机械制造技术基础-概论PPT课件.ppt

机械制造技术基础 机电工程学院汪彬2013 8 汪彬 xgwangbin Tel O 69395643 qq 893900576 教师介绍 课程安排 考核方法 1 12周 第1 2 3 4 5 6 7 8 9章 平时成绩 课堂表现 出勤率 课堂小考 作业等期末集中考试 闭卷 课程简介 掌握机械制造技术的基础知识 基本理论和基本方法 通过课程学习 培养分析和解决机械制造工程问题基本能力 了解机械制造领域的最新成就和发展趋势 第一章绪论 2课时 第二章金属切削原理 6学时 第三章金属切削刀具 4学时 第四章金属切削机床 4学时 第五章机床夹具设计原理 部分 3学时 第六章机械加工质量 3学时 第七章机械加工工艺规程设计 6学时 第八章机器装配工艺 4学时 第九章现代制造技术 4学时 课程简介 课堂讲授 讲授重点 难点自学 课程部分内容自学 通过作业 答疑保证效果 期末考试 50 平时成绩 50 包括 作业 平时考勤等 综合性 注意联系和综合应用以往所学知识实践性 注意理论联系生产实际 重视实践性环节灵活性 掌握基本原理 活学活用 参考资料 机械制造技术基础 卢秉恒等机械工业出版社 机械制造工艺学 王先逵机械工业出版社3 机械制造工艺学 顾崇衔陕西科学技术出版社4 金属切削原理 周泽华上海科学技术出版社5 金属切削刀具 袁哲俊机械工业出版社 金属切削机床概论 贾亚洲机械工业出版社 机械制造技术基础 李菊丽北京大学出版社 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 第一章机械制造概论 二 机械制造业的定义 机械制造 零件 装配后的部件 产品 毛坯铸件 17世纪60年代 瓦特改进蒸汽机 标志第一次工业革命兴起 工业化大生产从此开始18世纪中 麦克斯韦尔建立电磁场理论 电气化时代开始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 以大量生产为特征 MassProduction 二战后 计算机 微电子技术 信息技术及软科学的发展 以及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 1机械制造技术发展过程 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 设备的发展 图1 2 3 4 刀具的发展 材料 工件材料的发展相互影响 相互促进发展趋势 高效率 高精度 高自动化 低成本 现代制造技术发展趋势总体趋势 多学科 多领域的交叉 融合 材料 电子 信息 生命 环保 管理具体来说 1 机械制造基础技术主导 切削加工 发展方向 高生产率 高质量 2 超精密及微细加工技术精密 超精密 纳米加工技术 1 1 1机械制造技术发展过程 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 3 自动化制造技术发展方向 柔性化 智能化 集成化 网络化 4 绿色制造技术 无浪费制造技术 能源与原材料消耗最小 产生废弃物最小且可回收利用 补充内容所谓的 先进制造技术 其实就是 制造技术 加 信息技术 加 管理科学 再加上有关的科学技术而交融形成的制造技术 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 1 1 1机械制造技术发展过程 1 1 2制造业在国民经济中的地位 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 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 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 机械制造业是制造业的基础 是重中之重 与此相反 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 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 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 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 机械制造业是制造业的基础 是重中之重 与此相反 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 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 1 1 3我国机械制造业面临的机遇和挑战 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 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 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 补充内容 先进制造技术的发展趋势 参考文章 杨叔子等 先进制造技术发展与展望 机械制造与自动化 2004 33 1 1 5 6 先进制造技术 特别是先进机械制造技术有如下8方面的发展趋势和特色 数 就是 数字化 精 是 精密化 极 就是极端条件 自 就是自动化 集 是 集成化 网 是 网络化 智 是 智能化 绿 是 绿色制造 数 是核心 精 是关键 极 是焦点 自 是条件 集 是方法 网 是道路 智 是前景 绿 是必然 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位 第一章机械制造概论 二 1 2 1机械制造系统的概念 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 1 决策层 2 计划管理层 3 生产技术层 图1 1生产系统 18 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 