材料及成型技術(shù)發(fā)展史AND機(jī)械制造概論.ppt

1、1,機(jī)械制造基礎(chǔ) Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology 主講：謝春曉,工業(yè)工程專(zhuān)業(yè) 主干技術(shù)基礎(chǔ)課程,2,教材與參考文獻(xiàn),1 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，韓秋實(shí)主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2005 2 工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)，龐國(guó)星主編,機(jī)械工業(yè)出版社. 2006,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，黃健求主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2006,3,機(jī)械制造技術(shù)概論 切削原理、刀具及機(jī)床 機(jī)床夾具基礎(chǔ)知識(shí) 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展 補(bǔ)充內(nèi)容： 材料力學(xué)性能 常用工程材料（工業(yè)用鋼、鑄鐵、有色金屬合金等） 鋼的熱處理 材料成型技術(shù)介紹,課程簡(jiǎn)介,4,課程簡(jiǎn)介

2、,課堂講授 自學(xué) 實(shí)踐環(huán)節(jié),期末考試70 平時(shí)成績(jī)=作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)30,綜合性注意聯(lián)系和綜合應(yīng)用以往所學(xué)知識(shí) 實(shí)踐性注意理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，重視實(shí)踐性環(huán)節(jié) 靈活性掌握基本原理，活學(xué)活用,5,課程簡(jiǎn)介,掌握機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本方法。 通過(guò)課程學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)訓(xùn)練，培養(yǎng)分析和解決機(jī)械制造工程問(wèn)題基本能力。 了解機(jī)械制造領(lǐng)域的最新成就和發(fā)展趨勢(shì)。,使學(xué)生獲得機(jī)器零件切削加工原理，加工工藝、加工精度、加工設(shè)備等方面的基本知識(shí)。 掌握金屬切削的基本理論，具有根據(jù)加工條件合理選擇刀具種類(lèi)、刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量及切削液的初步能力。熟悉部分常用機(jī)床的用途、工藝范圍.,6,課程簡(jiǎn)介,

3、掌握機(jī)床夾具的基礎(chǔ)知識(shí)。 掌握機(jī)械制造工藝的基本理論，具備制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程和裝配工藝規(guī)程的初步能力; 學(xué)會(huì)分析機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生誤差的原因，并能針對(duì)具體工藝問(wèn)題提出相應(yīng)的改善措施。 了解現(xiàn)代制造技術(shù)的最新發(fā)展，了解先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)模式以拓寬視野。 熟悉常用的機(jī)械工程材料及熱處理方式。,7,1.材料與成型技術(shù)發(fā)展史 2.機(jī)械制造概論,8,材料與成型技術(shù)發(fā)展史,材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)，是人類(lèi)進(jìn)步的里程碑。而任何材料在被制造成有用物品(無(wú)論是生活用品或是生產(chǎn)工具等)的過(guò)程中，都 要經(jīng)過(guò)成形加工，顯然材料成形工藝是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)中始終不可缺少的基礎(chǔ)性技術(shù)。,9,一.材料及材料成形工藝的

4、發(fā)展史 材料成形工藝是伴隨著人類(lèi)使用材料的歷史而發(fā)展的。 在人類(lèi)使用材料之初，用過(guò)獸骨，還通過(guò)將天然材料石頭、陶土打制成石器和燒制成陶器（瓷器），在燒陶過(guò)程中人們掌握了金屬（青銅）冶煉技術(shù)及金屬成形工藝。 在成形技術(shù)的發(fā)展中，中華民族對(duì)此做出過(guò)極其重大的貢獻(xiàn)。,10,我國(guó)在原始社會(huì)后期開(kāi)始有陶器，在仰韶文化和龍山文化時(shí)期制陶技術(shù)已相當(dāng)成熟。 我國(guó)是世界上應(yīng)用銅、鐵最早的國(guó)家，遠(yuǎn)在4000年前就已經(jīng)開(kāi)始使用銅合金，至商周時(shí)代(公元前16世紀(jì)一公元前8世紀(jì))達(dá)到了青銅文化的鼎盛時(shí)期。 公元前六七世紀(jì)的春秋時(shí)期，我國(guó)已開(kāi)始使用鐵器，這比歐洲國(guó)家早了1800多年。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,我國(guó)就發(fā)明了煉鋼技術(shù)，創(chuàng)造了

