機械制造概論課件

機械制造技術(shù)根底FundamentalsofMechanicalManufacturingTechnology計算機輔助設(shè)計與制造專業(yè)主干技術(shù)根底課程1教材與參考文獻教材主要參考文獻[1]?機械制造技術(shù)根底?，韓秋實主編，機械工業(yè)出版社，2005[2]?機械制造技術(shù)根底?，黃健求主編，機械工業(yè)出版社，2006[3]?機械制造工藝學(xué)?，徐嘉元主編，機械工業(yè)出版?機械制造技術(shù)根底?，劉英、袁績乾主編，第2版，機械工業(yè)出版社.20062課程簡介學(xué)習(xí)方式課堂講授自學(xué)實踐環(huán)節(jié)考核方法期末考試—70％平時成績=作業(yè)、考勤、實驗—30％課程特點與學(xué)習(xí)方法綜合性——注意聯(lián)系和綜合應(yīng)用以往所學(xué)知識實踐性——注意理論聯(lián)系生產(chǎn)實際，重視實踐性環(huán)節(jié)靈活性——掌握根本原理，活學(xué)活用3主要內(nèi)容機械制造技術(shù)概論機械工程材料切削原理、刀具及機床機床夾具根底知識機械加工質(zhì)量分析與控制機械加工工藝規(guī)程設(shè)計機械制造技術(shù)開展課程簡介4課程簡介課程宗旨掌握機械制造技術(shù)的根底知識、根本理論和根本方法。通過課程學(xué)習(xí)及實驗環(huán)節(jié)訓(xùn)練，培養(yǎng)分析和解決機械制造工程問題根本能力。了解機械制造領(lǐng)域的最新成就和開展趨勢。課程任務(wù)使學(xué)生獲得機器零件切削加工原理，加工工藝、加工精度、加工設(shè)備等方面的根本知識。培養(yǎng)工藝分析的初步能力，并為學(xué)習(xí)其它有關(guān)課程及以后從事機械設(shè)計與制造方面的工作奠定必要的根底。掌握金屬切削的根本理論，具有根據(jù)加工條件合理選擇刀具種類、刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量及切削液的能力。熟悉局部常用機床的用途、工藝范圍.5課程簡介掌握機床夾具的根底知識。掌握機械制造工藝的根本理論，具備制訂機械加工工藝規(guī)程和裝配工藝規(guī)程的能力;學(xué)會分析機械加工過程中產(chǎn)生誤差的原因，并能針對具體工藝問題提出相應(yīng)的改善措施。了解現(xiàn)代制造技術(shù)的最新開展，了解先進制造技術(shù)和先進生產(chǎn)模式以拓寬視野。熟悉常用的機械工程材料及熱處理方式。

