機械加工工藝系統(tǒng)與機械制造系統(tǒng)詳述課件

機械制造技術基礎機械制造技術基礎1課程的性質機械設計制造及自動化專業(yè)專業(yè)基礎課。機械制造技術的基礎知識、基本理論和基本方法培養(yǎng)學生分析和解決有關機械制造問題的基本能力學生具有選擇切削加工設備、刀具的能力制定工藝路線的能力具有初步的夾具設計的能力了解機械制造領域的最新成就和發(fā)展趨勢。課程的性質機械設計制造及自動化專業(yè)專業(yè)基礎課。2課程的內容機械加工及設備的基礎理論切削條件的合理選擇及刀具的選擇磨削車床數控機床機械加工工藝規(guī)程的制訂工件在機床上的安裝與專用夾具機械加工精度機械加工表面質量裝配工藝先進制造技術課程的內容機械加工及設備的基礎理論3課程的考核成績評定：上課出勤+作業(yè)+實訓=平時成績考試成績總成績=平時成績×a%+考試成績×b%課程的考核成績評定：4概論

機械制造工業(yè)是國民經濟的基礎和支柱產業(yè)，機械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎,是重中之重。機械制造業(yè)的發(fā)展基礎就是強大的機械制造技術基礎和科學基礎。概論5機械加工工藝系統(tǒng)和機械制造系統(tǒng)機械加工主要是指通過金屬切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸的過程。原材料毛坯零件機器機械加工裝配鍛壓鑄造機械加工工藝系統(tǒng)和機械制造系統(tǒng)機械加工主要是指通過金屬切削的61.1我國切削加工技術發(fā)展概況

金屬切削加工——是指利用金屬切削機床在工件表面上切除多余的材料，使之達到規(guī)定的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的一種加工方法。

金屬切削加工技術早在我國古代（公元前2000多年的青銅器時代）就已出現萌芽。春秋中晚期的著作《考工記》對木工、金工有記載：“材美工巧”是制成良器的必要條件（材美就是采用優(yōu)良的加工材料；工巧就是利用合理的制造工藝和方法）。

據大量出土文物考證，公元8世紀（唐代）就有了最原始的車床。1.1我國切削加工技術發(fā)展概況7下圖是公元1668年（明代）加工天文儀器上銅環(huán)的方法和設備圖1.11668年的畜力銑磨機下圖是公元1668年（明代）加工天文儀器上銅環(huán)的方法和設備圖8圖1.21668年的人力腳踏刃磨機圖1.21668年的人力腳踏刃磨機9因我國長期的封建歷史，到1915年上海榮昌泰機械廠才生產了第一臺國產車床。

1947年我國民營機械工業(yè)僅有3千多家，機床2萬多臺。當時的刀具材料是碳素鋼，最高切削速度是16m/min。

建國后，我國的金屬切削技術發(fā)展迅速。機床年產量已達13萬臺，品種達1千多種。切削速度大大提高，1950年首創(chuàng)切削速度達550m/min。同時興起刀具改革熱潮，研制出了大批先進刀具。改革開放以來，注意引進國外先進技術，進行國際學術與技術交流，使我國金屬切削加工設備及技術水平進一步提高，逐步縮小與先進國家的差距。因我國長期的封建歷史，到1915年上海榮昌泰101.2金屬切削加工在我國國民經濟中的地位

1.2.1機械制造業(yè)在我國國民經濟中的地位

在國民經濟各部門和人們的日常生活中，使用著各種各樣的機器設備、儀器工具，這些機器、機械、儀器和工具大部分是由一定形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產這些零件并將它們裝配成機器、機械、儀器和工具的工業(yè)，即稱為機械制造業(yè)。

