机械制造工艺学课件
1. 介绍
机械制造工艺学是一门研究机械制造工艺的学科，它主要关注机械制造过程中的原料、设备、工艺和管理等方面的知识。本课件旨在介绍机械制造工艺学的基本概念和相关知识，帮助学生全面了解机械制造过程，培养学生的实践能力和工程创新能力。
2. 基本概念
2.1 机械制造工艺学的定义
机械制造工艺学是指对机械产品的制造工艺进行研究和改进的学科，它包括工艺规划、工艺设计、工艺试验和工艺改进等内容。 2.2 机械制造工艺的分类
机械制造工艺可以分为加工工艺和非加工工艺两大类。加工工艺主要包括切削加工、焊接、铸造、锻造等，而非加工工艺主要包括表面处理、装配和测试等。
3. 切削加工工艺
3.1 铣削
铣削是一种利用旋转刀具对工件进行切削的加工方法，常用于零件的平面加工、凸轮加工、螺纹加工等。
3.2 车削
车削是一种利用旋转工件和刀具之间的相对运动进行切削的加工方法，常用于零件的外圆加工、内孔加工和曲面加工等。 3.3 长度切削
长度切削是一种利用刀具在工件上进行直线切削的加工方法，常用于零件的外形加工和孔类加工等。
4. 焊接工艺
4.1 电弧焊
电弧焊是一种利用电弧烧熔金属并使其与母材相融合的方法，常用于焊接金属结构件、焊接管道和焊接船舶等。
4.2 氩弧焊
氩弧焊是一种利用惰性气体保护焊缝的方法，常用于焊接不锈钢、铝合金和钛合金等。
4.3 焊接缺陷与控制
焊接过程中可能出现的缺陷包括焊接裂纹、气孔、夹渣和未焊透等，对于控制焊接缺陷需要合理选择焊接工艺参数和掌握焊接工艺规程。 5. 铸造工艺
5.1 砂型铸造
砂型铸造是一种常用的铸造方法，通过将铸型填充砂料并使其硬化后，再对铸型进行破碎、型腔处理、浇注等步骤制造零件。
5.2 铸件缺陷与控制
铸造过程中常见的缺陷包括气孔、夹渣、砂洞和缩孔等，对于控制铸件缺陷需要合理设计铸型和选择合适的浇注工艺。
5.3 铸造设备与工艺改进
铸造设备包括砂型制备设备、铸型清理设备和浇注设备等，对于改进铸造工艺可以采用自动化设备、提高砂型质量和优化浇注系统。 6. 锻造工艺
机械制造工艺学
第一篇：机械制造工艺学
1..生产过程与工艺过程的区别和联系?
工艺过程：在生产过程中，直接改变生产对象的尺寸
形状、位置和性能等，使其成为成品和半成品的过程
称为工艺过程。
生产过程：是指将原材料转变为成品的全过程。2.什么是工艺系统?
在机械加工中，由机床、夹具、刀具与被加工工件一起构成了一个相对独立的统一体
3.加工硬化的零件表面性能有何变化？
4.机床几何误差包括哪几部分?
轴回转运动误差、机床导轨误差和传动链误差
5.镗孔的主运动与进给运动是怎样的?
6.机床主轴回转误差有哪几种形式?
纯轴向窜动、纯径向圆跳动和纯角度摆动
第二篇：机械制造工艺学
1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.生产过程：指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程。系统属性：集合性、关联性、目的性、环境适应性。机械加工工艺系统的组成：机床、夹具、刀具、工件。机械加工工艺过程：指采用金属切削工具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状尺寸，表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。工序：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。分为安装、工位、工步、走刀 安装：在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那一部分工序内容称为一个安装。工位：在工件的一次安装中通过分度（或位移）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的安装内容称为工位。工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容称为一个工步。走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。多工位加工的好处：① 减少工件的安装次数②减少辅助时间，缩短工时，提高效率。③可实现加工时间与辅助时间重叠。生产纲领：在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划。生产批量：指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。生产类型可按大量生产、成批生产、单件生产三种生产类型来分类。工件在机床或夹具中的装夹方法有三种： 直接找正装夹（比较经济，定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产）； 划线找正装夹（生产效率低，精度不高，适用于单件中小批生产中的复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序）； 夹具装夹（生产率高，易于保证加工精度要求，操作简单方便，效率高，适用于大批量生产，形状复杂件）。六点定位原理：采用六个按一定规则布置的约束点来限制工件的六个自由度，实现完全定位。