機械制造工藝學緒論.ppt

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1,,緒論,本章要點,為什么學?,,學什么?,,怎么學?,,,2,機械制造工藝學,緒論 Introduction,3,1.1 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),4,表1-1 第一、二、三產(chǎn)業(yè)的劃分,,,,1.1.1 機械制造業(yè)是現(xiàn)代社會生產(chǎn)的根基,5,機械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎, 是重中之重。,◆ 圖1顯示了當今制造業(yè)的社會功能。,,6,1.1.2 制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位,國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，國民經(jīng)濟總收入的60%以上來自制造業(yè)，世界發(fā)達國家無不具有強大的制造業(yè)。 美國：約1/4人口直接從事制造業(yè)，其余人口中又有約半數(shù)人所做工作與制造業(yè)有關。,日本由于重視制造業(yè)，二次大戰(zhàn)后30年時間，發(fā)展成為世界經(jīng)濟大國。,7,1.2.2 制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位,1963年,1983年,美日兩國汽車產(chǎn)量在世界市場所占份額,圖2 美日兩國汽車產(chǎn)量變化,8,制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位,東芝事件,圖3 多軸數(shù)控機床改進核潛艇性能,9,我國機械制造業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn),困難：技術上落后，資金不足，資源短缺，管理體制、周邊環(huán)境還存在諸多問題（地方保護，信用危機…） 機遇：中國已加入WTO；制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和正在發(fā)生重大變化，歐、亞、美三分天下局面正在形成，世界經(jīng)濟重心開始向亞洲轉(zhuǎn)移已出現(xiàn)征兆，制造業(yè)的產(chǎn)品結構、生產(chǎn)模式也在迅速變革之中,存在階段性的差距:產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高，技術開發(fā)能力不強，基礎元器件和基礎工藝不過關，生產(chǎn)率低下，科技投入嚴重不足。 機械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達國家的幾十分之一。,10,1.3.3 我國機械制造業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn),神州7號,,圖4 神州7號宇宙飛船,11,兩點認識,1、要重新認識機械制造業(yè) 機械制造已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機械制造，即所謂的機械加工。它是集機械、電子、光學、信息科學、材料科學、生物科學、激光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術與新興工業(yè)。 制造技術不只是一些經(jīng)驗的積累，實際上它是一個從產(chǎn)品設計——進入市場——返回產(chǎn)品設計的大系統(tǒng)。 信息化與工業(yè)化相輔相成。信息化不能代替工業(yè)化，但可以提升工業(yè)化、促進工業(yè)化，提高技術、生產(chǎn)、流通、管理的效率。機械制造工業(yè)必須依靠信息科學、材料科學來改造自己，另一方面信息科學、材料科學也必須依賴于制造技術來取得新的發(fā)展。,12,兩點認識,2、中國還不是世界工廠 什么是“世界工廠”？世界工廠應該是指世界制造業(yè)的主要集中地?，F(xiàn)在，我國制造業(yè)的工業(yè)增加值僅為美國的22.14％、日本的35.43％，我國制造業(yè)的勞動生產(chǎn)率約為美國的4.38％、日本的4.07％、德國的5.56％，所以還不能算是世界工廠。 如果說我國制造業(yè)的某個具體行業(yè)如“打火機制造工廠”，似乎還值得探討一下，但不能說我們已是世界工廠。即便在諸如打火機的問題上，人家一個高檔打火機在價格上就頂上我們上百個打火機。因此，一些說我們是世界工廠的外國人，可能光看到我們制造業(yè)產(chǎn)品的數(shù)量，并沒有注意到我們的產(chǎn)品在質(zhì)量和檔次上和發(fā)達國家有差距。,13,兩點認識,我國制造業(yè)大量的是來料加工，突出表現(xiàn)在電子等工業(yè)，許多產(chǎn)品、設計的知識產(chǎn)權并不掌握在我們手里，因此附加值很低。 值得注意的是，美國的制造業(yè)占世界第一，但美國人從來不說自己是世界工廠。對國外說中國“世界工廠”的輿論，我們要警覺，這是不是有個“中國威脅論”的背景？ 我國要成為“世界制造中心”，還有很長的路要走，要有長遠的眼光，不能拿犧牲自然資源、加劇環(huán)境污染的代價換取“世界工廠”的虛名。