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機械設備制造

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機械制造指從事各種動力機械、起重運輸機械、化工機械、紡織機械、機床、工具、儀器、儀表及其他機械設備等生產的工業部門。機械制造業為整個國民經濟提供技術裝備。

定義

機械產品是指機械廠家向用戶或市場所提供的成品或附件如汽車、發動機、機床等都稱為機械產品.任何機械產品按傳統的習慣都可以看作由若干部件組成部件又可分為不同層次的子部件(也稱分部件或組件)直至最基本的零件單元。

生產流程

產品的生產過程是指把原材料變為成品的全過程。機械產品的生產過程一般包括:

⑴生產與技術的準備如工藝設計和專用工藝裝備的設計和制造、生產計劃的編制、生產資料的準備等;

⑵毛坯的制造如鑄造、鍛造、沖壓等;

⑶零件的加工切削加工、熱處理、表面處理等;

⑷產品的裝配如總裝、部裝、調試檢驗和油漆等;

⑸生產的服務如原材料、外購件和工具的供應、運輸、保管等。

生產類型

企業(或車間、工段、班組、工作地)生產專業化程度的分類稱為生產類型。生產類型一般可分為:單件生產、成批量生產、大批量生產三種類型。

單件生產

單件生產的基本特點是:生產的產品種類繁多,每種產品的產量很少,而且很少重復生產。例如重型機械產品制造和新產品試制等都屬于單件生產。

成批生產

成批生產的基本特點是:分批地生產相同的產品,生產呈周期性重復。如機床制造、電機制造等屬于成批生產。成批生產又可按其批量大小分為小批生產、中批生產、大批生產三種類型。其中,小批生產和大批生產的工藝特點分別與單件生產和大量生產的工藝特點類似;中批生產的工藝特點介于小批生產和大批生產之間。

大量生產

大量生產的基本特點是:產量大、品種少,大多數工作地長期重復地進行某個零件的某一道工序的加工。例如,汽車、拖拉機、軸承等的制造都屬于大量生產。

產品設計

產品設計是企業產品開發的核心,產品設計必須保證技術上的先進性與經濟上的合理性等。

產品的設計一般有三種形式,即:創新設計、改進設計和變形設計。創新設計(開發性設計)是按用戶的使用要求進行的全新設計;改進設計(適應性設計)是根據用戶的使用要求,對企業原有產品進行改進或改型的設計,即只對部分結構或零件進行重新設計;變形設計(參數設計)僅改進產品的部分結構尺寸,以形成系列產品的設計。產品設計的基本內容包括:編制設計任務書、方案設計、技術設計和圖樣設計。

工藝設計

工藝設計的基本任務是保證生產的產品能符合設計的要求,制定優質、高產、低耗的產品制造工藝規程,制訂出產品的試制和正式生產所需要的全部工藝文件。包括:對產品圖紙的工藝分析和審核、擬定加工方案、編制工藝規程、以及工藝裝備的設計和制造等。

零件加工

零件的加工包括坯料的生產、以及對坯料進行各種機械加工、特種加工和熱處理等,使其成為合格零件的過程。極少數零件加工采用精密鑄造或精密鍛造等無屑加工方法。通常毛坯的生產有鑄造、鍛造、焊接等;常用的機械加工方法有:鉗工加工、車削加工、鉆削加工、刨削加工、銑削加工、鏜削加工、磨削加工、數控機床加工、拉削加工、研磨加工、珩磨加工等;常用的熱處理方法有:正火、退火、回火、時效、調質、淬火等;特種加工有:電火花成型加工、電火花線切割加工、電解加工、激光加工、超聲波加工等。只有根據零件的材料、結構、形狀、尺寸、使用性能等,選用適當的加工方法,才能保證產品的質量,生產出合格零件。

檢驗

檢驗是采用測量器具對毛坯、零件、成品、原材料等進行尺寸精度、形狀精度、位置精度的檢測,以及通過目視檢驗、無損探傷、機械性能試驗及金相檢驗等方法對產品質量進行的鑒定。

測量器具包括量具和量儀。常用的量具有鋼直尺、卷尺、游標卡尺、卡規、塞規、千分尺、角度尺、百分表等,用以檢測零件的長度、厚度、角度、外圓直徑、孔徑等。另外螺紋的測量可用螺紋千分尺、三針量法、螺紋樣板、螺紋環規、螺紋塞規等。

