机械制造与自动化专业介绍.ppt

专业介绍,何晶昌副教授,2019/6/6,欢迎新同学！,2019/6/6,提纲,一、培养目标,二、课程体系,三、机械自造与自动化简介,四、学习建议,2019/6/6,一、培养目标,1、高职人才培养目标,针对高等职业院校学生的特点，培养学生的社会适应性，教育学生树立终身学习理念，提高学习能力，学会交流沟通和团队协作，提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。教高200616号教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见,2019/6/6,本专业主动适应我国机械行业迅速发展需要和地方经济建设对应用型人才的需求，按照工学结合的原则，坚持“人才规格与企业需求相融合，素质教育与技能培养相融合，教学内容与岗位技能相融合，能力培养与技能鉴定相融合，校园文化与企业文化相融合” 理念，,2、机械制造与自动化专业培养目标,2019/6/6,培养具有良好职业道德与团队协作精神，具备机械设计和制造专业基础知识，可从事机械设计制造、汽车维修的“守纪律、懂设计、通工艺、精操作、会维修、能创业”高端技能型专门人才。,2019/6/6,3、就业去向,机械制造企业,技术员 从事机械产品设计和制造工艺设计工作,操作工 从事产品加工制造工作,2019/6/6,汽车修理企业,汽车 修理工 从事汽车修理工作,2019/6/6,二、课程体系,公共基础,机械设计,机械制造,自动控制,高等数学 大学英语 计算机应用基础 工程数学 应用文写作,机械制图及AutoCAD 工程力学 工程材料 公差配合与技术测量 机械设计基础 液压与气压传动 机械设计基础,数控技术与编程 机械制造装备设计 机械制造基础 UG的应用,电工学 电子学（模电、数电） 微机原理与应用 高级语言程序设计 电气控制及PLC应用,2019/6/6,汽车方向专业课,汽车结构与拆装 汽车电路与电子系统检修 汽车发动机机械系统检修 汽车发动机电控系统检修 汽车传动系检修 汽车行驶、转向和制动系检修,2019/6/6,三、机械自造与自动化简介,1、 制造过程,（1）机械产品的制造过程（小制造）,制造过程是指从原材料到产品的全过程，包括零件 制造、部件装配和整机组装等。制造过程包括生产设计、 技术准备、生产计划、毛坯制造、机械加工、热处理、 装配、质量检验以及储运等工艺过程。,2019/6/6,制造过程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零 部件及产品整机形成了物料流；产品装配图、零部件图、 各种工艺文件、CAD软件、CAM软件、产品的定单、生 产调度计划等形成了信息流；电能、机械能、热能等形 成了能量流。,2019/6/6,机械制造系统图,2019/6/6,（2）大制造,2019/6/6,“大制造” 广义,是将社会资源（物料、能源、设备、信息、人力 等）转化为产品的全过程，是一个综合的系统。,制造系统 是指覆盖产品全生命周期的制造活动所形成的 系统，即设计、制造、装配及市场乃至回收的全过程。,2019/6/6,（3）制造哲理与生产方式,大批量生产中生产准备时间和终结时间较短，机动时间较长，靠提高切削速度来提高生产率效果比较明显。 单件小批生产中生产准备时间和终结时间较长，机动时间较短，靠提高切削速度来提高生产率效果不明显。 目前，市场广泛需求的是多品种和小批量生产，而新的科学技术也不断涌现，因此推动了制造哲理的革新和生产方式的转变。,2019/6/6,新的制造理念,柔性制造（Flexible Manufacturing） 以硬件为基础软件作支持，改变程序实现所需控制，易于变动。 JIT（Just In Time）准时制造 在需要的时间生产需要数量的产品，即订单生产或零库存生产。 敏捷制造（Agile Manufacturing） 能快速响应市场，最大限度地缩短新产品开发和交货期。 虚拟制造（Virtual Manufacturing） 虚拟现实技术与制造技术集成的产物，制造过程在计算机上实现。 网络制造 根据市场需求的产品，利用网络在全球范围内组织资源和生产，产品寿命结束公司即解散。虚拟公司/动态联盟,2019/6/6,2、机械设计,设计是将来自市场的顾客需求，经过设计人员的创造性思维、规划和决策过程，最终形成可以应用于制造的各种信息。,2019/6/6,（1）新产品开发的步骤,1）产品概念设计 包括基本特征、技术原理、主要结构形式、主要功能、市场定位、 技术规格、主要参数、目标成本及国内外类似产品比较。