機械制造工藝學(xué)-緒論

1、機 械 制 造 工 程 學(xué)Machine Manufacturing Engineering第一章 緒 論制造業(yè)的地位和作用；我國制造業(yè)的現(xiàn)狀；機械制造業(yè)的發(fā)展；機械制造工程學(xué)的研究對象；教材及主要參考書目；考核方式一、制造業(yè)的地位和作用制造業(yè)是指對采掘的自然物質(zhì)資源和工農(nóng)生產(chǎn)的原材料進行加工和再加工，為國民經(jīng)濟其他部門提供生產(chǎn)資料，為全社會提供日用消費品的社會生產(chǎn)制造部門。機械制造業(yè)的任務(wù)：“圍繞各種工程材料的加工技術(shù)，研究其工藝并設(shè)計和制造各種工藝裝備，也為新興的產(chǎn)業(yè)群提供從未有過的技術(shù)裝備。”制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟增長的發(fā)動機 美國：68% 的財富來源于制造業(yè)； 日本：49%

2、的國民生產(chǎn)總值（GNP）來源于制造業(yè)； 中國：2001年制造業(yè)增加值：37613.1 億元占國民生產(chǎn)總值的 39.21%，占工業(yè)生產(chǎn)總值的 77.61%。上交稅金4398.17億元，占國家稅收總額的30%和財政收入的27%。 過去50年的經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：我國制造業(yè)的工業(yè)增加值增長率高出國民生產(chǎn)總值增長率約38個百分點。一、制造業(yè)的地位和作用制造業(yè)是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體和實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要基石制造業(yè)是吸納勞動就業(yè)和擴大出口的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè) 2001年我國制造業(yè)全部從業(yè)人員 8083 萬人，約占全國工業(yè)從業(yè)人員總數(shù)的 90.13%，全國全部從業(yè)人口的11.1%。 2001年我國制造業(yè)出口創(chuàng)匯2398億元。

3、占全國外貿(mào)出口總額90%。制造業(yè)是國家安全的重要保障一、制造業(yè)的地位和作用 制造技術(shù)支持著制造業(yè)的健康發(fā)展，先進的制造技術(shù)使一個國家的制造業(yè)乃至國民經(jīng)濟處于有競爭力的地位。忽視制造技術(shù)的發(fā)展，就會導(dǎo)致國家經(jīng)濟的衰退。事例1半導(dǎo)體、晶體管是美國發(fā)明的，由此興起的微電子工業(yè)也可以說純粹是美國的首創(chuàng)工業(yè)。然而在7080年代間不到十年的時間里，其半導(dǎo)體的市場份額由60%降到了40%，消費電子產(chǎn)品則幾乎全軍覆沒。電視機僅有15%的國內(nèi)市場，其余全部被日本占領(lǐng)。事例2：汽車的大批大量生產(chǎn)方式出自美國，汽車工業(yè)也成為美國的最大工業(yè)。1955年：美國進口汽車僅占1%；1987年：美國進口汽車上升到31%；19

4、89年：美國汽車世界市場占有率從75%下降到25%；事例3：在機床行業(yè)： 美國：1980年NC機床自給率80%，19811987年，機床企業(yè)從1400家減少到500家，進口率達50%； 日本：1988年機床產(chǎn)值居世界首位，占世界總量1/4；由此可以看出： 經(jīng)濟的競爭歸根結(jié)底是制造技術(shù)和制造能力的競爭 沒有發(fā)達的制造業(yè)就不可能有國家的真正繁榮與強大； 國與國之間的競爭主要是制造業(yè)的競爭, 一個沒有制造能力的民族是沒有希望的民族； 高度發(fā)達的現(xiàn)代制造業(yè)是一個國家綜合國力和國際競爭力的集中體現(xiàn)。 - 中科院院長：路甬祥院士各國相應(yīng)制定本國振興制造業(yè)和發(fā)展制造業(yè)的計劃：美國在90年代初，首先提出了發(fā)展

