機械制造工程原理1.ppt

1、機械制造工程原理,馮之敬 主編 清華大學出版社,1 制造業(yè)和機械制造技術在綜合國力競爭中的重要性 制造是人類最主要的生產活動之一。它是指人類按照所需目的，運用主觀掌握的知識和技能，通過手工或可以利用的客觀的物質工具與設備，采用有效的方法，將原材料轉化為有使用價值的物質產品并投放市場的全過程。,制造業(yè)是所有與制造有關的行業(yè)的總體 機械制造業(yè)是制造業(yè)的最主要的組成部分 我國的機械制造業(yè),制造業(yè)是所有與制造有關的行業(yè)的總體,制造業(yè)是所有與制造有關的行業(yè)的總體。 工業(yè)化國家中以各種形式從事制造活動的人員約占全國從業(yè) 人數(shù)的四分之一。美國約68的財富來源于制造業(yè)，日本國 民生產總值的約50由制造業(yè)創(chuàng)造，

2、我國的制造業(yè)在工業(yè)總 產值中占了約40。 制造業(yè)為國民經濟各部門和科技、國防提供技術裝備，是整 個工業(yè)、經濟與科技、國防的基礎。,機械制造業(yè)是制造業(yè)的最主要的組成部分，它是為用戶創(chuàng)造和提供機械產品的行業(yè)，包括了機械產品的開發(fā)、設計、制造生產、流通和售后服務全過程。 機械制造業(yè)肩負著雙重任務： 一是直接為最終用戶提供消費品； 二是為國民經濟各行業(yè)提供生產技術裝備。 機械制造技術水平的提高與進步將對整個國民經濟的發(fā)展和科技、國防實力產生直接的作用和影響，是衡量一個國家科技水平的重要標志之一，在綜合國力競爭中具有重要的地位。,機械制造業(yè)是制造業(yè)的最主要的組成部分,我國的機械制造業(yè),我國的機械制造業(yè)已

3、具有相當規(guī)模和一定的技術基礎，成為我國工業(yè)體系中最大的產業(yè)之一。 隨著科技、經濟、社會的日益進步和快速發(fā)展，日趨激烈的國際競爭及不斷提高的人民生活水平對機械產品在性能、價格、質量、服務、環(huán)保及多樣性、可靠性、準時性等方面提出的要求越來越高，對先進的生產技術裝備、科技與國防裝備的需求越來越大，機械制造業(yè)面臨著新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。,2機械制造技術發(fā)展簡史 機械制造技術的歷史 刀具材料的發(fā)展歷史 我國機械制造的發(fā)展 機械制造技術的進步與發(fā)展 3 現(xiàn)代制造技術發(fā)展趨勢 機械制造基礎技術 超精密及細微加工技術 自動化制造技術 綠色制造技術 4 本課程的性質、目的與基本要求,機械制造技術的歷史,據考古科學

4、證實，距今3萬年前，已經發(fā)明了琢鉆和磨制技 術； 從秦始皇陵出土的2200多年前文物推斷磨削技術可能形成； 從漢代出土的文物推斷，當時（公元前206220年）的機械 制造技術已達到了一定的水平； 1668年我國已有了馬拉銑床和腳踏砂輪機； 1775年英國的約翰威爾金森（JWilkinson）為加工瓦特蒸 汽機的汽缸，研制成功鏜床； 此后至1860年期間，先后出現(xiàn)了車、銑、刨、插、齒輪、螺 紋加工等各種機床。,刀具材料的發(fā)展歷史,1860年后，鋼鐵材料成為主要的結構材料。由于其加工難度 增大，迫切需要使用新的刀具材料，1898年出現(xiàn)了高速鋼。 1907年德國首先研制出硬質合金，使切削速度分別提高

