第一講工藝概述2015

2023/2/2Page1

第一講

緒論Introduction

主講：周哲波教授2023/2/2Page2§1-1

概述一、研究?jī)?nèi)容與目的

1.本學(xué)科的地位：機(jī)械專(zhuān)業(yè)的主干課程之一，論述機(jī)械制造技術(shù)與方法，是制造方向的重要專(zhuān)業(yè)課。研究如何科學(xué)地、最優(yōu)地生產(chǎn)各種機(jī)械裝備、機(jī)械產(chǎn)品的一門(mén)技術(shù)學(xué)科。2.內(nèi)容1）常用金屬切削加工方法（車(chē)削、銑削、刨削、磨削、齒輪加工等）；2）改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)（結(jié)構(gòu)工藝性、工藝性審查等）；3）掌握制定工藝路線(xiàn)和夾具設(shè)計(jì)的基本方法。4）生產(chǎn)效率、成本、質(zhì)量的綜合評(píng)定依據(jù)。2023/2/2Page33.學(xué)習(xí)目的1）掌握各種切削加工方法，以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)中零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造方法的選擇；2）為了保證產(chǎn)品性能，設(shè)計(jì)、制造時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)；3）探索低成本、高質(zhì)量的合理工藝措施；4）處理和分析現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的理論依據(jù)及方法。2023/2/2Page4二、機(jī)械制造學(xué)科發(fā)展

DevelopmentofMechanicalManufacturingTechnology

1.機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展

1）

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；

2）

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；

2023/2/2Page53）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—MassProduction）2023/2/2Page64）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。

5）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、清潔化的方向發(fā)展。2023/2/2Page72023/2/2Page8制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用2023/2/2Page9機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展2023/2/2Page102.加工精度及其發(fā)展

1-車(chē)、銑

2-磨

3-CNC機(jī)床

4-研磨、工具磨

5-光學(xué)磨、金剛石車(chē)、磨

6-金剛石超精車(chē)、磨、電

解加工

7-衍射光柵刻線(xiàn)機(jī)

8-電子束、離子束、X射線(xiàn)

9-分子束生長(zhǎng)、離子注

10-

掃描隧道技術(shù)2023/2/2Page113.重要的新型機(jī)械產(chǎn)業(yè)（不包括車(chē)輛、航空、航天、船舶、兵器、核工業(yè)）

1）電動(dòng)車(chē)輛產(chǎn)業(yè)

2）計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)（這是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)）

3）工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)(包括運(yùn)輸、檢測(cè)、存儲(chǔ))

4）超精密機(jī)械產(chǎn)業(yè)（特別是微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備）

5）特種加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)(包括快速成形、表面技術(shù)、特種材料加工等設(shè)備)

6）現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)備產(chǎn)業(yè)

7）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)業(yè)

8）現(xiàn)代醫(yī)療機(jī)械設(shè)備產(chǎn)業(yè)

9）新型交通工具產(chǎn)業(yè)（包括新型高速列車(chē)、太陽(yáng)能車(chē)輛、綠色汽車(chē)、微型飛行器…）

10）現(xiàn)代家用電器產(chǎn)業(yè)2023/2/2Page12三、制造技術(shù)的重要性1.

社會(huì)發(fā)展與制造技術(shù)密切相關(guān)

2023/2/2Page132023/2/2Page142023/2/2Page15

2.

制造技術(shù)是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)協(xié)同論系統(tǒng)論控制論方法論信息論數(shù)控技術(shù)制造技術(shù)微電子技術(shù)成形技術(shù)材料技術(shù)設(shè)計(jì)方法學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)分配輸送能量系統(tǒng)物質(zhì)系統(tǒng)加工系統(tǒng)裝配系統(tǒng)拆卸系統(tǒng)物料系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)過(guò)程管理工況監(jiān)控質(zhì)量保證制造系統(tǒng)傳感技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)能源技術(shù)管理技術(shù)制造系統(tǒng)工程學(xué)體系結(jié)構(gòu)2023/2/2Page163.

