SJ-機(jī)械制造工程學(xué)-1

東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院黃衛(wèi)機(jī)械制造工程學(xué)機(jī)械零件怎樣加工？加工工藝？機(jī)床？刀具？裝夾？精度？裝配？加工質(zhì)量？機(jī)械零件的成形原理按照零件由原材料或毛坯制造成零件的過程中質(zhì)量m的變化，可分為三種成形原理：材料成形工藝（?m=0）材料去除工藝（?m<0）材料累積工藝（?m>0）機(jī)械加工工藝方法材料成形工藝——貫通流程，質(zhì)量不變工藝

鑄造：將液態(tài)金屬澆注到型腔中獲得毛坯

類型：砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、熔模鑄造

特點(diǎn)：形態(tài)復(fù)雜、適應(yīng)性廣、成本低鍛壓：金屬壓力加工鍛造（對加熱后的金屬施加外力，產(chǎn)生塑性變形）：自由鍛、模鍛、胎模鍛、軋制、擠壓。特點(diǎn)：力學(xué)性能高

板料沖壓（將板料沖壓成制品，冷沖壓）：沖裁、彎曲、拉深、成形。特點(diǎn)：高生產(chǎn)率、高精度粉末冶金：以金屬、非金屬粉末，經(jīng)模具壓制、燒結(jié)等工藝制成制品特點(diǎn)：材料利用率高、生產(chǎn)率高、精度高材料去除工藝——發(fā)散流程，質(zhì)量減少工藝

切削加工：刀具切除工件毛坯上多余的金屬

類型：車削、銑削、刨削、鉆削、拉削、鏜削

特點(diǎn)：常規(guī)機(jī)械加工方法磨削加工：砂輪磨去工件上多余的金屬類型：內(nèi)外圓磨削、平面磨削、成形磨削特點(diǎn)：加工精度高、表面質(zhì)量好、可加工淬硬表面特種加工：利用電能、熱能、化學(xué)能、光能、聲能等去除工件材料類型：電火花加工、電解加工、激光加工、超聲加工、水噴射加工、電子束加工、離子束加工特點(diǎn)：以柔克剛材料累積工藝——收斂流程，質(zhì)量增加工藝

連接與裝配

不可卸連接：焊接、粘接、鉚接、過盈配合

裝配方法：螺紋連接、銷連接電鑄電鍍加工原理：電鍍液中的金屬正離子在電場的作用下，逐漸鍍復(fù)沉積到陰極上去，形成一定厚度的金屬層特種加工方法快速成型：以微元迭加逐漸累積生成零件類型：LOM迭層法、SL光固化法、SLS燒結(jié)法、FDM熔融沉積法先進(jìn)制造技術(shù)本課程主要內(nèi)容第1章機(jī)械制造概論第2章金屬切削加工基礎(chǔ)第3章金屬切削常用刀具第4章典型機(jī)床第5章其他類型常用機(jī)床第6章機(jī)械加工工藝規(guī)程編制第7章機(jī)械加工質(zhì)量第8章機(jī)械裝配工藝基礎(chǔ)第9章典型零件的加工實(shí)例第10章機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)原理教材趙敖生.材料成形及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社,2015參考教材約瑟夫·迪林格.機(jī)械制造工程基礎(chǔ).歐羅巴教材出版社,2007李偉，譚豫之.機(jī)械制造工程學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社,2014郭蘭申，王陽.機(jī)械制造工程學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社,2015課件下載huangwei_sj_ppt@126.com密碼：huangwei課后答疑方式課間討論（教室或教員休息室）電話、短信或飛信17312301082）電子郵件（huangwei.st@163.com）QQ（365403409）微信（huangwei_seu）第1章機(jī)械制造概論1.1機(jī)械制造及其生產(chǎn)結(jié)構(gòu)1.2機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展及其特點(diǎn)原始制造：石器時代、銅器時代、鐵器時代近代制造：用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠現(xiàn)代制造：從單件生產(chǎn)方式發(fā)展到大量生產(chǎn)方式先進(jìn)制造：制造的柔性化、系統(tǒng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化1.1機(jī)械制造及其生產(chǎn)結(jié)構(gòu)一、關(guān)于制造原始制造：石器時代、銅器時代、鐵器時代手工作坊機(jī)械工廠近代制造：用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠單件小批大量生產(chǎn)現(xiàn)代制造：從單件生產(chǎn)方式發(fā)展到大量生產(chǎn)方式銷售部門生產(chǎn)控制工程技術(shù)部門財(cái)務(wù)和人事部客戶服務(wù)中心加工工廠供應(yīng)商鑄造工廠分包商分包商商店分銷商銷售部客戶先進(jìn)制造：制造的柔性化、系統(tǒng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化二、制造的定義與內(nèi)涵

