机械制造技术基础第1章_绪论

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1、机械制造技术基础 2 第一章 绪 论 3 第一节 机械制造工业在国民经济中的地位与作用 机械制造工业是制造业最重要组成之一。它 担负着向国民经济的各个部门提供机械装备的任 务。 4 宇航宇航 生物工程生物工程 微电子微电子 光电子光电子 信息信息 技术技术 核技术核技术 空间技术空间技术 机械制造工业是国家高技术产业的基础和载体机械制造工业是国家高技术产业的基础和载体 制造业制造业 5 机械制造工业是国民经济的支柱产业 美国68%的财富来源于制造业 日本国民总产值的49%是由制造业创造 中国的制造业在工业总产值中也占有40% 制造科学制造科学、信息科学、材料科学、生物科学一起 列为当今时代四大

2、支柱科学。 6 直接创造国民直接创造国民 生产总值的生产总值的1/31/3 制造业对国民经济的贡献制造业对国民经济的贡献 占整个工业生占整个工业生 产的产的4/54/5 为国家财政提供为国家财政提供 1/31/3以上的收入以上的收入 对出口总额的对出口总额的 贡献率贡献率90%90% 7 国别国别/ /地地 区区 科技计划科技计划 美国 先进制造技术计划 关键技术(制造)计划 敏捷制造使能技术计划 日本 智能制造技术国际合作计划 欧共体 尤里卡计划 信息技术研究发展战略计划 德国 制造2000年计划 韩国 高级先进技术国家计划(G-7) 先进制先进制 造技术造技术 也是工也是工 业发达业发达

3、国家的国家的 国家级国家级 关键技关键技 术和优术和优 先发展先发展 领域领域 8 一些主导产品的产量已居世界前列 2004年，我国发电设备产量7138万千瓦， 同比增长 90.87%，居世界第1位； 金属切削机床产量接近金属切削机床产量接近4040万台，居世界前列；万台，居世界前列； 20042004，中国汽车销售量，中国汽车销售量507 507万辆，排在全世界的第万辆，排在全世界的第4 4位；位； 20052005，中国汽车销售量，中国汽车销售量570570万辆，排在全世界的第万辆，排在全世界的第3 3位；位； 20062006，中国汽车销售量，中国汽车销售量715715万辆，排在全世界的

4、第万辆，排在全世界的第2 2位；位； 20072007，中国汽车销售量突破，中国汽车销售量突破800800万辆；万辆； 20082008，中国汽车销售量突破，中国汽车销售量突破900900万辆万辆; ; 2009 2009年中国汽车销量一举突破年中国汽车销量一举突破13601360万辆，跃升至世界榜首万辆，跃升至世界榜首 20112011，中国汽车销售量突破，中国汽车销售量突破1850.511850.51万辆。万辆。 9 为国民经济建设提供了大批先进重大技术装备 年产1000万2000万吨级露天矿采掘成套设备和年产500万吨级井下矿 产成套设备； 北煤南运系统成套设备（包括单元重载列车装备、煤

5、炭海运系统装备、北煤南运系统成套设备（包括单元重载列车装备、煤炭海运系统装备、 港口装卸成套设备等）；港口装卸成套设备等）； 形成了哈尔滨、上海、四川东方三大发电设备制造基地，先后为葛洲坝 工程、岩滩电站、二滩电站等研制出170MW、302MW、550MW水电 机组； 在与国外合作的基础上，成功地制造了三峡工程在与国外合作的基础上，成功地制造了三峡工程700MW700MW水电机组；水电机组； 可提供110、220、330到500kV等电压等级的交流输变电成套设备，基 本上满足年装机10000MW以上的配套能力； 10 我国机械制造工业发展现状与差距 1. 1. 我国机械制造工业发展现状我国机械

