機(jī)械制造與自動化專業(yè)介紹.ppt

專業(yè)介紹,何晶昌副教授,2020/5/28,歡迎新同學(xué)！,2020/5/28,提綱,一、培養(yǎng)目標(biāo),二、課程體系,三、機(jī)械自造與自動化簡介,四、學(xué)習(xí)建議,2020/5/28,一、培養(yǎng)目標(biāo),1、高職人才培養(yǎng)目標(biāo),針對高等職業(yè)院校學(xué)生的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的社會適應(yīng)性，教育學(xué)生樹立終身學(xué)習(xí)理念，提高學(xué)習(xí)能力，學(xué)會交流溝通和團(tuán)隊協(xié)作，提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。教高200616號教育部關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見,2020/5/28,本專業(yè)主動適應(yīng)我國機(jī)械行業(yè)迅速發(fā)展需要和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)對應(yīng)用型人才的需求，按照工學(xué)結(jié)合的原則，堅持“人才規(guī)格與企業(yè)需求相融合，素質(zhì)教育與技能培養(yǎng)相融合，教學(xué)內(nèi)容與崗位技能相融合，能力培養(yǎng)與技能鑒定相融合，校園文化與企業(yè)文化相融合”理念，,2、機(jī)械制造與自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),2020/5/28,培養(yǎng)具有良好職業(yè)道德與團(tuán)隊協(xié)作精神，具備機(jī)械設(shè)計和制造專業(yè)基礎(chǔ)知識，可從事機(jī)械設(shè)計制造、汽車維修的“守紀(jì)律、懂設(shè)計、通工藝、精操作、會維修、能創(chuàng)業(yè)”高端技能型專門人才。,2020/5/28,3、就業(yè)去向,機(jī)械制造企業(yè),技術(shù)員從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝設(shè)計工作,操作工從事產(chǎn)品加工制造工作,2020/5/28,汽車修理企業(yè),汽車修理工從事汽車修理工作,2020/5/28,二、課程體系,公共基礎(chǔ),機(jī)械設(shè)計,機(jī)械制造,自動控制,高等數(shù)學(xué)大學(xué)英語計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)工程數(shù)學(xué)應(yīng)用文寫作,機(jī)械制圖及AutoCAD工程力學(xué)工程材料公差配合與技術(shù)測量機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)液壓與氣壓傳動機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ),數(shù)控技術(shù)與編程機(jī)械制造裝備設(shè)計機(jī)械制造基礎(chǔ)UG的應(yīng)用,電工學(xué)電子學(xué)（模電、數(shù)電）微機(jī)原理與應(yīng)用高級語言程序設(shè)計電氣控制及PLC應(yīng)用,2020/5/28,汽車方向?qū)I(yè)課,汽車結(jié)構(gòu)與拆裝汽車電路與電子系統(tǒng)檢修汽車發(fā)動機(jī)機(jī)械系統(tǒng)檢修汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)檢修汽車傳動系檢修汽車行駛、轉(zhuǎn)向和制動系檢修,2020/5/28,三、機(jī)械自造與自動化簡介,1、制造過程,（1）機(jī)械產(chǎn)品的制造過程（小制造）,制造過程是指從原材料到產(chǎn)品的全過程，包括零件制造、部件裝配和整機(jī)組裝等。制造過程包括生產(chǎn)設(shè)計、技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)計劃、毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、質(zhì)量檢驗以及儲運(yùn)等工藝過程。