包括制造企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、規(guī)劃、制造的生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和營銷的一系列有內(nèi)在聯(lián)系的活動與動作/作業(yè)。1983年，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）1998年，美國國家研究委員會（NRC）

創(chuàng)造、開發(fā)、支持和提供產(chǎn)品與服務(wù)所需要的過程與組織實(shí)體。

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)、產(chǎn)品規(guī)劃、銷售與服務(wù)，以及實(shí)現(xiàn)這些功能所應(yīng)用的技術(shù)、流程/過程以及人與技術(shù)結(jié)合的途徑等。1999年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）2002年，美國生產(chǎn)與庫存控制學(xué)會（APICS）

包括設(shè)計(jì)、物料選擇、規(guī)劃、生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和對離散顧客與耐用貨物營銷的一系列相互關(guān)聯(lián)的活動和動作/作業(yè)。技術(shù)層面定義經(jīng)濟(jì)層面定義制造的重要性技術(shù)角度：制造是科學(xué)技術(shù)成為可能的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)角度：制造是國家和民族創(chuàng)造財(cái)富的重要工具歷史角度：制造對人類文明的發(fā)展具有極為重要的影響制造業(yè)第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和支柱是向其他各部門提供工具儀器和各種機(jī)械設(shè)備的技術(shù)裝備部機(jī)械制造業(yè)的水平體現(xiàn)了國家的綜合實(shí)力和國際競爭三、制造的要素參數(shù)模型法：建立成本與產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)系，通過回歸分析歷史數(shù)據(jù)獲得成本估計(jì)方程（CER）。相似模型法：通過相似零件的成本進(jìn)行成本估計(jì)。詳細(xì)模型法：在任務(wù)和作業(yè)層次上通過估計(jì)工時和工時費(fèi)率、材料用量和材料價(jià)格計(jì)算直接成本，再通過某種分配方式估計(jì)間接成本。

時間屬性通常表達(dá)為一個產(chǎn)品能以多快時間的速度生產(chǎn)出來，所以又稱生產(chǎn)率產(chǎn)品柔性操作柔性能力柔性

按照ISO9000標(biāo)準(zhǔn)定義，產(chǎn)品的質(zhì)量是顧客對產(chǎn)品和服務(wù)的滿意程度。定量定義質(zhì)量很重要，但定義很難。1、小制造 四、制造過程小制造概念：傳統(tǒng)的機(jī)械制造，重點(diǎn)是加工與裝配。小制造過程：通過機(jī)械與工具將原材料轉(zhuǎn)變成有用產(chǎn)品的過程。小制造強(qiáng)調(diào)：工藝過程。2、大制造 大制造概念：在產(chǎn)品生命周期中，從供應(yīng)市場到需求市場整個供需鏈中的所有活動。大制造過程：將制造資源（包括制造信息、原材料、能源等）轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎卯a(chǎn)品并保證其正常使用的過程。大制造強(qiáng)調(diào)：產(chǎn)品的整個生命周期過程。3、現(xiàn)代制造過程五、現(xiàn)代制造技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)

現(xiàn)代制造工藝技術(shù)

制造自動化技術(shù)

現(xiàn)代管理技術(shù)