5、多種在當(dāng)時(shí)比較先進(jìn)的煉鋼方法,并將其用于制造農(nóng)具和兵器等.,11,鑄造技術(shù)在我國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，并達(dá)到了很高的水平，形成了聞名于世的以泥范(砂型)、鐵范 (金屬型)和失蠟鑄造為代表的中國(guó)古代三大鑄造技術(shù)。 據(jù)考證,早在3 000年前的商周時(shí)期,我國(guó)已發(fā)明了古代失蠟鑄造法；戰(zhàn)國(guó)中期，出現(xiàn)了金屬型鑄造；隋唐以后，我國(guó)已掌握了大型鑄件的生產(chǎn)技術(shù)。 河南安陽(yáng)武官村出土的商代司母戊鼎，重875 kg，體積龐大，花紋精巧，造型精美。,12,湖北江陵楚墓中發(fā)現(xiàn)的越王勾踐青銅寶劍，地下埋藏了2 000多年，但依然刃口鋒利，寒光閃閃，可一次割透疊在一起的十多層紙張。 西漢時(shí)期曾大量使用的“透光”銅鏡，被西方人稱(chēng)為 “

6、中國(guó)魔鏡”，就是我國(guó)古代工匠們巧妙地利用了因鑄件壁厚不同形成的鑄造應(yīng)力及變形的原理而制成的。 現(xiàn)存于北京大鐘寺內(nèi)的明朝永樂(lè)年間鑄造的,13,大銅鐘，重465 t，鐘身內(nèi)外遍鑄經(jīng)文20余萬(wàn)字，是世界上鑄字最多的大鐘，其鐘聲渾厚悅耳，遠(yuǎn)傳百里。 我國(guó)河北滄州的五代鐵獅、湖北當(dāng)陽(yáng)的北宋鐵塔等，都是世界著名的巨型鑄件。 北京故宮、頤和園內(nèi)精美的銅獅、銅鶴、銅龜和銅亭構(gòu)件等，則是我國(guó)明清時(shí)期失蠟鑄造的代表作。 我國(guó)鍛造和焊接技術(shù)也有著悠久的歷史。 在河北藁城出土的商朝鐵刃銅鉞(越)是我國(guó)發(fā)現(xiàn)的最早的鍛件。(距今3 000多年),14,15,在河南輝縣戰(zhàn)國(guó)墓中發(fā)掘出的殉葬銅器,其耳和足是用釬焊方法與本體連

7、接的。 我國(guó)還是最早使用粘接技術(shù)的國(guó)家，在陜西臨潼秦始皇陵陪葬坑發(fā)現(xiàn)的銅車(chē)馬中，金銀飾件的固定用的就是一種無(wú)機(jī)粘接劑。 我國(guó)明朝科學(xué)家宋應(yīng)星著天工開(kāi)物一書(shū)中，記載了冶鐵、煉銅、鑄鐘、鍛鐵、焊接、淬火等多種金屬成形和改性方法及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),是世界上有關(guān)金屬加工工藝最早的科學(xué)著作之一。,16,我國(guó)的瓷器制造自古以來(lái)就享有盛名，宋代時(shí)已形成陶瓷業(yè)的“八大名窯”，即定窯、磁州窯、均窯、耀窯、景德鎮(zhèn)窯、越窯、龍泉窯和建窯，其風(fēng)格各具特色，技術(shù)各領(lǐng)風(fēng)騷。 近年來(lái)，材料科學(xué)的發(fā)展極為迅速。 以鋼鐵工業(yè)為例，2003年，我國(guó)鋼產(chǎn)量2.2億噸，是世界鋼產(chǎn)量9.6億噸的23. 從1890年張之洞創(chuàng)辦漢陽(yáng)鐵廠,直到19

