機(jī)械制造工藝學(xué)-緒論

1、機(jī) 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(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀；機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展；機(jī)械制造工程學(xué)的研究對(duì)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(duì)采掘的自然物質(zhì)資源和工農(nóng)生產(chǎn)的原材料進(jìn)行加工和再加工，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門提供生產(chǎn)資料，為全社會(huì)提供日用消費(fèi)品的社會(huì)生產(chǎn)制造部門。機(jī)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(jì)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(guò)的技術(shù)裝備?！敝圃鞓I(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī) 美國(guó)：68% 的財(cái)富來(lái)源于制造業(yè)； 日本：49%

2、的國(guó)民生產(chǎn)總值（GNP）來(lái)源于制造業(yè)； 中國(guó)：2001年制造業(yè)增加值：37613.1 億元占國(guó)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(guó)家稅收總額的30%和財(cái)政收入的27%。 過(guò)去50年的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)制造業(yè)的工業(yè)增加值增長(zhǎng)率高出國(guó)民生產(chǎn)總值增長(zhǎng)率約38個(gè)百分點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要基石制造業(yè)是吸納勞動(dòng)就業(yè)和擴(kuò)大出口的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè) 2001年我國(guó)制造業(yè)全部從業(yè)人員 8083 萬(wàn)人，約占全國(guó)工業(yè)從業(yè)人員總數(shù)的 90.13%，全國(guó)全部從業(yè)人口的11.1%。 2001年我國(guó)制造業(yè)出口創(chuàng)匯2398億元。

3、占全國(guó)外貿(mào)出口總額90%。制造業(yè)是國(guó)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(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)致國(guó)家經(jīng)濟(jì)的衰退。事例1半導(dǎo)體、晶體管是美國(guó)發(fā)明的，由此興起的微電子工業(yè)也可以說(shuō)純粹是美國(guó)的首創(chuàng)工業(yè)。然而在7080年代間不到十年的時(shí)間里，其半導(dǎo)體的市場(chǎng)份額由60%降到了40%，消費(fèi)電子產(chǎn)品則幾乎全軍覆沒(méi)。電視機(jī)僅有15%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，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(guó)，汽車工業(yè)也成為美國(guó)的最大工業(yè)。1955年：美國(guó)進(jìn)口汽車僅占1%；1987年：美國(guó)進(jìn)口汽車上升到31%；19

4、89年：美國(guó)汽車世界市場(chǎng)占有率從75%下降到25%；事例3：在機(jī)床行業(yè)： 美國(guó)：1980年NC機(jī)床自給率80%，19811987年，機(jī)床企業(yè)從1400家減少到500家，進(jìn)口率達(dá)50%； 日本：1988年機(jī)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(jì)的競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是制造技術(shù)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng) 沒(méi)有發(fā)達(dá)的制造業(yè)就不可能有國(guó)家的真正繁榮與強(qiáng)大； 國(guó)與國(guó)之間的競(jìng)爭(zhēng)主要是制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng), 一個(gè)沒(méi)有制造能力的民族是沒(méi)有希望的民族； 高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的集中體現(xiàn)。 - 中科院院長(zhǎng)：路甬祥院士各國(guó)相應(yīng)制定本國(guó)振興制造業(yè)和發(fā)展制造業(yè)的計(jì)劃：美國(guó)在90年代初，首先提出了發(fā)展

5、“先進(jìn)制造技術(shù)”（AMT）。1994年被美國(guó)政府定為“先進(jìn)技術(shù)制造年”。日本：“智能制造技術(shù)”德國(guó)：“面向未來(lái)的生產(chǎn)”英國(guó)：“國(guó)家納米計(jì)劃”韓國(guó)：“G-7計(jì)劃”歐共體：“尤里卡計(jì)劃” 2001年中國(guó)工程院組織25位院士和40多位專家對(duì)我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀、作用、地位及發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)策進(jìn)行了調(diào)查研究，向國(guó)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(guó)制造業(yè)的研究報(bào)告二、我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀：按2001年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)制造業(yè)由29個(gè)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(jī)械電子制造業(yè)：占 34.16%。 相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)機(jī)械電子制造

6、所占比例偏低。以1996年為例：美國(guó)為 41.6%、日本為 43.63%、德國(guó)為46.4%、法國(guó)為39.63%、英國(guó)為37.33%、韓國(guó)為45.3%。二、我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀：已建立了一個(gè)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(xiàng)目提供有8臺(tái)數(shù)控落地鏜銑床組成的軌道深加工自動(dòng)線； 年產(chǎn)12千萬(wàn)噸級(jí)不同開采工藝的露天礦采掘和年產(chǎn)500萬(wàn)噸級(jí)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(jī)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(jī)器人；激光照排設(shè)備；正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)；曙光、銀河、聯(lián)想等巨型計(jì)算機(jī)； 主戰(zhàn)坦克；新舟60客機(jī)

