机械制造技术概述(天津大学)

机械制造技术概述

（天津大学，高等教育出版社）

第1章机械制造技术概述

学习指南：

本章从“大制造”的概念出发，介绍关于生产、制造、制造技术、制造系统等根本概念，机械制造业

的开展简况及其在国民经济中的地位，以及与现代制造技术密切相关的制造哲理和生产模式，旨在使学

习者建立一个系统的观点，并能从全局上把握住制造技术的根本问题。

学习本章内容，应深刻理解“大制造”概念的内涵和实质，正确认识“大制造”与“小制造〃之间的关

系，了解现代制造哲理，并学会用系统的观点和方法分析和解决机械制造中的实际问题。

本章建议学时为4学时。

参考文献：

[I]KHitomi.ManufacturingSystemsEngineering.London：Taylor&Francis,1996

[2]汪应洛.系统工程理论、方法及应用.北京：高等教育出版社，1992

[3]许香穗、蔡建国.成组技术.北京：机械工业出版社，1987

（41田雨华编.计算机集成制造系统.北京：兵器工业出版社，1990

[5J白英彩主编.CIMS教程.北京：学苑出版社，1993

[61吴锡英等.计算机集成制造技术.北京：机械工业出版社，1996

[7]张根保.先进制造技术.重庆：重庆大学出版社，1996

[8]MikellP.Groover.FundamentalsofModernManufacturing.JOHNWILEY&SONS,INC.2001

1.1制造与制造技术

学习要点：了解狭义和广义制造及制造技术的含义，学会从系统的观点认识制造活动。

生产的含义

生产活动是人类赖以生存和开展的最根本活动。从系统观点出发，生产可被定义为是一个将生产要素

转变为经济财富，并创造效益的输入输出系统，见图1-1。

输入输出.

