《機(jī)械制造技術(shù)》課件第1章

第1章機(jī)械制造技術(shù)概論1.1制造與制造技術(shù)

1.2機(jī)械制造技術(shù)的研究對(duì)象1.1制造與制造技術(shù)

1.1.1制造的涵義所謂制造，是一種將有關(guān)資源（如物料、能量、資金、人力資源、信息等）按照社會(huì)的需求轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌摹?/p>

有更高應(yīng)用價(jià)值資源的行為和過(guò)程。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和制造活動(dòng)的發(fā)展，制造的內(nèi)涵也在不斷地深化和擴(kuò)展。農(nóng)業(yè)社會(huì)階段及以前時(shí)期，制造活動(dòng)主要是采用簡(jiǎn)單工具（如石器、銅器、鐵器等）的手工制造，制造的對(duì)象主要是自然界地表層的天然物質(zhì)資源。工業(yè)社會(huì)階段，制造活動(dòng)發(fā)展為采用復(fù)雜機(jī)器作為工具的機(jī)器制造，并且，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的制造模式也不斷出現(xiàn)，如機(jī)械化流水線制造、自動(dòng)化制造等，制造的對(duì)象主要是埋藏在地下的礦產(chǎn)資源。今天，世界已跨入信息社會(huì)階段，現(xiàn)代制造模式如柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造、納米制造、生物制造等不斷涌現(xiàn)，制造的對(duì)象已經(jīng)擴(kuò)大到分子、原子級(jí)，甚至進(jìn)一步擴(kuò)大到蘊(yùn)藏在人們頭腦中的信息、知識(shí)等無(wú)形資源。有關(guān)專家指出，下一個(gè)社會(huì)階段將相繼是納米科技時(shí)代和生物科技時(shí)代，以分子、原子等為對(duì)象的納米制造和以基因技術(shù)為核心的生物制造將廣泛應(yīng)用，制造的主要對(duì)象將擴(kuò)大到基因資源和微觀領(lǐng)域的各種資源。有人預(yù)言，納米科技將“營(yíng)造自然界尚不存在的新的物質(zhì)體系”，

基因技術(shù)將“重塑世界”。

因此，制造的概念是一個(gè)不斷發(fā)展進(jìn)化的概念?，F(xiàn)代的制造技術(shù)是以社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求為目標(biāo)，以資源和資源轉(zhuǎn)換為對(duì)象，以現(xiàn)代制造科學(xué)與技術(shù)為基礎(chǔ)，以制造系統(tǒng)為載體，以信息化、

網(wǎng)絡(luò)化、

生態(tài)化和全球化為環(huán)境的綜合性科學(xué)技術(shù)。

1.1.2系統(tǒng)的概念和性質(zhì)系統(tǒng)是相同或相類似的事物按一定的秩序和內(nèi)部聯(lián)系組合而成的一個(gè)整體。系統(tǒng)觀念是人類歷史上最古老的概念，也是目前各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的概念。系統(tǒng)的概念、內(nèi)涵和外延因研究的領(lǐng)域不同而各不相同。如在科技領(lǐng)域可以幫助研究人員將研究對(duì)象從環(huán)境中“分離”出來(lái)，通過(guò)定義一個(gè)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地界定研究工作的邊界和主題。系統(tǒng)觀念強(qiáng)調(diào)局部之間的聯(lián)系與協(xié)調(diào)，

使人們能全面地分析與歸納各種事物。

在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)整體的特性和功能原則上不能歸結(jié)為組成它的要素的特性和功能之和；處于系統(tǒng)中的組成要素的特性和功能，也不同于它們?cè)诠铝顟B(tài)時(shí)的特性和功能。要素是系統(tǒng)存在的基礎(chǔ)，要素決定系統(tǒng)。各種要素在系統(tǒng)中的地位和作用并不相同，復(fù)雜系統(tǒng)的諸要素有的處于主導(dǎo)或支配地位，有的處于從屬或被支配地位。不同的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)、功能、生命周期各不相同。但作為“系統(tǒng)”也有共同的性質(zhì)，如：整體性、層次性、抽象性、關(guān)聯(lián)性、動(dòng)態(tài)自適應(yīng)性、不可逆的生命周期性等。

1.1.3制造系統(tǒng)和制造技術(shù)

