淺析我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向機(jī)械系畢業(yè)論文

1、 .PAGE16 / NUMPAGES21 .合 肥 通 用 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文題 目： 淺 析 我 國(guó) 機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 的 現(xiàn) 狀 與 發(fā) 展 方 向 系 別： 機(jī) 械 工 程 系 專 業(yè)： 機(jī) 械 制 造 與 自 動(dòng) 化 學(xué) 制： 三 年 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)與成績(jī)：指導(dǎo)教師：2014 年 月 日摘要機(jī)械制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也是國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。本文對(duì)我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀與技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并簡(jiǎn)述了21世紀(jì)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞 機(jī)械制造技術(shù)特點(diǎn) 發(fā)展方向 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _

2、Toc369088831摘要 PAGEREF _Toc369088831 h IHYPERLINK l _Toc369088832目錄 PAGEREF _Toc369088832 h IIHYPERLINK l _Toc369088833第1章引言 PAGEREF _Toc369088833 h 1HYPERLINK l _Toc369088834第2章我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析 PAGEREF _Toc369088834 h 2HYPERLINK l _Toc3690888352.1管理方面 PAGEREF _Toc369088835 h 3HYPERLINK l _Toc3690888

3、362.2設(shè)計(jì)方面 PAGEREF _Toc369088836 h 4HYPERLINK l _Toc3690888372.3制造工藝方面 PAGEREF _Toc369088837 h 4HYPERLINK l _Toc3690888382.4自動(dòng)化技術(shù)方面 PAGEREF _Toc369088838 h 5HYPERLINK l _Toc369088839第3章機(jī)械制造技術(shù)的特點(diǎn) PAGEREF _Toc369088839 h 7HYPERLINK l _Toc3690888403.1機(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程 PAGEREF _Toc369088840 h 7HYPERLINK l _T

4、oc3690888413.2機(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)綜合性技術(shù) PAGEREF _Toc369088841 h 7HYPERLINK l _Toc3690888423.3機(jī)械制造技術(shù)是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要素的統(tǒng)一體 PAGEREF _Toc369088842 h 7HYPERLINK l _Toc3690888433.4機(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)世界性技術(shù) PAGEREF _Toc369088843 h 8HYPERLINK l _Toc369088844第4章我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向 PAGEREF _Toc369088844 h 9HYPERLINK l _Toc3690888454.1全球化 PAGEREF

5、_Toc369088845 h 10HYPERLINK l _Toc3690888464.2虛擬化 PAGEREF _Toc369088846 h 10HYPERLINK l _Toc3690888474.3綠色化 PAGEREF _Toc369088847 h 11HYPERLINK l _Toc3690888484.3.1精密成形技術(shù) PAGEREF _Toc369088848 h 11HYPERLINK l _Toc3690888494.3.2無(wú)切削液加工 PAGEREF _Toc369088849 h 12HYPERLINK l _Toc3690888504.3.3快速成形技術(shù) PAG

6、EREF _Toc369088850 h 12HYPERLINK l _Toc369088851結(jié)論 PAGEREF _Toc369088851 h 14HYPERLINK l _Toc369088852參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc369088852 h 15HYPERLINK l _Toc369088853致 PAGEREF _Toc369088853 h 16第1章 引 言機(jī)械制造工業(yè)為人類的生存、生產(chǎn)、生活提供各種設(shè)備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中極其重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。所謂四個(gè)現(xiàn)代化，從某種意義上說(shuō)，就是用現(xiàn)代化設(shè)備去裝備工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)事業(yè)，使之達(dá)到先進(jìn)的水平。制造業(yè)為人類創(chuàng)造著輝煌的物

