机械制造装备设计北科大第一章.pptx

欢迎使用本套CAI 机 械 制 造 装 备 设 计 主 页第 一 章 机 械 制 造 及 装 备 设 计 方 法第 二 章 金 属 切 削 机 床 设 计第 三 章 典 型 部 件 设 计退出下一页第 四 章 工 业 机 器 人 设 计 主 页第 七 章 机 械 加 工 生 产 线 总 体 设 计第 五 章 机 床 夹 具 设 计第 六 章 物 流 系 统 设 计退出下一页上 一 页 第一章 机械制造及装备设计方法第 一 章 机 械 制 造 及 装 备 设 计 方 法第 一 节 概 述第 二 节 机 械 制 造 装 备 应 具 备 的 主 要 功 能第 三 节 机 械 制 造 装 备 的 分 类 返回主页 退出 上一页下一页 第一章 机械制造及装备设计方法第 一 章 机 械 制 造 及 装 备 设 计 方 法 第 四 节 机 械 制 造 装 备 设 计 的 类 型第 五 节 机 械 制 造 装 备 设 计 的 方 法第 六 节 机 械 制 造 装 备 设 计 的 评 价 返回主页 退出 上一页下一页 第一章 机械制造及装备设计方法1.1 概 述 一 、 机 械 制 造 装 备 生 产 模 式 的 演 变二 、 机 械 制 造 的 作 用 及 现 状三 、 机 械 制 造 装 备 的 发 展 趋 势 上一页下一页 退出 返回主页返 回 本 章 第一章 绪论1.1.1 机 械 制 造 生 产 模 式 的 演 变本 世 纪 二 十 年 代 制 造 业 开 始 起 家 ， 到 二 次 世 界 大 战 ， 各国 为 了 赢 得 战 争 ， 不 计 成 本 大 力 发 展 军 火 工 业 ， 制 造 业取 得 飞 速 发 展五 十 年 代 和 平 发 展 时 期 ， 即 “ 传 统 模 式 （ 产 业 ） ” 。 基本 上 是 “ 一 个 工 人 、 一 把 刀 、 一 台 机 床 ” ， 导 致 劳 动 生产 率 低 下 ， 产 品 质 量 不 稳 定 ； 为 了 降 低 成 本 、 提 高 效 率 ，采 用 “ 少 品 种 大 批 量 ” 的 做 法 ， 因 此 ， 提 出 要 “ 规 模 效益 ” ， 其 代 表 是 美 国 由 H.福 特 开 创 的 大 量 生 产 制 造 模 式 ，广 泛 采 用 “ 刚 性 ” 生 产 制 造 模 式 。 由 于 这 种 生 产 制 造 模式 在 当 时 非 常 有 效 ， 为 社 会 提 供 许 多 价 廉 物 美 的 产 品 ，认 为 是 制 造 业 的 最 佳 模 式 。上一页下一页退出返回主 页返 回 本 章 第一章 绪论1.1.1 机 械 制 造 生 产 模 式 的 演 变七 十 年 代 后 ， 主 要 通 过 提 高 质 量 和 降 低 成 本 来 实 现 ，其 基 本 原 则 是 “ 消 灭 一 切 浪 费 ” 和 “ 不 断 改 善 ” ， 以最 优 质 量 和 最 低 成 本 的 产 品 提 供 给 市 场 。 如 日 本 丰 田在 汽 车 工 业 采 用 该 模 式 击 败 了 美 国 ， 震 惊 了 世 界 。八 十 年 代 ， 以 先 进 制 造 技 术 ， CAD、 CAM、 计 算 机 辅 助 工艺 规 划 （ CAPP） 、 制 造 资 源 规 划 （ MRP ） 、 成 组 技 术（ GT） 、 并 行 工 程 （ CE） 、 柔 性 制 造 系 统 （ FMS） 和 全 面质 量 管 理 （ TQC） 等 作 为 工 具 与 手 段 ， 来 缩 短 生 产 周 期（ T） ， 提 高 产 品 质 量 （ Q） 、 降 低 产 品 成 本 （ C） 和 改 善服 务 质 量 （ S） 。 