第0章 机械制造概论

1第0章机械制造概论2狭义制造：从原材料→成品的生产过程中直接起作用的工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、检验、包装等具体操作(物质流)。广义制造=生产美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业。我国将制造业划分为第二产业。CIRP定义：制造包括产品设计、材料选择、制造生产、质量保证、管理和营销等一系列有内在联系的运作和活动。COOPERATIVEINSTITUTIONALRESEARCHPROGRAM制造制造业（一）生产与制造一、机械制造业在国民经济中的地位3机械制造常区分为热加工和冷加工。热加工包括铸造、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等。冷加工指零件的机械加工和机器的装配过程。机械加工工艺研究如何利用切削原理使工件成形，而达到预定的设计要求（包括尺寸精度、形状位置精度和表面质量）。机器的装配工艺研究如何配合和连接零件或部件，而成为半成品和成品，并达到装配精度要求。4制造业是对各种原材料进行加工处理，生产出为用户所需要的最终产品，它们可以是飞机、汽车、计算机、电子仪器，也可以是服装、鞋帽、食品。全球制造业之间的竞争日趋激烈，要赢得用户和市场，企业必须及时为用户提供高品质、低价格产品和最佳服务，即TQCS(Time、Quality、Cost、Service)（二）制造业的作用5制造业是国民经济的支柱产业，占国民经济总收入的60%以上。美国约1/4人口直接从事制造业，其余人口中又有约半数人所做工作与制造业有关。日本由于重视制造业，二战后30年时间，发展成为世界经济大国。机械制造业是制造业的基础，是重中之重。而美国在一段相当长时间内忽视了制造技术的发展，结果导致经济衰退，竞争力下降，出现在家电、汽车等行业不敌日本的局面。直至上世纪80年代初，美国才开始清醒，重新关注制造业的发展，至1994年美国汽车产量重新超过日本。（二）制造业的作用6按2001年统计，我国制造业由29个行业组成，主要的可归为三类：轻工纺织制造业：占30.58%资源（包括原材料和能源）加工工业：占33.93%机械电子制造业：占34.16%。相对发达国家，我国机械电子制造所占比例偏低。以1996年为例：美国为41.6%、日本为43.63%、德国为46.4%、法国为39.63%、英国为37.33%、韩国为45.3%。二、我国制造业的现状7已建立了一个比较完整的工业体系，提供重大装备的能力不断提高如：为上海磁悬浮列车项目提供有8台数控落地镗铣床组成的轨道深加工自动线；年产1～2千万吨级不同开采工艺的露天矿采掘和年产500万吨级井下矿采掘成套设备；葛洲坝枢纽工程170兆瓦、转轮直径11.3米轴流式水电机组；300兆瓦核电站成套设备；500千伏交流输变电成套设备；水下机器人；激光照排设备；正负电子对撞机；曙光、银河、联想等巨型计算机；主战坦克；新舟60客机；飞豹轰炸机；神舟号无人飞船；核动力潜艇；两弹一星等。二、我国制造业的现状8制造业总体生产规模已居世界第四位，众多制成品产量已居世界前列——“制造大国但非制造强国”各具特色的制造业聚集地逐渐形成珠江三角洲、长江三角洲已成为全球重要的家电、电子及通信设备制造聚集地；东北重大成套设备制造聚集地、川陕国防装备制造聚集地等正稳定地为国民经济和国防建设发挥着不可或缺的作用。我国目前处于工业化的中期。二、我国制造业的现状9存在的问题：总体规模仍然偏小，仅为美国的1/5、日本的1/4。制造业的人均劳动生产率过低，仅为美国的1/25、日本的1/26、德国的1/20。制造业结构呈轻型化状态，表现为机械电子制造所占比例偏低。装备制造能力尤为偏低。二、我国制造业的现状10存在问题：技术创新能力和自主开发能力薄弱，突出表现为：①机械产品技术来源的57%来自国外，绝大多数电子及通信设备的核心技术依赖进口。②产品开发周期过长，企业对市场的快速反应能力差。我国机械新产品的平均开发周期为18个月，美国（1990年）新产品设计周期3个星期，试制周期3个月。③先进制造技术在国内尚处于初级开发阶段，普及率较低，与发达国家存在着阶段性差距。低水平生产能力严重过剩。据第三次全国工业普查，机械、电子、化工、轻工、冶金等行业生产能力利用率分别为51.86%、54.45%、54.9%、46.09%和35.55%。11中国是制造业大国---但不是制造业强国光纤制造设备的100%集成电路芯片制造设备的85%主要机械产品的技术来源57%依靠进口12中国制造—世界制造加工车间研究开发订单制造销售服务硅谷新竹东莞利润率25％利润率15％利润率5％13三、机械制造业的发展机械制造工艺方法进一步完善与开拓；如：激光加工、电加工、射流加工、快速原型制造技术等先进的加工方法都在不断的完善与发展。