常用量儀有浮標式氣動量儀、電子式量儀、電動式量儀、光學量儀、三坐標測量儀等,除可用以檢測零件的長度、厚度、外圓直徑、孔徑等尺寸外,還可對零件的形狀誤差和位置誤差等進行測量。

特殊檢驗主要是指檢測零件內部及外表的缺陷。其中無損探傷是在不損害被檢對象的前提下,檢測零件內部及外表缺陷的現代檢驗技術。無損檢驗方法有直接肉眼檢驗、射線探傷、超聲波探傷、磁力探傷等,使用時應根據無損檢測的目的,選擇合適的方法和檢測規范。

裝配調試

任何機械產品都是由若干個零件、組件和部件組成的。根據規定的技術要求,將零件和部件進行必要的配合及聯接,使之成為半成品或成品的工藝過程稱為裝配。將零件、組件裝配成部件的過程稱為部件裝配;將零件、組件和部件裝配成為最終產品的過程稱為總裝配。裝配是機械制造過程中的最后一個生產階段,其中還包括調整、試驗、檢驗、油漆和包裝等工作。

常見的裝配工作內容包括:清洗、聯接、校正與配作、平衡、驗收、試驗。

入庫

企業生產的成品、半成品及各種物料為防止遺失或損壞,放入倉庫進行保管,稱為入庫。

入庫時應進行入庫檢驗,填好檢驗記錄及有關原始記錄;對量具、儀器及各種工具做好保養、保管工作;對有關技術標準、圖紙、檔案等資料要妥善保管;保持工作地點及室內外整潔,注意防火防濕,做好安全工作。

過程

金屬切削的過程是刀具與工件相互運動、相互作用的過程。

刀具與工件的相對運動可以分解為兩個方面,一個是主運動,另一個是進給運動。使工件與刀具產生相對運動而進行切削的最主要的運動,稱為主運動。刀刃上選定點相對于工件的主運動速度稱為切削速度。主運動特點是運動速度最高,消耗功率最大。主運動一般只有一個。

保證金屬的切削能連續進行的運動,稱為進給運動。工件或刀具每轉或每一行程時,工件和刀具在進給運動方向的相對位移量,稱為進給量。進給運動的特點是運動速度低,消耗功率小。進給運動可以有幾個,可以是連續運動,也可以是間歇運動。

金屬切削過程是通過刀具切削工件切削層而進行的。在切削過程中,刀具的刀刃在一次走刀中從工件待加工表面切下的金屬層,被稱為切削層。切削層的截面尺寸被稱為切削層參數。

加工方法

機床型號繁多,大小不一。現代機床的種類幾乎是無限的。有的機床小得可以安裝在工作臺上,有的機床大得要建造專門的廠房才能容納得下。有的機床相當簡單,而有的機床的構造和操作非常復雜。

不管機床是大是小,是簡單還是復雜,都可分為六大類,這六大類也就是使金屬成型的六種基該方法。

1鉆削

鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉為主運動,鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結構簡單,加工精度相對較低,可鉆通孔、盲孔,更換特殊刀具,可擴、锪孔,鉸孔或進行攻絲等加工。

鉆床可分為下列類型:

⑴臺式鉆床:可安放在作業臺上,主軸垂直布置的小型鉆床。

⑵立式鉆床:主軸箱和工作臺安置在立柱上,主軸垂直布置的鉆床。

⑶搖臂鉆床:搖臂可繞立柱回轉、升降,通常主軸箱可在搖臂上作水平移動的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。

⑷銑鉆床:工作臺可縱橫向移動,鉆軸垂直布置,能進行銑削的鉆床。

⑸深孔鉆床:使用特制深孔鉆頭,工件旋轉,鉆削深孔的鉆床。

⑹平端面中心孔鉆床:切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。

⑺臥式鉆床:主軸水平布置,主軸箱可垂直移動的鉆床。

2車削

車床是指以工件旋轉為主運動,車刀移動為進給運動加工回轉表面的機床。它可用于加工各種回轉成型面,例如:內外圓柱面、內外圓錐面、內外螺紋以及端面、溝槽、滾花等。它是金屬切削機床中使用最廣,生產歷史最久,品種最多的一種機床。

車床的種類型號很多,按其用途,結構可分為:儀表車床、臥式車床、單軸自動車床、多軸自動和半自動車床、轉塔車床、立式車床、多刀半自動車床、專門化車床等。普通機床是用于車削工件的最常見的機床。車削是從工件上切除金屬的加工。在工件旋轉的同時,刀具切入工件或沿著工件車削。

