SJ-機(jī)械制造工程學(xué)-1

東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院黃衛(wèi)機(jī)械制造工程學(xué)機(jī)械零件怎樣加工？加工工藝？機(jī)床？刀具？裝夾？精度？裝配？加工質(zhì)量？機(jī)械零件的成形原理按照零件由原材料或毛坯制造成零件的過程中質(zhì)量m的變化，可分為三種成形原理：材料成形工藝（?m=0）材料去除工藝（?m<0）材料累積工藝（?m>0）機(jī)械加工工藝方法材料成形工藝——貫通流程，質(zhì)量不變工藝

鑄造：將液態(tài)金屬澆注到型腔中獲得毛坯

類型：砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、熔模鑄造

特點(diǎn)：形態(tài)復(fù)雜、適應(yīng)性廣、成本低鍛壓：金屬壓力加工鍛造（對(duì)加熱后的金屬施加外力，產(chǎn)生塑性變形）：自由鍛、模鍛、胎模鍛、軋制、擠壓。特點(diǎn)：力學(xué)性能高

板料沖壓（將板料沖壓成制品，冷沖壓）：沖裁、彎曲、拉深、成形。特點(diǎn)：高生產(chǎn)率、高精度粉末冶金：以金屬、非金屬粉末，經(jīng)模具壓制、燒結(jié)等工藝制成制品特點(diǎn)：材料利用率高、生產(chǎn)率高、精度高材料去除工藝——發(fā)散流程，質(zhì)量減少工藝

切削加工：刀具切除工件毛坯上多余的金屬

類型：車削、銑削、刨削、鉆削、拉削、鏜削

特點(diǎn)：常規(guī)機(jī)械加工方法磨削加工：砂輪磨去工件上多余的金屬類型：內(nèi)外圓磨削、平面磨削、成形磨削特點(diǎn)：加工精度高、表面質(zhì)量好、可加工淬硬表面特種加工：利用電能、熱能、化學(xué)能、光能、聲能等去除工件材料類型：電火花加工、電解加工、激光加工、超聲加工、水噴射加工、電子束加工、離子束加工特點(diǎn)：以柔克剛材料累積工藝——收斂流程，質(zhì)量增加工藝

連接與裝配

不可卸連接：焊接、粘接、鉚接、過盈配合

裝配方法：螺紋連接、銷連接電鑄電鍍加工原理：電鍍液中的金屬正離子在電場(chǎng)的作用下，逐漸鍍復(fù)沉積到陰極上去，形成一定厚度的金屬層特種加工方法快速成型：以微元迭加逐漸累積生成零件類型：LOM迭層法、SL光固化法、SLS燒結(jié)法、FDM熔融沉積法先進(jìn)制造技術(shù)本課程主要內(nèi)容第1章機(jī)械制造概論第2章金屬切削加工基礎(chǔ)第3章金屬切削常用刀具第4章典型機(jī)床第5章其他類型常用機(jī)床第6章機(jī)械加工工藝規(guī)程編制第7章機(jī)械加工質(zhì)量第8章機(jī)械裝配工藝基礎(chǔ)第9章典型零件的加工實(shí)例第10章機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)原理教材趙敖生.材料成形及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社,2015參考教材約瑟夫·迪林格.機(jī)械制造工程基礎(chǔ).歐羅巴教材出版社,2007李偉，譚豫之.機(jī)械制造工程學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社,2014郭蘭申，王陽.機(jī)械制造工程學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社,2015課件下載huangwei_sj_ppt@126.com密碼：huangwei課后答疑方式課間討論（教室或教員休息室）電話、短信或飛信17312301082）電子郵件（huangwei.st@163.com）QQ（365403409）微信（huangwei_seu）第1章機(jī)械制造概論1.1機(jī)械制造及其生產(chǎn)結(jié)構(gòu)1.2機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展及其特點(diǎn)原始制造：石器時(shí)代、銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代近代制造：用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠現(xiàn)代制造：從單件生產(chǎn)方式發(fā)展到大量生產(chǎn)方式先進(jìn)制造：制造的柔性化、系統(tǒng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化1.1機(jī)械制造及其生產(chǎn)結(jié)構(gòu)一、關(guān)于制造原始制造：石器時(shí)代、銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代手工作坊機(jī)械工廠近代制造：用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠單件小批大量生產(chǎn)現(xiàn)代制造：從單件生產(chǎn)方式發(fā)展到大量生產(chǎn)方式銷售部門生產(chǎn)控制工程技術(shù)部門財(cái)務(wù)和人事部客戶服務(wù)中心加工工廠供應(yīng)商鑄造工廠分包商分包商商店分銷商銷售部客戶先進(jìn)制造：制造的柔性化、系統(tǒng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化二、制造的定義與內(nèi)涵