7、質(zhì)文明。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90年20個(gè)工業(yè)化國(guó)家制造業(yè)所創(chuàng)造的財(cái)富占國(guó)民生產(chǎn)總值（GDP）的比例平均為22.15%，制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的立國(guó)之本。制造技術(shù)支持著制造業(yè)的健康發(fā)展，先進(jìn)的制造技術(shù)使一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)處于有競(jìng)爭(zhēng)力的地位。忽視制造技術(shù)的發(fā)展，就會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展走入岐途。機(jī)械工業(yè)對(duì)提高人民生活質(zhì)量，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步起著十分重要的作用。而機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，在很大程度上又取決于機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展。從歷史上看，1769年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，但當(dāng)時(shí)加工技術(shù)十分落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應(yīng)用。1775年，威爾遜成功地改造了一臺(tái)汽缸鏜床，解決了這一難題。就在第二年(1776年)蒸汽機(jī)

8、便得到了實(shí)際應(yīng)用，迎來(lái)了第一次產(chǎn)業(yè)革命，由此可見(jiàn)，機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步有何等重要的作用。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，依然是如此，現(xiàn)代工業(yè)對(duì)機(jī)械制造技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求，如要求達(dá)到納米級(jí)(106mm)的超精密加工，大規(guī)模集成電路硅片劃片的超微細(xì)加工，重型設(shè)備超大型件的加工，難加工材料和具有特殊物理性能材料的加工等等，諸如此類，給現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)提出了許多新的課題。同時(shí)，當(dāng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖樣決定之后，要提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，采用先進(jìn)的制造技術(shù)是關(guān)鍵。因此，在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中，誰(shuí)掌握先進(jìn)的制造技術(shù)，誰(shuí)就擁有控制市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。另一方面，也正是由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，又為機(jī)械制造技

9、術(shù)的發(fā)展提供了工具和手段，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，促使常規(guī)技術(shù)與精密檢測(cè)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)、傳感技術(shù)等相互結(jié)合，給機(jī)械制造領(lǐng)域帶來(lái)許多新技術(shù)、新觀念，使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率大大提高。第2章 我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析機(jī)械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過(guò)程的工程學(xué)科，是以提高質(zhì)量、效益、競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。 20世紀(jì)70年代以前，產(chǎn)品的技術(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一個(gè)新產(chǎn)品上市，很快就會(huì)有一樣功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀(jì)80年代以后，隨著市場(chǎng)全球化的進(jìn)一步發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越激烈。 20世紀(jì)90年代初，隨著CIMS技術(shù)的

10、大力推廣應(yīng)用，包括有CIMS實(shí)驗(yàn)工程中心和7個(gè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的研究環(huán)境已建成。在全國(guó)圍，部署了CIMS的若干研究項(xiàng)目，諸如CIMS軟件工程與標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、工藝設(shè)計(jì)自動(dòng)化、柔性制造技術(shù)、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以與系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進(jìn)展。如飛機(jī)工業(yè)公司以國(guó)家CIMS實(shí)驗(yàn)工程為技術(shù)依托，和清華大學(xué)、航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等單位合作開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)工程。在公司的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)支持下，由管理信息系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)、工程信息系統(tǒng)和車間自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)集成，形成了一個(gè)計(jì)算機(jī)輔

11、助經(jīng)營(yíng)、設(shè)計(jì)、管理、制造的初步集成系統(tǒng)，以滿足航空產(chǎn)品研制和多品種小批量生產(chǎn)的需要。原中國(guó)石油天然氣總公司從1995 年起, 便在江漢鉆頭廠實(shí)施CIMS 工程，其中一期工程已于 1996 年完成，在2000 年完成了二期工程。兩期工程實(shí)施以來(lái)該廠各年度凈利潤(rùn)增長(zhǎng)明顯。但是大部分大型機(jī)械制造企業(yè)和絕大部分中小型機(jī)械制造企業(yè)主要限于CAD 和管理信息系統(tǒng)，因底層（車間層）基礎(chǔ)自動(dòng)化還十分薄弱，數(shù)控機(jī)床由于編程復(fù)雜，還沒(méi)有真正發(fā)揮作用。加工中心無(wú)論是數(shù)量還是利用率都很低。可編程控制器的使用并不普與，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用還很有限。因此，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的制造業(yè)仍然存在一個(gè)階段性的整體上的差距。主要

