机械制造技术概述课件

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1、第第1 1章章 机械制造技术概论机械制造技术概论本章要点大、小制造概念制造系统先进制造哲理机械制造方法1机械制造技术基础机械制造技术基础第第1章章 机械制造技术概论机械制造技术概论Introduction1.1 制造与制造系统制造与制造系统Manufacturing and Manufacturing System2输入输出+ +- -转变转变效益生产定义生产定义从系统的观点，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1-1。 生产财富有形 （产品）无形 （服务）图图1-1 生产的定义生产的定义转变效率：生产率 = 输出/输入 生产要素( (5M5M) )生产对象（原

2、材料）生产资料（直接、间接）劳动力信息（知识、技能、情报）资金1.1.1 生产与制造生产与制造生产过程转变过程生产率materialmachinemoneymanmessage3 狭狭义义理理解解（小小制制造造）：生生产产过过程程从从原原材材料料成成品品直直接接起起作作用用的的那那部部分分工工作作内内容容，包包括括毛毛坯坯制制造造、零零件件加加工、产品装配、检验、包装等具体操作（物质流）。工、产品装配、检验、包装等具体操作（物质流）。 广义理解广义理解( (大制造）：大制造）：制造包括制造企业的产品设计、制造包括制造企业的产品设计、制造包括制造企业的产品设计、制造包括制造企业的产品设计、材料选

3、择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有材料选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有材料选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有材料选择、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。内在联系的运作和活动。内在联系的运作和活动。内在联系的运作和活动。 美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业。列为制造业。1.1.1 生产与制造生产与制造 制造制造 制造业制造业4第一产业农业林业渔业畜牧业矿业采石业石油业第二产业航天航空纺织、服装汽车、装备、重型机械冶金、钢铁、金属制品食品、饮料化工、石油精炼计算机、半导体、电

4、器建筑、建材日用消费品玻璃、陶瓷、造纸制药橡胶、塑料制品能源、电力出版第三产业银行、金融服务、保险通讯、资讯教育、医疗、保健娱乐、旅馆、餐饮、旅游政府法律机构房地产修理与维护商业（零售、批发）交通、运输表表1-1 第一、二、三产业的划分第一、二、三产业的划分1.1.1 生产与制造生产与制造5制造技术制造技术 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。种手段的总和，称为制造技术。运用一定的知识、技能运用一定的知识、技能操纵可以利用的物质、工具操纵可以利用的物质、工具采取有效的方法采取有效的方法 手段包括手段包括 与大、

5、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也有与大、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。理系统。 1.1.2 制造系统制造系统6制造系统结构制造系统结构图图1-2 制造系统功能结构制造系统功能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

6、理财务生产管理工程设计采购车间制造（加工、装配、检验、输送、存储 ）质量控制1.1.2 制造系统制造系统7制造系统特性制造系统特性软件硬件图图1-3 制造系统结构特性制造系统结构特性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。1.1.2 制造系统制造系统8 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图图1-4 制造系统的物质流制造系统的物质流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1.1.2 制造系统制造系统9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

7、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图图1-5 汽车生产物流示意图汽车生产物流示意图1.1.2 制造系统制造系统10需求订货信息生产计划信息进度计划信息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图图1-6 制造系统的程序特性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

8、度出发如何使生产活动达到最佳化。1.1.2 制造系统制造系统11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（车间或现场）原材料产品与服务能源能量流制造系统的五种流制造系统的五种流1.1.2 制造系统制造系统12 在在商商品品经经济济高高度度发发展展的的今今天天，科科学学与与技技术术的的界界限限开开始始变变得得模模糊糊，纯纯粹粹的的科科学学研研究究不不断断萎萎缩缩, ,原原因因是是得得不不到到足足够够的的经经费费支支持持，许许多多科科学学研研究究从从一一开开始始就就有有明明确确的的应用前景（例如应用前景（例如: :超导技术、克隆技术等）。超导技术、克隆

9、技术等）。科学与技术科学与技术 科科学学 认识世界，基本方法是“分析”，基本形式为“发现、揭示”。 技技术术 改造世界，基本方法是“综合”，基本形式为“发明、创造、改进”。1.1.3 制造技术制造技术13机械制造技术基础机械制造技术基础第第1章章机械制造技术概述机械制造技术概述Introduction1.2 制造业的发展及其制造业的发展及其 在国民经济中的地位在国民经济中的地位Development of Manufacturing Industry and its Position in National Economy141.2.1 制造业的发展制造业的发展 1717世世纪纪6060年年代

10、代，瓦瓦特特改改进进蒸蒸汽汽机机，标标志志第第一一次次工工业业革革命命兴起，工业化大生产从此开始兴起，工业化大生产从此开始 1818世世纪纪中中，麦麦克克斯斯韦韦尔尔建建立立电电磁磁场场理理论论，电电气气化化时时代代开开始始 2020世世纪纪初初，福福特特汽汽车车生生产产线线，泰泰勒勒科科学学管管理理方方法法，标标志志自动化时代到来（以大量生产为特征自动化时代到来（以大量生产为特征MassProductionMassProduction） 二二战战后后，计计算算机机、微微电电子子技技术术，信信息息技技术术及及软软科科学学的的发发展展，以以及及市市场场竞竞争争的的加加剧剧和和市市场场需需求求多多

11、样样性性的的趋趋势势，使使中中小小批批量量生生产产自自动动化化成成为为可可能能，并并产产生生了了综综合合自自动动化化和和许许多多新的制造哲理与生产模式。新的制造哲理与生产模式。 进进入入2121世世纪纪，制制造造技技术术向向自自动动化化、柔柔性性化化、集集成成化化、智智能化、精密化和清洁化能化、精密化和清洁化的方向发展。的方向发展。151.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 国国民民经经济济的的支支柱柱产产业业，国国民民经经济济总总收收入入的的60%以以上上来来自自制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。 美美国国：约约1/1/