制造技術(shù)是所用工業(yè)的支柱

紡織機(jī)械動(dòng)力機(jī)械家用電器通訊設(shè)備出版印刷網(wǎng)絡(luò)媒體文化娛樂(lè)冶金機(jī)械建筑機(jī)械交通工具環(huán)保設(shè)備軍事裝備醫(yī)療設(shè)備機(jī)器制造農(nóng)業(yè)機(jī)械化工設(shè)備制造技術(shù)當(dāng)今制造業(yè)社會(huì)功能2023/2/2Page174.國(guó)力和國(guó)防的后盾

1）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)。2）機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)，是重中之重。3）日本由于重視制造業(yè)(汽車(chē)制造和微電子制造)，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)。4）與此相反，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(chē)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(chē)產(chǎn)量重新超過(guò)日本。2023/2/2Page181.2.2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)所占份額美日兩國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量變化2023/2/2Page195）1998年爆發(fā)的東南亞經(jīng)濟(jì)危機(jī)的啟示。6）2008年的美國(guó)金融危機(jī)。7）2011年歐債泛濫。2023/2/2Page20我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的成就核潛艇2023/2/2Page21我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的成就

世界上只有F-22才能抗衡的中國(guó)殲10戰(zhàn)機(jī)。

殲10透視圖2023/2/2Page222023/2/2Page23我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的成就神州5號(hào)神州5號(hào)宇宙飛船2023/2/2Page24我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的成就神州6號(hào)宇宙飛船2023/2/2Page252023/2/2Page262023/2/2Page272023/2/2Page282023/2/2Page292023/2/2Page302023/2/2Page312023/2/2Page322023/2/2Page332023/2/2Page34四、狹義制造與廣義制造

1.狹義制造——傳統(tǒng)意義上的制造，由于設(shè)計(jì)和工藝的分家，制造被定位于制造工藝。指生產(chǎn)過(guò)程從原材料→成品直接起作用的那部分工作內(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）。

2.廣義制造——狹義制造的擴(kuò)展，又稱(chēng)“大制造”。CIRP定義：制造包括制造企業(yè)的產(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(xiāo)一系列有內(nèi)在聯(lián)系的運(yùn)作和活動(dòng)。3.制造企業(yè)——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)。（第二產(chǎn)業(yè)中除建筑、建材、能源、電力外）。2023/2/2Page354.廣義制造形成因素1）制造設(shè)計(jì)一體化2）材料成形機(jī)理的擴(kuò)展

（1）去除加工——又稱(chēng)分離加工，是從工件上去除一部分材料而成形。（2）結(jié)合加工——利用物理和化學(xué)方法將相同材料或不同材料結(jié)合（bonding）在一起而成形。按結(jié)合機(jī)理和結(jié)合強(qiáng)弱又可分為附著（deposition）、注入（injection）和連接（jointed）三種。（3）變形加工——又稱(chēng)流動(dòng)加工，是利用力、熱、分子運(yùn)動(dòng)等手段使工件產(chǎn)生變形，改變其尺寸、形狀和性能，如特種鍛造、特種鑄造等。2023/2/2Page363）材料成形機(jī)理的范疇2023/2/2Page37（1）快速原型制造過(guò)程快速原型制造過(guò)程噴粘結(jié)劑噴熱熔材料三維產(chǎn)品（樣品/模具）表面處理構(gòu)造三維模型模型近似處理切片處理激光噴射源固化樹(shù)脂切割箔材燒結(jié)粉末2023/2/2Page38

（2）傳統(tǒng)加工與快速成形比較a）b）模具模具設(shè)計(jì)鑄造焊接鍛壓毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工設(shè)計(jì)模具樣品快速成形2023/2/2Page39

快速成形機(jī)床及快速成形件Real2023/2/2Page404）制造技術(shù)綜合性：現(xiàn)代制造技術(shù)是一門(mén)以機(jī)械為主體，交叉融合了光、電、信息、材料、管理等學(xué)科的綜合體，并與社會(huì)科學(xué)，文化、藝術(shù)等密切相關(guān)。

5）制造模式發(fā)展：計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)是制造技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，集成制造系統(tǒng)首先強(qiáng)調(diào)了信息集成，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)輔助管理的集成。進(jìn)一步發(fā)展出現(xiàn)柔性制造、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、智能制造和協(xié)同制造等多種制造模式。

6）豐富的硬軟件工具、平臺(tái)和支撐環(huán)境：硬件是基礎(chǔ)，軟件是支撐

。

7）產(chǎn)品全生命周期。2023/2/2Page41五、我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

可概括為：發(fā)展迅速、相對(duì)落后。1.