制造活動(dòng)是社會(huì)最基本的活動(dòng)。由于社會(huì)發(fā)展的需求，出現(xiàn)了制造系統(tǒng)，這就是現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的制造型企業(yè)。企業(yè)是工業(yè)革命的產(chǎn)物，是商品經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，它應(yīng)人類社會(huì)環(huán)境的需求而產(chǎn)生，隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而演變。早期，人們對(duì)企業(yè)的認(rèn)識(shí)是“賺錢的機(jī)器”；后來(lái)，人們逐步認(rèn)識(shí)到企業(yè)的基本功能是“資源轉(zhuǎn)換”，為人類社會(huì)創(chuàng)造財(cái)富；隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到企業(yè)是“經(jīng)濟(jì)的細(xì)胞”；信息時(shí)代的到來(lái)、知識(shí)經(jīng)濟(jì)的興起，使人們更深刻地認(rèn)識(shí)到企業(yè)是一個(gè)智能生物體，

將隨環(huán)境的變化而自動(dòng)進(jìn)化。

因此制造系統(tǒng)是一個(gè)由制造過(guò)程所涉及的硬件（如人員、物料流、信息基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境等）和相關(guān)軟件（如理論、技術(shù)、程序、規(guī)范等）組成的，與外界進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交互的，實(shí)現(xiàn)資源轉(zhuǎn)換以滿足社會(huì)等環(huán)境需求的，完成包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、制造實(shí)施、檢驗(yàn)出廠、銷售服務(wù)甚至報(bào)廢回收等各個(gè)環(huán)節(jié)活動(dòng)的制造全過(guò)程的系統(tǒng)。制造技術(shù)是完成制造活動(dòng)所施行的一切手段的總和。機(jī)械制造技術(shù)就是完成機(jī)械制造活動(dòng)所施行的一切手段的總和。

1.2機(jī)械制造技術(shù)的研究對(duì)象

1.2.1機(jī)械制造過(guò)程中的基本規(guī)律和基本理論機(jī)械制造技術(shù)就是研究機(jī)械制造過(guò)程中的基本規(guī)律和基本理論及其應(yīng)用的一門技術(shù)學(xué)科。機(jī)械制造可分為熱加工和冷加工兩部分。熱加工指鑄造、塑性加工、焊接、表面熱處理等；冷加工一般是指零件的機(jī)械加工過(guò)程和裝配過(guò)程，當(dāng)前還包括特種加工技術(shù)等。冷、熱加工兩部分都是機(jī)械工程的分支學(xué)科。一般機(jī)械制造技術(shù)多指研究各種機(jī)械制造冷加工過(guò)程和方法的科學(xué)，

主要內(nèi)容有：

(1)機(jī)械制造的基礎(chǔ)理論、基本裝備。

(2)機(jī)械加工和裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、各種傳統(tǒng)加工方法、特種加工方法、精密加工和超精密加工方法等。

(3)機(jī)械制造系統(tǒng)的自動(dòng)化、

柔性化、

集成化及智能化。

目前，機(jī)械制造學(xué)科的主要內(nèi)容有下列十個(gè)方面：(1)切削與磨削加工技術(shù)。(2)特種加工技術(shù)。(3)精密加工和超精密加工技術(shù)。(4)裝配技術(shù)。(5)機(jī)械制造系統(tǒng)的自動(dòng)化。(6)機(jī)械制造中的計(jì)量與測(cè)試。(7)機(jī)械制造過(guò)程的工況監(jiān)測(cè)與故障診斷。(8)機(jī)械制造設(shè)備的性能與試驗(yàn)。(9)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。(10)機(jī)械制造系統(tǒng)的柔性化、

集成化和智能化。

機(jī)械制造過(guò)程是一種離散的生產(chǎn)過(guò)程，它主要表現(xiàn)在制造過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)之間是可以彼此關(guān)聯(lián)或不關(guān)聯(lián)的。因此實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造過(guò)程自動(dòng)化的難度比較大。另外，機(jī)械制造過(guò)程的實(shí)施依賴個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和技藝較多，難以用數(shù)學(xué)方法、規(guī)律、邏輯進(jìn)行描述。這樣就使得機(jī)械制造科學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)發(fā)展比較緩慢。計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械制造科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。由系統(tǒng)論、信息論和控制論所形成的系統(tǒng)科學(xué)與方法論，從系統(tǒng)中各組成部分之間的相互聯(lián)系、相互作用、相互制約的關(guān)系來(lái)分析對(duì)象，這種方法論與機(jī)械制造科學(xué)的結(jié)合，形成了制造系統(tǒng)的概念。

機(jī)械制造科學(xué)與管理科學(xué)的結(jié)合進(jìn)一步豐富了機(jī)械制造科學(xué)的內(nèi)容，出現(xiàn)了質(zhì)量保證體系等，成為保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要舉措。因此，機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從一種經(jīng)驗(yàn)、技藝、方法逐步成長(zhǎng)為一門系統(tǒng)工程科學(xué)。機(jī)械產(chǎn)品雖然種類繁多，具體的制造方法也千差萬(wàn)別，但是在它們的制造過(guò)程中卻存在著一些共同的基本規(guī)律。對(duì)這些共同的規(guī)律進(jìn)行抽象概括，使其上升為理論。這些基本理論確切地揭示了客觀事物的本質(zhì)和它們的內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)習(xí)和掌握了這些基本理論，再用它們來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，就有可能使機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程取得綜合的、最佳的效果，最終推動(dòng)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。