6、制造工业发展现状 （1）掌握了一批重大技术装备的核心关键技术 （2）基础制造装备关键技术获得了重大突破 （3）先进制造技术在生产中得到普及与应用 （4）产品结构进一步优化 11 2. 2. 我国机械制造工业的主要差距我国机械制造工业的主要差距 （1）自主技术开发与创新能力薄弱 （2）基础机械和机械基础件发展滞后 （3）先进制造技术的应用仍有阶段性差距 12 国外机械制造工业发展态势 1. 高技术化是机械制造工业发展的必然趋势 2. 信息技术是提升机械制造工业科技水平的有效手 段 产品信息化和数字化 。 设计、制造过程的数字化、信息化与智能化 。 制造装备高精度、高效与智能化。 制造的网络化。

7、管理的信息化。 13 3. 绿色制造是机械制造工业科技发展的 必由之路 德国制定了“产品回收法规”； 日本等国提出了减少、重用及再生的3R（ Reduce、Reuse、Recycle）战略； 美国提出了再制造（Remanufacturing）及无 废弃物制造的新理念； 我国全国人大也已颁布了“清洁生产促进法” 14 产品设计产品设计 和评价和评价 概念设计概念设计 开发计划开发计划 制造计划制造计划 生生 产产 销销 售售 使使 用用 维维 修修 废弃和废弃和 再造再造 15 分解汽车的半自动线分解汽车的半自动线 1. 1. 放空油放空油 2. 2. 拆除内饰拆除内饰 3. 3. 拆除电气拆除

8、电气 4. 4. 拆除底盘拆除底盘 5. 5. 拆除发动机拆除发动机 6. 6. 压扁车架压扁车架 汽车的回收再造汽车的回收再造 16 4. 系统集成创新是机械制造工业科技发展的 重要创新方式 在市场需求的驱动下，人们将已获取的新知识 、新技术创造性地集成起来，以系统集成的方式 创造出新产品、新工艺和新技术，从而满足不断 发展的需求。对于发展中国家而言，优先发展面 向市场需求的系统集成创新是一种风险小、成本 低、周期短、具有重大商业价值的创新方式，同 样可以成为实现技术跨越的突破口。 17 5. 极端制造是制造技术发展的重要领域 是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能 的器件和功能系统

9、。 vv几何形体上，几何形体上，极大、极小、极厚、极薄、极平极大、极小、极厚、极薄、极平 、极柔、极圆、极方、奇形怪状；、极柔、极圆、极方、奇形怪状； vv在物理性能上，在物理性能上，极高硬度、极高塑性、极大弹极高硬度、极高塑性、极大弹 性、极大脆性、极强磁性、极强辐射性、极强腐性、极大脆性、极强磁性、极强辐射性、极强腐 蚀性，奇性怪能；蚀性，奇性怪能； 18 大型机械：大型机械： 露天煤矿的采掘设备斗钻挖掘机20万m3/日产，自重 13000吨。 发电机20万千瓦，30万千瓦，60万千瓦, 100万千瓦 120万千瓦,单位功率造价下降10-20%。 汽车20T、32T。1970年代90T，现

10、在推广150-170T， 最大200T，350T，400T。 小型机械：小型机械：101mm，用精密加工的方法可以制造出来。 微型机械：微型机械：1mm1m，用硅微细加工技术才能制造出来。 纳米机械：纳米机械：1m1nm，用生物工程的方法才能制造出来。 是分子级的零件。 19 先进制造技术的发展趋势 数字化发展的核心 高速化、精密化发展的关键 极端化发展的焦点 自动化发展的条件 集成化发展的方法 网络化发展的道路 智能化发展的前景 绿色化发展的必然 20 由下图可知，制造已不仅仅指基本制造功能，还包含市场分析、 生产计划、营销、服务等功能，这就是所谓的大制造的涵义。 人/组织机 构 生产管 理

11、局网 外网 门户网站 网络经营 管理决策 系统 产品 CAPP 机床 量仪 刀具 工具 CAD/CA M/CAE 大制造的涵义 21 设计、销售、售后服务、产品回收 敏捷制造、可持续发展 加工制造 优质、高效、低成本 传统制造技术 先进制造技术 先进制造技术的内涵 22 高速切削高速切削 技术技术 切 削 机 理 加 工 工 艺 切 削 刀 具 高 速 机 床 加工工件 监控与测试 表面完整性 加工寿命 切削热 切削力 切屑机理 CAD/CAM NC编程 加工参数 工艺优化 数据库 刀具材料 刀体结构 刀刃形状 刀柄结构 动平衡 温控系统 换刀装置 基本结构 冷却系统 CNC控制高速主轴 装卸