5、4 20倍。 時至今日，切削刀具材料已從碳素工具鋼、高速鋼、硬質合 金發(fā)展到陶瓷、人造金剛石、立方氮化硼、涂層刀具等。,機床已由皮帶傳動、齒輪傳動發(fā)展到電磁直接驅動，其主軸轉速已達每分鐘數(shù)千轉、數(shù)萬轉； 加工精度由當年瓦特蒸汽機汽缸的1毫米提高到現(xiàn)代制造技術的0.01微米甚至達到原子尺度（0.1nm）的加工水平。 在自動化加工技術方面，從20世紀60年代起，數(shù)控機床、加工中心、柔性加工系統(tǒng)等高效、高精度、高自動化的現(xiàn)代制造技術等得到了飛速的發(fā)展和應用。,機械制造技術的進步與發(fā)展,我國機械制造的發(fā)展,中華人民共和國成立之前，我國的機械工業(yè)處在以修配為主 的水平。 新中國建立之后，我國的機械制造工

6、業(yè)和制造技術得到了迅 速的發(fā)展。經過50年的努力，已形成了具有相當規(guī)模、較 高的技術水平和較完整的機械工業(yè)體系。 與發(fā)達工業(yè)國家相比，我們在人均生產率，材料利用率，機 電產品交貨期，機電產品的出口規(guī)模，及出口商品結構等 諸多方面仍存在著較大差距。 隨著經濟的全球化，尤其在我國加人WTO以后，國際經濟競爭將進入短兵相接的階段。在新的形勢下，我國的機械制造業(yè)要有強烈的危機感、緊迫感，以只爭朝夕的精神，全力提高機械制造技術水平、降低生產成本，發(fā)展先進制造技術，促進產品升級換代，提高整體競爭能力，迎接新世紀的機遇和挑戰(zhàn)。,機械制造基礎技術,切削（含磨削）加工仍然是機械制造的主導加工方法，提高生產率和質

7、量是今后的發(fā)展方向。強化切削用量（如超高速切削），高精度、高效切削機床與刀具，最佳切削參數(shù)的自動優(yōu)選，自動快速換刀技術，刀具的高可靠性和在線監(jiān)控技術，成組技術（GT），自動裝配技術等將得到進一步的發(fā)展和應用。,超精密及細微加工技術,各種精密、超精密加工技術，細微與納米加工技術在微電子芯片、光子芯片制造，超精密微型機器及儀器，微機電系統(tǒng)（MEMS）等尖端技術及國防尖端裝備領域中將大顯身手。精密加工可以穩(wěn)定地達到亞微米級精度，而掃描隧道顯微（STM）加工和原子力顯微（AFM）加工甚至可實現(xiàn)原子級的加工。微機電系統(tǒng)技術將應用于生物醫(yī)學、航空航天、信息科學、軍事國防以至于工業(yè)、農業(yè)、家庭等廣泛的領域。

8、,自動化制造技術將進一步向柔性化、智能化、集成化、網絡化發(fā)展。計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工藝設計（CAPP）、計算機輔助裝配工藝設計（CAAP）、快速成形（RP）等技術將在新產品設計方面得到更全面的應用和完善。高性能的計算機數(shù)控（CNC）機床、加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）等將更好地適應多品種、小批量產品的高質、高效加工制造。精益生產（LP）、準時生產（JIT）、并行工程（CE）、敏捷制造（AM）等先進制造生產管理模式將主導新世紀的制造業(yè)。,自動化制造技術,綠色制造技術,在機械制造業(yè)綜合考慮社會、環(huán)境、資源等可持續(xù)發(fā)展因素的綠色制造（無浪費制造）技術，將朝著能源與原材料消耗

9、最小，所產生的廢棄物最小并盡可能回收利用，在產品的整個生命周期中對環(huán)境無害等等方面發(fā)展。,本課程的性質、目的與基本要求,機械制造技術基礎是機械類各專業(yè)的主干專業(yè)技術基礎課程。通過本課程的教學，應使學生了解和掌握機械制造技術的有關基本理論、基本知識和基本技能，為后續(xù)課程學習打下良好的基礎。 對本課程學習的要求是： （1）以金屬切削理論為基礎，要求掌握金屬切削的基本原理和基本知識，并有根據具體情況合理選擇加工方法（機床、刀具、切削用量等）的初步能力； （2）以制造工藝為主線，要求了解和掌握機械加工工藝過程和裝配工藝過程的基本原理和基本知識，具有設計工藝規(guī)程的初步能力； （3）要了解常用工藝裝備（主

