機(jī)械制造工藝學(xué)緒論.ppt

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1,,緒論,本章要點(diǎn),為什么學(xué)?,,學(xué)什么?,,怎么學(xué)?,,,2,機(jī)械制造工藝學(xué),緒論 Introduction,3,1.1 機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),4,表1-1 第一、二、三產(chǎn)業(yè)的劃分,,,,1.1.1 機(jī)械制造業(yè)是現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的根基,5,機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ), 是重中之重。,◆ 圖1顯示了當(dāng)今制造業(yè)的社會(huì)功能。,,6,1.1.2 制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位,國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)總收入的60%以上來(lái)自制造業(yè)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)不具有強(qiáng)大的制造業(yè)。 美國(guó)：約1/4人口直接從事制造業(yè)，其余人口中又有約半數(shù)人所做工作與制造業(yè)有關(guān)。,日本由于重視制造業(yè)，二次大戰(zhàn)后30年時(shí)間，發(fā)展成為世界經(jīng)濟(jì)大國(guó)。,7,1.2.2 制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位,1963年,1983年,美日兩國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量在世界市場(chǎng)所占份額,圖2 美日兩國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量變化,8,制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位,東芝事件,圖3 多軸數(shù)控機(jī)床改進(jìn)核潛艇性能,9,我國(guó)機(jī)械制造業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn),困難：技術(shù)上落后，資金不足，資源短缺，管理體制、周邊環(huán)境還存在諸多問(wèn)題（地方保護(hù)，信用危機(jī)…） 機(jī)遇：中國(guó)已加入WTO；制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和正在發(fā)生重大變化，歐、亞、美三分天下局面正在形成，世界經(jīng)濟(jì)重心開(kāi)始向亞洲轉(zhuǎn)移已出現(xiàn)征兆，制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)模式也在迅速變革之中,存在階段性的差距:產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高，技術(shù)開(kāi)發(fā)能力不強(qiáng)，基礎(chǔ)元器件和基礎(chǔ)工藝不過(guò)關(guān)，生產(chǎn)率低下，科技投入嚴(yán)重不足。 機(jī)械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的幾十分之一。,10,1.3.3 我國(guó)機(jī)械制造業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn),神州7號(hào),,圖4 神州7號(hào)宇宙飛船,11,兩點(diǎn)認(rèn)識(shí),1、要重新認(rèn)識(shí)機(jī)械制造業(yè) 機(jī)械制造已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機(jī)械制造，即所謂的機(jī)械加工。它是集機(jī)械、電子、光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、激光學(xué)、管理學(xué)等最新成就為一體的一個(gè)新興技術(shù)與新興工業(yè)。 制造技術(shù)不只是一些經(jīng)驗(yàn)的積累，實(shí)際上它是一個(gè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)——進(jìn)入市場(chǎng)——返回產(chǎn)品設(shè)計(jì)的大系統(tǒng)。 信息化與工業(yè)化相輔相成。信息化不能代替工業(yè)化，但可以提升工業(yè)化、促進(jìn)工業(yè)化，提高技術(shù)、生產(chǎn)、流通、管理的效率。機(jī)械制造工業(yè)必須依靠信息科學(xué)、材料科學(xué)來(lái)改造自己，另一方面信息科學(xué)、材料科學(xué)也必須依賴(lài)于制造技術(shù)來(lái)取得新的發(fā)展。,12,兩點(diǎn)認(rèn)識(shí),2、中國(guó)還不是世界工廠(chǎng) 什么是“世界工廠(chǎng)”？世界工廠(chǎng)應(yīng)該是指世界制造業(yè)的主要集中地?，F(xiàn)在，我國(guó)制造業(yè)的工業(yè)增加值僅為美國(guó)的22.14％、日本的35.43％，我國(guó)制造業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率約為美國(guó)的4.38％、日本的4.07％、德國(guó)的5.56％，所以還不能算是世界工廠(chǎng)。 如果說(shuō)我國(guó)制造業(yè)的某個(gè)具體行業(yè)如“打火機(jī)制造工廠(chǎng)”，似乎還值得探討一下，但不能說(shuō)我們已是世界工廠(chǎng)。