12、表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：2.1管理方面工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用計(jì)算機(jī)管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(chǎn)(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術(shù)。我國(guó)只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計(jì)算機(jī)輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗(yàn)管理階段。中國(guó)機(jī)械制造業(yè)之所以在投入結(jié)構(gòu)上難以加大科技開(kāi)發(fā)投入，直接根源是產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)不合理，企業(yè)規(guī)模小，布局分散，大中小企業(yè)之間難以形成合理的專業(yè)化分工協(xié)作體系；深層原因是體制約束，條塊分割導(dǎo)致的地區(qū)雷同與“分散化”傾向，有悖于世界機(jī)械制造業(yè)日益資本密集化、生產(chǎn)全球化、機(jī)電一體化、市場(chǎng)集中化的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械制造業(yè)是競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)

13、業(yè)，整體產(chǎn)業(yè)集中度要求較高。國(guó)外大型企業(yè)一般在行業(yè)中占主導(dǎo)地位，并形成層次分明的專業(yè)化分工協(xié)作體系，在大企業(yè)周圍，形成數(shù)量眾多的專門化的中小企業(yè)。企業(yè)尤其是大型企業(yè)投巨資進(jìn)行科技開(kāi)發(fā)。中國(guó)機(jī)械制造業(yè)在改革以來(lái)出現(xiàn)了分散化趨勢(shì)，甚至出現(xiàn)小企業(yè)排擠大企業(yè)的現(xiàn)象。受管理體制、投資體制、采購(gòu)體制的影響，中國(guó)沒(méi)有形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，企業(yè)“大而全、小而全”的狀況依然嚴(yán)重，中小企業(yè)與大型企業(yè)進(jìn)行專業(yè)化協(xié)作的產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)還沒(méi)有形成。目前還有相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)仍以“全能式”結(jié)構(gòu)為主，除汽車、拖拉機(jī)、燃機(jī)少數(shù)大批量生產(chǎn)企業(yè)外協(xié)率達(dá)到50%左右外，其他企業(yè)多數(shù)低于30%。中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步速度

14、與對(duì)產(chǎn)值增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率，總體上略高于全國(guó)的技術(shù)進(jìn)步速度與其對(duì)GDP 增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率。但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步速度與貢獻(xiàn)率偏低。1998 年，中國(guó)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)產(chǎn)值增長(zhǎng)速度的貢獻(xiàn)率只有34%，西方國(guó)家一般都在60以上；新產(chǎn)品產(chǎn)值率不到30%，西方國(guó)家在50%以上；機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率，中國(guó)只有25%左右，日本已達(dá)70%；中國(guó)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)占銷售收入的比重為1.78%，技術(shù)開(kāi)發(fā)人員占職工比重，也明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家。機(jī)械制造業(yè)整體設(shè)計(jì)和制造技術(shù)落后，產(chǎn)品多為中低檔次。差距還是非常大的。機(jī)械制造業(yè)人均生產(chǎn)率只有美國(guó)的3%，增加值率為發(fā)達(dá)國(guó)家的60%左右，整體效率指數(shù)約為23.5

15、%。從結(jié)構(gòu)指數(shù)衡量，中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的設(shè)備更新度約為發(fā)達(dá)國(guó)家的60%，先進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)由-10%降到-25%，費(fèi)用和技術(shù)貢獻(xiàn)率僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的50%60%，產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)指數(shù)更低一些，協(xié)作水平大約為日本的25%。機(jī)械制造業(yè)由于生產(chǎn)廠點(diǎn)多、批量小，耗能耗材多，污染量大。機(jī)械制造業(yè)污染物排放量占到全國(guó)工業(yè)的1/6。近年來(lái)環(huán)保水平有所提高，但也只是部分具有一定規(guī)模的企業(yè)能達(dá)到機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)的逐步清潔化、綠色化，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大，若能達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的50%60%左右的水平就是一個(gè)相當(dāng)理想的水平。2.2設(shè)計(jì)方面工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家不斷更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則，采用新的設(shè)計(jì)方法，廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(CA

