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1、Machine Manufacturing Engineering,机 械 制 造 工 程 学,2019年7月3日,绪 论,机械制造工业的地位和作用 我国制造业的现状 机械制造业的发展 机械制造工程学的研究对象 教材及主要参考书目 考核方式,机械制造工业是国民经济各部门的装备部，国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在很大程度上取决于机械工业所能提供装备的技术性能、质量和可靠性。 因此，机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。,一、机械制造工业的地位和作用,没有发达的制造业就不可能有国家的真正繁荣与强大； 国与国之间的竞争主要是制造业的竞争, 一个没有制造能力的民
2、族是没有希望的民族； 高度发达的现代制造业是一个国家综合国力和国际竞争力的集中体现。 - 中科院院长：路甬祥院士,一、机械制造工业的地位和作用,一、制造业的地位和作用,制造业是指对采掘的自然物质资源和工农生产的原材料进行加工和再加工，为国民经济其他部门提供生产资料，为全社会提供日用消费品的社会生产制造部门。 机械制造业的任务：“围绕各种工程材料的加工技术，研究其工艺并设计和制造各种工艺装备，也为新兴的产业群提供从未有过的技术装备。”,一、制造业的地位和作用,制造业是国民经济的支柱产业，没有发达的制造业就不可能有国家真正的繁荣和富强。 美国：68%的财富来源于制造业； 日本：49%的GDP来源于
3、制造业； 中国：制造业的工业增加值约占GDP的35%，超过1/3的 国民生产总值(GNP)由制造业创造。,制造技术支持着制造业的健康发展，先进的制造技术使一个国家的制造业乃至国民经济处于有竞争力的地位。忽视制造技术的发展，就会导致国家经济的衰退。,事例1,半导体、晶体管是美国发明的，由此兴起的微电子工业也可以说纯粹是美国的首创工业。 然而在20世纪的7080年代间不到十年的时间里，其半导体的市场份额由60降到了40，消费电子产品则几乎全军覆没。电视机仅有15的国内市场，其余全部被日本占领。,事例2,汽车的大批大量生产方式出自美国，汽车工业也成为美国的最大工业。 1955年：美国进口汽车仅占1；
4、 1987年：美国进口汽车上升到31； 1989年：美国汽车世界市场占有率从75 下降到25。,事例3,在机床行业： 美国：1980年NC机床自给率80，19811987 年，机床企业从1400家减少到500家， 进口率达50% ； 日本：1988年机床产值居世界首位，占世界 总量1/4。,由此可以看出： 经济的竞争归根结底是制造技术和制造能力的竞争。,一、机械制造工业的地位和作用,二、我国制造业的现状,20世纪50年代我国仅能生产普通机床，60年代开始研制生产精密机床，70年代能够生产专用机床和自动线，80年代开始批量生产数控机床。 我国数控机床产量从2001年的1.7万台增至2008年的1
5、2.2万台，数控机床产量跃居世界第一，95%的经济型数控系统和一些中高档数控系统由国内制造。,二、我国制造业的现状,我国已能生产6轴5联动的数控系统。但可靠性、无故障率都低于国外的一些同类产品。,二、我国制造业的现状,机械工业占全国工业的比重在1/51/3。 机械工业的发展速度高于同期工业的平均增长速度。 增强了提供大型成套设备、关键设备及汽车的能力。 企业产品开发能力和制造技术有了长足进步。约9的企业已迈入高技术企业；7的企业成为外向型企业；66的企业建立了专门的技术开发机构。,二、我国制造业的现状,制造业的人均劳动生产率远远落后于发达国家，为美国的1/25、日本的1/26、德国的1/20；
6、 制造业结构偏轻，表现为装备制造在制造业中的比重仅为26.5，远低于美国41.9、日本43.6、德国46.4； 低生产率：仅为美国的4.37； 低创新能力：基本没有自主产品开发能力。,二、我国制造业的现状,2006年中国汽车产量达720万辆，德国的汽车产量为580万辆，同年，日本首次超过美国成为全球最大汽车生产国。全球四大汽车生产国依次是日本、美国、中国和德国。 2009年10月，中国首次迈进千万辆级汽车生产大国的行列，中国汽车工业用7年的时间创造了过去53年的总产量。 2011年，国产汽车产量为1841.8万辆，销量为1850万辆，产销量分别增长0.8%和2.4%，增速为13年来最低。 20
7、12年，国产汽车产、销量分别达到1927.18万辆和1930.64万辆，同比增长4.63%和4.33%，继续保持平稳低速增长。这是中国汽车产销连续第4年保持世界领先。,二、我国制造业的现状,“十二五”规划：预测2015年中国汽车产量将达到2500万辆，约占当年世界汽车产量的30%。 “十二五”规划：预计2015年，我国乘用车产量为2031万辆，占汽车总产量的比重约为81%；预计2015年我国商用车产量为469万辆，占汽车总产量的比重约为19%。,二、我国制造业的现状,光纤制造设备的 100% 集成电路芯片制造设备的 85% 主要机械产品的技术来源 57%,依靠进口,2008年，我国作为世界机械