5、“先進制造技術(shù)”（AMT）。1994年被美國政府定為“先進技術(shù)制造年”。日本：“智能制造技術(shù)”德國：“面向未來的生產(chǎn)”英國：“國家納米計劃”韓國：“G-7計劃”歐共體：“尤里卡計劃” 2001年中國工程院組織25位院士和40多位專家對我國制造業(yè)的現(xiàn)狀、作用、地位及發(fā)展趨勢和對策進行了調(diào)查研究，向國務(wù)院及有關(guān)部委提交了：新世紀(jì)如何提高和發(fā)展我國制造業(yè)的研究報告二、我國制造業(yè)的現(xiàn)狀：按2001年統(tǒng)計，我國制造業(yè)由29個行業(yè)組成，主要的可歸為三類： 輕工紡織制造業(yè)：占 30.58% 資源（包括原材料和能源）加工工業(yè)：占 33.93% 機械電子制造業(yè)：占 34.16%。 相對發(fā)達國家，我國機械電子制造

6、所占比例偏低。以1996年為例：美國為 41.6%、日本為 43.63%、德國為46.4%、法國為39.63%、英國為37.33%、韓國為45.3%。二、我國制造業(yè)的現(xiàn)狀：已建立了一個比較完整的工業(yè)體系，提供重大裝備的能力不斷提高 如：為上海磁懸浮列車項目提供有8臺數(shù)控落地鏜銑床組成的軌道深加工自動線； 年產(chǎn)12千萬噸級不同開采工藝的露天礦采掘和年產(chǎn)500萬噸級井下礦采掘成套設(shè)備； 葛洲壩樞紐工程170兆瓦、轉(zhuǎn)輪直徑11.3米軸流式水電機組；300兆瓦核電站成套設(shè)備；500千伏交流輸變電成套設(shè)備； 水下機器人；激光照排設(shè)備；正負(fù)電子對撞機；曙光、銀河、聯(lián)想等巨型計算機； 主戰(zhàn)坦克；新舟60客機

7、；飛豹轟炸機；神舟號無人飛船；核動力潛艇；兩彈一星等。二、我國制造業(yè)的現(xiàn)狀：制造業(yè)總體生產(chǎn)規(guī)模已居世界第四位，眾多制成品產(chǎn)量已居世界前列“制造大國但非制造強國”各具特色的制造業(yè)聚集地逐漸形成 珠江三角洲、長江三角洲已成為全球重要的家電、電子及通信設(shè)備制造聚集地； 東北重大成套設(shè)備制造聚集地、川陜國防裝備制造聚集地等正穩(wěn)定地為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)揮著不可或缺的作用。我國目前處于工業(yè)化的中期。二、我國制造業(yè)的現(xiàn)狀： 存在的問題：總體規(guī)模仍然偏小，僅為美國的1/5、日本的1/4。制造業(yè)的人均勞動生產(chǎn)率過低，僅為美國的1/25、日本的1/26、德國的1/20。制造業(yè)結(jié)構(gòu)呈輕型化狀態(tài)，表現(xiàn)為機械電子制造

8、所占比例偏低。裝備制造能力尤為偏低。存在問題：技術(shù)創(chuàng)新能力和自主開發(fā)能力薄弱，突出表現(xiàn)為： 機械產(chǎn)品技術(shù)來源的57%來自國外，絕大多數(shù)電子及通信設(shè)備的核心技術(shù)依賴進口。 產(chǎn)品開發(fā)周期過長，企業(yè)對市場的快速反應(yīng)能力差。我國機械新產(chǎn)品的平均開發(fā)周期為18個月，美國（1990年）新產(chǎn)品設(shè)計周期3個星期，試制周期3個月。 先進制造技術(shù)在國內(nèi)尚處于初級開發(fā)階段，普及率較低，與發(fā)達國家存在著階段性差距。低水平生產(chǎn)能力嚴(yán)重過剩。據(jù)第三次全國工業(yè)普查，機械、電子、化工、輕工、冶金等行業(yè)生產(chǎn)能力利用率分別為51.86%、54.45%、54.9%、46.09%和35.55%。中國是制造業(yè)大國- 但不是制造業(yè)強國光