工件装夹(安装)：即定位和加紧。定位：在进行机加工前，使工件在机床或夹具上，占据某一正确位置的过程。夹紧：工件定位后，通过一定的机构给工件施以一定的力，避免工件因受切削力或重力等力的作用而改变原有的位置。工件定位的实质：假定工件也是一个刚体，要使工件在机床上（或夹具中）完全定位，就必须限制它在空间的六个自由度。完全定位：限制六个自由度的定位。不完全定位：仅限制1~5个自由度的定位。欠定位：在加工时根据被加工面的尺寸，形状和位置要求，应限制的自由度未被限制，即约束点不足。过定位：工件定位时，一个自由度同时被两个或两个以上的约束点所限制，称为过定位，或重复定位，也称之为定位干涉。用一个短V形块定位可以限制工件2个移动自由度。两个短V形块或长V形块限制2个移动、2个转动。短圆柱销限制2个移动。长圆柱销限制2个移动、2个转动。一个矩形支承板限制1个移动、2个转动。一个条形支承板限制1个移动、1个转动。一个支承钉限制1个移动。采用大端面和短销组合定位限制5个。基准：可分为设计基准和工艺基准（工序基准、定位基准、测量基准和装配基准）设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面的基准。工艺基准：在加工和装配中使用的基准。定位基准：在加工时使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准。度量基准：检验时用来确定被测零件在度量工具上位置的表面。装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器上位置的表面。粗基准的选择原则：1）保证相互位置要求的原则。应以不加工面为粗基准；2）保证加工面加工余量合理分配的原则；应选择该表面的毛坯面为粗基准；3）便于工件装夹原则；4）基准一般不得重复使用的原则。精基准的选择原则：1）基准重合原则，减少基准不重合误差；2）基准统一原则，在生产线上使用统一基准使各工序定位简单一致；3）互为基准原则，提高加工表面间的相互位置精度；4）自为基准原则，使加工余量均匀、提高精度；5）便于装夹原则。机械加工工艺规程：是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。机械加工工艺规程步骤：阅读装备图和零件图；工艺审查；熟悉或确定毛坯；拟定机械加工工艺路线；确定满足各工序要求的工艺装备对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书；确定各主要工序的加工余量、计算工序尺寸和公差；确定切削用量；确定时间定额；填写工艺文件。机械加工工艺规程设计原则：可靠保证零件图上所有技术要求的实现；必须满足满足生产纲领的要求；在满足技术要求和生产纲领要求的前提下，一般要求工艺成本最低；尽量减轻工人的劳动强度，确保生产安全。加工经济精度：是指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。工艺顺序的安排原则：先基准后其他；先面后孔；先主后次；先粗后精。热处理工序安排：预备热处理、最终热处理、去应力处理。辅助工序安排：中间检验、特种检验、表面处理。加工阶段的划分：粗加工阶段；半精加工阶段；精加工阶段；精密、光整加工阶段。划分加工阶段的理由：①粗加工，切削余量大，工艺单位受力↑，热变形↑，粗加工与精加工分开，可实现自然时效。②有利于合理使用机床设备。③有利于插入必要的热处理程序。④及早发现毛坯缺陷，及时报废或修补，避免造成更大浪费。⑤表面精加工安排在最后，可防止或减少损伤。工序集中：工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。高效的自动化机床（主要是加工中心）工序分散：将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。主要有传统的流水线、自动线、组合机床、大批量生产。工序集中的特点：优点：①零件各加工表面的加工集中在少数几道工序内完成，各工序内容多，工步多。②有利于采用高效的专用设备和工艺装备，生产效率高。③生产面积和操作工人数减少，工艺路线短。④可简化生产计划和生产组织工作。⑤工件装夹次数减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精度易于保证。缺点： 设备工艺装备投资大、调整、维护复杂，生产准备工作量大，更换新产品困难，柔性差。工序分散的特点:①工序多，工艺过程长，各工序加工内容少，有的情况只有一 个工步。②所使用的设备和工艺装备较简单，易于调整，掌握。③有利于选用合理的切削用量，减少工序基本时间。④设备数量多，生产面积大，人员多，但不易于适应新产品的生产。加工余量：指毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。（加工余量分为单边余量和双边余量）入体原则：对被包容尺寸（轴的外径、实体长宽高）其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零。对包容尺寸（孔的直径、槽的宽度）其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。