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1、1 机械制造技术 参考教材 机械制造技术基础 第3版卢秉恒机械工业出版社 2 其他参考教材 3 绪论Introduction 内容 一 制造与制造业二 单工序与制造系统三 零件与机器四 本课程的内容与学习要求五 本课程的学习方法 机械制造技术 4 绪论Introduction 一 制造与制造业 ManufacturingandManufacturingIndustry 制造即是生产 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 4 机械制造技术 5 绪论Introduction 制造 狭义理解 生产过程从原材料 成品直接起作用的那部分工作内容 包括毛坯制造 零件
2、加工 产品装配 检验 包装等具体操作 物质流 CIRP定义 制造包括制造企业的产品设计 材料选择 制造生产 质量保证 管理和营销一系列有内在联系的运作和活动 国际生产工程科学院 CIRP TheInternationalAcademyforProductionEngineering CIRP是法语的缩写Coll geInternationalpourlaRechercheenProductique 成立于1951年 原名为国际生产工程研究会 InternationalInstitutionforProductionEngineeringResearch 于2006年改名为国际生产工程科学院 C
3、IRP是世界顶尖的产品工程研究的国际性组织 致力于流程 机械和系统的设计 优化 控制和管理方面的研究 CIRP是机械工程领域学术地位最高的国际学术组织 总部设在法国巴黎 该组织现有来自四十多个国家的145名院士 我国现有CIRP院士5人 小知识 广义理解 制造 生产 机械制造技术 6 制造业 绪论Introduction 美国将机械 电子 轻工 纺织 冶金 化工等行业列为制造业 制造业是指对制造资源 物料 能源 设备 工具 资金 技术 信息和人力等 按照市场要求 通过制造过程 转化为可供人们使用和利用的大型工具 工业品与生活消费产品的行业 制造业直接体现了一个国家的生产力水平 是区别发展中国家
4、和发达国家的重要因素 制造业在世界发达国家的国民经济中占有重要份额 制造业包括 产品制造 设计 原料采购 仓储运输 订单处理 批发经营 零售 在主要从事产品制造的企业 单位 中 为产品销售而进行的机械与设备的组装与安装活动 机械制造技术 7 7 7 表第一 二 三产业的划分 绪论Introduction 机械制造技术 8 更详细一些的分类 绪论Introduction 机械制造技术 9 行情咋样 中国经济规模在近30年显著扩大 发展迅速 2010年中国GDP达到5 7万亿美元 以国际汇率计算 超越日本成为世界第二大经济体 这样的规模在很大程度上是以制造业的发展为支撑 据全球知名经济咨询机构HI
5、S环球透视的数据 2010年中国制造业产值占全球的19 8 已经成为全球制造业产出最高的国家 左图 出口方面 2009年中国制造业产品出口额在世界各国家及地区中仅次于欧盟 占比13 绪论Introduction 机械制造技术 10 从国际层面上看 我国制造业具有了很大的规模 但也面临着诸多的挑战 中国制造的产品附加值低 在成本上升和出口市场萎缩的双重夹击下进退两难 在当前的全球供应链体系中 中国制造产品大都处在 制造 加工 组装 这个 微笑曲线 的价值最低环节 在专利技术和上游资源采购上较多地依赖欧洲 美国和日本等发达国家和其他掌握资源的国家 中国制造业取得的成就与面临的困难都十分明显 虽大不
6、强 即我国是制造大国 但不是制造强国 造成上述这种现状 固然有很多原因 其中我国制造技术相对落后是关键影响因素 绪论Introduction 机械制造技术 11 11 11 制造技术 在产品生产中 使原材料转化为产品过程所施行的各种手段的总和 称为制造技术 与大 小制造概念相对应 对于制造技术的理解也有广义和狭义之分 广义理解制造技术涉及生产活动的各个方面和生产的全过程 制造技术被认为是一个从产品概念到最终产品的集成活动 是一个功能体系和信息处理系统 绪论Introduction 机械制造技术 12 12 在商品经济高度发展的今天 科学与技术的界限开始变得模糊 纯粹的科学研究不断萎缩 原因是得
7、不到足够的经费支持 许多科学研究从一开始就有明确的应用前景 例如 超导技术 克隆技术等 科学与技术 科学 认识世界 基本方法是 分析 基本形式为 发现 揭示 技术 改造世界 基本方法是 综合 基本形式为 发明 创造 改进 绪论Introduction 机械制造技术 13 二 单工序与制造系统 Single processandManufacturingSystem 单工序 制造技术已从单工序的研究发展到制造系统的研究 工序指一个 或一组 工人在同一个工作地点 对同一个 或几个 工件连续完成的那一部分工艺过程 单工序也就是单个工序所包含的那部分工艺过程 在过去 生产车间中多为只能完成单工序的加工
8、设备 制造系统 随着计算机技术 控制技术的发展 现代化生产中出现了能够完成多个工序 甚至全部工序的加工设备 如多工位加工机床 五自由度或六自由度联动机床 随着CNC技术在制造业中的应用 由这些高度自动化的加工设备进一步构成了诸如柔性制造系统 FMS 计算机集成制造系统 CIMS 这种制造系统能够适应产品多品种 小批量的市场需求 绪论Introduction 机械制造技术 CNC加工视频播放 14 14 制造系统结构 机械制造技术 绪论Introduction 15 在上面制造系统组成示意图中 指出 制造系统包括了三种性质的流 即物质流 信息流和资金流 为使整个制造系统有效的运行 三种流必须通畅
9、 协调 制造系统中的流 物质流主要指由毛坯到产品的有形物质的流动 信息流主要指生产活动的设计 规划 调度与控制 资金流则包括了成本管理 利润规划及费用流动等 绪论Introduction 机械制造技术 16 制造系统特性 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 机械制造技术 绪论Introduction 17 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 机械制造技术 绪论Introduction 18 图汽车生产物流示意图 机械制造技术 绪论Introduction 19 程序特性 程序 一系列按时间和逻辑安排的步骤制造系统可视为生产离散型产品