即便在諸如打火機(jī)的問(wèn)題上，人家一個(gè)高檔打火機(jī)在價(jià)格上就頂上我們上百個(gè)打火機(jī)。因此，一些說(shuō)我們是世界工廠(chǎng)的外國(guó)人，可能光看到我們制造業(yè)產(chǎn)品的數(shù)量，并沒(méi)有注意到我們的產(chǎn)品在質(zhì)量和檔次上和發(fā)達(dá)國(guó)家有差距。,13,兩點(diǎn)認(rèn)識(shí),我國(guó)制造業(yè)大量的是來(lái)料加工，突出表現(xiàn)在電子等工業(yè)，許多產(chǎn)品、設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)并不掌握在我們手里，因此附加值很低。 值得注意的是，美國(guó)的制造業(yè)占世界第一，但美國(guó)人從來(lái)不說(shuō)自己是世界工廠(chǎng)。對(duì)國(guó)外說(shuō)中國(guó)“世界工廠(chǎng)”的輿論，我們要警覺(jué)，這是不是有個(gè)“中國(guó)威脅論”的背景？ 我國(guó)要成為“世界制造中心”，還有很長(zhǎng)的路要走，要有長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光，不能拿犧牲自然資源、加劇環(huán)境污染的代價(jià)換取“世界工廠(chǎng)”的虛名。中國(guó)不能變成跨國(guó)公司的垃圾場(chǎng)、下水道，美國(guó)人的垃圾要留在美國(guó)。,14,兩點(diǎn)認(rèn)識(shí),歷史證明：沒(méi)有制造能力的民族是沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的民族。 我國(guó)在上世紀(jì)末就提出了“振興民族工業(yè)”計(jì)劃，機(jī)械制造技術(shù)正以強(qiáng)健的勢(shì)頭向前飛躍，一個(gè)以現(xiàn)代制造技術(shù)為重點(diǎn)的工業(yè)革命已經(jīng)到來(lái)，中國(guó)現(xiàn)在正逐步從一個(gè)世界制造大國(guó)邁向世界制造強(qiáng)國(guó)。 十七大提出了國(guó)家自主創(chuàng)新戰(zhàn)略，發(fā)展制造業(yè)要有創(chuàng)新的精神 、要有民族精神、我們應(yīng)該臥薪嘗膽，為祖國(guó)制造事業(yè)不斷努力。,,15,在商品經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的今天，科學(xué)與技術(shù)的界限開(kāi)始變得模糊，純粹的科學(xué)研究不斷萎縮,原因是得不到足夠的經(jīng)費(fèi)支持，許多科學(xué)研究從一開(kāi)始就有明確的應(yīng)用前景（例如:超導(dǎo)技術(shù)、克隆技術(shù)等）。,科學(xué) —— 認(rèn)識(shí)世界，基本方法是“分析”，基本形式為“發(fā)現(xiàn)、揭示”。 技術(shù) —— 改造世界，基本方法是“綜合”，基本形式為“發(fā)明、創(chuàng)造、改進(jìn)”。,1.1.3 科學(xué)和技術(shù)推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步,16,第一次工業(yè)革命： 蒸汽機(jī)( 1765) 第二次工業(yè)革命： 電力、內(nèi)燃機(jī)( 1876) 第一次技術(shù)革命： 數(shù)控機(jī)床( 1952) 第二次技術(shù)革命： 信息化,科學(xué)和技術(shù)是推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的一對(duì)孿生姐妹。,17,,蒸汽機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用,Technology 第一部活塞式蒸汽機(jī)是1690 年由法國(guó)人巴本發(fā)明的。 1705 年，蘇格蘭鐵匠紐可門(mén)設(shè)計(jì)制成了一種更為實(shí)用的蒸汽機(jī)。 為了解決十分緊迫的工業(yè)動(dòng)力問(wèn)題，發(fā)明家和生產(chǎn)者都在不斷地探索。機(jī)修工瓦特是其中成就卓著的偉大發(fā)明家。 Science 第一次工業(yè)革命極大地推動(dòng)了自然科學(xué)的發(fā)展： 熱力學(xué)理論、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律。,18,1.2 機(jī)械制造科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,19,1.2.1 制造業(yè)的發(fā)展,17世紀(jì)60年代，瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)，標(biāo)志第一次工業(yè)革命興起，工業(yè)化大生產(chǎn)從此開(kāi)始 18世紀(jì)中，麥克斯韋爾建立電磁場(chǎng)理論，電氣化時(shí)代開(kāi)始 20世紀(jì)初，福特汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)，泰勒科學(xué)管理方法，標(biāo)志自動(dòng)化時(shí)代到來(lái)（以大量生產(chǎn)為特征—Mass Production） 二戰(zhàn)后，計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)，信息技術(shù)及軟科學(xué)的發(fā)展，以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和市場(chǎng)需求多樣性的趨勢(shì)，使中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化成為可能，并產(chǎn)生了綜合自動(dòng)化和許多新的制造哲理與生產(chǎn)模式。 