機(jī)械制造概論

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)FundamentalsofMechanicalManufacturingTechnology計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)主干技術(shù)基礎(chǔ)課程1教材與參考文獻(xiàn)教材主要參考文獻(xiàn)[1]《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，韓秋實(shí)主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2005[2]《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，黃健求主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2006[3]《機(jī)械制造工藝學(xué)》，徐嘉元主編，機(jī)械工業(yè)出版《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，劉英、袁績(jī)乾主編，第2版，機(jī)械工業(yè)出版社.20062課程簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)方式課堂講授自學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)考核方法期末考試—70％平時(shí)成績(jī)=作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)—30％課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法綜合性——注意聯(lián)系和綜合應(yīng)用以往所學(xué)知識(shí)實(shí)踐性——注意理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，重視實(shí)踐性環(huán)節(jié)靈活性——掌握基本原理，活學(xué)活用3主要內(nèi)容機(jī)械制造技術(shù)概論機(jī)械工程材料切削原理、刀具及機(jī)床機(jī)床夾具基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展課程簡(jiǎn)介4課程簡(jiǎn)介課程宗旨掌握機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本方法。通過(guò)課程學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)訓(xùn)練，培養(yǎng)分析和解決機(jī)械制造工程問(wèn)題基本能力。了解機(jī)械制造領(lǐng)域的最新成就和發(fā)展趨勢(shì)。課程任務(wù)

使學(xué)生獲得機(jī)器零件切削加工原理，加工工藝、加工精度、加工設(shè)備等方面的基本知識(shí)。培養(yǎng)工藝分析的初步能力，并為學(xué)習(xí)其它有關(guān)課程及以后從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的工作奠定必要的基礎(chǔ)。掌握金屬切削的基本理論，具有根據(jù)加工條件合理選擇刀具種類(lèi)、刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量及切削液的能力。熟悉部分常用機(jī)床的用途、工藝范圍.5課程簡(jiǎn)介掌握機(jī)床夾具的基礎(chǔ)知識(shí)。掌握機(jī)械制造工藝的基本理論，具備制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程和裝配工藝規(guī)程的能力;學(xué)會(huì)分析機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生誤差的原因，并能針對(duì)具體工藝問(wèn)題提出相應(yīng)的改善措施。了解現(xiàn)代制造技術(shù)的最新發(fā)展，了解先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)模式以拓寬視野。熟悉常用的機(jī)械工程材料及熱處理方式。

6機(jī)械制造概論主要內(nèi)容：機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性制造與制造系統(tǒng)生產(chǎn)類(lèi)型機(jī)械制造方法7緒論1.1.機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷1785：蒸汽機(jī)在紡織工廠(chǎng)使用，以瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)為代表，引發(fā)了第一次工業(yè)革命，產(chǎn)生了近代工業(yè)化的生產(chǎn)方式，手工勞動(dòng)逐漸被機(jī)器生產(chǎn)所代替，機(jī)械制造業(yè)逐漸形成規(guī)模。1797：發(fā)明第一臺(tái)滑動(dòng)刀架車(chē)床1873：第一臺(tái)凸輪控制的自動(dòng)車(chē)床19世紀(jì)中葉：電磁場(chǎng)理論的建立為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)，迎來(lái)了電氣化時(shí)代。以電力作為動(dòng)力源，使機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化?；Q性原理和公差制度產(chǎn)生。使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生重大變革，進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。20世紀(jì)初：內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明；流水生產(chǎn)線(xiàn)的出現(xiàn)；泰勒科學(xué)管理理論的產(chǎn)生，標(biāo)志機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了“大批量生產(chǎn)”（MassProduction）的時(shí)代。使機(jī)械制造業(yè)開(kāi)始成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。81.1.機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷1910-1920：福特汽車(chē)公司，泰勒按節(jié)拍生產(chǎn)的理論，首先建立了流水線(xiàn)生產(chǎn)方式，創(chuàng)造了平均每分鐘生產(chǎn)一輛T型車(chē)的記錄。1952：美國(guó)首先研制成功數(shù)控（NumericalControlNC）機(jī)床及自動(dòng)編程，CAM的開(kāi)端。1953：同一臺(tái)機(jī)床上通過(guò)自動(dòng)換刀實(shí)現(xiàn)銑、鉆、鏜、锪，鉸、磨及攻絲等多種工藝的數(shù)控加工中心（MC）：MIT美國(guó)麻省理工學(xué)院1962：美國(guó)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，（IndustrialRobot）1967：英、美柔性制造系統(tǒng)，解決大批量，離散形生產(chǎn)自動(dòng)化。FMS(FlexibleManufacturingsystem)60年代末：CAPP（Computer-AidedProcessPlann-ing）計(jì)算機(jī)進(jìn)行加工工藝路線(xiàn)和工序內(nèi)容的設(shè)計(jì)及機(jī)床切削用量、時(shí)間定額等的選擇與制定1954：美國(guó)通用電器公司（GE）首次用計(jì)算機(jī)計(jì)算職工工資1.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性91.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性1.1.機(jī)械制造業(yè)的歷史變遷1961：物料需求計(jì)劃：MRPI1979：制造資源計(jì)劃：MRPII80年代：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）：以制造技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，柔性制造技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代管理科學(xué)為基礎(chǔ)，將制造業(yè)，工廠(chǎng)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所需的各種自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)新的生產(chǎn)管理模式，工藝?yán)碚摵陀?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地集成，使任何復(fù)雜的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到加工以及管理的工作量減少到最低限量。80年代以來(lái)：信息產(chǎn)業(yè)的崛起和通訊技術(shù)的發(fā)展加速了市場(chǎng)的全球化進(jìn)程，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。為了適應(yīng)新的形勢(shì)，在機(jī)械制造領(lǐng)域提出了許多新的制造哲理和生產(chǎn)模式，如:

計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）精良生產(chǎn)（LP）并行工程（CE）虛擬制造（VM）10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(dòng)。JIT（JustInTime）準(zhǔn)時(shí)制造

在需要的時(shí)間生產(chǎn)需要數(shù)量的產(chǎn)品，即訂單生產(chǎn)或零庫(kù)存生產(chǎn)。敏捷制造（AgileManufacturing）能快速響應(yīng)市場(chǎng)，最大限度地縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和交貨期。虛擬制造（VirtualManufacturing）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與制造技術(shù)集成的產(chǎn)物，制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)制造根據(jù)市場(chǎng)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(dòng)態(tài)聯(lián)盟111,2機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)械制造業(yè)正向自動(dòng)化、柔性化、集成化、智能化和清潔化的方向發(fā)展。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：加工技術(shù)向高度信息化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。各種先進(jìn)制造技術(shù)被大量采用（如信息技術(shù)、智能制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)以及敏捷制造技術(shù)等）。加工技術(shù)向精密、超精密、微細(xì)加工方向發(fā)展。出現(xiàn)超精密工程、納米材料、納米加工，納米測(cè)量等納米技術(shù)。各種先進(jìn)的特種加工方式被不斷采用。如快速成形、激光加工、電加工等。1.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性121.3機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位(1)美國(guó)68%的財(cái)富來(lái)源于制造業(yè)；

(2)日本，國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的約49%由制造業(yè)提供。

(3)在先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家中，約有1/4的人口從業(yè)于制造業(yè)，在非制造業(yè)部門(mén)中，又有約半數(shù)人員的工作性質(zhì)與制造業(yè)密切相關(guān)。在整個(gè)制造業(yè)中，機(jī)械制造業(yè)占有特別重要的地位。因?yàn)闄C(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備部。任何一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家，無(wú)不具有強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)，許多國(guó)家的經(jīng)濟(jì)騰飛，機(jī)械制造業(yè)功不可沒(méi)。1.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性131.3機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位

（1）日本：二次世界大戰(zhàn)后，日本先后提出"技術(shù)立國(guó)"和"新技術(shù)立國(guó)"的口號(hào)，對(duì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展給予全面的支持，并抓住機(jī)械制造的關(guān)鍵技術(shù)--精密工程、特種加工和制造系統(tǒng)自動(dòng)化，使日本在戰(zhàn)后短短30年里，一躍成為世界經(jīng)濟(jì)大國(guó)。（2）美國(guó)：美國(guó)自20世紀(jì)50年代以后，曾在相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)間內(nèi)忽視了制造技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)政府歷來(lái)認(rèn)為生產(chǎn)制造是企業(yè)界的事，政府不必介入。一部分學(xué)者還錯(cuò)誤地主張應(yīng)將經(jīng)濟(jì)重心由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。結(jié)果導(dǎo)致美國(guó)經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重衰退，競(jìng)爭(zhēng)力明顯下降，在汽車(chē)、家電等行業(yè)不敵日本。

20世紀(jì)80年代，美國(guó)政府開(kāi)始認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性，深刻反省后，重新確立了制造業(yè)的地位。1.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性例證14紡織機(jī)械動(dòng)力機(jī)械家用電器通訊設(shè)備出版印刷網(wǎng)絡(luò)媒體文化娛樂(lè)冶金機(jī)械建筑機(jī)械交通工具環(huán)保設(shè)備軍事裝備醫(yī)療設(shè)備機(jī)器制造農(nóng)業(yè)機(jī)械化工設(shè)備制造業(yè)圖1-1

當(dāng)今制造業(yè)的社會(huì)功能15圖1-2多軸數(shù)控機(jī)床改進(jìn)核潛艇性能161.4我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀及機(jī)遇

