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机械设备制造

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机械制造指从事各种动力机械、起重运输机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的工业部门。机械制造业为整个国民经济提供技术装备。

定义

机械产品是指机械厂家向用户或市场所提供的成品或附件如汽车、发动机、机床等都称为机械产品.任何机械产品按传统的习惯都可以看作由若干部件组成部件又可分为不同层次的子部件(也称分部件或组件)直至最基本的零件单元。

生产流程

产品的生产过程是指把原材料变为成品的全过程。机械产品的生产过程一般包括:

⑴生产与技术的准备如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造、生产计划的编制、生产资料的准备等;

⑵毛坯的制造如铸造、锻造、冲压等;

⑶零件的加工切削加工、热处理、表面处理等;

⑷产品的装配如总装、部装、调试检验和油漆等;

⑸生产的服务如原材料、外购件和工具的供应、运输、保管等。

生产类型

企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类称为生产类型。生产类型一般可分为:单件生产、成批量生产、大批量生产三种类型。

单件生产

单件生产的基本特点是:生产的产品种类繁多,每种产品的产量很少,而且很少重复生产。例如重型机械产品制造和新产品试制等都属于单件生产。

成批生产

成批生产的基本特点是:分批地生产相同的产品,生产呈周期性重复。如机床制造、电机制造等属于成批生产。成批生产又可按其批量大小分为小批生产、中批生产、大批生产三种类型。其中,小批生产和大批生产的工艺特点分别与单件生产和大量生产的工艺特点类似;中批生产的工艺特点介于小批生产和大批生产之间。

大量生产

大量生产的基本特点是:产量大、品种少,大多数工作地长期重复地进行某个零件的某一道工序的加工。例如,汽车、拖拉机、轴承等的制造都属于大量生产。

产品设计

产品设计是企业产品开发的核心,产品设计必须保证技术上的先进性与经济上的合理性等。

产品的设计一般有三种形式,即:创新设计、改进设计和变形设计。创新设计(开发性设计)是按用户的使用要求进行的全新设计;改进设计(适应性设计)是根据用户的使用要求,对企业原有产品进行改进或改型的设计,即只对部分结构或零件进行重新设计;变形设计(参数设计)仅改进产品的部分结构尺寸,以形成系列产品的设计。产品设计的基本内容包括:编制设计任务书、方案设计、技术设计和图样设计。

工艺设计

工艺设计的基本任务是保证生产的产品能符合设计的要求,制定优质、高产、低耗的产品制造工艺规程,制订出产品的试制和正式生产所需要的全部工艺文件。包括:对产品图纸的工艺分析和审核、拟定加工方案、编制工艺规程、以及工艺装备的设计和制造等。

零件加工

零件的加工包括坯料的生产、以及对坯料进行各种机械加工、特种加工和热处理等,使其成为合格零件的过程。极少数零件加工采用精密铸造或精密锻造等无屑加工方法。通常毛坯的生产有铸造、锻造、焊接等;常用的机械加工方法有:钳工加工、车削加工、钻削加工、刨削加工、铣削加工、镗削加工、磨削加工、数控机床加工、拉削加工、研磨加工、珩磨加工等;常用的热处理方法有:正火、退火、回火、时效、调质、淬火等;特种加工有:电火花成型加工、电火花线切割加工、电解加工、激光加工、超声波加工等。只有根据零件的材料、结构、形状、尺寸、使用性能等,选用适当的加工方法,才能保证产品的质量,生产出合格零件。

检验

检验是采用测量器具对毛坯、零件、成品、原材料等进行尺寸精度、形状精度、位置精度的检测,以及通过目视检验、无损探伤、机械性能试验及金相检验等方法对产品质量进行的鉴定。

测量器具包括量具和量仪。常用的量具有钢直尺、卷尺、游标卡尺、卡规、塞规、千分尺、角度尺、百分表等,用以检测零件的长度、厚度、角度、外圆直径、孔径等。另外螺纹的测量可用螺纹千分尺、三针量法、螺纹样板、螺纹环规、螺纹塞规等。