先 进 制 造 技 术 和 TQC的 采 用 确 实 给 企 业带 来 不 少 效 益 ， 上一页下一页 退出 返回主页返 回 本 章 第一章 绪论1.1.1 机 械 制 造 生 产 模 式 的 演 变九 十 年 代 ， 美 国 麻 省 理 工 学 院 对 日 本 的 这 种 生 产 制 造 模式 进 行 总 结 ， 提 出 了 “ 精 益 生 产 ” （ Lean Production）的 制 造 模 式 。敏 捷 制 造 （ Agile manufacturing） ；快 速 可 重 组 制 造 。敏 捷 制 造 和 柔 性 制 造 的 精 髓 ， 包 括 了 全 面 质 量 管 理（ TQC） 、 准 时 生 产 （ JIT） 、 快 速 可 重 组 制 造 和 并 行 工程 等 现 代 生 产 和 管 理 技 术 ， 是 21世 纪 很 有 发 展 前 景 的 先进 制 造 模 式 。上一页下一页退出返回主 页返 回 本 章 第一章 机械制造及装备设计方法1.1.1 机 械 制 造 生 产 模 式 的 演 变 上一页下一页 退出 返回主页返 回 本 章刚 性 生 产 模 式一 个 工 人 ， 一 把 刀 ， 一 台 机 床 柔 性 生 产 模 式数 控 机 床 、 机 器 人 计 算 机 技 术 、 电 子 技 术 、先 进 制 造 技 术 、 优 化 生 产 技 术 、 虚 拟 制 造 、快 速 成 型 制 造 技 术 、 数 字 化 设 计 与 制 造 第一章 绪论1.1.1 机 械 制 造 生 产 模 式 的 演 变先 进 生 产 制 造 模 式 的 主 要 特 征 ：以 用 户 的 需 求 为 中 心 ；制 造 的 战 略 重 点 是 时 间 和 速 度 ， 并 兼 顾 质 量 和 品 种 ；以 柔 性 、 精 益 和 敏 捷 作 为 竞 争 的 优 势 ；技 术 进 步 、 人 因 改 善 和 组 织 创 新 是 三 项 并 重 的 基 础 工 作 ；实 现 资 源 快 速 有 效 的 集 成 是 其 中 心 任 务 ， 集 成 对 象 涉 及 技术 、 人 、 组 织 和 管 理 等 ， 应 在 企 业 之 间 、 制 造 过 程 和 作 业等 不 同 层 次 上 分 别 实 施 相 应 的 资 源 集 成 ；组 织 形 式 采 用 如 “ 虚 拟 公 司 ” 在 内 的 多 种 类 型 。上一页下一页退出返回主 页返 回 本 章 第一章 绪论1.1.2 机 械 制 造 系 统 的 作 用 和 现 状制 造 业 是 一 个 国 家 或 地 区 经 济 发 展 的 重 要 支 柱 其 发 展水 平 标 志 着 该 国 家 或 地 区 的 经 济 实 力 、 科 技 水 平 、 生活 水 准 和 国 防 实 力 ， 国 际 市 场 的 竞 争 归 根 到 底 是 各 国制 造 生 产 能 力 的 竞 争 。机 械 制 造 业 是 制 造 业 的 核 心 ， 是 制 造 机 械 产 品 如 农 业 机械 、 动 力 机 械 、 运 输 机 械 ， 矿 山 机 械 等 机 械 产 品 的 工 业部 门 ， 也 是 为 国 民 经 济 各 部 门 提 供 装 备 的 部 门 。机 械 制 造 业 的 生 产 能 力 主 要 取 决 于 机 械 制 造 装 备 的 先 进程 度 。 