机械制造装备设计绪论.ppt

机械制造装备技术,1绪论,1.1机械制造装备及其在国民经济中的重要作用一、制造业的作用制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。,1、任何一个国家的基础产业，加工业都要靠制造业来武装，机械制造业是制造业的核心。即制造机器的机器母机。2、国际市场的竞争归根到底是各国制造能力的竞争。美国向全世界销售电脑，日本向美国销售汽车，都是制造业竞争能力强的表现。,3、当今提高制造能力的决定因素不再是劳动力和资本的密集积累，而是各项高新科技的迅速发展及其在制造领域中的广泛渗透、应用、衍生，它促进了制造技术的蓬勃发展，改变了现代企业的产品结构生产方式、生产工艺，装备以及生产组织机构，如计算机+机床=数控机床加工中心CIMS。,二、现代制造业的发展过程及其特征随着科学技术和社会生产水平的不断提高，机械制造生产模式发生了巨大的改变。上世纪20年代制造业开始起家，到二次世界大战，各国为了赢得战争，不计成本大力发展军火工业，使制造业取得飞速发展。,1、50年代，为了降低成本，提高效率，采用“少品种大批量”的做法，强调“规模效益”，最典型的是汽车，一种产品，一套定型装备，大批大量生产。为了达到大批大量生产的目的，提高人的劳动强度，去掉工作中人的多余的附加动作，广泛采用“刚性”生产模式，极大地丰富了社会产品，且价廉物美，短缺的产品，供不应求，短缺经济。,2、70年代，市场的竞争日趋激烈，企业为了击败竞争对手，主要通过提高质量、降低成本、消灭一切浪费，不断改善，以最低成本、最优质量提供给市场，日本丰田汽车公司的汽车击败美国的汽车。美国福特汽车公司的负责人曾在80年代初期向美国沃顿商学院的听众抱怨说：日本能够以1500美元（合人民币12450元）的离岸价（FOB）在美国东海岸卸下一台日产汽车，这要比他们提供的同类福特汽车廉价得多。精益（leanProduction）的制造模式。,3、80年代，随着世界经济和人民生活水平的提高，市场环境发生了巨大变化。消费者需求日趋主体化、个性化、多样化，形成买方市场，求新求异，需求层次发生变化，以求新产品能够兼容更多的性能，多功能。,制造商之间的竞争逐渐全球化，但做法上没有什么更新，企业依靠制造技术的改进和管理方法的创新来适应如此迅速，且无法预测的买方市场。单项的先进的制造技术得到广泛的应用。,计算机辅助设计CAD计算机辅助制造CAM计算机辅助工艺规划CAPP制造资源规划MRP-成组技术GT并行工程CE柔性制造系统FMS计算机集成制造系统CIMS全面质量管理TQC,对提高产品质量Q，缩短生产周期T，降低产品成本C，改善服务质量S，起到了一定的作用。如：日本利用卓越的制造业并引进新的西方商品和工作伦理制造出世界级的汽车，高效摩托车，微型电子设备、运输业、基础设施（道路、桥梁、高速火车）以及钢铁、造船、电力工业。南韩在造船、汽车、钢铁、建筑业也迅速发展。,常规的制造业具有高度的流动性，只要按照大型跨国公司制定的定货明细单（纺织、服务、一般加工件），即可在拉美、亚洲不同的地区制造。转包工程也常常可见，且在不同地区迅速转移和高度分解为一系列劳动密集型任务，如三峡工地用的3号塔吊机，承包商为美国的罗泰克公司，其出事故的结构件为南韩制造。,但这一时期的制造业对市场响应的灵活性方面没有得到实质性的改观，且巨额投资得不到相应的回报，原因是传统的大批量封闭生产或生产制造模式没有进行改进。如IBM制造的电脑，搞垄断（不能兼容和普及）被淘汰，日本的高清晰度电视机，不能重视的录相机系统等被淘汰。,90年代，随着信息科学与技术的发展，使全球经济打破了传统的地域经济发展模式，世界变得越来越小，而市场变得越来越广阔，全球经济一体化的进程加快，制造业已转向生产计算机（软件、硬件）网络设备、机器人，并实行严格的自动存货控制。如美国在a.计算机（软件、硬件）；b.电信（有线、无线两者都采用计算机技术）；c.生物技术（比电信发展慢一点），发展十分迅猛。韩国三星，德国西门子，美国霍利韦尔、日本三菱重工。,为快速响应市场，提出了许多新的制造模式：敏捷制造、精益敏捷柔性生产系统、快速可重组制造、全球制造、准时制造。主要特征：以用户（需求）为中心，用户要什么做什么，充分体现用户个性化。制造的战略重点是时间、速度、兼顾质量和品种。以柔性、精益、敏捷作为竞争的优势。,技术进步、人因改善、组织创新是三项并重的工作。以人为本。实现资源快速有效的集成是其中心任务，集成对象涉及技术、人、组织、管理（企业之间，制造过程和作业等不同层次上分别实施相应的资源集成）。