机械制造技术基础概论课件

机械制造技术基础2013.82013.81标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容总体概述点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容 汪彬：，Tel（O）：69395643，qq：893900576教师介绍教师介绍课程安排课程安排考核方法考核方法1-12周：第1、2、3、4、5、6、7、8、9章平时成绩：课堂表现、出勤率、课堂小考、作 业等 期末集中考试，闭卷课程简介课程宗旨课程宗旨 掌握机械制造技术的基础知识、基本理论和基本方法。通过课程学习，培养分析和解决机械制造工程问题基本能力。了解机械制造领域的最新成就和发展趋势。主要内容主要内容 第一章 绪论（2 2课时）第二章 金属切削原理 （6 6学时 ）第三章 金属切削刀具（4 4学时）第四章 金属切削机床（4 4学时）第五章 机床夹具设计原理（部分）（3 3学时）第六章 机械加工质量（3 3学时）第七章 机械加工工艺规程设计（6 6学时）第八章 机器装配工艺（4 4学时）第九章 现代制造技术（4 4学时）4课程简介学习方式学习方式 课堂讲授课堂讲授讲授重点、难点讲授重点、难点 自学自学课程部分内容自学，通过作业、答疑保证效果课程部分内容自学，通过作业、答疑保证效果考核方法考核方法 期末考试期末考试5050 平时成绩平时成绩5050（包括：作业，平时考勤等）（包括：作业，平时考勤等）课程特点与学习方法课程特点与学习方法 综合性综合性注意联系和综合应用以往所学知识注意联系和综合应用以往所学知识 实践性实践性注意理论联系生产实际，重视实践性环节注意理论联系生产实际，重视实践性环节 灵活性灵活性掌握基本原理，活学活用掌握基本原理，活学活用5 参考资料1.机械制造技术基础卢秉恒等 机械工业出版社2.机械制造工艺学 王先逵 机械工业出版社3.机械制造工艺学 顾崇衔 陕西科学技术出版社4.金属切削原理 周泽华 上海科学技术出版社5.金属切削刀具 袁哲俊 机械工业出版社6.金属切削机床概论 贾亚洲 机械工业出版社7.机械制造技术基础 李菊丽 北京大学出版社6三 本课程的研究内容和学习方法 机械制造系统、生产类型与机械制造方法一机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位第一章 机械制造概论二二 机械制造业的定义机械制造零件装配后的部件产品机械加工毛坯铸件 1717世世纪纪6060年年代代，瓦瓦特特改改进进蒸蒸汽汽机机，标标志志第第一一次次工工业业革革命命兴兴起起，工工业业化化大大生产从此开始生产从此开始 1818世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代开始世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代开始 2020世世纪纪初初，福福特特汽汽车车生生产产线线，泰泰勒勒科科学学管管理理方方法法，标标志志自自动动化化时时代代到到来来（以大量生产为特征（以大量生产为特征Mass ProductionMass Production）二二战战后后，计计算算机机、微微电电子子技技术术，信信息息技技术术及及软软科科学学的的发发展展，以以及及市市场场竞竞争争的的加加剧剧和和市市场场需需求求多多样样性性的的趋趋势势，使使中中小小批批量量生生产产自自动动化化成成为为可可能能，并并产生了综合自动化和许多新的制造哲理与生产模式。产生了综合自动化和许多新的制造哲理与生产模式。进进入入2121世世纪纪，制制造造技技术术向向自自动动化化、柔柔性性化化、集集成成化化、智智能能化化、精精密密化化和和清洁化清洁化的方向发展。的方向发展。1.1.1机械制造技术发展过程机械制造技术的发展过程及 在国民经济中的地位设备的发展（图1，2，3，4）、刀具的发展（材料）、工件材料的发展相互影响、相互促进发展趋势：高效率、高精度、高自动化、低成本。现代制造技术发展趋势总体趋势：多学科、多领域的交叉、融合。材料、电子、信息、生命、环保、管理具体来说：（1）机械制造基础技术主导：切削加工。发展方向：高生产率、高质量。（2）超精密及微细加工技术精密、超精密、纳米加工技术。1.1.1机械制造技术发展过程机械制造技术的发展过程及 在国民经济中的地位（3）自动化制造技术发展方向：柔性化、智能化、集成化、网络化。（4）绿色制造技术（无浪费制造技术）能源与原材料消耗最小；产生废弃物最小且可回收利用。补充内容所谓的“先进制造技术”,其实就是:“制造技术”加“信息技术”加“管理科学”,再加上有关的科学技术而交融形成的制造技术。机械制造技术的发展过程及 在国民经济中的地位1.1.1机械制造技术发展过程1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 机械制造技术的发展过程及 在国民经济中的地位纺织机械动力机械家用电器通讯设备出版印刷网络媒体文化娱乐冶金机械建筑机械交通工具环保设备军事装备医疗设备机器制造农业机械化工设备制 造 业 当今制造业的社会功能1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 国国民民经经济济的的支支柱柱产产业业，国国民民经经济济总总收收入入的的60%以以上上来来自自制制造造业业，世世界发达国家无不具有强大的制造业。