{机械公司管理}机械制造第一讲绪论

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1、1,主讲: 吴修德 Email: Tel：13907217422,机械制造技术基础,2,第1章 绪论,本章要点,制造的概念,制造过程基础知识,先进制造哲理,课程学习要求,3,机械制造技术基础,第1章 绪论Introduction,4,图1-1 生产的定义,转变效率：生产率 = 输出/输入,1.1.1 生产与制造,5,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、零件加工、产品装配、检验、包装等具体操作（物质流）。 -小制造,广义理解：制造 = 生产-大制造,美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业。,制造包括制造企业的产品设计、材料选择、制造生产、质量

2、保证、管理和营销一系列有内在联系的运作和活动。,1.1.1 生产与制造,6,表1-1 中国 第一、二、三产业的划分,1.1.1 生产与制造,7,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。,1.1.2 制造技术,8,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

3、景（例如:超导技术、克隆技术等）。,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”。,1.1.2 制造技术,9,制造系统结构,1.1.3 制造系统,10,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。,1.1.3 制造系统,11,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。,1.1.3 制造系统,12,图1-5 汽车生产物流示意图,1.1.3 制造系统,13,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的工作程序（图1-6

4、）,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。,1.1.3 制造系统,14,制造系统的物质流与信息流,1.1.3 制造系统,15,制造工程原理,第1章 绪论Introduction,16,1.2.1 制造业的发展,17世纪60年代，瓦特改进蒸汽机，标志第一次工业革命兴起，工业化大生产从此开始 18世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代开始 20世纪初，福特汽车生产线，泰勒科学管理方法，标志自动化时代到来（以大量生产为特征Mass Production） 二战后，计算机、微电子技术，信息技术及软科学的发展，以及市场竞争的加剧和市场需求多样性的趋势，使中小批量生产自动

5、化成为可能，并产生了综合自动化和许多新的制造哲理与生产模式。 进入21世纪，制造技术向自动化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清洁化的方向发展。,17,1.2.2 制造业在国民经济中的地位,国民经济的支柱产业，国民经济总收入的60%以上来自制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。 美国：约1/4人口直接从事制造业，其余人口中又有约半数人所做工作与制造业有关。,日本由于重视制造业，二次大战后30年时间，发展成为世界经济大国。,18,1.2.2 制造业在国民经济中的地位, 图1-8显示了当今制造业的社会功能。,19,1.2.2 制造业在国民经济中的地位,1963年,1983年,美日两国汽车产量在

6、世界市场所占份额,图1-9 美日两国汽车产量变化,20,1.2.2 制造业在国民经济中的地位,东芝事件,图1-10 多轴数控机床改进核潜艇性能,21,1.2.3 我国机械制造业面临的机遇和挑战,困难：技术上落后，资金不足，资源短缺，管理体制、周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机） 机遇：中国已加入WTO；制造业的世界格局已经和正在发生重大变化，欧、亚、美三分天下局面正在形成，世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中,存在阶段性的差距:产品质量和水平不高，技术开发能力不强，基础元器件和基础工艺不过关，生产率低下，科技投入严重不足。 机械制造业人均产值

7、仅为发达国家的几十分之一。,挑战与机遇并存。,22,1.3.3 我国机械制造业面临的机遇和挑战,神州6号,图1-11 神州6号宇宙飞船,23,制造工程原理,第1章 绪论Introduction,24,“技艺”型生产时代工业革命开始至20世纪初，机器代替人力成为生产主要方式，但仍以作坊式的单件生产为主，由于机器精度不高，产品质量主要靠从业人员的技艺来保证 大批量生产方式（Mass Production）20世纪初，福特汽车公司在底特律建立了世界上第一条自动生产线，标志大批量生产时代的开始 技艺不再重要由于机器精度的提高，加上互换性原理的推行，加工和装配工作变得简单 大批量生产方式特点生产周期短，

8、生产效率高，生产成本低，产品质量好,1.3.1 批量法则（Batch Rule）,25,1.3.1 批量法则（Batch Rule）,当市场竞争以产品质量和生产成本为决定因素时，大批量生产方式显示了巨大的优越性。与中小批量生产相比，大批量生产可取得明显的经济效果，这就是所谓的“批量法则”（Batch Rule）。 批量法则以成本分析为基础。产品在其全生命周期内的总生产成本可近似表达为：,式中 CA 产品全生命周期总生产成本； CF 固定成本； CV 生产单位产品可变成本； Q 生产产品总数量； k 大于1的指数。,（1-1）,26,单件产品平均生产成本CS为：,（1-2）,对式（1-2）求导，