進(jìn)入21世紀(jì)，制造技術(shù)向自動(dòng)化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化的方向發(fā)展。,20,制造工藝技術(shù)的進(jìn)展,加工精度(Machining Accuracy) 各年代達(dá)到的加工精度 1mm 18世紀(jì)后期(1776),蒸汽機(jī),灰鑄鐵,汽缸 0.01mm 19世紀(jì)中期(1850) μm微米級(jí)(10–6m) 20世紀(jì)50年代末 nm 納米級(jí)(10-9m) 20世紀(jì)末,目前,超大規(guī)模集成電路 原子級(jí)—— 一般精加工（如研磨） IT5 表面完整性(Surface Integrality) 使用壽命和工作可靠性 生產(chǎn)率(Productivity)(永久性話(huà)題) 機(jī)動(dòng)工時(shí)——切削用量（切削速度） 輔助工時(shí)——待料、換刀、裝夾、維修、調(diào)整機(jī)床,,,21,1.2.2 制造系統(tǒng)工程學(xué),機(jī)械制造工藝（一般）： 冷加工: 車(chē)、銑、刨、磨等 熱加工：鑄造、塑性加工、焊接、熱處理等 機(jī)械制造過(guò)程是一種離散的生產(chǎn)過(guò)程 — 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的難度大依賴(lài)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和技藝較多，難以用數(shù)學(xué)方法、規(guī)律、邏輯進(jìn)行描述。 計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)，控制技術(shù)，傳感技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)。 系統(tǒng)論，信息論和控制論 — 形成系統(tǒng)科學(xué)與方法論 管理科學(xué)（質(zhì)量保證體系） 與制造技術(shù)相接合，機(jī)械制造的發(fā)展已經(jīng)從一種經(jīng)驗(yàn)，技藝，方法逐步 —— 機(jī)械制造工程科學(xué),美、日等國(guó)已將制造科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)一起列為當(dāng)今時(shí)代四大支柱學(xué)科。,22,,制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu),制造系統(tǒng),23,圖9 汽車(chē)生產(chǎn)物流示意圖,制造系統(tǒng),,24,,,,1.2.3 先進(jìn)制造技術(shù)(AMT),25,,,,AMT 產(chǎn)生背景,愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈,26,AMT 特征與發(fā)展趨勢(shì),,,,◆ AMT 是一項(xiàng)綜合性技術(shù) AMT不是一項(xiàng)具體的技術(shù)，而是利用系統(tǒng)工程思想和方法將各種相關(guān)技術(shù)集合成一個(gè)整體，它特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)在整個(gè)制造過(guò)程中的綜合應(yīng)用，特別強(qiáng)調(diào)人的主體作用，強(qiáng)調(diào)人、技術(shù)、管理的有機(jī)結(jié)合。,◆ AMT 是一項(xiàng)動(dòng)態(tài)技術(shù) AMT 沒(méi)有一個(gè)固定的模式，它要與企業(yè)的具體情況相結(jié)合。同時(shí)AMT 也不是一成不變的，而是動(dòng)態(tài)發(fā)展的，它要不斷地吸收和利用各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到制造系統(tǒng)的各個(gè)部分和整個(gè)過(guò)程，使其不斷趨于完善。,27,AMT 特征與發(fā)展趨勢(shì),,,,◆ AMT 是面向全球競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù) 通過(guò)提高企業(yè)綜合效益和對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)能力，達(dá)到提高競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。,◆ AMT 是面向21世紀(jì)的技術(shù) AMT是制造技術(shù)發(fā)展的新階段，它保留了傳統(tǒng)制造技術(shù)中有效要素，吸收并充分利用了一切高新技術(shù)，使其產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。 AMT強(qiáng)調(diào)環(huán)保技術(shù)，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。,◆ AMT 是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù) AMT 有明顯的需求導(dǎo)向特征，不以追求技術(shù)高新度為目的，重在實(shí)際效果。,28,AMT 特征與發(fā)展趨勢(shì),,,,◆ 信息技術(shù)對(duì)AMT發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用 信息技術(shù)是各種先進(jìn)制造技術(shù)的重要支撐，信息技術(shù)向制造技術(shù)的注入與融合，必將促進(jìn)AMT的不斷發(fā)展。 ◆ 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)將迅速發(fā)展和不斷完善 包括CAD，CAE，DFX，健壯設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，智能設(shè)計(jì)，反求工程，面向全生命周期的設(shè)計(jì)等。 ◆ 材料成形向精密、低耗、清潔方向發(fā)展 材料成形技術(shù)將使毛坯從接近零件形狀向直接制成工件精密成形或稱(chēng)凈成形的方向發(fā)展。據(jù)國(guó)際機(jī)械加工技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，本世紀(jì)初，塑性成形與磨削加工相結(jié)合，將取代大部分中小零件的切削加工。運(yùn)用改性技術(shù)，將獲得各種特殊性能要求的表面（涂）層，同時(shí)減少能耗并消除污染。,29,AMT 特征與發(fā)展趨勢(shì),,,,◆ 加工技術(shù)向超精密、超高速方向發(fā)展 ◆ 綠色制造將成為21世紀(jì)制造業(yè)重要特征 包括：綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)（產(chǎn)品在全生命周期符合環(huán)保、人類(lèi)健康、能耗低、資源利用率高的要求）；綠色制造技術(shù)（在整個(gè)制造過(guò)程，對(duì)環(huán)境負(fù)面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高）；產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造（例如，汽車(chē)等產(chǎn)品的拆卸和回收技術(shù)，以及生態(tài)工廠(chǎng)的循環(huán)式制造技術(shù)等）。 ◆ 虛擬制造將獲得廣泛應(yīng)用 首先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型（Soft Prototype）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（Hard Prototype）進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，降低成本，提高系統(tǒng)快速響應(yīng)市場(chǎng)變化的能力。,30,前蘇聯(lián)專(zhuān)家節(jié)門(mén)杰夫指出：不是一個(gè)好的工藝師就不能成為一個(gè)好的設(shè)計(jì)師。 設(shè)計(jì)是一個(gè)與制造過(guò)程緊密相關(guān)的過(guò)程。不考慮制造的設(shè)計(jì)是一個(gè)無(wú)效的設(shè)計(jì)。,1.3 是本專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)主干課,基礎(chǔ)理論課,,自動(dòng)化,制造課,設(shè)計(jì)課,專(zhuān)業(yè)課,技術(shù)基礎(chǔ)課,,,,,31,機(jī)械制造工藝學(xué),緒論 Introduction,32,掌握基本工藝?yán)碚摗?學(xué)會(huì)制訂零件加工工藝規(guī)程和裝配工藝過(guò)程的原則、方法、步驟。 掌握機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法。 了解影響加工質(zhì)量的各項(xiàng)因素，學(xué)會(huì)分析研究加工質(zhì)量的方法。 了解重要的先進(jìn)制造技術(shù)。,,主要學(xué)習(xí)內(nèi)容,,33,基本工藝?yán)碚?定位理論（零件加工時(shí)） 尺寸鏈理論（工藝和裝配） 加工精度理論 加工工序安排原則,,34,,,,,,,質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)性,生產(chǎn)率,加工精度 表面質(zhì)量,材料、工具、人力,↑ 切削用量 改進(jìn)工藝方法 ↑自動(dòng)化程度,機(jī)械制造工藝學(xué)研究的本質(zhì),35,機(jī)械制造工藝學(xué),緒論 Introduction,36,特點(diǎn),實(shí)踐性強(qiáng)。 注意掌握基本概念及其在實(shí)際中的應(yīng)用。 涉及面廣。 它與金工、機(jī)械加工基礎(chǔ)、公差、刀具、機(jī)床、夾具及企業(yè)管理等課程都有聯(lián)系。 靈活性大。 工藝?yán)碚撆c工藝方法的應(yīng)用具有很大的靈活性，在不同的條件甚至在相同的條件下可以有不同的處理方法，因此必須根據(jù)具體情況進(jìn)行辯證的分析。,37,方法,注意掌握基本概念 工序、定位、尺寸鏈、加工精度和加工表面質(zhì)量 注意學(xué)習(xí)一些基本方法 解尺寸鏈法、制訂工藝卡方法、夾具設(shè)計(jì)方法 注意和實(shí)際結(jié)合，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 要重視與課程有關(guān)的教學(xué)環(huán)節(jié)，使之相輔相成 作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí) 閱讀有關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍。 注意掌握基本概念及其在實(shí)際中的應(yīng)用。,38,參考書(shū),專(zhuān)業(yè)書(shū)籍 《金屬切削原理與刀具》 機(jī)械工業(yè)出版社 《金屬切削機(jī)床》 機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械工學(xué)概論》真保吾一 國(guó)際文化出版公司 《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》徐圣群 上海科技出版社 《零件合理構(gòu)形知識(shí)問(wèn)答》吳永健 兵器工業(yè)出版社 期刊雜志 《中國(guó)機(jī)械工程》《機(jī)械工程師》《機(jī)械工藝師》 《機(jī)械制造》等,39,讓我們?cè)谒伎嫉倪^(guò)程中體會(huì)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣！ 再見(jiàn)！,知識(shí)回顧Knowledge Review,