12、4 4人人口口直直接接从从事事制制造造业业，其其余余人人口口中中又又有有约约半半数人所做工作与制造业有关。数人所做工作与制造业有关。 日日本本由由于于重重视视制制造造业业，二二次次大大战战后后3030年年时时间间，发发展展成成为为世界经济大国。世界经济大国。机械制造业是制造业的基础机械制造业是制造业的基础, ,是重中之重。是重中之重。与与此此相相反反，美美国国在在一一段段相相当当长长时时间间内内忽忽视视了了制制造造技技术术的的发发展展，结结果果导导致致经经济济衰衰退退，竞竞争争力力下下降降，出出现现在在家家电电、汽汽车车等等行行业业不不敌敌日日本本的的局局面面。直直至至上上世世纪纪8080年年

13、代代初初，美美国国才才开开始始清清醒醒，重重新新关关注注制制造造业业的的发发展展，至至19941994年年美美国国汽汽车车产产量重新超过日本。量重新超过日本。161.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 纺织机械动力机械家用电器通讯设备出版印刷网络媒体文化娱乐冶金机械建筑机械交通工具环保设备军事装备医疗设备机器制造农业机械化工设备制制 造造 业业图图1-7 当今制造业的社会功能当今制造业的社会功能 图1-7显示了当今制造业的社会功能。171.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 19631963年年19831983年年美日两国汽车产量在世界市场所占份额

14、美日两国汽车产量变化181.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 东芝事件 多轴数控机床改进核潜艇性能2020世纪世纪8080年代初，日本东芝机械公司背着巴黎统筹委员会向前苏年代初，日本东芝机械公司背着巴黎统筹委员会向前苏联出售高精密的加工船用螺旋桨的数控机床，这一震动国际政坛联出售高精密的加工船用螺旋桨的数控机床，这一震动国际政坛的事件称为的事件称为“东芝事件东芝事件”。背景始于美国和前苏联核潜艇技术的。背景始于美国和前苏联核潜艇技术的竞争。美国海军第一次丧失对苏联海军舰艇的水声探测优势，直竞争。美国海军第一次丧失对苏联海军舰艇的水声探测优势，直到今天，美国海军仍没有绝对

15、把握去发现新型的俄罗斯潜艇。到今天，美国海军仍没有绝对把握去发现新型的俄罗斯潜艇。 191.2.3 我国机械制造业面临的机遇和挑战我国机械制造业面临的机遇和挑战我国机械制造业与世界发达国家的差距我国机械制造业与世界发达国家的差距 困困难难：技技术术上上落落后后，资资金金不不足足，资资源源短短缺缺，管管理理体体制制、周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机） 机机遇遇：中中国国已已加加入入WTOWTO；制制造造业业的的世世界界格格局局已已经经和和正正在在发发生生重重大大变变化化，欧欧、亚亚、美美三三分分天天下下局局面面正正在在形形成成，世世界界经经济济

16、重重心心开开始始向向亚亚洲洲转转移移已已出出现现征征兆兆，制制造造业业的的产产品品结结构、生产模式也在迅速变革之中构、生产模式也在迅速变革之中 机遇与挑战机遇与挑战 发展迅速，成绩瞩目发展迅速，成绩瞩目存存在在阶阶段段性性的的差差距距: :产产品品质质量量和和水水平平不不高高，技技术术开开发发能能力力不不强强，基基础础元元器器件件和和基基础础工工艺艺不不过过关关，生生产产率率低低下下，科科技投入严重不足。技投入严重不足。 机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。 挑战与机遇并存。挑战与机遇并存。 201.3.3 我国机械制造业面临的机遇和挑战我国

17、机械制造业面临的机遇和挑战神州神州5 5号号 神州5号宇宙飞船21机械制造技术基础机械制造技术基础第第1章章机械制造技术概述机械制造技术概述Introduction1.3 先进制造哲理与先进制造哲理与先进生产模式先进生产模式Advanced Manufacturing Philosophy and Production Model 22大批量生产方式的产生大批量生产方式的产生 “ “技技艺艺” ”型型生生产产时时代代工工业业革革命命开开始始至至2020世世纪纪初初，机机器器代代替替人人力力成成为为生生产产主主要要方方式式，但但仍仍以以作作坊坊式式的的单单件件生生产产为为主主，由由于于机机器器精

18、精度度不不高高，产产品品质质量量主主要要靠靠从从业业人人员的技艺来保证员的技艺来保证 大大批批量量生生产产方方式式（MassMassProductionProduction）2020世世纪纪初初，福福特特汽汽车车公公司司在在底底特特律律建建立立了了世世界界上上第第一一条条自自动动生生产产线线，标志大批量生产时代的开始标志大批量生产时代的开始 技技艺艺不不再再重重要要由由于于机机器器精精度度的的提提高高，加加上上互互换换性性原理的推行，加工和装配工作变得简单原理的推行，加工和装配工作变得简单大大批批量量生生产产方方式式特特点点生生产产周周期期短短，生生产产效效率率高高，生产成本低，产品质量好生产

19、成本低，产品质量好 1.3.1 批量法则批量法则（Batch Rule） 231.3.1 批量法则批量法则（Batch Rule） 批量法则批量法则当当市市场场竞竞争争以以产产品品质质量量和和生生产产成成本本为为决决定定因因素素时时，大大批批量量生生产产方方式式显显示示了了巨巨大大的的优优越越性性。与与中中小小批批量量生生产产相相比比，大大批批量量生生产产可可取取得得明明显显的的经经济济效效果果，这这就就是是所所谓谓的的“批量法则批量法则”（BatchRuleBatchRule）。）。 批批量量法法则则以以成成本本分分析析为为基基础础。产产品品在在其其全全生生命命周周期期内内的总生产成本可近似

20、表达为：的总生产成本可近似表达为：式中式中 C CA A 产品全生命周期总生产成本；产品全生命周期总生产成本； C CF F 固定成本；固定成本； C CV V 生产单位产品可变成本；生产单位产品可变成本； Q Q 生产产品总数量；生产产品总数量； k k 大于大于1 1的指数。的指数。 （1-11-1）24 单件产品平均生产成本单件产品平均生产成本C CS S为：为： （1-21-2） 对式（对式（1-21-2）求导，并令其导数为）求导，并令其导数为0 0，可得到最低单件成，可得到最低单件成本对应的产量本对应的产量Q Q0 0： （1-31-3） Q Q0 0称称为为最最优优生生产产规规模模

