【正文】 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 第一講 機(jī)械 制造 實(shí)習(xí)概論 一、現(xiàn)代制造在社會(huì)生產(chǎn)和發(fā)展中的重要地位 1. 社會(huì)財(cái)富的主要 創(chuàng)造方式 2. 社會(huì) 活動(dòng) 的基本手段 3. 科學(xué) 進(jìn)步 和發(fā)展的推動(dòng)力量 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 二、機(jī)械制造是國民經(jīng)濟(jì)（工業(yè)）的基礎(chǔ) 1. 商品 生產(chǎn) 的一種主要 形式 。 2. 各工業(yè)領(lǐng)域所需設(shè)備的主要來源。 如 發(fā)電設(shè)備 與能源 發(fā)動(dòng)機(jī) 與飛行器 冶金設(shè)施 與金屬 化工設(shè)施 與化工 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 三、機(jī)械制造的生產(chǎn)方式 機(jī)械制造業(yè)發(fā)展至今 , 按其生產(chǎn)方式的變化可劃分為 : 。手工制作及早期的工業(yè)生產(chǎn)均屬于這種方式。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 。這是一種隨著運(yùn)輸機(jī)械、施工機(jī)械和機(jī)床等大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的出現(xiàn)而產(chǎn)生的生產(chǎn)方式。汽車等大批量生產(chǎn)屬于這種生產(chǎn)方式。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 。數(shù)控機(jī)床、 加工中心 等新型機(jī)電一體化加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)器設(shè)備之間的信息交流 , 機(jī)器設(shè)備可通過獲得的信息 , 快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)加工。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 。是制造理念的飛躍 , 把單向的產(chǎn)品制造鏈組成為有機(jī)的制造系統(tǒng) , 柔性制造系統(tǒng) (FMS) 、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS) 是這種生產(chǎn)方式的典型代表。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 。全新的生產(chǎn)方式。它試圖使用制造系統(tǒng)本身具有的人工智能 , 并引入了新的制造哲理和組織形式。使人們夢寐以求的 “ 無圖紙加工 ” 、 “ 無人化加工 ” 、 “ 無害化加工 ” 成為可能 。 未來工廠中的操作工人將會(huì)由堆垛機(jī)器人來代替，實(shí)現(xiàn)工廠無人化 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 四、機(jī)械制造的一般過程 零 件 精 加 工 最終 熱處理 預(yù)備 熱處理 切削 加工 成 形 加 工 設(shè) 計(jì) 選 材 裝 配 機(jī) 器 維修 市場 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) CAD系統(tǒng)的硬件基本組成 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)：概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、手工繪圖等 現(xiàn)代設(shè)計(jì)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD等 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 智能 CAD系統(tǒng) 開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) CAD系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu) 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 成形加工 獲得零件初步外形的毛坯?；竟に囉校? （ 1）鑄造成形，如 曲軸 、 箱體 、 床身等 （ 2）壓力加工成形（鍛造、沖壓等） ，鍛造如 齒輪 、 軸 等，沖壓如 車身 、 儀器殼體 等 （ 3）焊接成形， 船體 、 橋梁等 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 熱處理 預(yù)備熱處理： 賦予毛坯良好的加工性能，如鍛件、鑄件的退火 最終熱處理： 賦予半成品良好的使用性能，如經(jīng)粗加工后半成品要進(jìn)行淬火和回火 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 切削加工 獲得設(shè)計(jì)所要求的精度，基本工藝：車削、 銑削 、刨削、磨削、鉗工等 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 裝配 把各零件和部件組裝成最終產(chǎn)品。 隨著對產(chǎn)品功能和可靠性 的要求越來越高，裝配已成為生產(chǎn)中最重要的一環(huán)。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 五、機(jī)械制造技術(shù)新進(jìn)展 １ .在制造業(yè)自動(dòng)化發(fā)展方面 （ 1）機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)水平 , 實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化 。