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1、第第1章章 机械制造工艺基础机械制造工艺基础本章要点本章要点:生产过程的概念生产过程的概念工艺过程及其组成工艺过程及其组成生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型各种机械制造方法各种机械制造方法机械制造工艺系统机械制造工艺系统教学重点教学重点：掌握企业产品的形成过程；掌握企业产品的形成过程；了解未来产品设计领域的发展趋势了解未来产品设计领域的发展趋势掌握生产过程的概念及组成；掌握生产过程的概念及组成；掌握机械制造工艺及工艺系统的含义和相关概念；掌握机械制造工艺及工艺系统的含义和相关概念；掌握机械加工工艺过程的组成掌握机械加工工艺过程的组成掌握生产纲领的计算方法和各生产类型的分类。掌握生产纲领的计算
2、方法和各生产类型的分类。教学难点：教学难点：制造制造“变换器变换器”、工序的划分。、工序的划分。第第1章章 机械制造工艺基础机械制造工艺基础1.1.1 1.1.1 企业产品形成过程企业产品形成过程企业产品形成过程企业产品形成过程1.企业产品形成过程企业产品形成过程（1）产品研发）产品研发三段设计：方案设计、技术设计、施工设计（功能设计、形态设计、三段设计：方案设计、技术设计、施工设计（功能设计、形态设计、结构设计）。结构设计）。发展趋势：发展趋势：100%数字化定义、数字化定义、100%数字化预装配、基本数字化预装配、基本 取消实务样机。取消实务样机。（2）产品制造）产品制造工艺设计：依据产品
3、图样、技术条件、技术标准，根据企工艺设计：依据产品图样、技术条件、技术标准，根据企 业生产条件、批量、生产周期等，确定工艺方案、工艺路业生产条件、批量、生产周期等，确定工艺方案、工艺路 线，设计工艺规程和工艺装备、编制工艺定额等方面的工线，设计工艺规程和工艺装备、编制工艺定额等方面的工 作。作。加工制造：根据产品图样、工艺文件、技术标准、生产纲领，编制计加工制造：根据产品图样、工艺文件、技术标准、生产纲领，编制计 划、组织生产（准备原材料和毛坯等），进而采用规定的划、组织生产（准备原材料和毛坯等），进而采用规定的 工艺手段，把原材料、半成品转变成产品。工艺手段，把原材料、半成品转变成产品。1.
4、1 机械制造企业的生产过程机械制造企业的生产过程（3 3）产品销售）产品销售 产品销售是联系企业生产制造与社会需要的产品销售是联系企业生产制造与社会需要的纽带，是提高企业经济效益的直接手段。企业通纽带，是提高企业经济效益的直接手段。企业通过一系列营销手段，向消费者提供过一系列营销手段，向消费者提供“有用的、好有用的、好用的、并且希望拥有的产品用的、并且希望拥有的产品”，实现产品的价值，实现产品的价值和使用价值。和使用价值。现代制造企业的价值链：现代制造企业的价值链：“微笑曲线微笑曲线”，重，重设计研发与市场销售设计研发与市场销售 。1.1 机械制造企业的生产过程机械制造企业的生产过程2.机械制
5、造企业是个变换器机械制造企业是个变换器1.1 机械制造企业的生产过程机械制造企业的生产过程1.1.2 1.1.2 机械制造工艺机械制造工艺机械制造工艺机械制造工艺1.1.机械制造工艺的含义机械制造工艺的含义（1 1）工艺：是使各种原材料、半成品成为成品的）工艺：是使各种原材料、半成品成为成品的 方法和过程方法和过程。（2 2）机械制造工艺：是各种机械制造方法和过程）机械制造工艺：是各种机械制造方法和过程 的总称，是实现产品设计、保证产品质量、的总称，是实现产品设计、保证产品质量、节约能源、降低消耗的重要手段，是企业进节约能源、降低消耗的重要手段，是企业进 行生产准备、计划调度、加工操作、安全生
6、行生产准备、计划调度、加工操作、安全生 产、技术检查和劳动组织的技术依据。产、技术检查和劳动组织的技术依据。工艺管理是企业管理的重要组成部分。工艺管理是企业管理的重要组成部分。1.1 机械制造企业的生产过程机械制造企业的生产过程2.2.企业工艺工作范围企业工艺工作范围（1 1）编制工艺发展规划；）编制工艺发展规划；（2 2）开展工艺技术的试验研究与开发；）开展工艺技术的试验研究与开发；（3 3）组成新产品开发与老产品改进的工艺考察；）组成新产品开发与老产品改进的工艺考察；（4 4）审查产品设计的工艺性与结构工艺性；）审查产品设计的工艺性与结构工艺性；（5 5）制定新产品的工艺方案；）制定新产品