21、。这这一一现现象象首首先先在在汽汽车车工工业业生生产产中被发现。中被发现。 图图1-121-12表表示示了了总总生生产产成成本本和和单单件件生生产产成成本本与与生生产产规规模模之间的关系。之间的关系。 1.3.1 批量法则批量法则（Batch Rule） 251.3.1 批量法则批量法则（Batch Rule） 生产量Q生产成本Q0图图1-8 生产成本与生产量的关系生产成本与生产量的关系CACSCF26专业化协作与扩散生产专业化协作与扩散生产 根据批量法则，为了取得良好的经济效益，除合理地根据批量法则，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扩大产品的产

22、量外，组织专业化协作生产是一种行之有效的方法。效的方法。 专业化协作生产形式专业化协作生产形式l l 基础零部件专业化生产基础零部件专业化生产 l l 毛坯专业化生产毛坯专业化生产 l l 中小零件专业化生产中小零件专业化生产 l l 工艺专业化协作工艺专业化协作 l l 生活服务社会化生活服务社会化 1.3.1 批量法则批量法则（Batch Rule） 271.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 批量法则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。 机床利用率机床利用率

23、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%。多品种、中小批量生产中存在的问题多品种、中小批量生产中存在的问题281.3.2 成组技术成组技术（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是采用GT。595调整、装夹、对刀、检测等切削3070加工时间运输与等待时间制造周期加工时间图图1-9 多品种、中小批量

24、生产的时间分配多品种、中小批量生产的时间分配291.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） GTGT发展简况发展简况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：成组加工成组工艺成组技术成组生产系统301.

25、3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 我国我国GTGT发展简况发展简况 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。 31GTGT定义定义 一一般般性性定定义义：GTGT是是一一门门生生产产技技术术科科学学，研

26、研究究和和发发掘掘生生产产活活动动中中有有关关事事物物的的相相似似性性，并并充充分分利利用用它它，即即把把相相似似的的问问题题分分类类成成组组，寻寻求求解解决决这这一一组组问问题题的的相相对对统统一的最优方案，以取得最佳效果。一的最优方案，以取得最佳效果。 机机械械制制造造领领域域中中定定义义：将将多多种种零零件件（部部件件或或产产品品）按按其其相相似似性性分分类类成成组组，并并以以这这些些零零件件组组（部部件件组组或或产产品品组组）为为基基础础组组织织生生产产，实实现现多多品品种种、中中小小批批量量生生产产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。 GT

27、GT 被被认认为为是是一一种种“ “制制造造哲哲理理” ”（Manufacturing Manufacturing PhilosophyPhilosophy），是现代制造技术的一个重要理论基础。是现代制造技术的一个重要理论基础。1.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 321.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 图图1-10 成组技术基本原理成组技术基本原理产品部件零件零件组ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4 将多种零件按其相似性分类成组，人为扩大生产批量将多种零件按其相似性分类成组，人为扩大生产批量 重复使用原则：重复使用原则

28、： 资源重复使用，降低生产成本；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。作业熟练程度增加，提高生产率。GTGT基本原理基本原理33GTGT的客观基础的客观基础二次相似性结构（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 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 机械产品中各类零件出现有明显的规律性（图机械产品中各类零件出现有明显的规律性（图1-111-11）正是由于正是由于70%70%左右的零件属于相似件，构成实施成组技左右的零件属于相似

29、件，构成实施成组技术的客观基础。术的客观基础。341.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 标准件复杂件相似件相似件2025%70%510%零件复杂程度零件出现频数图图1-11 机械产品中不同复杂程度零件分布规律机械产品中不同复杂程度零件分布规律351.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 结构相似零件组工艺相似零件组361.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 零件分类编码系统零件分类编码系统 基基本本概概念念零件分类编码系统是用字符（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。德国

30、的Opitz分类编码系统 瑞士的瑞士的SulzerSulzer分类编码系统分类编码系统 荷兰的荷兰的MiClassMiClass分类编码系统分类编码系统 日本的日本的KKKK分类编码系统分类编码系统 中国的中国的JLBM-1JLBM-1分类编码系统分类编码系统 分类编码系统分类编码系统371.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） JLBM-1分类编码系统简介（图1-12）JLBM-1系统的含义是机械零件编码系统，是我国机械工业部于1984年颁发的一项指导性技术文件。JLBM-1系统由15个码位组成。第1、2码位表示零件的名称类别，采用零件的功能和名称作为标志，以矩阵

31、表形式表示。其特点是信息容量大，同时也便于设计部门检索。第39码位是形状与加工码。依次表示回转体零件和非回转体零件的外部形状、平面、孔及辅助加工的情况。第1015码位是辅助码。表示零件的材料、毛坯、热处理、主要尺寸和精度的特征。主要尺寸码规定了大型、中型及小型三个段。精度规定了低、中等、高及超高精度四个等级。38名称类别名称类别粗分类粗分类0123456789回回转转类类零零件件非非回回转转类类零零件件轮盘类轮盘类环套类环套类销杆轴销杆轴齿轮类齿轮类异形件异形件专用件专用件杆条类杆条类板块类板块类座架类座架类箱体类箱体类名称类别名称类别细分类细分类0123456789盘盖盘盖防护盖防护盖法兰盘

32、法兰盘带轮带轮手轮手轮离合器离合器分度盘分度盘滚轮滚轮活塞活塞其它其它回转类零件的形状及加工码回转类零件的形状及加工码外部外部形状形状加工加工基基本本形形状状功功能能要要素素内部内部形状形状加工加工基基本本形形状状功功能能要要素素平面平面曲面曲面加工加工外外平平面面内内平平面面辅辅助助孔孔成成形形刻刻线线辅助码辅助码 材材 料料 毛毛坯坯原原始始形形状状 热热处处理理主要主要尺寸尺寸 精精度度 直直径径或或宽宽度度 长长度度非回转类零件形状及加工码非回转类零件形状及加工码图图1-12 JLBM-1 分类编码系统分类编码系统1.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 3