解放后，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)有了很大地發(fā)展。(汽車(chē)工業(yè)、航天航空工業(yè))1993年我國(guó)的機(jī)床擁有量已達(dá)到300多萬(wàn)臺(tái)，居世界第一位。當(dāng)前，各種高、中檔數(shù)控機(jī)床、加工中心以及高速主軸單元等功能部件形成了相當(dāng)?shù)难芯亢蜕a(chǎn)能力。我國(guó)已能生產(chǎn)6軸5聯(lián)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)，生產(chǎn)的高速加工中心的主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)10000r/min。定位精度2m，進(jìn)給速度可達(dá)60m/min。我國(guó)制造的數(shù)控機(jī)床正在向高精度、高速度、多軸聯(lián)動(dòng)發(fā)展，向柔性自動(dòng)線(xiàn)方向發(fā)展。向高級(jí)型、普及型和經(jīng)濟(jì)型相結(jié)合的方向發(fā)展。刀具方面，我國(guó)已開(kāi)發(fā)了超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、碳化鈦基硬質(zhì)合金、高性能陶瓷刀具、PCD、金剛石涂層、PCBN等先進(jìn)和超硬刀具材料。1.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性現(xiàn)狀171.4我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀及機(jī)遇階段性差距：產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高、可靠性差、技術(shù)開(kāi)發(fā)能力不強(qiáng)、管理水平低、生產(chǎn)率低下、科技投入嚴(yán)重不足等。例如：（1）我國(guó)機(jī)械制造業(yè)擁有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床，2000多萬(wàn)職工，堪稱(chēng)世界之最。但由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后，致使我國(guó)許多高精尖設(shè)備和成套設(shè)備仍需大量進(jìn)口，機(jī)械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的幾十分之一。（2）我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)在可靠性、平均無(wú)故障工作時(shí)間和壽命等性能指標(biāo)上都低于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。1.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性差距18隨改革的不斷深入，對(duì)外開(kāi)放的不斷擴(kuò)大，為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的良好條件。制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和正在發(fā)生重大變化，世界經(jīng)濟(jì)重心已開(kāi)始向亞洲轉(zhuǎn)移。給我國(guó)機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)難得的機(jī)遇。1.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其重要性機(jī)遇19圖1-3神州7號(hào)宇宙飛船202.1生產(chǎn)的含義生產(chǎn)活動(dòng)是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的最基本活動(dòng)。從系統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，生產(chǎn)可被定義為是一個(gè)將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)財(cái)富，并創(chuàng)造效益的輸入輸出系統(tǒng)，見(jiàn)圖1.1。2.制造與制造系統(tǒng)

212.2生產(chǎn)的分類(lèi)

對(duì)于生產(chǎn)有形產(chǎn)品的企業(yè)，根據(jù)其生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)，可分為三種類(lèi)型：連續(xù)型生產(chǎn)、離散型生產(chǎn)和混合型生產(chǎn)。

1.連續(xù)型生產(chǎn):如石油、化工、冶金等企業(yè)，其生產(chǎn)方式為連續(xù)型，即從原材料到成品的轉(zhuǎn)變過(guò)程呈流水方式，連續(xù)不斷，工序之間通常沒(méi)有制品存儲(chǔ)，生產(chǎn)的產(chǎn)品、工藝流程及生產(chǎn)設(shè)備均相對(duì)固定不變，生產(chǎn)設(shè)備24h不間斷運(yùn)行。

2.離散型生產(chǎn):如機(jī)械、電子、輕工等企業(yè)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品由離散的、相互聯(lián)系的零部件組裝而成。此類(lèi)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變過(guò)程較復(fù)雜，生產(chǎn)工序及中間環(huán)節(jié)較多，工序之間有制品存儲(chǔ)，產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，生產(chǎn)管理難度較大。

3.混合型生產(chǎn):如食品、造紙等企業(yè)，兼有上述兩種生產(chǎn)類(lèi)型的特點(diǎn)。2.制造與制造系統(tǒng)

222.3制造的含義

定義：離散型的生產(chǎn)企業(yè)，通常稱(chēng)為“制造企業(yè)”。制造可以理解為離散型生產(chǎn)，即制造也是一個(gè)輸入輸出系統(tǒng)，其輸入也是生產(chǎn)要素，輸出是具有離散特征的產(chǎn)品。

1.“大制造”的概念：是對(duì)“制造”的廣義理解。按照這樣的理解，制造應(yīng)包括從市場(chǎng)分析、經(jīng)營(yíng)決策、工程設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量控制、銷(xiāo)售運(yùn)輸直至售后服務(wù)的全過(guò)程。在當(dāng)今的信息時(shí)代，廣義制造的概念已為越來(lái)越多的人所接受。2.在某些情況下，制造及制造過(guò)程被理解為從原材料或半成品經(jīng)加工和裝配后形成最終產(chǎn)品的具體操作過(guò)程，包括毛坯制作、零件加工、檢驗(yàn)、裝配、包裝、運(yùn)輸?shù)?。這是一個(gè)“小制造”的概念，是對(duì)“制造”的狹義理解。2.制造與制造系統(tǒng)

232.4制造技術(shù)制造技術(shù):完成制造活動(dòng)所需的一切手段的總