7、的工艺方案；（6 6）设计工艺路线；）设计工艺路线；（7 7）设计工艺规程和其他工艺文件；）设计工艺规程和其他工艺文件；（8 8）进行生产现场工艺管理；）进行生产现场工艺管理；（9 9）编制工艺定额（材料和劳动定额）；）编制工艺定额（材料和劳动定额）；（1010）设计制造专用工艺装备等。）设计制造专用工艺装备等。1.1 机械制造企业的生产过程机械制造企业的生产过程3.3.工艺方案与工艺路线工艺方案与工艺路线（1 1）工艺方案）工艺方案 工艺方案又称工艺过程方案，它是根据产品工艺方案又称工艺过程方案，它是根据产品设计要求、生产类型和企业的生产能力，提出工设计要求、生产类型和企业的生产能力，提出工
8、艺技术准备工作具体任务和措施的指导性文件，艺技术准备工作具体任务和措施的指导性文件，指出产品试制中的技术关键及解决方法；规定各指出产品试制中的技术关键及解决方法；规定各项具体工艺工作应遵循的基本原则，应达到的各项具体工艺工作应遵循的基本原则，应达到的各项先进合理的技术经济指标。项先进合理的技术经济指标。（2 2）工艺路线）工艺路线 是产品除外购件以外的全部零（部）件，在是产品除外购件以外的全部零（部）件，在由毛坯准备到成品包装入库的生产过程中，所经由毛坯准备到成品包装入库的生产过程中，所经过的各有关部门（科室、车间、工段、小组或工过的各有关部门（科室、车间、工段、小组或工种）或工序的先后顺序。
9、种）或工序的先后顺序。1.1 机械制造企业的生产过程机械制造企业的生产过程 工艺过程工艺过程:工艺过程就是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置工艺过程就是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械加工工艺过程：机械加工工艺过程：机械加工工艺过程是指利用机械加工的方法，直接改变机械加工工艺过程是指利用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为成品或半成品的过毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为成品或半成品的过程。程。机械加工工艺过程组成见图机械加工工艺过程组成见图1-21-2。1.2 工艺过程及其组成工艺
10、过程及其组成1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成1.2.1 工序工序1.工序及其划分工序及其划分 工序是一个（或一组）工人，在一个工作地对同工序是一个（或一组）工人，在一个工作地对同一个（或同时对几个）工件进行加工所连续完成的那一个（或同时对几个）工件进行加工所连续完成的那部分工艺过程部分工艺过程。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。划的基本单元。特点：特点：“三同三同”和和“一个连续一个连续”。1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成2.2.工序的分类工序的分类 1 1）工艺工序。它是工人利
11、用劳动工具改变劳动对象的物）工艺工序。它是工人利用劳动工具改变劳动对象的物理和化学性质，使之成为产品的工序。理和化学性质，使之成为产品的工序。可分为一般工序、重要工序和关键工序。可分为一般工序、重要工序和关键工序。关键工序：对产品质量起决定性作用的，直接明显影响最关键工序：对产品质量起决定性作用的，直接明显影响最 终产品质量的工序。终产品质量的工序。主体工序：如冲压、车削、铣削；主体工序：如冲压、车削、铣削；辅助工序：如去毛刺、除锈等。辅助工序：如去毛刺、除锈等。2 2）检验工序。对原材料、半成品和成品等进行质量控制）检验工序。对原材料、半成品和成品等进行质量控制（检验（检验/评估）的工序。评
12、估）的工序。3 3）运输工序。在工艺工序之间、工艺工序和检验工序之）运输工序。在工艺工序之间、工艺工序和检验工序之间，搬运输送原材料、半成品和成品的工序。间，搬运输送原材料、半成品和成品的工序。1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成1.2.2 1.2.2 安装与工位安装与工位安装与工位安装与工位1.1.安装安装 是工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。是工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。2.2.工位工位 为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，工为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，工件或装配单元与夹具或设备的可动部分，一起相对于件或装配单元与夹具或设备的可动部分，一起相对于夹具或设备
