SJ-机械制造工程学-1

东南大学机械工程学院黄卫机械制造工程学机械零件怎样加工？加工工艺？机床？刀具？装夹？精度？装配？加工质量？机械零件的成形原理按照零件由原材料或毛坯制造成零件的过程中质量m的变化，可分为三种成形原理：材料成形工艺（∆m=0）材料去除工艺（∆m<0）材料累积工艺（∆m>0）机械加工工艺方法材料成形工艺——贯通流程，质量不变工艺

铸造：将液态金属浇注到型腔中获得毛坯

类型：砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造

特点：形态复杂、适应性广、成本低锻压：金属压力加工锻造（对加热后的金属施加外力，产生塑性变形）：自由锻、模锻、胎模锻、轧制、挤压。特点：力学性能高

板料冲压（将板料冲压成制品，冷冲压）：冲裁、弯曲、拉深、成形。特点：高生产率、高精度粉末冶金：以金属、非金属粉末，经模具压制、烧结等工艺制成制品特点：材料利用率高、生产率高、精度高材料去除工艺——发散流程，质量减少工艺

切削加工：刀具切除工件毛坯上多余的金属

类型：车削、铣削、刨削、钻削、拉削、镗削

特点：常规机械加工方法磨削加工：砂轮磨去工件上多余的金属类型：内外圆磨削、平面磨削、成形磨削特点：加工精度高、表面质量好、可加工淬硬表面特种加工：利用电能、热能、化学能、光能、声能等去除工件材料类型：电火花加工、电解加工、激光加工、超声加工、水喷射加工、电子束加工、离子束加工特点：以柔克刚材料累积工艺——收敛流程，质量增加工艺

连接与装配

不可卸连接：焊接、粘接、铆接、过盈配合

装配方法：螺纹连接、销连接电铸电镀加工原理：电镀液中的金属正离子在电场的作用下，逐渐镀复沉积到阴极上去，形成一定厚度的金属层特种加工方法快速成型：以微元迭加逐渐累积生成零件类型：LOM迭层法、SL光固化法、SLS烧结法、FDM熔融沉积法先进制造技术本课程主要内容第1章机械制造概论第2章金属切削加工基础第3章金属切削常用刀具第4章典型机床第5章其他类型常用机床第6章机械加工工艺规程编制第7章机械加工质量第8章机械装配工艺基础第9章典型零件的加工实例第10章机床夹具的设计原理教材赵敖生.材料成形及机械制造技术基础.华中科技大学出版社,2015参考教材约瑟夫·迪林格.机械制造工程基础.欧罗巴教材出版社,2007李伟，谭豫之.机械制造工程学.机械工业出版社,2014郭兰申，王阳.机械制造工程学.化学工业出版社,2015课件下载huangwei_sj_ppt@126.com密码：huangwei课后答疑方式课间讨论（教室或教员休息室）电话、短信或飞信17312301082）电子邮件（huangwei.st@163.com）QQ（365403409）微信（huangwei_seu）第1章机械制造概论1.1机械制造及其生产结构1.2机械制造技术的发展及其特点原始制造：石器时代、铜器时代、铁器时代近代制造：用机器代替手工，从作坊形成工厂现代制造：从单件生产方式发展到大量生产方式先进制造：制造的柔性化、系统化、智能化、网络化1.1机械制造及其生产结构一、关于制造原始制造：石器时代、铜器时代、铁器时代手工作坊机械工厂近代制造：用机器代替手工，从作坊形成工厂单件小批大量生产现代制造：从单件生产方式发展到大量生产方式销售部门生产控制工程技术部门财务和人事部客户服务中心加工工厂供应商铸造工厂分包商分包商商店分销商销售部客户先进制造：制造的柔性化、系统化、智能化、网络化二、制造的定义与内涵

包括制造企业的产品设计、材料选择、规划、制造的生产、质量保证、管理和营销的一系列有内在联系的活动与动作/作业。1983年，国际生产工程学会（CIRP）1998年，美国国家研究委员会（NRC）

创造、开发、支持和提供产品与服务所需要的过程与组织实体。

产品的设计与开发、产品规划、销售与服务，以及实现这些功能所应用的技术、流程/过程以及人与技术结合的途径等。1999年，美国麻省理工学院（MIT）2002年，美国生产与库存控制学会（APICS）

