機(jī)械制造概論知識

1、機(jī)械制造概論教材與參考文獻(xiàn)教材主要參考文獻(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，20052 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，20063 機(jī)械制造工藝學(xué)，徐嘉元主編， 機(jī)械工業(yè)出版機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，劉英、袁績乾主編，第2版， 機(jī)械工業(yè)出版社. 20062課程簡介學(xué)習(xí)方式 課堂講授 自學(xué) 實(shí)踐環(huán)節(jié)考核方法 期末考試70 平時(shí)成績=作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)30課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法 綜合性注意聯(lián)系和綜合應(yīng)用以往所學(xué)知識 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3課程簡介課程宗旨 掌握機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)知識、基本理論和基本方法。 通過課程學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)訓(xùn)練

2、，培養(yǎng)分析和解決機(jī)械制造工程問題基本能力。 了解機(jī)械制造領(lǐng)域的最新成就和發(fā)展趨勢。課程任務(wù) 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。 培養(yǎng)工藝分析的初步能力，并為學(xué)習(xí)其它有關(guān)課程及以后從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的工作奠定必要的基礎(chǔ)。 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、刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量及切削液的能力。熟悉部分常用機(jī)床的用途、工藝范圍.5 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)類型 機(jī)械制造方法7 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

3、發(fā)了第一次工業(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)明第一臺滑動刀架車床1873： 第一臺凸輪控制的自動車床19世紀(jì)中葉：電磁場理論的建立為發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)，迎來了電氣化時(shí)代。以電力作為動力源，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)開始成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 81. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性1.1.

4、機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷1961：物料需求計(jì)劃：MRPI1979：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)營活動所需的各種自動化系統(tǒng)，通過新的生產(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)到加工以及管理的工作量減少到最低限量。80年代以來：信息產(chǎn)業(yè)的崛起和通訊技術(shù)的發(fā)展加速了市場的全球化進(jìn)程，市場競爭更加激烈。為了適應(yīng)新的形勢，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）10

5、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。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)或零庫存生產(chǎn)。敏捷制造（Agile Manufacturing）能快速響應(yīng)市場，最大限度地縮短新產(chǎn)品開發(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，制造過程在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)制造 根據(jù)市場需求的產(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/動態(tài)聯(lián)盟111.3 機(jī)械制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位(1)美國6

6、8% 的財(cái)富來源于制造業(yè)； (2)日本，國民經(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)是國民經(jīng)濟(jì)的裝備部。任何一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家，無不具有強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)，許多國家的經(jīng)濟(jì)騰飛，機(jī)械制造業(yè)功不可沒。1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性131.3 機(jī)械制造業(yè)在國民經(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)立國和新技術(shù)立國的口號，對機(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

7、系統(tǒng)自動化，使日本在戰(zhàn)后短短30年里，一躍成為世界經(jīng)濟(jì)大國。 （2）美國：美國自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。美國政府歷來認(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)致美國經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重衰退，競爭力明顯下降，在汽車、家電等行業(yè)不敵日本。 20世紀(jì)80年代，美國政府開始認(rèn)識到問題的嚴(yán)重性，深刻反省后，重新確立了制造業(yè)的地位。1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性例證14紡織機(jī)械動力機(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 業(yè)

8、圖1-1 當(dāng)今制造業(yè)的社會功能15圖1-2 多軸數(shù)控機(jī)床改進(jìn)核潛艇性能161.4 我國機(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）我國機(jī)械制造業(yè)擁有300多萬臺機(jī)床，2000多萬職工，堪稱世界之最。但由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)相對落后，致使我國許多高精尖設(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)國家的幾十分之一。 （2）我國生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)在可靠性、平均無故障工作時(shí)間和壽命等性能指標(biāo)上都低于國外同類產(chǎn)品。 1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性差距18 隨改革的不斷深入，對外開放的不斷擴(kuò)大，為我國機(jī)

9、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)重心已開始向亞洲轉(zhuǎn)移。給我國機(jī)械制造業(yè)帶來難得的機(jī)遇。1. 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性機(jī)遇19圖1-3 神州7號宇宙飛船202.1 生產(chǎn)的含義 生產(chǎn)活動是人類賴以生存和發(fā)展的最基本活動。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)，見圖1.1。2. 制造與制造系統(tǒng) 212.2 生產(chǎn)的分類 對于生產(chǎn)有形產(chǎn)品的企業(yè)，根據(jù)其生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，可分為三種類型：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