13、的固定部分，所占据的每一个位置，叫做夹具或设备的固定部分，所占据的每一个位置，叫做工位。也就是说，机械加工的某道工序中，工位就是工位。也就是说，机械加工的某道工序中，工位就是借助于转位、移位工作台或转位夹具，工件在机床上借助于转位、移位工作台或转位夹具，工件在机床上占据的每个位置。占据的每个位置。1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成图图1-4 四工位加工四工位加工1.2.3 工步与工作行程工步与工作行程1.1.工步工步 工步是在加工表面（或装配时的连接表面）工步是在加工表面（或装配时的连接表面）和加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完和加工（或装配
14、）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。成的那一部分工序。复合工步：用几把刀具同时分别加工几个表复合工步：用几把刀具同时分别加工几个表面面。1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成1.2 1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成工艺过程及其组成工艺过程及其组成图图1-5 采用组合铣刀的复合工步采用组合铣刀的复合工步复合工步举例1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成 2.2.工作行程（走刀）工作行程（走刀）工作行程，也称走刀，它是切削工具以加工进工作行程，也称走刀，它是切削工具以加工进给速度，相对工件所完成一次进给运动的工步部分。给速度，相对工件所完成一次进给运动的工步部分。当工件表面的
15、加工余量较大，不可能一次工作行程当工件表面的加工余量较大，不可能一次工作行程 就能完成，这时就要分几次工作行程（走刀）。工就能完成，这时就要分几次工作行程（走刀）。工作行程的次数也称行程次数。作行程的次数也称行程次数。刀具以非加工进给速度相对工件所完成一次进刀具以非加工进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分，称作给运动的工步部分，称作“空行程空行程”。空行程能检。空行程能检查刀具相对工件的运动轨迹。查刀具相对工件的运动轨迹。1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成1.3 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型1.3.1 1.3.1 生产纲领生产纲领1.1.生产纲领生产纲领 生产纲领是指企业
16、在计划期内应当生产的产品产生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。因计划期常常定为量和进度计划。因计划期常常定为1 1年，所以也称为年年，所以也称为年产量。产量。年度生产计划也称作年生产纲领。年度生产计划也称作年生产纲领。u 零件的生产纲领要记入备品和废品的数量零件的生产纲领要记入备品和废品的数量 ：N=Qk(1+i1)(1+i2)2.2.生产类型生产类型表表1-1 机械产品的生产类型和划分方法机械产品的生产类型和划分方法 1.3 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型表表1-2 生产类型划分生产类型划分1.3 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型表表1-3 各种生产类型的工艺特
17、征各种生产类型的工艺特征1.3 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型表表1-3 各种生产类型的工艺特征各种生产类型的工艺特征续续1.3 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型1.4 机械制造方法机械制造方法1.4.1 去除加工去除加工 去除加工，又称分离加工、分离成形，它是从工件表面去除（分离）部去除加工，又称分离加工、分离成形，它是从工件表面去除（分离）部分材料而成形。去除加工使工件的质量（重量）由大变小，外形、体积都随分材料而成形。去除加工使工件的质量（重量）由大变小，外形、体积都随之发生变化。之发生变化。这种加工方法将工件上多余的材料，像做这种加工方法将工件上多余的材料，像做“减法减法”一