效益

生产要素生产财富

]生产过程

-有形（产品）

-生产对象L无形（服务）

一生产资料丁“接-转变过程

1-间接1-生产率

（=输入输出）

-劳动力

1-生产信息

图生产的定义

生产系统输入的是生产要素。生产要素根据其根本作用可分为五类：

1）生产对象指完成生产活动所需的原材料，包括主要材料和辅助材料。主要材料是指构成产品的

材料（如减速机产品的主要材料是各种牌号的钢材和铸铁）；辅助材料是指加于主要材料上的材料（如减

速机产品外表涂的油漆），也指生产过程中消耗的辅助材料（如加工机床使用的润滑油、冷却液等）。

2）生产资料指生产过程所需的各种手段（硬件）。生产资料可分为直接生产资料和间接生产资料两

类。直接生产资料指生产过程直接使用的手段，例如设备、工具等。间接生产资料在生产过程中不直接使

用，但其构成对生产过程必不可少的辅助和支持，如厂房、道路等。

3）能源指生产过程中所需的各种动力来源。

4）劳动力是指生产过程中生产者所付出的脑力劳动和体力劳动。

5）生产信息指有效进行生产活动厅需得知识、技能、情报、资料等。

在上述五类生产要素中，前三类要素属于硬件范畴，生产信息要素属于软件范畴，而劳动力要素既有

硬件特性，又有软件特性。在诸生产要素中，人的要素是最重要的，处于主导地位，其它要素都要通过人

来起作用。

生产系统的输出是生产财富，包括有形的财富（产品）和无形的财富（效劳）。在创造生产财富的同

时，必然伴随着一定的经济效益和社会效益的产生。效益有“正效益”和“负效益〃之分：正效益指生产的

财富能够满足人们物质生活和精神生活的需要，生产活动本身能够促进社会健康开展；而负效益那么指生

产活动给社会带来的负面影响，如对于自然生态环境的破坏，各种各样的污染（其中也包括精神污染）等。

对于生产活动中的负效益，政府及社会必须加以严格的限制。

有效地将生产要素转变成生产财富是十分重要的。转变过程效率的度量标准是生产率，生产率可以被

定义为系统输出与输入之比。获得尽可能高的生产率，始终是生产企业经营者追求的目标，也是企业在剧

烈的市场竞争中得以生存和开展的重要条件。

制造的含义

了解了生产的含义，对制造的概念就不难理解。制造可以理解为制造企业的生产活动，即制造也是一

个输入输出系统，其输入也是生产要素，输出是具有使用价值的产品。

关于制造企业的界定目前还没有统一标准。按国际惯例，生产企业通常可以划分为三种大的类别：第

一产业、第二产业和第三产业。第一产业系指直接利用自然资源的种植业、养殖业和采矿业，如农业、林

业、渔业、畜牧业、矿业、采石业、石油业等。第二产业系指将第一产业生产的原料转化为产品的企业，

如冶金、钢铁、化工、石油精炼、机械、电子、轻工、纺织、制药、建筑、能源、电力、食品、出版等。

第三产业通常指金融和效劳行业，如金融、保险、交通、运输、商业、通讯、教育、法律、医疗、保健、

娱乐、餐饮、旅游、效劳、房地产等。制造业属于第二产业的范畴，美国将第二产业中除了建筑业和能源

工业外以外的其他行业均视为制造业。

上面所说的“制造”是一个"大制造”的概念，是对“制造”的广义理解。按照这样的理解，制造应

包括从市场分析、经营决策、工程设计、加工装配、质量控制、销售运输直至售后效劳的全过程。在当今

的信息时代，广义制造的概念已为越来越多的人所接受。

但传统上，制造及制造过程常被理解为从原材料或半成品经加工和装配后形成最终产品的具体操作过

程，包括毛坯制作、零件加工、检验、装配、包装、运输等。这是一个“小制造〃的概念，是对“制造”

的狭义理解。按照这种理解方式，制造过程主要考虑企业内部生产过程中的物质流，而较少涉及生产过程

中的信息流。显然，在新的形势下，狭义理解制造存在着严重缺乏。尽管如此，从专业和技术的角度出发,

制造的狭义理解仍然是合理的，因为物料形态的变化始终是制造活动的核心，如何使物料形态按照人们预

期的目标发生转变，是工程技术研究的永恒主题。

本书在概述一章中，引入“大制造〃的概念，旨在给读者一个全局的观点。而在其余局部内容讨论中，

那么主要以“小制造”概念为根底，这是由本课程的内容和性质所决定的。

制造技术

制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。这些手段包括运用一定的知识和技能，操纵可以利

用的物质和工具，采取各种有效的方法等。制造技术是制造企业的技术支柱，是制造企业持续开展的根本

动力c美国国家生产力委员会所作的一项调查说明，在企业生产力构成中，制造技术的作用约占62%o

与大、小制造概念相对应，对制造技术的理解也有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动

的各个方面和全过程，被认为是一个从产品概念到最终产品的集成活动和系统，是一个功能体系和信息处

理系统。狭义理解制造技术那么重点放在机械加工和装配工艺上。

本书在概述局部以及涉及到某些现代制造技术的理论和方法（如成组技术、先进制造技术等）时，采

用“大制造”的概念，意在使读者建立一个制造系统的概念，和利用系统观点分析和处理制造问题的根本

方法,而本书讨论的主要内容及较多的篇幅，那么属于“小制造〃的范畴，这是由本课程的内容和性质所

决定的。

制造系统

I.制造系统的组成制造作为一个系统，由假设干个具有独立功能的子系统构成。其主要子系统及其

功能如下：

1）经营管理子系统确定企业经营方针和开展方向，进行战略规划、决策。

2）市场与销售子系统市场研究与预测，销售方案，销售与售后效劳。

3）研究与开发子系统开发方案，根底研究与应用研究，产品开发。

4）工程设计子系统产品设计，工艺设计，工程分析，样机试制，试验与评价，质量保证方案。

5）生产管理子系统生产方案，作业方案，库存管理，生产过程控制，质量控制，本钱管理。

6）采购供给子系统原材料及外购件的采购，验收，存储。

7）资源管理子系统设备管理与维护，工具管理，能源管理，环境管理.

