机械制造工艺过程概述课件

第一章第一章 机械制造机械制造 工艺过程概述工艺过程概述授课教师：丁晓映授课教师：丁晓映1.1.生产过程生产过程指产品由原材料到成品之间的各个相指产品由原材料到成品之间的各个相互联系的劳动过程的总和。互联系的劳动过程的总和。包括：包括：原材料的运输与管理、生产的准备工原材料的运输与管理、生产的准备工作、毛坯的制定、零件的加工，部件和产品作、毛坯的制定、零件的加工，部件和产品的装配、检验、油漆和包装等。的装配、检验、油漆和包装等。上一页上一页 下一页下一页一、生产过程和工艺过程一、生产过程和工艺过程 采用多个工厂联合协作，有利于组织专业化的生产，有利采用多个工厂联合协作，有利于组织专业化的生产，有利于达到这一目的。一个工厂的生产过程是为了便于组织生产于达到这一目的。一个工厂的生产过程是为了便于组织生产和管理，常分为各个车间或分厂的生产过程。一个车间或分和管理，常分为各个车间或分厂的生产过程。一个车间或分厂的生产成品，往往又是其它车间或分厂车间的原材料。厂的生产成品，往往又是其它车间或分厂车间的原材料。生产过程特征要求生产过程特征要求不同产品的生产过程大不一样，同一产品在不同厂家生不同产品的生产过程大不一样，同一产品在不同厂家生产，其生产过程也各有特点，不完全一样。产，其生产过程也各有特点，不完全一样。虽然各个厂家的虽然各个厂家的生产过程各不一样，但有一点是共同的：生产过程各不一样，但有一点是共同的：就是在满足生产质就是在满足生产质量前提下，使生产效率最高，生产费用最低。量前提下，使生产效率最高，生产费用最低。实现优质、高效、低成本的有效措施：实现优质、高效、低成本的有效措施：如：铸造和锻造车间的成品就是机械加工车间的如：铸造和锻造车间的成品就是机械加工车间的“毛坯毛坯”；机械加工车间的成品，又是装配车间的机械加工车间的成品，又是装配车间的原材料原材料。上一页上一页 下一页下一页2.2.工艺过程工艺过程生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理），使其成为预期位置（装配）和性质（热处理），使其成为预期产品的主要过程；或者与原材料变为成品直接有产品的主要过程；或者与原材料变为成品直接有关的过程。可具体的分为铸造、锻造、冲压、焊关的过程。可具体的分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。生产过程生产过程包含了工艺过程和辅助过程工艺过程和辅助过程:工艺过程：直接改变工件形状、尺寸、位置、性质；工艺过程：直接改变工件形状、尺寸、位置、性质；辅助过程：运输、保管、刃磨、设备维护等。辅助过程：运输、保管、刃磨、设备维护等。本课程主要是研究机械加工工艺过本课程主要是研究机械加工工艺过程中的系列问题程中的系列问题。上一页上一页 下一页下一页二、机械加工过程的组成二、机械加工过程的组成1.1.工序、工步和走刀工序、工步和走刀 工序：工序：一个或一组工人，在一个工作地对同一个或一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是组成工艺过程的基本单元。组成工艺过程的基本单元。一组（个）工人一组（个）工人一个工作地（指机床）一个工作地（指机床）连续地加工连续地加工工序包括三要素工序包括三要素三要素任何一个改变都将视为三要素任何一个改变都将视为不同工序不同工序（如热处理后再一次（如热处理后再一次回到同一工作地）回到同一工作地）上一页上一页 下一页下一页 工步：工步：加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）工具不变（四角刀架，换刀）工具不变（四角刀架，换刀）连续性（一个工序通常包含几个工步）。连续性（一个工序通常包含几个工步）。工步包括三要素工步包括三要素在加工表面（或装配时的连接表面）不变、在加工表面（或装配时的连接表面）不变、加工（或装配）工具不变时，连续完成的那一加工（或装配）工具不变时，连续完成的那一部分工序。部分工序。走刀：走刀：(工作行程工作行程)在一个工步中，有时材料要分几次去除，其切去在一个工步中，有时材料要分几次去除，其切去一层材料称为一次走刀。