8、制造大国、第二机械、电气与交通运输设备出口大国，已经屹立于世界机械制造大国之林。 中国是一个制造大国，但不是强国。,制造强国的主要标志,具备强大的产品自主开发能力和技术创新能力，拥有大批具有自主知识产权的重要产品和国际领先的重要制造技术, 拥有众多国际知名品牌。 拥有一批具有国际竞争力的制造企业及强大的营销网络，拥有一批具有工程总承包能力的设计和工程公司。 拥有一支具有国际竞争力的工程技术经营管理和技术工人队伍，具有卓有成效的人才培训体系。,形成具有国际先进水平的技术标准和法规体系，并在一些重要领域引领国际标准的制定及全球应用。 形成若干在国际上知名，各具特色的制造业聚集地或制造中心。 依托强
9、大的装备制造业为基础，能够及时提供各行业所必需的保证技术，要求具有国际竞争力的先进装备。,制造强国的主要标志,二、我国制造业的现状,我国机械制造业面临的挑战 我国机械制造业取得了瞩目的成绩，但还面临着一些必须充分重视的挑战和问题： 创新能力不强，核心竞争力不足； 机械产品附加值较低，品牌竞争力弱； 能耗高，效率低； 信息化水平较低。,三、机械制造业的发展,大约在200万年以前，人类的祖先已经开始选择和利用树枝、石料和兽骨等制作工具。,三、机械制造业的发展,新石器时代的舞蹈纹彩陶盆(33002050 B.C. China),三、机械制造业的发展,古代埃及人的纺织作坊（约1600 B.C）,珍妮纺
10、纱机（1764）,现代纺纱机,卡特赖特纺纱机（1785）,三、机械制造业的发展,1797年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床(英国),三、机械制造业的发展,1952年制造的数控机床(美国),三、机械制造业的发展,机械制造工艺方法进一步完善与开拓,如：激光加工、电加工、射流加工、快速原型制造技术等先进的加工方法都在不断的完善与发展。,水射流加工： 压力可达：1001000 MPa，流量：0.525l/min，水流速:500900m/s 切割180mm钢板，切口公差:：0.060.25mm，切口仅：0.015mm,三、机械制造业的发展,机械制造工艺方法进一步完善与开拓,叶轮照片：,三、机械制造业的发展
11、,机械制造工艺方法进一步完善与开拓,3D打印技术：,加工技术向高精度发展,预测：21世纪初(前30年)， 普通加工：1m 精密加工：0.01 m 超精密加工：0.001 m(1nm),21世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进,三、机械制造业的发展,加工技术向高精度发展,三、机械制造业的发展,加工技术向高精度发展,三、机械制造业的发展,扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope，简称STM) STM大都采用这种测量模式，纵向测量分辨率最高可以到0.01nm。,加工技术向高精度发展,三、机械制造业的发展,加工技术向高度自动化方向发展,随着计算机技术的发展，相继
12、出现CNC机床、柔性制造系统FMS (Flexible Manufacturing System)、计算机集成制造系统CIMS (Computer Integrated Manufacturing System)。,三、机械制造业的发展,CIMS,21世纪初机械制造业的发展趋势,柔性化工艺装备和工艺路线能适应生产各种产品品种 及规格的需要，能适应快速更换工艺、更换产品的需要； 灵捷化使生产能力转化为产品并推向市场的准备时间最短，工厂机制能灵活转向； 智能化智能化既是柔性化、自动化的重要组成部分，又是其延伸及发展； 信息化以信息力量为主导、借助于物质和能量生产价值，这一转变将使信息产业和智力产业
13、成为主导产业。,三、机械制造业的发展,三、机械制造业的发展,机械制造工程学,三、机械制造业的发展,三、机械制造业的发展,四、本课程的研究对象,机械制造工程学是以机械制造中的工艺问题为研究对象的一门应用性制造技术学科。主要研究各种机械的制造过程和方法。主要的研究范围是零件的机械加工和产品的装配两部分。 现代制造追求的目标：“高质量、高效率、低成本和自动化”,事例1注塑机,事例1注塑机,等深度螺杆的加工,事例1注塑机,不等深度螺杆的加工,事例1注塑机,在滚齿机上用蜗轮滚刀加工蜗轮,事例2彩色立体照片,事例3计算机显示器,实现零件的加工应考虑的问题,1.毛坯通过什么样的工艺路线加工成合格零件,2.选
14、择什么样的机床和工艺装备,3.使用什么样的刀具,4.工件的装夹方法,5.检测加工表面质量，包括精度和加工表面状态,6.需要研究切削加工机理和切削加工过程中的现象,7.需要考虑机器的装配方法,制造工艺,机床工作原理,刀具的设计与制造,定位原理,装配工艺,优化加工过程,加工精度及表面质量,课程的特点,1.实践性强； 与生产实际的联系十分密切，有实践知识才能在学习时理解得比较深入和透彻，因此要注意实践知识的学习和积累。 2.内容广泛； 课程内容上在不断地更新和充实。机械制造工程学它包括机械制造工艺学、金属切削原理与刀具、金属切削机床与夹具设计及金属工艺学冷加工部分。 3.灵活多变。 有不少设计方法方面的内容，需要从工程应用的角度去理解和掌握，因为工程问题和理论问题是有差别的。,学时数的分配,五、教材及主要参考书目,教材： 机械制造工程学李伟 谭豫之主编，机械工业出版社。 主要参考资料： 机械制造技术基础第2版韩秋实主编，机械工业出版社。 机械制造工程原理冯之敬主编，清华大学出版社。 机械制造工艺学王启平主编，哈尔滨工业大学出版社。 机械制造工艺学上册，王先逵主编，清华大学出版社。 机械制造技术基础张福润主编，华中理工大学出版社。,六、考核方式,统一的期末考试 70% 平时成绩(实验、作业、出勤) 30%,