装 备 制 造 业 是 一 个 国 家 综 合 制 造 能 力 的 集 中 体 现 ，重 大 装 备 研 制 能 力 是 衡 量 一 个 国 家 工 业 化 水 平 和 综 合 国力 的 重 要 标 准 。上一页下一页退出返回主 页返 回 本 章 第一章 绪论1.1.2 机 械 制 造 系 统 的 作 用 和 现 状是 我 国 数 控 车 床 、 加 工 中 心 、 重 型 机 床 和 锻 压设 备 、 量 刃 具 的 主 要 开 发 生 产 区 。 沈 阳 机 床 、 大 连 机 床 、齐 重 数 控 、 哈 量 4 家 企 业 的 金 切 机 床 产 值 约 占 全 国 金 切 机床 产 值 的 31.7% ， 对 全 国 金 切 机 床 行 业 发 展 影 响 巨 大 。数 控 磨 床 产 量 占 全 国 3/4， 长 江 三 角 洲 地 区 ， 成为 磨 床 （ 数 控 磨 床 ） 、 电 加 工 机 床 、 板 材 加 工 设 备 、 工具 和 机 床 功 能 部 件 （ 滚 珠 丝 杠 和 直 线 导 轨 副 ） 的 主 要 生产 基 地 。上一页下一页退出返回主 页返 回 本 章 中 国 机 床 行 业 六 大 发 展 区 的 特 色： 重 点 发 展 齿 轮 加 工 机 床 ，西 南 地 区 ， 重 点 发 展 齿 轮 加 工 机 床 、 小型 机 床 、 专 用 生 产 线 以 及 工 具 。 西 北 地区 ， 主 要 发 展 齿 轮 磨 床 、 数 控 车 床 和 加工 中 心 、 工 具 和 功 能 部 件 。 第一章 绪论1.1.2 机 械 制 造 系 统 的 作 用 和 现 状： 重 型 机 床 产 值 占 全 国 17%主 要 发 展 重 型 机 床和 数 控 系 统 。 武 汉 重 型 机 床 集 团 有 限 公 司 生 产 的 重 型机 床 数 量 占 全 国 重 型 机 床 数 量 11 、 产 值 占 全 国 重 型机 床 产 值 17 。 数 控 系 统 代 表 企 业 是 武 汉 华 中 数 控 股份 有 限 公 司 。环 渤 海 地 区 ： 主 要 发 展 加 工 中 心 和 液 压 压 力 机 ， 环 渤 海地 区 ， 包 括 北 京 、 天 津 等 。 北 京 主 要 发 展 加 工 中 心 、 数控 精 密 专 用 磨 床 、 重 型 数 控 龙 门 铣 床 和 数 控 系 统 。 天 津主 要 发 展 锥 齿 轮 加 工 机 床 和 各 种 液 压 压 力 机 。珠 江 三 角 洲 地 区 ： 数 控 系 统 等 的 生 产 基地 ， 形 成 数 控 车 床 和 数 控 系 统 、 功 能 部件 生 产 基 地 。上一页下一页退出返回主 页返 回 本 章 第一章 绪论1.1.2 机 械 制 造 系 统 的 作 用 和 现 状“十 一 五 ” 期 间 ， 国 家 发 改 委 将 全 面 加 强 创 新 能 力 基础 设 施 建 设 。 将 投 资 60多 亿 元 ， 启 动 建 设 散 裂 中 子 源 、强 磁 场 试 验 装 置 、 海 洋 科 学 综 合 考 察 船 等 12项 重 大 科技 基 础 设 施 ； 投 资 近 50亿 元 实 施 中 科 院 知 识 创 新 三 期工 程 ， 规 划 建 设 和 完 善 50个 国 家 工 程 研 究 中 心 、 100 个 国 家 工 程 实 验 室 ， 支 持 建 设 300个 国 家 认 定 企 业 技术 中 心 ， 构 建 自 主 创 新 的 基 础 支 撑 平 台 。