广义理解 制造 生产 CIRP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 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 1 2 1机械制造系统的概念 19 制造系统结构 1 2 1制造系统 20 制造系统特性 结构特性制造系统可视为若干硬件的集合体 为使硬件充分发挥效能 必须有软件支持 1 2 1制造系统 21 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 1 2 1制造系统 22 图1 5汽车生产物流示意图 1 2 1制造系统 23 程序特性 程序 一系列按时间和逻辑安排的步骤制造系统可视为生产离散型产品的工作程序 图1 6 研究制造系统程序特性 主要从管理角度出发如何使生产活动达到最佳化 1 1 3制造系统 24 制造系统的物质流与信息流 1 2 1制造系统 狭义理解 生产过程中所使用的机床 刀具 夹具和工件 所涉及的各个环节相互关联 依赖 广义理解 制造过程中所涉及到的除人外的物件 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 1 2 1机械制造系统的概念 机床 夹具 工件 刀具 产品 计划期内 包括备品率和废品率在内的产量称为生产纲领 计划期通常为1年 所以生产纲领也称为年产量 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 1 2 2生产类型及其工艺特征 N Qn 1十a 1十b 式中 N 零件的年产量 件 年 Q 产品的年产量 台 年 n 每台产品中该零件的数量 件 台 a 该零件的备品率 b 该零件的废品率 某汽车厂年生产汽车10万辆 汽车发动机生产备品率10 废品率1 求该厂汽车和发动机生产纲领该厂汽车年生产纲领 100000发动机生产纲领 100000 1 1 0 1 1 0 01 111100 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 1 2 2生产类型及其工艺特征 单件生产 单个生产不同结构和尺寸的产品 很少重复甚至不重复 这种生产称为单件生产 大量生产 同一产品的生产数量很大 大多数工作地点经常按一定节奏重复进行某一零件的某一工序的加工 这种生产称为大量生产 批量生产 一年中分批轮流制造几种不同的产品 每种产品均有一定的数量 工作地点的加工对象周期性地重复 这种生产称为成批生产 批量 同一产品 或零件 每批投入生产的数量称为批量 根据批量的大小又可分为大批量生产 中批量生产和小批量生产 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 1 2 2生产类型及其工艺特征 生产类型和生产纲领的关系 表1 4生产类型和生产纲领的关系 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 技艺 型生产时代 工业革命开始至20世纪初 机器代替人力成为生产主要方式 但仍以作坊式的单件生产为主 由于机器精度不高 产品质量主要靠从业人员的技艺来保证大批量生产方式 MassProduction 20世纪初 福特汽车公司在底特律建立了世界上第一条自动生产线 标志大批量生产时代的开始技艺不再重要 由于机器精度的提高 加上互换性原理的推行 加工和装配工作变得简单大批量生产方式特点 生产周期短 生产效率高 生产成本低 产品质量好 批量法则 BatchRule 31 批量法则 BatchRule 当市场竞争以产品质量和生产成本为决定因素时 大批量生产方式显示了巨大的优越性 与中小批量生产相比 大批量生产可取得明显的经济效果 这就是所谓的 批量法则 BatchRule 批量法则以成本分析为基础 产品在其全生命周期内的总生产成本可近似表达为 式中CA 产品全生命周期总生产成本 CF 固定成本 CV 生产单位产品可变成本 Q 生产产品总数量 k 大于1的指数 1 1 32 单件产品平均生产成本CS为 1 2 对式 1 2 求导 并令其导数为0 可得到最低单件成本对应的产量Q0 1 3 Q0称为最优生产规模 这一现象首先在汽车工业生产中被发现 图1 12表示了总生产成本和单件生产成本与生产规模之间的关系 批量法则 BatchRule 33 批量法则 BatchRule 34 根据批量法则 为了取得良好的经济效益 除合理地扩大产品的产量外 组织专业化协作生产是一种行之有效的方法 专业化协作生产形式 基础零部件专业化生产毛坯专业化生产中小零件专业化生产工艺专业化协作生活服务社会化 批量法则 BatchRule 1 净成形 2 切削加工1 普通加工 车削加工 铣削加工 刨 拉 插削加工 钻 镗 削加工 磨削加工等2 精密与超精密加工 3 高速加工 4 数字化加工 特种加工 机械制造系统 生产类型与机械制造方法 1 2 3机械制造方法 例 机床主轴加工 图1 8车床主轴 本课程的研究内容和学习方法 主轴加工涉及到的问题 质量 效率 成本 课程的研究内容机械产品生产过程中的金属切削的基本原理 基本规律 机械加工装备 机床 刀具 夹具 的结构特点及应用 机械加工质量及控制方法 机械加工工艺和装配工艺 本课程的研究内容和学习方法 例 机床主轴加工 本课程主要介绍机械产品的生产过程及生产活动的组织 机械加工过程及其系统 包括金属切削过程的基本理论及其基本规律 机械加工和装配工艺规程的基本知识及其设计 机械加工精度及表面质量的概念及其控制方法 精密与超精密加工 现代制造技术的发展前沿与发展趋势 为了使学生既有较强的机械制造技术的知识基础 又有较强的工作适应能力 在以机械制造为主的基础上 扩充了计算机应用 数控以及其它制造业等内容 培养学生的宽口径适应能力 拓宽学生的视野 本课程的研究内容和学习方法 1 3 1本课程的研究内容 机械制造技术基础既是一门技术基础课 又是一门专业课 课程的综合应用性高 图学 力学 机械学 材料学与加工工艺的综合 课程的实践性强 与生产实际联系十分密切 课程的工程性强 工程实际问题和