机械制造工程学概述

机械制造工程学MachineManufacturingEngineering第一章绪论制造业的地位和作用；我国制造业的现状；机械制造业的发展；机械制造工程学的研究对象；教材及主要参考书目；考核方式一、制造业的地位和作用制造业是指对采掘的自然物质资源和工农生产的原材料进行加工和再加工，为国民经济其他部门提供生产资料，为全社会提供日用消费品的社会生产制造部门。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。”制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动机

美国：68%的财富来源于制造业；

日本：49%的国民生产总值（GNP）来源于制造业；中国：2001年制造业增加值：37613.1亿元占国民生产总值的39.21%，占工业生产总值的77.61%。上交税金4398.17亿元，占国家税收总额的30%和财政收入的27%。过去50年的经济统计数据显示：我国制造业的工业增加值增长率高出国民生产总值增长率约3~8个百分点。一、制造业的地位和作用制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的重要基石制造业是吸纳劳动就业和扩大出口的关键产业

2001年我国制造业全部从业人员8083

万人，约占全国工业从业人员总数的90.13%，全国全部从业人口的11.1%。

2001年我国制造业出口创汇2398亿元。占全国外贸出口总额90%。制造业是国家安全的重要保障一、制造业的地位和作用

制造技术支持着制造业的健康发展，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。忽视制造技术的发展，就会导致国家经济的衰退。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。事例2：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%；事例3：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；由此可以看出：经济的竞争归根结底是制造技术和制造能力的竞争没有发发达的的制造造业就就不可可能有有国家家的真真正繁繁荣与与强大大；国与国国之间间的竞竞争主主要是是制造造业的的竞争争,一个没没有制制造能能力的的民族族是没没有希希望的的民族族；高度发发达的的现代代制造造业是是一个个国家家综合合国力力和国国际竞竞争力力的集集中体体现。。-----中科院院院长长：路路甬祥祥院士士各国相相应制制定本本国振振兴制制造业业和发发展制制造业业的计计划：：美国在在90年代初初，首首先提提出了了发展展“先先进制制造技技术””（AMT）。1994年被美美国政政府定定为““先进进技术术制造造年””。日本本：：““智智能能制制造造技技术术””德国国：：““面面向向未未来来的的生生产产””英国国：：““国国家家纳纳米米计计划划””韩国国：：““G-7计划划””欧共共体体：：““尤尤里里卡卡计计划划””2001年中中国国工工程程院院组组织织25位院院士士和和40多位位专专家家对对我我国国制制造造业业的的现现状状、、作作用用、、地地位位及及发发展展趋趋势势和和对对策策进进行行了了调调查查研研究究，，向向国国务务院院及及有有关关部部委委提提交交了了：：《新世世纪纪如如何何提提高高和和发发展展我我国国制制造造业业的的研研究究报报告告》二、、我我国国制制造造业业的的现现状状：：按2001年统统计计，，我我国国制制造造业业由由29个行行业业组组成成，，主主要要的的可可归归为为三三类类：：轻工工纺纺织织制制造造业业：：占占30.58%资源源（（包包括括原原材材料料和和能能源源））加加工工工工业业：：占占33.93%机械械电电子子制制造造业业：：占占34.16%。相对对发发达达国国家家，，我我国国机机械械电电子子制制造造所所占占比比例例偏偏低低。。以以1996年为为例例：：美美国国为为41.6%、日日本本为为43.63%、德德国国为为46.4%、法法国国为为39.63%、英英国国为为37.33%、韩韩国国为为45.3%。