界发达国家无不具有强大的制造业。美美国国：约约1/1/4 4人人口口直直接接从从事事制制造造业业，其其余余人人口口中中又又有有约约半半数数人人所所做做工工作与制造业有关。作与制造业有关。日日本本由由于于重重视视制制造造业业，二二次次大大战战后后3030年年时时间间，发发展展成成为为世世界界经经济济大大国。国。机械制造业是制造业的基础机械制造业是制造业的基础,是重中之重。是重中之重。与与此此相相反反，美美国国在在一一段段相相当当长长时时间间内内忽忽视视了了制制造造技技术术的的发发展展，结结果果导导致致经经济济衰衰退退，竞竞争争力力下下降降，出出现现在在家家电电、汽汽车车等等行行业业不不敌敌日日本本的的局局面面。直直至至上上世世纪纪8080年年代代初初，美美国国才才开开始始清清醒醒，重重新新关关注注制制造造业业的的发发展展，至至19941994年年美国汽车产量重新超过日本。美国汽车产量重新超过日本。机械制造技术的发展过程及 在国民经济中的地位1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 国国民民经经济济的的支支柱柱产产业业，国国民民经经济济总总收收入入的的60%以以上上来来自自制制造造业业，世世界发达国家无不具有强大的制造业。界发达国家无不具有强大的制造业。美美国国：约约1/1/4 4人人口口直直接接从从事事制制造造业业，其其余余人人口口中中又又有有约约半半数数人人所所做做工工作与制造业有关。作与制造业有关。日日本本由由于于重重视视制制造造业业，二二次次大大战战后后3030年年时时间间，发发展展成成为为世世界界经经济济大大国。国。机械制造业是制造业的基础机械制造业是制造业的基础,是重中之重。是重中之重。与与此此相相反反，美美国国在在一一段段相相当当长长时时间间内内忽忽视视了了制制造造技技术术的的发发展展，结结果果导导致致经经济济衰衰退退，竞竞争争力力下下降降，出出现现在在家家电电、汽汽车车等等行行业业不不敌敌日日本本的的局局面面。直直至至上上世世纪纪8080年年代代初初，美美国国才才开开始始清清醒醒，重重新新关关注注制制造造业业的的发发展展，至至19941994年年美国汽车产量重新超过日本。美国汽车产量重新超过日本。机械制造技术的发展过程及 在国民经济中的地位1.1.3 1.1.3 1.1.3 1.1.3 我国机械制造业面临的机遇和挑战我国机械制造业面临的机遇和挑战我国机械制造业与世界发达国家的差距我国机械制造业与世界发达国家的差距 困困难难：技技术术上上落落后后，资资金金不不足足，资资源源短短缺缺，管管理理体体制制、周周边边环环境境还还存存在诸多问题（地方保护，信用危机在诸多问题（地方保护，信用危机）机机遇遇：中中国国已已加加入入WTOWTO；制制造造业业的的世世界界格格局局已已经经和和正正在在发发生生重重大大变变化化，欧欧、亚亚、美美三三分分天天下下局局面面正正在在形形成成，世世界界经经济济重重心心开开始始向向亚亚洲洲转转移移已出现征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中已出现征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中 机遇与挑战机遇与挑战 发展迅速，成绩瞩目发展迅速，成绩瞩目存存在在阶阶段段性性的的差差距距:产产品品质质量量和和水水平平不不高高，技技术术开开发发能能力力不不强强，基基础础元器件和基础工艺不过关，生产率低下，科技投入严重不足。元器件和基础工艺不过关，生产率低下，科技投入严重不足。机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。挑战与机遇并存。挑战与机遇并存。机械制造技术的发展过程及 在国民经济中的地位补充内容 先进制造技术的发展趋势（参考文章，杨叔子等，先进制造技术发展与展望，机械制造与自动化，2004，33（1）：15，6）先进制造技术,特别是先进机械制造技术有如下8 方面的发展趋势和特色:“数”就是“数字化”，“精”是“精密化”，“极”就是极端条件，“自”就是自动化，“集”是“集成化”,“网”是“网络化”,“智”是“智能化”,“绿”是“绿色制造”.“数”是核心“,精”是关键“,极”是焦点“,自”是条件“,集”是方法“,网”是道路“,智”是前景“,绿”是必然。三 本课程的研究内容和学习方法 机械制造系统、生产类型与机械制造方法一机械制造技术的发展过程及在国民经济中的地位第一章 机械制造概论二二 生产系统生产系统 从系统的观点，生产可以定义为将生产要素转变成生产财富并创造效益的输入输出系统，见图1-1。1.2.1 1.2.1 机械制造系统的概念机械制造系统、生产类型与机械制造方法（1 1）决策层 （2 2）计划管理层 （3 3）生产技术层图1-1 生产系统 狭狭义义理理解解：生生产产过过程程从从原原材材料料成成品品直直接接起起作作用用的的那那部部分分工工作作内内容容，包包括括毛毛坯坯制制造造、零零件件加加工工、产产品品装装配配、检检验验、包装等具体操作（物质流）。包装等具体操作（物质流）。广义理解：广义理解：制造制造 =生产生产 CIRPCIRP定定义义：制制造造包包括括制制造造企企业业的的产产品品设设计计、材材料料选选择择、制制造造生生产产、质质量量保保证证、管管理理和和营营销销一一系系列列有有内内在在联联系系的的运作和活动。