迅速發(fā)展1）經(jīng)濟(jì)發(fā)展建國(guó)六十多年來(lái)特別是改革開(kāi)放二十多年來(lái)的發(fā)展，已是我國(guó)機(jī)械工業(yè)從十分落后的狀況發(fā)展到今天的機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)（不是強(qiáng)國(guó)）。

2001年，中國(guó)制造業(yè)占國(guó)民生產(chǎn)總值的1/3

，占整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的4/5，為國(guó)家財(cái)政提供1/3以上的收入，貢獻(xiàn)出口總額的90%，就業(yè)人員8043萬(wàn)。到2010年，中國(guó)制造業(yè)規(guī)模僅次于美國(guó)、日本之后，居世界第3位。2012年我國(guó)機(jī)械工業(yè)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值18.41萬(wàn)億元，銷(xiāo)售產(chǎn)值18.04萬(wàn)億元，同比分別增長(zhǎng)12.64%和12.54%。2013年底，全年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值568845億元（9.40萬(wàn)億美元），按可比價(jià)格計(jì)算，比上年增長(zhǎng)7.7%，制造業(yè)增加值56957億元，增長(zhǎng)4.0%。

我國(guó)發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量將達(dá)到12.3億千瓦，有望超過(guò)美國(guó)成為世界上發(fā)電裝機(jī)容量最大國(guó)家。我國(guó)機(jī)床的產(chǎn)值自2009年以來(lái)，已連續(xù)三年世界第一2023/2/2Page422023/2/2Page432）我國(guó)已經(jīng)建成門(mén)類(lèi)比較齊全、具有較大規(guī)模的制造體系。（1）基礎(chǔ)工業(yè)部門(mén)80%以上的生產(chǎn)能力是由國(guó)內(nèi)設(shè)備提供的；（2）農(nóng)業(yè)裝備幾乎全部由國(guó)內(nèi)提供；（3）部分重要產(chǎn)品的產(chǎn)量已躍居世界前列。如汽車(chē)、大中型發(fā)電設(shè)備、大中型拖拉機(jī)、金切機(jī)床等。3）一些產(chǎn)品已經(jīng)形成綜合比較優(yōu)勢(shì)，具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。如：國(guó)產(chǎn)工程機(jī)械的價(jià)格僅為同型號(hào)進(jìn)口產(chǎn)品的1／4左右。中國(guó)機(jī)械產(chǎn)品出口年增長(zhǎng)率超過(guò)20﹪。2023/2/2Page444）掌握了一批重大技術(shù)裝備的核心和關(guān)鍵技術(shù)。一些新產(chǎn)品的技術(shù)水平已達(dá)世界領(lǐng)先或先進(jìn)水平，如沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)的電主軸高速臥式加工中心、激光切割機(jī)床，黎明航發(fā)集團(tuán)的中國(guó)第一臺(tái)擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、船用燃?xì)廨啓C(jī)，沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化有限公司的7000米水下機(jī)器人，30萬(wàn)千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組、葛洲壩電站用大型低水頭水輪發(fā)電機(jī)組和交流50萬(wàn)伏超高壓輸變電設(shè)備等產(chǎn)品。以“遠(yuǎn)望”號(hào)綜合測(cè)量船、“向陽(yáng)紅”10號(hào)科學(xué)考察船為主力的科學(xué)考察船隊(duì)達(dá)到了世界第一流水平。此外，新型高鐵技術(shù)、航天飛船、運(yùn)七、運(yùn)八、神八、神九、天宮一號(hào)及新舟60等支線(xiàn)飛機(jī)等。2023/2/2Page452.中國(guó)制造業(yè)的差距1）我國(guó)出口的產(chǎn)品大都是中低擋的，企業(yè)大都采取貼牌生產(chǎn)(OEM)的制造方式，外貿(mào)200強(qiáng)企業(yè)出口值有74%是通過(guò)加工貿(mào)易方式實(shí)現(xiàn)的，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;2）我國(guó)鋼產(chǎn)量已是世界第一，但高級(jí)鋼材每年卻需進(jìn)口近千萬(wàn)噸;3）