機械制造業(yè)為人類的生存、生產、生活提供各種設備，是國民經濟中及其重要的基礎產業(yè)。1.2金屬切削加工在我國國民經濟中的地位11

1.2.2金屬切削加工技術在國民經濟中的地位和作用在機械零件的加工制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度的零件。對于精度要求較高、表面粗糙度值較小的零件，主要依靠切削加工的方法來實現。機械工業(yè)的發(fā)展和進步，在很大程度上取決于切削加工技術的發(fā)展。如1769年瓦特發(fā)明了蒸汽機，但因加工技術還很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應用。1775年，威爾遜成功地改造了一臺汽缸鏜床，解決了一大難題。就在第二年（1776年）蒸汽機便得到了實際應用，迎來了第一次產業(yè)革命。1.2.2金屬切削加工技術在國民經濟中的地位121.2.3金屬切削機床在國民經濟中的地位和作用

事實證明，切削加工技術的發(fā)展水平直接影響著機械制造工業(yè)的發(fā)達程度，更是表征綜合國力的標志。機械制造業(yè)當中的切削加工離不開金屬切削機床，機床是裝備制造業(yè)的“工作母機”或“工具機”。

金屬切削機床是用切削的方法切除金屬毛坯（或半成品）的多余金屬，將其加工成為符合零件圖樣要求的形狀、尺寸精度和表面質量的機器零件的機器，也可以說機床是制造機器的機器。1.2.3金屬切削機床在國民經濟中的地位和作用131.2.4機床的發(fā)展概況和我國機床工業(yè)的現狀機床是人類在長期生產實踐中,不斷改進生產工具的基礎上產生的，并隨著生產發(fā)展和科技進步而漸趨完善。從最原始的木制機床，人力或畜力驅動，主要加工木料、石料等，逐步發(fā)展成

加工金屬零件的機床?，F代意義上的加工金屬機械零件的機床是從18世紀中葉才開始發(fā)展起來。

18世紀末刀具運動才有了用機械代替人手，精度和效率發(fā)生了飛躍。到19世紀末，車、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪加工等類型的機床已先后形成。

20世紀初，高速鋼和硬質合金等新型刀具材料相繼出現，切削性能和機床主軸轉速提高。

20世紀50年代才有了數控機床，使機床自動化進入嶄新時代。1.2.4機床的發(fā)展概況和我國機床工業(yè)的現狀14

切削加工技術的發(fā)展方向：

●加工設備朝著數控技術、精密和超精密、高速和超高速方向發(fā)展。

●刀具材料朝超硬刀具材料方向發(fā)展。

●生產規(guī)模由小批量和單品種大批量向多品種、變批量的方向發(fā)展。

●生產方式由手工操作、機械化、單機自動化、剛性流水線自動化向柔性自動化和智能自動化方向發(fā)展。

切削加工技術的發(fā)展方向：

●加15近年來的先進制造技術：

●計算機輔助設計（CAD）；

●計算機輔助制造（CAM）；

●計算機輔助工藝設計（CAPP）；

●計算機輔助工程（CAE）；

●計算機輔助質量管理（CAQ）；

●企業(yè)資源計劃（ERP）；

●物料搬運等單元技術。近年來的先進制造技術：

●計算機輔助設計16我國機床產量及世界排名●2001年，機床產量19.21萬臺，產值115.1億元，世界排名第五?！?002年產量23.19萬臺，產值148.2億元，世界第五?！?003年產量30.68萬臺，產值189.6億元?！?004年，產量達38.92萬臺（其中數控機床產量為17.521臺），位居世界第四?！?005年，產量達45.07萬臺，產值322.8億元?！?/p>

2007年中國數控金屬切削機床產量已達到12.33萬臺?！?/p>

2004—2008年的機床產量見下頁圖我國機床產量及世界排名172004—2008年中國金屬切削機床產量

2004—2008年中國金屬切削機床產量182000—2005年我國數控機床產量及數控化率2000—2005年我國數控機床產量及數控化率191-3機械制造工業(yè)的發(fā)展17世紀60年代，瓦特改進蒸汽機，標志第一次工業(yè)革命興起。