8、49年的半個(gè)多世紀(jì)，中國(guó)產(chǎn)鋼總量只有760萬(wàn)噸,不足現(xiàn)在一個(gè)大型鋼鐵廠的年產(chǎn)量。,17,1949年,全國(guó)產(chǎn)鋼量15.8萬(wàn)噸，占世界鋼產(chǎn)量的0.1，只相當(dāng)于現(xiàn)在全國(guó)半天的產(chǎn)量。 1996年至今，我國(guó)鋼產(chǎn)量年年超過(guò)1億噸,成為世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)。 從6000萬(wàn)噸增長(zhǎng)到1億噸鋼，經(jīng)過(guò)7年。 這對(duì)于我國(guó)立足于工業(yè)化、現(xiàn)代化的世界，意義重大。 但是我國(guó)又是一個(gè)鋼的消費(fèi)大國(guó)，2003年我國(guó)鋼消費(fèi)2.67億噸。 我國(guó)鋼廠結(jié)構(gòu)不合理，10以上的鋼是由,18,規(guī)模不到50萬(wàn)噸的小型鋼鐵企業(yè)完成的，70以上的生產(chǎn)能力是由150萬(wàn)噸以下的中小鋼鐵企業(yè)完成的。 因此，我國(guó)鋼鐵企業(yè)的能耗大，產(chǎn)品品質(zhì)不高，許多高附加值的優(yōu)

9、質(zhì)鋼材仍需進(jìn)口，2003年就進(jìn)口了3717萬(wàn)噸的優(yōu)質(zhì)鋼材。 所以，新一代鋼鐵材料的主要探索目標(biāo)是提高鋼材強(qiáng)度和使用壽命。 研究證明，純鐵的理論強(qiáng)度應(yīng)能高于8000 MPa，而目前碳素鋼為200 MPa級(jí)，低合金鋼(如,19,Q345)約400MPa級(jí)，合金結(jié)構(gòu)鋼也只有800 MPa級(jí)。 日本擬于2010年將鋼的強(qiáng)度和壽命各提高1倍，2030年再翻一番(即1t鋼可相當(dāng)于現(xiàn)在的4 t)，這個(gè)計(jì)劃展示了材料挖潛的前景。 我國(guó)已是制造大國(guó)，僅次于美、日，要取代德國(guó)而位居世界第三。 近年，我國(guó)的材料成形技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,如三峽水利建設(shè)中,440 t不銹鋼轉(zhuǎn)輪、750 t蝸殼和300 t的閘門(mén)都是世

10、界上最重的鋼鐵結(jié)構(gòu)。,20,最近建成的30萬(wàn)噸超級(jí)大型油輪(長(zhǎng)333 m，寬58 m)、1 000噸級(jí)的大型熱壁加氫反應(yīng)器(壁厚280 mm)、空間環(huán)境模擬裝置(直徑18 m、高22 m的大型不銹鋼真空容器)等都是材料及材料成形工藝的重大成就。 材料成形加工是制造業(yè)的重要組成部分。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界75的鋼材經(jīng)塑性加工，45的金屬結(jié)構(gòu)用焊接得以成形。 我國(guó)鑄件年產(chǎn)量超過(guò)1400萬(wàn)噸，成為世界鑄件生產(chǎn)第一大國(guó)。,21,汽車(chē)工業(yè)是材料成形技術(shù)應(yīng)用最廣的領(lǐng)域。 以汽車(chē)生產(chǎn)為例，1953-1992年40年間，我國(guó)共生產(chǎn)汽車(chē)100萬(wàn)輛，而2003年-年全國(guó)就生產(chǎn)汽車(chē)207萬(wàn)輛，(2007年上半年產(chǎn)量超過(guò)4

11、50萬(wàn)輛)預(yù)計(jì)到2010年，年產(chǎn)量將達(dá)到1000萬(wàn)輛左右，成為世界汽車(chē)生產(chǎn)第二大國(guó)。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全球汽車(chē)用材總質(zhì)量的65由鋼材(約45)、鋁合金(約13)及鑄鐵(約7)通過(guò)鍛壓、焊接和鑄造成形，并通過(guò)熱處理及表面改性獲得最終所需的實(shí)用性能。,22,舊石器時(shí)代晚期，殘長(zhǎng)8.2厘米，北京周口店出土。,骨 針,23,(新石器時(shí)代山東龍山文化，約4800年) 高29.7厘米， 1960年山東濰坊市出土， 現(xiàn)藏山東省博物館。,白 陶,24,舊石器時(shí)代早期，北京市房山區(qū)周口店第一地點(diǎn)出土,石錘、石鉆,25,石鐮 長(zhǎng)20.6厘米 新石器時(shí)代晚期 距今7000年,26,人面魚(yú)紋彩陶盆,(新石器時(shí)代仰韶