工艺规程中常不包含走刀，一层材料称为一次走刀。工艺规程中常不包含走刀，但对加工量影响大的场合，应规定走刀（余量）但对加工量影响大的场合，应规定走刀（余量）。上一页上一页 下一页下一页上一页上一页 下一页下一页 为简化工艺文件，对于那些连续进为简化工艺文件，对于那些连续进行的若干个相同的工步，通常都看作行的若干个相同的工步，通常都看作一个工步。如图加工的零件，在同一一个工步。如图加工的零件，在同一工序中，连续钻四个工序中，连续钻四个20mm的孔，就的孔，就可看作一个工步。可看作一个工步。为了提高生产率，用几把刀具同时参与切削几个表面，这为了提高生产率，用几把刀具同时参与切削几个表面，这也可看作一个工步，称为也可看作一个工步，称为复合工步复合工步。端面或钻两端中心孔，端面或钻两端中心孔，它们都是它们都是复合工步复合工步。例如：例如：铣端面、钻中心孔铣端面、钻中心孔，每个工位都是用两把刀具同时铣两，每个工位都是用两把刀具同时铣两上一页上一页 下一页下一页立轴转塔车床回转刀架立轴转塔车床回转刀架上的复合工步上的复合工步刨平面复合工步刨平面复合工步上一页上一页 下一页下一页组合铣刀铣平面复合工步组合铣刀铣平面复合工步钻、扩孔复合工步钻、扩孔复合工步上一页上一页 下一页下一页 小批量生产：小批量生产：产量少效率不是主要问题，主要应减产量少效率不是主要问题，主要应减少设备使用的台数及人员分配，所以不宜采取工序分少设备使用的台数及人员分配，所以不宜采取工序分散的办法。散的办法。大批大量生产：大批大量生产：主要问题是要提高生产率，所主要问题是要提高生产率，所以宜采用高效专业用设备，工序也较多。以宜采用高效专业用设备，工序也较多。说明：说明：上一页上一页 下一页下一页2 2、安装和工位、安装和工位 安装安装同一工序中，工件在机床或夹具中定同一工序中，工件在机床或夹具中定位和夹紧一次，称为一次安装。位和夹紧一次，称为一次安装。工位工位为了完成一定的工序内容，一次装夹后，为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的某一个位置。或设备的固定部分所占据的某一个位置。工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹，就会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。装夹，就会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。减少装夹次数的有效办法是采用减少装夹次数的有效办法是采用多工位夹具多工位夹具。上一页上一页 下一页下一页 减少工件的安装次数减少工件的安装次数 多工位加工多工位加工工序工序1：装卸工件：装卸工件 工序工序2：钻孔：钻孔工序工序3：扩孔：扩孔 工序工序4：铰孔：铰孔可实现加工时间与可实现加工时间与辅助时间重叠。辅助时间重叠。减少辅助时间，缩短工减少辅助时间，缩短工时，提高效率。时，提高效率。多工位加工的好处：多工位加工的好处：上一页上一页 下一页下一页三、基准的概念、分类及选择三、基准的概念、分类及选择1.1.基准基准零件总是由若干表面组成，各表面之间总有一零件总是由若干表面组成，各表面之间总有一定的尺寸和相互位置要求。定的尺寸和相互位置要求。基准：基准：就是零件专用来确定其它点、线、面所依就是零件专用来确定其它点、线、面所依据的那些点、线、面。据的那些点、线、面。上一页上一页 下一页下一页设计基准设计基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准按其作用的不同分为按其作用的不同分为：工艺基准又可分为工艺基准又可分为:工序基准工序基准定位基准定位基准度量基准度量基准装配基准装配基准2 2、基准分类、基准分类零件图上用以确定其它点、线、面的基准。设零件图上用以确定其它点、线、面的基准。设计基准是尺寸标注的起始点。基准关系是可逆的。计基准是尺寸标注的起始点。基准关系是可逆的。上一页上一页 下一页下一页定位基准定位基准装配基准装配基准工艺基准工艺基准度量基准度量基准工序基准工序基准在加工和装配中使用的基准。