9、纖制造設(shè)備的 100%集成電路芯片制造設(shè)備的 85%主要機械產(chǎn)品的技術(shù)來源 57%依靠進口制造強國的主要標(biāo)志具備強大的產(chǎn)品自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力，擁有大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重要產(chǎn)品和國際領(lǐng)先的重要制造技術(shù), 擁有眾多國際知名品牌。擁有一批具有國際競爭力的制造企業(yè)，及強大的營銷網(wǎng)絡(luò)，擁有一批具有工程總承包能力的設(shè)計和工程公司。擁有一支具有國際競爭力的工程技術(shù)經(jīng)營管理和技術(shù)工人隊伍，具有卓有成效的人才培訓(xùn)體系。形成具有國際先進水平的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)體系，并在一些重要領(lǐng)域引領(lǐng)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定及全球應(yīng)用。形成若干在國際上知名，各具特色的制造業(yè)聚集地或制造中心。依托強大的裝備制造業(yè)為基礎(chǔ)，能夠及時提供各

10、行業(yè)所必需的保證技術(shù)，要求具有國際競爭力的先進裝備。制造強國的主要標(biāo)志中國制造世界制造加工車間研究開發(fā)訂單制造銷售服務(wù)硅谷新竹東莞利潤率25利潤率15利潤率5北京發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo) 三年見成效 從20032005年，是現(xiàn)代制造業(yè)的起步打造階段，產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)將初見成效。 五到八年翻一番 2006年至2010年，現(xiàn)代制造業(yè)進入總量擴張階段，成為首都經(jīng)濟新的支柱，工業(yè)總產(chǎn)值實現(xiàn)翻番。 十五至二十年創(chuàng)一流 2011年至2020年，現(xiàn)代制造業(yè)進入質(zhì)量提升階段，成為全國重要制造基地之一，高技術(shù)制造業(yè)要躋身世界一流?！八拇螽a(chǎn)業(yè)基地”發(fā)展目標(biāo)北京汽車工業(yè)基地： “一個基地、三個板塊”的發(fā)展格局。 即：構(gòu)

11、建以順義汽車城為中心，包括昌平、懷柔部分地區(qū)的汽車生產(chǎn)基地。形成以現(xiàn)代汽車為代表的轎車板塊、切諾基為代表的運動休閑車板塊、福田汽車為代表的商用車板塊。 用5至8年的時間使北京成為中國最大的汽車生產(chǎn)基地之一。 保持年遞增15%，到2005年達到年產(chǎn)48萬輛的規(guī)模，實現(xiàn)產(chǎn)值400億元；到2010年達到年產(chǎn)67萬輛的規(guī)模，實現(xiàn)產(chǎn)值550億元?！八拇螽a(chǎn)業(yè)基地”發(fā)展目標(biāo)北方微電子產(chǎn)業(yè)基地： 在北京經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、八大處高科技園區(qū)和林河工業(yè)開發(fā)區(qū)的基礎(chǔ)上，建設(shè)國家集成電路研發(fā)中心。使微電子產(chǎn)業(yè)基地總體技術(shù)水平繼續(xù)在國內(nèi)居領(lǐng)先地位。 保持年遞增30%，到2005年實現(xiàn)產(chǎn)值260億元；到2010年實現(xiàn)產(chǎn)值1000