12、文化，約5000年) 高16.5厘米,口徑39.5厘米。20世紀(jì)50年代陜西省西安市半坡村出土,現(xiàn)藏中國(guó)歷史博物館。,27,28,越王勾踐劍，春秋晚期，距今2400多年,29,青花牡丹紋水注,30,秦始皇陵出土的銅車(chē)馬(公元前200多年),車(chē)通長(zhǎng)3.17米，高1.06米，相當(dāng)于真車(chē)馬的一半,總重量為1241公斤。,31,永樂(lè)大鐘通高5.5米，口徑3.3米，重約46噸，以“五絕”榮獲“鐘王”之譽(yù)： 1.形大量重、歷史悠久、歷史內(nèi)涵最為豐富； 2.鐘身內(nèi)外整齊地鑄有23萬(wàn)多字的漢文、梵文佛經(jīng)銘文，是銘文字?jǐn)?shù)最多的大鐘； 3.有世界第一流的聲學(xué)特性,輕擊，圓潤(rùn)、深沉，重?fù)簦兒?、洪?鐘聲悠雅感人,

13、益壽延年,鐘聲可傳4050公里； 4.鐘體力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。 5.鑄造工藝精美絕倫而又樸實(shí)無(wú)華，天人合一，是中華民族精神的象征,中華民族的驕傲。,32,滄州鐵獅鑄造于公元953年。 鐵獅子通高5.78米，身長(zhǎng)6.5米，體寬3.17米，重約40噸,33,商晚期，是我國(guó)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的較大的方尊，高五十八點(diǎn)六厘米，重近三十四點(diǎn)五公斤。整個(gè)器物用塊范法澆鑄，一氣呵成，鬼斧神工，顯示了高超的鑄造水平。,34,機(jī)械制造概論,主要內(nèi)容： 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性 制造與制造系統(tǒng) 生產(chǎn)類(lèi)型 機(jī)械制造方法,35,緒論,1.1. 機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷 1785： 蒸汽機(jī)在紡織工廠使用，以瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)為代表，引發(fā)了

14、第一次工業(yè)革命，產(chǎn)生了近代工業(yè)化的生產(chǎn)方式，手工勞動(dòng)逐漸被機(jī)器生產(chǎn)所代替，機(jī)械制造業(yè)逐漸形成規(guī)模。 1797： 發(fā)明第一臺(tái)滑動(dòng)刀架車(chē)床 1873： 第一臺(tái)凸輪控制的自動(dòng)車(chē)床 19世紀(jì)中葉：電磁場(chǎng)理論的建立為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)，迎來(lái)了電氣化時(shí)代。以電力作為動(dòng)力源，使機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化。互換性原理和公差制度產(chǎn)生。使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生重大變革，進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。 20世紀(jì)初：內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明；流水生產(chǎn)線的出現(xiàn)；泰勒科學(xué)管理理論的產(chǎn)生，標(biāo)志機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了“大批量生產(chǎn)”（Mass Production）的時(shí)代。使機(jī)械制造業(yè)開(kāi)始成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。,36,1.1. 機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷 1

15、910-1920： 福特汽車(chē)公司，泰勒按節(jié)拍生產(chǎn)的理論，首先建立了流水線生產(chǎn)方式，創(chuàng)造了平均每分鐘生產(chǎn)一輛T型車(chē)的記錄。 1952： 美國(guó)首先研制成功數(shù)控（Numerical Control NC）機(jī)床及自動(dòng)編程，CAM的開(kāi)端。 1953： 同一臺(tái)機(jī)床上通過(guò)自動(dòng)換刀實(shí)現(xiàn)銑、鉆、鏜、锪，鉸、磨及攻絲等多種工藝的數(shù)控加工中心（MC）：MIT美國(guó)麻省理工學(xué)院 1962： 美國(guó)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，（Industrial Robot） 1967： 英、美柔性制造系統(tǒng)，解決大批量，離散形生產(chǎn)自動(dòng)化。FMS(Flexible Manufacturing system) 60年代末： CAPP（Computer