包括设计、物料选择、规划、生产、质量保证、管理和对离散顾客与耐用货物营销的一系列相互关联的活动和动作/作业。技术层面定义经济层面定义制造的重要性技术角度：制造是科学技术成为可能的基础经济角度：制造是国家和民族创造财富的重要工具历史角度：制造对人类文明的发展具有极为重要的影响制造业第一产业、第二产业、第三产业机械制造业是国民经济的基础和支柱是向其他各部门提供工具仪器和各种机械设备的技术装备部机械制造业的水平体现了国家的综合实力和国际竞争三、制造的要素参数模型法：建立成本与产品关键参数的关系，通过回归分析历史数据获得成本估计方程（CER）。相似模型法：通过相似零件的成本进行成本估计。详细模型法：在任务和作业层次上通过估计工时和工时费率、材料用量和材料价格计算直接成本，再通过某种分配方式估计间接成本。

时间属性通常表达为一个产品能以多快时间的速度生产出来，所以又称生产率产品柔性操作柔性能力柔性

按照ISO9000标准定义，产品的质量是顾客对产品和服务的满意程度。定量定义质量很重要，但定义很难。1、小制造 四、制造过程小制造概念：传统的机械制造，重点是加工与装配。小制造过程：通过机械与工具将原材料转变成有用产品的过程。小制造强调：工艺过程。2、大制造 大制造概念：在产品生命周期中，从供应市场到需求市场整个供需链中的所有活动。大制造过程：将制造资源（包括制造信息、原材料、能源等）转变为可用产品并保证其正常使用的过程。大制造强调：产品的整个生命周期过程。3、现代制造过程五、现代制造技术现代设计技术

现代制造工艺技术

制造自动化技术

现代管理技术

现代制造系统计算机辅助设计（CAD—ComputerAidedDesign）将人与计算机结合，取各自所长。在交互方式下组成一个高效的工作组（设计工作组designteam）2DCAD3DCADWireframeModelingSurfaceModelingSolidModelingParametricModelingFeatureModelingHybridModeling计算机辅助制造（CAM—ComputerAidedManufacturing）广义CAM——包含了整个生产自动化过程、计算机辅助设计制造编程、物料处理与控制、作业计划和生产监控等狭义CAM——仅指应用CAM技术进行数控程序的生成、数控代码经通讯接口传输到数控机床，进行数控加工NumericalControl(NC)

AutomaticProgrammingTool(APT)

ComputerNumericalControl(CNC)

Direct/DistributedNumericalControl(DNC)

ComputerAidedManufacturing(CAM)CAD/CAM集成CAD/CAM集成系统模式CAD/CAM集成系统的总体结构CAD/CAM集成系统软件1、刚性制造模式（RigidManufacturing）六、现代制造模式流水生产线或自动生产线，适用于大批量、少品种产品2、柔性制造模式（FiexibleManufacturing）典型的柔性制造系统装卸站AGVCNC加工中心切屑自动处理站零件清洗站检测站中央控制计算机AGV维修站包装站手工检验站3、计算机集成制造模式（ComputerIntegratedManufacturing）计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem）是通过计算机、网络、数据库等软硬件将企业的产品设计、加工制造经营管理等方面的所有活动集成起来，使企业的产品质量在幅度提高，缩短产品开发和生产周期，提高生产效率，降低生产成本。CIMS的基本思想是企业的各种经营活动是不可分割的，整个生产制造过程是信息采集、传递和加工处理的过程。CIMS在功能上包含了整个工厂从市场需求分析、生产经营决策、产品设计、加工制造、质量管理、经营销售到售后服务的全部活动。CIMS不是将工厂各个自动化环节及其网络简单相加，而是对企业生产的信息、物料、设备及人员进行有机的集成。