16、DCAM)，大型企業(yè)開(kāi)始無(wú)圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。我用CADCAM技術(shù)的比例較低。中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，主要依靠技術(shù)引進(jìn)和趕超型發(fā)展戰(zhàn)略，加之中國(guó)勞動(dòng)力豐富而資金相對(duì)短缺，致使機(jī)械制造業(yè)的科技開(kāi)發(fā)明顯滯后。雖然中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)量已經(jīng)位居世界前列，但主要是勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高、精、尖產(chǎn)品比較少。2000 年，中國(guó)汽車生產(chǎn)超過(guò)200 萬(wàn)輛，但是關(guān)鍵技術(shù)都來(lái)源于國(guó)外大型汽車公司，很多關(guān)鍵部件國(guó)尚不能生產(chǎn)，需要依靠進(jìn)口。我國(guó)械制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量雖然有了很大程度的提高，但大量的機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性、外觀設(shè)計(jì)、在性能還有很大差距。比如數(shù)控機(jī)床和精密機(jī)床的可靠性差、質(zhì)量問(wèn)題嚴(yán)重，軸承、液壓

17、件、密封件等基礎(chǔ)件產(chǎn)品水平低、品種少、滿足度低、質(zhì)量不穩(wěn)定。工程機(jī)械目前只能生產(chǎn)中小型產(chǎn)品，大型工程機(jī)械、大型火電設(shè)備的技術(shù)能力十分薄弱。2.3制造工藝方面機(jī)械制造業(yè)作為一般競(jìng)爭(zhēng)性行業(yè)，其競(jìng)爭(zhēng)狀況與效益狀況直接受生產(chǎn)投入結(jié)構(gòu)的影響。企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)際上是科學(xué)技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng)，而科技實(shí)力和技術(shù)創(chuàng)新能力在很大程度上取決于科研與開(kāi)發(fā)的投入。發(fā)達(dá)國(guó)家為了保持機(jī)械制造業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，加大了科技投入的力度。一些大企業(yè)的科技開(kāi)發(fā)費(fèi)用占到其銷售額的4%8%，甚至10%以上。這種高投入，使其本來(lái)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先的科技優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大，使企業(yè)從完全競(jìng)爭(zhēng)的局面轉(zhuǎn)變?yōu)椤皦艛喔?jìng)爭(zhēng)”，在許多關(guān)鍵領(lǐng)域占據(jù)了戰(zhàn)略性優(yōu)勢(shì)地位

18、。日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)機(jī)械制造業(yè)企業(yè)的人均研究開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)，分別為21.54 萬(wàn)美元/年、15.76 萬(wàn)美元/年、19.99 萬(wàn)美元/年、25.94 萬(wàn)美元/年，是中國(guó)企業(yè)的幾十倍。與科技開(kāi)發(fā)相類似，國(guó)外機(jī)械制造業(yè)企業(yè)非常重視設(shè)備更新。美國(guó)制造業(yè)企業(yè)設(shè)備的平均役齡逐步縮短，由1975 年的6.98 年，下降到1990 年的6.70 年，其中電制造機(jī)械和精密機(jī)械的設(shè)備役齡分別為5.5 年和4.9 年。中國(guó)機(jī)電行業(yè)的設(shè)備更新比較緩慢，而且呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。1994 年與1985 年相比，機(jī)械行業(yè)的設(shè)備更新度系數(shù)下降了5.73 個(gè)百分點(diǎn)，1995 年與1990 年相比下降了2.4 個(gè)百分點(diǎn)。設(shè)備更新度系數(shù)

