《机械制造概论》课件

机械制造概论本课程将从基本概念入手全面介绍机械制造的基本知识和工艺流程帮助学,,生深入了解机械制造的本质及其在现代工业中的重要地位课程背景与目标课程背景课程目标随着工业技术的不断发展机械制造已成为现代工业生产的基通过学习本课程学生能了解机械制造的基本概念、发展历程,,础本课程旨在为学生提供机械制造领域的基础知识为后续及主要工艺掌握机械制图、材料选用、公差配合等方面的基,,学习和实践打下坚实基础本知识为成为合格的机械工程师奠定基础,机械制造的基本概念机械制造是指利用各种机床、工装、设备等手段对原材料进行加工、装配和检验测试的过程其目的是制造出符合设计要求的机械零件和成品这涉及材料加工、零件制造、装配、检验等多个环节机械制造依托于丰富的材料、工艺和设备知识，并结合工程图纸、质量标准等要求，通过优化各个生产环节来提高产品质量、降低成本、提高生产效率机械制造的发展历程手工制造时代1基于人工劳动的传统机械生产机械化生产2利用机器设备实现大规模生产自动化生产3采用数控技术和机器人自动化智能化生产4结合信息技术的智能制造系统机械制造业的发展历经了手工制造、机械化生产、自动化生产以及智能化生产等阶段从最初依靠人工劳动的传统手工制造，到利用机器设备实现大规模生产的机械化时代，再到采用数控技术和机器人自动化的自动化生产阶段，最终发展到融合信息技术的智能制造系统每个阶段都代表了生产效率和产品质量的不断提升机械制造的基本工艺铸造工艺锻造工艺通过将熔融金属浇注入模具中冷却利用锤击或压缩的方式对金属进行凝固而成的制造方法塑性变形的加工方法焊接工艺切削加工通过热量或压力将两个金属部件永利用刀具对工件表面进行切割、铣久地连接在一起的加工过程削、钻孔等加工的方法机械加工工艺概述机械加工工艺是将原料通过各种加工手段转化为所需机械零件或产品的过程它包括多种基本工艺,如铸造、锻造、焊接、切削等,并随着技术的发展不断推陈出新20种类主要包括20多种不同类型的加工工艺95%覆盖近95%的机械零件可通过这些工艺制造$100B产值全球机械加工行业年产值超过1000亿美元铸造工艺的基本原理熔融金属浇注临时模具成型与取出铸造工艺的基本原理是将熔融金属浇模具通常是临时的仅用于一次性生铸件在模具中冷却凝固后再从模具,,注到合适的模具中使其凝固成型产它可以是砂模、金属模或其他材中取出进行后续的加工和处理这,,这种方法能制造出复杂形状的零件质制成能够承受熔融金属的压力和个过程要求精密的温度控制和模具结,温度构设计铸造工艺的分类与特点砂型铸造金属模铸造12利用砂型进行铸造可以制造利用金属模具进行铸造可以,,各种复杂形状的铸件广泛实现高精度、高表面质量的应用于汽车、机械、航空等铸件生产常用于制造小型行业精密零件压铸工艺投资铸造34利用高压力注入熔融金属至利用可熔模型制作铸件适用,模具中可以快速制造复杂的于制造精密复杂的铸件常,薄壁铸件广泛用于制造汽用于航空航天和医疗设备制车和电子产品零件造锻造工艺的基本原理材料变形高效成型优异性能锻造工艺通过对金属材料施加外力使其锻造采用各种专用设备如锻锤、锻压机锻造工艺能够优化零件的内部组织结构,,,发生塑性变形从而获得所需的零件形状等能快速高效地将毛坯加工成所需的零提高其强度、韧性等性能指标广泛应用,,,和尺寸件于航空、机械等领域锻造工艺的分类与特点热锻造冷锻造在高温下对金属进行成形可以在常温下对金属进行成形可以,,获得复杂的形状和高强度应获得精密零件和更好的表面质用广泛成本较低量适用于生产大批量产品,自由锻造冲压锻造通过锤击或挤压等方式对金属利用模具和压力对金属进行成进行手工成形可以制造出独特形可以实现批量生产工艺简,,的复杂形状但效率相对较低单适用于普通零件制造,焊接工艺的基本原理能量转换材料熔融金属冶金反应应力变形控制焊接过程中利用电弧、气在高温作用下母材和填充在焊接过程中高温会引发焊接过程中的局部加热和冷,,,体火焰或其他热源产生高温材料如焊丝发生熔融熔母材和填充材