18世紀中，麥克斯韋爾建立電磁場理論，電氣化時代開始

20世紀初，福特汽車生產線，泰勒科學管理方法，自動化時代二戰(zhàn)后，計算機、微電子技術，信息技術及軟科學的發(fā)展，以及市場競爭的加劇和市場需求多樣性的趨勢，使中小批量生產自動化成為可能，并產生了綜合自動化和許多新的制造哲理與生產模式。

21世紀，制造技術向自動化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化的方向發(fā)展。1-3機械制造工業(yè)的發(fā)展20我國機械制造工業(yè)及其發(fā)展的現狀

我國的機械制造工業(yè)獲得了巨大的發(fā)展。與世界先進水平相比，仍有很大差距。機械制造工業(yè)的主要任務是要以新興微電子、光電子技術，重大成套技術裝備和基礎機械的關鍵制造技術為重點。依靠技術進步，研究開發(fā)優(yōu)質高效的工藝與裝備，提高產品的制造質量和制造技術水平。我國機械制造工業(yè)及其發(fā)展的現狀我國的機械制造工業(yè)獲得了巨211-4機械制造過程生產過程三階段1、決策階段2、產品設計和研究階段3、產品的制造階段其中:產品的制造階段就是把原材料轉變成為成品的過程。（原材料運輸和保管、生產準備、毛坯準備、機械加工、裝配與調試、質量檢驗、成品包裝等）1-4機械制造過程生產過程三階段22機械加工工藝系統(tǒng)與機械制造系統(tǒng)詳述課件23機械加工工藝系統(tǒng)車床加工零件示意圖1-刀具2-工件3-夾具4-機床機械加工工藝系統(tǒng)241-5信息時代的機械制造業(yè)

信息技術和其它高新技術改造傳統(tǒng)制造業(yè)以先進信息技術驅動制造業(yè)提升和突出信息在制造系統(tǒng)中的作用和地位1-5信息時代的機械制造業(yè)25汽車行業(yè)汽車行業(yè)26機械加工工藝系統(tǒng)與機械制造系統(tǒng)詳述課件27本門課程主要解決的問題毛坯通過什么樣的工藝路線加工成為合格的零件？選擇研制什么樣的機床、工藝裝備？使用什么樣的刀具？工件如何進行裝夾？如何檢測加工的精度和表面質量？如何研究加工過程的切削機理和現象？零件加工完后如何將零件裝配成一個機器或產品？本門課程主要解決的問題28

本門課程主要學習內容1、金屬切削原理與刀具

揭示金屬切削過程中的切削規(guī)律，如切削過程中刀具與工件之間的切削力、切削熱、切削用量、切削角度、冷卻液與刀具壽命、加工質量等因素之間的內部聯(lián)系與規(guī)律，同時介紹一些實驗研究方法等。

2、金屬切削機床

機床的基本概念和常用機床的工作原理、組成、工藝范圍、典型結構以及使用、維護等方面的知識。

3、機械加工工藝

機械加工工藝規(guī)程的制定及工藝尺寸鏈計算、典型零件的加工工藝、機械加工精度與表面質量、裝配尺寸鏈等基本內容。

4、機床夾具

夾具的設計基礎、典型機床夾具及設計方法等內容。

5、機械加工精度和表面質量

29機械制造技術基礎機械制造技術基礎30課程的性質機械設計制造及自動化專業(yè)專業(yè)基礎課。機械制造技術的基礎知識、基本理論和基本方法培養(yǎng)學生分析和解決有關機械制造問題的基本能力學生具有選擇切削加工設備、刀具的能力制定工藝路線的能力具有初步的夾具設計的能力了解機械制造領域的最新成就和發(fā)展趨勢。課程的性質機械設計制造及自動化專業(yè)專業(yè)基礎課。31課程的內容機械加工及設備的基礎理論切削條件的合理選擇及刀具的選擇磨削車床數控機床機械加工工藝規(guī)程的制訂工件在機床上的安裝與專用夾具機械加工精度機械加工表面質量裝配工藝先進制造技術課程的內容機械加工及設備的基礎理論32課程的考核成績評定：上課出勤+作業(yè)+實訓=平時成績考試成績總成績=平時成績×a%+考試成績×b%課程的考核成績評定：33概論

