绪论机械制造技术基础

机械制造技术主讲：李东亚重庆经贸职业学院机械与电子工程系目录绪论第1章机械制造工艺基本概念第2章金属切削原理第3章金属切削机床的基本知识第4章切削加工方法第5章机床夹具设计第6章机械加工工艺规程设计第7章机械加工精度与表面质量第8章机械装配工艺基础第9章特种加工方法第10章机械制造技术的发展绪论1.1制造业与制造技术1.2单工序与制造系统1.3零件与机器1.4各项要求1.5主要参考教材制造业与制造技术定义制造业在国民经济中的地位制造业的发展现状我国制造业的发展现状1.1制造业与制造技术•1.1.1制造业与制造技术定义•1.1.2制造业在国民经济中的地位•1.1.3制造业的发展•1.1.4我国制造业的发展现状狭义理解：生产过程从原材料→成品直接起作用的那部分工作内容，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）。美国：机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业定义：制造包括制造企业的产品设计、材料选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有内在联系的运作和活动。制造制造业1.1.1制造业与制造技术定义1.1.1制造业与制造技术定义是使原材料变成产品的技术总称,是国民经济得以发展也是制造业本身赖以生存的关键技术。先进的制造技术使一个国家的制造业乃至国民经济处于有竞争力的地位。制造技术支持着制造业的健康发展。制造技术在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各种手段的总和，称为制造技术。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1.1.2制造业在国民经济中的地位国民经济的支柱产业，国民经济总收入的60%以上来自制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。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。机械制造业是制造业的基础,是重中之重。机械制造业的任务：围绕各种工程材料的加工技术，研究其工艺并设计和制造各种工艺装备，也为新兴的产业群提供从未有过的技术装备。纺织机械动力机械家用电器通讯设备出版印刷网络媒体文化娱乐冶金机械建筑机械交通工具环保设备军事装备医疗设备机器制造农业机械化工设备制造业当今制造业的社会功能1.1.2制造业在国民经济中的地位第一产业农业林业渔业畜牧业矿业采石业石油业第二产业航天航空纺织、服装汽车、装备、重型机械冶金、钢铁、金属制品食品、饮料化工、石油精炼计算机、半导体、电器建筑、建材日用消费品玻璃、陶瓷、造纸制药橡胶、塑料制品能源、电力出版第三产业银行、金融服务、保险通讯、资讯教育、医疗、保健娱乐、旅馆、餐饮、旅游政府法律机构房地产修理与维护商业（零售、批发）交通、运输表1-1第一、二、三产业的划分1.1.2制造业在国民经济中的地位日本由于重视制造业，二次大战后30年时间，发展成为世界经济大国。与此相反，美国在一段时间内忽视了制造技术的发展，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。1.1.2制造业在国民经济中的地位事例1•半导体、晶体管是美国发明的，由此兴起的微电子工业也可以说纯粹是美国的首创工业。然而在70~80年代间不到十年的时间里，其半导体的市场份额由60%降到了40%，消费电子产品则几乎全军覆没。电视机仅有15%的国内市场，其余全部被日本占领。1.1.2制造业在国民经济中的地位事例21.1.2制造业在国民经济中的地位•汽车的大批大量生产方式出自美国，汽车工业也成为美国的最大工业。•1955年：美国进口汽车仅占1%；•1987年：美国进口汽车上升到31%；•1989年：美国汽车世界市场占有率从75%下降到25%；1.2.2制造业在国民经济中的地位1963年1983年美日两国汽车产量在世界市场所占份额美日两国汽车产量变化事例31.1.2制造业在国民经济中的地位•在机床行业：美国：1980年NC机床自给率80%，1981—1987年，机床企业从1400家减少到500家，进口率达50%；日本：1988年机床产值居世界首位，占世界总量1/4；东芝事件经济的竞争归根结底是制造技术和制造能力的竞争•美国在90年代初，首先提出了发展“先进制造技术”（AMT）。1994年被美国政府定为“先进技术制造年”。•日本：“智能制造技术”•德国：“面向未来的生产”•英国：“国家纳米计划”•韩国：“G-7计划”•欧共体：“尤里卡计划”各国振兴制造业的发展计划1.1.2制造业在国民经济中的地位各国振兴制造业的发展计划1.1.2制造业在国民经济中的地位•2001年中国工程院组织25位院士和40多位专家对我国制造业的现状、作用、地位及发展趋势和对策进行了调查研究，向国务院及有关部委提交了：《新世纪如何提高和发展我国制造业的研究报告》1.1.3制造业的发展17世纪60年代，瓦特改进蒸汽机，标志第一次工业革命兴起，工业化大生产;18世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代;20世纪初，福特汽车生产线，泰勒科学管理方法，标志自动化时代到来（MassProduction）二战后，计算机、微电子技术，信息技术及软科学的发展，市场竞争的加剧和市场需求多样性的趋势，使中小批量生产自动化成为可能，并产生了综合自动化和许多新的制造哲理与生产模式。