包括制造企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、規(guī)劃、制造的生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和營(yíng)銷的一系列有內(nèi)在聯(lián)系的活動(dòng)與動(dòng)作/作業(yè)。1983年，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）1998年，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）

創(chuàng)造、開發(fā)、支持和提供產(chǎn)品與服務(wù)所需要的過程與組織實(shí)體。

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)、產(chǎn)品規(guī)劃、銷售與服務(wù)，以及實(shí)現(xiàn)這些功能所應(yīng)用的技術(shù)、流程/過程以及人與技術(shù)結(jié)合的途徑等。1999年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）2002年，美國(guó)生產(chǎn)與庫存控制學(xué)會(huì)（APICS）

包括設(shè)計(jì)、物料選擇、規(guī)劃、生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和對(duì)離散顧客與耐用貨物營(yíng)銷的一系列相互關(guān)聯(lián)的活動(dòng)和動(dòng)作/作業(yè)。技術(shù)層面定義經(jīng)濟(jì)層面定義制造的重要性技術(shù)角度：制造是科學(xué)技術(shù)成為可能的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)角度：制造是國(guó)家和民族創(chuàng)造財(cái)富的重要工具歷史角度：制造對(duì)人類文明的發(fā)展具有極為重要的影響制造業(yè)第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和支柱是向其他各部門提供工具儀器和各種機(jī)械設(shè)備的技術(shù)裝備部機(jī)械制造業(yè)的水平體現(xiàn)了國(guó)家的綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)三、制造的要素參數(shù)模型法：建立成本與產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)系，通過回歸分析歷史數(shù)據(jù)獲得成本估計(jì)方程（CER）。相似模型法：通過相似零件的成本進(jìn)行成本估計(jì)。詳細(xì)模型法：在任務(wù)和作業(yè)層次上通過估計(jì)工時(shí)和工時(shí)費(fèi)率、材料用量和材料價(jià)格計(jì)算直接成本，再通過某種分配方式估計(jì)間接成本。

時(shí)間屬性通常表達(dá)為一個(gè)產(chǎn)品能以多快時(shí)間的速度生產(chǎn)出來，所以又稱生產(chǎn)率產(chǎn)品柔性操作柔性能力柔性

按照ISO9000標(biāo)準(zhǔn)定義，產(chǎn)品的質(zhì)量是顧客對(duì)產(chǎn)品和服務(wù)的滿意程度。定量定義質(zhì)量很重要，但定義很難。1、小制造 四、制造過程小制造概念：傳統(tǒng)的機(jī)械制造，重點(diǎn)是加工與裝配。小制造過程：通過機(jī)械與工具將原材料轉(zhuǎn)變成有用產(chǎn)品的過程。小制造強(qiáng)調(diào)：工藝過程。2、大制造 大制造概念：在產(chǎn)品生命周期中，從供應(yīng)市場(chǎng)到需求市場(chǎng)整個(gè)供需鏈中的所有活動(dòng)。大制造過程：將制造資源（包括制造信息、原材料、能源等）轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎卯a(chǎn)品并保證其正常使用的過程。大制造強(qiáng)調(diào)：產(chǎn)品的整個(gè)生命周期過程。3、現(xiàn)代制造過程五、現(xiàn)代制造技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)

現(xiàn)代制造工藝技術(shù)

制造自動(dòng)化技術(shù)

現(xiàn)代管理技術(shù)

