1机械制造概论

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 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，绿、快、好、省 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
制造过程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零 部件及产品整机形成了物料流；产品装配图、零部件图、 各种工艺文件、CAD软件、CAM软件、产品的定单、生 产调度计划等形成了信息流；电能、机械能、热能等形 成了能量流。
机械产品的制造过程
制造过程的物料流、信息流、能量流及设备与人
构成了机械制造系统。物料流是制造系统的本质，在
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车小外圆及倒角
铣键槽 去毛刺
车床CA6140
铣床X6132 钳工台
1.4 本课程的性质、教学内容和教学要求
1. 本课程的性质和教学内容
是机械类专业一门重要的技术基础课程 （1）机械加工系统(机床、刀具、夹具)基本知识 （2）金属切削过程与控制 （3）机械加工与装配工艺规程的设计 （4）机械加工质量分析与控制 （5）先进制造技术与制造系统
状况，由此也推动了制造哲理的革新和生产方式的转变。
3. 生产模式 （1）生产全部零部件，自主装配整机
大而全，过去一些大型国企，一拖、一汽、二汽
（2）生产部分关键零部件，其余由其它企业 供应，进行整机装配
目前大多数制造企业采用这种生产模式，橄榄式
（3）完全不生产零部件，只负责设计和销售
两头在内，中间在外；或两头大中间小，哑铃式
1.3.2 零件制造过程
零件制造是产品制造过程的基本单元。
零件的制造主要利用材料去除法完成（包括切
削加工及特种加工）
精度要求不高的零件可由材料成形法直接
完成。
材料累加法主要用于新产品开发。
绝大部分零件是通过机械加工完成的。
工艺规程、数控程序、适用控制模型等
工艺信息
上 工 序
毛坯 存储
信息系统 机床 刀具 夹具
物料流动过程中，原材料变成了产品。能量流为物料 流提供了动力，电力驱动电动机，再驱动各种机械运 动，实现加工和运输；热能用来加热金属进行铸造、 锻造、热处理等。信息流则控制物料如何运动，控制 能量如何作功。在整个制造过程中，人和设备是制造 活动的支撑条件，所有的制造活动都受各种条件和环 境的约束。
机械制造系统图
1.2.2 生产类型与生产模式
产品的用途及市场需求不同，决定了生产批量的不同，
形成了不同的生产规模（亦即生产类型），相应的生产组
织方式及工艺过程也不相同。
1．生产类型
生产类型：指产品生产的专业化程度，按照产品或零
件的生产纲领来划分。 产品的生产纲领 即产品的年生产量Q 零件生产纲领的计算：N=Qn(1+a)(1+b)
1.3 零件的制造过程
1.3.1 零件的制造方法
（1）材料去除法（Δ m＜0） 按照一定的方式从毛坯上去除多余材料形成符合技术 要求的零件的工艺方法。主要包括切削加工和特种加工。
（2）材料成形法（Δm=0）
利用模型使原材料形成毛坯或零件的工艺方法。 常用成形工艺方法有铸造、锻造、冲压、注塑等。
（3）材料累加法（Δm＞0） 将零件以微元叠加的方式逐渐累加形成的工艺方法。 常用的方法有立体光固化法(SLA)、叠层制造法(LOM)、 激光选区烧结法(SLS)、熔积法(FDM)、三维打印法等。
制订零件加工工艺规程。
当生产类型不同时，
其工艺过程是不同的
单件小批生产的工艺过程
工序号 工序内容
车端面，钻中心孔 车两外圆及倒角 铣键槽，去毛刺
设备
车床 车床 铣床
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当生产类型不同时，
其工艺过程是不同的
大批量生产的工艺过程
工序号 工序内容
铣端面，打中心孔 车大外圆及倒角
设备
铣端面打中心孔机床 车床CA6140
大批量生产广泛采用高效专用机床和自动生产线、专 用刀、夹、量具等工艺装备，生产效率高，加工质量稳定，
但适应性差，当市场发生变化时转产难。
单件小批生产常采用通用设备和通用工艺装备，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小批量生产，新的科学
技术不断涌现，如数控技术和设备智能化逐渐改变了这种
第1章 机械制造概论
