機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課件第二章

機械制造基礎(chǔ)知識本章為您介紹機械制造的基礎(chǔ)理論知識,包括材料、工藝、工具等,為后續(xù)的機械設(shè)計和生產(chǎn)打下堅實的基礎(chǔ)。讓我們一起學習這些基本概念,為成為優(yōu)秀的機械工程師奠定基礎(chǔ)。byJerryTurnersnull2.1機械制造的概念定義機械制造是指利用各種機械設(shè)備和技術(shù)手段,將原材料加工成所需的機械零件或產(chǎn)品的過程。特點機械制造具有高度專業(yè)化、自動化和標準化的特點,可以大批量高效生產(chǎn)各種機械產(chǎn)品。目標機械制造的主要目標是提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,滿足人類社會對機械產(chǎn)品的需求。2.1.1機械制造的定義機械制造是指利用各種技術(shù)手段和工藝方法,將原材料加工成所需的零件、部件和產(chǎn)品的過程。它涉及從設(shè)計、加工到最終組裝等多個環(huán)節(jié),是制造業(yè)的基礎(chǔ)和核心。機械制造以機械工程學理論為基礎(chǔ),融合了材料科學、熱力學、電磁學等多個學科的知識。通過控制加工過程中的各種參數(shù),實現(xiàn)零件的精確成型和產(chǎn)品的高質(zhì)量制造。2.1.2機械制造的特點高度復(fù)雜和精密:機械制造涉及多種工藝流程,需要高度協(xié)調(diào)和控制。產(chǎn)品常微小精密,對原材料、設(shè)備和工藝有嚴格要求。多學科交叉融合:機械制造融合了材料學、力學、熱力學、電磁學等多門學科的知識和理論。需要工程師具有跨領(lǐng)域的專業(yè)知識。高度自動化:現(xiàn)代機械制造廣泛采用CNC加工、機器人、自動化控制等先進技術(shù),提高生產(chǎn)效率和一致性。2.1.3機械制造的作用保障各行業(yè)的正常運轉(zhuǎn)和發(fā)展制造業(yè)的根基滿足人類對各種機械產(chǎn)品的需求提高生活質(zhì)量推動科技創(chuàng)新和工藝進步發(fā)展驅(qū)動力機械制造的基本工藝機械制造涉及多種基本工藝,包括鑄造、鍛造、焊接、切削加工和熱處理等。這些工藝是機械制造的核心基礎(chǔ),具有重要的應(yīng)用價值和技術(shù)特點。掌握這些工藝的原理和操作方法是機械制造人員的重要技能。鑄造工藝鑄造概念鑄造是一種將熔融金屬澆注到模具中冷卻成型的加工方法。這是最古老的制造工藝之一。鑄造特點鑄造工藝具有成本低、可制造復(fù)雜形狀零件等優(yōu)點,但尺寸精度和表面質(zhì)量相對較差。鑄造工藝流程鑄造主要包括制模、熔煉、澆注、冷卻和脫模等步驟。每個步驟都需要專業(yè)的設(shè)備和技術(shù)。常見鑄造方法常見的鑄造方法有砂型鑄造、永久模鑄造、壓鑄等,適用于不同的生產(chǎn)需求。鍛造工藝原理概述鍛造是利用外力使金屬塑性變形的一種加工工藝。通過改變金屬的形狀和尺寸,可以得到所需的零件。鍛造工藝可以改善金屬的力學性能,提高其承受載荷的能力。主要方法熱鍛造冷鍛造自由鍛造模鍛造優(yōu)點生產(chǎn)效率高可制造大型零件可改善金屬性能成本較低應(yīng)用領(lǐng)域鍛造工藝廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、機械制造等行業(yè),用于制造各種軸類、連桿、曲軸等重要零件。焊接工藝熔化焊接熔化焊接是最常見的焊接方式,通過加熱金屬使其熔融,并在壓力作用下互相結(jié)合形成焊縫。常見的熔化焊接包括電弧焊、MIG/MAG焊、TIG焊等。這些方法效率高、焊縫質(zhì)量好,但對焊件精度和表面質(zhì)量要求相對較高。壓力焊接壓力焊接通過金屬之間的接觸壓力,在不熔化或僅局部熔化的情況下實現(xiàn)金屬的冶金結(jié)合。這種方法包括點焊、縫焊、對接焊等。壓力焊接操作簡單,適用于薄板材料,但焊縫強度較熔化焊接略低。固相焊接固相焊接是在金屬不熔化的條件下,通過擴散或化學反應(yīng)實現(xiàn)焊接的方法。如爆炸焊、摩擦焊等。這種焊接方式適用于難焊金屬,但操作復(fù)雜且需要專業(yè)設(shè)備。新型焊接工藝隨著技術(shù)的發(fā)展,激光焊接、電子束焊接等新型焊接工藝應(yīng)運而生。這些工藝具有高能量密度、焊縫細小、熱影響區(qū)窄等特點,適用于高精度焊接。未來焊接技術(shù)將繼續(xù)向智能化、自動化發(fā)展。切削加工定義切削加工是通過使用刀具,從工件表面去除多余的材料,以獲得所需的形狀、尺寸和表面質(zhì)量的一種加工方法。主要工藝常見的切削加工工藝包括車床加工、銑床加工、鉆床加工、磨床加工等。