SJ_机械制造工程学_1

东南大学 机械工程学院 黄 卫 机械制造工程学 机械零件 怎样加工？ 加工工艺 ？机床？刀具？装夹？精度？装配？加工质量？ 机械零件的成形原理 按照零件由原材料或毛坯制造成零件的过程中质量 m的变化 ，可分为三种成形原理： 材料成形工艺 （ m=0） 材料去除工艺 （ m0） 机械加工工艺方法 材料成形工艺 贯通流程 ， 质量不变工艺 铸造：将液态金属浇注到型腔中获得毛坯 类型：砂型铸造 、 金属型铸造 、 压力铸造 、 离心铸造 、 熔模铸造 特点：形态复杂 、 适应性广 、 成本低 锻压：金属压力加工 锻造 （ 对加热后的金属施加外力 ， 产生塑性变形 ） ：自由锻 、 模锻 、胎模锻 、 轧制 、 挤压 。 特点：力学性能高 板料冲压 （ 将板料冲压成制品 ， 冷冲压 ） ：冲裁 、 弯曲 、 拉深 、 成形。 特点：高生产率 、 高精度 粉末冶金：以金属 、 非金属粉末 ， 经模具压制 、 烧结等工艺制成制品 特点：材料利用率高 、 生产率高 、 精度高 材料去除工艺 发散流程 ， 质量减少工艺 切削加工：刀具切除工件毛坯上多余的金属 类型：车削 、 铣削 、 刨削 、 钻削 、 拉削 、 镗削 特点：常规机械加工方法 磨削加工：砂轮磨去工件 上多余的金属 类型：内外圆磨削 、 平面磨削 、 成形磨削 特点：加工精度高 、 表面质量好 、 可加工淬硬表面 特种加工：利用电能 、 热能 、 化学能 、 光能 、 声能等去除工件材料 类型：电火花加工 、 电解加工 、 激光加工 、 超声加工 、 水喷射加工 、 电子束加工 、 离子束加工 特点：以柔克刚 材料累积工艺 收敛流程 ， 质量增加工艺 连接与装配 不可卸连接：焊接 、 粘接 、 铆接 、 过盈配合 装配方法：螺纹连接 、 销连接 电铸电镀加工 原理：电镀液中的金属正离子在电场的作用下 ， 逐渐镀复沉积到阴极上去 ， 形成一定厚度的金属层 特种加工方法 快速成型：以微元迭加逐渐累积生成零件 类型： LOM迭层法 、 SL光固化法 、 SLS烧结法 、 FDM熔融沉积法 先进制造技术 本课程主要内容 第 1章 机械制造概论 第 2章 金属切削加工基础 第 3章 金属切削常用刀具 第 4章 典型机床 第 5章 其他类型常用机床 第 6章 机械加工工艺规程编制 第 7章 机械加工质量 第 8章 机械装配工艺基础 第 9章 典型零件的加工实例 第 10章 机床夹具的设计原理 教材 赵敖生 .材料成形及机械制造技术基础 . 华中科技大学出版社 , 2015 参考教材 约瑟夫 ·迪林格 . 机械制造工程基础 . 欧罗巴教材出版社 , 2007 李伟，谭豫之 . 机械制造工程学 . 机械工业出版社 , 2014 郭兰申，王阳 . 机械制造工程学 . 化学工业出版社 , 2015 课件下载 huangwei_sj_ppt126.com 密码： huangwei 课后答疑方式 课间讨论（教室或教员休息室） 电话、短信或飞信（ 13951630986， 17312301082） 电子邮件（ huangwei.st163.com） QQ（ 365403409） 微信（ huangwei_seu） 第 1章 机械制造概论 1.1 机械制造及其生产结构 1.2 机械制造技术的发展及其特点 原始制造：石器时代 、 铜器时代 、 铁器时代 近代制造：用机器代替手工 ， 从作坊形成工厂 现代制造：从单件生产方式发展到大量生产方式 先进制造：制造的柔性化 、 系统化 、 智能化 、 网络化 1.1 机械制造及其生产结构 一、关于制造 原始制造：石器时代 、 铜器时代 、 铁器时代 手工作坊 机械工厂 近代制造：用机器代替手工，从作坊形成工厂 单件小批 大量生产 现代制造：从单件生产方式发展到大量生产方式 销售部门 生产控制 工程技术部门 财务和人事部 客户服务中心 加工工厂 供应商 铸造工厂 分包商 分包商商 店 分销商 销售部 客户 先进制造：制造的柔性化 、 系统化 、 智能化 、 网络化 二、制造的定义与内涵 包括制造企业的产品设计、材料选择、规划、制造的生产、质量保证、管理和营销的一系列有内在联系的活动与动作 /作业。 1983年，国际生产工程学会（ CIRP） 1998年，美国国家研究委员会（ NRC） 创造、开发、支持和提供产品与服务所需要的过程与组织实体。 产品的设计与开发、产品规划、销售与服务，以及实现这些功能所应用的技术、流程 /过程以及人与技术结合的途径等。 1999年，美国麻省理工学院（ MIT） 2002年，美国生产与库存控制学会（ APICS） 包括设计、物料选择、规划、生产、质量保证、管理和对离散顾客与耐用货物营销的一系列相互关联的活动和动作 /作业。 技术层面定义 经济层面定义 制造的重要性 技术角度 ：制造是科学技术成为可能的基础 经济角度 ：制造是国家和民族创造财富的重要工具 历史角度 ：制造对人类文明的发展具有极为重要的影响 制造业 第一产业、第二产业、第三产业 机械制造业是国民经济的基础和支柱 是向其他各部门提供工具仪器和各种机械设备的技术装备部 机械制造业的水平体现了国家的综合实力和国际竞争 三、制造的要素 参数模型法 ：建立成本与产品关键参数的关系，通过回归分析 历史数据获得成本估计方程（ CER）。 