33、91.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 图图1-13 压盖零件编码压盖零件编码（0736)240700.80.8其余3.2401）成组生产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(FMS)图图1-14 成组单元机床布置形式成组单元机床布置形式成组生产单元成组生产单元a）机群式布局 G G GDDMM进出料口 L L L L L L A AMMb）成组单元布局 L L L M M D D G G A出料口进料口1.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 411.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT）

34、 FMS自动仓库工厂计算机中央计算机物流控制计算机信息传输网络加工单元1加工单元2加工单元n运输小车工夹具站1.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 成组技术在设计中的应用成组技术在设计中的应用 利利用用零零件件编编码码，检检索索相相似似零零件件，减减小小重重复复设设计计工工作作量量（据据统统计计，一一项项新新产产品品中中有有70%70%以以上上的的零零件件设设计计可可以以借借鉴鉴或或直直接接引引用用原原有有的的设设计计）。同同样样利利用用产产品品和和部部件件的的继继承承性性，对对产产品品及及部部件件进进行行编编码码，通通过过检检索索、调调出出和和利利用用已已有有相

35、相类类似似设设计计，可可显显著著减减少少新新设设计计的的工工作作量量（参参数数化化设计技术的发展使这一效果更加显著设计技术的发展使这一效果更加显著）。）。 提高设计标准化程度提高设计标准化程度设计标准化是工艺标准化的前提。设计标准化是工艺标准化的前提。零件标准化内容零件名称标准化零件结构标准化零件标准化431.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 零件结构标准化等级与标准化要素之间的关系：标准化等级简单标准化基本标准化主要标准化完全标准化标准化要素功能要素基本形状功能要素配置主要尺寸 设计标准化与工艺标准化的关系：基本形状标准化主要工艺过程（工艺路线）标准化功能要素

36、标准化工序、工步标准化功能要素配置标准化次要工序及工艺顺序标准化主要尺寸标准化工艺装备标准化设计标准化工艺标准化441.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 成组技术在加工工艺方面的应用成组技术在加工工艺方面的应用实施成组工艺，可扩大生产批量，使先进、高效的生产实施成组工艺，可扩大生产批量，使先进、高效的生产设备和生产工艺得以应用，从而使多品种、中小批量生产设备和生产工艺得以应用，从而使多品种、中小批量生产可取得接近大批量生产的经济效果。可取得接近大批量生产的经济效果。 采用成组加工和成组工艺，有利于设计和使用成组工艺采用成组加工和成组工艺，有利于设计和使用成组工艺

37、装备。装备。pp成组加工是指将某一工序中加工方法、安装方式和机床调成组加工是指将某一工序中加工方法、安装方式和机床调整相近的零件组成零件组，放在一起加工，以减少机床调整整相近的零件组成零件组，放在一起加工，以减少机床调整工作量和提高加工效率。工作量和提高加工效率。pp成组工艺是将一组加工工艺过程相似的零件，放在一起形成组工艺是将一组加工工艺过程相似的零件，放在一起形成零件组，制订统一的加工工艺过程。成零件组，制订统一的加工工艺过程。451.3.2 成组技术成组技术（Group TechnologyGT） 成组技术在管理中的应用成组技术在管理中的应用 要求按工艺相似零件组（而非按产品）安排生产计

38、划，需要打破旧的生产计划方式，而代之以按零件组安排生产进度计划。除了要转变传统观念以外，采用计算机辅助生产管理方法也是必要的。 成组生产单元是一种先进的生产组织形式，在成组生产单元内，零件加工过程被封闭起来，责、权、利集中在一起，生产人员不仅负责加工，而且共同参与生产管理与生产决策活动，使其积极性能够得到充分发挥。 按成组工艺进行加工，可使零件加工流向相同，这不仅有利于减少工件运动距离，在安排作业计划时，也有规则可循。461.3.3 计算机集成制造计算机集成制造（CIM） CIM(computerintegratedmanufacturing)CIM(computerintegratedman

39、ufacturing)提出提出 CIMCIM一一词词首首先先由由Dr.Dr.J.HarringtonJ.Harrington于于19731973年年提提出出，其其两两个个基本观点：基本观点： CIMCIM概概念念提提出出后后，未未被被立立即即接接受受，因因条条件件不不成成熟熟。直直至至2020世世纪纪8080年年代代初初，各各项项单单元元技技术术（CADCAD、CNCCNC、CAPPCAPP、MISMIS、FMCFMC、FMSFMS）得得到到充充分分发发展展，并并形形成成一一个个个个自自动动化化 “ “孤孤岛岛” ”。在在这这种种形形势势下下，为为取取得得更更大大的的经经济济效效果果，需需要将

40、这些要将这些“ “孤岛孤岛” ”集成起来，集成起来，CIMCIM概念受到重视并被实施。概念受到重视并被实施。2 2）整整个个生生产产过过程程可可以以视视为为一一个个数数据据采采集集、传传递递和和加加工工处处理的过程，最终产品可视为数据的物化表现理的过程，最终产品可视为数据的物化表现。1）企业生产活动的各个环节，从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个统一的不可分割的整体。471.3.3 计算机集成制造计算机集成制造（CIM） CIMSCIMS发展简况（国外）发展简况（国外） 欧欧共共体体1984年开始实施ESPRIT（欧洲信息技术研究战略计划），在130个合作项目中，关于CIM

41、项目占28项 日日本本CNC、DNC、FMS已处于世界领先地位，1985年通产省主持开发“筑波综合实验工厂”，相当于CIMS实验基地。 美美美美国国国国不仅企业重视，国家也极为重视，认为CIM是夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不可逆转地成为21世纪占主导地位的新的生产方式。20世纪80年代初，美国国家标准局（NBA）所属AMRF（自动化研究实验基地）建立了世界上第一个CIMS实验系统（见图1-17） 新新加加坡坡、以以色色列列、韩韩国国、巴巴西西、南南非非等等也在积极跟踪和发展CIM技术。481.3.3 计算机集成制造计算机集成制造（CIM） 主控制室辅助控制室运输小车入口出口货架车

