第一章機械制造概論

第一章機械制造概論2023/12/27第一章機械制造概論1.產(chǎn)品開發(fā)的意義：

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步，為滿足人類更高消費提供了許多新的產(chǎn)品方案。消費者隨著生活水平的提高與社會環(huán)境的進步，對產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、外觀、價格提出了新的要求，這些使企業(yè)有可能也有必要不斷地開發(fā)新產(chǎn)品。機械制造企業(yè)為了贏得競爭，也必須不斷地推出新產(chǎn)品。1.1機械產(chǎn)品的開發(fā)與構(gòu)成

1.1.1機械產(chǎn)品的開發(fā)第一章機械制造概論機械產(chǎn)品的市場壽命周期及各階段的特點介紹期：制造成本大，銷售量有限，價格也較高，銷售產(chǎn)品還不能為企業(yè)帶來利潤。成長期：產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場，銷售額擴大，進入批量生產(chǎn)，成本降低，利潤迅速增加。成熟期：銷售量大，但增幅趨緩，企業(yè)利潤豐厚。衰退期：產(chǎn)品的價格被壓到極低水平，銷售額持續(xù)下降，企業(yè)無法獲得利潤，市場出現(xiàn)升級換代的新產(chǎn)品。第一章機械制造概論2.新產(chǎn)品開發(fā)的決策

(1)新產(chǎn)品的分類及定義全新產(chǎn)品：應(yīng)用新原理、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)和新材料制造出的前所未有的產(chǎn)品往往是科技史上的重大突破。換代產(chǎn)品：由于采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)或新材料，使產(chǎn)品性能產(chǎn)生具有階段性變化的新產(chǎn)品。改進產(chǎn)品：對老產(chǎn)品的改進。仿制產(chǎn)品：模仿市場已有的其他產(chǎn)品而產(chǎn)生。第一章機械制造概論1)開發(fā)調(diào)研

科技調(diào)研：主要是調(diào)研科技新動態(tài)，形成產(chǎn)品的技術(shù)源。市場調(diào)研：主要是調(diào)查市場需求。競爭環(huán)境調(diào)研：研究了解國家的法律、法規(guī)、行業(yè)政策導(dǎo)向，調(diào)查研究國內(nèi)外競爭對手的情況。(2)新產(chǎn)品開發(fā)的決策第一章機械制造概論3.新產(chǎn)品開發(fā)的方式

獨立研制：依靠本企業(yè)自身力量獨立進行新產(chǎn)品開發(fā)。合作開發(fā)：由企業(yè)與高?；蚩蒲袡C構(gòu)合作進行技術(shù)開發(fā)。技術(shù)引進：通過購買專利，引進國外先進技術(shù)等方式，使企業(yè)的產(chǎn)品迅速趕上先進水平，進入國際市場。第一章機械制造概論新產(chǎn)品評估等級要素類要素等級權(quán)值得分技術(shù)評估先進新穎性70.10.7成熟度70.10.7技術(shù)獨占度90.151.35質(zhì)量指標60.050.3適用性評估與原有技術(shù)兼容性30.050.15現(xiàn)有設(shè)備可用性80.10.8現(xiàn)有人才可用性60.050.3現(xiàn)有銷售渠道可用性40.050.2競爭能力評估市場寬度30.10.3可達市場占有率70.10.7與發(fā)展政策有關(guān)90.050.45環(huán)境保護90.10.9總計16.85第一章機械制造概論2)立項決策

立項評估的內(nèi)容：經(jīng)濟分析：主要考慮產(chǎn)品開發(fā)的資金投入以及在投資回收期和盈虧平衡時產(chǎn)品的最小銷售量等。風(fēng)險分析：主要考慮技術(shù)成功率、商業(yè)成功率和產(chǎn)品壽命周期。第一章機械制造概論4.新產(chǎn)品開發(fā)的步驟