中國不能變成跨國公司的垃圾場、下水道，美國人的垃圾要留在美國。,14,兩點認識,歷史證明：沒有制造能力的民族是沒有競爭力的民族。 我國在上世紀末就提出了“振興民族工業(yè)”計劃，機械制造技術正以強健的勢頭向前飛躍，一個以現(xiàn)代制造技術為重點的工業(yè)革命已經(jīng)到來，中國現(xiàn)在正逐步從一個世界制造大國邁向世界制造強國。 十七大提出了國家自主創(chuàng)新戰(zhàn)略，發(fā)展制造業(yè)要有創(chuàng)新的精神 、要有民族精神、我們應該臥薪嘗膽，為祖國制造事業(yè)不斷努力。,,15,在商品經(jīng)濟高度發(fā)展的今天，科學與技術的界限開始變得模糊，純粹的科學研究不斷萎縮,原因是得不到足夠的經(jīng)費支持，許多科學研究從一開始就有明確的應用前景（例如:超導技術、克隆技術等）。,科學 —— 認識世界，基本方法是“分析”，基本形式為“發(fā)現(xiàn)、揭示”。 技術 —— 改造世界，基本方法是“綜合”，基本形式為“發(fā)明、創(chuàng)造、改進”。,1.1.3 科學和技術推動人類社會進步,16,第一次工業(yè)革命： 蒸汽機( 1765) 第二次工業(yè)革命： 電力、內(nèi)燃機( 1876) 第一次技術革命： 數(shù)控機床( 1952) 第二次技術革命： 信息化,科學和技術是推動人類社會進步的一對孿生姐妹。,17,,蒸汽機的發(fā)明與應用,Technology 第一部活塞式蒸汽機是1690 年由法國人巴本發(fā)明的。 1705 年，蘇格蘭鐵匠紐可門設計制成了一種更為實用的蒸汽機。 為了解決十分緊迫的工業(yè)動力問題，發(fā)明家和生產(chǎn)者都在不斷地探索。機修工瓦特是其中成就卓著的偉大發(fā)明家。 Science 第一次工業(yè)革命極大地推動了自然科學的發(fā)展： 熱力學理論、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律。,18,1.2 機械制造科學技術的發(fā)展,19,1.2.1 制造業(yè)的發(fā)展,17世紀60年代，瓦特改進蒸汽機，標志第一次工業(yè)革命興起，工業(yè)化大生產(chǎn)從此開始 18世紀中，麥克斯韋爾建立電磁場理論，電氣化時代開始 20世紀初，福特汽車生產(chǎn)線，泰勒科學管理方法，標志自動化時代到來（以大量生產(chǎn)為特征—Mass Production） 二戰(zhàn)后，計算機、微電子技術，信息技術及軟科學的發(fā)展，以及市場競爭的加劇和市場需求多樣性的趨勢，使中小批量生產(chǎn)自動化成為可能，并產(chǎn)生了綜合自動化和許多新的制造哲理與生產(chǎn)模式。 進入21世紀，制造技術向自動化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化的方向發(fā)展。,20,制造工藝技術的進展,加工精度(Machining Accuracy) 各年代達到的加工精度 1mm 18世紀后期(1776),蒸汽機,灰鑄鐵,汽缸 0.01mm 19世紀中期(1850) μm微米級(10–6m) 20世紀50年代末 nm 納米級(10-9m) 20世紀末,目前,超大規(guī)模集成電路 原子級—— 一般精加工（如研磨） IT5 表面完整性(Surface Integrality) 使用壽命和工作可靠性 生產(chǎn)率(Productivity)(永久性話題) 機動工時——切削用量（切削速度） 輔助工時——待料、換刀、裝夾、維修、調(diào)整機床,,,21,1.2.2 制造系統(tǒng)工程學,機械制造工藝（一般）： 冷加工: 車、銑、刨、磨等 熱加工：鑄造、塑性加工、焊接、熱處理等 機械制造過程是一種離散的生產(chǎn)過程 — 實現(xiàn)自動化的難度大依賴個人經(jīng)驗和技藝較多，難以用數(shù)學方法、規(guī)律、邏輯進行描述。 計算機技術，微電子技術，控制技術，傳感技術與機電一體化技術。 系統(tǒng)論，信息論和控制論 — 形成系統(tǒng)科學與方法論 管理科學（質(zhì)量保證體系） 與制造技術相接合，機械制造的發(fā)展已經(jīng)從一種經(jīng)驗，技藝，方法逐步 —— 機械制造工程科學,美、日等國已將制造科學、信息科學、材料科學、生物科學一起列為當今時代四大支柱學科。,22,,制造系統(tǒng)結構,制造系統(tǒng),23,圖9 汽車生產(chǎn)物流示意圖,制造系統(tǒng),,24,,,,1.2.3 先進制造技術(AMT),25,,,,AMT 產(chǎn)生背景,愛國者導彈,26,AMT 特征與發(fā)展趨勢,,,,◆ AMT 是一項綜合性技術 AMT不是一項具體的技術，而是利用系統(tǒng)工程思想和方法將各種相關技術集合成一個整體，它特別強調(diào)計算機技術、信息技術和現(xiàn)代管理技術在整個制造過程中的綜合應用，特別強調(diào)人的主體作用，強調(diào)人、技術、管理的有機結合。,◆ AMT 是一項動態(tài)技術 AMT 沒有一個固定的模式，它要與企業(yè)的具體情況相結合。同時AMT 也不是一成不變的，而是動態(tài)發(fā)展的，它要不斷地吸收和利用各種高新技術成果，并將其滲透到制造系統(tǒng)的各個部分和整個過程，使其不斷趨于完善。