在加工和装配中使用的基准。“原始基准原始基准”，在工序卡片上用以确定，在工序卡片上用以确定被加工表面位置的基准。被加工表面位置的基准。在加工时使工件在机床或夹具上占有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。正确位置所采用的基准。定位基准可定位基准可分为：分为：粗、精、辅助基准。粗、精、辅助基准。检验时用来确定被测零件在度量工具检验时用来确定被测零件在度量工具上位置的表面。上位置的表面。装配时用来确定零件或部件在机装配时用来确定零件或部件在机器上位置的表面。器上位置的表面。上一页上一页 下一页下一页各各种种基基准准上一页上一页 下一页下一页作为基准的点、线、面在工件上不一定存在作为基准的点、线、面在工件上不一定存在。以上均以长度尺寸关系讨论基准的问题，对于位置以上均以长度尺寸关系讨论基准的问题，对于位置要求，如平行度、垂直度等均具有同样的基准关系。要求，如平行度、垂直度等均具有同样的基准关系。对基准的两点说明对基准的两点说明如中心线、槽的对称平面、平面的交线等。如中心线、槽的对称平面、平面的交线等。但若选作为定位基准，则必须由某些具体表面来但若选作为定位基准，则必须由某些具体表面来体现（即基面）。体现（即基面）。如轴的中心孔，体现的定位基准是中心线。如轴的中心孔，体现的定位基准是中心线。上一页上一页 下一页下一页四、生产系统和机械加工系统四、生产系统和机械加工系统系统系统：根据其构成单元和功能的不同有多种不同根据其构成单元和功能的不同有多种不同的定义，较普遍的定义是：的定义，较普遍的定义是：系统是由两个或两个以上系统是由两个或两个以上相互依赖、相互作用、共同配合实现预定功能的各单相互依赖、相互作用、共同配合实现预定功能的各单元组成的有机集合体。元组成的有机集合体。1 1、系统及其属性、系统及其属性上一页上一页 下一页下一页如：如：生态系统、水利系统、铁路运输系统，一台机器、生态系统、水利系统、铁路运输系统，一台机器、一套化工设备、一个工厂都可看成是一个系统。一套化工设备、一个工厂都可看成是一个系统。系统属性（基本特征）系统属性（基本特征）集合性集合性 关联性关联性 目的性目的性 环境适应性环境适应性上一页上一页 下一页下一页各个单元要素集合在一起构成的是一个各个单元要素集合在一起构成的是一个“群体群体”或或“整体整体”。为达到一定的目的，系统都具有一定的功能。为达到一定的目的，系统都具有一定的功能。任何系统都有一定的边界和环境，与外部环任何系统都有一定的边界和环境，与外部环境有一定的联系和相互作用。境有一定的联系和相互作用。2 2、生产系统生产系统它们彼此关联，相互影响，满足特定加工要求的系统它们彼此关联，相互影响，满足特定加工要求的系统。机械加工工艺系统的组成机械加工工艺系统的组成（1）机械加工工艺系统）机械加工工艺系统金属切削机床金属切削机床刀具刀具夹具夹具工件工件机械加工工艺系统机械加工工艺系统机械制造系统机械制造系统上一页上一页 下一页下一页该系统的目的该系统的目的 要求要求机械加工工艺系统中的流机械加工工艺系统中的流物质流物质流能量流能量流信息流信息流坯料在各工序间流动坯料在各工序间流动是在特定的生产条件下，适应环境的要求，各要是在特定的生产条件下，适应环境的要求，各要素间相互关联，相互影响，在保证质量和产量前提下，素间相互关联，相互影响，在保证质量和产量前提下，采用合理的工艺过程，降低该工艺的加工成本。采用合理的工艺过程，降低该工艺的加工成本。从机床、刀具、夹具、工件四个要素的整体出发，从机床、刀具、夹具、工件四个要素的整体出发，综合分析、研究各种有关问题，实现系统的最佳化方案。综合分析、研究各种有关问题，实现系统的最佳化方案。加工中机床要耗费电力资源加工中机床要耗费电力资源控制着系统中物质要素的动作和控制着系统中物质要素的动作和流动的工艺文件和数控程序流动的工艺文件和数控程序上一页上一页 下一页下一页（2）机械制造系统机械制造系统 机械制造系统是以机械制造系统是以整个机械加工车间整个机械加工车间为更高一级为更高一级的系统来考虑问题，的系统来考虑问题，其整体目的是使该车间能最有效其整体目的是使该车间能最有效地全面完成全部零件的机械加工任务。