2001年,世界500強(qiáng)企業(yè)中，我國(guó)有11家入圍，但沒(méi)有一家制造業(yè)；入圍２０１2世界企業(yè)５００強(qiáng)的79家。入圍２０１3世界企業(yè)５００強(qiáng)的95家。4）格蘭仕已成為世界最大的微波爐生產(chǎn)商，然而其關(guān)鍵零部件磁控管至今仍然依靠進(jìn)口。我國(guó)已是全球最大的空調(diào)生產(chǎn)基地，然而高性能柜機(jī)仍要采用美國(guó)谷輪公司的渦旋壓縮機(jī)。2023/2/2Page462023/2/2Page473.中國(guó)制造業(yè)的差距1）

總體規(guī)模落后

2013年，我國(guó)制造業(yè)雖名列世界第二,但總體規(guī)模僅相當(dāng)美國(guó)的1/5、日本的1/4強(qiáng)；2）人均勞動(dòng)生產(chǎn)率落后我國(guó)制造業(yè)的人均勞動(dòng)生產(chǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,

僅為美國(guó)的1/25、日本的1/26、德國(guó)的1/20；3）制造業(yè)結(jié)構(gòu)仍然偏輕

裝備制造在制造業(yè)中的比例僅為26.5%(99年),

低于美國(guó)(41.9%)、日本

(43.6%)、德國(guó)(46.4%)；2023/2/2Page484）技術(shù)創(chuàng)新能力十分薄弱

產(chǎn)業(yè)主體技術(shù)依靠國(guó)外，有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，依附于國(guó)外企業(yè)的組裝業(yè)比重大，表現(xiàn)為工業(yè)增加值率僅為26%，遠(yuǎn)低于美國(guó)（49%）、日本（38%）、德國(guó)（48.5%),并且呈現(xiàn)逐年降低的趨勢(shì)。5）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、建材、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%、64%、46.09%和好5.55%,而同時(shí)高水平生產(chǎn)能力不足，大量先進(jìn)裝備仍主要依賴(lài)進(jìn)口。在我國(guó)制造業(yè)出口結(jié)構(gòu)中，低、中、高技術(shù)產(chǎn)品比重排名分別列世界第一、第十一和第九位。2023/2/2Page496）裝備制造業(yè)設(shè)備陳舊，缺乏核心技術(shù)

裝備制造業(yè)十分落后,新品開(kāi)發(fā)周期平均為18個(gè)月(美國(guó)已達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期3個(gè)星期、試制周期3個(gè)月)。企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益低，如果把2010年一季度1891億美元的機(jī)電出口額與金融危機(jī)前的2008年同期相比，我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品出口額僅增加了78億美元，增幅只有4%。2023/2/2Page507）裝備制造業(yè)總體上與制造強(qiáng)國(guó)相距甚遠(yuǎn)

我國(guó)現(xiàn)有3.6萬(wàn)家國(guó)有裝備制造企業(yè),幾乎沒(méi)有一家能躋身于世界500強(qiáng),全社會(huì)固定資產(chǎn)投資中設(shè)備投資的2/3依賴(lài)進(jìn)口,在裝備上每年有數(shù)百億美元的逆差。目前，中國(guó)機(jī)械、汽車(chē)工業(yè)總體技術(shù)自給率只有60％左右，尤其是在重大成套技術(shù)裝備及高技術(shù)產(chǎn)品的核心技術(shù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)上落后于國(guó)際先進(jìn)水平。8）國(guó)有企業(yè)改革遠(yuǎn)未到位

企業(yè)集中度低,大型骨干企業(yè)少,而且圍繞大型骨干企業(yè)的中小企業(yè)群體也未形成。2023/2/2Page51六、關(guān)于幾個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)1.要重新認(rèn)識(shí)機(jī)械制造業(yè)

機(jī)械制造業(yè)不是夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。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)。機(jī)械制造工業(yè)的重要性；日本的經(jīng)驗(yàn)和美國(guó)的教訓(xùn)。2.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)。2023/2/2Page523.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。4.中國(guó)不是世界工廠1）世界工廠應(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。2023/2/2Page532）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。3）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”的虛名。4）美國(guó)人也沒(méi)有稱(chēng)美國(guó)為世界工廠。2023/2/2Page545.對(duì)人才培養(yǎng)的要求

“未來(lái)，促使一個(gè)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)騰飛的骨干力量是專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員?！?/p>

