熊良山版机械制造技术基础-第一章-机械产品的生产和开发[ppt课件]

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1、第一章 机械产品的生产和开发,第一节 机械零件的加工工艺 第二节 机械产品的开发 第三节 制造过程与生产组织,第一章 机械产品的生产和开发,机械产品的生产围绕 新产品开发、产品制造、产品销售和服务三个阶段。,新产品的开发在市场导向下，根据技术的发展和企业的资源，通过设计、试制、生产准备，推出有市场前景的产品。,产品的制造根据市场和订单所确定的批量，制造已开发的产品。,产品销售和服务以一定的渠道将产品推向市场，使企业获得相应的利润。同时为用户提供产品售后安装、调试、维修、使用指导、收集意见等服务。,第一节 机械零件的加工工艺,机械制造过程中，零件的加工是最基本的。零件的加工工艺方法分为“材料去除

2、法、材料成形法、材料累加法”。,1. 普通切削加工 利用切削刀具在机床上切除多余的金属，使工件的形状、尺寸和表面质量符合设计要求的工艺方法。 2. 特种加工 利用电能、光能对工件进行材料去除的加工方法。 3. 超精密切削加工 利用超精密车削、超精密研磨等对工件进行高精度的加工。,一、材料去除制造工艺（m0）,材料成形工艺 是利用模型使原材料形成毛坯或零件。在成形过程中，原材料的形状、尺寸、组织状态及结合状态均会改变。,二、材料成形制造工艺（m=0）,1. 铸造 将液态金属浇注到与零件的形状尺寸相适应的型腔中，经冷却凝固而获得毛坯或零件。,2. 锻压 利用锻造设备对加热或常态金属施加外力进行塑性

3、变形，形成所需的零件毛坯。包括锻造和板料冲压。,3. 粉末冶金 以金属和非金属粉末作为原料，经模具压制、烧结、整形而制成制品。,第一节 机械零件的加工工艺,三、材料累积制造工艺（m0）,材料累积制造工艺 是以微元叠加方式逐渐累积生成零件。是利用计算机对零件三维体模型数据进行处理，控制材料的累积过程，形成所需的零件。,特点：能实现快速成形，不需要刀具、夹具的作用，就可制造出任意复杂形状的零件，直接可供设计评估、投标或样件展示。此工艺可加速企业新产品的开发，提高市场竟争能力。,应用：用于产品样件的制造、模具制造和少量零件的制造。,第一节 机械零件的加工工艺,快速成形法主要有光固化法、层叠制造法、溶

4、化堆积造型法。,2. 机械产品的市场寿命周期, 介绍期 为产品作市场宣传、改进产品以及为批量生产作准备的阶段。, 成长期 产品迅速占领市场，销售额扩大。进入批量生产，成本降低，利润迅速增长。, 成熟期 市场接近饱和，产品销售量大，但增幅趋缓，企业利润丰厚。, 衰退期 市场饱和，产品价格压至极低，销售额持续下降，无利润。或市场出现升级换代的新产品。,制造业要取得良好的经济效益，应该经营好成长期和成熟期产品，加强新产品的开发。,第二节 机械产品的开发,二、新产品开发的决策,新产品创新分为 全新产品、换代产品、改进产品、仿制产品,全新产品 指应用新原理、新结构、新技术和新材料制造的前所未有的产品。,

5、换代产品 指基本原理不变，部分采用新技术、新结构或新材料，使产品的使用性能，经济指标显著改变的产品。,改进产品 指对老产品进行各种技术改造后，制造的性能有一定提高的产品。,仿制产品 指模仿市场上其它企业产品而生产的产品。,第二节 机械产品的开发,企业应该开发什么样的产品，来源于系统全面的市场调研、评价分析和科学的决策。,第二节 机械产品的开发,正确的决策至关重要,1. 开发调研,开发调研是新产品开发决策的依据。,（1）科技调研 调查科技新动态，形成产品的技术源。如技术的先进性、成熟性、可行性及风险的承担能力。,（2）市场调研 调查市场需求。分析产品可能达到的市场目标，市场可能接受的产品功能及价