10、要指通用機床、刀具、夾具）； （4）對機械制造技術的發(fā)展趨勢有一定了解。,近幾年才發(fā)展起來的快速成形技術（RP），是材料累積工藝的新發(fā)展?？焖俪尚渭夹g是將零件以微元疊加方式逐漸累積生成。將零件的三維實體模型數(shù)據經計算機分層切片處理，得到各層截面輪廓；按照這些輪廓，激光束選擇性地切割一層層的紙（LOM疊層法），或固化一層層的液態(tài)樹脂（SL光固化法），或燒結一層層的粉末材料（SLS燒結法），或噴射源選擇性地噴射一層層的粘接劑或熱熔材料（FDM熔融沉積法），形成一個個薄層，并逐步疊加成三維實體?？焖俪尚渭夹g可以直接、快速、精確地將設計思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而可以對產品設計進行

11、快速評價、修改及功能試驗，有效地縮短了產品的研發(fā)周期，是近年來制造技術領域的一次重大突破,金屬切削原理 機床 46 課時,夾具設計 8個課時,第5章 機械加工表面質量 第6章 機械加工精度 8個學時,*第7章 機械加工工藝規(guī)程的制定 重點內容，需要掌握,第8章 裝配尺寸規(guī)程 46個課時,第九章 精密超精密加工和特種加工,第1章 金屬切削的基本要素,看圖，看成是運動的,金屬切削刀具和工件按一定規(guī)律作相對運動，通過刀具上的切削刃切除工件上多余的(或預留的)金屬，從而使工件的形狀、尺寸精度及表面質量都合乎預定要求，這樣的加工稱為金屬切削加工 在金屬切削加工過程中，有兩個基本要素： 1 成形運動 2

12、刀具,1 工件表面, 零件的形狀是由各種表面組成，所以零件的切削加工就是表面成形 機床的運動規(guī)律即是工件表面的形成方法 機器零件上常用的各種典型表面,2 工件表面的形成方法,（a）圖1是刨刀 2 是走刀方向,各種典型表面都可以看作是一條線（稱為母線）沿著另一條線（稱為導線）運動的軌跡。,羅茨真空泵的轉子,母線皆為直線1，導線皆為圓2，軸心線皆為OO，所需要的運動也相同。但由于母線相對于旋轉軸線OO的原始位置不同，所產生的表面也就不同,發(fā)生線的形成方法及所需的運動,1 成形法 2 展成法 3 軌跡法 4 相切法,成形法最原始的齒輪加工方法,（1）成形法:利用成形刀具對工件進行加工的方法,（2）展

13、成法：利用工件和刀具作展成切削運動的加工方法,滾刀相當于蝸桿 蝸桿和直齒進行嚙合,刀具軌跡，邊嚙合，邊切削,（3）軌跡法是利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運動來對工件進行加工的方法 。 例如 車床,（4） 相切法是利用刀具邊旋轉邊作軌跡運動來對工件進行加工的方法。 例如 銑削 磨削,表面的切削運動不外乎這四種,1 成形法 2 展成法 3 軌跡法 4 相切法,主運動和進給運動,主運動 提供切削主要動力的運動,車削：工件的回轉運動 鉆削 銑削 磨削：刀具或砂輪的的運動 刨削：刀具或工作臺的往復直線運動, 主運動方向：切削刃上選定點相對工件的瞬時主運動方向。 切削速度：切削刃上選定點相對工件的主運動的瞬時速度。,進給運動 由機床或手動傳給刀具或工件的運動，它配合主運動連續(xù)不斷地切削工件，同時形成具有所需幾何形狀的已加工表面。,切削過程中工件上的加工表面,(1)待加工表面的表面：加工時即將被切除的表面。 (2)己加工表面：已被切去多余金屬而形成符合要求的工件新表面。 (3)過渡表面：加工時由主切削刃正在切削的那個表面，它是待加工表面和已加工表面之間的表面。,切削用量三要素,切削速度 進給量 切削深度 工件上已加工表面和待加工 表面