機(jī)械制造概論

第0章機(jī)械制造概論1

狹義制造：從原材料→成品的生產(chǎn)過(guò)程中直接起作用的工作內(nèi)容，包括毛坯制造、零件加工、產(chǎn)品裝配、檢驗(yàn)、包裝等具體操作(物質(zhì)流)。

廣義制造=生產(chǎn)

美國(guó)將機(jī)械、電子、輕工、紡織、冶金、化工等行業(yè)列為制造業(yè)。我國(guó)將制造業(yè)劃分為第二產(chǎn)業(yè)。CIRP定義：制造包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、制造生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和營(yíng)銷等一系列有內(nèi)在聯(lián)系的運(yùn)作和活動(dòng)。COOPERATIVEINSTITUTIONALRESEARCHPROGRAM

制造制造業(yè)（一）生產(chǎn)與制造一、機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位2

機(jī)械制造常區(qū)分為熱加工和冷加工。熱加工包括鑄造、塑性加工、焊接、熱處理、表面改性等。

冷加工指零件的機(jī)械加工和機(jī)器的裝配過(guò)程。

機(jī)械加工工藝研究如何利用切削原理使工件成形，而達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)要求（包括尺寸精度、形狀位置精度和表面質(zhì)量）。

機(jī)器的裝配工藝研究如何配合和連接零件或部件，而成為半成品和成品，并達(dá)到裝配精度要求。3制造業(yè)是對(duì)各種原材料進(jìn)行加工處理，生產(chǎn)出為用戶所需要的最終產(chǎn)品，它們可以是飛機(jī)、汽車、計(jì)算機(jī)、電子儀器，也可以是服裝、鞋帽、食品。全球制造業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，要贏得用戶和市場(chǎng)，企業(yè)必須及時(shí)為用戶提供高品質(zhì)、低價(jià)格產(chǎn)品和最佳服務(wù)，即TQCS(Time、Quality、Cost、Service)（二）制造業(yè)的作用4制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總收入的60%以上。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)，二戰(zhàn)后30年時(shí)間，發(fā)展成為世界經(jīng)濟(jì)大國(guó)。

機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)，是重中之重。而美國(guó)在一段相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)忽視了制造技術(shù)的發(fā)展，結(jié)果導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)衰退，競(jìng)爭(zhēng)力下降，出現(xiàn)在家電、汽車等行業(yè)不敵日本的局面。直至上世紀(jì)80年代初，美國(guó)才開(kāi)始清醒，重新關(guān)注制造業(yè)的發(fā)展，至1994年美國(guó)汽車產(chǎn)量重新超過(guò)日本。（二）制造業(yè)的作用5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6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)1～2千萬(wàn)噸級(jí)不同開(kāi)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)；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7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8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)械電子制造所占比例偏低。裝備制造能力尤為偏低。二、我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀9存在問(wèn)題：技術(shù)創(chuàng)新能力和自主開(kāi)發(fā)能力薄弱，突出表現(xiàn)為：①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。②產(chǎn)品開(kāi)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(kāi)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。③先進(jìn)制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚處于初級(jí)開(kāi)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%。10中國(guó)是是制造造業(yè)大大國(guó)---但但不是是制造造業(yè)強(qiáng)強(qiáng)國(guó)光纖制制造設(shè)設(shè)備的的100%集成電電路芯芯片制制造設(shè)設(shè)備的的85%主要機(jī)機(jī)械產(chǎn)產(chǎn)品的的技術(shù)術(shù)來(lái)源源57%依靠進(jìn)進(jìn)口11中國(guó)制制造——世界界制造造加工工車間間研究開(kāi)發(fā)訂單制造銷售服務(wù)硅谷新竹東莞利潤(rùn)率率25％％利潤(rùn)率率15％％利潤(rùn)率率5％12三、機(jī)機(jī)械制制造業(yè)業(yè)的發(fā)發(fā)展機(jī)械制制造工工藝方方法進(jìn)進(jìn)一步步完善善與開(kāi)開(kāi)拓；；如：激激光加加工、、電加加工、、射流流加工工、快快速原原型制制造技技術(shù)等等先進(jìn)進(jìn)的加加工方方法都都在不不斷的的完善善與發(fā)發(fā)展。。水射流流加工工：壓力可可達(dá)：：100~1000MPa，流流量：：0.5~25l/min，水水流速速:500~900m/s切割180mm鋼板板，切切口公公差:：±0.06~0.25mm，切切口僅僅：0.015mm13三、機(jī)機(jī)械制制造業(yè)業(yè)的發(fā)發(fā)展機(jī)械制制造工工藝方方法進(jìn)進(jìn)一步步完善善與開(kāi)開(kāi)拓；；14加工技技術(shù)向向高精精度發(fā)發(fā)展;預(yù)測(cè)：：21世紀(jì)紀(jì)初(前30年年)，，普通加加工：：1μμm精密加加工：：0.01μμm超精密密加工工：0.001μμm21世世紀(jì)的的超精精密加加工將將向分分子級(jí)級(jí)、原原子級(jí)級(jí)精度度推進(jìn)進(jìn)三、機(jī)機(jī)械制制造業(yè)業(yè)的發(fā)發(fā)展15三、機(jī)機(jī)械制制造業(yè)業(yè)的發(fā)發(fā)展加工技技術(shù)向向高度度自動(dòng)動(dòng)化方方向發(fā)發(fā)展；；隨著計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展，，相繼繼出現(xiàn)現(xiàn)CNC機(jī)機(jī)床、、柔性性制造造系統(tǒng)統(tǒng)FMS(FlexibleManufacturingSystem)、、計(jì)算算機(jī)集集成制制造系系統(tǒng)CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)。161718源于古古希臘臘的阿阿基米米德螺螺旋泵泵(B.C287－212）191100年年蘇頌頌主持持制造造的水水運(yùn)儀儀象臺(tái)臺(tái)。由由水力力驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，，代表表了當(dāng)當(dāng)時(shí)機(jī)機(jī)械制制造的的先進(jìn)進(jìn)水平平，是是當(dāng)時(shí)時(shí)世界界上先先進(jìn)的的天文文鐘20現(xiàn)代紡紡紗機(jī)機(jī)卡特賴賴特紡紡紗機(jī)機(jī)（1785））珍妮紡紡紗機(jī)機(jī)（1764）211797年莫茲利制造的第一臺(tái)螺紋切削車床