6、格。,（3）竞争环境调研 研究国家的法律、法规、行业政策导向；研究国内外竞争对手的产品功能、质量、价格、经营状态。,（4）企业内部调研 研究企业资源（设备、资金、人力、技术），考虑在拟项目的优劣，确立中长和短期目标及经营策略。,第二节 机械产品的开发,2. 立项决策,新产品开发评估等级表,第二节 机械产品的开发,评估表说明,每一要素的权值可根据企业经营战略思想来定。 （1）如企业开发产品着眼于长远利益及高技术，技术评估可较高的权值。 （2）如企业着眼于经济效益，竞争能力的各项权值可高一些。 （3）总得分越高，产品越值得开发。 （4）如果对某产品的开发有了初步认定，就可对其市场、功能设计、价格进

7、行定位，然后进行产品概念设计，确定各项指标，优化产品方案，进行立项评估。,第二节 机械产品的开发,立项评估的内容：经济分析和风险分析,（1）经济分析 其方法有盈亏平衡销售量法、投资回收期法、资金利润率发、利润贴现率法。,1）盈亏平衡消售量法 是计算达到投入、产出平衡的最少销售量。,式中 Q 盈亏平衡的销售量； F 年平均固定成本； P 单位产品售价； V 单位产品变动成本。, 如果市场预测销售量超过Q, 该产品就有盈利。,第二节 机械产品的开发,2）利润贴现率法 主要反映资金的时间价值。,式中 I 产品所需要的最初投资；Ri 第i 年的税后收入； Ci 第i 年的产品总成本。 r 利润贴现率。

8、,利润现贴率法 既反映了资金的投入效益，又反映资金的时间价值，分析效果更好。,盈亏平衡销售法 分析简单，但其固定成本、销售价格及变动成本是不变的，与真实情况有出入。,第二节 机械产品的开发,（2）风险分析,新产品的开发风险 随着技术含量越高，投入越大而增大。,产品的开发风险评估包含在资金投入效益中，可采用新产品系数法来计算：, R 较大方案较佳；R =1表示最低水平，即勉强收回投资。,第二节 机械产品的开发,三、新产品开发的方式,第二节 机械产品的开发,新产品开发的顺序为：概念设计、方案设计、技术设计、工艺设计、样机试制、评审鉴定、试销、批量生产。,四、新产品开发的步骤,第二节 机械产品的开发

9、,整体产品概念由“核心部分、形式部分及延伸部分”组成。,使 用 价 值,包 装,品 质,售 后 保 证,维 修,品 牌,式 样,运 输,安 装,第二节 机械产品的开发,（2）产品的方案设计,产品方案设计 主要确定实现概念设计的总体方案。包括： 1）确定机械结构方案； 2）电气、液压传动控制方案； 3）确定外形方案； 4）绘制产品工作原理草图； 5）定出主要尺寸等。,第二节 机械产品的开发,（3）产品的技术设计,是将方案设计确定的基本结构和主要参数具体化。包括： 通过计算、分析确定重要零部件的结构、尺寸。 画出产品总图、重要零部件图、液压、电气系统图。 编写部件、通用件、标准件、外购件及材料明细

10、表。 编写设计说明书，计算重要零件的强度、刚度。 制定加工和装配的技术条件、验收的技术条件。 确定产品的技术经济指标。,技术设计后要进行设计评审，修改，完成样机制造，样机测试，设计资料完善及新产品鉴定。,第二节 机械产品的开发,（4）产品的生产设计,是指用于生产的“施工图设计”。是将经过审核和修正的技术设计具体化为生产所用的工作图。,工作步骤： 绘制全套施工图样，准备有关制造和使用所需的技术文件及各种明细表，为企业提供可靠的生产依据。, 确定生产的组织和生产设备的安排，设计制造专门的刀具、夹具、模具、检测器具等工艺装备。, 进入小批试制、销售，最后大批量生产。,第二节 机械产品的开发,五、新产