上一页下一页退出返回主 页返回本章在 “ 十 一 五 ” 规 划 纲 要 中 ， 国 家 将 振兴 装 备 制 造 业 作 为 推 进 工 业 结 构 优 化 升级 的 主 要 内 容 ， 数 控 机 床 是 振 兴 装 备 制造 业 重 点 之 一 第一章 绪论1.1.2 机 械 制 造 系 统 的 作 用 和 现 状2007年 初 ， 中 央 领 导 人 视 察 了 沈 阳 机 床 集 团 数 控 产 业园 区 。 当 听 到 现 场 的 许 多 数 控 机 床 都 是 为 美 国 、 德 国 、法 国 等 工 业 发 达 国 家 用 户 制 造 的 情 况 后 ， 非 常 赞 许 ，并 语 重 心 长 地 寄 语 中 国 制 造 业 ： “ 我 们 不 能 仅 仅 满 足于 制 造 ， 而 是 要 进 一 步 发 展 为 智 造 ， 即 用 知识 、 用 头 脑 去 创 新 、 去 创 造 ， 这 样 才 能 缩 短 差 距 ， 实现 赶 超 ， 从 制 造 大 国 转 变 为 智 造 大 国 。 ”上一页下一页退出返回主 页返 回 本 章 第一章 机械制造及装备设计方法1.1.3 机 械 制 造 装 备 的 发 展 趋 势 1、 向 高 效 、 高 速 、 高 精 度 方 向 发 展 2、 多 功 能 复 合 化 、 柔 性 自 动 化 的 产 品 成 为 发 展 的 主 流3、 实 施 绿 色 制 造 与 可 持 续 发 展 战 略 上一页下一页 退出 返回主页返回本章 4、 智 能 制 造 技 术 和 智 能 化 装 备 有 了 新 的 发 展 第一章 机械制造及装备设计方法1.2 机 械 制 造 装 备 应 具 备 的 主 要 功 能 1、 一 般 的 功 能 要 求（ 1） 加 工 精 度 方 面 的 要 求（ 2） 强 度 、 刚 度 和 抗 振 性 方 面 的 要 求（ 3） 加 工 稳 定 性 方 面 的 要 求（ 4） 耐 用 性 方 面 的 要 求（ 5） 技 术 经 济 方 面 的 要 求 2、 柔 性 化 3、 精 密 化 4、 自 动 化 5、 机 电 一 体 化 6、 节 材 7、 符 合 工 业 工 程 要 求 8、 符 合 绿 色 工 程 要 求 返回主页 退出 上一页下一页返回本章 机械制造装备设计1。 3 机 械 制 造 装 的 分 类第一章 机械制造及装备设计方法1.3 机 械 制 造 装 备 的 分 类 1、 加 工 装 备机 械 制 造 装 备 包 括 加 工 装 备 、 工 艺 装 备 、 仓 储 运 输 装 备 和辅 助 装 备 四 大 类 。 2、 工 艺 装 备3、 仓 储 运 输 装 备主 要 指 机 床 。 机 床 是 制 造 机 器 的 机 器 ， 也 称 工 作 母 机 。 各 种 刀 具 、 模 具 、 夹 具 、 量 具 等 总 称 为 工 艺 装 备 。 它 是 保证 产 品 制 造 质 量 、 贯 彻 工 艺 规 程 、 提 高 生 产 效 率 的 重 要 手 段 。 仓 储 运 输 装 备 包 括 各 级 仓 储 、 物 料 运输 、 机 床 上 下 料 、 机 器 人 等 。