,2020/5/28,制造過程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零部件及產(chǎn)品整機(jī)形成了物料流；產(chǎn)品裝配圖、零部件圖、各種工藝文件、CAD軟件、CAM軟件、產(chǎn)品的定單、生產(chǎn)調(diào)度計劃等形成了信息流；電能、機(jī)械能、熱能等形成了能量流。,2020/5/28,機(jī)械制造系統(tǒng)圖,2020/5/28,（2）大制造,2020/5/28,“大制造”廣義,是將社會資源（物料、能源、設(shè)備、信息、人力等）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的全過程，是一個綜合的系統(tǒng)。,制造系統(tǒng)是指覆蓋產(chǎn)品全生命周期的制造活動所形成的系統(tǒng)，即設(shè)計、制造、裝配及市場乃至回收的全過程。,2020/5/28,（3）制造哲理與生產(chǎn)方式,大批量生產(chǎn)中生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和終結(jié)時間較短，機(jī)動時間較長，靠提高切削速度來提高生產(chǎn)率效果比較明顯。單件小批生產(chǎn)中生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和終結(jié)時間較長，機(jī)動時間較短，靠提高切削速度來提高生產(chǎn)率效果不明顯。目前，市場廣泛需求的是多品種和小批量生產(chǎn)，而新的科學(xué)技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，因此推動了制造哲理的革新和生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。,2020/5/28,新的制造理念,柔性制造（FlexibleManufacturing）以硬件為基礎(chǔ)軟件作支持，改變程序?qū)崿F(xiàn)所需控制，易于變動。JIT（JustInTime）準(zhǔn)時制造在需要的時間生產(chǎn)需要數(shù)量的產(chǎn)品，即訂單生產(chǎn)或零庫存生產(chǎn)。敏捷制造（AgileManufacturing）能快速響應(yīng)市場，最大限度地縮短新產(chǎn)品開發(fā)和交貨期。虛擬制造（VirtualManufacturing）虛擬現(xiàn)實技術(shù)與制造技術(shù)集成的產(chǎn)物，制造過程在計算機(jī)上實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)制造根據(jù)市場需求的產(chǎn)品，利用網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)組織資源和生產(chǎn)，產(chǎn)品壽命結(jié)束公司即解散。虛擬公司/動態(tài)聯(lián)盟,2020/5/28,2、機(jī)械設(shè)計,設(shè)計是將來自市場的顧客需求，經(jīng)過設(shè)計人員的創(chuàng)造性思維、規(guī)劃和決策過程，最終形成可以應(yīng)用于制造的各種信息。,2020/5/28,（1）新產(chǎn)品開發(fā)的步驟,1）產(chǎn)品概念設(shè)計包括基本特征、技術(shù)原理、主要結(jié)構(gòu)形式、主要功能、市場定位、技術(shù)規(guī)格、主要參數(shù)、目標(biāo)成本及國內(nèi)外類似產(chǎn)品比較。,維修,整體產(chǎn)品概念,運(yùn)輸,使用價值,包裝,品質(zhì),外觀,安裝,售后服務(wù)保證,2020/5/28,2）產(chǎn)品方案設(shè)計主要確定實現(xiàn)概念設(shè)計的總體方案，含機(jī)械結(jié)構(gòu)方案、電器控制方案、外形方案等。還要繪制產(chǎn)品總裝圖的工作原理草圖，給出其主要尺寸，列出產(chǎn)品的特殊配套零部件和外購件明細(xì)表等。,3）技術(shù)設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，將方案設(shè)計中確定的基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)具體化進(jìn)一步確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。內(nèi)容包括：（1）通過計算、分析和試驗確定重要零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸和配合，畫出機(jī)器總圖，重要零部件圖、液壓系統(tǒng)圖、電器系統(tǒng)圖等。（2）編寫部件、附件、通用件、標(biāo)準(zhǔn)件、外購件等明細(xì)表及特殊材料表。