机械工艺学绪论

1、1机械制造工艺学机械制造工艺学机械工程系机械工程系2第一章第一章 绪绪 论论一一. 制造技术的地位和作用；制造技术的地位和作用；二二. 制造技术的发展过程；制造技术的发展过程；三三. 我国制造业的现状；我国制造业的现状；四四. 机械制造技术的发展；机械制造技术的发展；五五. 课程的研究对象及任务；课程的研究对象及任务；六六. 课程特点和学习方法；课程特点和学习方法；七七. 教材及主要参考书；教材及主要参考书；八八. 考核方式。考核方式。31.社会发展与制造技术密切相关社会发展与制造技术密切相关一一.制造技术的地位和作用制造技术的地位和作用4 u美国：美国：68% 的财富来源于制造业；的财富来源

2、于制造业；u日本：国民经济总产值的约日本：国民经济总产值的约49%由制造业提供。由制造业提供。u中国：中国：2001年制造业占国民生产总值的年制造业占国民生产总值的39.21%，占国家税收总额的占国家税收总额的30%和财政收入的和财政收入的27%。u在先进的工业化国家中，约有在先进的工业化国家中，约有1/4的人口从业于的人口从业于制造业。制造业。u在非制造业部门中，又有约在非制造业部门中，又有约半数人员半数人员的工作性质的工作性质与制造业密切相关。与制造业密切相关。 2.制造技术是国民经济中的产业支柱制造技术是国民经济中的产业支柱5美国的教训美国的教训1 1）上个世纪）上个世纪7070年代年代

3、, ,美国不重视制造业美国不重视制造业, ,把制造业把制造业称为称为“夕阳工业夕阳工业”, ,结果导致美国结果导致美国8080年代的经济年代的经济衰退。衰退。2 2）8080年代后期，老布什政府期间，克林顿上台后，年代后期，老布什政府期间，克林顿上台后，对对制造业大力支持制造业大力支持，制定相应的技术政策，使美，制定相应的技术政策，使美国的经济增长。国的经济增长。6日本的经验日本的经验1 1）在上个世纪）在上个世纪70-8070-80年代，日本非常年代，日本非常重视制造业重视制造业，特别大抓了汽车制造和微电子制造，结果日本的特别大抓了汽车制造和微电子制造，结果日本的汽车和家用电器占领了全世界的

4、市场，特别是大汽车和家用电器占领了全世界的市场，特别是大举进入了美国市场。举进入了美国市场。2 2）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。元件。19911991年海湾战争结束后，日本人说美国赢年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是得这场战争是依靠的日本的芯片，是“日本的芯日本的芯片打败了伊拉克的钢片片打败了伊拉克的钢片”。7 结论：结论：忽视制造技术的发展，忽视制造技术的发展，就会导致国家经济的衰退。就会导致国家经济的衰退。8事例事例1l半导体、晶体管是半导体、晶体管是美国美国发明的，由此兴起的微电发明的，由此兴起的微

5、电子工业也可以说是美国的首创工业。然而在子工业也可以说是美国的首创工业。然而在70-80年代间不到十年的时间里，其半导体的市场年代间不到十年的时间里，其半导体的市场份额由份额由60%降到了降到了40%，消费电子产品则几乎全，消费电子产品则几乎全军覆没。电视机仅有军覆没。电视机仅有15%的国内市场，其余全部的国内市场，其余全部被日本占领。被日本占领。9事例事例2l汽车的大批大量生产方式出自汽车的大批大量生产方式出自美国美国，汽车工业也，汽车工业也成为美国的最大工业。成为美国的最大工业。 1955年：美国进口汽车仅占年：美国进口汽车仅占1%； 1987年：美国进口汽车上升到年：美国进口汽车上升到3