2015年機(jī)械本科專(zhuān)業(yè)（749萬(wàn)）學(xué)生量：約為2.5百萬(wàn)人。1）人才的需求（1）中國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程（對(duì)人才綜合素質(zhì)的要求）；（2）世界制造業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移(培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的人才)；（3）從多層次上(大專(zhuān)研究生)均難以滿(mǎn)足要求。2）人才的培養(yǎng)模式（1）知識(shí)、能力、素質(zhì)并進(jìn)的人才培養(yǎng)模式，稱(chēng)之為KAQ模式。（2）K-知識(shí)分為基礎(chǔ)知識(shí)、前沿知識(shí)、交叉知識(shí)；（3）A-能力包括自主擴(kuò)展知識(shí)的能力、表達(dá)能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、組織能力等；（4）Q-素質(zhì)包括思想素質(zhì)、道德素質(zhì)、身心素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì)等。2023/2/2Page553）目前存在的問(wèn)題（1）學(xué)生自律能力、體能、主動(dòng)學(xué)習(xí)精神欠缺，主動(dòng)學(xué)習(xí)創(chuàng)新的關(guān)鍵；（2）缺乏溝通、協(xié)作、交流能力方面的培養(yǎng)；（3）仍有重視寬口徑、輕專(zhuān)業(yè)的傾向；（4）實(shí)踐教學(xué)硬件建設(shè)有待加強(qiáng)。4）學(xué)生可以選擇人才的自我設(shè)計(jì)

（1）可以根據(jù)自己的愛(ài)好；（2）可以根據(jù)自己的能力特點(diǎn)；（3）可以根據(jù)社會(huì)的需求。5）機(jī)械專(zhuān)業(yè)邊界的延展

機(jī)械專(zhuān)業(yè)的知識(shí)內(nèi)容體量龐大，且傳統(tǒng)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵有了較大的擴(kuò)充。引入：微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)與控制技術(shù)和管理工程。知識(shí)融合，學(xué)科交叉是發(fā)展趨勢(shì)，也是一個(gè)無(wú)休止的過(guò)程。2023/2/2Page56

專(zhuān)業(yè)知識(shí)的延展機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及自動(dòng)化技術(shù)全生命周期設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)制造工藝技術(shù)制造自動(dòng)化技術(shù)可靠性設(shè)計(jì)智能設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人數(shù)控技術(shù)企業(yè)資源計(jì)劃ERP柔性制造技術(shù)集成制造系統(tǒng)CIMS精密潔凈鑄造精確高效金屬塑性成形工藝超精密加工技術(shù)現(xiàn)代管理技術(shù)…………并行工程2023/2/2Page57§1-2

基本概念

一、生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程1.生產(chǎn)過(guò)程：從原材料開(kāi)始直到制成產(chǎn)品的相互關(guān)聯(lián)的勞動(dòng)過(guò)程的總和

。注：1°它由直接和輔助生產(chǎn)過(guò)程組成

；

2°直接生產(chǎn)過(guò)程是直接使被加工對(duì)象的尺寸、形狀或相互位置、表面質(zhì)量或狀態(tài)以及力學(xué)物理性能等產(chǎn)生一定變化的主要?jiǎng)趧?dòng)過(guò)程。它包括：毛坯制造、零件機(jī)械加工、熱處理以及表面處理、產(chǎn)品裝配和調(diào)試、檢驗(yàn)和試車(chē)、油漆等；

3°輔助生產(chǎn)過(guò)程包括生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、工藝裝備（模具、夾具、量具、工具等）的制造、包裝、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)容o助勞動(dòng)過(guò)程；4°原材料與成品是相對(duì)，一企業(yè)的原材料可能是另一企業(yè)的產(chǎn)品。5°依據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度不同，生產(chǎn)過(guò)程可有多單位完成。6°生產(chǎn)過(guò)程劃分為四個(gè)階段：新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷(xiāo)售和售后服務(wù)階段。2023/2/2Page582023/2/2Page59直接生產(chǎn)過(guò)程間接生產(chǎn)過(guò)程毛坯制造機(jī)器的裝配和檢驗(yàn)加工設(shè)備的維修專(zhuān)用量具和輔具制造機(jī)器的包裝毛坯機(jī)加工和熱處理機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程工件和成品儲(chǔ)存和運(yùn)輸專(zhuān)用工具和夾具制造動(dòng)力供應(yīng)機(jī)器的測(cè)試和涂裝2023/2/2Page60