退出上一页进入下一章返回主 页返回本章4、 辅 助 装 备 第一章 机械制造装备设计方法1.4 机 械 制 造 装 备 设 计 的 类 型 1、 创 新 设 计2、 变 形 设 计3、 组 合 设 计上一页 下一页 退出 返回主页返回本章 第一章 机械制造装备设计方法1.5 机 械 制 造 装 备 设 计 的 方 法 一 、 机 械 制 造 装 备 设 计 的 典 型 步 骤二 、 系 列 化 设 计三 、 模 块 化 设 计上一页 下一页 退出 返回主页四 、 合 理 化 工 程返回本章 第一章 机械制造装备设计方法产 品 规 划 阶 段 需 求 分 析调 查 研 究预 测可 行 性 分 析编 制 设 计 任 务 书方 案 设 计 阶 段 对 设 计 任 务 的 抽 象建 立 功 能 结 构 图 1寻 求 原 理 解 与 解 决 方 法 图3初 步 设 计 方 案 的 形 成初 步 设 计 方 案 的 评 价 与 筛 选 退出下一页返回本节 1.5.1 机 械 制 造 装 备 设 计 的 典 型 步 骤 返回主页1、2、 第一章 机械制造装备设计方法技 术 设 计 阶 段 确 定 结 构 原 理 方 案总 体 设 计结 构 设 计施 工 设 计 阶 段 零 件 图 设 计完 善 装 备 图商 品 化 设 计编 制 技 术 文 档 退出返回本节 1.5.1 机 械 制 造 装 备 设 计 的 典 型 步 骤 返回主页3、4、下一页 第一章 机械制造装备设计方法系 列 化 设 计 的 基 本 概 念 退出返回本节 1.5.2 系 列 化 设 计 返回主页 1、2、系 列 化 设 计 的 优 缺 点3、系 列 化 设 计 的 步 骤（1）（2）（3）主 参 数 和 主 要 性 能 指 标 的 确 定参 数 分 级制 定 系 列 型 谱 纵 系 列 产 品横 系 列 产 品跨 系 列 产 品 下一页 第一章 机械制造装备设计方法模 块 化 设 计 的 基 本 概 念 退出返回本节 1.5.3 模 块 化 设 计 返回主页 1、2、模 块 化 设 计 的 优 缺 点3、模 块 化 设 计 的 步 骤（1）（2）（3）明 确 任 务建 立 功 能 结 构 图 4、 图 6合 理 确 定 产 品 的 系 列 型 谱 和 参 数 下一页 模 块 是 具 有 一 定 功 能 的 零 件 、 组 件 或 部 件 。 模 块 上具 有 特 定 的 联 接 表 面 和 联 接 方 法 ， 以 保 证 相 互 组 合的 互 换 性 和 精 确 度 。模 块 化 设 计 是 提 高 产 品 质 量 、 降 低 成 本 、 加 快 设 计进 度 、 进 行 组 合 设 计 的 重 要 途 径 。（1）（2） 第一章 机械制造装备设计方法 退出返回本节 1.5.4 合 理 化 工 程 返回主页进入下一节 合 理 化 工 程 是 一 种 管 理 哲 理 。合 理 化 工 程 的 主 要 目 的 是 采 用 先 进 的 信 息 处 理 技术 ， 进 行 产 品 结 构 的 重 组 、 产 品 设 计 开 发 过 程 的重 组 和 设 计 /管 理 系 统 信 息 集 成 ， 尽 可 能 减 少 产 品零 部 件 的 类 别 数 ， 从 而 缩 短 产 品 的 开 发 周 期 ， 提高 产 品 设 计 质 量 。 