11、品开发的技术手段,现代机械制造企业均以“CAD技术”作为新产品开发的技术手段。以三维造型软件完成产品的造型及工程图纸设计。,以数控加工为主的企业、实现CIMS管理的企业或者三维曲面比较多的企业（如模具厂）中， Pro-E、Solidwork、UG三维CAD的应用较为广泛。,CAD的特点：设计信息容易以光盘，或通过互联网及局域网进行信息传递。CAD信息容易保存、修改以及容易转变为CNC数控加工程序。实现CAD/CAM/CAPP一体化。,第二节 机械产品的开发,工艺过程分为铸造、锻造、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。,一、机械制造过程,第三节 制造过程与生产组织,3. 机械制造系统,原材料

12、,存储,运输,检验,成品,能 量 系 统,信 息 系 统,制造,产品订单 生产计划,电、机械、热能源,加工图纸 工艺文件,物质系统,第三节 制造过程与生产组织,二、零件的制造过程,零件制造 是通过材料成形、机械加工、热处理等工艺方法，获取具有一定形状、尺寸、组织、力学和理化性能的零件。 零件制造的工艺主要有：材料成形工艺、机械加工工艺。,第三节 制造过程与生产组织,第三节 制造过程与生产组织,三、生产类型与生产方式,产品的用途不同，其市场的需求量也不同，即不同的产品有不同的生产批量。,如：家用电器，汽车零件市场需求量大，而专用模具、巨型发电机组的市场需求是单件，因而形成不同的生产类型。,第三节

13、 制造过程与生产组织,3）多品种小批生产 采用数控机床、加工中心及智能化技术，能使小批生产接近大批生产的效益及成本。,2. 生产规模与生产组织方式,1）大批量生产 零件加工有多工序，由自动线、专用生产线协作完成。产品的开发和大批制造中间有小批试制阶段。,4）迅速响应市场的生产 采用敏捷制造、并行工程等先进生产模式，产品的开发和生产组织之间消除了明显的界限。,第三节 制造过程与生产组织,2）单件、小批生产 采用通设备，靠人的技术或技艺来完成。产品的开发和生产过程结合一体。,第三节 制造过程与生产组织,企业组织产品生产的现有模式,四、制造哲理与生产模式,1. 大批量制造,生产特点 生产准备终结时间

14、短、加工的装卡和换刀时间较少。基本加工时间所占比例较大。高切削速度，大进给量。,第三节 制造过程与生产组织,1）制造中，为防止质量事故、设备故障因素的超量投料。 2）工作进度不平衡，设备有闲置时间。 3）工作准备时间长（工装准备，编制数控程序、对刀）。 4）工件在机床工序间的运输时间长，装夹、检测时间长。,2. 多品种、小批量制造,近年在欧、美、日的制造业中，产品的70%75%是按多品种、小批量的生产方式组织的。,多品种、小批量制造宗旨 减少制品流通时间，提高机床利用率，缩短辅助生产时间，赢得市场竞争时间。,第三节 制造过程与生产组织,多品种、小批量制造出现的瓶颈：,多品种、小批量制造方法,1

15、）采用数控机床（CNC）、加工中心及传感器检测系统、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等自动化制造系统。,2）采用准时生产（JIT），即在需要的时间生产需要数量的合格品，及生产监控法，即在生产线中保证进入下工序的是100%的合格品。,3）采用基于网络的远程设计及制造信息，开展敏捷制造方式（虚拟公司与动态联盟），实现快速响应市场。,第三节 制造过程与生产组织,虚拟制造公司及其特点,1）充分利用现有资源与技术。大大缩短产品上市时间。,2）全球优化组织制造资源，可获得最好质量及较低经济成本。,3）不需要固定资产的再投资，避免了固定资产的投资风险。可获得稳定的利润。,4）虚拟企业的各参组单元实现网络化的通信、协商和交流，而不是树状的集中决策与控制方式。,第三节 制造过程与生产组织,是通过计算机网络，在全球范围内选取最优的制造资源组成的联盟，通过网络、数据库、多媒体等技术的支撑来协调设计、制造、装配、销售活动。其特点：,结束,第一章,机械产品的 生产和开发,