16、-Aided Process Plann-ing）計(jì)算機(jī)進(jìn)行加工工藝路線和工序內(nèi)容的設(shè)計(jì)及機(jī)床切削用量、時(shí)間定額等的選擇與制定 1954： 美國(guó)通用電器公司（GE）首次用計(jì)算機(jī)計(jì)算職工工資,1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性,37,1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性,1.1. 機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷 1961：物料需求計(jì)劃：MRPI 1979：制造資源計(jì)劃：MRPII 80年代： 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）：以制造技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，柔性制造技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代管理科學(xué)為基礎(chǔ)，將制造業(yè)，工廠經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所需的各種自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)新的生產(chǎn)管理模式，工藝?yán)碚摵陀?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地集成，使任何復(fù)雜的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)

17、到加工以及管理的工作量減少到最低限量。 80年代以來(lái)：信息產(chǎn)業(yè)的崛起和通訊技術(shù)的發(fā)展加速了市場(chǎng)的全球化進(jìn)程，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。為了適應(yīng)新的形勢(shì)，在機(jī)械制造領(lǐng)域提出了許多新的制造哲理和生產(chǎn)模式，如: 計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 精良生產(chǎn)（LP） 并行工程（CE） 虛擬制造（VM）,38,新的制造理念,柔性制造（Flexible Manufacturing） 以硬件為基礎(chǔ)軟件作支持，改變程序?qū)崿F(xiàn)所需控制，易于變動(dòng)。 JIT（Just In Time）準(zhǔn)時(shí)制造 在需要的時(shí)間生產(chǎn)需要數(shù)量的產(chǎn)品，即訂單生產(chǎn)或零庫(kù)存生產(chǎn)。 敏捷制造（Agile Manufacturing） 能快速響應(yīng)市場(chǎng)，最大限度地縮短新

18、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和交貨期。 虛擬制造（Virtual Manufacturing） 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與制造技術(shù)集成的產(chǎn)物，制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 網(wǎng)絡(luò)制造 根據(jù)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，利用網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)組織資源和生產(chǎn)，產(chǎn)品壽命結(jié)束公司即解散。虛擬公司/動(dòng)態(tài)聯(lián)盟,39,1,2 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向 進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)械制造業(yè)正向自動(dòng)化、柔性化、集成化、智能化和清潔化的方向發(fā)展。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面： 加工技術(shù)向高度信息化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。各種先進(jìn)制造技術(shù)被大量采用（如信息技術(shù)、智能制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)以及敏捷制造技術(shù)等）。 加工技術(shù)向精密、超精密方向發(fā)展。出現(xiàn)超精密工程、納米

19、材料、納米加工，納米測(cè)量等納米技術(shù)。 各種先進(jìn)的特種加工方式被不斷采用。如快速成形、激光加工、電加工等。,1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性,40,1.3 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 (1)美國(guó)68% 的財(cái)富來(lái)源于制造業(yè)； (2)日本，國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的約49% 由制造業(yè)提供。 (3)在先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家中，約有1/4的人口從業(yè)于制造業(yè)，在非制造業(yè)部門(mén)中，又有約半數(shù)人員的工作性質(zhì)與制造業(yè)密切相關(guān)。 在整個(gè)制造業(yè)中，機(jī)械制造業(yè)占有特別重要的地位。因?yàn)闄C(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備部。 任何一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家，無(wú)不具有強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)，許多國(guó)家的經(jīng)濟(jì)騰飛，機(jī)械制造業(yè)功不可沒(méi)。,1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重

20、要性,41,1.3 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 （1）日本：二次世界大戰(zhàn)后，日本先后提出技術(shù)立國(guó)和新技術(shù)立國(guó)的口號(hào)，對(duì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展給予全面的支持，并抓住機(jī)械制造的關(guān)鍵技術(shù) - 精密工程、特種加工和制造系統(tǒng)自動(dòng)化，使日本在戰(zhàn)后短短30年里，一躍成為世界經(jīng)濟(jì)大國(guó)。 （2）美國(guó)：美國(guó)自20世紀(jì)50年代以后，曾在相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)間內(nèi)忽視了制造技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)政府歷來(lái)認(rèn)為生產(chǎn)制造是企業(yè)界的事，政府不必介入。一部分學(xué)者還錯(cuò)誤地主張應(yīng)將經(jīng)濟(jì)重心由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。結(jié)果導(dǎo)致美國(guó)經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重衰退，競(jìng)爭(zhēng)力明顯下降，在汽車(chē)、家電等行業(yè)不敵日本。 20世紀(jì)80年代，美國(guó)政府開(kāi)始認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性，深刻反省