第一章 机械制造装备设计方法1.6 机 械 制 造 装 备 设 计 的 评 价 一 、 技 术 经 济 评 价二 、 可 靠 性 评 价三 、 人 机 工 程 学 评 价上一页 下一页 退出 返回主页四 、 结 构 工 艺 性 评 价五 、 产 品 造 型 评 价六 、 标 准 化 评 价返回本章 第一章 机械制造装备设计方法建 立 目 标 系 统 和 确 定 评 价 标 准 退出返回本节 1.6.1 技 术 经 济 评 价 返回主页 1、2、确 定 重 要 性 系 数 图 74、 确 定 各 设 计 方 案 的 评 价 分 数总 权 重 值 ZQ j技 术 评 价 Tj经 济 评 价 Ej:经 济 评 价 是 理 想 生 产 成 本 CL与 实 际 生 产 成 本 Cs之 比 ,即 : Ej = CL/Cs技 术 经 济 评 价 的 步 骤3、 5、7、6、通 常 理 想 成 本 CL应 低 于 市 场 同 类 产 品 最 低 价 格 的 70%。 经 济 评 价 Ej越 大 ， 代 表 经 济 效 果 越 好 ， Ej=1的 方 案 经 济 上 最 理 想 。 如 经 济 评价 值 小 于 0.7， 说 明 方 案 的 实 际 生 产 成 本 大 于 市 场 同 类 产 品 的 最 低价 ， 一 般 不 予 考 虑 。技 术 经 济 评 价 TEj:当 Tj和 Ej的 值 相 差 不 太 悬 殊 时 ， 可 用 均 值 法 计 算 Ej值 ：TEj = （ Tj+Ej）/2当 Tj和 Ej的 值 相 差 很 悬 殊 时 ， 建 议 用 双 曲 线 法 计 算 Ej值 ： TEj = Tj+Ej下一页 第一章 机械制造装备设计方法可 靠 性 特 征 量 退出返回本节 1.6.2 可 靠 性 评 价 返回主页 1、2、可 靠 性 预 测 下一页 产品可靠性指标可靠性维修性有效性耐久性安全性可靠度可靠寿命累积失效概率失效率平均寿命平均修复时间修复率维修度极限有效度平均有效度瞬时有效度可 靠 性 指 标 的 分 配3、 第一章 机械制造装备设计方法1、 人 因 素 方 面2、 机 器 因 素 方 面3、 环 境 因 素 方 面4、 人 机 系 统 方 面 退出返回本节 1.6.3 人 机 工 程 学 评 价 返回主页下一页 第一章 机械制造装备设计方法加 工 工 艺 性装 配 工 艺 性 退出返回本节 1.6.4 结 构 工 艺 性 评 价 返回主页1、2、下一页3、维 修 工 艺 性 结 构 工 艺 性 评 价 的 目 的 是 降 低 生 产 成 本 、 缩 短 生 产 时 间 、提 高 产 品 质 量 。 结 构 工 艺 性 应 从 加 工 、 装 配 、 维 修 和 运 输等 方 面 来 评 价 。 第一章 机械制造装备设计方法产 品 造 型 设 计产 品 色 彩 退出返回本节 1.6.5 产 品 造 型 评 价 返回主页1、2、下一页 机 械 产 品 的 造 型 的 总 原 则 是 经 济 实 用 、 美 观 大 方 。 “ 经 济 ”指 的 是 造 型 成 本 低 ， 并 有 助 于 提 高 产 品 的 可 靠 性 、 寿 命 和 人机 界 面 。 “ 实 用 ” 指 的 是 实 用 操 作 方 便 、 舒 适 、 符 合 人 体 的生 理 和 心 理 特 征 。 尺 度 与 比 例对 称 与 均 衡安 定 与 轻 巧对 比 与 调 和过 度 与 呼 应节 奏 与 韵 律重 点 与 一 般色 调 选 择配 色 方 法 第一章 机械制造装备设计方法标 准 化 及 其 目 的标 准 分 类 退出返回本节 1.6.6 标 准 化 评 价 返回主页 1、2、 进入下一章3、企 业 标 准 体 系 结 构 图 22产 品 设 计 的 标 准 化4、技 术 标 准工 作 标 准 图 21 管 理 标 准企 业 标 准 的 审 查设 计 文 件 的 标 准 化 审 查工 艺 文 件 的 标 准 化 审 查工 装 设 计 文 件 的 标 准 化 审 查