（3）編寫設(shè)計說明書，說明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（4）制定加工裝配以及產(chǎn)品驗收和交貨的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件。,2020/5/28,技術(shù)設(shè)計之后要要組織設(shè)計部門、工藝部門、生產(chǎn)管理部門、銷售部門的人員進(jìn)行設(shè)計評審，評審后進(jìn)行修改，然后完成樣機(jī)制造。樣機(jī)經(jīng)測試后，連同設(shè)計資料和工藝設(shè)計一起進(jìn)行新產(chǎn)品鑒定。,4）生產(chǎn)設(shè)計將經(jīng)過審核和修正的前一段的設(shè)計具體化為生產(chǎn)用的工作圖，因此又叫工作圖設(shè)計。本階段要求繪制全套施工圖樣、準(zhǔn)備制造和使用所需的技術(shù)文件，為企業(yè)提供可靠的生產(chǎn)依據(jù)；必須根據(jù)企業(yè)的具體條件設(shè)計確定生產(chǎn)的組織和生產(chǎn)設(shè)備的安排；還要求設(shè)計制造專門的刀具、模具、夾具、檢測量具的工藝設(shè)備，然后進(jìn)入小批試制、銷售，最后投產(chǎn)。,2020/5/28,新產(chǎn)品開發(fā)的步驟：,產(chǎn)品開發(fā)決策,產(chǎn)品概念設(shè)計,產(chǎn)品方案設(shè)計,產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計,樣機(jī)試制測試,產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計,小批試制銷售,批量投產(chǎn),2020/5/28,（2）產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)手段,計算機(jī)輔助計算分析、輔助設(shè)計、輔助制造等手段廣泛應(yīng)用。常用的軟件有AutoCAD、華正CAXA、開目、Solidworks、ProE、UG、CATIA、I-deas、Cimatron、MasterCAM、ANSYS、DYNAFORM、管理軟件MRP、ERP、PDM等?；贑AD/CAE/CAM以及多媒體技術(shù)發(fā)展起來的虛擬制造技術(shù)，有效加快了產(chǎn)品開發(fā)的速度?？焖俪尚沃圃霷P技術(shù)使開發(fā)時間和費(fèi)用降低，是現(xiàn)代產(chǎn)品快速開發(fā)的重要技術(shù)。,2020/5/28,（3）新產(chǎn)品開發(fā)的方式,獨(dú)立研制依靠本企業(yè)自身力量獨(dú)立進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)實力雄厚的企業(yè)往往采用這種方式。一般的企業(yè)開發(fā)不太復(fù)雜的產(chǎn)品或開發(fā)仿制、改進(jìn)產(chǎn)品也比較適于這種方式。,合作開發(fā)由企業(yè)和高?；蚩蒲袡C(jī)構(gòu)合作進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。由于新產(chǎn)品開發(fā)可能涉及到較廣闊的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，需要各種檢測設(shè)備、實驗設(shè)備，需要各類人才進(jìn)行創(chuàng)新工作，而高校和科研機(jī)構(gòu)在這方面有比較強(qiáng)的優(yōu)勢。,技術(shù)引進(jìn)通過購買專利，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)等方式，使企業(yè)的產(chǎn)品迅速趕上先進(jìn)水平，進(jìn)入國際市場。對項目的引進(jìn)應(yīng)充分掌握國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的狀況，進(jìn)行充分的市場分析，以減少風(fēng)險和避免損失。,2020/5/28,3、自動化,(1)機(jī)械設(shè)計自動化,設(shè)計自動化方法和技術(shù)在本質(zhì)上是廣義的計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)計方法和技術(shù)。全自動設(shè)計既不可能也無必要,但計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展使設(shè)計自動化的程度不斷提高。