21、后，重新確立了制造業(yè)的地位。,1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性,42,43,圖1-2 多軸數(shù)控機(jī)床改進(jìn)核潛艇性能,44,1.4 我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀及機(jī)遇 解放后，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)有了很大地發(fā)展。(汽車(chē)工業(yè)、航天航空工業(yè)) 1993年我國(guó)的機(jī)床擁有量已達(dá)到300多萬(wàn)臺(tái)，居世界第一位。 當(dāng)前，各種高、中檔數(shù)控機(jī)床、加工中心以及高速主軸單元等功能部件形成了相當(dāng)?shù)难芯亢蜕a(chǎn)能力。我國(guó)已能生產(chǎn)6軸5聯(lián)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)，生產(chǎn)的高速加工中心的主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)10000r/min。定位精度2m，進(jìn)給速度可達(dá)60m/min。 我國(guó)制造的數(shù)控機(jī)床正在向高精度、高速度、多軸聯(lián)動(dòng)發(fā)展，向柔性自動(dòng)線方向發(fā)展。向高級(jí)型、普及型和

22、經(jīng)濟(jì)型相結(jié)合的方向發(fā)展。 刀具方面，我國(guó)已開(kāi)發(fā)了超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、碳化鈦基硬質(zhì)合金、高性能陶瓷刀具、PCD、金剛石涂層、PCBN等先進(jìn)和超硬刀具材料。,1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性,45,1.4 我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀及機(jī)遇 階段性差距：產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高、可靠性差、技術(shù)開(kāi)發(fā)能力不強(qiáng)、管理水平低、生產(chǎn)率低下、科技投入嚴(yán)重不足等。例如： （1）我國(guó)機(jī)械制造業(yè)擁有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床，2000多萬(wàn)職工，堪稱(chēng)世界之最。但由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后，致使我國(guó)許多高精尖設(shè)備和成套設(shè)備仍需大量進(jìn)口，機(jī)械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的幾十分之一。 （2）我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)在可靠性、平均無(wú)故障工作時(shí)間和壽命等

23、性能指標(biāo)上都低于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。 ,1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性,46,隨改革的不斷深入，對(duì)外開(kāi)放的不斷擴(kuò)大，為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的良好條件。 制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和正在發(fā)生重大變化，世界經(jīng)濟(jì)重心已開(kāi)始向亞洲轉(zhuǎn)移。給我國(guó)機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)難得的機(jī)遇。,1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性,47,圖1-3 神州7號(hào)宇宙飛船,48,2.1 生產(chǎn)的含義 生產(chǎn)活動(dòng)是人類(lèi)賴以生存和發(fā)展的最基本活動(dòng)。從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)，生產(chǎn)可被定義為是一個(gè)將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)財(cái)富，并創(chuàng)造效益的輸入輸出系統(tǒng)，見(jiàn)圖1.1。,2. 制造與制造系統(tǒng),49,2.2 生產(chǎn)的分類(lèi) 對(duì)于生產(chǎn)有形產(chǎn)品的企業(yè)，根據(jù)其生產(chǎn)過(guò)程的特

24、點(diǎn)，可分為三種類(lèi)型：連續(xù)型生產(chǎn)、離散型生產(chǎn)和混合型生產(chǎn)。 1. 連續(xù)型生產(chǎn): 如石油、化工、冶金等企業(yè)，其生產(chǎn)方式為連續(xù)型，即從原材料到成品的轉(zhuǎn)變過(guò)程呈流水方式，連續(xù)不斷，工序之間通常沒(méi)有制品存儲(chǔ)，生產(chǎn)的產(chǎn)品、工藝流程及生產(chǎn)設(shè)備均相對(duì)固定不變，生產(chǎn)設(shè)備24h不間斷運(yùn)行。 2. 離散型生產(chǎn): 如機(jī)械、電子、輕工等企業(yè)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品由離散的、相互聯(lián)系的零部件組裝而成。此類(lèi)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變過(guò)程較復(fù)雜，生產(chǎn)工序及中間環(huán)節(jié)較多，工序之間有制品存儲(chǔ)，產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，生產(chǎn)管理難度較大。 3. 混合型生產(chǎn): 如食品、造紙等企業(yè)，兼有上述兩種生產(chǎn)類(lèi)型的特點(diǎn)。,2. 制造與制造系統(tǒng),50,2.3 制造的含義 定義：離