2223制造技術(shù)是使原原材料料變成成產(chǎn)品品的過(guò)過(guò)程中中所用用各種種手段段的總總和。。運(yùn)用一定的知識(shí)、技能；操縱可以利用的物質(zhì)、工具；采取有效的方法；……

手段包括與大、、小制制造概概念相相對(duì)應(yīng)應(yīng)，制制造技技術(shù)也也有廣廣義和和狹義義之分分。廣廣義制制造技技術(shù)涉涉及生生產(chǎn)活活動(dòng)的的各個(gè)個(gè)方面面和生生產(chǎn)的的全過(guò)過(guò)程，，是一一個(gè)從從產(chǎn)品品概念念到最最終產(chǎn)產(chǎn)品的的集成成活動(dòng)動(dòng)，是是一個(gè)個(gè)功能能體系系和信信息處處理系系統(tǒng)。。（一））制制造技技術(shù)二、機(jī)械制制造過(guò)過(guò)程與與機(jī)械械制造造系統(tǒng)統(tǒng)24在商品品經(jīng)濟(jì)濟(jì)高度度發(fā)展展的今今天，，科學(xué)學(xué)與技技術(shù)的的界限限開(kāi)始始變得得模糊糊，純純粹的的科學(xué)學(xué)研究究不斷斷萎縮縮,原原因是是得不不到足足夠的的經(jīng)費(fèi)費(fèi)支持持，許許多科科學(xué)研研究從從一開(kāi)開(kāi)始就就有明明確的的應(yīng)用用前景景（例例如:超導(dǎo)導(dǎo)技術(shù)術(shù)、克克隆技技術(shù)等等）。?？茖W(xué)與技術(shù)科學(xué)——認(rèn)認(rèn)識(shí)世世界，，基本本方法法是““分析析”，，基本本形式式為““發(fā)現(xiàn)現(xiàn)、揭揭示””。技術(shù)——改改造世世界，，基本本方法法是““綜合合”，，基本本形式式為““發(fā)明明、創(chuàng)創(chuàng)造、、改進(jìn)進(jìn)”。。25轉(zhuǎn)變特特性主要從從技術(shù)術(shù)角度度出發(fā)發(fā)，如如何使使轉(zhuǎn)變變過(guò)程程更有有效進(jìn)進(jìn)行。。獲取階段轉(zhuǎn)變階段分配階段圖1-5制造系統(tǒng)的物質(zhì)流原材料供應(yīng)者原材料庫(kù)存零件加工零件庫(kù)存裝配成品庫(kù)存最終用戶（二））制制造系系統(tǒng)26壓力加工油漆車身裝配內(nèi)部裝飾驅(qū)動(dòng)橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配車身安裝最后試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)機(jī)械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機(jī)械加工自動(dòng)線熱處理圖1-6汽汽車車生產(chǎn)產(chǎn)物流流示意意圖機(jī)械制制造工工藝流流程27（三））機(jī)械械加工工工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)：制造過(guò)程程、開(kāi)發(fā)設(shè)設(shè)計(jì)、計(jì)劃劃管理、經(jīng)經(jīng)營(yíng)決策層層、計(jì)劃管管理層、生生產(chǎn)技術(shù)層層。制造系統(tǒng)：毛坯制造造、機(jī)械加加工、裝配配和物料的的存儲(chǔ)、運(yùn)運(yùn)輸、檢驗(yàn)驗(yàn)等。工藝系統(tǒng)：：機(jī)械加工工工藝系統(tǒng)為為金屬切削機(jī)機(jī)床、刀具、夾具具和工件四個(gè)要素組組成。