组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型（如信息咨询、设计、制造、销售代理等）。总承包公司，项目部。,三、我国制造业的状况1、从装备上看：通用机床加专用工艺装备，数控机床比例少，技术性能绝大部分属于国外50-60年代的水平。（如重机行业、石化行业等）2、从生产率上看：一个工人、一把刀、一台机床、劳动生产率低。3、从品种、质量上看：品种少、质量低、精度差、极不稳定。,4、从管理上看：属于传统的管理方法：合同计划设计工艺生产加工组装涂装包装发运、少数大厂应用CAD、CAPP、CAM、GT、CIMS。5、从进出口份额看：1990年数控机床进口占国内市场占有率15%。1995年数控机床进口占国内市场占有率77%。本土的机床在七、八十年代换牌子出口、现在很少。,1.2机械制造装备应具备的主要功能一、一般的功能要求1、加工精度要求：（1）定义：加工精度（machiningaccuracy）是指加工后零件对理想尺寸、形状和位置的符合程度。一般包括尺寸精度、表面形状精度、相互位置精度、表面粗糙度。,（2）示例图尺寸精度：A0.1、B0.1位置精度：C0.05、D0.05形状精度：表面粗糙度：3.2,O+0.1,（3）影响加工精度的因素：P561)几何精度：机床在空载条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精确程度。如机床的轨道的直线度，主轴的径向跳动，轴向窜动。自然状况。2)传动精度：机床传动系各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。如齿轮传动的平稳性。,3)运动精度：机床空载并以工作速度运动时，主要零部件的几何位置精度。各轴的平行度、垂直度。4)定位精度：定位部件运动到达规定位置的精度，如进入10mm,结果11mm。5)低速运动平稳性：运动部件在低速或微小位移时，时走时停，运动不均匀。,6)工作精度：加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。7）精度保持性：在规定的工作期间内，保持机床所要求的精度。,2、强度、刚度、抗振性方面的要求加工强度大、效率高、速度大、切削阻力大（大型设备、新材料、高强度钢）。要求装备的强度大、刚度大、抗震性好。3、加工稳定性方面的要求设备受到切削热、摩擦热、环境热（四季温差）影响、产生热变形、影响其加工性能的稳定性。自动化程度高的设备要减少发热。可采用散热、隔热、热补偿、恒温车间。,4、耐用度要求设备长期使用，零件磨损、间隙增大、原始工作精度逐渐丧失，使用一段时间后应对其进行检测评价。提高耐用度应从设计、选材、工艺、热处理、减少磨损、磨损补偿方面考虑。,5、技术、经济要求小零件小机床大批量高自动化、生产线单一品种专用机床高精度加工中心经济、技术相适应、性/价比合适,二、柔性化（包括产品结构柔性化和产品功能柔性化）1、产品结构柔性化：指产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，对结构作少量的重组和修改，或修改软件，得到具有不同功能的新产品。如计算机的设计，手机更换外壳等。,2、产品功能柔性化：指产品进行少量的调整或修改软件，从而改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需求。如数控机床、软件的修改、单件产品。工厂布局的柔性化、办公室的柔性化。,三、精密化四、自动化五、机电一体化六、节材七、符合工业工程要求工业工程：是对由人、物料、设备、能源、信息所组成的集成系统进行设计、改善、实施的一门学科。其目标是设计一个生产系统及其控制方法，在保证工人和最终用户健康和安全的条件下，以最低的成本生产出符合质量要求的产品。,八、符合绿色工程要求绿色工程要求：更少地依赖地球上的有限资源。更多地与地球的承载能力达到有机的协调从产品设计、制造、包装、运输、使用、报废整个生命周期，对环境影响最小、资源效率最高。,1.3机械制造装备的分类机械制造装备分为:加工装备、工艺装备、仓储输送装备和辅助装备四大类。,加工装备,1、金切机床通用机床：车、镗、钻、磨、螺纹、齿轮、铣、刨、插、拉床；（切削方式）专用机床：组合机床、数控机床、自动线。2、特种加工机床：电加工、超声波加工、激光、电子束、离子束、水射流加工。（加工原