,27,AMT 特征與發(fā)展趨勢,,,,◆ AMT 是面向全球競爭的技術 通過提高企業(yè)綜合效益和對市場的快速反應能力，達到提高競爭力的目標。,◆ AMT 是面向21世紀的技術 AMT是制造技術發(fā)展的新階段，它保留了傳統(tǒng)制造技術中有效要素，吸收并充分利用了一切高新技術，使其產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。 AMT強調(diào)環(huán)保技術，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。,◆ AMT 是面向工業(yè)應用的技術 AMT 有明顯的需求導向特征，不以追求技術高新度為目的，重在實際效果。,28,AMT 特征與發(fā)展趨勢,,,,◆ 信息技術對AMT發(fā)展起著越來越重要的作用 信息技術是各種先進制造技術的重要支撐，信息技術向制造技術的注入與融合，必將促進AMT的不斷發(fā)展。 ◆ 現(xiàn)代設計技術將迅速發(fā)展和不斷完善 包括CAD，CAE，DFX，健壯設計，優(yōu)化設計，智能設計，反求工程，面向全生命周期的設計等。 ◆ 材料成形向精密、低耗、清潔方向發(fā)展 材料成形技術將使毛坯從接近零件形狀向直接制成工件精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展。據(jù)國際機械加工技術協(xié)會預測，本世紀初，塑性成形與磨削加工相結合，將取代大部分中小零件的切削加工。運用改性技術，將獲得各種特殊性能要求的表面（涂）層，同時減少能耗并消除污染。,29,AMT 特征與發(fā)展趨勢,,,,◆ 加工技術向超精密、超高速方向發(fā)展 ◆ 綠色制造將成為21世紀制造業(yè)重要特征 包括：綠色產(chǎn)品設計技術（產(chǎn)品在全生命周期符合環(huán)保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求）；綠色制造技術（在整個制造過程，對環(huán)境負面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高）；產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造（例如，汽車等產(chǎn)品的拆卸和回收技術，以及生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術等）。 ◆ 虛擬制造將獲得廣泛應用 首先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型（Soft Prototype）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（Hard Prototype）進行試驗，對其性能和可制造性進行預測和評價，從而縮短產(chǎn)品的設計與制造周期，降低成本，提高系統(tǒng)快速響應市場變化的能力。,30,前蘇聯(lián)專家節(jié)門杰夫指出：不是一個好的工藝師就不能成為一個好的設計師。 設計是一個與制造過程緊密相關的過程。不考慮制造的設計是一個無效的設計。,1.3 是本專業(yè)的一門專業(yè)主干課,基礎理論課,,自動化,制造課,設計課,專業(yè)課,技術基礎課,,,,,31,機械制造工藝學,緒論 Introduction,32,掌握基本工藝理論。 學會制訂零件加工工藝規(guī)程和裝配工藝過程的原則、方法、步驟。 掌握機床夾具設計的基本原理和方法。 了解影響加工質(zhì)量的各項因素，學會分析研究加工質(zhì)量的方法。 了解重要的先進制造技術。,,主要學習內(nèi)容,,33,基本工藝理論,定位理論（零件加工時） 尺寸鏈理論（工藝和裝配） 加工精度理論 加工工序安排原則,,34,,,,,,,質(zhì)量,經(jīng)濟性,生產(chǎn)率,加工精度 表面質(zhì)量,材料、工具、人力,↑ 切削用量 改進工藝方法 ↑自動化程度,機械制造工藝學研究的本質(zhì),35,機械制造工藝學,緒論 Introduction,36,特點,實踐性強。 注意掌握基本概念及其在實際中的應用。 涉及面廣。 它與金工、機械加工基礎、公差、刀具、機床、夾具及企業(yè)管理等課程都有聯(lián)系。 靈活性大。 工藝理論與工藝方法的應用具有很大的靈活性，在不同的條件甚至在相同的條件下可以有不同的處理方法，因此必須根據(jù)具體情況進行辯證的分析。,37,方法,注意掌握基本概念 工序、定位、尺寸鏈、加工精度和加工表面質(zhì)量 注意學習一些基本方法 解尺寸鏈法、制訂工藝卡方法、夾具設計方法 注意和實際結合，積累實踐經(jīng)驗。 要重視與課程有關的教學環(huán)節(jié)，使之相輔相成 作業(yè)、課程設計、實習 閱讀有關專業(yè)書籍。 注意掌握基本概念及其在實際中的應用。,38,參考書,專業(yè)書籍 《金屬切削原理與刀具》 機械工業(yè)出版社 《金屬切削機床》 機械工業(yè)出版社 《機械工學概論》真保吾一 國際文化出版公司 《簡明機械加工工藝手冊》徐圣群 上?？萍汲霭嫔?《零件合理構形知識問答》吳永健 兵器工業(yè)出版社 期刊雜志 《中國機械工程》《機械工程師》《機械工藝師》 《機械制造》等,39,讓我們在思考的過程中體會學習的樂趣！ 再見！,知識回顧Knowledge Review,