鏜孔是把金屬工件上已鉆出或鑄出的孔加以擴大或作進一步加工的加工方法。在車床上鏜孔是通過單刃刀具一面旋轉一面向工件進刀完成的。

3銑削

銑床系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉運動為主運動,工件(和)銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽,也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床的種類很多,按其結構分主要有:

⑴臺式銑床:小型的用于銑削儀器、儀表等小型零件的銑床。

⑵懸臂式銑床:銑頭裝在懸臂上的銑床,床身水平布置,懸臂通常可沿床身一側立柱導軌作垂直移動,銑頭沿懸臂導軌移動。

⑶滑枕式銑床:主軸裝在滑枕上的銑床,床身水平布置,滑枕可沿滑鞍導軌作橫向移動,滑鞍可沿立柱導軌作垂直移動。

⑷龍門式銑床:床身水平布置,其兩側的立柱和連接梁構成門架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上,可沿其導軌移動。通常橫梁可沿立柱導軌垂向移動,工作臺可沿床身導軌縱向移動。用于大件加工。

⑸平面銑床:用于銑削平面和成型面的銑床,床身水平布置,通常工作臺沿床身導軌縱向移動,主 軸可軸向移動。它結構簡單,生產效率高。

⑹仿形銑床:對工件進行仿形加工的銑床。一般用于加工復雜形狀工件。

⑺升降臺銑床:具有可沿床身導軌垂直移動的升降臺的銑床,通常安裝在升降臺上的工作臺和滑鞍可分別作縱向、橫向移動。

⑻搖臂銑床:搖臂裝在床身頂部,銑頭裝在搖臂一端,搖臂可在水平面內回轉和移動,銑頭能在搖臂的端面上回轉一定角度的銑床。

⑼床身式銑床:工作臺不能升降,可沿床身導軌作縱向移動,銑頭或立柱可作垂直移動的銑床。

⑽專用銑床:例如工具銑床:用于銑削工具模具的銑床,加工精度高,加工形狀復雜。

4磨削

磨床系指用磨具或磨料加工工件各種表面的機床。一般用于對零件淬硬表面做磨削加工。通常,磨具旋轉為主運動,工件或磨具的移動為進給運動,其應用廣泛、加工精度高、表面粗糙度Ra值小,磨床可分為十余種:

⑴外圓磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圓柱形和圓錐形外表面的磨床。

⑵內圓磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圓柱形和圓錐形內表面的磨床。

⑶坐標磨床:具有精密坐標定位裝置的內圓磨床。

⑷無心磨床:工件采用無心夾持,一般支承在導輪和托架之間,由導輪驅動工件旋轉,主要用于磨削圓柱形表面的磨床。

⑸平面磨床:主要用于磨削工件平面的磨床。

⑹砂帶磨床:用快速運動的砂帶進行磨削的磨床。

⑺珩磨機:用于珩磨工件各種表面的磨床。

⑻研磨機:用于研磨工件平面或圓柱形內,外表面的磨床。

⑼導軌磨床:主要用于磨削機床導軌面的磨床。

⑽工具磨床:用于磨削工具的磨床。

⑾多用磨床:用于磨削圓柱、圓錐形內、外表面或平面,并能用隨動裝置及附件磨削多種工件的磨床。

⑿專用磨床:從事對某類零件進行磨削的專用機床。按其加工對象又可分為:花鍵軸磨床、曲軸磨床、凸輪磨床、齒輪磨床、螺紋磨床、曲線磨床等。[1] 

5刨削

刨床系指用刨刀加工工件表面的機床。刀具與工件做相對直線運動進行加工,主要用于各種平面與溝槽加工,也可用于直線成形面的加工。按其結構可分為以下類型:

⑴懸臂刨床:具有單立柱和懸臂的刨床,工作臺沿床身導軌作縱向往復運動,垂直刀架可沿懸臂導軌橫向移動、側刀架沿立柱導軌垂向移動。

⑵龍門刨床:具有雙立柱和橫梁,工作臺沿床身導軌作縱向往復運動,立柱和橫梁分別裝有可移動側刀架和垂直刀架的刨床。

⑶牛頭刨床:刨刀安裝在滑枕的刀架上作縱向往復運動的刨床。通常工作臺作橫向或垂向間歇進給運動。⑷插床(立刨床):該類機床刀具在垂

直面內作往復運動,工作臺做進給運動。

6鏜削

鏜床系指主要用鏜刀在工件上加工已有預制孔的機床。通常,鏜刀旋轉為主運動,鏜刀或工件的移動為進給運動。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個孔的精加工,此外還可以從事與孔精加工有關的其他加工面的加工:[1] 