8）质量控制子系统收集用户需求与反响信息，质量监控，统计过程控制。

9）财务子系统财务方案，企业预算，本钱核算，财务会计。

10）人事子系统人事安排，招工与裁员。

11）车间制造子系统零件加工，部件及产品装配，检验，物料存储与输送，废料存放与处理。

上述各功能子系统既相互联系又相互制约，形成一个有机的整体（见图1-2）,从而实现从用户订货

到产品发送和售后效劳的生产全过程。

用

户

、生产管理

市

场

与

外

车间制造

部

环（加工、装配、

境检验、输送、

存绪・・・）

------A经营管理信息流------►生产管理信息流------A技术信息流

<----->物质流

图1-2带蜡系统功能结构

2.制造系统特性

1）结构特性

制造系统可视为假设干硬件（生产设备，工具，运输

装置，厂房，劳动力等）的集合体。为使硬件充分发挥其

效能，必须有相应的软件作支持（图1-3）。

这里说的软件主要指生产信息，即生产方法（包括生

产管理在内）和生产工艺。工厂设计中，有关人员和设备

的合理配置和布局等，即是从系统结构方面对制造系统进

行研究，目的在于保证获得高的生产率。

2）转变特性

如前所述，制造系统是一个将生产要素转变成离散型产品的输入输出系统，研究制造系统的转变特

性，着眼于系统物料的转变过程，即系统的物质流，见图1-4。作为一个制造系统转变过程实例，I图1-5

给出了汽车生产物流过程（局部）的示意图。研究系统的转变特性的目的主要是从技术角度，如何使转变过

程更有效地进行。

获取阶段工厂中的转变阶段分配阶段

图1-4制造系统的物质流

2外表喷漆

3组装测试

图1-5汽车生产物流（局部）示意图

3）程序特性

所谓“程序〃系指一系列按时间和逻辑安排的步骤。从这个意义出发，制造系统可视为是一个生产

离散型产品的工作程序。研究制造系统的程序特性，着眼于制造系统的信息流，主要从管理角度研究如

何使生产活动到达最正确化。

生产程序主要包括两个方面：一是全局生产规划，用于处理生产系统及生产系统与外部环境之间关

系的全局性的问题，如确定生产目标，规划生产资源，确定企业经营方针和开展战略等；二是具体生产

管理（运行管理），用于对具体的生产活动进行管理和控制（图1-6）。

餐湛隔爵f商鹤启f网喝

计划射段II实施阶♦]I控制阶♦I

Qi-e利逢乐妖的程序样性

运行管理通常包括5个阶段：

1）综合生产方案确定产品的种类和一定时间内的产量。

2）生产进度方案又可细分为主控进度方案和物料需求方案。主控进度方案根据综合生产方案和市

场（用户）需求，确定最终产品的进度方案，物料需求方案那么根据主控进度方案、产品构成以及生产

周期，确定零部件的生产进度方案和原材料及外购件的订货方案。

3）作业方案根据物料需求方案、零件加工和机器装配工艺过程以及原材料和毛坯的供给情况，进

行具体的任务分配和顺序的安排。

4）生产实施按作业方案进行实际生产作业活动。

5）生产控制对生产实施过程中的偏差进行测定与调整。

综合考虑技术与管理两个方面的信息，常常将物料生产过程划分为产品设计、生产准备和生产实施

三个阶段，见图1-7。

产

研究与开发

品

确定产品技术规格

设

计功能设计

阶产品设讨

段样机试制

产品修改设计与定型

生

工艺过程设计

产

工艺过程优化

准

备工艺装备设计

阶工艺装备制造（购买）

段工艺装备调整

生产计划制定

一

生原材料与毛坯准备

产零件加工

实部件与产品装配

施检验

_包装与运输

图卜7产品生产过程的三个阶段

4）制造系统的信息流与物质流

制造系统的各项功能及其活动按参与生产流程的职能和流向，可概括为物质流和信息流两类，见图

1-2,物质流用于改变物料的形态与地点，信息流用以规划、指挥、协调与控制物料的流动，使制造系统

有效地运行。信息流又可分为技术信息流和管理信息流，后者又可细分为经营管理信息流和生产管理信

息流C

研究制造系统的功能结构和系统特性，其目的都是为了使制造系统中的物质流与信息流有机地结合