水射流加工：压力可达：100~1000MPa，流量：0.5~25l/min，水流速:500~900m/s切割180mm钢板，切口公差:：±0.06~0.25mm，切口仅：0.015mm14三、机械制造业的发展机械制造工艺方法进一步完善与开拓；15加工技术向高精度发展;预测：21世纪初(前30年)，普通加工：1µm精密加工：0.01µm超精密加工：0.001µm21世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进三、机械制造业的发展16三、机械制造业的发展加工技术向高度自动化方向发展；随着计算机技术的发展，相继出现CNC机床、柔性制造系统FMS(FlexibleManufacturingSystem)、计算机集成制造系统CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)。171819源于古希腊的阿基米德螺旋泵(B.C287－212）201100年苏颂主持制造的水运仪象台。由水力驱动力，代表了当时机械制造的先进水平，是当时世界上先进的天文钟21现代纺纱机卡特赖特纺纱机（1785）珍妮纺纱机（1764）221797年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床2324制造技术是使原材料变成产品的过程中所用各种手段的总和。运用一定的知识、技能；操纵可以利用的物质、工具；采取有效的方法；……手段包括与大、小制造概念相对应，制造技术也有广义和狭义之分。广义制造技术涉及生产活动的各个方面和生产的全过程，是一个从产品概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息处理系统。（一）制造技术二、机械制造过程与机械制造系统25在商品经济高度发展的今天，科学与技术的界限开始变得模糊，纯粹的科学研究不断萎缩,原因是得不到足够的经费支持，许多科学研究从一开始就有明确的应用前景（例如:超导技术、克隆技术等）。科学与技术科学——认识世界，基本方法是“分析”，基本形式为“发现、揭示”。技术——改造世界，基本方法是“综合”，基本形式为“发明、创造、改进”。26转变特性主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。获取阶段转变阶段分配阶段图1-5制造系统的物质流原材料供应者原材料库存零件加工零件库存装配成品库存最终用户（二）制造系统27压力加工油漆车身装配内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配车身安装最后试验发动机装配发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆机械加工自动线热处理图1-6汽车生产物流示意图机械制造工艺流程28（三）机械加工工艺系统生产系统：制造过程、开发设计、计划管理、经营决策层、计划管理层、生产技术层。制造系统：毛坯制造、机械加工、装配和物料的存储、运输、检验等。工艺系统：机械加工工艺系统为金属切削机床、刀具、夹具和工件四个要素组成。29机械制造系统零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造系统。组成：物质分系统：工件、机床、工具和夹具信息分系统：现代的数控机床、加工中心和生产线和信息技术密切相关。具有信息分系统。能量分系统：指动力供应。30机械制造系统31本课程性质是一门主干专业技术基础课程。通过学习，了解机械制造领域的最新成就和发展趋势；掌握机械制造技术的有关基本理论、基本知识和基本方法；培养获取和运用机械制造技术的基本能力，为独立分析和解决机械工程实际问题、开展新工艺新技术创新打下基础。三、本课程的性质和主要内容32本课程主要研究内容主要研究机械制造冷加工部分的基本理论知识，涉及：金属切削原理、金属切削机床与刀具、机械制造工艺学和机床夹具设计原理等课程。以金属切削原理为理论基础，以制造工艺为主线，着重介绍制造技术中的基本原理、基本知识和基本方法。1.1本课程的性质和主要内容331.学习目的和要求1)以金属切削理论为基础，掌握金属切削的基本原理与基本知识，能按具体加工条件合理选择切削参数和刀具几何参数；2)以制造工艺为主线，掌握机械加工工艺过程和装配工艺过程的基本理论和知识，并具有设计工艺规程的初步能力；3)掌握机床夹具设计的基本原理和方法，了解常用工艺装备（机床、夹具、刀具）的结构及特点，并具有设计夹具的初步能力；4)掌握机械加工质量的基本理论和知识，初步具备综合分析机械加工质量、生产率和经济性等问题的基本能力。四、本课程的目的要求和特点342.本课程的特点与学习方法本课程实践性强，涉及的知识面宽。因此要注意实践知识的学习和积累，重视实验环节的教学。通过作业、实验、电化教学、生产实习及工厂调研等方法更好地理解所学内容。3.考核方法多环节考核结合：听课与考勤、课后作业与小测验、实验与实验报告、期末考试等。平时考核占30%，期末考试占70%。期末考试采用闭卷、笔试，从试卷库中随机抽取A、B试卷两套，教务处任选其一。351.张世昌主编．机械制造技术基础．天津大学出版社2.冯之敬主编．机械制造工程原理．清华大学出版社3.陈明．机械制造技术．北京航空航天大学出版社4.卢秉恒等．机械制造技术基础．机械工业出版社5.王先逵．机械制造工艺学．机械工业出版社6.周泽华．金属切削原理．上海科学技术出版社7.袁哲俊．金属切削刀具．机械工业出版社8.贾亚洲．金属切削机床概论．机械工业出版社1.3参考资料