机械制造概论

第0章机械制造概论1

狭义制造：从原材料→成品的生产过程中直接起作用的工作内容，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)。

广义制造=生产

美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业。我国将制造业划分为第二产业。CIRP定义：制造包括产品设计、材料选择、制造生产、质量保证、管理和营销等一系列有内在联系的运作和活动。COOPERATIVEINSTITUTIONALRESEARCHPROGRAM

制造制造业（一）生产与制造一、机械制造业在国民经济中的地位2

机械制造常区分为热加工和冷加工。热加工包括铸造、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等。

冷加工指零件的机械加工和机器的装配过程。

机械加工工艺研究如何利用切削原理使工件成形，而达到预定的设计要求（包括尺寸精度、形状位置精度和表面质量）。

机器的装配工艺研究如何配合和连接零件或部件，而成为半成品和成品，并达到装配精度要求。3制造业是对各种原材料进行加工处理，生产出为用户所需要的最终产品，它们可以是飞机、汽车、计算机、电子仪器，也可以是服装、鞋帽、食品。全球制造业之间的竞争日趋激烈，要赢得用户和市场，企业必须及时为用户提供高品质、低价格产品和最佳服务，即TQCS(Time、Quality、Cost、Service)（二）制造业的作用4制造业是国民经济的支柱产业，占国民经济总收入的60%以上。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。而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。（二）制造业的作用5按2001年统计，我国制造业由29个行业组成，主要的可归为三类：

轻工纺织制造业：占30.58%资源（包括原材料和能源）加工工业：占33.93%机械电子制造业：占34.16%。相对发达国家，我国机械电子制造所占比例偏低。以1996年为例：美国为41.6%、日本为43.63%、德国为46.4%、法国为39.63%、英国为37.33%、韩国为45.3%。二、我国制造业的现状6已建立了一个比较完整的工业体系，提供重大装备的能力不断提高

如：为上海磁悬浮列车项目提供有8台数控落地镗铣床组成的轨道深加工自动线；年产1～2千万吨级不同开采工艺的露天矿采掘和年产500万吨级井下矿采掘成套设备；葛洲坝枢纽工程170兆瓦、转轮直径11.3米轴流式水电机组；300兆瓦核电站成套设备；500千伏交流输变电成套设备；水下机器人；激光照排设备；正负电子对撞机；曙光、银河、联想等巨型计算机；主战坦克；新舟60客机；飞豹轰炸机；神舟号无人飞船；核动力潜艇；两弹一星等。二、我国制造业的现状7制造业总体生产规模已居世界第四位，众多制成品产量已居世界前列——“制造大国但非制造强国”各具特色的制造业聚集地逐渐形成珠江三角洲、长江三角洲已成为全球重要的家电、电子及通信设备制造聚集地；东北重大成套设备制造聚集地、川陕国防装备制造聚集地等正稳定地为国民经济和国防建设发挥着不可或缺的作用。我国目前处于工业化的中期。二、我国制造业的现状8存在的问题：总体规模仍然偏小，仅为美国的1/5、日本的1/4。制造业的人均劳动生产率过低，仅为美国的1/25、日本的1/26、德国的1/20。制造业结构呈轻型化状态，表现为机械电子制造所占比例偏低。装备制造能力尤为偏低。二、我国制造业的现状9存在问题：技术创新能力和自主开发能力薄弱，突出表现为：①机械产品技术来源的57%来自国外，绝大多数电子及通信设备的核心技术依赖进口。②产品开发周期过长，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期为18个月，美国（1990年）新产品设计周期3个星期，试制周期3个月。③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距。低水平生产能力严重过剩。据第三次全国工业普查，机械、电子、化工、轻工、冶金等行业生产能力利用率分别为51.86%、54.45%、54.9%、46.09%和35.55%。10中国是是制造造业大大国---但但不是是制造造业强强国光纤制制造设设备的的100%集成电电路芯芯片制制造设设备的的85%主要机机械产产品的的技术术来源源57%依靠进进口11中国制制造——世界界制造造加工工车间间研究开发订单制造销售服务硅谷新竹东莞利润率率25％％利润率率15％％利润率率5％12三、机机械制制造业业的发发展机械制制造工工艺方方法进进一步步完善善与开开拓；；如：激激光加加工、、电加加工、、射流流加工工、快快速原原型制制造技技术等等先进进的加加工方方法都都在不不断的的完善善与发发展。。水射流流加工工：压力可可达：：100~1000MPa，流流量：：0.5~25l/min，水水流速速:500~900m/s切割180mm钢板板，切切口公公差:：±0.06~0.25mm，切切口仅仅：0.015mm13三、机机械制制造业业的发发展机械制制造工工艺方方法进进一步步完善善与开开拓；；14加工技技术向向高精精度发发展;预测：：21世纪纪初(前30年年)，，普通加加工：：1µµm精密加加工：：0.01µµm超精密密加工工：0.001µµm21世世纪的的超精精密加加工将将向分分子级级、原原子级级精度度推进进三、机机械制制造业业的发发展15三、机机械制制造业业的发发展加工技技术向向高度度自动动化方方向发发展；；随着计计算机机技术术的发发展，，相继继出现现CNC机机床、、柔性性制造造系统统FMS(FlexibleManufacturingSystem)、、计算算机集集成制制造系系统CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)。161718源于古古希腊腊的阿阿基米米德螺螺旋泵泵(B.C287－212）191100年年苏颂颂主持持制造造的水水运仪仪象台台。由由水力力驱动动力，，代表表了当当时机机械制制造的的先进进水平平，是是当时时世界界上先先进的的天文文钟20现代纺纺纱机机卡特赖赖特纺纺纱机机（1785））珍妮纺纺纱机机（1764）211797年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床