25、散型的生產(chǎn)企業(yè)，通常稱(chēng)為“制造企業(yè)”。制造可以理解為離散型生產(chǎn)，即制造也是一個(gè)輸入輸出系統(tǒng)，其輸入也是生產(chǎn)要素，輸出是具有離散特征的產(chǎn)品。 1. “大制造”的概念：是對(duì)“制造”的廣義理解。按照這樣的理解，制造應(yīng)包括從市場(chǎng)分析、經(jīng)營(yíng)決策、工程設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量控制、銷(xiāo)售運(yùn)輸直至售后服務(wù)的全過(guò)程。在當(dāng)今的信息時(shí)代，廣義制造的概念已為越來(lái)越多的人所接受。 2. 在某些情況下，制造及制造過(guò)程被理解為從原材料或半成品經(jīng)加工和裝配后形成最終產(chǎn)品的具體操作過(guò)程，包括毛坯制作、零件加工、檢驗(yàn)、裝配、包裝、運(yùn)輸?shù)?。這是一個(gè)“小制造”的概念，是對(duì)“制造”的狹義理解。,2. 制造與制造系統(tǒng),51,2.4 制造技術(shù)

26、 制造技術(shù): 完成制造活動(dòng)所需的一切手段的總和。這些手段包括運(yùn)用一定的知識(shí)和技能，操縱可以利用的物質(zhì)和工具，采取各種有效的方法等。制造技術(shù)是制造企業(yè)的技術(shù)支柱，是制造企業(yè)持續(xù)發(fā)展的根本動(dòng)力。美國(guó)國(guó)家生產(chǎn)力委員會(huì)所作的一項(xiàng)調(diào)查表明，在企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用約占62% 。 與大、小制造概念相對(duì)應(yīng)，對(duì)制造技術(shù)的理解也有廣義和狹義之分。 廣義理解: 制造技術(shù)涉及生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面和全過(guò)程，被認(rèn)為是一個(gè)從產(chǎn)品概念到最終產(chǎn)品的集成活動(dòng)和系統(tǒng)，是一個(gè)功能體系和信息處理系統(tǒng)。 狹義理解: 制造技術(shù)則重點(diǎn)放在機(jī)械加工和裝配工藝上。,2. 制造與制造系統(tǒng),52,2.5 制造系統(tǒng)的組成 制造作為一個(gè)系統(tǒng)，

27、由若干個(gè)具有獨(dú)立功能的子系統(tǒng)構(gòu)成。其主要子系統(tǒng)及其功能如下（見(jiàn)圖1-2）：,2. 制造與制造系統(tǒng),53,2.6 制造系統(tǒng)的特性 1. 結(jié)構(gòu)特性 制造系統(tǒng)可視為若干硬件（生產(chǎn)設(shè)備，工具，運(yùn)輸裝置，廠房，勞動(dòng)力等）的集合體。為使硬件充分發(fā)揮其效能，必須有相應(yīng)的軟件作支持（圖1-3）。 這里說(shuō)的軟件主要指生產(chǎn)信息，即生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝。有關(guān)人員和設(shè)備的合理配置和布局等。,2. 制造與制造系統(tǒng),54,2.6 制造系統(tǒng)的特性 2. 轉(zhuǎn)變特性 (1) 制造系統(tǒng)是一個(gè)將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變成離散型產(chǎn)品的輸入輸出系統(tǒng)。 (2) 研究制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變特性，著眼于制造系統(tǒng)物料的轉(zhuǎn)變過(guò)程，即系統(tǒng)的物質(zhì)流。 (3) 制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過(guò)程實(shí)例：（圖1.4）,2. 制造與制造系統(tǒng),55,圖1-5 汽車(chē)生產(chǎn)物流示意圖,56,2.6 制造系統(tǒng)的特性 3. 程序特性 所謂“程序”系指一系列按時(shí)間和邏輯安排的步驟。從這個(gè)意義出發(fā)，制造系統(tǒng)可視為是一個(gè)生產(chǎn)離散型產(chǎn)品的工作程序。 (1) 全局生產(chǎn)規(guī)劃：用于處理生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)系統(tǒng)與外部環(huán)境之間關(guān)系的全局性的問(wèn)題，如確定