地全面完成全部零件的机械加工任务。它由各机械加它由各机械加工工艺系统要素组成。工工艺系统要素组成。上一页上一页 下一页下一页其中信息流除机械加工工艺系统中工艺参数信其中信息流除机械加工工艺系统中工艺参数信息外，还有计划、调度、管理等方面的信息。息外，还有计划、调度、管理等方面的信息。以以整个制造工厂整个制造工厂为整体来看待的。工厂是社会生为整体来看待的。工厂是社会生产的基层单位，在工厂进行的所有生产活动的总和就产的基层单位，在工厂进行的所有生产活动的总和就构成了一个典型的具有输入和输出的生产系统。构成了一个典型的具有输入和输出的生产系统。（3）生产系统生产系统工厂（企业）是一个复杂的非线性大动力学系统，为了有工厂（企业）是一个复杂的非线性大动力学系统，为了有效地经营并获得最高的经济效益，就不仅要把原材料，毛坯制效地经营并获得最高的经济效益，就不仅要把原材料，毛坯制造、机械加工、热处理、装配油漆、试车、运输和保管等属于造、机械加工、热处理、装配油漆、试车、运输和保管等属于物质物质范畴的要素进行考虑，而且还必须把技术情报，经营管范畴的要素进行考虑，而且还必须把技术情报，经营管理，劳动力调配，市场动态等信息作为影响系统效果的要素来理，劳动力调配，市场动态等信息作为影响系统效果的要素来考虑。考虑。上一页上一页 下一页下一页采购部门采购部门 销售部门销售部门供应商供应商客户客户A A A AA A A AA A A AKMTKMTKMTKMT采购采购 生产生产 销售销售仓库仓库 销售订单销售订单 产品产品仓库仓库采购订单采购订单 物料物料物料物料生产派工单生产派工单资源资源设备设备人员人员 信息流过程信息流过程资金流过程资金流过程资金资金支出支出收入收入物流过程物流过程劳务流劳务流能量流能量流 生产系统除物质流，能量流和信息流外，还包含劳务流生产系统除物质流，能量流和信息流外，还包含劳务流和资金流，在工厂内部动态地流动。和资金流，在工厂内部动态地流动。资金流资金流上一页上一页 下一页下一页总帐总帐总帐总帐信息流、物流、资信息流、物流、资信息流、物流、资信息流、物流、资金流的统一金流的统一金流的统一金流的统一应收帐款应收帐款应收帐款应收帐款应付帐款应付帐款应付帐款应付帐款采购采购采购采购生产生产生产生产发运发运发运发运入库入库入库入库收货收货收货收货领料领料领料领料采购订单采购订单采购订单采购订单销售销售销售销售订单订单订单订单派工单派工单派工单派工单初步设计数字化预装配详细设计P D MP D M工装CAD CAPP NC工工艺艺CAPP NC用户需求 使用维护反馈信息 方案设计设计、工艺设计、工艺上一页上一页 下一页下一页 由此可见，生产系统是包含制造系统更高一级的由此可见，生产系统是包含制造系统更高一级的系统，制造系统是生产系统中比较重要的子系统。系统，制造系统是生产系统中比较重要的子系统。我们之所以要来分析系统的概念，就是要用系统我们之所以要来分析系统的概念，就是要用系统工程技术的观点来分析所研究的系统及其组成，工程技术的观点来分析所研究的系统及其组成，树立树立局部局部服从服从整体整体，整体整体融于融于局部局部的观点，的观点，以以实现整个生产系统的最佳化。实现整个生产系统的最佳化。上一页上一页 下一页下一页结论结论五、生产纲领和生产类型五、生产纲领和生产类型根据国家计划，市场需要和企业的根据国家计划，市场需要和企业的生产能力编制企业在计划期内应当生产生产能力编制企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。的产品产量和进度计划。本生产纲领确定后，就可以根据车间的具体情况本生产纲领确定后，就可以根据车间的具体情况按一定期限分批投产，每批投产的零件数量称为按一定期限分批投产，每批投产的零件数量称为批量批量。产量的组成：产量的组成：需求产品数量，备品数量、废品数量需求产品数量，备品数量、废品数量。年生产纲领年生产纲领N可由下式计算：可由下式计算：N=Qn(1+%)(1+%)Q-年产量（台年产量（台/年）年）n-每台产品所需该零件数量（件每台产品所需该零件数量（件/台）台）-备品率备品率-废品率废品率1 1、生产纲领：、生产纲领：上一页上一页 下一页下一页2 2、生产类型、生产类型产品有大有小。