进入21世纪，制造技术向自动化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清洁化的方向发展。1.1.3制造业的发展伴随着计算机出现，机械制造自动化从刚性自动化向柔性自动化方向发展；自动化专机-自动化生产线-单台数控机床-加工中心-柔性加工单元-柔性制造系统--集成制造系统制造业发展的主要特征1.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：0.015mm1.1.3制造业的发展2.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1.1.3制造业的发展3.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)。1.1.3制造业的发展1797年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床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%。1.1.4我国制造业的发展现状1、建立了比较完整的工业体系，提供重大装备的能力不断提高1.1.4我国制造业的发展现状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。中国:2年8个月美国:7年4个月苏联:4年英国:4年7个月法国：8年1.3.3我国机械制造业面临的机遇和挑战神州5号图1-11神州5号宇宙飞船1.1.4我国制造业的发展现状提供有8台数控落地镗铣床轨道深加工自动线葛洲坝枢纽工程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；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；水下机器人曙光、银河、联想等巨型计算机主战坦克新舟60客机贴地飞行“Nothingisimpossible”。2006年CRH2-200公里2011年CRH380A-486公里2.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”3.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。4.我国目前处于工业化的中期。1.1.4我国制造业的发展现状1.总体规模仍然偏小，仅为美国的1/5、日本的1/4。2.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。3.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。1.1.4我国制造业的发展现状存在的问题：1.1.4我国制造业的发展现状存在的问题：4、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。5、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%。1.1.4我国制造业的发展现状我国机械制造业与世界发达国家的差距困难：技术上落后，资金不足，资源短缺，管理体制、周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机…）机遇：中国已加入WTO；制造业的世界格局已经和正在发生重大变化，欧、亚、美三分天下局面正在形成，世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中机遇与挑战发展迅速，成绩瞩目存在阶段性的差距:产品质量和水平不高，技术开发能力不强，基础元器件和基础工艺不过关，生产率低下，科技投入严重不足。机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。挑战与机遇并存。•2010年“制造业白领”满足于订单的制造企业，也招收大学毕业生，去从事品牌营销、研发设计，去积极开拓国内外市场与渠道；中国制造业能够通过“制造业白领”来转型，那中国就可以扭转目前受制于订单、处于产业链最低端的困境，向产业链高端跃升，提高制造企业的利润率。今年毕业生630万------制造业白领缺口3000万重点培育方向：航空装备、卫星及其应用产业、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备。走在世界前列：常规发电设备、输变电设备、港口装卸机械、水泥成套设备等制造领域；2011年1.2单工序与制造系统单工序多工位五自由度六自由度FMSCIMS有自动抑制振动的功能。能自动测量和自动补偿，减少高速主轴、立拄、床身热变形的影响，使机床加工精度大大提高。有自动防止刀具和工件碰撞的功能，提高机床工作的可靠性。有自动补充润滑油和抑制噪音的功能，能大大改善工作条件。数控系统具有特殊的人机对话功能，在编程时能在监测画面上显示出刀具轨迹等，进一步提高了切削效率。机床故障能进行远距离诊断智能机床柔性制造系统（FMS）由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(FlexibleManufacturingSystem).1.2单工序与制造系统FMS系统组成(1)中央管理和控制计算机；(2)物流控制装置；(3)自动化仓库；(4)无人输送台；(5)制造单元；(