6機械制造概論主要內(nèi)容：機械制造業(yè)的開展及其重要性制造與制造系統(tǒng)生產(chǎn)類型機械制造方法7緒論1.1.機械制造業(yè)的歷史變遷1785：蒸汽機在紡織工廠使用，以瓦特改進蒸汽機為代表，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，手工勞動逐漸被機器生產(chǎn)所代替，機械制造業(yè)逐漸形成規(guī)模。1797：創(chuàng)造第一臺滑動刀架車床1873：第一臺凸輪控制的自動車床19世紀(jì)中葉：電磁場理論的建立為發(fā)電機和電動機的產(chǎn)生奠定了根底，迎來了電氣化時代。以電力作為動力源，使機械結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化?；Q性原理和公差制度產(chǎn)生。使機械制造業(yè)發(fā)生重大變革，進入快速開展時期。20世紀(jì)初：內(nèi)燃機的創(chuàng)造；流水生產(chǎn)線的出現(xiàn)；泰勒科學(xué)管理理論的產(chǎn)生，標(biāo)志機械制造業(yè)進入了“大批量生產(chǎn)〞〔MassProduction〕的時代。使機械制造業(yè)開始成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。81.1.機械制造業(yè)的歷史變遷1910-1920：福特汽車公司，泰勒按節(jié)拍生產(chǎn)的理論，首先建立了流水線生產(chǎn)方式，創(chuàng)造了平均每分鐘生產(chǎn)一輛T型車的記錄。1952：美國首先研制成功數(shù)控〔NumericalControlNC〕機床及自動編程，CAM的開端。1953：同一臺機床上通過自動換刀實現(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美國麻省理工學(xué)院1962：美國第一臺工業(yè)機器人，〔IndustrialRobot〕1967：英、美柔性制造系統(tǒng)，解決大批量，離散形生產(chǎn)自動化。FMS(FlexibleManufacturingsystem)60年代末：CAPP〔Computer-AidedProcessPlann-ing〕計算機進行加工工藝路線和工序內(nèi)容的設(shè)計及機床切削用量、時間定額等的選擇與制定1954：美國通用電器公司〔GE〕首次用計算機計算職工工資1.機械制造業(yè)的開展及其重要性91.機械制造業(yè)的開展及其重要性1.1.機械制造業(yè)的歷史變遷1961：物料需求方案：MRPI1979：制造資源方案：MRPII80年代：計算機集成制造系統(tǒng)〔CIMS〕：以制造技術(shù)，計算機技術(shù)，柔性制造技術(shù)，自動化技術(shù)和現(xiàn)代管理科學(xué)為根底，將制造業(yè)，工廠經(jīng)營活動所需的各種自動化系統(tǒng)，通過新的生產(chǎn)管理模式，工藝?yán)碚摵陀嬎銠C網(wǎng)絡(luò)有機地集成，使任何復(fù)雜的產(chǎn)品從設(shè)計到加工以及管理的工作量減少到最低限量。80年代以來：信息產(chǎn)業(yè)的崛起和通訊技術(shù)的開展加速了市場的全球化進程，市場競爭更加劇烈。為了適應(yīng)新的形勢，在機械制造領(lǐng)域提出了許多新的制造哲理和生產(chǎn)模式，如:計算機集成制造〔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〕以硬件為根底軟件作支持，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111,2機械制造業(yè)的開展方向進入21世紀(jì)，機械制造業(yè)正向自動化、柔性化、集成化、智能化和清潔化的方向開展。主要表現(xiàn)在三個方面：加工技術(shù)向高度信息化、自動化、智能化方向開展。各種先進制造技術(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)、計算機集成制造系統(tǒng)以及敏捷制造技術(shù)等〕。加工技術(shù)向精密、超精密、微細加工方向開展。出現(xiàn)超精密工程、納米材料、納米加工，納米測量等納米技術(shù)。各種先進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.機械制造業(yè)的開展及其重要性121.3機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位(1)美國68%的財富來源于制造業(yè)；(2)日本，國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的約49%由制造業(yè)提供。(3)在先進的工業(yè)化國家中，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)。在整個制造業(yè)中，機械制造業(yè)占有特別重要的地位。因為機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備部。任何一個經(jīng)濟興旺的國家，無不具有強大的機械制造業(yè)，許多國家的經(jīng)濟騰飛，機械制造業(yè)功不可沒。1.機械制造業(yè)的開展及其重要性131.3機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位

〔1〕日本：二次世界大戰(zhàn)后，日本先后提出"技術(shù)立國"和"新技術(shù)立國"的口號，對機械制造業(yè)的開展給予全面的支持，并抓住機械制造的關(guān)鍵技術(shù)--精密工程、特種加工和制造系統(tǒng)自動化，使日本在戰(zhàn)后短短30年里，一躍成為世界經(jīng)濟大國?！?〕美國：美國自20世紀(jì)50年代以后，曾在相當(dāng)?shù)囊欢螘r間內(nèi)無視了制造技術(shù)的開展。美國政府歷來認(rèn)為生產(chǎn)制造是企業(yè)界的事，政府不必介入。一局部學(xué)者還錯誤地主張應(yīng)將經(jīng)濟重心由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。結(jié)果導(dǎo)致美國經(jīng)濟嚴(yán)重衰退，競爭力明顯下降，在汽車、家電等行業(yè)不敵日本。20世紀(jì)80年代，美國政府開始認(rèn)識到問題的嚴(yán)重性，深刻反省后，重新確立了制造業(yè)的地位。1.機械制造業(yè)的開展及其重要性例證14紡織機械動力機械家用電器通訊設(shè)備出版印刷網(wǎng)絡(luò)媒體文化娛樂冶金機械建筑機械交通工具環(huán)保設(shè)備軍事裝備醫(yī)療設(shè)備機器制造農(nóng)業(yè)機械化工設(shè)備制造業(yè)圖1-1