產(chǎn)品生產(chǎn)普遍采用CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM/ERP。 自動(dòng)化灌制線 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 2）在加工技術(shù)方面也已實(shí)現(xiàn)了底層的自動(dòng)化 。 包括廣泛地采用加工中心 (或數(shù)控技術(shù) ) 、自動(dòng)引導(dǎo)小車 (AGV) 等。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 3）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) 它是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上 , 通過計(jì)算機(jī)及軟件 , 將制造廠全部生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng) 有機(jī)地集成 起來 , 并適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。 北京第一機(jī)床廠通過實(shí)施 C1MS工程，主導(dǎo)產(chǎn)品變形設(shè)計(jì)周期縮短 1／ 2，庫存占用資金減少 10％， 生產(chǎn)計(jì)劃編制效率提高40一 60倍。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 4）智能制造系統(tǒng) 是指將專家系統(tǒng)、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等 人工智能技術(shù) 應(yīng)用到制造系統(tǒng)中 , 以解決復(fù)雜的決策問題 , 提高制造系統(tǒng)的水平和實(shí)用性。 高精度和快速 3D機(jī)器人視覺系統(tǒng)顯示天窗的組裝并進(jìn)行完整的質(zhì)量檢查 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 5）并行工程 對產(chǎn)品設(shè)計(jì)和相關(guān)過程進(jìn)行集成，開展 并行設(shè)計(jì) 的一種系統(tǒng)化方法。并行工程是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段側(cè)重于 同時(shí)考慮產(chǎn)品全生命周期 中的各種主要性能指標(biāo)，避免在產(chǎn)品研制后期出現(xiàn)不必要的返工與重復(fù)性工作。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 6）敏捷制造 敏捷制造是采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) , 以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè) , 構(gòu)成虛擬制造環(huán)境 , 以 競爭合作 為原則 , 在虛擬制造環(huán)境內(nèi) 動(dòng)態(tài)選擇 合作伙伴 , 并通過組成虛擬企業(yè)來適應(yīng)持續(xù)多變 、 無法預(yù)料的市場變化 ， 使各合作伙伴既保證各自的利益 , 又能獲得共同利益的一種全新的生產(chǎn) 組織模式和制造模式 , 目前敏捷制造仍在發(fā)展研究中 。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方向上 : （ 1）精密工程技術(shù) 以超精密加工的前沿部分、微細(xì)加工、納米技術(shù)為代表 , 將進(jìn)入微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 超精密加工的加工精度：在 2022 年已達(dá)到１－１０ nm ； ATP酶（分子馬達(dá)） 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 在 21 世紀(jì)初開發(fā)的分子束生長技術(shù)、離子注入技術(shù)和材料合成、掃描隧道工程 (STE) 可使加工精度達(dá)到 １ nm； 美國康納爾大學(xué)研制成的 納米直升機(jī) 示意圖 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 現(xiàn)在精密工程正向其終極目標(biāo) 原子級精度 的加工逼近 , 也就是說 , 可以做到移動(dòng) 原子級別 的加工 。 用掃描隧道顯微鏡的針尖在銅表面上搬運(yùn)和操縱48個(gè)原子，使它們排成圓形。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 2）機(jī)械制造的高度自動(dòng)化 以 CIMS和敏捷制造等的進(jìn)一步發(fā)展為代表。加工設(shè)備正向著 高精、高速、多能、復(fù)合、控制智能化、安全環(huán)保 等方向發(fā)展。 在結(jié)構(gòu)布局上也已突破了傳統(tǒng)機(jī)床原有的格式。日本 Mazak 公司在產(chǎn)品綜合樣本中展示出一種未來機(jī)床 , 該機(jī)床在外形上猶如太空飛行器 , 加工過程中噪音、油污、粉塵等將不再給環(huán)境帶來危害。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 造業(yè)的三個(gè)發(fā)展方向 （ 1）制造的全球化 可以說是 21 世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化最重要的發(fā)展趨勢。競爭激烈，技術(shù)快速發(fā)展 , 企業(yè)既競爭又合作，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。 