起来，使系统的硬件和软件有机地结合起来，使制造工艺和生产管理有机地结合起来，以到达系统的最

正确配置、最正确组合和最正确运行状态，获得整体最优效果。这便是从系统的观点研究制造和制造技

术的根本出发点。

1.2机械制造业的开展及其在国民经济中的地位

学习要点:了解机械制造业的开展及其在国民经济中的地位。

机械制造业的开展

人类文明的开展与制造业的进步密切相关。早在石器时代，人类就开始利用天然石料制作工具，用

其猎取自然资源为生。到了青铜器和铁器时代，人们开始采矿、冶炼、铸锻二具，并开始制作纺织机械、

水利机械、运输车辆等，以满足以农业为主的自然经济的需要。此时，采用的是作坊式的以手工劳动为

主的生产方式。

直至18世纪70年代，以瓦特改良蒸汽机为代表，引发了第一次工业革命，产生了近代工业化的生

产方式，手工劳动逐渐被机器生产所代替，机械制造业逐渐形成规模。到19世纪中叶，电磁场理论的建

立为发电机和电动机的产生奠定了根底，从而迎来了电气化时代。以电力作为动力源，使机械结构发生

了重大的变化。与此同时，互换性原理和公差制度应运而生。所有这些使机械制造业发生了重大变革，

并进入了快速开展时期。

20世纪初，内燃机的创造，使汽车开始进入欧美家庭，引发了机械制造业的又一次革命。流水生产

线的出现和泰勒科学管理理论的产生，标志机械制造业进入了”大批量生产"(MassProduction)的时代。

以汽车工业为代表的大批量自动化生产方式使得生产率获得极大的提高，从而使机械制造业有了更迅速

的开展，并开始成为国民经济的支柱产业。

二次世界大战后，电子计算机和集成电路的出现，以及运筹学、现代控制论、系统工程等软科学的

产生和开展，使机械制造业产生了一次新的飞跃。传统的自动化生产方式只有在大批量生产的条件下才

能实现，而数控机床的出现那么使中小批量生产自动化成为可能。科学技术的高速开展，促进了生产力

的极大提高。传统的大批量生产方式已难以满足市场多变的需要，多品种、中小批量生产日渐成为制造

业的主流生产方式。

20世纪80年代以来，信息产业的崛起和通讯技术的开展加速了市场的全球化进程，市场竞争更加

剧烈c为了适应新的形势，在机械制造领域提出了许多新的制造哲理和生产模式，如计算机集成制造

(CIM)、精良生产(LP)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)等。

◎计算机集成制造是信息技术和传统制造技术相结合的产物，其宗旨是提局制造企业生产率和对市

场的响应能力，其核心在于利用信息技术使企业的各个“自动化孤岛”和生产全过程集成起来，以取得更

大的效益。

◎精良生产是对日本丰田公司生产方式的一种描述，其实质是除掉生产活动中的一切“冗余”，实行

准时生产(JustInTime-J1T)O

◎并行工程是对产品及相关过程(制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工

作模式。这种工作模式力图使设计者从一开始就考虑到产品全生命周期中所有因素，以最大限度地缩短

产品开发周期，减少设计失误。

◎敏捷制造提出“虚拟企业”的概念，意在建立柔性化、模块化的设计方法和制造系统的根底上，实

现企业内部与外部更广泛的集成，以进一步增强快速响应市场能力和形成竞争优势。

进入21世纪，机械制造业正向自动化、柔性化、集成化、智能化和清洁化的方向开展。

机械制造业在国民经济中的地位

如前所述，制造业是生产离散型产品的企业，而离散型产品又是具有直接使用价值的产品，与生产

活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发现和技术创造转换为现实规模生产力的关键环节，

并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要根底。良好的人居环境，充分的能源供给，便