機械制造工業(yè)是國民經濟的基礎和支柱產業(yè)，機械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎,是重中之重。機械制造業(yè)的發(fā)展基礎就是強大的機械制造技術基礎和科學基礎。概論34機械加工工藝系統(tǒng)和機械制造系統(tǒng)機械加工主要是指通過金屬切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸的過程。原材料毛坯零件機器機械加工裝配鍛壓鑄造機械加工工藝系統(tǒng)和機械制造系統(tǒng)機械加工主要是指通過金屬切削的351.1我國切削加工技術發(fā)展概況

金屬切削加工——是指利用金屬切削機床在工件表面上切除多余的材料，使之達到規(guī)定的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的一種加工方法。

金屬切削加工技術早在我國古代（公元前2000多年的青銅器時代）就已出現萌芽。春秋中晚期的著作《考工記》對木工、金工有記載：“材美工巧”是制成良器的必要條件（材美就是采用優(yōu)良的加工材料；工巧就是利用合理的制造工藝和方法）。

據大量出土文物考證，公元8世紀（唐代）就有了最原始的車床。1.1我國切削加工技術發(fā)展概況36下圖是公元1668年（明代）加工天文儀器上銅環(huán)的方法和設備圖1.11668年的畜力銑磨機下圖是公元1668年（明代）加工天文儀器上銅環(huán)的方法和設備圖37圖1.21668年的人力腳踏刃磨機圖1.21668年的人力腳踏刃磨機38因我國長期的封建歷史，到1915年上海榮昌泰機械廠才生產了第一臺國產車床。

1947年我國民營機械工業(yè)僅有3千多家，機床2萬多臺。當時的刀具材料是碳素鋼，最高切削速度是16m/min。

建國后，我國的金屬切削技術發(fā)展迅速。機床年產量已達13萬臺，品種達1千多種。切削速度大大提高，1950年首創(chuàng)切削速度達550m/min。同時興起刀具改革熱潮，研制出了大批先進刀具。改革開放以來，注意引進國外先進技術，進行國際學術與技術交流，使我國金屬切削加工設備及技術水平進一步提高，逐步縮小與先進國家的差距。因我國長期的封建歷史，到1915年上海榮昌泰391.2金屬切削加工在我國國民經濟中的地位

1.2.1機械制造業(yè)在我國國民經濟中的地位

在國民經濟各部門和人們的日常生活中，使用著各種各樣的機器設備、儀器工具，這些機器、機械、儀器和工具大部分是由一定形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產這些零件并將它們裝配成機器、機械、儀器和工具的工業(yè)，即稱為機械制造業(yè)。

機械制造業(yè)為人類的生存、生產、生活提供各種設備，是國民經濟中及其重要的基礎產業(yè)。1.2金屬切削加工在我國國民經濟中的地位40

1.2.2金屬切削加工技術在國民經濟中的地位和作用在機械零件的加工制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度的零件。對于精度要求較高、表面粗糙度值較小的零件，主要依靠切削加工的方法來實現。機械工業(yè)的發(fā)展和進步，在很大程度上取決于切削加工技術的發(fā)展。如1769年瓦特發(fā)明了蒸汽機，但因加工技術還很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應用。1775年，威爾遜成功地改造了一臺汽缸鏜床，解決了一大難題。就在第二年（1776年）蒸汽機便得到了實際應用，迎來了第一次產業(yè)革命。1.2.2金屬切削加工技術在國民經濟中的地位411.2.3金屬切削機床在國民經濟中的地位和作用