因此“設(shè)計自動化”實際上是一個沒有終點(diǎn)的發(fā)展過程,而不是結(jié)果。,2020/5/28,A、計算機(jī)輔助設(shè)計方法和技術(shù)的發(fā)展短短的30年間,計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)經(jīng)歷了從計算機(jī)輔助繪圖、計算機(jī)輔助計算分析,發(fā)展到參數(shù)化設(shè)計、變量化設(shè)計、特征建模和設(shè)計。與此相應(yīng),編程的思想和語言也由面向過程發(fā)展到面向?qū)ο?。從而使CAD由支持純幾何設(shè)計擴(kuò)展到非純幾何設(shè)計,進(jìn)而發(fā)展到基于知識和人工智能的設(shè)計。,2020/5/28,B、廣義優(yōu)化設(shè)計設(shè)計過程的本質(zhì)就是優(yōu)化。傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計主要指運(yùn)用數(shù)值優(yōu)化方法進(jìn)行技術(shù)設(shè)計參數(shù)方案的變異和優(yōu)選,也包括某些結(jié)構(gòu)方案的拓?fù)鋬?yōu)化,它們以方案迭代為特征,除過于簡單的問題外,一般必須借助于計算機(jī)來實施。,2020/5/28,從計算機(jī)信息處理的角度上看,優(yōu)化可分為數(shù)值優(yōu)化和非數(shù)值優(yōu)化。后者例如定性方案優(yōu)化和布局優(yōu)化等,一般需要借助知識處理方法、人工智能手段及模糊技術(shù)等。數(shù)值優(yōu)化算法看似已經(jīng)成熟,智能算法也不斷涌現(xiàn),實際上由于絕大部分工程設(shè)計問題的數(shù)學(xué)性態(tài)都很不規(guī)范,至今能有效地解決各類復(fù)雜問題的通用數(shù)值優(yōu)化方法極少。,2020/5/28,C、計算機(jī)支持協(xié)同設(shè)計網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促使計算機(jī)支持的協(xié)同工作技術(shù)能將與產(chǎn)品開發(fā)相關(guān)的企業(yè)、部門和環(huán)節(jié)的工作聯(lián)系和結(jié)合起來,實現(xiàn)多機(jī)分布式異地協(xié)同設(shè)計。,2020/5/28,D、虛擬設(shè)計傳統(tǒng)物理樣機(jī)開發(fā)模式在人力物力上的巨大浪費(fèi)往往與產(chǎn)品的復(fù)雜程度成正比。用數(shù)字樣機(jī)取代物理樣機(jī),也即生成虛擬樣機(jī)技術(shù),既是適應(yīng)市場劇烈競爭需要的產(chǎn)物,也是計算機(jī)軟硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的必然結(jié)果。其中,特別是三維幾何造型和編輯修改技術(shù)、機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)建模和仿真技術(shù)、計算機(jī)CPU運(yùn)算和圖形處理能力的突飛猛進(jìn),促進(jìn)了計算機(jī)可視化技術(shù)及動畫顯示技術(shù)的提高,為虛擬樣機(jī)技術(shù)提供了良好的基礎(chǔ)和用戶交互界面。,2020/5/28,E、智能設(shè)計設(shè)計是信息處理的過程,進(jìn)而也是知識加工的過程。設(shè)計活動是人類特有的一種智能行為。嚴(yán)格地說,設(shè)計史就是智能設(shè)計史。千百年來,設(shè)計依靠人類智能和手工操作。只是在電子計算機(jī)問世后被迅速用于輔助設(shè)計,加快了設(shè)計中的數(shù)值計算和圖形處理,這就是傳統(tǒng)的CAD。,2020/5/28,智能設(shè)計是智能工程與設(shè)計理論相結(jié)合的產(chǎn)物。在智能工程上,要進(jìn)一步構(gòu)建更能反映和實現(xiàn)人類智能的理論和技術(shù);重點(diǎn)研究智能工程在設(shè)計領(lǐng)域的“移植”,使它更好地詮釋設(shè)計活動和領(lǐng)域知識,從而實現(xiàn)全面的智能化設(shè)計。在設(shè)計理論及技術(shù)上,要重點(diǎn)研究設(shè)計中的信息流、人的思維規(guī)律和人工設(shè)計的一般規(guī)律,這是智能設(shè)計的立足點(diǎn)。