机械制造技术基础-概论课件

机械制造技术基础2013.8

汪彬：，Tel（O）：，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，闭卷课程简介学习方式

课堂讲授——讲授重点、难点自学——课程部分内容自学，通过作业、答疑保证效果考核方法

期末考试——50％平时成绩——50％（包括：作业，平时考勤等）课程特点与学习方法

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，活学活用三

本课程的研究内容和学习方法机械制造系统、生产类型与机械制造方法一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机械加工毛坯铸件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

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。

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。生产系统从系统的观点，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，见图1-1。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。

制造系统机械制造系统、生产类型与机械制造方法1.2.1机械制造系统的概念19制造系统结构图1-2制造系统功能结构经营管理信息流生产管理信息流技术信息流物质流用户、市场与外部环境经营管理市场与销售研究与开发资源管理财务生产管理工程设计采购车间制造（加工、装配、检验、输送、存储…

）质量控制1.2.1制造系统20制造系统特性软件硬件图1-3制造系统结构特性

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。获取阶段转变阶段分配阶段图1-4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1.2.1制造系统22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1-5汽车生产物流示意图1.2.1制造系统24制造系统的物质流与信息流误差流物流资金流规划控制需求信息流实施（车间或现场）原材料产品与服务能源能量流图1-7制造系统的五种流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

工艺系统机械制造系统、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:Ｑ＝100000发动机生产纲领:Ｎ＝Ｑｎ（１＋ａ）（１＋ｂ）

=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。

生产类型机械制造系统、生产类型与机械制造方法1.2.2生产类型及其工艺特征大批量生产方式的产生

“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）

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）

生产量x生产成本x0图1-12生产成本与生产量的关系CACSCF规模经济

生产规模加大，生产成本降低；对应于一定的生产规模，存在最低成本产量；超过此产量，需增加固定投资。前提条件：市场需求无限大34专业化协作与扩散生产

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*

２.特种加工*

机械加工机械制造系统、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

１.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(工程实际问题和理论问题总是存在差别)。1.3.２.本课程的特点本课程的研究内容和学习方法

注意掌握机械制造的基本概念;注意学习机械制造的基本方法注意了