現(xiàn)代制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD—ComputerAidedDesign）將人與計(jì)算機(jī)結(jié)合，取各自所長(zhǎng)。在交互方式下組成一個(gè)高效的工作組（設(shè)計(jì)工作組designteam）2DCAD3DCADWireframeModelingSurfaceModelingSolidModelingParametricModelingFeatureModelingHybridModeling計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM—ComputerAidedManufacturing）廣義CAM——包含了整個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化過程、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造編程、物料處理與控制、作業(yè)計(jì)劃和生產(chǎn)監(jiān)控等狹義CAM——僅指應(yīng)用CAM技術(shù)進(jìn)行數(shù)控程序的生成、數(shù)控代碼經(jīng)通訊接口傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床，進(jìn)行數(shù)控加工NumericalControl(NC)

AutomaticProgrammingTool(APT)

ComputerNumericalControl(CNC)

Direct/DistributedNumericalControl(DNC)

ComputerAidedManufacturing(CAM)CAD/CAM集成CAD/CAM集成系統(tǒng)模式CAD/CAM集成系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)CAD/CAM集成系統(tǒng)軟件1、剛性制造模式（RigidManufacturing）六、現(xiàn)代制造模式流水生產(chǎn)線或自動(dòng)生產(chǎn)線，適用于大批量、少品種產(chǎn)品2、柔性制造模式（FiexibleManufacturing）典型的柔性制造系統(tǒng)裝卸站AGVCNC加工中心切屑自動(dòng)處理站零件清洗站檢測(cè)站中央控制計(jì)算機(jī)AGV維修站包裝站手工檢驗(yàn)站3、計(jì)算機(jī)集成制造模式（ComputerIntegratedManufacturing）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ComputerIntegratedManufacturingSystem）是通過計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等軟硬件將企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造經(jīng)營(yíng)管理等方面的所有活動(dòng)集成起來，使企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量在幅度提高，縮短產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。CIMS的基本思想是企業(yè)的各種經(jīng)營(yíng)活動(dòng)是不可分割的，整個(gè)生產(chǎn)制造過程是信息采集、傳遞和加工處理的過程。CIMS在功能上包含了整個(gè)工廠從市場(chǎng)需求分析、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、質(zhì)量管理、經(jīng)營(yíng)銷售到售后服務(wù)的全部活動(dòng)。CIMS不是將工廠各個(gè)自動(dòng)化環(huán)節(jié)及其網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單相加，而是對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的信息、物料、設(shè)備及人員進(jìn)行有機(jī)的集成。

隨著CIMS的實(shí)踐與應(yīng)用，人們對(duì)CIMS的體系結(jié)構(gòu)及目標(biāo)的認(rèn)識(shí)也在不斷變化20世紀(jì)80年代CIMS的功能體系結(jié)構(gòu)是以制造數(shù)據(jù)庫為中心，信息管理、工程設(shè)計(jì)、工廠生產(chǎn)和制造工程等功能部分圍繞在數(shù)據(jù)庫之外，CIMS的實(shí)施是“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”。20世紀(jì)90年代CIMS的功能體系結(jié)構(gòu)則是以用戶為核心，企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)和企業(yè)資源的合理調(diào)配均以滿足用戶不斷增長(zhǎng)的需求為目標(biāo)，贏得用戶即贏得市場(chǎng)，贏得競(jìng)爭(zhēng)的勝利，因此這一時(shí)期的CIMS實(shí)施是“需求驅(qū)動(dòng)”。工程設(shè)計(jì)分析分系統(tǒng)此分系統(tǒng)集成了CAD/CAE/CAPP/CAM，可進(jìn)行產(chǎn)品建模、集成工程分析（優(yōu)化設(shè)計(jì)或有限元分析）、工藝分析與設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程。制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS）此分系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的工程技術(shù)信息和車間層的加工指令，完成對(duì)零件加工的作業(yè)調(diào)度和制造工作。通常由柔性制造系統(tǒng)承擔(dān)。質(zhì)量保證分系統(tǒng)根據(jù)全面質(zhì)量管理的要求，質(zhì)量系統(tǒng)應(yīng)貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造檢驗(yàn)、售后服務(wù)的全過程，包括質(zhì)量決策、質(zhì)量檢測(cè)、質(zhì)量評(píng)估、質(zhì)量控制、質(zhì)量跟蹤。管理信息分系統(tǒng)（MIS）此分系統(tǒng)是企業(yè)管理的一種現(xiàn)代化工具，通過對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)預(yù)測(cè)、決策，各級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，銷售，供應(yīng)，財(cái)務(wù)，成本，設(shè)備，工具，人力資源等信息的集成管理，達(dá)到縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、減少占用的流動(dòng)資金、提高企業(yè)的應(yīng)變能力的目的。數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)此分系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)為CIMS的支承系統(tǒng)，支持企業(yè)數(shù)據(jù)的共享與信息集成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)這是一個(gè)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開放式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，各應(yīng)用分系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享、分布處理和實(shí)時(shí)控制。4、敏捷制造模式（AgileManufacturing）5、JIT制造模式（JustInTime）6、精益生產(chǎn)模式（LeanProduction）