2223制造技术是使原原材料料变成成产品品的过过程中中所用用各种种手段段的总总和。。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；……

手段包括与大、、小制制造概概念相相对应应，制制造技技术也也有广广义和和狭义义之分分。广广义制制造技技术涉涉及生生产活活动的的各个个方面面和生生产的的全过过程，，是一一个从从产品品概念念到最最终产产品的的集成成活动动，是是一个个功能能体系系和信信息处处理系系统。。（一））制制造技技术二、机械制制造过过程与与机械械制造造系统统24在商品品经济济高度度发展展的今今天，，科学学与技技术的的界限限开始始变得得模糊糊，纯纯粹的的科学学研究究不断断萎缩缩,原原因是是得不不到足足够的的经费费支持持，许许多科科学研研究从从一开开始就就有明明确的的应用用前景景（例例如:超导导技术术、克克隆技技术等等）。。科学与技术科学——认认识世世界，，基本本方法法是““分析析”，，基本本形式式为““发现现、揭揭示””。技术——改改造世世界，，基本本方法法是““综合合”，，基本本形式式为““发明明、创创造、、改进进”。。25转变特特性主要从从技术术角度度出发发，如如何使使转变变过程程更有有效进进行。。获取阶段转变阶段分配阶段图1-5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（二））制制造系系统26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1-6汽汽车车生产产物流流示意意图机械制制造工工艺流流程27（三））机械械加工工工艺艺系统统生产系统：制造过程程、开发设设计、计划划管理、经经营决策层层、计划管管理层、生生产技术层层。制造系统：毛坯制造造、机械加加工、装配配和物料的的存储、运运输、检验验等。工艺系统：：机械加工工工艺系统为为金属切削机机床、刀具、夹具具和工件四个要素组组成。28机械制造系系统零件进行机机械加工时时，必须具具备一定的的条件，即即要有一个个系统来支支持，称之之为机械制制造系统。。组成：物质分系统统：工件、机机床、工具具和夹具信息分系统统：现代的数数控机床、、加工中心心和生产线线和信息技技术密切相相关。具有有信息分系系统。能量分系统统：指动力供供应。29机械制造系系统30本课程性质质是一门主干干专业技术术基础课程程。通过学学习，了解机械制造领领域的最新成就和发展趋势；掌握机械制造技技术的有关关基本理论、基本知识和基本方法；培养获取和运用用机械制造造技术的基本能力，为独立分分析和解决决机械工程程实际问题题、开展新新工艺新技技术创新打打下基础。。三、本课程的性性质和主要要内容31本课程主要要研究内容容主要研究机机械制造冷冷加工部分分的基本理理论知识，，涉及：金金属切削原原理、金属属切削机床床与刀具、、机械制造造工艺学和和机床夹具具设计原理理等课程。。以金属切削削原理为理理论基础，，以制造工工艺为主线线，着重介介绍制造技技术中的基基本原理、、基本知识识和基本方方法。1.1本课程的性性质和主要要内容32学习目的和和要求以金属切削削理论为基基础，掌握握金属切削削的基本原原理与基本本知识，能能按具体加加工条件合合理选择切切削参数和和刀具几何何参数；以制造工艺艺为主线，，掌握机械械加工工艺艺过程和装装配工艺过过程的基本本理论和知知识，并具具有设计工工艺规程的的初步能力力；掌握机床夹夹具设计的的基本原理理和方法，，了解常用用工艺装备备（机床、、夹具、刀刀具）的结结构及特点点，并具有有设计夹具具的初步能能力；掌握机械加加工质量的的基本理论论和知识，，初步具备备综合分析析机械加工工质量、生生产率和经经济性等问问题的基本本能力。四、本课课程的目的的要求和特特点332.本本课程的特特点与学习习方法本课程实践践性强，涉涉及的知识识面宽。因因此要注意意实践知识识的学习和和积累，重重视实验环环节的教学学。通过作作业、实验验、电化教教学、生产产实习及工工厂