優(yōu)勢切削加工具有加工精度高、表面質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造中。特點切削加工過程中會產(chǎn)生切屑,需要通過切削液和冷卻系統(tǒng)來降低工件和刀具的溫度,確保加工質(zhì)量。2.2.5熱處理工藝熱處理簡介熱處理是一種利用熱量改變材料性能的加工工藝。通過恰當?shù)募訜?、保溫和冷卻過程,可以改善金屬材料的組織結(jié)構(gòu),提高其機械性能。熱處理分類熱處理工藝包括淬火、回火、退火和正火等,每種工藝適用于不同的目的和材料。熱處理設(shè)備熱處理需要使用電爐、氣體爐、真空爐等專用設(shè)備,設(shè)備的選擇取決于材料特性和工藝要求。質(zhì)量控制熱處理工藝需要嚴格的溫度及時間控制,才能確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。同時還要對產(chǎn)品進行檢測,確保其性能達標。機械制造的基本原理機械制造的基本原理涉及材料性能、力學、熱力學和電磁學等多個領(lǐng)域。這些基本原理是制造過程的理論基礎(chǔ),決定著產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。掌握這些基本原理對于提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化工藝流程至關(guān)重要。2.3.1材料的性能材料的性能是機械制造的基礎(chǔ)。材料可以根據(jù)其機械、物理、化學等特性分類。主要包括材料的強度、硬度、韌性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性等方面。合理選擇材料性能是設(shè)計和制造高質(zhì)量產(chǎn)品的關(guān)鍵。2.3.2力學原理機械制造過程中涉及各種力學原理,包括靜力學、動力學、材料力學等。這些原理描述了物體受力時的變形和運動規(guī)律,是制造過程中分析和設(shè)計的基礎(chǔ)。深入理解這些力學原理,可以幫助工程師更好地控制制造過程,確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能。2.3.3熱力學原理熱力學原理是機械制造的基礎(chǔ)之一。它涉及熱量、溫度、壓力等物理量之間的關(guān)系和變化規(guī)律。掌握熱力學原理可以幫助設(shè)計和優(yōu)化制造工藝,提高能源利用效率,確保產(chǎn)品質(zhì)量。例如在熱處理工藝中,必須嚴格控制溫度、時間等參數(shù),才能獲得所需的材料性能。2.3.4電磁學原理電磁學原理是機械制造中的基礎(chǔ)之一。它涉及電磁場和電磁波的運動規(guī)律,包括電磁感應(yīng)、電磁力、電磁輻射等現(xiàn)象。這些原理可以應(yīng)用于電磁離合器、電磁制動器、電磁傳感器等機械設(shè)備的設(shè)計和制造。掌握電磁學原理能夠幫助工程師更好地理解和控制機械系統(tǒng)中的各種電磁效應(yīng),從而提高機械制造的效率和質(zhì)量。2.4機械制造的基本設(shè)備鑄造設(shè)備鑄造設(shè)備包括熔煉爐、造型機、澆注機等。它們用于將金屬熔融、澆注成型,制造各種復(fù)雜零件。先進的鑄造設(shè)備可提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率。鍛造設(shè)備鍛造設(shè)備包括鍛錘、沖壓機、輥鍛機等。它們用于將金屬加熱、塑性變形,制造出各種形狀的零件。鍛造工藝能制造出高強度、高精度的機械零件。焊接設(shè)備焊接設(shè)備包括弧焊機、氧氣焊、激光焊機等。它們通過熱量或壓力,將金屬部件熔融連接在一起。焊接工藝能高效地連接各種材料,廣泛應(yīng)用于機械制造。切削加工設(shè)備切削加工設(shè)備包括車床、銑床、鉆床等。它們通過切削刀具對工件進行加工,可制造出各種復(fù)雜形狀的零件。先進的數(shù)控設(shè)備能提高加工精度和效率。鑄造設(shè)備模具鑄造過程中使用的模具是鑄造設(shè)備的核心部件。模具由鑄型腔、澆注系統(tǒng)、冒口等組成，精確控制其結(jié)構(gòu)和尺寸至關(guān)重要。熔煉爐熔煉爐用于將原料熔化成液態(tài)金屬。常見的熔煉爐包括電爐、感應(yīng)爐和熔杯爐。溫度控制精度是熔煉爐的關(guān)鍵指標。澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)負責將熔融金屬從熔煉爐輸送到模具內(nèi)部。澆注系統(tǒng)的設(shè)計直接影響鑄件的質(zhì)量，需要考慮金屬流動特性。制芯設(shè)備制芯設(shè)備用于制造鑄件內(nèi)腔的砂芯。