產(chǎn)品的概念設(shè)計產(chǎn)品方案設(shè)計技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)設(shè)計5.產(chǎn)品方案設(shè)計方案設(shè)計主要確定實現(xiàn)概念設(shè)計的總體方案，包括機械結(jié)構(gòu)方案、電器控制方案、外形方案等；還有繪制產(chǎn)品的總裝圖的工作原理草圖，給出其主要尺寸，列出產(chǎn)品的特殊配套零部件和外購件的明細表技術(shù)設(shè)計定義：根據(jù)技術(shù)任務(wù)書，將方案設(shè)計中確定的基本結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)具體化，進一步確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)經(jīng)濟指標內(nèi)容：通過計算、分析和試驗確定重要零部件的結(jié)構(gòu)尺寸和配合，畫出機器總圖、重要零部件圖等編寫部件、附件、通用件等明細表以及特殊材料表編寫設(shè)計說明書、說明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點制定加工、裝配以及產(chǎn)品驗收和交貨的技術(shù)條件確定產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟指標生產(chǎn)設(shè)計定義：生產(chǎn)設(shè)計是將經(jīng)過審核和修正的前一段設(shè)計具體化為生產(chǎn)用的工作圖內(nèi)容繪制全套施工圖樣、準備有關(guān)制造和使用所需的技術(shù)文件，為企業(yè)提供可靠的生產(chǎn)依據(jù)產(chǎn)品的概念設(shè)計產(chǎn)品概念設(shè)計的內(nèi)容產(chǎn)品的基本特征、技術(shù)原理、主要結(jié)構(gòu)形式、主要功能、市場定位、技術(shù)規(guī)格、主要參數(shù)、目標成本及與國內(nèi)外類似產(chǎn)品的比較等。產(chǎn)品的概念整體產(chǎn)品概念狹義概念：指具體產(chǎn)品廣義概念：即整體產(chǎn)品概念，如所示，它由核心部分、形式部分及延伸部分組成。第一章機械制造概論整體產(chǎn)品概念R使用價值包裝品質(zhì)售后服務(wù)保證運輸品牌式樣維修安裝第一章機械制造概論5.產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)手段

傳統(tǒng)的產(chǎn)品的開發(fā)往往借助于人力和通用設(shè)備，經(jīng)過反復(fù)制作、試湊，信息的個性化因素較大。隨著計算機在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，計算機輔助設(shè)計（CAD）得到越來越普遍的應(yīng)用。基于CAD/CAE/CAM以及多媒體技術(shù)發(fā)展起來的虛擬制造技術(shù)，可大大加速產(chǎn)品的開發(fā)過程?？焖俪尚渭夹g(shù)可以用較低的費用，在很短的時間內(nèi)完成單件或小批量試制，是現(xiàn)代產(chǎn)品快速開發(fā)的主要技術(shù)。第一章機械制造概論機械制造系統(tǒng)圖加工任務(wù)加工方法加工順序物流要求信息系統(tǒng)機械制造系統(tǒng)原料或毛坯存儲運輸制造檢驗?zāi)芰肯到y(tǒng)能源加工任務(wù)加工方法加工順序物流要求信息系統(tǒng)機械制造系統(tǒng)原料或毛坯存儲運輸制造檢驗成品能量系統(tǒng)能源物料流信息流能量流第一章機械制造概論6.機械產(chǎn)品使用的材料黑色金屬材料:

鋼材和鑄鐵，強度較高，價格低廉，故使用較多。按其使用場合的不同，對其性能的要求也不同。有色金屬材料：以鋁合金應(yīng)用最廣，用作發(fā)動機的活塞、變速箱殼體、帶輪等，鋁合金由于重量輕、美觀，今后將更多地被用于制造汽車零件。銅用于生產(chǎn)電器產(chǎn)品、散熱器。鉛、錫與銅構(gòu)成的合金用作軸承合金。鋅合金用作裝飾和車門手柄。非金屬材料:

工程塑料、橡膠、石棉、玻璃、纖維等。1.1.2機械產(chǎn)品的構(gòu)成

（見P9）第一章機械制造概論1.2.1機械產(chǎn)品的制造過程

機械產(chǎn)品的制造過程從原材料到產(chǎn)品的全過程，包括零件、部件以及整機的制造。制造過程由一系列的制造活動組成，包括生產(chǎn)設(shè)計、技術(shù)準備、生產(chǎn)計劃、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、質(zhì)量檢驗以及儲運等工藝過程。工藝過程的分類：鑄造、鍛造焊接、機械加工、熱處理、裝配等。1.2制造過程與生產(chǎn)組織第一章機械制造概論汽車的生產(chǎn)過程車身第一章機械制造概論1.2.2零件的制造過程

零件的制造過程是機械過程中最基礎(chǔ)、最主要的環(huán)節(jié)，其目的是通過一系列的工藝方法，獲得具有一定形狀、尺寸、力學(xué)性能和物理性能的零件。零件制造的工藝方法材料去除法（質(zhì)量減少、Δm<0）材料成形法（質(zhì)量不變、Δm>0）材料累加法（質(zhì)量增加、Δm>0）第一章機械制造概論1.材料去除工藝（Δm＜0）

定義：按照一定的方式從工件上去除材料，工件逐漸逼近所需形狀和尺寸的零件。影響加工效率的因素：材料或毛坯與零件的形狀、尺寸相接近的程度。

特點：工件形狀越接近零件，材料去除越少，能源消耗也就越少；反之則材料、能源消耗就越大。

內(nèi)容：切削加工、特種加工（定義：利用電能、光能等對工件進行材料去除的加工方法。如：電火花加工、電解加工、激光加工第一章機械制造概論2.材料成形工藝（Δm＝0）

材料成形工藝方法多利用模型使原材料形成毛坯或零件。服務(wù)于成形工藝方法的模具制造精度一般要求較高，其生產(chǎn)往往是單件生產(chǎn)方式，加工量大。模具設(shè)計也要用到CAD、CAE等一系列技術(shù)，從另一個側(cè)面反映了成形工藝方法對材料去除和累加工藝方法的要求。第一章機械制造概論3.材料的累加工藝（Δm＞0）定義：將零件以微元疊加的方式逐漸累加生成，這一工藝又稱為快速成形技術(shù)。優(yōu)點：無需刀具、夾具等生產(chǎn)準備活動，就可以形成任意復(fù)雜形狀的零件。第一章機械制造概論快速成形技術(shù)

快速原型制造（rapidphotographmanufacturing—RPM），又稱“快速成形技術(shù)”（rapidphotograph—RP）或“分層制造”（layermanufacturing—LM），是20世紀80年代后期迅速發(fā)展起來的一種新型制造技術(shù)它將計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機數(shù)控（CNC）、精密伺服驅(qū)動、新材料等先進技術(shù)集于一體，依據(jù)計算機上構(gòu)成的產(chǎn)品三維設(shè)計模型，對其進行分層切片，得到各層截面的輪廓。按照這些輪廓，激光束選擇性地切割一層層的箔材（或固化一層層的液態(tài)樹脂，或燒結(jié)一層層的粉末材料），或噴射源選擇性地噴射一層層的粘結(jié)劑或熱熔材料等，形成一個個薄層，并逐步疊加成三維實體。第一章機械制造概論噴粘結(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脂切割箔材燒結(jié)粉末快速成形過程第一章機械制造概論光固化法（SL法）原理：如左圖。特點：精度高、表面質(zhì)量好、原材料利用率將近100%。應(yīng)用：適合制造殼體類零件及形狀復(fù)雜，特別精細的零件（如首飾、工藝品等）。1—激光器；2—掃描鏡；3—z軸升降臺；4—樹脂槽；5—托盤；6—光敏樹脂；7—零件原型SL法原理圖第一章機械制造概論疊層制造法（LOM法）

原理：如左圖。應(yīng)用：只切割輪廓，特別適合制造實心零件。1—X-Y掃描系統(tǒng)；2—光路系統(tǒng)；3—激光器；4—加熱器；5—紙料；6—滾筒；7—工作平臺；8—邊角料；9—零件原型LOM法原理圖第一章機械制造概論激光選區(qū)燒結(jié)法（SLS法）原理：如左圖。1—掃描鏡；2—透鏡；3—激光器；4—壓平輥子；5—零件原型；6—激光束SLS法原理圖第一章機械制造概論熔積法(FDM法)