,2020/5/28,目前的研究重點(diǎn)還有:基于分布、并行思想的結(jié)構(gòu)體系研究;機(jī)器學(xué)習(xí)模式的研究;推理技術(shù)的深化,重點(diǎn)集中在非歸納推理、非單調(diào)推理、基于基因遺傳的推理和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理等方面;綜合的知識表達(dá)模式,即如何構(gòu)造深層知識和淺層知識統(tǒng)一的多知識表示結(jié)構(gòu)等。機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計的智能化也是智能設(shè)計當(dāng)前面臨的一個難點(diǎn)和熱點(diǎn)。,2020/5/28,(2)制造自動化,制造自動化是把機(jī)械、電子和以計算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)應(yīng)用于制造過程的操作和控制中，使其自動進(jìn)行的技術(shù)。,2020/5/28,制造自動化技術(shù)服務(wù)的生產(chǎn)模式經(jīng)歷了三個主要發(fā)展階段:1）用機(jī)器代替手工,從作坊形成工廠。2）從單件生產(chǎn)方式發(fā)展到大量生產(chǎn)方式。3）從大量生產(chǎn)方式發(fā)展到多品種、小批量的柔性化、集成化生產(chǎn)方式。,2020/5/28,第一臺階:剛性自動化,包括剛性自動線和自動單機(jī)。本臺階在20世紀(jì)40一50年代已相當(dāng)成熟。應(yīng)用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計與制造工藝方法,采用專用機(jī)床和組合機(jī)床、自動單機(jī)或自動化生產(chǎn)線進(jìn)行大批量生產(chǎn)。其特征是高生產(chǎn)率和剛性結(jié)構(gòu),很難實現(xiàn)生產(chǎn)品的改變。引人的新技術(shù)包括繼電器程序控制、組合機(jī)床等,制造自動化的歷史和發(fā)展可分為五個臺階,2020/5/28,第二臺階:數(shù)控加工,包括數(shù)控(NC)和計算機(jī)數(shù)控(CNC)。本臺階中的數(shù)控(NC)在50一70年代發(fā)展迅速并已成熟,但到了70一80年代,由于計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,它迅速被計算機(jī)數(shù)控(CNC)取代。數(shù)控加工設(shè)備包括數(shù)控機(jī)床、加工中心等。數(shù)控加工的特點(diǎn)是柔性好、加工質(zhì)量高,適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的生產(chǎn)。引人的新技術(shù)包括數(shù)控技術(shù)、計算機(jī)編程技術(shù)等。,2020/5/28,第三臺階:柔性制造。本臺階特征是強(qiáng)調(diào)制造過程的柔性和高效率。適應(yīng)于多品種、中小批量的生產(chǎn)。涉及的主要技術(shù)包括成組技術(shù)(GT)、計算機(jī)直接數(shù)控和分布式數(shù)控(DNC)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性加工線(FML)、離散系統(tǒng)理論和方法、仿真技術(shù)、車間計劃與控制、制造過程監(jiān)控技術(shù)、計算機(jī)控制與通信網(wǎng)絡(luò)等等。,2020/5/28,第四臺階:計算機(jī)集成制造(CIM)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMs)。CIMS既可看作是制造自動化發(fā)展的一個新階段,又可看作是包含制造自動化系統(tǒng)的一個更高層次的系統(tǒng)。CIMS在80年代以來得到迅速發(fā)展,而今正方興未艾。其特征是強(qiáng)調(diào)制造全過程的系統(tǒng)性和集成性,以解決現(xiàn)代企業(yè)生存與竟?fàn)幍牧酺QCS問題,即產(chǎn)品上市快(Time)、質(zhì)量好(Quality)、成本低(Cost)和服務(wù)好(Service)。CIMS涉及的學(xué)科和技術(shù)非常廣泛,包括現(xiàn)代制造技術(shù)、管理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)等。,2020/5/28,第五臺階:新的制造自動化模式,如智能制造、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、全球制造、綠色制造等。,2020/5/28,四、學(xué)習(xí)建議,1、記悟