⑴臥式鏜床:鏜軸水平布置并做軸向進給,主軸箱沿前立柱導軌垂直移動,工作臺做縱

向或橫向移動,進行鏜削加工。這種機床應用廣泛且比較經濟,它主要用于箱體(或支架)類零件的孔加工及其與孔有關的其他加工面加工。

⑵坐標鏜床:具有精密坐標定位裝置的鏜床,它主要用于鏜削尺寸、形狀、特別是位置精度要求較高的孔系,也可用于精密坐標測量、樣板劃線、刻度等工作。

⑶精鏜床:用金剛石或硬質合金等刀具,進行精密鏜孔的鏜床。

⑷深孔鏜床:用于鏜削深孔的鏜床。

⑸落地鏜床:工件安置在落地工作臺上,立柱沿床身縱向或橫向運動。用于加工大型工件。

此外還有能進行銑削的銑鏜床,或進行鉆削的深孔鉆鏜床。

切削機床

分類

機床主要是按加工方法和所用刀具進行分類,根據國家制定的機床型號編制方法,機床分為11大類:車床,鉆床,鏜床,磨床,齒輪加工機床,螺紋加工機床,銑床,刨插床,拉床,鋸床和其他機床。在每一類機床中,又按工藝范圍,布局型式和結構性能分為若干組,每一組又分為若干個系(系列)。

除了上述基本分類方法外,還有其它分類方法:

⑴按照萬能性程度,機床可分為:

①通用機床 工藝范圍很寬,可完成多種類型零件不同工序的加工,如臥式車床、萬能外圓磨床及搖臂鉆床等。

②專門化機床 工藝范圍較窄,它是為加工某種零件或某種工序而專門設計和制造的,如鏟齒車床、絲杠銑床等。

③專用機床 工藝范圍最窄,它一般是為某特定零件的特定工序而設計制造的,如大量生產的汽車零件所用的各種鉆、鏜組合機床。

⑵按照機床的工作精度,可分為普通精度機床、精密機床和高精度機床。

⑶按照重量和尺寸,可分為儀表機床、中型機床(一般機床)、大型機床(質量大于10t)、重型機床(質量在30t以上)和超重型機床(質量在100t以上)。

⑷按照機床主要器官的數目,可分為單軸、多軸、單刀、多刀機床等。

⑸按照自動化程度不同,可分為普通、半自動和自動機床。

自動機床具有完整的自動工作循環,包括自動裝卸工件,能夠連續的自動加工出工件。半自動機床也有完整的自動工作循環,但裝卸工件還需人工完成,因此不能連續地加工。

機床的工作

機床的切削加工是由刀具與工件之間的相對運動來實現的,其運動可分為表面形成運動和輔助運動兩類。

⑴表面形成運動是使工件獲得所要求的表面形狀和尺寸的運動,它包括主運動、進給運動和切入運動。主運動是從工件毛坯上剝離多余材料時起主要作用的運動,它可以是工件的旋轉運動(如車削)、直線運動(如在龍門刨床上刨削),也可以是刀具的旋轉運動(如銑削和鉆削)或直線運動(如插削和拉削);進給運動是刀具和工件待加工部分相向移動,使切削得以繼續進行的運動,如車削外圓時刀架溜板沿機床導軌的移動等;切入運動是使刀具切入工件表面一定深度的運動,其作用是在每一切削行程中從工件表面切去一定厚度的材料,如車削外圓時小刀架的橫向切入運動。

⑵輔助運動主要包括刀具或工件的快速趨近和退出、機床部件位置的調整、工件分度、刀架轉位、送夾料,啟動、變速、換向、停止和自動換刀等運動。

機床組成

通常由下列基本部分組成:支承部件,用于安裝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;變速機構,用于改變主運動的速度;進給機構,用于改變進給量;主軸箱用以安裝機床主軸;刀架、刀庫;控制和操縱系統;潤滑系統;冷卻系統。

機床附屬裝置包括機床上下料裝置、機械手、工業機器人等機床附加裝置,以及卡盤、吸盤彈簧夾頭、虎鉗、回轉工作臺和分度頭等機床附件。

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