捷的交通和通讯设施，丰富多彩的印刷出版、播送影视和网络媒体，优良的医疗保健手段，可靠的国家

和社区平安以及抵抗自然灾害的能力等，均需要制造业的支持。图1-8显示了当今制造业的社会功能。

图L8当今制造业的社会功能

制造业在国民经济中的地位可以用以下几个简单的数字来进行说明：美国68%的财富来源于制造

业；日本，国民经济总产值的约49%由制造业提供。在先进的工业化国家中，约有1/4的人口从业于制

造业，在非制造业部门中，又有约半数人员的工作性质与制造业密切相关。

在整个制造业中，机械制造业占有特别重要的地位。因为机械制造业是国民经济的装备部，国民经

济各部门的生产水平和经济效益在很大程度上取决丁机械制造业所提供的装备的技术性能、质量和可靠

性。因而，各兴旺国家都把开展机械制造业放在了突出的位置上。

纵观世界各国，任何一个经济兴旺的国家，无不具有强大的机械制造业，许多国家的经济腾飞，机

械制造业功不可没。其中，日本最具有代表性。二次世界大战后，日本先后提出“技术立国"和“新技术立

国”的口号，对机械制造业的开展给予全面的支持，并抓住机械制造的关键技术-精密工程、特种加工

和制造系统自动化，使日本在战后短短30年里，一跃成为世界经济大国。

与此相反，美国自20世纪50年代以后，曾在相当的一段时间内无视了制造技术的开展。美国政府

历来认为生产制造是企业界的事，政府不必介入。而美国学术界那么只重视理论成果，无视实际应用，

一局部学者还错误地主张应将经济重心由制造业转向高科技产业和第三产业.结果导致美国经济严重衰

退，竞争力明显下降，在汽车、家电等行业不敌日本。

直到20世纪80年代，美国政府才开始认识到问题的严重性，白宫的一份报告指出：美国在重要的、

高速增长的技术市场上失利的一个重要原因是美国没有把自己的技术应用到制造上。自此，美国政府在

进行深刻反省之后，重新确立了制造业的地位，并对制造业给予了实质性的和强有力的支持，制定并实

施了一系列振兴美国制造业特别是机械制造业的方案。其效果十分显著，至1994年，美国汽车产量重新

超过日本，并重新占领了欧美市场。

我国机械制造业面临的机遇和挑战

我国是一个文明古国。早在50万年以前的远古时代，已开始使用石器和钻木取火的工具。公元前

16到11世纪的商代，已出现可转动的琢玉工具。车削加工和车床雏形在我国出现早于欧洲近千年。到

了明代，在古天文仪器加工中，已采用铳削和磨削加工方法，并出现了铳床、磨床和刀刃刃磨机床的雏

形。但近百年来，由于封建制度的束缚，严重阻碍了中国工业化的进程。至中华人民共和国成立前夕，

中国的机械制造业几乎为零。

解放以来的50多年间，我国机械制造业有了很大地开展，开始拥有了自己独立的汽车工业、航天航

空工业等技术难度较大的机械制造工业。特别是改革开放以来，我国机械制造业充分利用国内外两方面

的资金和技术，进行了较大规模的技术改造，使制造技术、产品质量和水平及经济效益有了很大地提高,

为推动国民经济开展起了重要作用。

但与工业兴旺的国家相比，我国机械制造业的水平还存在阶段性的差距，主要表现在产品质量和水

平不高，技术开发能力不强，根底元器件和根底工艺不过关，生产率低下，科技投入严重缺乏等。例如,

我国机械制造业拥有300多万台机床，2000多万职工，堪称世界之最。但由于产品结构和生产技术相对

落后，致使我国许多高精尖设备和成套设备仍需大量进口，机械制造业人均产值仅为兴旺国家的几十分

之一C

面对越来越剧烈的国际市场竞争，我国机械制造业面临着严峻的挑战。我们在技术上已经落后，加

上资金缺乏，资源短缺，以及管理体制和周围环境还存在许多问题，需要改良和完善，这些都给我们迅

速赶超世界先进水平带来极大的困难。但另一方面，随着我国改革的不断深入，对外开放的不断扩大，

为我国机械制造业的振兴和开展提供了前所未有的良好条件。当今，制造业的世界格局已经和正在发生

重大的变化，欧、亚、美三分天下的局面已经形成，世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆，制造业