9、并令其导数为0，可得到最低单件成本对应的产量Q0：,（1-3）,Q0称为最优生产规模。这一现象首先在汽车工业生产中被发现。 图1-12表示了总生产成本和单件生产成本与生产规模之间的关系。,1.3.1 批量法则（Batch Rule）,27,1.3.1 批量法则（Batch Rule）,28,根据批量法则，为了取得良好的经济效益，除合理地扩大产品的产量外，组织专业化协作生产是一种行之有效的方法。 专业化协作生产形式,基础零部件专业化生产 毛坯专业化生产 中小零件专业化生产 工艺专业化协作 生活服务社会化,1.3.1 批量法则（Batch Rule）,29,1.3.2 成组技术（Group Tec

10、hnologyGT）,批量法则 在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。 机床利用率 例：CA6140 车床，最大加工直径400 ，实际加工 90 以上工件直径不足 100mm，机床利用率极低。 制造周期 在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5，其余 95均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30% 。,30,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,目前，单件小批量生产的产品占机械产品总数的 70 以上，并有继续增大的趋势。解决多品种、中小批量生产的有效途径

11、是采用 GT。,31,二次相似性,结构（形状、尺寸、精度） 材料（材质、毛坯、热处理） 工艺（加工方法、加工设备）,一次相似性,机械零件之间存在相似性,这种相似性主要表现在三个方面：,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,32,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,标准件,复杂件,相似件,2025%,70%,510%,图1-14 机械产品中不同复杂程度零件分布规律,33,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,图1-15 结构相似零件组,图1-16 工艺相似零件组,34,一般性定义：GT是一门生产技术科学，研究和发掘生产活动

12、中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题分类成组，寻求解决这一组问题的相对统一的最优方案，以取得最佳效果。,机械制造领域中定义：将多种零件（部件或产品）按其相似性分类成组，并以这些零件组（部件组或产品组）为基础组织生产，实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。,GT 被认为是一种“制造哲理”（Manufacturing Philosophy），是现代制造技术的一个重要理论基础。,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,35,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,将多种零件按其相似性分类成组，人为扩大生产批量,重复使用

13、原则： 资源重复使用，降低生产成本； 作业熟练程度增加，提高生产率。,36,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）, 20世纪 50年代，前苏联院士 在其著作“成组工艺科学原理”中首次提出“成组技术”。 20世纪 60年代西欧研究 GT 形成高潮，代表人物首推阿亨工业大学 Opitz 教授，他所领导的小组进行了大量的调查研究工作，为成组技术提供了重要的理论依据。 20世纪 70年代，美国、日本接受成组技术，并迅速与计算机技术联系在一起，使其得到更好的应用。 20世纪 80、90年代， GT 与各种新的制造方式相结合，成为现代制造技术的基础。 GT发展过程：成组加工成组工艺

14、成组技术成组生产系统,37,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）, 20世纪50末、60初学习苏联，首先在纺织机械行业试点实行，有清华大学、西安交大等高校参与。 20世纪60年代中期以后，由于文化大革命，国民经济陷入混乱状态，GT 无从谈起。 20世纪70末、80初，文革以后，自上而下推行，机械部推出 4 个试点单位，并组织制定了两个编码系统（JCBM-1，JLBM-1），对 GT 发展起到了推动作用。 20世纪80年代中期后，计划经济向市场经济转轨，采用 GT 成为企业自发的行为。,38,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,基本概念零件分类编

15、码系统是用字符（数字、字母或符号）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规则和依据。, Opitz 分类编码系统（图1-18，1-19，1-20）, JLBM-1 分类编码系统（图1-21）,分类编码系统简介,39,图1-18 Opitz 分类编码系统,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,40,图1-19 Opitz 分类编码系统回转体零件形状码,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,41,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,42,图1-219 JLBM-1 分类编码系统,1.3.2 成组技术（Group Techn

16、ologyGT）,43,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,图1-22 压盖零件编码（001021103050736),44,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,1）综合零件法 综合零件包含了零件组内所有零件的结构要素，它可以是一个实际零件，但更多情况是一个假想零件。, 按综合零件编制工艺规程，则该工艺规程包含了零件组内所有零件的工艺内容。, 综合零件法多用于回转体零件的成组工艺过程设计。,2）综合路线法 将零件组内所有零件的工艺内容综合在一起，形成成组工艺。 多用于非回转体零件的成组工艺过程设计。,45,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,综合零件,图1-23 综合零件,实际零件,【例】,46,1.3.2 成组技术（Group TechnologyGT）,47,1）加工单元组织形式 成组单机 成组单元 成组流水线 成组柔性制造系统