机械制造技术基础绪论

机械制造技术基础FundamentalsofMechanicalManufacturingTechnology王芳陕西科技大学机电工程学院1绪论本章要点机械制造的发展过程、作用和地位现代机械制造的方法本课程的研究内容和学习方法2

广义理解：制造=生产一、制造和制造技术制造输入输出+-生产活动效益生产活动是人类赖以生存和发展的最基本活动从系统的观点，生产可以定义为将生产要素转变成生产财富并创造效益的输入输出系统

生产财富有形（产品）无形（服务）生产的定义转变效率：生产率=输出/输入

生产要素生产对象（原材料）生产资料（直接、间接）能源劳动力信息（知识、技能、情报…）资金3

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、包装等具体操作课程的内容和性质决定

美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业一、制造和制造技术制造业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。国际生产工程科学院（CIRP，TheInternationalAcademyforProductionEngineering）成立于1951年，原名为国际生产工程研究会（InternationalInstitutionforProductionEngineeringResearch），于2006年改名为国际生产工程科学院CIRP是机械工程领域学术地位最高的国际学术组织，总部设在法国巴黎。该组织现有来自四十多个国家的145名院士。我国现有CIRP院士4人

4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、运输一、制造和制造技术第一、二、三产业的划分5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……手段包括制造技术是制造企业的技术支柱，是制造企业持续发展的根本动力美国国家生产力委员会所作的一项调查表明，在企业生产力构成中，制造技术的作用约占62%。一、制造和制造技术6二、机械制造技术的发展过程

作坊式的以手工劳动为主的生产方式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7目前，发达国家机械制造技术已经达到相当水平，实现了机械制造系统自动化产品设计普遍采用计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助产品工程(CAE)和计算机仿真等手段企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段在加工技术方面也已实现了底层的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等近10余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统，如计算机集成制造系统、精良生产

、敏捷制造、并行工程等。8三、机械制造在国民经济中的地位

这是美国麻省理工学院的著名学者、教授们经两年努力对美国及西欧和东亚一些国家的八个工业制造部门进行深入调查、研究后而完成的集体之作“夺回生产优势”(美国制造业的衰退及对策)一书中的第一句话制造业是一个国家的立国之本，为人类创造着辉煌的物质文明“一个国家的人民要生活得好，就必须生产得好”9三、机械制造在国民经济中的地位

国民经济的支柱产业，美国68%的财富来源于制造业；日本，国民经济总产值的约49%由制造业提供。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的经验由于重视制造业，特别是汽车制造和微电子制造，二次大战后30年时间，发展成为世界经济大国微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件1991年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争是依靠日本的芯片，是日本的芯片打败了伊拉克的钢片机械制造业是制造业的基础，是重中之重10三、机机械械制造在在国民经经济中的的地位瑞士的成成功700多多万人口口小国，，人均国国民生产产总值世世界第一一（4.3万美美元以上上）精密机械械的出口口量是中中国的8倍瑞士手表表瑞士军刀刀诺基亚的的神话橡胶鞋引引进进信息技技术生产产手机，，2000年销销售量占占全球市市场的37%芬兰股市市值的2/32001年全球球收入额额250亿美元元，占该该国总出出口的1/511三、机机械械制造在在国民经经济中的的地位美国的教教训在一段相相当长时时间内忽忽视了制制造技术术的发展展，结果果导致经经济衰退退，竞争争力下降降，出现现在家电电、汽车车等行业业不敌日日本的局局面1994年定为为美国的的制造技技术年，，并把制制造技术术作为当当年财政政重点扶扶持的唯唯一领域域克林顿：：先进制制造技术术列为六六大国防防关键技技术之首首，美国国经济连连续8年年取得2-3%的增长长率，同同时保持持低的通通货膨胀胀和失业业率东南亚经经济危机机的启示示经济基础础放在旅旅游、金金融、房房地产、、服务业业上，经经济就容容易形成成泡沫，，一有风风吹草动动就会产产生经济济危机欧债危机机德德国12三、机机械械制造在在国民经经济中的的地位知识经济济新经济时时代电脑与网网络带来来的一切切经济革革新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是当代科学技术发展最为活跃的领域，是产品更新、生产发展、国际间经济竞争的重要手段，各工业化国家纷纷把先进制造技术列为国家的高新关键技术和优先发展项目，给予了极大的重视和关注当今电子子技术、、信息技技术的发发展，使使传统的的的制造造业革新新了它原原来的面面目，但但绝不是是削弱了了它的重重要地位位13信息技术术促进了了敏捷制造造的发展，，形成了了以虚拟拟制造和和动态联联盟为特特征的新新型制造造模式。。网络技术术促进了了全球化制制造的发展，，引发了了制造业业的重新新分工和和资源的的重新配配置。计算机技技术促进进设计制造造数字化化，提高了了产品创创新能力力，缩短短了设计计周期，，降低了了产品开开发成本本。电子商务务技术促促进了全球化采采购/销销售，降低了了采购与与销售成成本，提提高了服服务质量量。14数字BOEING技术趋势虚拟设计制造全生命周期设计制造PLM并行工程CE全球化的协作平台EXSTAR美国B777的应用效果开发周期：9年－>4.5年成本降低：25％100％整机数字化设计世界垄断与霸主地位制造业发发生的深深刻变革革数字化飞飞机1516技术趋势势数字化设设计制造造虚拟样机机全球采购购和分销销大规模定定制通用公司司应用状状况开发周期期（48月－>24月月－>12月月）碰撞试验验（100次－－>50次次）个性化定定单－－>3小时通过在线线采购降降低成本本10％％产品概念设计产品详细设计制造业发发生的深深刻变革革数字化轿轿车17四、我国国机械制制造业面面临的机机遇和挑挑战我国机械制造业与世界发达国家的差距发展迅速，成绩瞩目存在阶段段性的差差距:产产品质量量和水平平不高，，技术开开发能力力不强，，基础元元器件和和基础工工艺不过过关，生生产率低低下，科科技投入入严重不不足在宝钢，，设备都都是国内内生产的的，但整整个系统统却标着着SMS（德国国西马克克）。整整个系统统的成套套所摄取取的附加加值一般般是20%以上上，也就就是说，，有20%以上上的这种种高附加加值都被被国外的的公司白白白拿走走了。光纤制造造装备的的100%、集集成电路路芯片制制造装备备的85%、大大型成套套石油化化工装备备的80%、轿轿车工业业装备、、数控机机床、纺纺织机械械和胶印印设备的的70%由进口口产品占占领DVD打打火火机机械制造造业人均均产值仅仅为发达达国家的的几十分分之一美国的1/25日日本的的1/26德德国国的1/2018四、我国国机械制制造业面面临的机机遇和挑挑战困难：技技术上落落后，资资金不足足，资源源短缺，，管理体体制、周周边环境境还存在在诸多问问题（地地方保护护，信用用危机…）机遇：中国国已加入WTO，制造业是为为数不多的的有竞争优优势的行业业之一，承承受着国际际市场的巨巨大压力。。当前世界界上正在进进行新一轮轮的产业调调整，一些些产品的制制造逐渐向向发展中国国家转移，，我国已经经成为许多多跨国公司司的首选之之地，正在在成为世界界制造大国国，这已经经成为不争争的事实机械工业在在信息化中中做什么传统产品信信息化用信息技术术、高新技技术改造传传统产业传统产品转转为信息产产品开拓新的信信息产品信息产业的的制造装备备制造业所需需软件