7、；飛豹轟炸機(jī)；神舟號(hào)無(wú)人飛船；核動(dòng)力潛艇；兩彈一星等。二、我國(guó)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(guó)但非制造強(qiáng)國(guó)”各具特色的制造業(yè)聚集地逐漸形成 珠江三角洲、長(zhǎng)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(guó)防裝備制造聚集地等正穩(wěn)定地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)揮著不可或缺的作用。我國(guó)目前處于工業(yè)化的中期。二、我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀： 存在的問(wèn)題：總體規(guī)模仍然偏小，僅為美國(guó)的1/5、日本的1/4。制造業(yè)的人均勞動(dòng)生產(chǎn)率過(guò)低，僅為美國(guó)的1/25、日本的1/26、德國(guó)的1/20。制造業(yè)結(jié)構(gòu)呈輕型化狀態(tài)，表現(xiàn)為機(jī)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(wèn)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(jī)械產(chǎn)品技術(shù)來(lái)源的57%來(lái)自國(guó)外，絕大多數(shù)電子及通信設(shè)備的核心技術(shù)依賴進(jìn)口。 產(chǎn)品開發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)，企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)能力差。我國(guó)機(jī)械新產(chǎn)品的平均開發(fā)周期為18個(gè)月，美國(guó)（1990年）新產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期3個(gè)星期，試制周期3個(gè)月。 先進(jìn)制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚處于初級(jí)開發(fā)階段，普及率較低，與發(fā)達(dá)國(guó)家存在著階段性差距。低水平生產(chǎn)能力嚴(yán)重過(guò)剩。據(jù)第三次全國(guó)工業(yè)普查，機(jī)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(guó)是制造業(yè)大國(guó)- 但不是制造業(yè)強(qiáng)國(guó)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(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)來(lái)源 57%依靠進(jìn)口制造強(qiáng)國(guó)的主要標(biāo)志具備強(qiáng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的重要產(chǎn)品和國(guó)際領(lǐng)先的重要制造技術(shù), 擁有眾多國(guó)際知名品牌。擁有一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的制造企業(yè)，及強(qiáng)大的營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)，擁有一批具有工程總承包能力的設(shè)計(jì)和工程公司。擁有一支具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的工程技術(shù)經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)工人隊(duì)伍，具有卓有成效的人才培訓(xùn)體系。形成具有國(guó)際先進(jìn)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定及全球應(yīng)用。形成若干在國(guó)際上知名，各具特色的制造業(yè)聚集地或制造中心。依托強(qiáng)大的裝備制造業(yè)為基礎(chǔ)，能夠及時(shí)提供各

10、行業(yè)所必需的保證技術(shù)，要求具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的先進(jìn)裝備。制造強(qiáng)國(guó)的主要標(biāo)志中國(guó)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(rùn)率25利潤(rùn)率15利潤(rùn)率5北京發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo) 三年見(jiàn)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(jiàn)成效。 五到八年翻一番 2006年至2010年，現(xiàn)代制造業(yè)進(jìn)入總量擴(kuò)張階段，成為首都經(jīng)濟(jì)新的支柱，工業(yè)總產(chǎn)值實(shí)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(jìn)入質(zhì)量提升階段，成為全國(guó)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(gè)基地、三個(gè)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(yùn)動(dòng)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(shí)間使北京成為中國(guó)最大的汽車生產(chǎn)基地之一。 保持年遞增15%，到2005年達(dá)到年產(chǎn)48萬(wàn)輛的規(guī)模，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值400億元；到2010年達(dá)到年產(chǎn)67萬(wàn)輛的規(guī)模，實(shí)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(jì)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(guó)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(guó)內(nèi)居領(lǐng)先地位。 保持年遞增30%，到2005年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值260億元；到2010年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值1000

12、億元?！八拇螽a(chǎn)業(yè)基地”發(fā)展目標(biāo)光機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)基地： “一個(gè)基地、四個(gè)園區(qū)”的發(fā)展模式。 即：形成通州光機(jī)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(tái)科技園和昌平科技園。 用5至8年的時(shí)間建成現(xiàn)代化的北方綜合基地，成為我國(guó)光機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)和總成技術(shù)的制造中心。 保持年遞增20%，到2005年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值320億元；到2010年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值800億元?！八拇螽a(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(jì)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)值230億元；到2010年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值460億元。三、機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展機(jī)械制造工藝方法進(jìn)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(jìn)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(dá)：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(jī)械制造業(yè)的發(fā)展機(jī)械制造工藝方法進(jìn)一步完善與開拓；加工技術(shù)向高精度發(fā)展;預(yù)測(cè)：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(jí)、原子級(jí)精度推進(jìn)三、機(jī)

14、械制造業(yè)的發(fā)展三、機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展加工技術(shù)向高度自動(dòng)化方向發(fā)展； 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)CNC機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)FMS (Flexible Manufacturing System)、計(jì)算機(jī)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(yùn)儀象臺(tái)。由水力驅(qū)動(dòng)力，代表了當(dāng)時(shí)機(jī)械制造的先進(jìn)水平，是當(dāng)時(shí)世界上先進(jìn)的天文鐘現(xiàn)代紡紗機(jī)卡特賴特紡紗機(jī)（1785）珍妮紡紗機(jī)（1764）1797年莫茲利制造的第一臺(tái)螺紋切削車床 四、本課程的研究對(duì)象 機(jī)械制造工程學(xué)是

15、以機(jī)械制造中的工藝問(wèn)題為研究對(duì)象的一門應(yīng)用性制造技術(shù)學(xué)科。主要研究各種機(jī)械的制造過(guò)程和方法。主要的研究范圍是零件的機(jī)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(dòng)化” 事例1事例1在滾齒機(jī)上用齒輪滾刀加工蝸輪 事例2事例3實(shí)現(xiàn)零件的加工應(yīng)考慮的問(wèn)題毛坯通過(guò)什么樣的工藝路線加工成合格零件選擇什么樣的機(jī)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(cè)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(jī)理和切削加工過(guò)程中的現(xiàn)象需要考慮機(jī)器的裝配方法制造工藝機(jī)床工作原理刀具的設(shè)計(jì)與制造定位原理裝配工藝優(yōu)化加工過(guò)程加工精度及表面質(zhì)量課程的特點(diǎn)實(shí)踐性強(qiáng)；內(nèi)容廣泛；靈活多變；具體學(xué)習(xí)內(nèi)容：總學(xué)時(shí)56學(xué)時(shí)，包括：金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)10學(xué)時(shí)