19、偏低成為機(jī)械制造業(yè)各行業(yè)普遍存在的問(wèn)題。企業(yè)科研人員占職工的比重，可以反映出企業(yè)的人力資本狀況與發(fā)展?jié)摿?。?guó)外大型機(jī)械制造業(yè)企業(yè)研究開(kāi)發(fā)人員占職工人數(shù)的比重為5%10%，中國(guó)僅為1% 。正是科技投入、人員素質(zhì)、設(shè)備投入等方面的巨大差距，使中國(guó)機(jī)械制造業(yè)企業(yè)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)方法落后，自主開(kāi)發(fā)能力差，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，更新慢，新產(chǎn)品產(chǎn)值率低，產(chǎn)品質(zhì)量難以得到保證。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家較廣泛的采用高精密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工、微型機(jī)械和微米納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以與復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。我國(guó)普與率不高，尚在開(kāi)發(fā)、掌握之中。2.4自動(dòng)化技術(shù)方面自動(dòng)化的研究主要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集

20、成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)、人機(jī)一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術(shù)、制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度、柔性制造技術(shù)和適應(yīng)現(xiàn)化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。如采用自動(dòng)送料裝置的冷沖壓模具，加工精度和生產(chǎn)效率均較高，而且長(zhǎng)期效益明顯。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用數(shù)控機(jī)床、加工中心與柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)，實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)化、知識(shí)智能化、集成化。我國(guó)尚處在單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化階段，柔件制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。 從總體上看，我國(guó)機(jī)械工業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，發(fā)展后勁不足，技術(shù)來(lái)源主要依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，對(duì)國(guó)外技術(shù)的依存度較高，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收仍停留在掌握已有技術(shù)和提高國(guó)

21、產(chǎn)化率上，沒(méi)有上升到形成產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度。目前，我國(guó)已加入WTO，機(jī)械制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)與新的機(jī)遇。因此，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)不能單純的沿著20世紀(jì)凸輪與其機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)采用專用機(jī)床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產(chǎn)線剛性自動(dòng)化發(fā)展。而是要全面拓展，面向五化發(fā)展，即全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、自動(dòng)化、綠色化。第3章 機(jī)械制造技術(shù)的特點(diǎn)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)始終是機(jī)械制造中最活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域。也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)自本世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)歷了三個(gè)階段，即剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化。綜合自動(dòng)化常常與計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算集成制造等概念

22、相聯(lián)系，它是制造技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)的綜合，旨在全面提高制造企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度。做好基礎(chǔ)自動(dòng)化的工作仍是我國(guó)制造企業(yè)一項(xiàng)十分緊迫而艱巨的任務(wù)。但加工中心無(wú)論是數(shù)量還是利用率都很低?？删幊炭刂破鞯氖褂貌⒉黄张c，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用還很有限。因此，我們要立足于我國(guó)的實(shí)際情況，在看到國(guó)際上制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的同時(shí)扎扎實(shí)實(shí)地做好基礎(chǔ)工作。 3.1機(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程先進(jìn)制造技術(shù)特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售與售后服務(wù)等方面的應(yīng)用。它要不斷吸收各種高新技術(shù)成果與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，使制造

23、技術(shù)成為能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。 3.2機(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)綜合性技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)是為了提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和綜合實(shí)力的增長(zhǎng)。因此，它并不限于制造過(guò)程本身，它涉與產(chǎn)品從市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有容，并將它們結(jié)合成一個(gè)有機(jī)的整體。以便提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 3.3機(jī)械制造技術(shù)是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要素的統(tǒng)一體在20世紀(jì)70年代以前，產(chǎn)品的技術(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一個(gè)新產(chǎn)品上市，很快就會(huì)有一樣功能的產(chǎn)品跟著上市。因此，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心是如何提高生產(chǎn)率。到了20世紀(jì)80年代以后，制造業(yè)要贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要矛盾已經(jīng)從