常用量仪有浮标式气动量仪、电子式量仪、电动式量仪、光学量仪、三坐标测量仪等,除可用以检测零件的长度、厚度、外圆直径、孔径等尺寸外,还可对零件的形状误差和位置误差等进行测量。

特殊检验主要是指检测零件内部及外表的缺陷。其中无损探伤是在不损害被检对象的前提下,检测零件内部及外表缺陷的现代检验技术。无损检验方法有直接肉眼检验、射线探伤、超声波探伤、磁力探伤等,使用时应根据无损检测的目的,选择合适的方法和检测规范。

装配调试

任何机械产品都是由若干个零件、组件和部件组成的。根据规定的技术要求,将零件和部件进行必要的配合及联接,使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配。将零件、组件装配成部件的过程称为部件装配;将零件、组件和部件装配成为最终产品的过程称为总装配。装配是机械制造过程中的最后一个生产阶段,其中还包括调整、试验、检验、油漆和包装等工作。

常见的装配工作内容包括:清洗、联接、校正与配作、平衡、验收、试验。

入库

企业生产的成品、半成品及各种物料为防止遗失或损坏,放入仓库进行保管,称为入库。

入库时应进行入库检验,填好检验记录及有关原始记录;对量具、仪器及各种工具做好保养、保管工作;对有关技术标准、图纸、档案等资料要妥善保管;保持工作地点及室内外整洁,注意防火防湿,做好安全工作。

过程

金属切削的过程是刀具与工件相互运动、相互作用的过程。

刀具与工件的相对运动可以分解为两个方面,一个是主运动,另一个是进给运动。使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动,称为主运动。刀刃上选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。主运动特点是运动速度最高,消耗功率最大。主运动一般只有一个。

保证金属的切削能连续进行的运动,称为进给运动。工件或刀具每转或每一行程时,工件和刀具在进给运动方向的相对位移量,称为进给量。进给运动的特点是运动速度低,消耗功率小。进给运动可以有几个,可以是连续运动,也可以是间歇运动。

金属切削过程是通过刀具切削工件切削层而进行的。在切削过程中,刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层,被称为切削层。切削层的截面尺寸被称为切削层参数。

加工方法

机床型号繁多,大小不一。现代机床的种类几乎是无限的。有的机床小得可以安装在工作台上,有的机床大得要建造专门的厂房才能容纳得下。有的机床相当简单,而有的机床的构造和操作非常复杂。

不管机床是大是小,是简单还是复杂,都可分为六大类,这六大类也就是使金属成型的六种基该方法。

1钻削

钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动,钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单,加工精度相对较低,可钻通孔、盲孔,更换特殊刀具,可扩、锪孔,铰孔或进行攻丝等加工。

钻床可分为下列类型:

⑴台式钻床:可安放在作业台上,主轴垂直布置的小型钻床。

⑵立式钻床:主轴箱和工作台安置在立柱上,主轴垂直布置的钻床。

⑶摇臂钻床:摇臂可绕立柱回转、升降,通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。

⑷铣钻床:工作台可纵横向移动,钻轴垂直布置,能进行铣削的钻床。

⑸深孔钻床:使用特制深孔钻头,工件旋转,钻削深孔的钻床。

⑹平端面中心孔钻床:切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。

⑺卧式钻床:主轴水平布置,主轴箱可垂直移动的钻床。

2车削

车床是指以工件旋转为主运动,车刀移动为进给运动加工回转表面的机床。它可用于加工各种回转成型面,例如:内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹以及端面、沟槽、滚花等。它是金属切削机床中使用最广,生产历史最久,品种最多的一种机床。