現(xiàn)代制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD—ComputerAidedDesign）將人與計(jì)算機(jī)結(jié)合，取各自所長。在交互方式下組成一個高效的工作組（設(shè)計(jì)工作組designteam）2DCAD3DCADWireframeModelingSurfaceModelingSolidModelingParametricModelingFeatureModelingHybridModeling計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM—ComputerAidedManufacturing）廣義CAM——包含了整個生產(chǎn)自動化過程、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造編程、物料處理與控制、作業(yè)計(jì)劃和生產(chǎn)監(jiān)控等狹義CAM——僅指應(yīng)用CAM技術(shù)進(jìn)行數(shù)控程序的生成、數(shù)控代碼經(jīng)通訊接口傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床，進(jìn)行數(shù)控加工NumericalControl(NC)

AutomaticProgrammingTool(APT)

ComputerNumericalControl(CNC)

Direct/DistributedNumericalControl(DNC)

ComputerAidedManufacturing(CAM)CAD/CAM集成CAD/CAM集成系統(tǒng)模式CAD/CAM集成系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)CAD/CAM集成系統(tǒng)軟件1、剛性制造模式（RigidManufacturing）六、現(xiàn)代制造模式流水生產(chǎn)線或自動生產(chǎn)線，適用于大批量、少品種產(chǎn)品2、柔性制造模式（FiexibleManufacturing）典型的柔性制造系統(tǒng)裝卸站AGVCNC加工中心切屑自動處理站零件清洗站檢測站中央控制計(jì)算機(jī)AGV維修站包裝站手工檢驗(yàn)站3、計(jì)算機(jī)集成制造模式（ComputerIntegratedManufacturing）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ComputerIntegratedManufacturingSystem）是通過計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等軟硬件將企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造經(jīng)營管理等方面的所有活動集成起來，使企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量在幅度提高，縮短產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。CIMS的基本思想是企業(yè)的各種經(jīng)營活動是不可分割的，整個生產(chǎn)制造過程是信息采集、傳遞和加工處理的過程。CIMS在功能上包含了整個工廠從市場需求分析、生產(chǎn)經(jīng)營決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、質(zhì)量管理、經(jīng)營銷售到售后服務(wù)的全部活動。CIMS不是將工廠各個自動化環(huán)節(jié)及其網(wǎng)絡(luò)簡單相加，而是對企業(yè)生產(chǎn)的信息、物料、設(shè)備及人員進(jìn)行有機(jī)的集成。

隨著CIMS的實(shí)踐與應(yīng)用，人們對CIMS的體系結(jié)構(gòu)及目標(biāo)的認(rèn)識也在不斷變化20世紀(jì)80年代CIMS的功能體系結(jié)構(gòu)是以制造數(shù)據(jù)庫為中心，信息管理、工程設(shè)計(jì)、工廠生產(chǎn)和制造工程等功能部分圍繞在數(shù)據(jù)庫之外，CIMS的實(shí)施是“數(shù)據(jù)驅(qū)動”。20世紀(jì)90年代CIMS的功能體系結(jié)構(gòu)則是以用戶為核心，企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營活動和企業(yè)資源的合理調(diào)配均以滿足用戶不斷增長的需求為目標(biāo)，贏得用戶即贏得市場，贏得競爭的勝利，因此這一時期的CIMS實(shí)施是“需求驅(qū)動”。工程設(shè)計(jì)分析分系統(tǒng)此分系統(tǒng)集成了CAD/CAE/CAPP/CAM，可進(jìn)行產(chǎn)品建模、集成工程分析（優(yōu)化設(shè)計(jì)或有限元分析）、工藝分析與設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程。制造自動化分系統(tǒng)（MAS）此分系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的工程技術(shù)信息和車間層的加工指令，完成對零件加工的作業(yè)調(diào)度和制造工作。通常由柔性制造系統(tǒng)承擔(dān)。質(zhì)量保證分系統(tǒng)根據(jù)全面質(zhì)量管理的要求，質(zhì)量系統(tǒng)應(yīng)貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造檢驗(yàn)、售后服務(wù)的全過程，包括質(zhì)量決策、質(zhì)量檢測、質(zhì)量評估、質(zhì)量控制、質(zhì)量跟蹤。管理信息分系統(tǒng)（MIS）此分系統(tǒng)是企業(yè)管理的一種現(xiàn)代化工具，通過對企業(yè)經(jīng)營預(yù)測、決策，各級生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，銷售，供應(yīng)，財(cái)務(wù)，成本，設(shè)備，工具，人力資源等信息的集成管理，達(dá)到縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、減少占用的流動資金、提高企業(yè)的應(yīng)變能力的目的。數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)此分系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)為CIMS的支承系統(tǒng)，支持企業(yè)數(shù)據(jù)的共享與信息集成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)這是一個采用國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開放式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，各應(yīng)用分系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享、分布處理和實(shí)時控制。4、敏捷制造模式（AgileManufacturing）5、JIT制造模式（JustInTime）6、精益生產(chǎn)模式（LeanProduction）