精益生產(chǎn)哲理以用戶為上帝以人為中心以簡(jiǎn)化為手段以盡善盡美為最終目的精益生產(chǎn)要求

在最短的時(shí)間靈活地設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出成本低，在品種和質(zhì)量上滿足用戶需求，在競(jìng)爭(zhēng)中具有明顯優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。精益生產(chǎn)特點(diǎn)

在各環(huán)節(jié)中去除一切無用的東西，各崗位的安排原則是必須增值。精益生產(chǎn)核心

精簡(jiǎn)精益生產(chǎn)目標(biāo)零庫存高柔性無缺陷

具體表現(xiàn)零轉(zhuǎn)產(chǎn)工時(shí)浪費(fèi)（Products）多品種混流生產(chǎn)“零”庫存（Inventory）消減庫存零浪費(fèi)（Cost）全面質(zhì)量控制零不良（Quality）高品質(zhì)零故障（Maintenance）提高運(yùn)轉(zhuǎn)率零停滯（Delivery）快速反應(yīng)、交期短零災(zāi)害（Safety）安全第一7、快速重組制造模式（QuickReorganization）傳統(tǒng)制造過程的描述模型可重構(gòu)制造過程的描述模型8、成組技術(shù)模式（GroupTechnology）形狀相似性尺寸相似性工藝相似性標(biāo)識(shí)相似性（分類編碼）簡(jiǎn)化，優(yōu)化，統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)化工藝標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)工序工裝標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)路線余量標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)工藝材料標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)范工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要素（特征）標(biāo)準(zhǔn)零件標(biāo)準(zhǔn)部件通用模塊管理期量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)庫存量標(biāo)準(zhǔn)成本標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)CADMRP-II/ERPCAPP現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)模式9、并行工程模式（ConcurrentEngineering）并行工程運(yùn)行模式并行工程設(shè)計(jì)網(wǎng)格七、機(jī)械制造生產(chǎn)的組成機(jī)械制造生產(chǎn)的三個(gè)層次機(jī)械加工工藝系統(tǒng)四要素：機(jī)床、刀具、夾具、工件機(jī)械制造系統(tǒng)將毛坯、刀具、夾具、量具和其他輔助物料作為原材料輸入，經(jīng)過存儲(chǔ)、運(yùn)輸、加工、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)，最后輸出機(jī)械加工的成品或半成品企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)是物質(zhì)流、能量流、信息流的集合

決策控制階段

研究開發(fā)階段

產(chǎn)品制造階段1.2機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展及其特點(diǎn)1、關(guān)于中國(guó)制造自古以來

近代洋務(wù)運(yùn)動(dòng)

現(xiàn)代制造業(yè)

制造大國(guó)

世界工廠

現(xiàn)在？2、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展全球化

虛擬化

綠色化

德國(guó)：工業(yè)4.0

美國(guó)：新硬件時(shí)代

中國(guó)：中國(guó)制造2025工業(yè)4.0——第四次工業(yè)革命：從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0CPS——Cyber-PhysicalSystems是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C（Computing、Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)。CPS實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時(shí)協(xié)同。工業(yè)4.0——信息物理系統(tǒng)（CPS）美國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)革命產(chǎn)生了一大批純互聯(lián)網(wǎng)和軟件企業(yè)谷歌亞馬遜

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鋁合金1500~5500m/min

銅合金900~5000m/min

鈦合金100

~1000m/min