随着CIMS的实践与应用，人们对CIMS的体系结构及目标的认识也在不断变化20世纪80年代CIMS的功能体系结构是以制造数据库为中心，信息管理、工程设计、工厂生产和制造工程等功能部分围绕在数据库之外，CIMS的实施是“数据驱动”。20世纪90年代CIMS的功能体系结构则是以用户为核心，企业的各种生产经营活动和企业资源的合理调配均以满足用户不断增长的需求为目标，赢得用户即赢得市场，赢得竞争的胜利，因此这一时期的CIMS实施是“需求驱动”。工程设计分析分系统此分系统集成了CAD/CAE/CAPP/CAM，可进行产品建模、集成工程分析（优化设计或有限元分析）、工艺分析与设计、数控加工编程。制造自动化分系统（MAS）此分系统根据产品的工程技术信息和车间层的加工指令，完成对零件加工的作业调度和制造工作。通常由柔性制造系统承担。质量保证分系统根据全面质量管理的要求，质量系统应贯穿于产品设计、制造检验、售后服务的全过程，包括质量决策、质量检测、质量评估、质量控制、质量跟踪。管理信息分系统（MIS）此分系统是企业管理的一种现代化工具，通过对企业经营预测、决策，各级生产计划，生产技术准备，销售，供应，财务，成本，设备，工具，人力资源等信息的集成管理，达到缩短产品生产周期、减少占用的流动资金、提高企业的应变能力的目的。数据库分系统此分系统与计算机网络分系统为CIMS的支承系统，支持企业数据的共享与信息集成。计算机网络分系统这是一个采用国际标准和工业标准网络协议的开放式网络通信系统，各应用分系统通过网络实现资源共享、分布处理和实时控制。4、敏捷制造模式（AgileManufacturing）5、JIT制造模式（JustInTime）6、精益生产模式（LeanProduction）

精益生产哲理以用户为上帝以人为中心以简化为手段以尽善尽美为最终目的精益生产要求

在最短的时间灵活地设计、生产出成本低，在品种和质量上满足用户需求，在竞争中具有明显优势的产品。精益生产特点

在各环节中去除一切无用的东西，各岗位的安排原则是必须增值。精益生产核心

精简精益生产目标零库存高柔性无缺陷

具体表现零转产工时浪费（Products）多品种混流生产“零”库存（Inventory）消减库存零浪费（Cost）全面质量控制零不良（Quality）高品质零故障（Maintenance）提高运转率零停滞（Delivery）快速反应、交期短零灾害（Safety）安全第一7、快速重组制造模式（QuickReorganization）传统制造过程的描述模型可重构制造过程的描述模型8、成组技术模式（GroupTechnology）形状相似性尺寸相似性工艺相似性标识相似性（分类编码）简化，优化，统一，标准化工艺标准标准工序工装标准标准路线余量标准标准工艺材料标准标准工艺规范工时标准设计标准标准结构要素（特征）标准零件标准部件通用模块管理期量标准计划标准库存量标准成本标准费用标准CADMRP-II/ERPCAPP现代化企业生产模式9、并行工程模式（ConcurrentEngineering）并行工程运行模式并行工程设计网格七、机械制造生产的组成机械制造生产的三个层次机械加工工艺系统四要素：机床、刀具、夹具、工件机械制造系统将毛坯、刀具、夹具、量具和其他辅助物料作为原材料输入，经过存储、运输、加工、检验等环节，最后输出机械加工的成品或半成品企业生产系统是物质流、能量流、信息流的集合

决策控制阶段

研究开发阶段

产品制造阶段1.2机械制造技术的发展及其特点1、关于中国制造自古以来

近代洋务运动

现代制造业

制造大国

世界工厂

现在？2、机械制造技术的发展全球化

虚拟化

绿色化

德国：工业4.0

美国：新硬件时代

中国：中国制造2025工业4.0——第四次工业革命：从智慧工厂到智能生产工业4.0CPS——Cyber-PhysicalSystems是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computing、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同。工业4.0——信息物理系统（CPS）美国的信息产业革命产生了一大批纯互联网和软件企业谷歌亚马逊

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多轴无人飞行器用于送快递AUTODESK3D打印FACEBOOK虚拟设备让年轻人体验“真实世界”中国制造2025《中国制造2025》是中国版的“工业4.0”规划。规划经李克强总理签批，已由国务院于2015年5月8日公布。规划提出了中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略，是第一个十年的行动纲领。重点发展10大领域：新一代信息技术高档数控机床和机器人航空航天装备海洋工程装备及高技术船舶先进轨道交通装备节能与新能源汽车电力装备新材料生物医药及高性能医疗器械农业机械装备3、先进机械制造技术多轴加工技术高速加工技术主轴的高转速（10000~50000r/min最高可达300000r/min左右）高的进给速度（为常规切削速度的5~10倍

铝合金1500~5500m/min

铜合金900~5000m/min

钛合金100

~1000m/min