12、 稳定性进给机构安全防护 工件材料加工特征定位加紧 23 输入输出 + - 生产过程效益 生产系统生产系统 从系统的观点，生产可以定义为将生产要素转变成生产财 富并创造效益的输入输出系统，见图。 生产财富 有形 （产品） 无形 （服务） 转变效率：生产率 = 输出/输入 生产要素 生产对象（原材料） 生产资料（直接、间接） 能源 劳动力 信息（知识、技能、情报） 资金 24 制造系统结构制造系统结构 经营管理信息流 生产管理信息流 技术信息流 物质流 用户、市 场 与 外 部 环 境 经营管理 市场与销售 研究与开发 资源管理 财务 生产管理 工程设计 采购 车间制造 （加工、装配、 检验、输

13、送、 存储 ） 质量控制 25 制造系统特性制造系统特性 软件 硬件 结构特性结构特性 制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分 发挥效能，必须有软件支持。 26 转变特性转变特性 主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。 获取阶段转变阶段分配阶段 原材料 供应者 原材料 库存 零件 加工 零件 库存 装配 成品 库存 最终 用户 27 压力加工油漆车身装配 内部装饰 驱动桥装配 变速箱装配 轮胎装配 底盘装配 车身安装 最后试验 发动机装配发动机试验 机械加工热处理锻造 熔化 造型 浇铸 压铸 油漆机械加工 自动线 热处理 28 需求 订货 信息 生产 计划 信息 进度 计划 信息

14、 作业 计划 信息 生产 结果 数据 生产 控制 信息 生产 技术 信息 产品 设计 信息 综合 生产 计划 生产 进度 计划 作业 计划 生产 实施 生产 控制 产品 设计 工艺 过程 计划 工艺 过程 信息 计划阶段实施阶段控制阶段 制造系统的程序特性 程序特性程序特性 l l 程序程序 一系列按时间和逻辑安排的步骤一系列按时间和逻辑安排的步骤 l l 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图（图1-61-6） 研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使 生产活动达到最佳化。 29 制造系统的物质流与信息流制造系统的物质流与信息流 误差流 物流 资金流 规划 控制 需求 信息流 实施

15、 （车间或现场） 原材料 产品与服务 能源 能 量 流 在科学技术高度发展的今天，要更高度重在科学技术高度发展的今天，要更高度重 视人的作用，必须视人的作用，必须“ “以人为本以人为本” ”；有了人，有了；有了人，有了 人才，有了拔尖创新的人才，才可能拥有真正人才，有了拔尖创新的人才，才可能拥有真正 的实力，才可能真正实现自主创新；没了人，的实力，才可能真正实现自主创新；没了人， 丢失了人才，就会丧失一切，丢失了人才，就会丧失一切，“ “人是生产力中最人是生产力中最 具有决定性的力量。具有决定性的力量。” ”国力的竞争，归根结底，国力的竞争，归根结底， 根本在于高素质的人才的竞争，制造业自不例

16、根本在于高素质的人才的竞争，制造业自不例 外。外。 以以 人人 为为 本本 31 1生产过程 工厂的生产过程：机械制造厂一般都从 其他工厂取得制造机械所需要的原材料或半 成品.从原材料（或半成品）进厂一直到把成 品制造出来的各有关劳动过程的总和统称为 工厂的生产过程。 第二节 机械制造厂的生产过程和工艺过程 一、生产过程和工艺过程 32 工厂的生产过程包括：原材料的运输保 管、把原材料做成毛坯、把毛坯做成机器零 件、把机器零件装配成机器、检验、试车、 油漆、包装等。 工厂的生产过程又可按车间分为若干车 间的生产过程。 33 2工艺过程 工艺过程：在生产过程中凡属直接改变生产对 象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系 的过程，统称为工艺过程；其他过程则称为辅助过 程。 工艺过程又可分为：铸造、锻造、冲压、焊接、 机械加工、热处理、装配等工艺过程。“机械制造技 术基础”课主要讲述机械