18、样去除掉。因此，一样去除掉。因此，损损耗原材料则是去除加工的固有弱点。但是它加工精度高、较稳定、容易控耗原材料则是去除加工的固有弱点。但是它加工精度高、较稳定、容易控制，一直受到机械制造企业的推崇。制，一直受到机械制造企业的推崇。常用加工方法：切削加工，特种加工中的电火花加工、电子束加工、离常用加工方法：切削加工，特种加工中的电火花加工、电子束加工、离子束加工、等离子加工、激光加工、超声加工、电解加工、化学铣削、电解子束加工、等离子加工、激光加工、超声加工、电解加工、化学铣削、电解磨削、加热机械切割、振动切削、超声研磨、超声电火花加工、高压水切割、磨削、加热机械切割、振动切削、超声研磨、超声电
19、火花加工、高压水切割、爆炸索切割等。爆炸索切割等。各种去除加工方法的特点见表各种去除加工方法的特点见表1-4.1.4 机械制造方法机械制造方法表表1-4 各种去除加工的特点和适用范围各种去除加工的特点和适用范围表表1-4 各种去除加工的特点和适用范围各种去除加工的特点和适用范围续续1.4 机械制造方法机械制造方法1.4.2 1.4.2 结合加工结合加工 结合加工，是利用物理和化学方法，像做结合加工，是利用物理和化学方法，像做“加法加法”一样累加成形，将相一样累加成形，将相同材料或不同材料结合在一起的累加成形制造方法。结合加工过程中，工件同材料或不同材料结合在一起的累加成形制造方法。结合加工过程
20、中，工件外形体积由小变大。外形体积由小变大。结合加工的加工类型有：结合加工的加工类型有：1)1)两种相同或不同材料通过物理或化学方法连接在一起的连接（接合）两种相同或不同材料通过物理或化学方法连接在一起的连接（接合）加工，如焊接、铆接、胶接（粘结）、快速成形制造等。加工，如焊接、铆接、胶接（粘结）、快速成形制造等。2)2)在工件表面覆盖一层材料的附着（沉积）加工，如电镀、电铸、喷在工件表面覆盖一层材料的附着（沉积）加工，如电镀、电铸、喷镀、涂装、搪瓷等。另外，镀、涂装、搪瓷等。另外，“晶体生长晶体生长”也属于结合加工，它主要是半导体也属于结合加工，它主要是半导体制造技术的工艺方法。制造技术的工
21、艺方法。常用结合加工的方法及适用范围见表常用结合加工的方法及适用范围见表1-51-5。1.4 机械制造方法机械制造方法表表1-5 常用结合加工方法的特点和适用范围常用结合加工方法的特点和适用范围1.4 机械制造方法机械制造方法1.4.3 变形加工变形加工 变形加工是利用力、热、分子运动等手段，使工件材料产生变形，改变变形加工是利用力、热、分子运动等手段，使工件材料产生变形，改变其形状、尺寸和性能。它是使工件外形产生变化，但体积不变的其形状、尺寸和性能。它是使工件外形产生变化，但体积不变的“等量等量”加加工。工。1.聚集成形聚集成形 聚集成形把分散的原材料通过相应的手段聚集而获得所需要的形状。聚
22、集成形把分散的原材料通过相应的手段聚集而获得所需要的形状。主要有铸造、粉末冶金、非金属材料（塑料、橡胶、玻璃、复合材料）成形主要有铸造、粉末冶金、非金属材料（塑料、橡胶、玻璃、复合材料）成形等。等。2.转移成形转移成形 转移成形是利用固态材料本身的质点相对位移，通过相应的工艺手段获转移成形是利用固态材料本身的质点相对位移，通过相应的工艺手段获得所需形状的工艺方法。主要有压力加工（包括锻造、轧制、冲压、挤压、得所需形状的工艺方法。主要有压力加工（包括锻造、轧制、冲压、挤压、旋压、拉拔等）、冷作（又称钣金，包括变形、收缩、整形等）、表面喷砂旋压、拉拔等）、冷作（又称钣金，包括变形、收缩、整形等）、
23、表面喷砂粗化与光整（包括作表面预处理表面喷砂粗化、作表面强化处理的滚光、挤粗化与光整（包括作表面预处理表面喷砂粗化、作表面强化处理的滚光、挤光等）、缠绕和编织（如弹簧缠绕加工、筛网编织等）等。光等）、缠绕和编织（如弹簧缠绕加工、筛网编织等）等。1.4 机械制造方法机械制造方法1.4.4 改性加工改性加工 改性加工是工件外形不变，工件体积不变，但其机械、物理或化学特性改性加工是工件外形不变，工件体积不变，但其机械、物理或化学特性（形态、化学成分、组织结构、应力状态等）发生改变的加工方法。（形态、化学成分、组织结构、应力状态等）发生改变的加工方法。改性加工有整体改性和表面改性，一般常采用表面改性加