【基本概念】
制造
将原材料转化为产品的过程（狭义） 将社会资源转化为产品的过程（广义）
制造业
通过制造过程将社会资源转化为产品的行业 除采掘业、公用业外的所有30个行业
是国民经济的支柱产业，体现综合国力水平
机械 制造业
是制造业中的核心产业 ，为工、农、国防、 科研等各行各业提供机械装备及产品
1.1.2. 制造业在国民经济中的地位和作用
机械 制造业
机械制造业的技术水平是衡量一个国家工业化 程度和国民经济综合实力的重要标志。 完成制造活动的一切手段的总和，如设备工具、 操作技能、工艺方法、运用知识信息能力等 是制造企业生存与发展的根本动力，若忽视其 发展将会导致制造业的萎缩和国民经济的衰退。 我国已成为名副其实的制造业大国，但不是制造业强国。 产品精度、自动化程度及综合性能不高 ，自主产权的少，
买产品便宜，且使用维护经济，售后服务好，以保证稳定的产品市场。
制造系统的概念扩大和丰富了制造技术学科的内容，也
指出了它的研究方向，这是制造技术学科的重大突破。
1.2.1 机械产品的制造过程
制造过程是指从原材料到产品的全过程，包括零件
制造、部件装配和整机组装等。制造过程包括生产设计、 技术准备、生产计划、毛坯制造、机械加工、热处理、 装配、质量检验以及储运等工艺过程。
通用设备、数控设备
按机群式布置 通用或组合夹具 通用刀具和量具 低，用数控机床可提高 高 高 简单
部分通用、专门及数控设备
按工件类别、分工段排列 专用夹具 专用或通用刀具量具 中等 中等 中等 比较详细
专用、自动设备及自动线
按流水线或自动线排列 高效专用夹具 专用刀具量具、自动测量 高 低 一般 详细编制
机械 加工 工艺 过程
下 工 序
检验 工件
能 量 系 统
能源 物流 能量流 信息流
机械加工工艺系统
阶梯轴的制造过程
主要应解决选用毛坯大小，选择 加工方法、加工顺序，确定加工 过程，选用机床、刀具切削参数 等工艺问题，完成这些工作就是 工艺路线：仅列出加工 顺序和主要加工单元的 工艺过程称为工艺路线。
1.1 机械制造业在国民经济中的地位和作用 1.1.1 制造业的发展过程
20世纪初，以内燃机为动力的飞机上天，福特汽车生 产线的大批量生产模式，标志着自动化时代到来。 20世纪中至今，计算机、微电子、信息技术飞速发展，
许多先进制造模式出现，柔性制造、计算机集成制造、 虚拟制造和智能制造等 ，人类进入到信息化时代 。
（6）初步具备对制造系统、生产模式选择决策的能力。
制造业在国民经济中的地位和作用
制造业的发展过程
21~200
201~500 501~5000 ＞ 5000
2．工艺特征
表1-2 各种生产类型的工艺特征
类型 特征 互换性 毛坯制造 单件小批生产
零件不互换，钳工修配 木模造型、自由锻
中批生产
多数互换，部分试配或修配 金属模造型、模锻
大批量生产
全部互唤或分组互换 金属模机器造型、模锻
机床设备
机床布局 夹具 刀具量具 生产率 成本 工人技术 工艺文件
1.1 机械制造业在国民经济中的地位和作用 1.1.1 制造业的发展过程
制造与使用工具，新石器时代、青铜器、铁器时代
18世纪，以英国人发明蒸汽机和气缸镗床为标志的第 一次工业革命，揭开了机械化生产时代的序幕
19世纪中后期，内燃机、电气产品和通讯工具的发明 应用引发了第二次工业革命，人类跨入电气化时代
2. 本课程的教学要求
（1）掌握机械加工的基本知识，能正确选择加工方法和
机床、刀具、夹具等工艺装备； （2）掌握金属切削基本规律，能合理选择切削加工参数， 计算切削力、切削功率等； （3）掌握机械加工精度和表面质量的基本知识；
（4）具备制订机械加工工艺规程的能力；
（5）初步具备分析解决现场工艺问题的能力；
制造 技术
竞争力弱 ，资源消耗高，重大装备、精密仪器依赖进口。
1.2 机械产品的制造过程与生产组织
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 制造系统
等）转化为产品的全过程，是一个综合的系统。
是指覆盖产品全生命周期的制造活动所形成的
表1-1 生产类型与生产纲领的关系
零件生产纲领（件/年） 重型机械 中型机械 ≤ 20 小型机械 ≤ 100 101~500 501~5000 5001~50000 ＞ 50000
生产类型
单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产
≤5 6~100 Leabharlann Baidu01~300 301~1000 ＞ 1000