二、、我我国国制制造造业业的的现现状状：：已建建立立了了一一个个比比较较完完整整的的工工业业体体系系，，提提供供重重大大装装备备的的能能力力不不断断提提高高如：：为为上上海海磁磁悬悬浮浮列列车车项项目目提提供供有有8台数数控控落落地地镗镗铣铣床床组组成成的的轨轨道道深深加加工工自自动动线线；；年产产1～2千万万吨吨级级不不同同开开采采工工艺艺的的露露天天矿矿采采掘掘和和年年产产500万吨吨级级井井下下矿矿采采掘掘成成套套设设备备；；葛洲洲坝坝枢枢纽纽工工程程170兆瓦瓦、、转转轮轮直直径径11.3米轴轴流流式式水水电电机机组组；；300兆瓦瓦核核电电站站成成套套设设备备；；500千伏伏交交流流输输变变电电成成套套设设备备；；水下下机机器器人人；；激激光光照照排排设设备备；；正正负负电电子子对对撞撞机机；；曙曙光光、、银银河河、、联联想想等等巨巨型型计计算算机机；；主战战坦坦克克；；新新舟舟60客机机；；飞飞豹豹轰轰炸炸机机；；神神舟舟号号无无人人飞飞船船；；核核动动力力潜潜艇艇；；两两弹弹一一星星等等。。二、、我我国国制制造造业业的的现现状状：：制造造业业总总体体生生产产规规模模已已居居世世界界第第四四位位，，众众多多制制成成品品产产量量已已居居世世界界前前列列———““制造造大大国国但但非非制制造造强强国国”各具具特特色色的的制制造造业业聚聚集集地地逐逐渐渐形形成成珠江江三三角角洲洲、、长长江江三三角角洲洲已已成成为为全全球球重重要要的的家家电电、、电电子子及及通通信信设设备备制制造造聚聚集集地地；；东北北重重大大成成套套设设备备制制造造聚聚集集地地、、川川陕陕国国防防装装备备制制造造聚聚集集地地等等正正稳稳定定地地为为国国民民经经济济和和国国防防建建设设发发挥挥着着不不可可或或缺缺的的作作用用。。我国国目目前前处处于于工工业业化化的的中中期期。。二、、我我国国制制造造业业的的现现状状：：存在在的的问问题题：：总体体规规模模仍仍然然偏偏小小，，仅仅为为美美国国的的1/5、日日本本的的1/4。制造造业业的的人人均均劳劳动动生生产产率率过过低低，，仅仅为为美美国国的的1/25、日日本本的的1/26、德德国国的的1/20。制造造业业结结构构呈呈轻轻型型化化状状态态，，表表现现为为机机械械电电子子制制造造所所占占比比例例偏偏低低。。装装备备制制造造能能力力尤尤为为偏偏低低。。存在在问问题题：：技术术创创新新能能力力和和自自主主开开发发能能力力薄薄弱弱，，突突出出表表现现为为：：①机机械械产产品品技技术术来来源源的的57%来自自国国外外，，绝绝大大多多数数电电子子及及通通信信设设备备的的核核心心技技术术依依赖赖进进口口。。②产产品品开开发发周周期期过过长长，，企企业业对对市市场场的的快快速速反反应应能能力力差差。。我我国国机机械械新新产产品品的的平平均均开开发发周周期期为为18个月月，，美美国国（（1990年））新新产产品品设设计计周周期期3个星星期期，试试制制周周期期3个月月。。③先先进进制制造造技技术术在在国国内内尚尚处处于于初初级级开开发发阶阶段段，，普普及及率率较较低低，，与与发发达达国国家家存存在在着着阶阶段段性性差差距距。。低水平生生产能力力严重过过剩。据据第三次次全国工工业普查查，机械械、电子子、化工工、轻工工、冶金金等行业业生产能能力利用用率分别别为51.86%、54.45%、54.9%、46.09%和35.55%。中国是制制造业大大国---但不是制制造业强强国光纤制造造设备的的100%集成电路路芯片制制造设备备的85%主要机械械产品的的技术来来源57%依靠进口口制造强国国的主要要标志具备强大大的产品品自主开开发能力力和技术术创新能能力，拥拥有大批批具有自自主知识识产权的的重要产产品和国国际领先先的重要要制造技技术,拥有众多多国际知知名品牌牌。拥有一批批具有国国际竞争争力的制制造企业业，及强强大的营营销网络络，拥有有一批具具有工程程总承包包能力的的设计和和工程公公司。拥有一支支具有国国际竞争争力的工工程技术术经营管管理和技技术工人人队伍，，具有卓卓有成效效的人才才培训体体系。形成具有有国际先先进水平平的技术术标准和和法规体体系，并并在一些些重要领领域引领领国际标标准的制制定及全全球应用用。形成若干干在国际际上知名名，各具具特色的的制造业业聚集地地或制造造中心。。依托强大大的装备备制造业业为基础础，能够够及时提提供各行行业所必必需的保保证技术术，要求求具有国国际竞争争力的先先进装备备。制造强国国的主要要标志中国制造造—世界制造造加工车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％北京发展展现代制制造业的的战略目目标三年见成成效从2003~2005年，是现现代制造造业的起起步打造造阶段，，产业基基地建设设将初见见成效。。