機械制造課件：緒論

一、制造業(yè)與機械制造技術(shù)制造業(yè)為人類創(chuàng)造著輝煌的物質(zhì)文明。制造業(yè)的先進(jìn)與否是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的重要標(biāo)志，制造業(yè)的產(chǎn)值在多數(shù)國家的國民經(jīng)濟中占有重要的比重。全球性競爭和經(jīng)濟發(fā)展趨勢將制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、分銷、成本、效率推向了一個新境界，也不斷向制造業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，無論是國內(nèi)市場或國際市場，制造業(yè)都將面臨復(fù)雜多變的外部環(huán)境。輸入輸出+-生產(chǎn)過程效益從系統(tǒng)的觀點，生產(chǎn)可以定義為將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)財富并創(chuàng)造效益的輸入輸出系統(tǒng)。

生產(chǎn)財富有形（產(chǎn)品）無形（服務(wù)）圖1-1

生產(chǎn)的定義轉(zhuǎn)變效率：生產(chǎn)率

=

輸出/輸入

生產(chǎn)要素生產(chǎn)對象（原材料）生產(chǎn)資料（直接、間接）能源勞動力信息（知識、技能、情報…）資金生產(chǎn)定義生產(chǎn)與制造

狹義理解：生產(chǎn)過程從原材料→成品直接起作用的那部分工作內(nèi)容，包括毛坯制造、零件加工、產(chǎn)品裝配、檢驗、包裝等具體操作（物質(zhì)流）。

廣義理解：制造=生產(chǎn)

美國將機械、電子、輕工、紡織、冶金、化工等行業(yè)列為制造業(yè)。

制造

制造業(yè)制造技術(shù)

在產(chǎn)品生產(chǎn)中，使原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品過程所施行的各種手段的總和，稱為制造技術(shù)。運用一定的知識、技能操縱可以利用的物質(zhì)、工具采取有效的方法……

手段包括制造技術(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)活動的各個方面和生產(chǎn)的全過程，制造技術(shù)被認(rèn)為是一個從產(chǎn)品概念到最終產(chǎn)品的集成活動，是一個功能體系和信息處理系統(tǒng)。狹義理解是指與材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程。

在商品經(jīng)濟高度發(fā)展的今天，科學(xué)與技術(shù)的界限開始變得模糊，純粹的科學(xué)研究不斷萎縮,原因是得不到足夠的經(jīng)費支持，許多科學(xué)研究從一開始就有明確的應(yīng)用前景（例如:超導(dǎo)技術(shù)、克隆技術(shù)等）?？茖W(xué)與技術(shù)

科學(xué)

——

認(rèn)識世界，基本方法是“分析”，基本形式為“發(fā)現(xiàn)、揭示”。

技術(shù)

——

改造世界，基本方法是“綜合”，基本形式為“發(fā)明、創(chuàng)造、改進(jìn)”。制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-2制造系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)經(jīng)營管理信息流生產(chǎn)管理信息流技術(shù)信息流物質(zhì)流用戶、市場與外部環(huán)境經(jīng)營管理市場與銷售研究與開發(fā)資源管理財務(wù)生產(chǎn)管理工程設(shè)計采購車間制造（加工、裝配、檢驗、輸送、存儲…

）質(zhì)量控制制造系統(tǒng)特性軟件硬件圖1-3制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性

結(jié)構(gòu)特性制造系統(tǒng)可視為若干硬件的集合體。為使硬件充分發(fā)揮效能，必須有軟件支持。

轉(zhuǎn)變特性主要從技術(shù)角度出發(fā)，如何使轉(zhuǎn)變過程更有效進(jìn)行。圖1-4制造系統(tǒng)的物質(zhì)流原材料供應(yīng)者原材料庫存零件加工零件庫存裝配成品庫存最終用戶獲取階段轉(zhuǎn)變階段分配階段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

車身安裝最后試驗發(fā)動機裝配發(fā)動機試驗機械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機械加工自動線熱處理圖1-5汽車生產(chǎn)物流示意圖需求訂貨信息生產(chǎn)計劃信息進(jìn)度計劃信息作業(yè)計劃信息生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)生產(chǎn)控制信息生產(chǎn)技術(shù)信息產(chǎn)品設(shè)計信息綜合生產(chǎn)計劃生產(chǎn)進(jìn)度計劃作業(yè)計劃生產(chǎn)實施生產(chǎn)控制產(chǎn)品設(shè)計工藝過程計劃工藝過程信息計劃階段實施階段控制階段圖1-6制造系統(tǒng)的程序特性