1.2.2質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的辯證關(guān)系為了提高制造技術(shù)水平，首先必須處理好質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。任何機(jī)械產(chǎn)品都是由各種零件所組成的，如軸、套、齒輪、箱體等。這些零件由不同的材料制成毛坯，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工和必要的熱處理達(dá)到圖樣規(guī)定的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸要求，最后裝配成滿足其性能要求的產(chǎn)品，

這就是機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程,如圖1-1所示。

圖

1-1機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程

各種機(jī)械產(chǎn)品的用途和零件結(jié)構(gòu)的差別雖然很大，但它們的制造過(guò)程卻有著很多共同之處。在制造過(guò)程中有很多的工藝技術(shù)問(wèn)題需要解決，這些問(wèn)題可以歸納為質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面的問(wèn)題。第一方面的問(wèn)題是如何保證和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，包括整臺(tái)機(jī)器的裝配精度、使用壽命和可靠性，以及零件的加工精度和加工表面質(zhì)量。這就需要研究各種加工方法和各種加工方案，研究加工過(guò)程可能出現(xiàn)的各種誤差因素以及如何減少和消除這些誤差因素對(duì)機(jī)器和零件質(zhì)量的影響，研究保證裝配精度的方法等；第二方面的問(wèn)題是如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，也就是如何用最少的時(shí)間完成最多的工作量；第三方面的問(wèn)題是如何降低產(chǎn)品的成本，這就必須合理選擇和節(jié)省原材料，對(duì)多種加工方案進(jìn)行分析比較、進(jìn)行優(yōu)化和作出抉擇等。

上述三方面的問(wèn)題是互相關(guān)聯(lián)又互相制約的。比如，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須采用精密加工設(shè)備，但因?yàn)樵O(shè)備的價(jià)格昂貴，可能會(huì)使加工成本有所上升；有時(shí)為了降低加工成本，又不得不采取生產(chǎn)率稍低的加工方法和選擇精度較低的毛坯；隨著生產(chǎn)批量的加大，更多地使用先進(jìn)的、高生產(chǎn)率的設(shè)備，雖然一次性投資較大，但因?yàn)樯a(chǎn)率高，縮短了加工時(shí)間，仍會(huì)使總的經(jīng)濟(jì)效益提高等等。因此，必須辯證地、全面地分析質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，其基本原則是在滿足質(zhì)量要求的前提下，不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本，以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的加工方案來(lái)完成產(chǎn)品的加工和裝配，取得最佳的綜合效果。

1.2.3機(jī)械制造技術(shù)課程的主要內(nèi)容、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法

1.機(jī)械制造技術(shù)課程的主要內(nèi)容

(1）金屬切削加工的基本原理:論述了金屬切削加工的基本規(guī)律和提高金屬切削效率的途徑。

(2）機(jī)械制造工藝系統(tǒng):介紹了金屬切削機(jī)床工作原理、金屬切削刀具的選用、機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)方法。

(3）機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì):論述了零件機(jī)械加工工藝過(guò)程制訂的指導(dǎo)思想、內(nèi)容、方法和步驟，闡述了成組技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)等先進(jìn)制造技術(shù)內(nèi)容，同時(shí)進(jìn)行了制訂工藝過(guò)程的實(shí)例分析。

(4）機(jī)械加工的加工質(zhì)量分析：包括機(jī)械加工精度和機(jī)械加工表面質(zhì)量?jī)刹糠帧７治隽擞绊懠庸ぞ鹊囊蛩?、加工誤差的分析方法及提高加工精度的途徑，分析了影響表面質(zhì)量的因素及其改善措施。

(5）機(jī)械裝配工藝的工藝基礎(chǔ)：論述了裝配工藝過(guò)程的制訂、裝配工藝方法和裝配尺寸鏈等內(nèi)容。

(6）機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā)展：從制造系統(tǒng)自動(dòng)化、精密工程、特種加工方法和快速響應(yīng)制造技術(shù)等方面論述了當(dāng)前制造技術(shù)的發(fā)展。

2.機(jī)械制造技術(shù)課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法

(1）機(jī)械制造技術(shù)課程是一門專業(yè)課，它與基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課不同，隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，課程內(nèi)容在不斷地更新和充實(shí)。由于機(jī)械制造過(guò)程是非常復(fù)雜的，影響因素很多，因此課程在理論上和體系上正在不斷地完善和提高。

(2）課程