,维 修,整体产品概念,运输,使用价值,包 装,品 质,外观,安装,售后服务保证,2019/6/6,2）产品方案设计 主要确定实现概念设计的总体方案，含机械结构 方案、电器控制方案、外形方案等。还要绘制产品总装图的工作原理草 图，给出其主要尺寸，列出产品的特殊配套零部件和外购件明细表等。,3）技术设计 根据设计任务书，将方案设计中确定的基本结构和技 术参数具体化进一步确定产品的结构和技术经济指标。 内容包括： （1） 通过计算、分析和试验确定重要零部件的结构、尺寸和配合， 画出机器总图，重要零部件图、液压系统图、电器系统图等。 （2） 编写部件、附件、通用件、标准件、外购件等明细表及特殊材 料表。 （3） 编写设计说明书，说明产品结构特点。 （4） 制定加工装配以及产品验收和交货的技术标准和技术文件。,2019/6/6,技术设计之后要要组织设计部门、工艺部门、生产管理部门、销售 部门的人员进行设计评审，评审后进行修改，然后完成样机制造。样 机经测试后，连同设计资料和工艺设计一起进行新产品鉴定。,4）生产设计 将经过审核和修正的前一段的设计具体化为生产用的工作图，因此又叫工作图设计。 本阶段要求绘制全套施工图样、准备制造和使用所需的技术文件，为企业提供可靠的生产依据；必须根据企业的具体条件设计确定生产的组织和生产设备的安排；还要求设计制造专门的刀具、模具、夹具、检测量具的工艺设备，然后进入小批试制、销售，最后投产。,2019/6/6,新产品开发的步骤：,产 品 开 发 决 策,产 品 概 念 设 计,产 品 方 案 设 计,产 品 技 术 设 计,样 机 试 制 测 试,产 品 生 产 设 计,小 批 试 制 销 售,批 量 投 产,2019/6/6,（2） 产品开发的技术手段,计算机辅助计算分析、辅助设计、辅助制造等手 段广泛应用。常用的软件有AutoCAD、华正CAXA、 开目、 Solidworks、ProE、UG、CATIA、I-deas、 Cimatron、MasterCAM、ANSYS、DYNAFORM 、 管理软件MRP、ERP、PDM等。 基于CAD/CAE/CAM以及多媒体技术发展起来的 虚拟制造技术，有效加快了产品开发的速度。快速成 形制造RP技术使开发时间和费用降低，是现代产品快 速开发的重要技术。,2019/6/6,（3） 新产品开发的方式,独立研制 依靠本企业自身力量独立进行新产品开发。技术经济实力雄厚的企业往往采用这种方式。一般的企业开发不太复杂的产品或开发仿制、改进产品也比较适于这种方式。,合作开发 由企业和高校或科研机构合作进行技术开发。由于新产品开发可能涉及到较广阔的学术领域，需要各种检测设备、实验设备，需要各类人才进行创新工作，而高校和科研机构在这方面有比较强的优势。,技术引进 通过购买专利，引进国外先进技术等方式，使企业的产品迅速赶上先进水平，进入国际市场。对项目的引进应充分掌握国内外技术发展的状况，进行充分的市场分析，以减少风险和避免损失。,2019/6/6,3、自动化,(1)机械设计自动化,设计自动化方法和技术在本质上是广义的计算机和网络辅助设计方法和技术。全自动设计既不可能也无必要,但计算机和网络技术的不断发展使设计自动化的程度不断提高。因此“设计自动化”实际上是一个没有终点的发展过程,而不是结果。,2019/6/6,A、计算机辅助设计方法和技术的发展 短短的30年间,计算机辅助设计(CAD) 经历了从计算机辅助绘图、计算机辅助计 算分析, 发展到参数化设计、变量化设计、 特征建模和设计。与此相应,编程的思想和 语言也由面向过程发展到面向对象。从而 使CAD由支持纯几何设计扩展到非纯几何 设计, 进而发展到基于知识和人工智能的 设计。,2019/6/6,B、广义优化设计 设计过程的本质就是优化。传统优化设计主要指运用数值优化方法进行技术设计参数方案的变异和优选, 也包括某些结构方案的拓扑优化,它们以方案迭代为特征,除过于简单的问题外,一般必须借助于计算机来实施。,2019/6/6,从计算机信息处理的角度上看, 优化 可分为数值优化和非数值优化。后者例如 定性方案优化和布局优化等, 一般需要借 助知识处理方法、人工智能手段及模糊技 术等。数值优化算法看似已经成熟,智能算 法也不断涌现, 实际上由于绝大部分工程 设计问题的数学性态都很不规范, 至今能 有效地解决各类复杂问题的通用数值优化 方法极少。