程序特性

程序

——

一系列按時間和邏輯安排的步驟

制造系統(tǒng)可視為生產(chǎn)離散型產(chǎn)品的工作程序（圖1-6）

研究制造系統(tǒng)程序特性，主要從管理角度出發(fā)如何使生產(chǎn)活動達(dá)到最佳化。制造系統(tǒng)的物質(zhì)流與信息流誤差流物流資金流規(guī)劃控制需求信息流實施（車間或現(xiàn)場）原材料產(chǎn)品與服務(wù)能源能量流圖1-7制造系統(tǒng)的五種流二、機械制造業(yè)的發(fā)展及其在國民

經(jīng)濟中的地位

1.制造業(yè)的發(fā)展

17世紀(jì)60年代，瓦特改進(jìn)蒸汽機，標(biāo)志第一次工業(yè)革命興起，工業(yè)化大生產(chǎn)從此開始；

18世紀(jì)中，麥克斯韋爾建立電磁場理論，電氣化時代開始；

20世紀(jì)初，福特汽車生產(chǎn)線，泰勒科學(xué)管理方法，標(biāo)志自動化時代到來（以大量生產(chǎn)為特征—MassProduction）；二戰(zhàn)后，計算機、微電子技術(shù)，信息技術(shù)及軟科學(xué)的發(fā)展，產(chǎn)生了綜合自動化和許多新的制造哲理與生產(chǎn)模式；進(jìn)入21世紀(jì)，制造技術(shù)向自動化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化的方向發(fā)展。

國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，國民經(jīng)濟總收入的60%以上來自制造業(yè)，世界發(fā)達(dá)國家無不具有強大的制造業(yè)。美國：約1/4人口直接從事制造業(yè)，其余人口中又有約半數(shù)人所做工作與制造業(yè)有關(guān)。

日本由于重視制造業(yè)，二次大戰(zhàn)后30年時間，發(fā)展成為世界經(jīng)濟大國。機械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ),是重中之重。與此相反，美國在一段相當(dāng)長時間內(nèi)忽視了制造技術(shù)的發(fā)展，結(jié)果導(dǎo)致經(jīng)濟衰退，競爭力下降。2.制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位3.我國機械制造業(yè)與世界發(fā)達(dá)國家的差距

發(fā)展迅速，成績矚目存在階段性的差距:產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高，技術(shù)開發(fā)能力不強，基礎(chǔ)元器件和基礎(chǔ)工藝不過關(guān)，生產(chǎn)率低下，科技投入嚴(yán)重不足。

機械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達(dá)國家的幾十分之一。

困難：技術(shù)上落后，資金不足，資源短缺，管理體制、周邊環(huán)境還存在諸多問題（地方保護(hù)，信用危機…）。

4.機遇與挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)與機遇并存。

機遇：中國已加入WTO；制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和正在發(fā)生重大變化，歐、亞、美三分天下局面正在形成，世界經(jīng)濟重心開始向亞洲轉(zhuǎn)移已出現(xiàn)征兆，制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)模式也在迅速變革之中。三、機械制造（冷加工）學(xué)科的范疇、

研究內(nèi)容及特點

機械工程科學(xué)是一門有著悠久歷史的學(xué)科，是國家建設(shè)和社會發(fā)展的支柱學(xué)科之一。機械制造是機械工程的一個分支學(xué)科，是一門研究各種機械制造過程和方法的科學(xué)。機械的制造工藝過程通?？蓞^(qū)分為熱加工工藝過程（包括鑄造、塑性加工、焊接、熱處理、表面改性等）及冷加工工藝過程。機械制造工藝過程熱加工工藝過程冷加工工藝過程包括鑄造、塑性加工、焊接、熱處理、表面改性等。零件的機械加工工藝過程：研究如何利用切削的原理使工件成型而達(dá)到預(yù)定的設(shè)計要求（尺寸精度、形狀、位置精度和表面質(zhì)量）。機器的裝配工藝過程：研究如何將零件或部件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品或成品，并達(dá)到要求的裝配精度的工藝過程。

機械制造（冷加工）工藝過程一般是指零件的機械加工工藝過程和機器的裝配工藝過程。

零件的機械加工工藝過程是研究如何利用切削的原理使工件成形而達(dá)到預(yù)定的設(shè)計要求（尺寸精度，形狀、位置精度和表面質(zhì)量要求）。

機器的裝配工藝過程是研究如何將零件或部件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品和成品，并達(dá)到要求的裝配精度的工藝過程。

四、先進(jìn)制造技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢

1．先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵及其主要特點（1）先進(jìn)制造技術(shù)是涉及機械科學(xué)、信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和管理科學(xué)的一門綜合學(xué)科。（2）進(jìn)制造技術(shù)的目的除了實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低成本外，敏捷制造、可持續(xù)發(fā)展也成為其追求的重要目標(biāo)。（3）先進(jìn)制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，重視制造過程的組織和管理體制的精簡及合理化，從而產(chǎn)生了一系列技術(shù)與管理相結(jié)合的新的生產(chǎn)方式。