料之间的冶金却会产生残余应力和变形,将母材局部加热熔融并凝池中的金属液体凝固后形成反应形成组织和性能与原需要采取相应的工艺措施进,,固连接这种能量转换是焊焊缝将工件牢固地连接在材料不同的焊缝金属这是行控制,接工艺的基础一起焊接工艺的关键焊接工艺的分类与特点手工电弧焊气体保护焊激光焊接利用熔化的金属电极与工件之间产生的利用熔化的金属电极与工件之间产生的利用高能激光束聚焦产生的高温来连接电弧高温来熔化和连接工件的基本焊接电弧高温来熔化和连接工件并利用惰性工件的一种高能密度焊接方法焊缝细,方法操作简单、设备费用低、适用于气体保护焊缝的基本焊接方法焊接质小热影响区小适用于薄板材料的精密焊,,多样的焊接位置量好效率高接,切削加工工艺的基本原理切削原理切屑形成切削加工通过利用切削刀具对工件切削过程中工件材料在刀具作用下,表面施加压力和切割从而实现去除被剪切、压缩和拉伸形成连续或间,,多余材料的目的断的切屑热量产生刀具寿命切削过程中会产生大量的热量主要合理的切削参数可延长刀具使用寿,源于工件和刀具之间的摩擦以及切命提高加工效率和零件质量,屑的变形切削加工工艺的分类与特点常见切削加工工艺切削加工的动力学特点12包括车削、钻削、铣削、刨切削加工过程中存在复杂的削等每种工艺都有其独特的动力学效应需要精确控制切,,应用场景和加工特点削参数以获得理想的加工效果表面质量要求材料适应性34切削加工通常要求较高的表不同材料的机械性能差异较面粗糙度和精度需要选择合大需要针对性地选择合适的,,适的刀具并调整工艺参数切削工艺和加工参数特种加工工艺概述除了传统的铸造、锻造和切削等加工工艺外，还有一些特殊的加工方法被称为特种加工工艺这些工艺包括电化学加工、,电火花加工、激光加工、水射流加工等这些工艺在一些特殊应用中发挥了独特的作用如加工硬质材料、复杂结构件以及,某些微小零件等公差与配合的基本概念公差的概念配合的概念公差是指在制造或测量中允许的尺寸范围它可以确保部件能配合是指两个相配合的零件之间的间隙或干涉量合理的配合正常装配和使用公差的大小取决于制造精度和部件的用途有利于零件的装配和使用寿命配合可分为过渡配合、干涉配合和间隙配合等类型公差的分类与表示方法公差尺寸分类公差尺寸表示方法公差等级选择公差分为上公差和下公差上公差指允公差通常用两种方法表示一是在制图时不同的零件和应用场景对应着不同的公:许尺寸大于标称尺寸的最大值，下公差在尺寸后标注公差值如二是使用差等级要求例如对精密零件来说需要,20±

0.1;,指允许尺寸小于标称尺寸的最大值这公差等级如等这两种方法各有优缺选用较小的公差等级而大尺寸构件可选,IT7,些数值通常以数字和符号的形式表示点需根据具体情况选择用较大公差等级,配合的分类与选择原则配合分类按尺寸公差、配合对象、接触面积、使用环境等不同标准将配合划分为多种类型选择原则根据工艺要求、使用条件、成本等因素来选择合适的配合方式保证产品质量和使用性能配合精度选择合适的配合精度可提高产品性能和使用寿命,但需权衡制造成本表面质量及其测量技术表面质量是机械零件性能和使用寿命的重要因素通过各种测量技术如粗,糙度测量、光泽度测量和轮廓测量等可以准确评估零件表面的质量状况为,,生产、检验和维修提供重要依据表面质量的测量不仅能反映零件表面的几何特征也能揭示表面材料的物理,化学性能对于提高产品质量、优化加工工艺和分析故障原因具有重要意义,材料成分与性能指标材料成分机械性能12材料的化学组成决定了其基材料的拉伸强度、屈服强度本性能例如金属材料的强度、硬度和韧性等是衡量机械,、耐腐蚀性和热传导性等性能的主要指标需要根据产,合理控制材料成分是确保产品要求进行优化品质量的关键物理性能化学性能34材料的密度、熔点、导电性材料的耐腐蚀性、耐化学性和耐热性等物理特性也会影和耐老化性等都是重要的化响产品的使用性能需要将这学性能指标确保产品在特定,,些因素纳入考虑范围环境下的使用寿命材料的分类和选择原则金属材料陶瓷材料包括钢铁、有色金属