當(dāng)今制造業(yè)的社會功能15圖1-2多軸數(shù)控機床改進核潛艇性能161.4我國機械制造業(yè)的現(xiàn)狀及機遇

解放后，我國機械制造業(yè)有了很大地開展。(汽車工業(yè)、航天航空工業(yè))1993年我國的機床擁有量已到達300多萬臺，居世界第一位。當(dāng)前，各種高、中檔數(shù)控機床、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。我國已能生產(chǎn)6軸5聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)，生產(chǎn)的高速加工中心的主軸轉(zhuǎn)速高達10000r/min。定位精度2m，進給速度可達60m/min。我國制造的數(shù)控機床正在向高精度、高速度、多軸聯(lián)動開展，向柔性自動線方向開展。向高級型、普及型和經(jīng)濟型相結(jié)合的方向開展。刀具方面，我國已開發(fā)了超細晶粒硬質(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等先進和超硬刀具材料。1.機械制造業(yè)的開展及其重要性現(xiàn)狀171.4我國機械制造業(yè)的現(xiàn)狀及機遇階段性差距：產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高、可靠性差、技術(shù)開發(fā)能力不強、管理水平低、生產(chǎn)率低下、科技投入嚴(yán)重缺乏等。例如：〔1〕我國機械制造業(yè)擁有300多萬臺機床，2000多萬職工，堪稱世界之最。但由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)相對落后，致使我國許多高精尖設(shè)備和成套設(shè)備仍需大量進口，機械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為興旺國家的幾十分之一?！?〕我國生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)在可靠性、平均無故障工作時間和壽命等性能指標(biāo)上都低于國外同類產(chǎn)品。

1.機械制造業(yè)的開展及其重要性差距18隨改革的不斷深入，對外開放的不斷擴大，為我國機械制造業(yè)的振興和開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)濟重心已開始向亞洲轉(zhuǎn)移。給我國機械制造業(yè)帶來難得的機遇。1.機械制造業(yè)的開展及其重要性機遇19圖1-3神州7號宇宙飛船202.1生產(chǎn)的含義生產(chǎn)活動是人類賴以生存和開展的最根本活動。從系統(tǒng)觀點出發(fā)，生產(chǎn)可被定義為是一個將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟財富，并創(chuàng)造效益的輸入輸出系統(tǒng)，見圖1.1。2.制造與制造系統(tǒng)

212.2生產(chǎn)的分類

對于生產(chǎn)有形產(chǎn)品的企業(yè)，根據(jù)其生產(chǎn)過程的特點，可分為三種類型：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)變過程呈流水方式，連續(xù)不斷，工序之間通常沒有制品存儲，生產(chǎn)的產(chǎn)品、工藝流程及生產(chǎn)設(shè)備均相對固定不變，生產(chǎn)設(shè)備24h不間斷運行。