24、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r(shí)間為核心的時(shí)間、成本和質(zhì)量的三要素的矛盾。先進(jìn)制造技術(shù)把這三個(gè)矛盾有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使三者達(dá)到了統(tǒng)一。 3.4機(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)世界性技術(shù)20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著全球市場(chǎng)的形成，發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)金融、經(jīng)濟(jì)、科技手段爭(zhēng)奪市場(chǎng)，傾銷產(chǎn)品，輸出資本，使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越激烈，為適應(yīng)這種激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，一個(gè)國(guó)家的先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)具有世界先進(jìn)水平，應(yīng)能支持該國(guó)制造業(yè)在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，機(jī)械制造技術(shù)是面向21世紀(jì)的技術(shù)，應(yīng)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)是有明確疇的新的技術(shù)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)以與管理技術(shù)等諸技術(shù)的引入與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合, 甚至融為一體, 使

25、制造技術(shù)成為能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、信息流和能量流的系統(tǒng)工程。制造技術(shù)從單純技術(shù)角度逐步發(fā)展成與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)管理的密切結(jié)合, 成為一種生產(chǎn)、技術(shù)系統(tǒng), 是先進(jìn)制造技術(shù)系統(tǒng)的系統(tǒng)特性。生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以與最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的追求, 使現(xiàn)代制造技術(shù)比傳統(tǒng)制造技術(shù)更加重視工程技術(shù)與經(jīng)營(yíng)管理的結(jié)合, 更加重視制造過(guò)程組織和管理體制的簡(jiǎn)化與合理化, 產(chǎn)生一系列技術(shù)與管理結(jié)合的新的生產(chǎn)方式。傳統(tǒng)制造技術(shù)一般單指加工制造過(guò)程的工藝方法, 而現(xiàn)代制造技術(shù)則貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到產(chǎn)品銷售與使用維護(hù)等全過(guò)程, 成為“ 市場(chǎng)- 產(chǎn)品設(shè)計(jì)- 制造- 市場(chǎng)”的大系統(tǒng)。其中柔性制造系統(tǒng)( FMS) 對(duì)技術(shù)與管理的融合具有典

26、型性。FMS 從工藝過(guò)程的編制、材料( 或毛坯) 消耗、生產(chǎn)計(jì)劃控制到設(shè)備、工量具準(zhǔn)備與維護(hù)、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量檢測(cè)等, 使生產(chǎn)過(guò)程成為一個(gè)整體。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇, 從生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的角度, 從企業(yè)部的組成技術(shù)( GT) 、準(zhǔn)時(shí)制( JIT) 、制造資源計(jì)劃( MRPII) 、并行工程( CE) 、靈捷制造( AE) 、精益生產(chǎn)( LP) 發(fā)展到企業(yè)外部的虛擬企業(yè)、分散網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)系統(tǒng)等, 并于切削機(jī)床為中心的制造技術(shù)相適應(yīng), 實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn), 并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。第4章 我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段，是由傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，既保持了過(guò)去

27、制造技術(shù)中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術(shù)成果，并滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領(lǐng)域與其全部過(guò)程。 20世紀(jì)80年代，隨著掃描顯微鏡的發(fā)明和使用，人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力進(jìn)入納米尺度，納米技術(shù)是指實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度，是一種在納米尺度上研究原子和分子結(jié)構(gòu)，物質(zhì)特性與相互作用與運(yùn)動(dòng)，并運(yùn)用這種技術(shù)為人類服務(wù)的高新技術(shù)，納米技術(shù)對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生了很大的影響，其應(yīng)用圍將非常廣泛，包括納米材料技術(shù)、納米加工技術(shù)、納米裝配技術(shù)和納米測(cè)量技術(shù)等。 超精密加工的加工精度在2000年已達(dá)到納米級(jí)，在21世紀(jì)初開(kāi)發(fā)的分子束生長(zhǎng)技術(shù)、離子注入技術(shù)和材料合成、掃描隧道工程（STE）可使加工精度達(dá)到0.00030.0001m，現(xiàn)