等，具有以氧化物、碳化物等为主，具良好的机械性能和加工性能有优异的耐高温和耐磨性用选择时需考虑成本、强度、耐于制造工艺装备和特种零件腐蚀等因素复合材料选材原则由两种或两种以上不同材料组根据使用环境、工艺要求、成成，具有优于单一材料的性能本因素等选择最佳材料，确保应用于航空航天、交通等领制造过程和使用性能域机械制图的基本内容图纸类型尺寸标注公差标注技术说明机械制图包括基本视图图、尺寸标注是制图的核心内容公差标注指明零件的允许误制图还包括材料、工艺、热断面图、剖视图、局部放大包括直线尺寸、角度尺寸差范围确保可靠的产品质处理等技术说明为零件的,,,图等多种类型的图纸用以和坐标尺寸遵循统一的标量是制图的重要内容之一制造和装配提供必要的信息,,,准确表达零件的形状、尺寸注规则和方法、公差和材料等信息机械制图的基本原则视图合理呈现尺寸标注完整12选择恰当的视图角度使零件在图纸上标注必要的尺寸确,,结构能够清晰准确地表达保零件制造和装配的精度公差要求合理制图图形规范34根据产品用途和工艺条件合遵循机械制图的标准符号和,理设置公差满足产品质量要线型确保图纸表达清晰有效,,求机械零件的典型结构机械零件是组成机械设备的基本单元常见的机械零件包括轴、轴承、齿轮、楔键、销等每种零件都有其独特的结构特点以满足不同的功能需求,,如传递力矩、实现运动、支撑承载等零件结构设计需要考虑强度、刚度、效率、成本等因素确保机械设备能够可靠、高效地运行,机械装配图的基本要素零件识别尺寸标注装配顺序机械装配图应包含所有需要装配的零件装配图中应该标注每个零件的关键尺寸装配图应该清楚地表示出正确的装配顺,信息并以爆炸图的形式清晰地展示每个以确保零件能够正确地装配到整机上序以便于生产人员正确地完成整个装配,,零件及其位置关系过程典型机械零件装配过程准备工作1检查零件是否完好无损，准备必要的工具和辅助设备定位装配2根据装配图进行定位和对准，确保零件能正确组装紧固连接3使用螺栓、焊接等方式进行稳固连接，确保装配质量检查调试4检查装配是否合格，必要时进行调试以确保机械性能机械生产的基本设备切削机床焊接设备如车床、铣床、钻床等用于切如电弧焊机、氧乙炔焊机等用,,削加工各种机械零件能够高于将金属零件通过熔融连接的效地加工出所需的零件形状方式组装成完整的机械产品铸造设备锻造设备如铸造模具、浇铸系统、熔炼如锻造锤、压力机等通过塑性,炉等用于将金属熔融并浇注成变形的方式制造出所需的机械,所需形状的零件零件可以加工出复杂形状的零件机械生产的基本方式批量生产定制生产针对一定数量的产品采用标准化生根据客户的特殊需求采用柔性生产,,产线提高生产效率和产品质量方式灵活制造个性化产品,,样机研制自动化生产在小批量生产阶段通过不断改进原采用机器人、数控设备等提高生产,,型优化产品设计和性能效率降低人工成本和错误率,,机械制造的质量管理质量检查和测试全面质量管理智能制造采用严格的质量检查和测试标准确保生建立健全的质量管理体系从原材料采购利用先进的工厂自动化技术和信息化系,,产过程中各个环节的产品质量符合要求、生产制造到成品交付全程监控和管理统提高生产效率和产品质量的一致性,,产品质量机械制造的经济效益生产成本降低高效的机械制造流程可以大幅降低材料消耗、能源使用和人工成本，提高企业盈利能力产品质量提高先进的机械设备和精密测量技术可以确保产品质量稳定减少返,工和维修费用交货周期缩短自动化生产和仓储物流的应用可以缩短交货时间提高客户满意,度市场竞争力增强更低的成本、更高的质量和更快的交付能力可以帮助企业在同行业中占据优势地位机械制造的发展趋势智能化1工厂自动化和智能化生产绿色化2注重环保、节能减排个性化3满足个性化需求的定制生产在未来的机械制造行业中智能化、绿色化和个性化是主要的发展趋势自动化和智能制造技术将大幅提高生产效率同时环保和节,,能也成为重要考量因素此外定制化生产将成为满足消费者需求的关键这些趋势将推动机械制造业向更加先进、环保和灵活的,方向发展。