42、削MC立式MC卧式MC清洗机CMM图图1-17 AMRF 的的 CIMS 实验系统（实验系统（FMS部分）部分）491.3.3 计算机集成制造计算机集成制造（CIM） 2020世世纪纪8080年年代代中中、后后期期，CIMCIM逐逐渐渐开开始始实实施施，并并显显示示出出明明显显的的效效益益提提高高企企业业的的生生产产率率和和市市场场竞竞争争能能力力。以以往往，竞竞争争力力主要取决于生产率，现今更重要的是对市场的响应能力。主要取决于生产率，现今更重要的是对市场的响应能力。 信信息息时时代代的的到到来来, ,使使世世界界正正在在“ “变变小小” ”。世世界界大大市市场场的的发发展展，使使竞竞争争更

43、更加加激激烈烈，这这一一方方面面极极大大地地促促进进了了社社会会的的发发展展，另另一一方方面面也也给给企企业业造造成成了了严严酷酷的的“ “生生存存环环境境” ”。企企业业为为求求得得生生存存和和发发展，必须在展，必须在 TQCSTQCSE E 五要素上下工夫。五要素上下工夫。T T（TimeTime）时间，加速新产品研制周期，缩短交货期时间，加速新产品研制周期，缩短交货期QQ（QualityQuality）质量质量C C（CostCost）成本成本S S（ServiceService）服务服务E E（EnvironmentEnvironment）环保环保为实现这一目标，为实现这一目标，CIM

44、CIM是一种强有力的形式。是一种强有力的形式。501.3.3 计算机集成制造计算机集成制造（CIM） CIMCIM定义定义CIM是将人及其经营知识和能力与信息技术和制造技术综合应用，以提高制造型企业的生产率和响应能力。企业所有人员、功能、信息、组织管理等方面都是集成起来的整体的各个部分。 欧共体欧共体CIM-OSACIM-OSA（开放体系结构）课题委员会：开放体系结构）课题委员会： CIM是一种哲理、思想、方法； CIMS是CIM哲理的具体体现； CIMS是一个计算机控制的闭环反馈系统，其输入是产品的需求和概念，输出的是合格的产品。 CIM CIM 与与与与CIMSCIMS511.3.3 计算

45、机集成制造计算机集成制造（CIM） 讨论讨论 整体优化整体优化是CIM的目标（相对于自动化孤岛）。 CIM 的核心是集成集成，而集成的本质是信息集成信息集成。 3M（人、机器、管理）集成，其中人人人人是核心。普渡大学T.J.Willian教授提出CIMS参考模型的两个概念： AutomabilityAutomability（可自动化性）指生产活动中可用数学形式或计算机程序描述的部分，生产活动中的这一部分内容可用计算机来进行处理。 InnovationInnovation（创新）生产活动中无法用数学形式或计算机程序描述的部分，这一部分内容仍需人来完成。他认为工业革命使人变成了机器的奴隶，新技术革

46、命则要“恢复人格”（Humanlization）。52Network DB市场信息生产过程信息技术信息原材料，能源产品MIS，BM，PMMM，LM，FMEISCADCAECAPPNCPCATDQISCAICATCAQCCMMMASCNC, MC, FMC, FMS, ROBOT, AA 图图1-18 CIMS功能模型功能模型CIMSCIMS的体系结构的体系结构指以信息的观点建立的企业模型框架（或功能模型）。CIMS功能模型通常由5个分系统组成（图1-18）。1.3.3 计算机集成制造计算机集成制造（CIM） 工程技术信息工程技术信息分系统分系统管理信息分系管理信息分系统统制造信息分系制造信息分

47、系统统质量信息分系质量信息分系统统计算机网络与数计算机网络与数据库分系统据库分系统531.3.3 计算机集成制造计算机集成制造实施实施实施实施CIMSCIMS的基本步骤的基本步骤的基本步骤的基本步骤和方法和方法和方法和方法5 5个阶段个阶段个阶段个阶段 可行性论证 系统初步设计 系统详细设计 系统实施 系统运行与维护工业发展趋势和市场竞争形势企业生产经营目标和效益分析经营成功关键因素(市场竞争力影响关键因素)制约企业成功因素的企业功能薄弱环节改善功能薄弱环节的CIMS单位技术和集成技术CIMS功能模型CIMS技术方案技术(硬软)组织管理人CIMS实施需求分析企企业业边边界界条条件件(实实力力、

48、资资源源等等情情况况)步骤步骤步骤步骤 CIMS设计的逻辑步骤如图1-19。图图1-19CIMS系统设计逻辑步骤系统设计逻辑步骤54 CE CE 与与 CIM CIM 的的目目标标都都是是为为了了赢赢得得市市场场竞竞争争，着着眼眼点点均均为为“ “TQCSTQCSE E” ”。随随着着市市场场竞竞争争的的日日趋趋激激烈烈，“ “TQCSTQCSE E” ”五五要要素素中中“ “T T” ”变变的的越越来来越越重重要要，减减小小新新产产品品开开发发周周期期成成为为“ “TQCSTQCSE E” ”的的“ “瓶颈瓶颈” ”。 CIM CIM 着着眼眼于于信信息息集集成成与与信信息息共共享享，通通过

49、过网网络络与与数数据据库库将将自自动动化化孤孤岛岛集集成成起起来来。但但生生产产过过程程的的组组织织结结构构与与管管理理仍仍是是传传统统的的，独独立立、顺顺序序进进行行。生生产产管管理理者者在在信信息息集集成成的的基基础础上上，对对整整个个生生产产进进程程有有清清楚楚的的了了解解，从从而而可可以以进进行行有有效效的的控制，并最终在控制，并最终在 TQCSTQCSE E 上取得成功。上取得成功。CECE与与CIMCIM具有相同的背景具有相同的背景1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)55并行工程并行工程并行工程并行工程（ Concurrent Engineering