12、億元。“四大產(chǎn)業(yè)基地”發(fā)展目標(biāo)光機電一體化產(chǎn)業(yè)基地： “一個基地、四個園區(qū)”的發(fā)展模式。 即：形成通州光機電產(chǎn)業(yè)基地和北京技術(shù)開發(fā)區(qū)、電子城科技園、豐臺科技園和昌平科技園。 用5至8年的時間建成現(xiàn)代化的北方綜合基地，成為我國光機電一體化產(chǎn)業(yè)設(shè)計和總成技術(shù)的制造中心。 保持年遞增20%，到2005年實現(xiàn)產(chǎn)值320億元；到2010年實現(xiàn)產(chǎn)值800億元。“四大產(chǎn)業(yè)基地”發(fā)展目標(biāo)生物工程和新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)基地： 發(fā)展以中關(guān)村生命科學(xué)園為核心的科技創(chuàng)新區(qū)域，使其發(fā)展成為生物工程和新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新基地。以北京經(jīng)濟開發(fā)區(qū)為核心，包括大興、通州區(qū)域，使其成為生物工程和新醫(yī)藥的產(chǎn)業(yè)化基地。 保持年遞增30%，到200

13、5年實現(xiàn)產(chǎn)值230億元；到2010年實現(xiàn)產(chǎn)值460億元。三、機械制造業(yè)的發(fā)展機械制造工藝方法進一步完善與開拓；如：激光加工、電加工、射流加工、快速原型制造技術(shù)等先進的加工方法都在不斷的完善與發(fā)展。水射流加工：壓力可達：1001000 MPa，流量：0.525 l/min，水流速:500900m/s切割180mm鋼板，切口公差:：0.060.25mm，切口僅：0.015mm三、機械制造業(yè)的發(fā)展機械制造工藝方法進一步完善與開拓；加工技術(shù)向高精度發(fā)展;預(yù)測：21世紀(jì)初(前30年)， 普通加工：1m 精密加工：0.01 m 超精密加工：0.001 m21世紀(jì)的超精密加工將向分子級、原子級精度推進三、機

14、械制造業(yè)的發(fā)展三、機械制造業(yè)的發(fā)展加工技術(shù)向高度自動化方向發(fā)展； 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)CNC機床、柔性制造系統(tǒng)FMS (Flexible Manufacturing System)、計算機集成制造系統(tǒng)CIMS (Computer Integrated Manufacturing System)。源于古希臘的阿基米德螺旋泵(B.C 287212） 1100年蘇頌主持制造的水運儀象臺。由水力驅(qū)動力，代表了當(dāng)時機械制造的先進水平，是當(dāng)時世界上先進的天文鐘現(xiàn)代紡紗機卡特賴特紡紗機（1785）珍妮紡紗機（1764）1797年莫茲利制造的第一臺螺紋切削車床 四、本課程的研究對象 機械制造工程學(xué)是

15、以機械制造中的工藝問題為研究對象的一門應(yīng)用性制造技術(shù)學(xué)科。主要研究各種機械的制造過程和方法。主要的研究范圍是零件的機械加工和產(chǎn)品的裝配兩部分。 現(xiàn)代制造追求的目標(biāo)：“高質(zhì)量、高效率、低成本和自動化” 事例1事例1在滾齒機上用齒輪滾刀加工蝸輪 事例2事例3實現(xiàn)零件的加工應(yīng)考慮的問題毛坯通過什么樣的工藝路線加工成合格零件選擇什么樣的機床和工藝裝備使用什么樣的刀具工件的裝夾方法如何檢測加工表面質(zhì)量，包括精度和加工表面狀態(tài)需要研究切削加工機理和切削加工過程中的現(xiàn)象需要考慮機器的裝配方法制造工藝機床工作原理刀具的設(shè)計與制造定位原理裝配工藝優(yōu)化加工過程加工精度及表面質(zhì)量課程的特點實踐性強；內(nèi)容廣泛；靈活多變；具體學(xué)習(xí)內(nèi)容：總學(xué)時56學(xué)時，包括：金屬切削加工的基礎(chǔ)知識10學(xué)時