相似模型法 ：通过相似零件的成本进行成本估计。 详细模型法 ：在任务和作业层次上通过估计工时和工时费率、材料用量和材料价格计算直接成本，再通过某种分配方式估计间接成本。 时间属性通常表达为一个产品能以多快时间的速度生产出来，所以又称 生产率 产品柔性 操作柔性 能力柔性 按照 ISO9000标准定义，产品的质量是顾客对产品和服务的满意程度。 定量定义质量很重要，但定义很难。 1、小制造 四、制造过程 小制造概念 ：传统的机械制造，重点是加工与装配。 小制造过程 ：通过机械与工具将原材料转变成有用产品的过程。 小制造强调 ：工艺过程。 2、大制造 大制造概念 ：在产品生命周期中，从供应市场到需求市场整个供需链中的所有活动。 大制造过程 ：将制造资源（包括制造信息、原材料、能源等）转变为可用产品并保证其正常使用的过程。 大制造强调 ：产品的整个生命周期过程。 3、现代制造过程 五、现代制造技术 现代设计技术 现代制造工艺技术 制造自动化技术 现代管理技术 现代制造系统 计算机辅助设计（ CAD Computer Aided Design） 将人与计算机结合，取各自所长。在交互方式下组成一个高效的工作组（设计工作组 design team） 2D CAD 3D CAD Wire frame Modeling Surface Modeling Solid Modeling Parametric Modeling Feature Modeling Hybrid Modeling 计算机辅助制造（ CAM Computer Aided Manufacturing） 广义 CAM 包含了整个生产自动化过程、计算机辅助设计制造编程、物料处理与控制、作业计划和生产监控等 狭义 CAM 仅指应用 CAM技术进行数控程序的生成、数控代码经通讯接口传输到数控机床，进行数控加工 Numerical Control(NC) Automatic Programming Tool (APT) Computer Numerical Control (CNC) Direct/Distributed Numerical Control (DNC) Computer Aided Manufacturing (CAM) CAD/CAM集成 CAD/CAM集成系统模式 CAD/CAM集成系统的总体结构 CAD/CAM集成系统软件 1、刚性制造模式（ Rigid Manufacturing） 六、现代制造模式 流水生产线或自动生产线， 适用于大批量、少品种产品 2、柔性制造模式（ Fiexible Manufacturing） 典型的柔性制造系统 装卸站 AGV CNC加工中心 切屑自动处理站 零件清洗站 检测站 中央控制计算机 AGV维修站 包装站 手工检验站 3、计算机集成制造模式（ Computer Integrated Manufacturing） 计算机集成制造系统 （ Computer Integrated Manufacturing System）是通过计算机、网络、数据库等软硬件将企业的产品设计、加工制造经营管理等方面的所有活动集成起来，使企业的产品质量在幅度提高，缩短产品开发和生产周期，提高生产效率，降低生产成本。 CIMS的基本思想是企业的各种经营活动是不可分割的，整个生产制造过程是信息采集、传递和加工处理的过程。 CIMS在功能上包含了整个工厂从市场需求分析、生产经营决策、产品设计、加工制造、质量管理、经营销售到售后服务的全部活动。 CIMS不是将工厂各个自动化环节及其网络简单相加，而是对企业生产的信息、物料、设备及人员进行有机的集成。 随着 CIMS的实践与应用，人们对 CIMS的体系结构及目标的认识也在不断变化 20世纪 80年代 CIMS的功能体系结构是以制造数据库为中心，信息管理、工程设计、工厂生产和制造工程等功能部分围绕在数据库之外， CIMS的实施是“ 数据驱动 ”。 20世纪 90年代 CIMS的功能体系结构则是以用户为核心，企业的各种生产经营活动和企业资源的合理调配均以满足用户不断增长的需求为目标，赢得用户即赢得市场，赢得竞争的胜利，因此这一时期的 CIMS实施是“ 需求驱动 ”。 工程设计分析分系统制造自动化分系统质量保证分系统信息管理分系统数据库分系统计算机网络分系统功能分系统支撑分系统售后服务信息技术信息市场信息工程设计分析分系统 此分系统集成了 CAD/CAE/CAPP/CAM，可进行产品建模、集成工程分析（优化设计或有限元分析）、工艺分析与设计、数控加工编程。 制造自动化分系统（ MAS） 此分系统根据产品的工程技术信息和车间层的加工指令，完成对零件加工的作业调度和制造工作。通常由柔性制造系统承担。 质量保证分系统 根据全面质量管理的要求，质量系统应贯穿于产品设计、制造检验、售后服务的全过程，包括质量决策、质量检测、质量评估、质量控制、质量跟踪。 管理信息分系统（ MIS） 此分系统是企业管理的一种现代化工具，通过对企业经营预测、决