50、 CE）定义定义定义定义1988年，美国国防部防卫分析研究所（IDA）发表R338 报告： 并并行行工工程程（CECE）是是对对产产品品及及其其相相关关过过程程（包包括括制制造造过过程程和和支支持持过过程程）进进行行并并行行、一一体体化化设设计计的的一一种种系系统统化化的的工工作作模模式式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）中所有的因素，包括质量、成本、进度与用户需求。注：支持过程 包括对制造过程的支持（原材料的获取,中间产品的库存，工艺过程设计，生产计划制定）和使用过程的支持（产品销售，使用维护，售后服务，产品报废后的处理）1.3.4 并行工程与面

51、向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)56图图1-20 顺序设计方法与并行设计方法比较顺序设计方法与并行设计方法比较需求分析产品设计过程设计原型产品a）顺序设计方法需求分析产品设计过程设计原型产品b）并行设计方法顺序方法与并行方法顺序方法与并行方法（图1-20）1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)57 组织方面产品开发组产品开发组( (项目小组，并行工程小组，多功能组项目小组，并行工程小组，多功能组) ) 设施方面计算机、网络、数据库等组成的通信设施 设计方面重视概念设计产品及相关过程设计的沟通产品开发的优化并行工程的实施并行工程的实施1.3.4 并行工程

52、与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)58 据统计，新产品提案中只有约6.5能够制造出产品，其中能够商品化的比例不到15，商品化产品进入市场后又有将近半数未能获得成功。 原因：在产品设计时对影响产品的多种因素考虑不周全，或不充分和不深入，面向“X”设计应运而生。 产品设计在产品寿命循环中占有重要的地位，它决定了产品制造成本的7080。 面向面向面向面向X X的设计的设计的设计的设计 面面向向“X”“X”的的设设计计最最初初是是以以DFMDFM（面面向向加加工工的的设设计计）和和DFADFA（面面向向装装配配的的设设计计）的的形形式式出出现现，进进一一步步发发展展，便形成了便形成了DF

53、XDFX（面向（面向“X”“X”的设计）。的设计）。 X可以指经营、销售、加工、装配、检验、使用、维护、质量、成本等。1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)59表表1-6便于加工和装配的设计规则便于加工和装配的设计规则设计规则包含内容效益减少零件数量使产品或部件包含尽可能少的零件减小装配工作量，降低在制品库存，便于管理，提高可靠性，易于维护使用标准件和通用件尽量使用标准件和通用件采用成组技术，建立生产单元减小设计、制造时间，降低设计制造成本，易于保证质量，易于维护模块化设计采用模块化设计方法，每个模块包含的零件数不宜过多减小最终产品装配时间，减小库存，缩短交货期，

54、易于保证质量，易于维护装配结构工艺性所有零件从一个方向进行装配尽量在垂直方向进行装配减少装配工作面在外部进行装配零件进入端设计倒角和锥度避免错误装配减少装配工作量，便于装配，易于保证装配质量，降低装配成本，易于维护1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)60表表1-6 便于加工和装配的设计规则（续）便于加工和装配的设计规则（续）设计规则包含内容效益减少螺纹连接尽量少用螺纹连接采用卡扣、粘接等快速连接方法减少装配工作量，便于实现自动装配设计多功能零件如紧固件和密封件合二而一减少装配工作量减少调整环节尽量减少装配时的调整环节减少装配工作量，便于装配少用柔性零件尽量少用橡

55、胶件、皮带、电缆等在装配中难于处理的柔性零件减少装配工作量，便于装配加工结构工艺性采用净成形和近净成形技术零件结构、形状尽量简单，便于加工减少加工面选用便于加工的材料制定合理的精度和表面粗糙度要求对规定的要求可以方便地进行检验避免零件上出现不必要的特征充分考虑企业的加工能力减少机械加工工作量，便于加工，便于检验，降低加工成本，减少外协加工1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)61 零件结构工艺性分析示例零件结构工艺性分析示例a） b）c） d）1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)62 零件结构工艺性分析示例（续）零件结构工艺性分析示

56、例（续）e） f）g） h）i） j）1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)63 零件结构工艺性分析示例（续）零件结构工艺性分析示例（续）k） l）m） n）o） p）1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)64 零件结构工艺性分析示例（续）零件结构工艺性分析示例（续）s） t）q） r）1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)65 零件结构工艺性分析示例（续）零件结构工艺性分析示例（续）u） v）w） x）y） z）1.3.4 并行工程与面向并行工程与面向X的设计的设计(CEDFX)661.3.5 精良生产

57、与敏捷制造精良生产与敏捷制造(LP & AM)精良生产精良生产精良生产精良生产（LeanProductionLPLeanProductionLP） MITMIT国国际际汽汽车车项项目目组组的的 James James WomackWomack 等等三三名名经经理理在在“ “The The Machine Machine That That Changed Changed the the WorldWorld” ”一一书书中中，对对日日本本丰丰田田汽汽车车公司生产方式的描述。公司生产方式的描述。 MPMP（Mass Mass ProductionProduction）大大量量生生产产是是旧旧时时

58、代代工工业业化化的的象象征征代表了高效率、低成本、高质量。代表了高效率、低成本、高质量。 LPLP是是新新时时代代工工业业化化的的标标志志只只需需一一半半人人的的努努力力，一一半半生生产产空空间间，一一半半投投资资，一一半半设设计计、工工艺艺编编制制时时间间，一一半半开开发发新新产产品时间和少的多的库存。品时间和少的多的库存。p精良生产的由来精良生产的由来67LPLPLPLP的精髓在于的精髓在于“LeanLeanLeanLean”“没有冗余没有冗余”“”“精打细算精打细算”，没有一个多余的人，没有一样多余的东西，没有一点多余没有一个多余的人，没有一样多余的东西，没有一点多余的时间；岗位设置必须

