 钻连杆盖定位销孔——钻连杆 锪螺栓孔倒角 钻连杆盖定位销孔 钻连杆 体定位销孔——装配连杆盖与连杆体 装配连杆盖与连杆体——精磨两平 体定位销孔 装配连杆盖与连杆体 精磨两平 精镗衬套孔和大头孔——中间检验 中间检验——车小 面——精镗衬套孔和大头孔 精镗衬套孔和大头孔 中间检验 车小 头两端面及孔口倒角——去全部毛刺 去全部毛刺——清洗 清洗—— 头两端面及孔口倒角 去全部毛刺 清洗 最后检验