28、在精密工程正向其終極目標(biāo)原子級(jí)精度的加工逼近，也就是說(shuō)，可以做到移動(dòng)原子級(jí)別的加工。 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方向上：一是精密工程技術(shù)，以超精密加工的前沿部分、微細(xì)加工、納米技術(shù)為代表，將進(jìn)入微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代；二是機(jī)械制造的高度自動(dòng)化，以CIMS和敏捷制造等的進(jìn)一步發(fā)展為代表。 超精密加工的加工精度在2000 年已達(dá)到0.0001 m (1 nm) , 在21 世紀(jì)初開(kāi)發(fā)的分子束生長(zhǎng)技術(shù)、離子注入技術(shù)和材料合成、掃描隧道工程（STE）可使加工精度達(dá)到0.00030.0001 m （013011 nm），現(xiàn)在精密工程正向其終極目標(biāo)原子級(jí)精度的加工逼近，也就是說(shuō)，可以

29、做到移動(dòng)原子級(jí)別的加工。加工設(shè)備正向著高精、高速、多能、復(fù)合、控制智能化、安全環(huán)保等方向發(fā)展，在結(jié)構(gòu)布局上也已突破了傳統(tǒng)機(jī)床原有的格式。日本Mazak 公司在產(chǎn)品綜合樣本中展示出一種未來(lái)機(jī)床，該機(jī)床在外形上猶如太空飛行器，加工過(guò)程中噪音、油污、粉塵等將不再給環(huán)境帶來(lái)危害。隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、信息、營(yíng)銷的全球化，我國(guó)加入WTO，縱觀21 世紀(jì)的制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，可用三化來(lái)概括，即全球化、虛擬化和綠色化。這也是我國(guó)石油裝備制造業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。4.1全球化制造的全球化,可以說(shuō)是21 世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化最重要的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)，在各種工業(yè)領(lǐng)域中，國(guó)際化經(jīng)營(yíng)不僅成為大公司而且已是中小規(guī)模企業(yè)取得成功的重

30、要因素。這一方面，由于國(guó)際和國(guó)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，例如在機(jī)械制造業(yè)中，國(guó)外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無(wú)情的競(jìng)爭(zhēng)中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時(shí)還在國(guó)市場(chǎng)上占有份額的企業(yè)，不得不擴(kuò)展新的市場(chǎng)。另一方面，由于網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，提供了技術(shù)信息交流、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和經(jīng)營(yíng)管理的國(guó)際化手段，推動(dòng)了企業(yè)向著既競(jìng)爭(zhēng)又合作的方向發(fā)展。這種發(fā)展進(jìn)一步激化了國(guó)際間市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。這兩個(gè)原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。全球化制造的第一個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化和集成化。由于網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普與，正在給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來(lái)了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、零件制造

31、、市場(chǎng)開(kāi)拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國(guó)界進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)制造的全球化。第二個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)是集成化與標(biāo)準(zhǔn)化。異地制造實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息集成、功能集成、過(guò)程集成和企業(yè)集成。實(shí)現(xiàn)集成的基礎(chǔ)與關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)化，可以說(shuō)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化就沒(méi)有全球化。4.2虛擬化“虛擬制造”的概念于20世紀(jì)90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體，是一項(xiàng)由多學(xué)科知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息與制造過(guò)程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，

32、從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來(lái)達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。虛擬化是指設(shè)計(jì)過(guò)程中的擬實(shí)技術(shù)和制造過(guò)程中的虛擬技術(shù)。虛擬化可以大大加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度和減少開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的擬實(shí)技術(shù)指面向產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能分析技術(shù)，以優(yōu)化產(chǎn)品本身性能和成本為目標(biāo)，包括產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)仿真和干涉檢驗(yàn)、動(dòng)力學(xué)分析、造型設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)分析、強(qiáng)度和剛度有限元計(jì)算等。制造過(guò)程中的虛擬技術(shù)指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的模擬和檢驗(yàn)，檢驗(yàn)產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo)，進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程計(jì)劃、組織管理、車間調(diào)度、供應(yīng)鏈與物流設(shè)計(jì)的建模和仿真。虛擬化的核