10、的工作程序 下图 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 机械制造技术 绪论Introduction 20 扩展知识 工业4 0 第四次工业革命 工业4 0是德国政府提出的一个高科技战略计划 该项目由德国联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助 在德国工程院 弗劳恩霍夫协会 西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成 并已上升为国家级战略 投资预计达2亿欧元 旨在提升制造业的智能化水平 建立具有适应性 资源效率及人因工程学的智慧工厂 在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴 其技术基础是网络实体系统及物联网 德国所谓的工业四代 Industry4 0 是指利用物
11、联信息系统 Cyber PhysicalSystem简称CPS 将生产中的供应 制造 销售信息数据化 智慧化 最后达到快速 有效 个人化的产品供应 绪论Introduction 机械制造技术 21 工业革命演进 工业4 0不是专家杜撰的概念 是工业时代新技术融合的具体表现 目前的社会已经进入第四次工业革命时代 工业4 0就是这次变革的具体体现 绪论Introduction 机械制造技术 22 中国制造2025与工业4 0 国内部分人认为 中国制造2025 与德国 工业4 0 两者在提出背景 采取措施 以及发展方向上 都显得较为相似 但是 今年9月10日下午 在 中国制造2025 对话德国 工业
12、4 0 大会上 中德双方均表示 两者相同的地方并不多 思考 究竟有哪些区别 2015年5月19日 经李克强总理签批 国务院日前印发 中国制造2025 部署全面推进实施制造强国战略 这是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领 中国计划到2020年 基本实现工业化 2025年制造业整体素质大幅提升 到2035年 我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平 而新中国成立一百年时 制造业大国地位更加巩固 综合实力进入世界制造强国前列 绪论Introduction 机械制造技术 23 其他一些前沿的相关概念 云制造 云制造 是在 制造即服务 理念的基础上 借鉴了云计算思想发展起来的一个新概念 3D打印
13、 3D打印 即快速成型技术的一种 它是一种以数字模型文件为基础 运用粉末状金属或塑料等可粘合材料 通过逐层打印的方式来构造物体的技术 智能工厂智能生产 物联网 绪论Introduction 机械制造技术 24 物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分 也是 信息化 时代的重要发展阶段 其英文名称是 Internetofthings IoT 顾名思义 物联网就是物物相连的互联网 这有两层意思 其一 物联网的核心和基础仍然是互联网 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络 其二 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间 进行信息交换和通信 也就是物物相息 物联网通过智能感知 识别技术与普适计算等通信感
14、知技术 广泛应用于网络的融合中 也因此被称为继计算机 互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮 物联网是互联网的应用拓展 与其说物联网是网络 不如说物联网是业务和应用 因此 应用创新是物联网发展的核心 以用户体验为核心的创新2 0是物联网发展的灵魂 活点定义 利用局部网络或互联网等通信技术把传感器 控制器 机器 人员和物等通过新的方式联在一起 形成人与物 物与物相联 实现信息化 远程管理控制和智能化的网络 物联网是互联网的延伸 它包括互联网及互联网上所有的资源 兼容互联网所有的应用 但物联网中所有的元素 所有的设备 资源及通信等 都是个性化和私有化 返回 绪论Introduction 机械制造技
15、术 随着制造技术的发展 制造技术不再仅仅是主要以力学 切学理论为基础的一门学科 而是涉及了机械学科 系统学科 信息学科 材料学科和控制技术的一个综合学科 本节小结 但是 虽然我们使用的理论工具有了变化 学习的目的仍是如何最优地由原材料获取产品 单工序加工是复杂制造系统的基本单元 只有掌握了基本单元的知识和技术 才有可能进一步研究更复杂的制造系统 单元加工过程的质量控制无疑是制造系统质量控制的基础 因此应首先掌握单工序的相关知识 绪论Introduction 机械制造技术 25 26 三 零件与机器 PartandMachine 零件是机器的组成单元 装配时机器是由零件单元逐一装配而成 但在设计
16、的时候却是从整台机器开始的 一种新产品 机器 的开发内容包括概念设计 方案设计 详细设计 样机试制与评审 工艺设计 新产品鉴定 试销 生产准备 批量生产等 也就是在制造过程中 先加工出合格的零件 然后再通过合理的装配工艺将零件装配成满足一定功能的机器 我们的目的 零件加工 技术 机器装配 技术 机械制造 侠义 绪论Introduction 机械制造技术 27 机械制造技术 四 本课程的内容与学习要求 ContentsandDemands 内容 要求 通过本课程的学习 要求能对机械制造有一个总体的 全貌的了解与把握 能掌握金属切削过程的基本规律 掌握机械加工的基本知识 能选择加工方法与机床 刀具 夹具及加工参数 具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量分析的基本理论和知识 初步具备解决现场工艺问题的能力 了解当今先进制造技术的发展概况 绪论Introduction 28 28 综合性 机械制造是一门综合性很强的技术 涉及多种学科理论和方法 现代机械制造技术与其它高技术互相依赖 共同发展 学习本课程应注意联系和综合应用以往所学知识 注意应用其他学科理论和方法解决制造问题 实践性
