機(jī)械制造概論課件

機(jī)械制造技術(shù)根底FundamentalsofMechanicalManufacturingTechnology計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造專業(yè)主干技術(shù)根底課程1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)根底?，韓秋實(shí)主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2005[2]?機(jī)械制造技術(shù)根底?，黃健求主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2006[3]?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)根底?，劉英、袁績(jī)乾主編，第2版，機(jī)械工業(yè)出版社.20062課程簡(jiǎn)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(jī)=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(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——掌握根本原理，活學(xué)活用3主要內(nèi)容機(jī)械制造技術(shù)概論機(jī)械工程材料切削原理、刀具及機(jī)床機(jī)床夾具根底知識(shí)機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)機(jī)械制造技術(shù)開展課程簡(jiǎn)介4課程簡(jiǎn)介課程宗旨掌握機(jī)械制造技術(shù)的根底知識(shí)、根本理論和根本方法。通過課程學(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)械制造工程問題根本能力。了解機(jī)械制造領(lǐng)域的最新成就和開展趨勢(shì)。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)備等方面的根本知識(shí)。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根底。掌握金屬切削的根本理論，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。熟悉局部常用機(jī)床的用途、工藝范圍.5課程簡(jiǎn)介掌握機(jī)床夾具的根底知識(shí)。掌握機(jī)械制造工藝的根本理論，具備制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程和裝配工藝規(guī)程的能力;學(xué)會(huì)分析機(jī)械加工過程中產(chǎn)生誤差的原因，并能針對(duì)具體工藝問題提出相應(yīng)的改善措施。了解現(xiàn)代制造技術(shù)的最新開展，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。

6機(jī)械制造概論主要內(nèi)容：機(jī)械制造業(yè)的開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(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：創(chuàng)造第一臺(tái)滑動(dòng)刀架車床1873：第一臺(tái)凸輪控制的自動(dòng)車床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)生奠定了根底，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)入快速開展時(shí)期。20世紀(jì)初：內(nèi)燃機(jī)的創(chuàng)造；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)〞〔MassProduction〕的時(shí)代。使機(jī)械制造業(yè)開始成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。81.1.機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷1910-1920：福特汽車公司，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型車的記錄。1952：美國(guó)首先研制成功數(shù)控〔NumericalControlNC〕機(jī)床及自動(dòng)編程，CAM的開端。1953：同一臺(tái)機(jī)床上通過自動(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，〔IndustrialRobot〕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(FlexibleManufacturingsystem)60年代末：CAPP〔Computer-AidedProcessPlann-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)的開展及其重要性91.機(jī)械制造業(yè)的開展及其重要性1.1.機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷1961：物料需求方案：MRPI1979：制造資源方案：MRPII80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)為根底，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(lái)：信息產(chǎn)業(yè)的崛起和通訊技術(shù)的開展加速了市場(chǎng)的全球化進(jìn)程，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加劇烈。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〕10新的制造理念柔性制造〔FlexibleManufacturing〕以硬件為根底軟件作支持，改變程序?qū)崿F(xiàn)所需控制，易于變動(dòng)。JIT〔JustInTime〕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〔AgileManufacturing〕能快速響應(yīng)市場(chǎng)，最大限度地縮短新產(chǎn)品開發(fā)和交貨期。虛擬制造〔VirtualManufacturing〕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(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111,2機(jī)械制造業(yè)的開展方向進(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開展。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、智能化方向開展。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、微細(xì)加工方向開展。出現(xiàn)超精密工程、納米材料、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)的開展及其重要性121.3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)興旺的國(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。1.機(jī)械制造業(yè)的開展及其重要性131.3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)的開展給予全面的支持，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)?！?〕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)無(wú)視了制造技術(shù)的開展。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。一局部學(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、家電等行業(yè)不敵日本。20世紀(jì)80年代，美國(guó)政府開始認(rèn)識(shí)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)的開展及其重要性例證14紡織機(jī)械動(dòng)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)圖1-1

當(dāng)今制造業(yè)的社會(huì)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(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)有了很大地開展。(汽車工業(yè)、航天航空工業(yè))1993年我國(guó)的機(jī)床擁有量已到達(dá)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)開展，向柔性自動(dòng)線方向開展。向高級(jí)型、普及型和經(jīng)濟(jì)型相結(jié)合的方向開展。刀具方面，我國(guó)已開發(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)的開展及其重要性現(xiàn)狀171.4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)重缺乏等。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)值僅為興旺國(guó)家的幾十分之一?！?〕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)間和壽命等性能指標(biāo)上都低于國(guó)外同類產(chǎn)品。

1.機(jī)械制造業(yè)的開展及其重要性差距18隨改革的不斷深入，對(duì)外開放的不斷擴(kuò)大，為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的振興和開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(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)的開展及其重要性機(jī)遇19圖1-3神州7號(hào)宇宙飛船202.1生產(chǎn)的含義生產(chǎn)活動(dòng)是人類賴以生存和開展的最根本活動(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)，見圖1.1。2.制造與制造系統(tǒng)

212.2生產(chǎn)的分類

對(duì)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(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(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)類型的特點(diǎn)。2.制造與制造系統(tǒng)

222.3制造的含義定義：離散型的生產(chǎn)企業(yè)，通常稱為“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、銷售運(yùn)輸直至售后效勞的全過程。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)

232.4制造技術(shù)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)開展的根本動(dòng)力。美國(guó)國(guó)家生產(chǎn)力委員會(huì)所作的一項(xiàng)調(diào)查說明，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)那么重點(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)，由假設(shè)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)可視為假設(shè)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(dòng)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(dòng)機(jī)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)機(jī)械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機(jī)械加工自動(dòng)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(yíng)方針和開展戰(zhàn)略等；(2)具體生產(chǎn)管理〔運(yùn)行管理〕：用于對(duì)具體的生產(chǎn)活動(dòng)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５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)方案:確定產(chǎn)品的種類和一定時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量。2生產(chǎn)進(jìn)度方案:3作業(yè)方案:根據(jù)物料需求方案、零件加工和機(jī)器裝配工藝過程以及原材料和毛坯的供給情況，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)方案進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)。5生產(chǎn)控制:對(duì)生產(chǎn)實(shí)施過程中的偏差進(jìn)行測(cè)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)、