6、1%； 1989年：美国汽车世界市场占有率从年：美国汽车世界市场占有率从75%下降下降到到25%。10事例事例3l在机床行业：在机床行业： 美国美国：1980年年NC机床自给率机床自给率80%，1981年年1987年，机床企业从年，机床企业从1400家减少到家减少到500家，进家，进口率达到口率达到50%； 日本日本：1988年机床产值居年机床产值居世界首位世界首位，占世界总，占世界总量的量的14。11 由此看出：由此看出： 经济的竞争归根结底是制造技术经济的竞争归根结底是制造技术和制造能力的竞争。和制造能力的竞争。 12各国相应制定发展制造业计划各国相应制定发展制造业计划l美国在美国在90年

7、代初，首先提出了发展年代初，首先提出了发展“先进制造先进制造技术技术”（AMT）。）。l日本：日本：“智能制造技术智能制造技术”l德国：德国：“面向未来的生产面向未来的生产”l英国：英国：“国家纳米计划国家纳米计划”l韩国：韩国：“G-7计划计划”l欧共体：欧共体：“尤里卡计划尤里卡计划”13二、制造技术的发展过程二、制造技术的发展过程1.手工业生产阶段手工业生产阶段1668年加工天文仪器上大铜环的铣床年加工天文仪器上大铜环的铣床 1415162.大工业生产阶段大工业生产阶段 由于经济发展和市场需求，以及科学技术的进步，由于经济发展和市场需求，以及科学技术的进步，进入了大工业生产方式：加工（装

8、配）流水线和进入了大工业生产方式：加工（装配）流水线和自动生产（装配）线，适合大批量。自动生产（装配）线，适合大批量。 人类生活水平的提高，产品更新速度加快，市场人类生活水平的提高，产品更新速度加快，市场需求需求多品种单件小批多品种单件小批生产。生产。173.虚拟现实工业生产阶段虚拟现实工业生产阶段 为为快速响应市场快速响应市场单件小批产品的需求，虚拟现实单件小批产品的需求，虚拟现实工业生产阶段采用强有力的软件，在计算机上进工业生产阶段采用强有力的软件，在计算机上进行系统完整的仿真，从而可以避免在生产制造时行系统完整的仿真，从而可以避免在生产制造时才能发现的一些问题及其造成的损失。因此，它才能

9、发现的一些问题及其造成的损失。因此，它既是虚拟的，又是现实的。既是虚拟的，又是现实的。18三、我国制造业的现状三、我国制造业的现状1.1.中国制造的崛起为世人瞩目中国制造的崛起为世人瞩目占世界制造业总额的比重超过占世界制造业总额的比重超过9%（1980年仅年仅占占1.4%）；）；位居世界位居世界第三位第三位（仅列于美（占世界总额的（仅列于美（占世界总额的21%）、日（占世界总额的）、日（占世界总额的15.8%）之后）；）之后）；2005年年已经超过德国已经超过德国而居第三而居第三 ；包括诸多行业在内共包括诸多行业在内共130多种产品的产量位居多种产品的产量位居世界第一位。世界第一位。192.2

10、.中国制造发展的特点是中国制造发展的特点是区域结构明显区域结构明显v珠江三角洲、长江三角洲、环渤海湾已经珠江三角洲、长江三角洲、环渤海湾已经形成三个世界级制造区域。形成三个世界级制造区域。 这三个区域的制造比重占全国的这三个区域的制造比重占全国的66%66%以上，出以上，出口占总额的比重超过口占总额的比重超过85%85%，可以说主要制造产，可以说主要制造产品的生产基地大多位于这三个区域。品的生产基地大多位于这三个区域。v此外，东北重大成套设备制造和川陕军事此外，东北重大成套设备制造和川陕军事装备制造已形成聚集地。装备制造已形成聚集地。203.正确认识当前的中国制造业正确认识当前的中国制造业（1