59、是增值的，不增值岗位一律撤除；的时间；岗位设置必须是增值的，不增值岗位一律撤除；工人要求是多面手，可以互相顶替。工人要求是多面手，可以互相顶替。p精良生产的实质精良生产的实质精良生产基于四条原则精良生产基于四条原则消除一切浪费消除一切浪费完美质量和零缺陷完美质量和零缺陷柔性生产系统柔性生产系统不断改进不断改进1.3.5 精良生产与敏捷制造精良生产与敏捷制造(LP & AM)68 丰田公司精良生产要点丰田公司精良生产要点 组织管理组织管理权力下放，以Team Work形式分段负责，把大量工作责任转移到生产线工人身上，建立一个能够迅速追查出全部缺陷并找出其最终原因的检测系统。 产品设计产品设计强调

60、负责人的权力与责任，由项目负责人组织多个Team Work并行工作。 市场用户市场用户“需求驱动”与“主动销售”；贯彻全面质量管理（TQC），使顾客完全满意（TCS）。 与协作厂关系与协作厂关系“利益共享，风险共担”。1.3.5 精良生产与敏捷制造精良生产与敏捷制造(LP & AM)691.3.5 精良生产与敏捷制造精良生产与敏捷制造（LP & AM） 比较项目 大量生产 精良生产追求目标 高效率、高质量、低成本 完善生产，消除一切浪费工作方式 专业分工，相互封闭 责、权、利统一的工作小组， 协同工作，团队精神组织管理 宝塔式，组织机构庞大 权利下放，扁平式组织结构产品特征 标准化产品 面向用

61、户的多样化产品设计方式 串行模式 并行模式生产特征 大批量、高效率生产 变批量、柔性化生产 供货方式 大库存缓冲 JIT方式，接近0库存质量保证 靠机床设备，事后把关 靠生产人员保证，追求零缺陷雇员关系 雇佣关系，合同约束 终身雇用，风雨同舟用户关系 靠产品质量、成本取胜 用户满意，需求驱动，主动销售供应商 合同关系，短期行为 长期合作，利益共享，风险共担p精良生产与大量生产的比较精良生产与大量生产的比较70敏捷制造敏捷制造敏捷制造敏捷制造（AgileManufacturingAMAgileManufacturingAM）为为重重振振美美国国制制造造威威风风，美美国国国国防防部部委委托托 Le

62、highLehigh大大学学与与 GMGM等等大大公公司司一一起起研研究究制制定定一一个个振振兴兴美美国国制制造造业业的的长长期期发发展展战战略略，最最终终于于19911991年年完完成成了了“ “2121世世纪纪制制造造业业发发展展战战略略” ” 报告报告。在此报告中提出了。在此报告中提出了 “ “敏捷制造敏捷制造” ” 的概念的概念。敏捷制造的基本思想是敏捷制造的基本思想是“ “敏捷敏捷” ”，即对市场的快速响应。，即对市场的快速响应。敏捷制造包含的生产模式敏捷制造包含的生产模式n n可重构和不断改变的制造系统；可重构和不断改变的制造系统；n n建立建立“ “虚拟公司虚拟公司” ”，实现企

63、业内部与外部的资源共享与集成；，实现企业内部与外部的资源共享与集成；n n充分利用信息技术；充分利用信息技术；n n采用并行工程等。采用并行工程等。1.3.5 精良生产与敏捷制造精良生产与敏捷制造(LP & AM)71敏捷制造蕴涵着许多不同于传统生产方式的哲理和思想，主要表现在： 需求响应的快捷性需求响应的快捷性主要指快速响应市场需求（包括当前需求和可预知未来需求）的能力。 制造资源的集成性制造资源的集成性不仅指企业内部的资源共享与信息集成，还指友好企业之间的资源共享与信息集成。 组织形式的动态性组织形式的动态性为实现某一个市场机会，将拥有实现该机会所需资源的若干企业组成一个动态组织，它随任务

64、的产生而产生，并随任务的结束而结束。 敏捷制造敏捷制造生产模式的特征生产模式的特征 1.3.5 精良生产与敏捷制造精良生产与敏捷制造(LP & AM)72全新的企业合作关系虚拟公司（或虚拟企业）大范围的通信基础结构模块化、柔性产品设计方法模块化、柔性制造系统有知识、有技术的人是企业成功的关键因素基于任务有组织与管理 敏捷制造敏捷制造的特征的特征 1.3.5 精良生产与敏捷制造精良生产与敏捷制造(LP & AM)73客户供应商企业1设计计划销售单元1单元n单元2企业n企业2Internet（Intranet）图图1-22 虚拟企业网络结构虚拟企业网络结构1.3.5 精良生产与敏捷制造精良生产与敏

65、捷制造(LP & AM)74精良生产敏捷制造充分利用和增强大批量生产优势采用大量定制生产方式追求零缺陷，使用户完全满意整个产品寿命周期用户满意变批量、柔性生产模块化产品设计和模块化制造系统注重技术与操作，实行连续改进注重组织与人员，实现动态重组终身聘用、工龄工资基于信任的雇佣关系，“社会合同”多功能小组，协同工作基于任务的组织与管理，多学科项目组工厂级范围涵盖整个企业范围，并扩展到企业之间与供应商利益共享，风险共担竞争、合作策略，组建虚拟公司资源有效利用，消除冗余在连续和不可预测变化的环境下发展准时制生产准时信息系统，网络制造平稳进度计划,小批量,“零”库存承认并快速响应市场变化p精良生产与敏

66、捷生产的比较精良生产与敏捷生产的比较1.3.5 精良生产与敏捷制造精良生产与敏捷制造(LP & AM)75机械制造技术基础机械制造技术基础第第1章章机械制造技术概述机械制造技术概述Introduction1.4 机械制造方法总论机械制造方法总论Introduction to Mechanical Manufacturing Process76机械制造中与产品生成直接有关的生产过程常被称为机械制造工艺过程 机械制造工艺过程机械制造工艺过程主要内容主要内容 毛毛坯坯和和零零件件成成形形铸铸造造、锻锻压压、冲冲压压、焊焊接接 、压压制、烧结、注塑、压塑制、烧结、注塑、压塑 机械加工机械加工切削、磨削