24、工。改性加工有整体改性和表面改性，一般常采用表面改性加工。机械制造方法中的改性加工主要有热处理（包括整体热处理、表面热处机械制造方法中的改性加工主要有热处理（包括整体热处理、表面热处理、化学热处理）、化学转化膜（包括发蓝膜、磷化膜、草酸盐膜、铝阳极理、化学热处理）、化学转化膜（包括发蓝膜、磷化膜、草酸盐膜、铝阳极氧化膜等）、表面强化（包括喷丸强化、挤压强化、离子注入等）等。氧化膜等）、表面强化（包括喷丸强化、挤压强化、离子注入等）等。工件在磁力夹具上卸下后，进行的工件在磁力夹具上卸下后，进行的“退磁退磁”，也是属于，也是属于“改性加工改性加工”。1.4 机械制造方法机械制造方法1.4.5 技术
25、检验与产品试验技术检验与产品试验 1.技术检验技术检验 技术检验是根据规定的质量标准、工艺规程和检验规范，对加工生产的技术检验是根据规定的质量标准、工艺规程和检验规范，对加工生产的对象（原材料、外购件、外协件、在制品和成品）进行测量，并将测出的特对象（原材料、外购件、外协件、在制品和成品）进行测量，并将测出的特性值与规定值进行比较，加以判断和评价，以确定被测对象的处理措施和方性值与规定值进行比较，加以判断和评价，以确定被测对象的处理措施和方法。法。技术检验包括：工序检验、成品检验、全部检验、抽样检验、入厂检验、技术检验包括：工序检验、成品检验、全部检验、抽样检验、入厂检验、出厂检验等。出厂检验
26、等。测量或检测：使用机械、光学或电子量仪测量工件，并取得有量值检验测量或检测：使用机械、光学或电子量仪测量工件，并取得有量值检验 结果时，通常称为测量或检测；结果时，通常称为测量或检测；分分 析：采用化学或物性试验方法检验时，称为分析；析：采用化学或物性试验方法检验时，称为分析；检检 查：靠人的视觉、听觉、触觉和感觉器官检查，只能做出查：靠人的视觉、听觉、触觉和感觉器官检查，只能做出“可可”与与“否否”的判断，而无量值概念时，称为检查；的判断，而无量值概念时，称为检查；测试或鉴定：对产品（或系统）综合性能的评价，称为测试或鉴定。测试或鉴定：对产品（或系统）综合性能的评价，称为测试或鉴定。1.4
27、 机械制造方法机械制造方法2.产品试验产品试验 （1）型式试验）型式试验 型式试验是为了全面考核产品质量，对新试制的产品或作重型式试验是为了全面考核产品质量，对新试制的产品或作重大改进的产品进行的全面试验。型式试验是考核设计及制造能否大改进的产品进行的全面试验。型式试验是考核设计及制造能否满足用户要求，是否符合有关标准和技术文件的规定，以评价产满足用户要求，是否符合有关标准和技术文件的规定，以评价产品的技术水平的一种试验方法。品的技术水平的一种试验方法。型式试验的内容有：型式试验的内容有：外观质量检验、参数的检验、产品空运转试验、产品负荷试外观质量检验、参数的检验、产品空运转试验、产品负荷试验
28、、产品精度试验、产品工作试验、产品寿命试验、附件和工具验、产品精度试验、产品工作试验、产品寿命试验、附件和工具的检验。的检验。（2）出厂试验）出厂试验1.4 机械制造方法机械制造方法1.机械制造系统机械制造系统 是在特定的环境下（见图是在特定的环境下（见图1-6），依托物料流、能量流、信），依托物料流、能量流、信息流和资金流，由息流和资金流，由“人人”、“机机”、“料料”、“法法”、“环环”、“测测”、“运运”、“管管”等软件硬件要素组成的，采用机械制造工艺，制造能增益等软件硬件要素组成的，采用机械制造工艺，制造能增益的的社会需求的产品的有机整体。社会需求的产品的有机整体。2.机械加工工艺系统
29、机械加工工艺系统 机械切削加工物质分子系统，是指在机械切削加工中由工具、机械切削加工物质分子系统，是指在机械切削加工中由工具、机床、夹具和工件这四种要素所组成的统一体。为了便于叙述，机床、夹具和工件这四种要素所组成的统一体。为了便于叙述，将该系统称为将该系统称为“机械加工工艺系统机械加工工艺系统”。见图见图1-7.1-7.1.5 机械制造工艺系统机械制造工艺系统1.5 机械制造工艺系统机械制造工艺系统1.5 机械制造工艺系统机械制造工艺系统1.5 机械制造工艺系统机械制造工艺系统3.3.输出轴加工输出轴加工图图1-8输输出出轴轴 1.5 机械制造工艺系统机械制造工艺系统表表1-6 输出轴加工的工艺过程输出轴加工的工艺过程 1.5 机械制造工艺系统机械制造工艺系统表表1-6 输出轴加工的工艺过程输出轴加工的工艺过程续续图图1-9输输出出轴轴 机机械械加加工工工工艺艺系系统统