事實證明，切削加工技術的發(fā)展水平直接影響著機械制造工業(yè)的發(fā)達程度，更是表征綜合國力的標志。機械制造業(yè)當中的切削加工離不開金屬切削機床，機床是裝備制造業(yè)的“工作母機”或“工具機”。

金屬切削機床是用切削的方法切除金屬毛坯（或半成品）的多余金屬，將其加工成為符合零件圖樣要求的形狀、尺寸精度和表面質量的機器零件的機器，也可以說機床是制造機器的機器。1.2.3金屬切削機床在國民經濟中的地位和作用421.2.4機床的發(fā)展概況和我國機床工業(yè)的現狀機床是人類在長期生產實踐中,不斷改進生產工具的基礎上產生的，并隨著生產發(fā)展和科技進步而漸趨完善。從最原始的木制機床，人力或畜力驅動，主要加工木料、石料等，逐步發(fā)展成

加工金屬零件的機床。現代意義上的加工金屬機械零件的機床是從18世紀中葉才開始發(fā)展起來。

18世紀末刀具運動才有了用機械代替人手，精度和效率發(fā)生了飛躍。到19世紀末，車、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪加工等類型的機床已先后形成。

20世紀初，高速鋼和硬質合金等新型刀具材料相繼出現，切削性能和機床主軸轉速提高。

20世紀50年代才有了數控機床，使機床自動化進入嶄新時代。1.2.4機床的發(fā)展概況和我國機床工業(yè)的現狀43

切削加工技術的發(fā)展方向：

●加工設備朝著數控技術、精密和超精密、高速和超高速方向發(fā)展。

●刀具材料朝超硬刀具材料方向發(fā)展。

●生產規(guī)模由小批量和單品種大批量向多品種、變批量的方向發(fā)展。

●生產方式由手工操作、機械化、單機自動化、剛性流水線自動化向柔性自動化和智能自動化方向發(fā)展。

切削加工技術的發(fā)展方向：

●加44近年來的先進制造技術：

●計算機輔助設計（CAD）；

●計算機輔助制造（CAM）；

●計算機輔助工藝設計（CAPP）；

●計算機輔助工程（CAE）；

●計算機輔助質量管理（CAQ）；

●企業(yè)資源計劃（ERP）；

●物料搬運等單元技術。近年來的先進制造技術：

●計算機輔助設計45我國機床產量及世界排名●2001年，機床產量19.21萬臺，產值115.1億元，世界排名第五。●2002年產量23.19萬臺，產值148.2億元，世界第五。●2003年產量30.68萬臺，產值189.6億元?！?004年，產量達38.92萬臺（其中數控機床產量為17.521臺），位居世界第四?！?005年，產量達45.07萬臺，產值322.8億元?！?/p>

2007年中國數控金屬切削機床產量已達到12.33萬臺?！?/p>

2004—2008年的機床產量見下頁圖我國機床產量及世界排名462004—2008年中國金屬切削機床產量

2004—2008年中國金屬切削機床產量472000—2005年我國數控機床產量及數控化率2000—2005年我國數控機床產量及數控化率481-3機械制造工業(yè)的發(fā)展17世紀60年代，瓦特改進蒸汽機，標志第一次工業(yè)革命興起。

18世紀中，麥克斯韋爾建立電磁場理論，電氣化時代開始

20世紀初，福特汽車生產線，泰勒科學管理方法，自動化時代二戰(zhàn)后，計算機、微電子技術，信息技術及軟科學的發(fā)展，以及市場競爭的加劇和市場需求多樣性的趨勢，使中小批量生產自動化成為可能，并產生了綜合自動化和許多新的制造哲理與生產模式。

21世紀，制造技術向自動化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化的方向發(fā)展。1-3機械制造工業(yè)的發(fā)展49我國機械制造工業(yè)及其發(fā)展的現狀

我國的機械制造工業(yè)獲得了巨大的發(fā)展。與世界先進水平相比，仍有很大差距。機械制造工業(yè)的主要任務是要以新興微電子、光電子技術，重大成