技術(shù)基礎(chǔ)是 網(wǎng)絡(luò)化、集成化和標(biāo)準(zhǔn)化 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 2）虛擬化 虛擬化是指設(shè)計(jì)過程中的 擬實(shí)技術(shù) 和制造過程中的 虛擬技術(shù) 。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的 擬實(shí)技術(shù) 指面向產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能分析技術(shù) , 以優(yōu)化產(chǎn)品本身 性能和成本為目標(biāo)。 制造過程中的 虛擬技術(shù) 指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗(yàn) , 檢驗(yàn)產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性 , 以優(yōu)化產(chǎn)品的 制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本 為目標(biāo)。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 虛擬化的 核心 是計(jì)算機(jī)仿真。 虛擬化軟件 有可能形成 21 世紀(jì)最大的軟件產(chǎn)業(yè)。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 3）綠色化 綠色制造則通過 綠色生產(chǎn)過程 (綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理 ) 生產(chǎn)出 綠色產(chǎn)品 , 產(chǎn)品使用完以后再通過 綠色處理 后加以回收利用。 藍(lán)寶石顯卡環(huán)保產(chǎn)品生產(chǎn)線 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 綠色制造技術(shù)有以下幾個(gè)方面 ： （ 1）精密成形技術(shù) 精密成形技術(shù)包括 : 精密鑄造 (濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯 ) 、精密鍛壓 (冷濕精密成形、精密沖裁 ) 、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 2）無切削液加工 無切削液加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工行業(yè) , 無切削液加工簡化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題 , 如廢液排放和回收等等。 （ 3） 快速成形技術(shù) 快速原型零件制造技術(shù) (RPM) , 其設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)所采用的材料 去除 的原則 , 而采用 添加、累積 的原理。其代表性技術(shù)有分層實(shí)體制造 (LOM) , 熔化沉積制造 (FDM) 等等。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 機(jī)械制造實(shí)習(xí) （ 1）教學(xué)目的 獲得有關(guān)機(jī)械制造及其技術(shù)的基礎(chǔ)知識和一定的工程實(shí)踐能力，并在工程意識、創(chuàng)新精神、社會(huì)意識以及勞動(dòng)觀念方面得到培養(yǎng)和鍛煉。 （ 2）學(xué)習(xí)方法 多練精練，熟練基本技能 注意多學(xué)科綜合，提高綜合能力 自主研學(xué)，積極參加各項(xiàng)創(chuàng)新活動(dòng) 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 第二講 工程材料性能 一、力學(xué)性能：強(qiáng)度、塑性、韌性、硬度等 二、物理性能：導(dǎo)電性、磁性、光學(xué)性能等 三、化學(xué)性能：抗氧化性、耐腐蝕等 四、工藝性能：鑄造、鍛造（沖壓）、焊接、熱處理、切削加工等 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 一、力學(xué)性能 1. 強(qiáng)度 強(qiáng)度是指在外力作用下材料抵抗變形和斷裂的能力 。 屈服點(diǎn)是表示材料抵抗微量塑性變形的能力 。用 σ s表示 ， 單位為 MPa 。 零 （ 構(gòu) ） 件在工程中一般不允許發(fā)生塑性變形 ， 所以 σ s是設(shè)計(jì)時(shí)的主要參數(shù) 。 強(qiáng)度極限是表示材料抵抗最大均勻變形的應(yīng)力 ， 用 σ b表示 ， 單位為 MPa 。 σ b是設(shè)計(jì)選材的主要參數(shù)之一 。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 2. 塑性 材料在外力的作用下 ,產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的性能稱為塑性。其大小用伸長率 δ和斷面收縮率 ψ來表示。 %100001 ???LLL? %100010 ???AAA? δ、 ψ愈大 ， 表示材料的塑性愈好 。 塑性是壓力加工成形的重要參數(shù) ， 另一方面 ， 材料具有一定塑性可以提高零件使用的可靠性 。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 3. 硬度 布氏硬度原理 洛氏硬度原理 維氏硬度原理 硬度是在外力作用下材料抵抗局部塑性變形的能力 。 常用的硬度有布氏硬度 、 洛氏硬度和維氏硬度 。 東南大學(xué)機(jī)械制造實(shí)習(xí) 硬度指標(biāo) 符號 壓頭類型 單位 應(yīng)用特點(diǎn) HB 淬火鋼球、粉末冶金球 MPa 測量結(jié)果準(zhǔn)確、但壓痕大，不適合成品檢驗(yàn) HR 淬火鋼球、 金剛石圓錐 無量綱 測量操作簡便，壓痕小，適合成品或零件的硬度測量，還可檢測薄工件或表面較薄硬化層的硬度 HV 金剛石圓錐 MPa 載荷小 ， 壓痕淺 ，