33、心是計(jì)算機(jī)仿真。通過(guò)仿真軟件來(lái)模擬真實(shí)系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯(cuò)誤。虛擬化軟件有可能形成21 世紀(jì)大的軟件產(chǎn)業(yè)。4.3綠色化已經(jīng)頒布實(shí)施的ISO9000 系列國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和ISO14000 國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)為制造業(yè)提出了一個(gè)新的課題，就是快速實(shí)現(xiàn)制造的綠色化。綠色制造則通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程（綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理）生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響, 同時(shí)原材料和能源的利用效率能達(dá)到最高。如何最有效地利用資源和最低限

34、度的產(chǎn)生環(huán)境污染, 是擺在制造企業(yè)面前的一個(gè)重大課題。綠色制造實(shí)質(zhì)上是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)的體現(xiàn)，也是未來(lái)制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)必須考慮的重要問(wèn)題。目前綠色制造技術(shù)有以下幾個(gè)方面：4.3.1精密成形技術(shù)精密成形技術(shù)是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工（近凈成形技術(shù)，near net shape technique；或凈成形技術(shù)，net shape technique），就可用作機(jī)械構(gòu)件的成形技術(shù)。它 是建立在新材料、新能源、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等多學(xué)科高新技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，改造了 傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、輕量化、低成本、無(wú)公害 的成形。它使得成形的機(jī)

35、械構(gòu)件具有精確的外形、高的尺寸精度和形位精度、好的表面粗糙 度。該項(xiàng)技術(shù)包括近凈形鑄造成形、精確塑性成形、精確連接、精密熱處理、表面改性等專 業(yè)領(lǐng)域，是新工藝、新材料、新裝備以與各項(xiàng)新技術(shù)成果的綜合集成技術(shù)。成形制造技術(shù)包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術(shù)包括：精密鑄造（濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯）、精密鍛壓（冷濕精密成形、精密沖裁）、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。精密成形技術(shù)具有以下特點(diǎn)：近凈成形體尺寸與形位精度高，為后續(xù)采用高效、高精加工 提供了理想的毛坯；高效、低消耗、低成本，為縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本提供了 有利條件；可方便、快捷地做出過(guò)去很難做出的結(jié)

36、構(gòu)件，為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供有力技術(shù)支撐 ；較傳統(tǒng)成形產(chǎn)品改善生產(chǎn)條件、減少對(duì)環(huán)境污染，成為一種清潔生產(chǎn)技術(shù)，為可持續(xù)發(fā) 展創(chuàng)造有利條件。 4.3.2無(wú)切削液加工綠色制造工藝技術(shù)是以傳統(tǒng)的工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合材料科學(xué)、表面技術(shù)、控制技術(shù)等新技術(shù)的先進(jìn)制造工藝技術(shù)。其目的是合理利用資源與原材料、降低零件制造成本，最大限度地減少對(duì)環(huán)境的污染程度。環(huán)境、資源、人口是當(dāng)今社會(huì)面臨的3大主要問(wèn)題。依靠科技進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)節(jié)資增效，減少?gòu)U物排放，在制造業(yè)實(shí)施綠色制造已勢(shì)在必行，綠色制造技術(shù)也是國(guó)家“十一五”科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中制造業(yè)領(lǐng)域的重大項(xiàng)目。無(wú)切削液加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工行業(yè)，無(wú)切削液加工簡(jiǎn)化了工藝、減少

37、了成本并消除了冷卻液帶來(lái)的一系列問(wèn)題，如廢液排放和回收等等。4.3.3快速成形技術(shù)快速成形技術(shù)又稱快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，簡(jiǎn)稱RPM)技術(shù)，誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來(lái)制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。即，快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過(guò)快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型?？焖僭土慵圃旒夹g(shù)（RPM），其設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)所采用的材料去除的原則，而采用添加、累積的原