原理：如左圖。

FDM噴頭受CAD分層數(shù)據(jù)控制，使半流動狀態(tài)的熔絲材料從噴頭中擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層，一層疊一層，最后形成整個零件模型。1—加熱裝置；2—絲材；3—z向送絲；4—x-y驅(qū)動5—零件原型

FDM法原理圖第一章機械制造概論零件制造過程

定義：主要依賴于材料成形、機械加工（主要指切削加工以及特種加工等），并適時將熱處理工藝穿插在其中，獲取零件形狀的加工方法機械加工在機械加工工藝系統(tǒng)中進行，機械加工工藝系統(tǒng)如下圖所示。同樣一種幾何形狀、尺寸的零件，不同的材料可以有不同的加工方法，不同的加工方法有不同的加工順序和加工過程。第一章機械制造概論

機械加工工藝系統(tǒng)工藝規(guī)程、數(shù)控程序、適用控制模型等工藝信息信息系統(tǒng)機床夾具機械加工工藝過程存儲檢驗工件能量系統(tǒng)能源毛坯下工序上工序物料流能量流信息流第一章機械制造概論1.2.3機械加工工藝與生產(chǎn)類型機械加工工藝受到生產(chǎn)類型的影響生產(chǎn)類型：產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)化程度。年生產(chǎn)綱領(lǐng)零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)N由下式計算:

N=Qn(1+a)(1+b)式中：Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量

n——單臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量

a——備品率，以百分數(shù)計

b——廢品率，以百分數(shù)計按年生產(chǎn)綱領(lǐng)，劃分生產(chǎn)類型，各種生產(chǎn)類型的工藝過程的特點可歸納成。第一章機械制造概論生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系生產(chǎn)類型

零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)/（件/年）重型零件中型零件

小型零件單件生產(chǎn)≤5≤20

≤100

小批生產(chǎn)>5～100

>20～200>100～500

中批生產(chǎn)>100～300

>200～500>500～5000大批生產(chǎn)

>300～1000>500～5000>5000～50000大量生產(chǎn)>1000>5000>50000第一章機械制造概論批量生產(chǎn)與單件、小批量生產(chǎn)的比較生產(chǎn)類型生產(chǎn)設(shè)備工序開發(fā)與制造過程批量生產(chǎn)由自動生產(chǎn)線及專用生產(chǎn)線來完成的一個零件往往分成許多工序，在流水線上協(xié)作完成加工任務(wù)產(chǎn)品開發(fā)過程和大批量制造過程中間往往還有小批試制階段，以避免市場風(fēng)險及完善生產(chǎn)準備工作單件、小批量生產(chǎn)往往是采用通用設(shè)備，靠人的技術(shù)或技藝來完成的采用多工序集中在一起產(chǎn)品的開發(fā)過程與生產(chǎn)過程往往結(jié)合為一體第一章機械制造概論第一章機械制造概論單件小批量生產(chǎn)：1）車端面，打中心孔。2）車兩外圓及倒角。3）銑鍵槽，去毛刺。4）熱處理。5）磨外圓。大批量生產(chǎn)：1）車端面，打中心孔。2）車大外圓及倒角。3）車小外圓及倒角。4）銑鍵槽。5）去毛刺。6）熱處理。7）磨外圓。第一章機械制造概論

生產(chǎn)類型與生產(chǎn)方式

批量生產(chǎn)與單件、小批量生產(chǎn)的比較如表1-4所示。產(chǎn)品的制造過程實際上包括了零件、部件及整機的復(fù)雜制造過程，部件和整機的制造一般是一個裝配的過程。企業(yè)組織產(chǎn)品的生產(chǎn)模式：

1.生產(chǎn)全部零件、組裝機器

2.生產(chǎn)一部分關(guān)鍵的零部件，其余的由其他企業(yè)供應(yīng)

3.完全不生產(chǎn)零件，自己只負責(zé)設(shè)計和銷售

第一章機械制造概