11、）中国制造业排名世界第三，中国制造业排名世界第三，但是以轻但是以轻工为主工为主。 例如中国是世界上主要的例如中国是世界上主要的玩玩具具生产和出口基地，占总量的生产和出口基地，占总量的60%；洗洗衣机衣机占世界总量的占世界总量的24%；冰箱占；冰箱占16%；空调占空调占30%，摩托车摩托车1999年产年产978万辆，万辆，占世界总产量的占世界总产量的50%。 机械电子机械电子制造所占比例制造所占比例偏低偏低34.16%。装备制造能力尤为偏低装备制造能力尤为偏低。21产量居世界第一的中国制造产品分类产量居世界第一的中国制造产品分类材料产业材料产业机械装备机械装备（缝纫机、拖拉机、太阳能热水（缝纫机

12、、拖拉机、太阳能热水器、集装箱）器、集装箱）化工产业化工产业交通产业交通产业（自行车、摩托车）（自行车、摩托车）家电制造业家电制造业电子及通讯设备制造业电子及通讯设备制造业纺织产业纺织产业皮革毛皮品及医药制造业等。皮革毛皮品及医药制造业等。22（2）中国中国占世界制造业总量（增加占世界制造业总量（增加值）的值）的5.9%。与北美（。与北美（21%）、）、日本（日本（15.8%）相比中国还远远）相比中国还远远称不上是一个世界制造强国称不上是一个世界制造强国。总。总体规模仍然偏小，仅为美国的体规模仍然偏小，仅为美国的15，日本的，日本的14。23（3）2004年世界年世界500强企业强企业排名中，

13、排名中，中国有中国有16家家（含香港、台湾），（含香港、台湾），2006年上升至年上升至24家（不含港台），家（不含港台），其中只有寥寥几家制造业企业。技其中只有寥寥几家制造业企业。技术含量高的装备制造业产品在世界术含量高的装备制造业产品在世界市场中还远未形成主流。市场中还远未形成主流。24（4）制造业的）制造业的人均劳动生产率过低人均劳动生产率过低，仅为美国的仅为美国的1/25、日本的、日本的1/26、德国、德国的的1/20。（5）技术技术创新能力和自主开发能力创新能力和自主开发能力薄薄弱弱，突出表现为：，突出表现为：机械产品技术来源的机械产品技术来源的57%来自国外，来自国外，绝大多数电子

14、及通信设备的核心技术绝大多数电子及通信设备的核心技术依赖进口。依赖进口。25产品开发周期过长产品开发周期过长，企业对市场的快速反，企业对市场的快速反应能力差。我国机械新产品的平均开发周应能力差。我国机械新产品的平均开发周期为期为18个月个月，美国（，美国（1990年）新产品设计年）新产品设计周期周期3个星期个星期，试制周期，试制周期3个月个月。先进制造技术在国内尚处于初级开发阶段，先进制造技术在国内尚处于初级开发阶段，普及率较低，与发达国家存在着阶段性差普及率较低，与发达国家存在着阶段性差距。距。（4）低水平生产能力严重过剩低水平生产能力严重过剩。据第三次。据第三次全国工业普查，机械、电子、化

15、工、轻工、全国工业普查，机械、电子、化工、轻工、冶金等行业生产能力利用率分别为冶金等行业生产能力利用率分别为51.86%、 54.45%、 54.9%、 46.09%和和35.55%.26（5）主要设备依靠进口）主要设备依靠进口光纤制造设备的光纤制造设备的100%集成电路芯片制造设备的集成电路芯片制造设备的85%主要机械产品的技术来源主要机械产品的技术来源57%依靠进口依靠进口27（6）从硅谷）从硅谷新竹新竹东莞之间，按产东莞之间，按产业分工其利润率依业分工其利润率依25%15%5%递减。递减。充分说明中国制造更多地处充分说明中国制造更多地处于一个世界制造业加工车间（世界于一个世界制造业加工车