五到八年年翻一番番2006年至2010年，现代代制造业业进入总总量扩张张阶段，，成为首首都经济济新的支支柱，工工业总产产值实现现翻番。。十五至二二十年创创一流2011年至2020年，现代制造造业进入入质量提提升阶段段，成为为全国重重要制造造基地之之一，高高技术制制造业要要跻身世世界一流流。“四大产业业基地””发展目目标北京汽车车工业基基地：“一个基地地、三个个板块”的发展格格局。即：构建建以顺义义汽车城城为中心心，包括括昌平、、怀柔部部分地区区的汽车车生产基基地。形形成以现现代汽车车为代表表的轿车车板块、、切诺基基为代表表的运动动休闲车车板块、、福田汽汽车为代代表的商商用车板板块。用5至8年的时间间使北京京成为中中国最大大的汽车车生产基基地之一一。保持年递递增15%，到2005年达到年年产48万辆的规规模，实实现产值值400亿元；到到2010年达到年年产67万辆的规规模，实实现产值值550亿元。“四大产业业基地””发展目目标北方微电电子产业业基地：：在北京经经济开发发区、八八大处高高科技园园区和林林河工业业开发区区的基础础上，建建设国家家集成电电路研发发中心。。使微电电子产业业基地总总体技术术水平继继续在国国内居领领先地位位。保持年递递增30%，到2005年实现产产值260亿元；到到2010年实现产产值1000亿元。“四大产业业基地””发展目目标光机电一一体化产产业基地地：“一个基地地、四个个园区”的发展模模式。即：形成成通州光光机电产产业基地地和北京京技术开开发区、、电子城城科技园园、丰台台科技园园和昌平平科技园园。用5至8年的时间间建成现现代化的的北方综综合基地地，成为为我国光光机电一一体化产产业设计计和总成成技术的的制造中中心。保持年递递增20%，到2005年实现产产值320亿元；到到2010年实现产产值800亿元。“四大产业业基地””发展目目标生物工程程和新医医药产业业基地：：发展以中中关村生生命科学学园为核核心的科科技创新新区域，，使其发发展成为为生物工工程和新新医药产产业的创创新基地地。以北北京经济济开发区区为核心心，包括括大兴、、通州区区域，使使其成为为生物工工程和新新医药的的产业化化基地。。保持年递递增30%，到2005年实现产产值230亿元；到到2010年实现产产值460亿元。三、机械械制造业业的发展展机械制造造工艺方方法进一一步完善善与开拓拓；如：激光光加工、、电加工工、射流流加工、、快速原原型制造造技术等等先进的的加工方方法都在在不断的的完善与与发展。。水射流加加工：压力可达达：100~1000MPa，流量：：0.5~25l/min，水流速速:500~900m/s切割180mm钢板，切切口公差差:：±0.06~0.25mm，切口仅仅：0.015mm三、机械械制造业业的发展展机械制造造工艺方方法进一一步完善善与开拓拓；加工技术术向高精精度发展展;预测：21世纪初(前30年)，普通加工工：1µm精密加工工：0.01µm超精密加加工：0.001µµm21世纪的超超精密加加工将向向分子级级、原子子级精度度推进三、机械械制造业业的发展展三、机械械制造业业的发展展加工技术术向高度度自动化化方向发发展；随着计算算机技术术的发展展，相继继出现CNC机床、柔柔性制造造系统FMS(FlexibleManufacturingSystem)、计算机集集成制造造系统CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)。源于古希希腊的阿阿基米德德螺旋泵泵(B.C287－212）1100年苏颂主主持制造造的水运运仪象台台。由水水力驱动动力，代代表了当当时机械械制造的的先进水水平，是是当时世世界上先先进的天天文钟现代纺纱纱机卡特赖特特纺纱机机（1785）珍妮纺纱纱机（1764）1797年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床

四、本课课程的研研究对象象机械制造造工程学学是以机机械制造造中的工工艺问题题为研究究对象的的一门应应用性制制造技术术学科。。主要研究各种种机械的的制造过过程和方方法。主要的研研究范围围是零件件的机械加工工和产品的的装配两部分。。现代制造造追求的的目标：：“高质量量、高效效率、低低成本和和自动化化”事例1事例1在滚齿机机上用齿齿轮滚刀刀加工蜗蜗轮事例2事例3实现零件件的加工工应考虑虑的问题题毛坯通过过什