其特征有的复杂，有产品有大有小。其特征有的复杂，有的简单，批量和生产纲领也各不相同。的简单，批量和生产纲领也各不相同。（1）单件、小批生产）单件、小批生产特征：特征：产品做得少，只做一件或数件；产品做得少，只做一件或数件；一个工作地进行多工序和多品种的作业；一个工作地进行多工序和多品种的作业；重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。根据产品的大小、根据产品的大小、特征、批量和生产纲领，特征、批量和生产纲领，我们通常将产品的生产我们通常将产品的生产分成分成三种生产类型三种生产类型单件、小批生产单件、小批生产成批生产成批生产 大批、大量生产大批、大量生产 上一页上一页 下一页下一页（2）成批生产）成批生产特征：特征：产品生产数量较多，周期地成批投入生产；产品生产数量较多，周期地成批投入生产；一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；通用机床，数量需求不大，但常更新产品就属此类型。通用机床，数量需求不大，但常更新产品就属此类型。（3）大批、大量生产大批、大量生产特征：特征：产品生产数量大，需连续不断地进行生产；产品生产数量大，需连续不断地进行生产；一个工作地重复不断地进行某工序的加工；一个工作地重复不断地进行某工序的加工；如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生产类型。如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生产类型。上一页上一页 下一页下一页生产类型的划分：生产类型的划分：生产类型不仅决定于生产纲领，而且生产类型不仅决定于生产纲领，而且和产品的大小和复杂程度有关。和产品的大小和复杂程度有关。划分依据可参照下表：划分依据可参照下表：生产类型与生产纲领（年产量）的关系生产类型与生产纲领（年产量）的关系-生产类型生产类型 重型机械重型机械 中型机械小型机械中型机械小型机械单件生产单件生产 5 20 5000 50000-上一页上一页 下一页下一页 有利于进行生产的规划和管理有利于进行生产的规划和管理划分生产类型划分生产类型的意义意义大批、大量生产大批、大量生产 宜广泛采用高产专用机床和自动化宜广泛采用高产专用机床和自动化生产系统，按流水线或自动生产线排列进行生产，可生产系统，按流水线或自动生产线排列进行生产，可大大提高生产率，从而降低成本，提高竞争力。大大提高生产率，从而降低成本，提高竞争力。单件、小批生产单件、小批生产 宜采用通用性好的机床进行宜采用通用性好的机床进行生产，以减少设备投资，从而降低成本。生产，以减少设备投资，从而降低成本。上一页上一页 下一页下一页随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对产品的样随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对产品的样式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取较高利润；较高利润；“有效寿命有效寿命”愈来愈短，因此要求制造系统具有高愈来愈短，因此要求制造系统具有高效生产。能力又具快速转产的效生产。能力又具快速转产的“柔性柔性”特性。特性。传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的生产效率，传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的生产效率，但很难适应新产品的需要。因此，它是有很大的但很难适应新产品的需要。因此，它是有很大的刚性刚性。（即专用性）（即专用性）数控机床，加工中心能很好地适用于当今产品多品种，数控机床，加工中心能很好地适用于当今产品多品种，少批量生产自动化的要求。少批量生产自动化的要求。上一页上一页 下一页下一页