的产品结构、生产模式也在迅速变革之中。所有这些又给我们带来了难得的巩遇。挑战与机遇并存，我

们应该正视现实，面对挑战，抓住机遇，深化改革，以振兴和开展中国的机械制造业为己任，励精图治,

发奋图强，以使我国的机械制造业在不太长的时间内，赶上世界先进水平。

1.3制造哲理

学习要点：了解批量法那么、成组技术、计算机集成制造、并行工程、敏捷制造等重要制造哲理和

先进生产模式。本节从“大制造〃的概念出发，阐述对整个制造过程具有全局性指导意义的一些重要制

造哲理。

批量法那么（BatchRule）

I.大批量生产方式的产生及其特点

工业革命以后，至20世纪初，以机器代替人力成为生产的主要方式，大大促进了生产力的开展，并

形成了现代意义上的机械制造业。但生产方式仍以作坊式的单件生产为主，由于机器精度不高，产品质

量主要靠从业人员的技艺来保证，故称为“技艺”型生产时代。此时的工厂组织结构仍较分散，管理层次

仍较简单，通常由业主或代办直接与顾客、雇员和协作商联系。这种生产方式的生产率仍然较低，且生

产周期较长，产品价格居高不下。

20世纪初，美国福特汽车公司首先在底特律建立了世界上第一条自动生产线，标志着大批量生产方

式（MassProduction）的开始。由于机器精度的提高，工件加工质量容易得到保证，工人的技艺变得不

再那么重要了。加上互换性原理的推行，汽车装配不再使用锂刀或刮刀，工人只需进行一些诸如按按钮、

拧螺丝、焊接、涂漆等根本操作。装配流水线按一定的节拍运转，每个工人三复一日地重复一种简单的

机械动作，完成一种固定的操作。与“技艺”型生产方式相比，在大批量生产方式下，多数从业人员不再

需要很高的技术水平，而只需进行简单的培训，即可上线工作。这种生产方式大大缩短了生产周期，提

高了生产效率，降低了生产本钱，并使产品质量容易得到保证。大批量生产方式的推行，促进了生产力

的巨大开展，使美国一跃成为世界一流经济强国。大批量生产（MassProduction）方式也一度成为先进

生产力的代表和当代工业化的象征。

大批量生产与多品种、中小批量生产相比具有以卜特点：

I）生产的产品产量大而品种少，重复生产一种或少数几种相类似的产品，工艺过程和生产条件稳定,

大多数工作地固定完成一、二道工序，专业化程度高。

2）多采用专用、高效设备和工艺装备，生产过程机械化、自动化程度及设备利用率较高，生产周期

较短，零件加工质量易于保证。

3）工人作业分工细，多数工人长期从事一、两种简单和重复性的操作，对工人的技术水平要求不高。

4）产品设计通用化、系列化、标准化程度高，零件互换性好，广泛采用互换装配法装配。

5）产品社会需求量大，需求稳定。企业根据用户需求和科技开展水平，进行产品设计和制造。订货

程序通常是先设计、生产，再面向用户。

6）按对象组织专业化生产，多采用流水生产、自动生产线等生产组织形式，生产方案细致周密，生

产过程易于控制。

7）毛坯制作广泛采用金属模机器造型、压铸、精铸、模锻、精锻等方法，毛坯精度高，加工余量小,

材料利用率高。

2.批量法那么及其根底

由于大批量生产具有以上特点，使其可以获得较高的生产效率和较低的生产本钱。当市场竞争以产

品质量和生产本钱为决定因素时，大批量生产方式显示了巨大的优越性。与中小批量生产相比，大批量

生产可取得明显的经济效果，这就是所谓的“批量法那么"（BatchRule）。

批量法那么以本钱分析为根底。产品在其全生命周期内的总生产本钱为：

(1-1)

CA=CD+BC£+BQCS

式中CA-产品全生命周期总本钱；

CD-生产某种产品所需一次性费用.如产品开发与研制费用（市场调研，产品设计，样机试制，修

改设计等），工艺过程设计与工艺装备（包括专用设备）设计费用，工艺装备（包括专用设备）制造费用

等；

B-产品全生命周期内生产批数；

CB-生产某种产品每批次所需的费用，如机床的调整、工夹具的准备与调整等；

Q-批量；

Cs-生产某种产品的单件费用。

单件产品生产本钱计算公式为:

（1.2）

由式〔1-2〕可得，单件产品生产本钱图解近似为一双曲线，见图1-9。由图可见，产品生产批量越

大，单件产品生产本钱越低。进一步分析可见，图中AB段对应于生产批量很小或生产批量远低于设计

水平，设备负荷很低的情况，此时年产量的微小变化将引起单件产品生产本钱的很大变化。而图中CD

段，曲线已趋近于水平线，此时生产批量的变化对单件产品生产本钱影响很小。对应于一定的生产规模

和设备投资，存在着一个合理的最小生产批量QOP（图中C点对应的生产批量当QVQOP时，单件产

品本钱将增加；而当Q>QOP时，单件产品本钱虽可减小，但减小幅度很小。此时假设要进一步降低本

钱，那么应扩大生产规模和增加设备投资。

图1-10显示了两种不同生产规模和设备投资方案所对应的单件产品生产本钱随生产批量变化的情

况。图中曲线I对应的设备投资和生产规模较大的方案，而曲线H对应的设备投资和生产规模较小的方

案。曰图可见，当Q>QK时，采用曲线I的生产规模和设备投资方案，可获得更低的单件产品生产本钱。

而当QVQK时，那么采用方案II更合理。

对于某一特定的产品，根据其生命周期、复杂程度和制造过程所需的设备等因素•，存在一个合理年

产量的临界值。比拟多种生产规模和设备投资方案，可确定出这个临界值，即最小年产量的合理数值。

产品年产量高于这个数值，才能获得较低生产本钱，产品才有竞争力。

3.专业化协作与扩散生产

根据批量法那么，为了取得良好的经济效益，除合理地扩大产品的产量外，组织专业化协作生产是

一种行之有效的方法。

我国过去一直按“全能工厂〃模式进行工业建设，工业企业或是“大而全〃，或是“小而全〃。实

践说明，这种生产模式投资大，效率低，管理困难，经济效益差。究其原因，这种全能工厂模式不符合

“批量法那么〃。为扩大生产批量，提高工作地专业化程度，应全面理解利实施“批量法那么〃，通常

可采取如下方法：

1）在全面规划、统筹安排的原那么下，积极开展和大力推进工业生产的专业化协作，包括产品专业

化、库部件专业化、工艺专业化和辅助生产专业化等多种形式的生产协作，以减少重复生产，增加同类

产品的产量。

2）根据市场需求，进行产品结构分析，改良产品设计，加强产品及零部件系列化、标准化、通用化

工作c合理减少零部件种类，扩大同类零部件产量，并广泛采用标准件和通用件。

3）采用成组技术（详见节），按零件工艺相似性，组织同类型零件的集中生产，实施成组工艺。

幻加强生产方案、作业方案和生产调度工作，力求做到”同期大批量、少品种"安排。改善生产过程

组织，按对象专业化原那么建立生产单位；改良劳动组织，增加必要的设备和工人，提高工作地专业化

水平c

专业化协作与扩散生产可以有多种形式，经常采用的形式有：

1）组织各种专业化的根底零部件生产厂，如紧固件、液压件、气动件、密封件、减速机、变速箱、

齿轮、离合器、传动轴等。这些根底零部件需求量较大，通用化、标准化程度较高，宜组织专业化生产。

各企业应根据本企业和专业厂的情况，尽可能采用协作生产方式。

2）按地区、行业集中组织专业化的铸造厂、锻造厂等毛坯生产厂。各主机厂和零部件厂不设毛坯生

产车间，而与生产毛坯的专业化工厂协作。

3）小件生产，可根据地区不同条件，扩散至地方中小企业或乡镇企业，主机厂应致力丁主要关键零

部件的生产和整机装配。

4）实行工艺性协作，如电镀、热处理等。

5）设备大修、工模具的制造等，采用协作方式解决。

6〕氧气、乙焕、二氧化碳、煤气等动力来源实行协作供给。

7）厂外运输能力的协作。

8）食堂、托儿所、招待所等生活福利设施方面实行社会化。

在市场经济条件下，专业化协作与扩散生产的有关各方以共同获得利益为根底而联系在一起，主机

厂和协作厂完全是一种经济的关系。主机厂可以根据质量、价格、交货期等条件，自由选择配套厂，相

互关系不一定长期不变。配套厂为了能长期稳定用户，必须千方百计提高效劳质量，满足主机厂的要求。

主机厂为了获得稳定的、优质配套件供给，也要给配套厂技术上和经济上的支持和指导，以建立长期、

稳固的协作关系。

成组技术(GroupTechnology)

1.成组技术根本原理

成组技术是门生产技术科学和管埋科学，它研尢如何识别和开发生产过程中有关事物的相似性,

并充分利用各种问题的相似性，将其归类集合成组，然后寻求解决这一组问题的相对统一的最优方案,

以取得所期望的经济效果。

成组技术用于机械制造领域，就是利用零件

的相似性，将其分类成组，并以这些零件组为根

底组织生产，以实现多品种、中小批量生产的产

品设计、制造工艺和生产管理的合理化.