2.離散型生產(chǎn):如機械、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。此類生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變過程較復(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，產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長，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)類型的特點。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“制造〞的廣義理解。按照這樣的理解，制造應(yīng)包括從市場分析、經(jīng)營決策、工程設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量控制、銷售運輸直至售后效勞的全過程。在當(dāng)今的信息時代，廣義制造的概念已為越來越多的人所接受。2.在某些情況下，制造及制造過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)品的具體操作過程，包括毛坯制作、零件加工、檢驗、裝配、包裝、運輸?shù)取＿@是一個“小制造〞的概念，是對“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):完成制造活動所需的一切手段的總和。這些手段包括運用一定的知識和技能，操縱可以利用的物質(zhì)和工具，采取各種有效的方法等。制造技術(shù)是制造企業(yè)的技術(shù)支柱，是制造企業(yè)持續(xù)開展的根本動力。美國國家生產(chǎn)力委員會所作的一項調(diào)查說明，在企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用約占62%。與大、小制造概念相對應(yīng)，對制造技術(shù)的理解也有廣義和狹義之分。廣義理解:制造技術(shù)涉及生產(chǎn)活動的各個方面和全過程，被認(rèn)為是一個從產(chǎn)品概念到最終產(chǎn)品的集成活動和系統(tǒng)，是一個功能體系和信息處理系統(tǒng)。狹義理解:制造技術(shù)那么重點放在機械加工和裝配工藝上。2.制造與制造系統(tǒng)

242.5制造系統(tǒng)的組成制造作為一個系統(tǒng)，由假設(shè)干個具有獨立功能的子系統(tǒng)構(gòu)成。其主要子系統(tǒng)及其功能如下〔見圖1-2〕：2.制造與制造系統(tǒng)

252.6制造系統(tǒng)的特性1.結(jié)構(gòu)特性制造系統(tǒng)可視為假設(shè)干硬件〔生產(chǎn)設(shè)備，工具，運輸裝置，廠房，勞動力等〕的集合體。為使硬件充分發(fā)揮其效能，必須有相應(yīng)的軟件作支持〔圖1-3〕。這里說的軟件主要指生產(chǎn)信息，即生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝。有關(guān)人員和設(shè)備的合理配置和布局等。2.制造與制造系統(tǒng)

262.6制造系統(tǒng)的特性2.轉(zhuǎn)變特性(1)制造系統(tǒng)是一個將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變成離散型產(chǎn)品的輸入輸出系統(tǒng)。(2)研究制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變特性，著眼于制造系統(tǒng)物料的轉(zhuǎn)變過程，即系統(tǒng)的物質(zhì)流。(3)制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程實例：〔圖1.4〕2.制造與制造系統(tǒng)

27壓力加工油漆車身裝配內(nèi)部裝飾驅(qū)動橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配車身安裝最后試驗發(fā)動機裝配發(fā)動機試驗機械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機械加工自動線熱處理圖1-5汽車生產(chǎn)物流示意圖282.6制造系統(tǒng)的特性3.程序特性所謂“程序〞系指一系列按時間和邏輯安排的步驟。從這個意義出發(fā)，制造系統(tǒng)可視為是一個生產(chǎn)離散型產(chǎn)品的工作程序。(1)全局生產(chǎn)規(guī)劃：用于處理生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)系統(tǒng)與外部環(huán)境之間關(guān)系的全局性的問題，如確定生產(chǎn)目標(biāo)，規(guī)劃生產(chǎn)資源，確定企業(yè)經(jīng)營方針和開展戰(zhàn)略等；(2)具體生產(chǎn)管理〔運行管理〕：用于對具體的生產(chǎn)活動進行管理和控制2.制造與制造系統(tǒng)

292.6制造系統(tǒng)的特性具體生產(chǎn)管理通常包括５個階段：〔圖1-6〕。2.制造與制造系統(tǒng)

302.6制造系統(tǒng)的特性1綜合生產(chǎn)方案:確定產(chǎn)品的種類和一定時間內(nèi)的產(chǎn)量。2生產(chǎn)進度方案:3作業(yè)方案:根據(jù)物料需求方案、零件加工和機器裝配工藝過程以及原材料和毛坯的供給情況，進行具體的任務(wù)分配和順序的安排。4生產(chǎn)實施:按作業(yè)方案進行實際生產(chǎn)作業(yè)活動。5生產(chǎn)控制:對生產(chǎn)實施過程中的偏差進行測定與調(diào)整。2.制造與制造系統(tǒng)

312.7先進制造技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進制造技術(shù)是整合了信息科學(xué)、