车床的种类型号很多,按其用途,结构可分为:仪表车床、卧式车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、转塔车床、立式车床、多刀半自动车床、专门化车床等。普通机床是用于车削工件的最常见的机床。车削是从工件上切除金属的加工。在工件旋转的同时,刀具切入工件或沿着工件车削。

镗孔是把金属工件上已钻出或铸出的孔加以扩大或作进一步加工的加工方法。在车床上镗孔是通过单刃刀具一面旋转一面向工件进刀完成的。

3铣削

铣床系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动,工件(和)铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽,也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床的种类很多,按其结构分主要有:

⑴台式铣床:小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。

⑵悬臂式铣床:铣头装在悬臂上的铣床,床身水平布置,悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动,铣头沿悬臂导轨移动。

⑶滑枕式铣床:主轴装在滑枕上的铣床,床身水平布置,滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动,滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。

⑷龙门式铣床:床身水平布置,其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上,可沿其导轨移动。通常横梁可沿立柱导轨垂向移动,工作台可沿床身导轨纵向移动。用于大件加工。

⑸平面铣床:用于铣削平面和成型面的铣床,床身水平布置,通常工作台沿床身导轨纵向移动,主 轴可轴向移动。它结构简单,生产效率高。

⑹仿形铣床:对工件进行仿形加工的铣床。一般用于加工复杂形状工件。

⑺升降台铣床:具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床,通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。

⑻摇臂铣床:摇臂装在床身顶部,铣头装在摇臂一端,摇臂可在水平面内回转和移动,铣头能在摇臂的端面上回转一定角度的铣床。

⑼床身式铣床:工作台不能升降,可沿床身导轨作纵向移动,铣头或立柱可作垂直移动的铣床。

⑽专用铣床:例如工具铣床:用于铣削工具模具的铣床,加工精度高,加工形状复杂。

4磨削

磨床系指用磨具或磨料加工工件各种表面的机床。一般用于对零件淬硬表面做磨削加工。通常,磨具旋转为主运动,工件或磨具的移动为进给运动,其应用广泛、加工精度高、表面粗糙度Ra值小,磨床可分为十余种:

⑴外圆磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。

⑵内圆磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。

⑶坐标磨床:具有精密坐标定位装置的内圆磨床。

⑷无心磨床:工件采用无心夹持,一般支承在导轮和托架之间,由导轮驱动工件旋转,主要用于磨削圆柱形表面的磨床。

⑸平面磨床:主要用于磨削工件平面的磨床。

⑹砂带磨床:用快速运动的砂带进行磨削的磨床。

⑺珩磨机:用于珩磨工件各种表面的磨床。

⑻研磨机:用于研磨工件平面或圆柱形内,外表面的磨床。

⑼导轨磨床:主要用于磨削机床导轨面的磨床。

⑽工具磨床:用于磨削工具的磨床。

⑾多用磨床:用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面,并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。

⑿专用磨床:从事对某类零件进行磨削的专用机床。按其加工对象又可分为:花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。[1] 

5刨削

刨床系指用刨刀加工工件表面的机床。刀具与工件做相对直线运动进行加工,主要用于各种平面与沟槽加工,也可用于直线成形面的加工。按其结构可分为以下类型:

⑴悬臂刨床:具有单立柱和悬臂的刨床,工作台沿床身导轨作纵向往复运动,垂直刀架可沿悬臂导轨横向移动、侧刀架沿立柱导轨垂向移动。

⑵龙门刨床:具有双立柱和横梁,工作台沿床身导轨作纵向往复运动,立柱和横梁分别装有可移动侧刀架和垂直刀架的刨床。

⑶牛头刨床:刨刀安装在滑枕的刀架上作纵向往复运动的刨床。通常工作台作横向或垂向间歇进给运动。⑷插床(立刨床):该类机床刀具在垂

直面内作往复运动,工作台做进给运动。

6镗削

镗床系指主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床。通常,镗刀旋转为主运动,镗刀或工件的移动为进给运动。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工,此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工:[1] 