由上述定义可■见，机械制造中成组技术的根

本原理是将零件按其相似性分类成组,使同一类

零件分散的小批量生产，集合成较大批量的成组生产（见图1/1）,从而使多品种、中小批量生产可以获

得接近大批量生产的经济效果。

2.实施成组技术的客观根底

在机械制造中实施成组技术有其客观根底，主要有两方面：

1）机械零件之间存在着相似性这种相似性主要表现在零件结构特征（零件形状、形状要素及其布

置、尺寸、精度…）相似性、零件材料特征（零件材质、毛坯、热处理…）相似性和零件制造工艺（加

工方法、加工过程、加工设备…）

相似性三个方面。前两者是零件所

固有的，因此又称为“一次相似

性"，后者取决于前两者，因此又

称为“二次相似性"。

2）机械产品中零件出现频率

有明显的规律性和稳定性机械零

件按其复杂程度可分为简单件、复

杂件用相似件三类,大量调查统计

说明这三类零件在机械产品中出

现的频率有明显的规律性和稳定

性（图1-12）。机械产品中约5%〜

10%的零件属于复杂件，例如机图1-12不同翦事皮的零件在机械产品中捌I糠律

床中的床身、主轴箱、溜板等。这

类零件为数不多，但复杂程度较高,制造难度较大，再现性低。此类零件多为决定机械产品性能的重要

零件，故又称为关键件。机械产品中20%〜25%的零件属于简单件和标准件，如螺钉、螺母、俏、键等。

这类零件的特点是结构简单，再用性高，多数已标准化和己形成大批量生产,机械产品中约占70%的零

件属丁中等复杂程度的零件，如轴、齿轮、法兰盘、盖板、支座等。这类零件数量较大，彼此之间存在

着显著的相似性，故称为相似件。正是由于机械产品中大多数零件是相似件，成组技术才有可能得以实

施。

3.零件分类编码系统

零件的相似性是划分零件组的依据。为了便于分析零件的相似性，首先需对零件的相似特征进行描

述和识别。目前，多采用编码方法对零件的相似特征进行描述和识别，而零件分类编码系统就是用字符

（数字、字母或符号）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规那么和依据。

H前，世界上使用的分类编码系统不下百余种，较著名的有德国的Opitz系统，瑞士的Sulzer系统,

荷兰的Miclass系统，日本的KK系统，我国的JLBM-1系统等。下面仅就JLBM-1系统进行说明。

JLBM-1系统是我国机械工业部颁发的一项指导性技术文件，其总体结构见图1-13。

零件名称钵设码零件彩状及ILL码料助码

□01314II516II718IF1

0

回

1

转零零

2件

类件

名

3零名

称

件称

4类

类

别

5别

4细

回相

6分

转分

7类

多

8

件

9

图1-13JLBM-1编码系统总体结构

JLBM-1系统由15个码位组成。I、2码位表示零件的名称类别，采用零件的功能和名称作为标志,

以矩阵表形式表示，这样信息容量人，也便于设计部门检索，见表1-1。

JLBM-1系统3〜9码位是形状与加工码。依次表示回转体零件和非回转体零件的外部形状、内部形

状、平面、孔及辅助加工的情况，见表平2和表1・3。

表ITJLBM-1分类编码系统的名称类别分类表

第2位

0123456789

第1位

离合器分度盘

0轮盘类盘、盖防护盖法兰盘带轮手轮捉手滚轮活塞其它

体刻度盘

外螺纹

垫圈衬套轴半联油缸气

1环套类环、套螺母套、直管法兰套其它

片套轴节缸

接头

回

销堵手把手

转圆杆圆螺杆螺阀杆阀蜗杆

2销杆轴短圆短轴长轴柄操纵其它

哭管柱螺钉塞活塞杆丝杆

柱杆

零

圆柱

件圆柱内链轮棘蜷旋锥复合阅柱齿

3齿轮类外齿锥齿轮蜗轮其它

齿轮轮齿轮齿轮条

轮

异形弯管接头扇形件弓叉形接头凸轮凸

4异形件偏心件阀体其它

盘套弯头形件叉轴轮轴

5专用件其它

杠杆摆撑杆拉键镶条

6杆条类杆、条连杆扳手梁齿条拨又其它

杆杆压条

依

异面块

1"1防护板盖支承板压板连定位块棘阀块

7咕板块类板、块板、滑块凸轮板其它

板门板垫板接板爪分油器

无板

零轴承底座机

8座架类支座弯板支架其它

件座架

9箱壳体3、J¥TTL容器壳体箱体立柱机身工作台其它

10〜15码位是辅助码。表示零件的材料、毛坯、热处理、我

0

主要尺寸和精度的特征。其中主要尺寸码规定了大型、中型及1

小型三个段，分别可供重型机械、一般机械和仪表机械等三种

企业参照使用。精度码规定了低精度、中等精度、高精度及超..寻

高精度四个等级，在中等精度和高精度两个等级中，再按精度6

要求处于不同加工外表而细分为几个不同的特殊码，以示区别，壬1

见表14

1

*

图L14压盖零件编码

表1-2JLBM-1分类编码系统回转件分类表（第三〜九位）

码位3456789

外部形状及加工内部形状及加工平面、曲面加工辅助加工

特征（非同轴

项号根本形状功能要素根本形状功能要素外面、端面内面孔、成形、

刻线）

0光滑无无轴线孔无无无无

单一平面单一平面不

1单向台阶环槽无加工孔环槽均轴向

不等分平面等分平面

布

平行平面平行平面等

2双向台阶螺纹螺纹螺纹孔径向

等分平面分平面

单

3球、曲面1+2通1+21+2槽、键槽槽、健槽非轴向

孔均

轴

盲布

4线正多边形锥面锥而锥面花键花键径向

孔孔

非圆对称

51+41+41+4齿形齿形倾斜孔

截而

扇形或弓形

62+4球、曲面2+42+53+5各种孔组合

4、5除外

7多平行轴线1+2+4深孔1+2+43+5或4+54+5成形

轴弯曲相交相交孔平

8传动螺纹传动螺纹曲面曲面机械刻线

线轴线行孔

9其它其它其它其它其它其它其它

表1-3JLBM-1分类编码系统非回转件分类表［第三〜九位）

।5

码

3789

位46

特外部形状及加工主孔、内部形状及加工

辅助加工

征

功能要（辅助孔、

项总体形状功能要素根本形状外面、端面H面

素成形）

号

轮廓边

0缘由直无无无无元无

线组成

轮廓边

外部一光滑、单向单方向

无缘由直一个平面及回转面单一轴

1回般直线台阶或单圆周排

板弯线或曲台阶平面加工单线沟槽

片沟槽无向有孔列的孔

曲线组成

条士均

面螺

两侧平轴孔布

纹

板或条双.01直线定单方向

行平面回转定线双向台阶多个轴孔

2与圆柱向工位导向宜线排

及台阶位槽