28機(jī)械制造系系統(tǒng)零件進(jìn)行機(jī)機(jī)械加工時(shí)時(shí)，必須具具備一定的的條件，即即要有一個(gè)個(gè)系統(tǒng)來(lái)支支持，稱之之為機(jī)械制制造系統(tǒng)。。組成：物質(zhì)分系統(tǒng)統(tǒng)：工件、機(jī)機(jī)床、工具具和夾具信息分系統(tǒng)統(tǒng)：現(xiàn)代的數(shù)數(shù)控機(jī)床、、加工中心心和生產(chǎn)線線和信息技技術(shù)密切相相關(guān)。具有有信息分系系統(tǒng)。能量分系統(tǒng)統(tǒng)：指動(dòng)力供供應(yīng)。29機(jī)械制造系系統(tǒng)30本課程性質(zhì)質(zhì)是一門主干干專業(yè)技術(shù)術(shù)基礎(chǔ)課程程。通過(guò)學(xué)學(xué)習(xí)，了解機(jī)械制造領(lǐng)領(lǐng)域的最新成就和發(fā)展趨勢(shì)；掌握機(jī)械制造技技術(shù)的有關(guān)關(guān)基本理論、基本知識(shí)和基本方法；培養(yǎng)獲取和運(yùn)用用機(jī)械制造造技術(shù)的基本能力，為獨(dú)立分分析和解決決機(jī)械工程程實(shí)際問(wèn)題題、開(kāi)展新新工藝新技技術(shù)創(chuàng)新打打下基礎(chǔ)。。三、本課程的性性質(zhì)和主要要內(nèi)容31本課程主要要研究?jī)?nèi)容容主要研究機(jī)機(jī)械制造冷冷加工部分分的基本理理論知識(shí)，，涉及：金金屬切削原原理、金屬屬切削機(jī)床床與刀具、、機(jī)械制造造工藝學(xué)和和機(jī)床夾具具設(shè)計(jì)原理理等課程。。以金屬切削削原理為理理論基礎(chǔ)，，以制造工工藝為主線線，著重介介紹制造技技術(shù)中的基基本原理、、基本知識(shí)識(shí)和基本方方法。1.1本課程的性性質(zhì)和主要要內(nèi)容32學(xué)習(xí)目的和和要求以金屬切削削理論為基基礎(chǔ)，掌握握金屬切削削的基本原原理與基本本知識(shí)，能能按具體加加工條件合合理選擇切切削參數(shù)和和刀具幾何何參數(shù)；以制造工藝藝為主線，，掌握機(jī)械械加工工藝藝過(guò)程和裝裝配工藝過(guò)過(guò)程的基本本理論和知知識(shí)，并具具有設(shè)計(jì)工工藝規(guī)程的的初步能力力；掌握機(jī)床夾夾具設(shè)計(jì)的的基本原理理和方法，，了解常用用工藝裝備備（機(jī)床、、夾具、刀刀具）的結(jié)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)點(diǎn)，并具有有設(shè)計(jì)夾具具的初步能能力；掌握機(jī)械加加工質(zhì)量的的基本理論論和知識(shí)，，初步具備備綜合分析析機(jī)械加工工質(zhì)量、生生產(chǎn)率和經(jīng)經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)問(wèn)題的基本本能力。四、本課課程的目的的要求和特特點(diǎn)332.本本課程的特特點(diǎn)與學(xué)習(xí)習(xí)方法本課程實(shí)踐踐性強(qiáng)，涉涉及的知識(shí)識(shí)面寬。因因此要注意意實(shí)踐知識(shí)識(shí)的學(xué)習(xí)和和積累，重重視實(shí)驗(yàn)環(huán)環(huán)節(jié)的教學(xué)學(xué)。通過(guò)作作業(yè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、電化教教學(xué)、生產(chǎn)產(chǎn)實(shí)習(xí)及工工廠