機(jī)械制造工藝過(guò)程毛坯成品高質(zhì)量高效率經(jīng)濟(jì)性機(jī)床刀具夾具量具加工工藝系統(tǒng)能源切削原理信息系統(tǒng)工藝規(guī)程物料流數(shù)控程序產(chǎn)品開(kāi)發(fā)2023/2/2Page612.機(jī)械加工工藝過(guò)程：采用各種機(jī)械加工方法（切削、磨削、特種加工等），直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量，使之成為合格零件的全部勞動(dòng)過(guò)程。注：

1°工藝是指制造產(chǎn)品的方法，它包含各種制造技術(shù)和手段；manufacture;

2°機(jī)械制造工藝學(xué)主要研究的是零件機(jī)械加工和機(jī)器裝配工藝過(guò)程。2023/2/2Page623.機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成

1）目的：

（1）便于組織和管理生產(chǎn)；

（2）合理調(diào)配和使用生產(chǎn)設(shè)備及其它生產(chǎn)資源；

（3）保證零件加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。生產(chǎn)中常把機(jī)械加工工藝過(guò)程分為若干個(gè)依次排列的工序，而工序又可分為：安裝、工位、工步和走刀。

2023/2/2Page632）工序：由一個(gè)或一組工人在同一臺(tái)機(jī)床或同一個(gè)工作地，對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分機(jī)械加工工藝過(guò)程。

2023/2/2Page642023/2/2Page652023/2/2Page66注：1°“三不變，一連續(xù)”，工人（操作者）、機(jī)床（工作地點(diǎn)）和工件（被加工對(duì)象）三者不變并加上連續(xù)完成；2°每一個(gè)工序中應(yīng)包含安裝、工位、工步、走刀；3°同一零件，同樣加工內(nèi)容，車(chē)間加工條件及加工數(shù)量不同，可安排成不同的工序；4°同一零件，批量和加工條件不同，工序內(nèi)容的安排往往不同。

2023/2/2Page672023/2/2Page68圖1階梯軸零件簡(jiǎn)圖表1-1階梯軸單件小批生產(chǎn)的加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備1、車(chē)A）車(chē)一端面，鉆中心孔；B）調(diào)頭：車(chē)另一端面，鉆中心孔；C）頂尖頂起：車(chē)35k6、50h6、60h6外圓（留余量），各臺(tái)階面、切砂輪越程槽、倒角；D）調(diào)頭，頂尖頂起：車(chē)另一端35k6外圓（留余量）、臺(tái)階面、切砂輪越程槽、倒角。普通車(chē)床2、銑銑鍵槽，去毛刺。立式銑床3、磨A）磨35k6、50h6、60h6外圓；B）調(diào)頭，磨另一35k6外圓。外圓磨床2023/2/2Page69圖1階梯軸零件簡(jiǎn)圖表1-2階梯軸中批生產(chǎn)的加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備1、端銑銑兩端面，鉆兩端中心孔銑端面鉆中心孔機(jī)床2、車(chē)A）頂尖頂起：車(chē)35k6、50h6、60h6外圓（留余量），各臺(tái)階面、切砂輪越程槽、倒角；B）調(diào)頭，頂尖頂起：車(chē)另一端35k6外圓（留余量）、臺(tái)階面、切砂輪越程槽、倒角。普通車(chē)床3、銑銑鍵槽。立式銑床4、鉗去毛刺。鉗工臺(tái)5、磨A）磨35k6、50h6、60h6外圓；B）調(diào)頭，磨另一35k6外圓。外圓磨床2023/2/2Page70單件大批量3）安裝：在一道工序中，工件每一次裝夾后所完成的那部分工序。工序安裝工序內(nèi)容設(shè)備12車(chē)端面,打中心孔,車(chē)外圓,切退刀槽,倒角車(chē)床221銑鍵槽銑床31磨外圓磨床14去毛刺鉗工臺(tái)工序安裝工序內(nèi)容設(shè)備11銑端面,打中心孔銑鉆聯(lián)合機(jī)床21粗車(chē)外圓車(chē)床131精車(chē)外圓,倒角,切退刀槽車(chē)床141銑鍵槽銑床5去毛刺鉗工臺(tái)61磨外圓磨床1