确定加工余量的方法有：计算法；查表法；经验法。工序余量的影响因素：上工序的尺寸公差;上工序产生的表面粗糙度；上工序留下的空间误差ea；本工序的装夹误差εb。尺寸链：指的是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组。尺寸链的分类：零件尺寸链；工艺尺寸链；装配尺寸链。直线尺寸链：在工艺尺寸链中，全部组成环平行于封闭环的尺寸链称为直线尺寸链。平面尺寸链：封闭环和所有组成环均处于同一平面或几个相互平行的平面内，其中某些组成环不平行于封闭环的尺寸链称为平面尺寸链。尺寸链的计算方法：极值解法和概率解法。时间定额：是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗时间。基本时间t基：直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置，以及表面状态或材料性质等的工艺过程所消耗的时间，称为基本时间。辅助时间t辅:指在各个工序中为了保证基本工艺工作所需要做的辅助动作所耗费的时间。工作地点服务时间t服：指工人在上作班时间内照管工作地点及保证工作状态所耗费的时间。休息和自然需要时间T休：指在工作班时间内所允许的必要的休息和自然而需要时间.单件时间是:T单件=T基+T辅+T服+T休；
9第一章 机械加工精度
§1.1 概述
一、机械加工精度的概念和分类
1．机械加工精度的概念
机器和仪器的工作性能与使用寿命取决于零件的加工质量，为了确保它们的性能和使用寿命，必须对其组成零件提出若干方面的质量要求。标志零件加工质量的主要方面是加工精度和表面质量。零件的加工精度是指零件加工以后，其尺寸、形状、相互位置等参数的实际数值与零件的理想数值相符合的程度。符合的程度愈高，加工精度就愈高，反之加工精度就越低。加工精度包括三个方面。
2．加工精度的分类
（1）尺寸精度：指加工后零件的实际尺寸与理想尺寸符合的程度。这里所指的理想尺寸是指零件图上所标注的有关尺寸的平均值。
（2）形状精度：指加工零件表面的实际几何形状与理想的几何形状（如绝对平面、绝对圆柱面、绝对渐开面、绝对螺旋面等）相符合的程度。这里提出的理想表面形状是指绝对准确的表面和形状。
（3）位置精度：指加工后零件的有关表面之间的实际位置与理想位置（绝对的平行、垂直、同轴等）符合的程度。
对任何一个零件来说，零件加工后的尺寸、形状、位置三个方面的精度指标都是相互关联的。在零件图上所规定的公差范围内，能够满足尺寸、形状和位置误差要求，即为合格品。若任何一项超出公差要求范围，都是不合格品。
二、机械加工误差的概念和分类
实践证明，不论用何种方法加工，任何一个零件都不可能加工的绝对准确。零件加工后的实际几何参数对图纸要求的理想几何参数的偏离程度称为加工误差。“加工精度”和“加工误差”是从不同角度来评定零件几何参数准确的程度。零件加工精度的高与低是用加工误差的大与小来描述的。为了保证和提高加工精度，就必须采取措施消除或减少加工误差，把加工误差最终控制在允许的公差范围内。
零件加工后产生的加工误差，主要是由机床、夹具、刀具、量具和工件所组成的工艺系统，在完成零件加工的任何一道工序的加工过程中有很多误差因素在起作用，这些造成误差的因素称为原始误差。
1.1.4 某工厂铸造一批哑铃，常出现如图1-59所示的明缩 孔，有什么措施可以防止，并使铸件的清理 工作量最小？
▪ 缩孔冒口冷铁答：可采用顺序凝固，使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固。在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口。或在铸件远离浇冒口的部位增设冷铁，加快该处的冷却速度，使厚壁凸台反而最先凝固，从而实现自下而上的顺序凝固。如图所示
1.1.5 某厂自行设计了一批如图所示的铸铁铁槽型梁。铸后立即进行了机械加工使用一段时间后，在梁的长度方向上发生了弯曲变形。
（1） 该梁壁厚均匀，为什么还会变形？判断梁的变形方向。
（2） 有何铸造工艺措施能减少变形?
（3） 为防止铸件变形，请改进槽型梁结构
答：1.因为该铸件有应力是不稳定的，将自发的通过变形来减小内应力，趋于稳定状态。向下凹。
2.采用同时凝固以便冷却均匀，或用“反变形”工艺。
3.采用如下图所示结构。或增加外圆角，减小热节。
1.1.11 某铸件时常产生裂纹缺陷，如何区分其性质？如果属于热裂纹，应该从那些方面寻找原因？
(1)热裂常发生在 铸件的拐角处，截面厚度突变处等应力集中的部位或铸件最后凝固区的缩孔附近或尾部。裂纹往往沿晶界产生和发展，外形曲折，不规则，裂缝较宽，裂口表面氧化较严重。
冷裂外形常穿过晶粒，呈连续直线状。裂缝细小，宽度均匀，断口表面干净光滑，具有金属光泽或微氧化色。
（2）铸件结构不合理，合金的收缩大，型（芯）砂退让性差以及铸造工艺不合理均可能引起热裂，刚和铁中的硫，磷降低了刚和铁的韧性，使热裂的倾向大大提高。
1.2.2 确定如图所示铸件的铸造工艺方案，要求如下：
（1）按单件小批生产条件分析最佳方案;
（2）按所选方案绘制浇注位置，分型面，分模面。
采用型芯三箱造型，或使用型芯二箱造型
造型方法为手工造型，方案如图：
上下
1.3.2 试比较压力铸造，低压铸造，挤压铸造三种方法的异同点及应用范围。