16、间（世界工厂）的位置，并不意味着一个国工厂）的位置，并不意味着一个国家的整体制造能力的全面提升。家的整体制造能力的全面提升。28产业价值链产业价值链研究研究开发开发订单订单制造制造品牌品牌服务服务硅谷硅谷新竹新竹东莞东莞利润率利润率25%利润率利润率15%利润率利润率5%销售销售中国制造中国制造世界制造加工车间世界制造加工车间Made in China291）郎咸平：郎咸平：中国制造业沦落在价值最低端中国制造业沦落在价值最低端 “6+1”理论理论:价值最低的制造业浪费资源，价值最低的制造业浪费资源，破坏环境。因此，美国人把它全放在中国，破坏环境。因此，美国人把它全放在中国，而产品设计、原料采购

17、、仓储运输、订单而产品设计、原料采购、仓储运输、订单处理、批发经营和终端零售等六块非制造处理、批发经营和终端零售等六块非制造业（即业（即“6”）都掌控在自己的手里。）都掌控在自己的手里。“6”是是“软软”的生产环节，的生产环节，“1”是是“硬硬”的生的生产环节。产环节。4.如何看待中国制造业地位如何看待中国制造业地位302）郎咸平：真正的制造业大国是美国）郎咸平：真正的制造业大国是美国（在（在吉林大学的演讲）吉林大学的演讲） 今天的国际竞争已经不是企业的竞争，已今天的国际竞争已经不是企业的竞争，已经不是产品的竞争，而是进入到了一个前经不是产品的竞争，而是进入到了一个前所未有的，一个全新的所未有

18、的，一个全新的产业链产业链的竞争市场。的竞争市场。31 3）廉价的劳动力廉价的劳动力吸引资本（美国，日本）吸引资本（美国，日本） 成熟产品的组装作业和大量生产分流了那些发达成熟产品的组装作业和大量生产分流了那些发达国家科技国家科技含量很低的加工含量很低的加工组装产业的压力，也方组装产业的压力，也方便了它们调整产业结构和保持领先，帮助了资本便了它们调整产业结构和保持领先，帮助了资本向更加高端更加精尖的领域的集中向更加高端更加精尖的领域的集中 。目前，在日本出口产品中占据主要地位的，不是目前，在日本出口产品中占据主要地位的，不是消费产品，而是所谓资本财型产品。在消费产品，而是所谓资本财型产品。在日

19、本日本出口出口产品中，汽车等消费产品占据的比例仅为产品中，汽车等消费产品占据的比例仅为20%，剩下的都是剩下的都是元器件元器件，原材料原材料以及以及生产设备生产设备。 32纵观上述纵观上述,我国制造业现实真正的态我国制造业现实真正的态势是：势是： “靠劳动力与资源、靠比较优靠劳动力与资源、靠比较优势在低端挣小钱势在低端挣小钱”，而还没有做到，而还没有做到“靠知识与技术、靠竞争优势挣大靠知识与技术、靠竞争优势挣大钱钱”。在整体上可以说目前我国确实。在整体上可以说目前我国确实是某些产品的制造大国，但还远不是是某些产品的制造大国，但还远不是重大高精尖产品的制造基地，更不是重大高精尖产品的制造基地，更

20、不是盼望中的制造强国。盼望中的制造强国。335.制造强国要具有全面发展的制造能力制造强国要具有全面发展的制造能力 路甬祥理事长在学会年会上的讲话路甬祥理事长在学会年会上的讲话 我们为之奋斗的制造强国绝不是仅仅基于传统技术和产我们为之奋斗的制造强国绝不是仅仅基于传统技术和产品的强国，而必须是适应新时代、掌握新技术、满足新品的强国，而必须是适应新时代、掌握新技术、满足新需求的制造强国。中国不仅要拥有强大的以家电和电子需求的制造强国。中国不仅要拥有强大的以家电和电子元器件为代表的元器件为代表的轻型的轻型的规模产品制造能力，还要拥有规模产品制造能力，还要拥有强大的以发电设备、冶金、石化设备和汽车生产装