精益生產(chǎn)哲理以用戶為上帝以人為中心以簡化為手段以盡善盡美為最終目的精益生產(chǎn)要求

在最短的時間靈活地設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出成本低，在品種和質(zhì)量上滿足用戶需求，在競爭中具有明顯優(yōu)勢的產(chǎn)品。精益生產(chǎn)特點(diǎn)

在各環(huán)節(jié)中去除一切無用的東西，各崗位的安排原則是必須增值。精益生產(chǎn)核心

精簡精益生產(chǎn)目標(biāo)零庫存高柔性無缺陷

具體表現(xiàn)零轉(zhuǎn)產(chǎn)工時浪費(fèi)（Products）多品種混流生產(chǎn)“零”庫存（Inventory）消減庫存零浪費(fèi)（Cost）全面質(zhì)量控制零不良（Quality）高品質(zhì)零故障（Maintenance）提高運(yùn)轉(zhuǎn)率零停滯（Delivery）快速反應(yīng)、交期短零災(zāi)害（Safety）安全第一7、快速重組制造模式（QuickReorganization）傳統(tǒng)制造過程的描述模型可重構(gòu)制造過程的描述模型8、成組技術(shù)模式（GroupTechnology）形狀相似性尺寸相似性工藝相似性標(biāo)識相似性（分類編碼）簡化，優(yōu)化，統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)化工藝標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)工序工裝標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)路線余量標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)工藝材料標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)范工時標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要素（特征）標(biāo)準(zhǔn)零件標(biāo)準(zhǔn)部件通用模塊管理期量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)庫存量標(biāo)準(zhǔn)成本標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)CADMRP-II/ERPCAPP現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)模式9、并行工程模式（ConcurrentEngineering）并行工程運(yùn)行模式并行工程設(shè)計(jì)網(wǎng)格七、機(jī)械制造生產(chǎn)的組成機(jī)械制造生產(chǎn)的三個層次機(jī)械加工工藝系統(tǒng)四要素：機(jī)床、刀具、夾具、工件機(jī)械制造系統(tǒng)將毛坯、刀具、夾具、量具和其他輔助物料作為原材料輸入，經(jīng)過存儲、運(yùn)輸、加工、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)，最后輸出機(jī)械加工的成品或半成品企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)是物質(zhì)流、能量流、信息流的集合

決策控制階段

研究開發(fā)階段

產(chǎn)品制造階段1.2機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展及其特點(diǎn)1、關(guān)于中國制造自古以來

近代洋務(wù)運(yùn)動

現(xiàn)代制造業(yè)

制造大國

世界工廠

現(xiàn)在？2、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展全球化

虛擬化

綠色化

德國：工業(yè)4.0

美國：新硬件時代

中國：中國制造2025工業(yè)4.0——第四次工業(yè)革命：從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0CPS——Cyber-PhysicalSystems是一個綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C（Computing、Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時感知、動態(tài)控制和信息服務(wù)。CPS實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時協(xié)同。工業(yè)4.0——信息物理系統(tǒng)（CPS）美國的信息產(chǎn)業(yè)革命產(chǎn)生了一大批純互聯(lián)網(wǎng)和軟件企業(yè)谷歌亞馬遜

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鋁合金1500~5500m/min

銅合金900~5000m/min

鈦合金100

~1000m/min