机遇与挑战19按照在由原原材料或毛毛坯制造成成为零件的的过程中，，质量m的的变化，可可分为:Δm<0：传统的切切削加工方方法Δm=0：铸造、锻锻造等加工工方法Δm>0：快速成形形技术，又又称材料累累加法五、机械械制造的方方法20机械加工净成形精密铸造成成形、精密密塑性成形形、精密注注塑成形切削加工普通加工（（微米加工工）、精密密（亚微米米加工）与与超精密加加工（纳米米加工）、、高速加工工、数控加加工特种加工电火花、激激光、超声声波、离子子束五、机械械制造的方方法21主要内容金属切削原原理机械加工方方法与切削削刀具机械加工与与装配工艺艺规程制订订机床夹具设设计原理机械加工精精度机械加工表表面质量六、课程程的研究内内容22研究什么？？？23课程宗旨掌握：金属切削过过程的基本本规律和机机械加工的的基本知识识选择：机械加工方方法与机床床、刀具、、夹具及切切削加工参参数具备：制订机械加加工工艺规规程的初步步能力掌握：机械加工精精度和表面面质量的基基本理论和和基本知识识具备：分析和解决决现场工艺艺问题的初初步能力机械制造领领域的最新新成就和发发展趋势了解：24学习方式课堂讲授———讲授重重点、难点点自学——课课程内容20％自学学实践环节———作业、、练习、实实验、生产产实习、课课程设计考核方法期末考试———70％％作业——20％，其其它——10％课程特点与学习方法综合性———注意联系系和综合应应用以往所所学知识实践性———注意理论论联系生产产实际，重重视实践性性环节灵活性———掌握基本本原理，活活学活用七、课程程的特点及及学习方法法251.2.2制制造业在国国民经济中中的地位1963年1983年美日两国汽汽车产量在在世界市场场所占份额额26东芝事件多轴数控机机床改进核潜艇艇性能三、机械制制造在国民民经济中的的地位27三、机械制制造在国民民经济中的的地位农业经济（5000多年）工业经济（大约300年）知识经济工业经济是是以制造业业为主要产产业知识经济时时代则是制制造业和服服务业逐步步一体化28神州5号宇宙飞船我国已是世世界上第三三个独立展展开载人航航天活动的的国家29深海载人潜潜器示意图图30深海载人潜潜器的工作作原理和效效果图