⑴卧式镗床:镗轴水平布置并做轴向进给,主轴箱沿前立柱导轨垂直移动,工作台做纵

向或横向移动,进行镗削加工。这种机床应用广泛且比较经济,它主要用于箱体(或支架)类零件的孔加工及其与孔有关的其他加工面加工。

⑵坐标镗床:具有精密坐标定位装置的镗床,它主要用于镗削尺寸、形状、特别是位置精度要求较高的孔系,也可用于精密坐标测量、样板划线、刻度等工作。

⑶精镗床:用金刚石或硬质合金等刀具,进行精密镗孔的镗床。

⑷深孔镗床:用于镗削深孔的镗床。

⑸落地镗床:工件安置在落地工作台上,立柱沿床身纵向或横向运动。用于加工大型工件。

此外还有能进行铣削的铣镗床,或进行钻削的深孔钻镗床。

切削机床

分类

机床主要是按加工方法和所用刀具进行分类,根据国家制定的机床型号编制方法,机床分为11大类:车床,钻床,镗床,磨床,齿轮加工机床,螺纹加工机床,铣床,刨插床,拉床,锯床和其他机床。在每一类机床中,又按工艺范围,布局型式和结构性能分为若干组,每一组又分为若干个系(系列)。

除了上述基本分类方法外,还有其它分类方法:

⑴按照万能性程度,机床可分为:

①通用机床 工艺范围很宽,可完成多种类型零件不同工序的加工,如卧式车床、万能外圆磨床及摇臂钻床等。

②专门化机床 工艺范围较窄,它是为加工某种零件或某种工序而专门设计和制造的,如铲齿车床、丝杠铣床等。

③专用机床 工艺范围最窄,它一般是为某特定零件的特定工序而设计制造的,如大量生产的汽车零件所用的各种钻、镗组合机床。

⑵按照机床的工作精度,可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。

⑶按照重量和尺寸,可分为仪表机床、中型机床(一般机床)、大型机床(质量大于10t)、重型机床(质量在30t以上)和超重型机床(质量在100t以上)。

⑷按照机床主要器官的数目,可分为单轴、多轴、单刀、多刀机床等。

⑸按照自动化程度不同,可分为普通、半自动和自动机床。

自动机床具有完整的自动工作循环,包括自动装卸工件,能够连续的自动加工出工件。半自动机床也有完整的自动工作循环,但装卸工件还需人工完成,因此不能连续地加工。

机床的工作

机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的,其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。

⑴表面形成运动是使工件获得所要求的表面形状和尺寸的运动,它包括主运动、进给运动和切入运动。主运动是从工件毛坯上剥离多余材料时起主要作用的运动,它可以是工件的旋转运动(如车削)、直线运动(如在龙门刨床上刨削),也可以是刀具的旋转运动(如铣削和钻削)或直线运动(如插削和拉削);进给运动是刀具和工件待加工部分相向移动,使切削得以继续进行的运动,如车削外圆时刀架溜板沿机床导轨的移动等;切入运动是使刀具切入工件表面一定深度的运动,其作用是在每一切削行程中从工件表面切去一定厚度的材料,如车削外圆时小刀架的横向切入运动。

⑵辅助运动主要包括刀具或工件的快速趋近和退出、机床部件位置的调整、工件分度、刀架转位、送夹料,启动、变速、换向、停止和自动换刀等运动。

机床组成

通常由下列基本部分组成:支承部件,用于安装和支承其他部件和工件,承受其重量和切削力,如床身和立柱等;变速机构,用于改变主运动的速度;进给机构,用于改变进给量;主轴箱用以安装机床主轴;刀架、刀库;控制和操纵系统;润滑系统;冷却系统。

机床附属装置包括机床上下料装置、机械手、工业机器人等机床附加装置,以及卡盘、吸盘弹簧夹头、虎钳、回转工作台和分度头等机床附件。

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