階梯軸單件加工工藝過(guò)程階梯軸大批量加工工藝過(guò)程

2023/2/2Page71階梯軸加工工藝過(guò)程0.8圖2階梯軸φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.835403050.8φ20±0.072×150150其余倒角1×45°3.22×1單件大批量注：在加工中，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，因多一次裝夾，除增加裝夾時(shí)間外，還會(huì)帶來(lái)加工誤差。

2023/2/2Page724）工位：工件在機(jī)床上占據(jù)每一位置所完成的那部

分工作。

1°

減少工件的安裝次數(shù)；2°

減少輔助時(shí)間，縮短工時(shí)，提高效率；3°可實(shí)現(xiàn)加工時(shí)間與輔助時(shí)間重疊。注：多工位加工的好處：2023/2/2Page735）工步：在加工表面不變、切削刀具不變的情況

下所連續(xù)完成的那部分工作。注：在一個(gè)工步內(nèi)，若有幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)不

同表面，稱(chēng)為復(fù)合工步。

圖4立軸轉(zhuǎn)塔車(chē)床的一個(gè)復(fù)合工步圖5

鉆孔、擴(kuò)孔復(fù)合工步2023/2/2Page74

圖6以棒料制造階梯軸6）走刀：一個(gè)工步內(nèi)，被加工的某一表面，由于余量較大（需要切去的金屬層很厚）或其它原因，在切削用量不變的條件下，用同一把刀具對(duì)它進(jìn)行加工，每切削一次所完成的工步內(nèi)容。2023/2/2Page75二、生產(chǎn)大綱與生產(chǎn)類(lèi)型

1.

生產(chǎn)綱領(lǐng)

N=Qn（1+α%+β%）式中：Q——產(chǎn)品年產(chǎn)量（件/年）；

n——每臺(tái)產(chǎn)品中該零件數(shù)量（件/臺(tái)）；

α——備品率；

β——廢品率。2.生產(chǎn)批量

式中：n’——每批中的零件數(shù)量；

N——零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)規(guī)定的零件數(shù)量；

A——零件應(yīng)該儲(chǔ)備的天數(shù)；

F——一年中工作日天數(shù)。2023/2/2Page76注：1°生產(chǎn)綱領(lǐng)是企業(yè)在計(jì)劃期限內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃；

2°企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求和自身生產(chǎn)能力制定生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)劃期一般為一年，稱(chēng)年生產(chǎn)綱領(lǐng)；

3°生產(chǎn)批量：一次投入或產(chǎn)出同一產(chǎn)品（或零件）的數(shù)量；

4°確定生產(chǎn)批量大小的因素：資金周轉(zhuǎn)要快；零件加工成本要低；保證裝配和銷(xiāo)售有必要的儲(chǔ)備量（特別是易損零件）。

2023/2/2Page773.生產(chǎn)類(lèi)型：是企業(yè)（或車(chē)間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化程度的分類(lèi)。1）單件小批生產(chǎn)

（1）產(chǎn)品種類(lèi)、規(guī)格多，同一產(chǎn)品批量很少，甚至單件生產(chǎn)；

（2）工作地點(diǎn)的加工對(duì)象經(jīng)常變換，很少重復(fù)；

（3）

應(yīng)用領(lǐng)域：重型機(jī)械、專(zhuān)用設(shè)備制造及新產(chǎn)品試制等。

2023/2/2Page782）大批大量生產(chǎn)

（1）產(chǎn)品產(chǎn)量很大，其結(jié)構(gòu)和規(guī)格相對(duì)比較固定；（2）大多數(shù)工作地點(diǎn)按照一定生產(chǎn)節(jié)拍重復(fù)進(jìn)行某道工序加工，設(shè)備專(zhuān)業(yè)化程度很高；（3）

應(yīng)用領(lǐng)域：汽車(chē)、拖拉機(jī)、軸承等等。3）成批（中批）生產(chǎn)

（1）產(chǎn)品數(shù)量較多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)格在某一時(shí)間內(nèi)比較固定；

（2）大部分工作地點(diǎn)分批輪流制造幾種不同產(chǎn)品，加工對(duì)象周期性重復(fù)；一批零件加工完后，調(diào)整加工設(shè)備和工藝裝備，再加工另一批零件；