10、料到成品的轉(zhuǎn)變過程呈流水方式，連續(xù)不斷，工序之間通常沒有制品存儲，生產(chǎn)的產(chǎn)品、工藝流程及生產(chǎn)設(shè)備均相對固定不變，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。此類生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變過程較復(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，產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長，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)類型的特點(diǎn)。2. 制造與制造系統(tǒng) 222.4 制造技術(shù) 制造技術(shù): 完成制造活動所需的一切手段的總和。這些手段包括運(yùn)用一定的知識和技能，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

11、術(shù)支柱，是制造企業(yè)持續(xù)發(fā)展的根本動力。美國國家生產(chǎn)力委員會所作的一項(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、小制造概念相對應(yīng)，對制造技術(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)活動的各個(gè)方面和全過程，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) 242.5 制造系統(tǒng)的組成 制造作為一個(gè)系統(tǒng)，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（見圖1-2）： 2. 制造與制造系統(tǒng) 252.6 制造系統(tǒng)的特性 1. 結(jié)構(gòu)特性 制造系統(tǒng)可視為若

12、干硬件（生產(chǎn)設(shè)備，工具，運(yùn)輸裝置，廠房，勞動力等）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) 262.6 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)變過程，即系統(tǒng)的物質(zhì)流。 (3) 制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程實(shí)例：（圖1.4）2. 制造與制造系統(tǒng) 27壓力加工油漆車身裝配內(nèi)部裝飾驅(qū)動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)動機(jī)裝配發(fā)動機(jī)試驗(yàn)機(jī)械加工熱

13、處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機(jī)械加工自動線熱處理圖1-5 汽車生產(chǎn)物流示意圖282.6 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)系的全局性的問題，如確定生產(chǎn)目標(biāo)，規(guī)劃生產(chǎn)資源，確定企業(yè)經(jīng)營方針和發(fā)展戰(zhàn)略等； (2) 具體生產(chǎn)管理（運(yùn)行管理）：用于對具體的生產(chǎn)活動進(jìn)行管理和控制2. 制造與制造系統(tǒng) 292.6 制造系統(tǒng)的特性具體生產(chǎn)管理通常包括個(gè)階段：（圖1-6）。2. 制造與制造系統(tǒng) 302.6 制造系統(tǒng)的特性1 綜合生產(chǎn)計(jì)劃: 確

14、定產(chǎn)品的種類和一定時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量。2 生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃: 3 作業(yè)計(jì)劃: 根據(jù)物料需求計(jì)劃、零件加工和機(jī)器裝配工藝過程以及原材料和毛坯的供應(yīng)情況，進(jìn)行具體的任務(wù)分配和順序的安排。 4 生產(chǎn)實(shí)施: 按作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)活動。5 生產(chǎn)控制: 對生產(chǎn)實(shí)施過程中的偏差進(jìn)行測定與調(diào)整。2. 制造與制造系統(tǒng) 312.7 先進(jìn)制造技術(shù) 與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進(jìn)制造技術(shù)是整合了信息科學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等領(lǐng)域的成果，但最終還是以機(jī)械學(xué)科為基礎(chǔ)的綜合學(xué)科。在物質(zhì)流的基礎(chǔ)上，增加了信息流和資金流。如今具有代表性的幾個(gè)主要發(fā)展趨勢是： 制造的自動化、集成化、智能化方向： 設(shè)備：CNC、MC、FMS、CIMS 產(chǎn)品開發(fā)：CAD/CAE/CAM、RP（快速成形）、CE（并行工程）、VM（虛擬制造）制造的高精度：微細(xì)加工、納米技術(shù)可持續(xù)發(fā)展：綠色、環(huán)保技術(shù)2. 制造與制造系統(tǒng) 32 生產(chǎn)類型 定義：是企業(yè)（或車間、工班等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類 。 （1）大量生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量很大，同一工作地長時(shí)間只從事某一零件的某道工序的加工。在汽車行業(yè)多屬此類生產(chǎn)。 （2）成批生產(chǎn)每次生產(chǎn)的產(chǎn)品都有一定的數(shù)量，但在同一工作地會出現(xiàn)周期性的輪換。如機(jī)床行業(yè)、紡織業(yè)。按批量的不同，還可分