與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比較，先進(jìn)制造技術(shù)具有以下顯著特征：

2．先進(jìn)制造技術(shù)的主要發(fā)展趨勢

（1）制造技術(shù)向自動化、集成化和智能化的方向發(fā)展。如CIM、精良生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造等（2）制造技術(shù)向高精度方向發(fā)展。（3）特種加工（4）表面工程（5）綜合考慮社會、環(huán)境要求及節(jié)約資源的可持續(xù)發(fā)展的制造技術(shù)將越來越受到重視。(綠色制造模式)3.我國大力推進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)----CAD、CAM、CAPP、CAE、CAQ、ERP、CIMS

近年來，在我國大力推進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，已得到社會的共識，先進(jìn)制造技術(shù)已被列為國家重點科技發(fā)展領(lǐng)域，并將企業(yè)實施技術(shù)改造列為重點，尋求新的制造策略，建立新的包括市場需求、設(shè)計、車間制造和分銷集成在一起的先進(jìn)制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了計算機輔助設(shè)計（CAD），計算機輔助制造（CAM），計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP），計算機輔助工程（CAE），計算機輔助質(zhì)量管理（CAQ），企業(yè)資源計劃（ERP），物料搬運等單元技術(shù)。這些單元技術(shù)集成為計算機集成制造系統(tǒng)CIMS。五、本課程的特點、內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求本課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程設(shè)置的目的是為學(xué)生在制造技術(shù)方面奠定最基本的知識和技能基礎(chǔ)。本課程主要介紹機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程及生產(chǎn)活動的組織、機械加工過程及其系統(tǒng)。包括金屬切削過程的基本理論及其基本規(guī)律，機械加工和裝配工藝規(guī)程的基本知識及其設(shè)計，機械加工精度及表面質(zhì)量的概念及其控制方法，精密與超精密加工，現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展前沿與發(fā)展趨勢。為了使學(xué)生既有較強的機械制造技術(shù)的知識基礎(chǔ)，又有較強的工作適應(yīng)能力，在以機械制造為主的基礎(chǔ)上，擴充了計算機應(yīng)用、數(shù)控以及其它制造業(yè)等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的寬口徑適應(yīng)能力，拓寬學(xué)生的視野。

通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能從技術(shù)與經(jīng)濟緊密結(jié)合的角度出發(fā)，圍繞加工質(zhì)量和交貨期這個目標(biāo)，掌握整個制造系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計，選擇優(yōu)化和運作監(jiān)控的基本知識，能在宏觀上和全局上對生產(chǎn)活動和生產(chǎn)組織有清楚的認(rèn)識，而不能僅僅局限于單個工序及其優(yōu)化的知識。要求掌握機械制造過程中包括傳統(tǒng)的和現(xiàn)代在內(nèi)的各種常用加工方法和制造工藝，以及與之有關(guān)的切削機理、加工原理、切削參數(shù)的選用、加工質(zhì)量的分析與控制方法等。1）掌握金屬切削的基本規(guī)律，并能對加工方法、機床、刀具、夾具及各種切削參數(shù)和刀具幾何參數(shù)進(jìn)行合理選擇，對加工質(zhì)量進(jìn)行正確分析；2）掌握常用機械加工方法的工作原理、工藝特點、質(zhì)量保證措施；3）掌握擬訂機械加工工藝規(guī)程（含數(shù)控加工）和機器裝配工藝規(guī)程擬訂的基本知識及有關(guān)計算方法，具有擬訂中等復(fù)雜程度零件機械加工工藝規(guī)程的能力；4）掌握機械加工精度和表面質(zhì)量的基本理論和基本知識，初步具備分析解決現(xiàn)場工藝問題的能力；5）了解先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)制造模式的發(fā)展概況，初步具備對制造系統(tǒng)、制造模式選擇決策的能力。其具體要求為：

金屬切削理論和機械制造工藝?yán)碚摼哂泻軓姷膶嵺`性，對初學(xué)者來說，會感到有一定的難度。生產(chǎn)哲理與管理模式，沒有足夠的實踐基礎(chǔ)也很難準(zhǔn)確的把握與理解。因此，在學(xué)習(xí)本課程時，必須加強實踐性環(huán)節(jié)，即通過生產(chǎn)實習(xí)、課程實驗、課程設(shè)計、電化教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)及工廠調(diào)研等來更好地體會和加深理解所學(xué)內(nèi)容，并在理論與實際的結(jié)合中，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力。