（3）

應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)床、電機(jī)等。2023/2/2Page79注：

1°生產(chǎn)類(lèi)型劃分要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)，還考慮產(chǎn)品本身的大?。ㄖ亓亢统叽纾⒔Y(jié)構(gòu)和類(lèi)型；

2°產(chǎn)品本身形狀尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、數(shù)量大才能按大批大量生產(chǎn)；

3°產(chǎn)品本身形狀尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量重、數(shù)量不多也考慮按大批大量生產(chǎn)

。（具體參見(jiàn)P10-11表1-3和表1-4）

4°成批生產(chǎn)中，批量大小可分為：小批、中批和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)特點(diǎn)接近于單件生產(chǎn)特點(diǎn)，大批生產(chǎn)特點(diǎn)接近于大量生產(chǎn)特點(diǎn)，中批生產(chǎn)特點(diǎn)介于單件和大量生產(chǎn)特點(diǎn)之間。2023/2/2Page804.生產(chǎn)類(lèi)型的工藝特點(diǎn)

生產(chǎn)類(lèi)型工藝特點(diǎn)單件小批生產(chǎn)成批（中批）生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)零件的互換性

一般是單件或配對(duì)制造，沒(méi)有互換性，廣泛采用鉗工修配大部分有互換性，少量采用鉗工修配全部有互換性，某些精度較高的配合零件用分組法裝配毛坯制造方法及加工余量木模手工造型；自由鍛造；有時(shí)采用焊接毛坯。毛坯精度低，加工余量大部分鑄件采用金屬模；部分鍛件采用模鍛。毛坯精度中等，加工余量中等廣泛采用金屬模機(jī)器造型、壓鑄、精鑄、模鍛以及其它高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。毛坯制造精度高，加工余量小

機(jī)床設(shè)備及其布置形式多采用通用機(jī)床，按機(jī)床種類(lèi)和規(guī)格大小，采用“機(jī)群式”布置部分通用機(jī)床與部分高生產(chǎn)率機(jī)床相結(jié)合，按零件分類(lèi)，部分布置成流水線(xiàn)，部分布置成“機(jī)群式”廣泛采用高生產(chǎn)率的專(zhuān)用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線(xiàn)或自動(dòng)線(xiàn)布置機(jī)床夾具及安裝方法以通用夾具、機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)附件為主，也可采用組合夾具，必要時(shí)采用專(zhuān)用夾具?？縿澗€(xiàn)找正、試切加工達(dá)到精度要求廣泛采用專(zhuān)用夾具，少量采用劃線(xiàn)找正法達(dá)到精度要求廣泛使用高效率的專(zhuān)用夾具，靠夾具及調(diào)整法達(dá)到精度要求，不需要?jiǎng)澗€(xiàn)找正刀具與量具采用通用刀具和量具較多采用專(zhuān)用刀具和專(zhuān)用量具廣泛采用高效率專(zhuān)用刀具和量具對(duì)工人技術(shù)水平的要求需要技術(shù)熟練的工人

需要一定熟練程度的工人

對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求較低，對(duì)調(diào)整工人的技術(shù)水平要求較高工藝規(guī)程有簡(jiǎn)單的工藝過(guò)程卡（工藝路線(xiàn)卡），關(guān)鍵零件需工序卡有較詳細(xì)的工藝規(guī)程，對(duì)關(guān)鍵零件有詳細(xì)的工序卡有詳細(xì)的工藝規(guī)程，如工序卡、操作卡、調(diào)整卡及檢驗(yàn)卡等生產(chǎn)率低中高成本高中低2023/2/2Page81三、基準(zhǔn)

1.定義：在圖樣上或?qū)嶋H零件上，用來(lái)確定一些點(diǎn)、

線(xiàn)、面的位置時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線(xiàn)、面。

2.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：在圖樣上標(biāo)注尺寸或相互位置關(guān)系時(shí)

所依據(jù)的點(diǎn)、線(xiàn)、面或其組合。

圖7定位支座零件2023/2/2Page82注：

1°設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件工況、性能、裝配關(guān)系和零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互關(guān)系來(lái)選擇；

2°在一個(gè)方向上只有一個(gè)主設(shè)