67、、特种加工切削、磨削、特种加工 材材料料改改性性与与处处理理热热处处理理、电电镀镀、转转化化膜膜、涂涂装装、热喷涂热喷涂 机机械械装装配配把把零零件件按按一一定定的的关关系系和和要要求求连连接接在在一一起起，组组合合成成部部件件和和整整台台机机械械产产品品，包包括括零零件件的的固固定定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作连接、调整、平衡、检验和试验等工作 1.4.1 机械制造工艺过程机械制造工艺过程 77机械制造工艺方法与分类机械制造工艺方法与分类JB/T5992-92按大、中、小和细分类四个层次划分 大类中类代码代码名称0123456789中类名称0铸造砂型铸造特种铸造1压力加工锻造轧制冲压

68、挤压旋压拉拔其他2焊接电弧焊电阻焊气焊压焊特种焊接钎焊3切削加工刃具加工磨削钳加工4特种加工电物理加工电化学加工 化学加工复合加工其他5热处理整体热处理表面热处理化学热处理6覆盖层电镀化学镀真空沉积 热侵镀 转化膜 热喷涂涂装其他78装配包装装配试验与检验包装9其他粉末冶金冷作非金属成形表面处理防锈缠绕编织其他表表2-1 机械制造工艺方法类别划分及代码（机械制造工艺方法类别划分及代码（JB/T5992-92）1.4.2 机械制造工艺方法与分类机械制造工艺方法与分类 78零件成形方法零件成形方法 材材料料成成形形法法进入工艺过程物料初始重量近似等于加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑

69、成形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。 材材料料去去除除法法零件的最终几何形状局限在毛坯的初始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材料，减少一部分重量来实现的。如切削与磨削，电火花加工、电解加工等特种加工等。 材材料料累累加加法法传统的累加方法有焊接、粘接或铆接等，通过不可拆卸连接使物料结合成一个整体，形成零件。近几年才发展起来的快速原型制造技术（RPM），是材料累加法的新发展。1.4.3 零件成形方法零件成形方法 79快速原型制造技术（快速原型制造技术（RPMRPM）快速原型制造（Rapid Photograph Manufacturing RPM），又称“快速成形技

70、术”（ Rapid Photograph RP）或“分层制造”（Layer Manufacturing LM），是20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术。它将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数控（CNC）、精密伺服驱动、新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层的箔材（或固化一层层的液态树脂，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成一个个薄层，并逐步迭加成三维实体（见图2-1）。1.4.3 零件成形方法零件成形方法 80图图

71、1-23 快速成型过程快速成型过程喷粘结剂喷热熔材料三维产品（样品/模具）表面处理构造三维模型模型近似处理切片处理激光喷射源固化树脂切割箔材烧结粉末1.4.3 零件成形方法零件成形方法 81a） b）图图1-24 传统加工与快速成型比较传统加工与快速成型比较模具模具设计铸造焊接锻压毛坯（大于工件）半成品半成品工件去去除除加加工工设计模具样品快快速速成成形形1.4.3 零件成形方法零件成形方法 82 快速成型机床及快速成型件快速成型机床及快速成型件1.4.3 零件成形方法零件成形方法 831.4.3 零件成形方法零件成形方法 产生机械变化过程的加工方法产生机械变化过程的加工方法产生机械变化过程的

72、加工方法产生机械变化过程的加工方法 利用机械力使工件材料产生剪切、断裂而去利用机械力使工件材料产生剪切、断裂而去利用机械力使工件材料产生剪切、断裂而去利用机械力使工件材料产生剪切、断裂而去除材料。切削加工和磨削加工。除材料。切削加工和磨削加工。除材料。切削加工和磨削加工。除材料。切削加工和磨削加工。 产生热过程的加工方法产生热过程的加工方法产生热过程的加工方法产生热过程的加工方法 利用电能、光能、化学能等作用在工件上，利用电能、光能、化学能等作用在工件上，利用电能、光能、化学能等作用在工件上，利用电能、光能、化学能等作用在工件上，转化成热能，产生瞬时高温，使固体材料变成转化成热能，产生瞬时高温

73、，使固体材料变成转化成热能，产生瞬时高温，使固体材料变成转化成热能，产生瞬时高温，使固体材料变成液体或气体，达到材料去除的目的。电火花、液体或气体，达到材料去除的目的。电火花、液体或气体，达到材料去除的目的。电火花、液体或气体，达到材料去除的目的。电火花、电子束、离子束、激光、热力去毛刺。电子束、离子束、激光、热力去毛刺。电子束、离子束、激光、热力去毛刺。电子束、离子束、激光、热力去毛刺。 材料去除法加工的四种类型材料去除法加工的四种类型材料去除法加工的四种类型材料去除法加工的四种类型84 产生化学过程的加工方法产生化学过程的加工方法产生化学过程的加工方法产生化学过程的加工方法 利用工件材料在

74、化学溶剂内的腐蚀、溶解，去除利用工件材料在化学溶剂内的腐蚀、溶解，去除利用工件材料在化学溶剂内的腐蚀、溶解，去除利用工件材料在化学溶剂内的腐蚀、溶解，去除余量。电解加工、化学铣削、电镀。余量。电解加工、化学铣削、电镀。余量。电解加工、化学铣削、电镀。余量。电解加工、化学铣削、电镀。 产生复合过程的加工方法产生复合过程的加工方法产生复合过程的加工方法产生复合过程的加工方法综合利用以上三种过程的加工方法。电解磨削、综合利用以上三种过程的加工方法。电解磨削、综合利用以上三种过程的加工方法。电解磨削、综合利用以上三种过程的加工方法。电解磨削、加热切削、电解电火花、超声切削。加热切削、电解电火花、超声切削。加热切削、电解电火花、超声切削。加热切削、电解电火花、超声切削。1.4.3 零件成形方法零件成形方法 材料去除法加工的四种类型材料去除法加工的四种类型材料去除法加工的四种类型材料去除法加工的四种类型85