,2019/6/6,C、计算机支持协同设计 网络技术的发展促使计算机支持的协同工作技术能将与产品开发相关的企业、部门和环节的工作联系和结合起来, 实现多机分布式异地协同设计。,2019/6/6,D、 虚拟设计 传统物理样机开发模式在人力物力上的巨大浪费往往与产品的复杂程度成正比。用数字样机取代物理样机,也即生成虚拟样机技术, 既是适应市场剧烈竞争需要的产物, 也是计算机软硬件和网络技术飞速发展的必然结果。其中,特别是三维几何造型和编辑修改技术、机械系统动力学建模和仿真技术、计算机CPU运算和图形处理能力的突飞猛进,促进了计算机可视化技术及动画显示技术的提高, 为虚拟样机技术提供了良好的基础和用户交互界面。,2019/6/6,E、 智能设计 设计是信息处理的过程, 进而也是知 识加工的过程。设计活动是人类特有的一 种智能行为。严格地说,设计史就是智能设 计史。千百年来,设计依靠人类智能和手工 操作。只是在电子计算机问世后被迅速用 于辅助设计, 加快了设计中的数值计算和 图形处理,这就是传统的CAD。,2019/6/6,智能设计是智能工程与设计理论相结合的产物。在智能工程上,要进一步构建更能反映和实现人类智能的理论和技术;重点研究智能工程在设计领域的“移植”,使它更好地诠释设计活动和领域知识, 从而实现全面的智能化设计。在设计理论及技术上,要重点研究设计中的信息流、人的思维规律和人工设计的一般规律, 这是智能设计的立足点。,2019/6/6,目前的研究重点还有:基于分布、并行思想的结构体系研究;机器学习模式的研究;推理技术的深化,重点集中在非归纳推理、非单调推理、基于基因遗传的推理和基于神经网络的推理等方面; 综合的知识表达模式, 即如何构造深层知识和浅层知识统一的多知识表示结构等。机械产品概念设计的智能化也是智能设计当前面临的一个难点和热点。,2019/6/6,(2)制造自动化,制造自动化是把机械、电子和以计算机为基础的系统应用于制造过程的操作和控制中，使其自动进行的技术。,2019/6/6,制造自动化技术服务的生产模式经历了三个主要发展阶段 : 1） 用机器代替手工, 从作坊形成工厂。 2）从单件生产方式发展到大量生产方式。 3）从大量生产方式发展到多品种、小批量的柔性化、集成化生产方式。,2019/6/6,第一台阶: 刚性自动化, 包括刚性自动线和自动单机。 本台阶在20 世纪40 一50 年代已相当成熟。应用传统的机械设计与制造工艺方法, 采用专用机床和组合机床、自动单机或自动化生产线进行大批量生产。其特征是高生产率和刚性结构, 很难实现生产品的改变。引人的新技术包括继电器程序控制、组合机床等,制造自动化的历史和发展可分为五个台阶,2019/6/6,第二台阶: 数控加工, 包括数控(NC) 和计算机数控(CNC )。本台阶中的数控(N C )在5 0 一70 年代发展迅速并已成熟, 但到了7 0 一8 0 年代, 由于计算机技术的迅速发展,它迅速被计算机数控(CN C) 取代。数控加工设备包括数控机床、加工中心等。数控加工的特点是柔性好、加工质量高, 适应于多 品种、中小批量(包括单件产品)的生产。引人的新技术包括数控技术、计算机编程技术等。,2019/6/6,第三台阶: 柔性制造。本台阶特征是强调制造过程的柔性和高效率。适应于多品种、中小批量的生产。涉及的主要技术包括成组技术(GT )、计算机直接数控和分布式数控(D N C)、柔性制造单元(FM C )、柔性制造系统(FM S )、柔性加工线(FML)、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计划与控制、制造过程监控技术、计算机控制与通信网络等等。,2019/6/6,第四台阶: 计算机集成制造(CIM )和计算机集成制造系统(CIMs) 。CIMS 既可看作是制造自动化发展的一个新阶段,又可看作是包含制造自动化系统的一个更高层次的系统。CIMS 在80年代以来得到迅速发展, 而今正方兴未艾。其特征是强调制造全过程的系统性和集成性,以解决现代企业生存与竟争的玲TQCS问题, 即产品上市快(Time )、质量好(Quality )、成本低(Cost )和服务好(Service )。CIMS 涉及的学科和技术非常广泛, 包括现代制造技术、管理技术、计算机技术、信息技术 、自动化技术和系统工程技术等。,2019/6/6,第五台阶: 新的制造自动化模式, 如智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造、绿色制造等。,2019/6/6,四、学习建