砂芯制造技術(shù)直接決定了鑄件內(nèi)腔的精度和表面質(zhì)量。2.4.2鍛造設(shè)備錘擊式鍛造設(shè)備鍛造錘、油壓鍛造機等設(shè)備利用沖擊力和擠壓力來改變金屬的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這些設(shè)備可以快速高效地生產(chǎn)出各種復(fù)雜形狀的零件。滾壓式鍛造設(shè)備滾筒式鍛造機和滾輪式鍛造機利用輥筒或滾輪之間的壓力來連續(xù)進行鍛造。這種設(shè)備可以大批量生產(chǎn)標準化的鍛件。液壓式鍛造設(shè)備液壓鍛造機利用液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓力進行鍛造。相比之下,液壓鍛造能精確控制力度,適用于生產(chǎn)復(fù)雜零件。鑄鍛一體化設(shè)備這種設(shè)備集鑄造和鍛造于一體,可以直接從熔融金屬開始生產(chǎn)出成品。大幅提高了生產(chǎn)效率。焊接設(shè)備電弧焊機利用電弧產(chǎn)生高溫,可以焊接各種金屬,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。具有操作簡單、焊接質(zhì)量好、效率高等特點。氬弧焊機使用惰性氣體保護焊接區(qū)域,適用于焊接不銹鋼、有色金屬等材料。焊縫美觀,適合需要高焊接質(zhì)量的場合。點焊機利用電流在焊接區(qū)域產(chǎn)生局部高溫,實現(xiàn)金屬的熔融連接。適用于薄板金屬的快速焊接。等離子弧焊機產(chǎn)生高溫等離子弧,能快速深入熔化工件,適合焊接厚板和合金鋼。焊接質(zhì)量高、效率快。切削加工設(shè)備車床車床是用于進行車削加工的基礎(chǔ)設(shè)備。它可以加工出各種圓柱形、圓錐形和曲面零件。車床以其高效、精度高的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。銑床銑床可以加工出各種平面、輪廓和復(fù)雜表面的零件。它通過旋轉(zhuǎn)的刀具在工件上切削出所需的形狀和尺寸。銑床廣泛應(yīng)用于航天、汽車等領(lǐng)域。鉆床鉆床用于在工件上鉆孔、擴孔和鏜孔等加工。它們以較高的效率和精度完成孔加工任務(wù),在機械制造中扮演著重要角色。磨床磨床采用高速旋轉(zhuǎn)的磨削工具對工件進行表面精加工。它能夠?qū)崿F(xiàn)很高的表面光潔度,廣泛應(yīng)用于制造精密零部件。2.4.5熱處理設(shè)備加熱設(shè)備熱處理工藝需要使用各種加熱設(shè)備,如電爐、感應(yīng)爐和氣體爐等,通過精確控制溫度和時間,確保工件得到理想的熱處理效果。淬火設(shè)備淬火是熱處理的關(guān)鍵步驟,需要利用液體或氣體介質(zhì)快速降溫。常見的淬火設(shè)備包括噴淋裝置和浸泡槽等。退火設(shè)備退火工藝通過緩慢加熱和冷卻,有效調(diào)整工件的組織結(jié)構(gòu)和力學性能。典型的退火設(shè)備有箱式爐和管式爐等。溫度測量熱處理過程中需要實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)溫度,常用的測量設(shè)備包括熱電偶、光學溫度計和紅外測溫儀等。2.5機械制造的質(zhì)量管理建立健全的質(zhì)量標準體系,確保產(chǎn)品符合國家標準和行業(yè)標準。采用先進的質(zhì)量檢測技術(shù),加強全過程質(zhì)量監(jiān)控,確保產(chǎn)品質(zhì)量。持續(xù)改進質(zhì)量管理方法,運用數(shù)據(jù)分析等手段,發(fā)現(xiàn)并解決質(zhì)量問題。2.5.1質(zhì)量標準質(zhì)量標準是衡量產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量的基準。它們規(guī)定了產(chǎn)品和服務(wù)的技術(shù)要求、性能指標、檢驗方法等。這些標準確保了產(chǎn)品的安全性、可靠性和一致性,提高了制造過程的透明度和可管控性。標準化是提高質(zhì)量的基礎(chǔ)。制定和執(zhí)行嚴格的質(zhì)量標準對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、增強市場競爭力至關(guān)重要。質(zhì)量檢測質(zhì)量檢測是確保制造過程中產(chǎn)品符合質(zhì)量標準的關(guān)鍵步驟。它包括以下幾個主要方面:原材料檢驗:對原材料的化學成分、力學性能等進行檢測,確保符合設(shè)計要求。過程檢測:在加工制造過程中,對關(guān)鍵工序的尺寸精度、表面質(zhì)量等進行監(jiān)控和測量。成品檢驗:對