21、备为强大的以发电设备、冶金、石化设备和汽车生产装备为代表的代表的重型的重型的重大装备制造能力，更要拥有强大的以微重大装备制造能力，更要拥有强大的以微电子、光电子制造设备、微机电系统和生物工程为代表电子、光电子制造设备、微机电系统和生物工程为代表的的新型的新型的高技术装备制造能力。高技术装备制造能力。 34为此，中国经济的现代化不能为此，中国经济的现代化不能停留在轻工业化的水平上，应当也停留在轻工业化的水平上，应当也必须使技术密集型的重工业以及以必须使技术密集型的重工业以及以高技术装备为代表的新型装备制造高技术装备为代表的新型装备制造业在国民经济运行中发挥重要的作业在国民经济运行中发挥重要的作用

22、。用。35特别是这后者，特别是这高技术装备，构成了新时期制造产品的新的增长点，也是发达国家装备制造业竞争的核心，以及对其他国家保持技术竞争优势的关键所在。36 v制造强国：制造基地创新基地（创造基地）制造强国：制造基地创新基地（创造基地）v制造强国：传统产品制造重大装备制造高技制造强国：传统产品制造重大装备制造高技术装备制造术装备制造v制造强国：产量销量出口量核心能力制造强国：产量销量出口量核心能力v制造强国：硬件软件，物质人才制造强国：硬件软件，物质人才v制造强国：制造强国：“会做会做”、“会卖会卖”、“会想会想”37机械制造业的历史性转变机械制造业的历史性转变从低端到高端从低端到高端从大国

23、到强国从大国到强国从从“夕阳夕阳”到到“朝阳朝阳”从从“中国制造中国制造”到到“中国创造中国创造”38四、机械制造学的发展四、机械制造学的发展 铸铸 锻锻 热加工热加工 焊焊 表面处理表面处理 机械制造机械制造 零件的机械加工工艺过程零件的机械加工工艺过程 冷加工冷加工 装配工艺工程装配工艺工程 特种加工工艺过程特种加工工艺过程391.机械制造工艺机械制造工艺是各种机械的是各种机械的制造方法和过程制造方法和过程的总的总称称，是使各种原材料，半成品成为产品的方法和是使各种原材料，半成品成为产品的方法和过程。过程。 2.制造工艺重要性：制造工艺重要性： 工艺工艺是是制造技术的灵魂制造技术的灵魂、核

24、心和关键，产品从、核心和关键，产品从设计变为现实是必须通过加工才能完成的，设计变为现实是必须通过加工才能完成的，工艺工艺是设计和制造的是设计和制造的桥梁桥梁，设计的可行性往往会受到设计的可行性往往会受到工艺的制约。工艺的制约。 40 工艺是生产中最活跃的因素，同样的设计可以通工艺是生产中最活跃的因素，同样的设计可以通过不同的的工艺方法来实现，工艺不同，所用的过不同的的工艺方法来实现，工艺不同，所用的加工设备、工艺装备也就不同，其质量和生产率加工设备、工艺装备也就不同，其质量和生产率也会有差别。也会有差别。3.机械制造工艺水平的衡量指标：机械制造工艺水平的衡量指标：优质、高产、低优质、高产、低消

25、耗消耗（多快好省）。（多快好省）。41五课程研究对象与任务五课程研究对象与任务 研究对象研究对象:机械产品机械产品制造过程及方法制造过程及方法（主要机械（主要机械产品加工与装配）。产品加工与装配）。 毛坯加工成零件的工艺路线毛坯加工成零件的工艺路线制造工艺制造工艺选择机床和工艺装备选择机床和工艺装备机床工作原理机床工作原理使用刀具使用刀具刀具的设计与制造刀具的设计与制造工件的装夹方法工件的装夹方法定位原理定位原理检测加工表面质量检测加工表面质量加工精度及表面质量加工精度及表面质量机器装配机器装配装配工艺装配工艺毛毛坯坯成成品品421. 特点：特点：综合性、实践性与灵活性综合性、实践性与灵活性 机械制造基础（热处