运作和活动。制造系统制造系统机械制造系统、生产类型与机械制造方法1.2.1 1.2.1 机械制造系统的概念制造系统结构制造系统结构图1-2 制造系统功能结构经营管理信息流生产管理信息流技术信息流物质流用户、市 场 与 外 部 环 境经营管理市场与销售研究与开发资源管理财务生产管理工程设计采购车间制造（加工、装配、检验、输送、存储 ）质量控制1.2.1 制造系统制造系统特性制造系统特性软件硬件图1-3 制造系统结构特性 结构特性结构特性 制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分发挥效能，必须有软件支持。1.2.1 制造系统 转变特性转变特性主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。获取阶段转变阶段分配阶段图1-4 制造系统的物质流原材料供应者原材料库存零件加工零件库存装配成品库存最终用户1.2.1 制造系统压力加工油漆车身装配内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配 车身安装 最后试验发动机装配发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆机械加工自动线热处理图1-5 汽车生产物流示意图1.2.1 制造系统需求订货信息生产计划信息进度计划信息作业计划信息生产结果数据生产控制信息生产技术信息产品设计信息综合生产计划生产进度计划作业计划生产实施生产控制产品设计工艺过程计划工艺过程信息计划阶段实施阶段控制阶段图1-6 制造系统的程序特性 程序特性程序特性l l 程序程序 一系列按时间和逻辑安排的步骤一系列按时间和逻辑安排的步骤l l 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图（图1-61-6）研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使生产活动达到最佳化。1.1.3 制造系统制造系统的物质流与信息流制造系统的物质流与信息流误差流物流资金流规划控制需求信息流实施（车间或现场）原材料产品与服务能源能量流图1-7 制造系统的五种流1.2.1 制造系统 狭狭义义理理解解：生生产产过过程程中中所所使使用用的的机机床床、刀刀具具、夹夹具具和和工工件。件。所涉及的各个环节相互关联、依赖。所涉及的各个环节相互关联、依赖。广义理解：广义理解：制造过程中所涉及到的除人外的物件制造过程中所涉及到的除人外的物件 工艺系统工艺系统机械制造系统、生产类型与机械制造方法1.2.1 1.2.1 机械制造系统的概念 机床 夹具工件 刀具 产品计划期内，包括备品率和废品率在内的产量称为生产纲领。计划期通常为1年，所以生产纲领也称为年产量。生产刚领生产刚领机械制造系统、生产类型与机械制造方法1.2.2 1.2.2 生产类型及其工艺特征 NQn（1十a）（1十b）式中：N零件的年产量（件/年）；Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；a该零件的备品率；b该零件的废品率。某汽车厂年生产汽车10万辆,汽车发动机生产备品率10%，废品率1%，求该厂汽车和发动机生产纲领该厂汽车年生产纲领:100000发动机生产纲领:（）（）=1000001(1+0.1)(1+0.01)=111100机械制造系统、生产类型与机械制造方法1.2.2 1.2.2 生产类型及其工艺特征单件生产：单个生产不同结构和尺寸的产品，很少重复甚至不重复，这种生产称为单件生产。大量生产：同一产品的生产数量很大，大多数工作地点经常按一定节奏重复进行某一零件的某一工序的加工，这种生产称为大量生产。批量生产：一年中分批轮流制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地点的加工对象周期性地重复，这种生产称为成批生产。批量：同一产品（或零件）每批投入生产的数量称为批量。根据批量的大小又可分为大批量生产、中批量生产和小批量生产。生产类型生产类型机械制造系统、生产类型与机械制造方法1.2.2 1.2.2 生产类型及其工艺特征生产类型和生产纲领的关系生产类型生 产 纲 领 （件/年或台/年)重型（30kg以上）中型（430kg）轻型（4kg以下）单件生产5以下10以下l00以下批量生产小批量生产510010200100500中批量生产1003002005005005000大批量生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上表1-4 生产类型和生产纲领的关系机械制造系统、生产类型与机械制造方法大批量生产方式的产生大批量生产方式的产生“技技艺艺”型型生生产产时时代代工工业业革革命命开开始始至至2020世世纪纪初初，机机器器代代替替人人力力成成为为生生产产主主要要方方式式，但但仍仍以以作作坊坊式式的的单单件件生生产产为为主主，由由于于机机器器精精度度不不高高，产产品品质质量量主主要要靠靠从从业业人人员的技艺来保证员的技艺来保证 大大批批量量生生产产方方式式（Mass Mass ProductionProduction）2020世世纪纪初初，福福特特汽汽车车公公司司在在底底特特律律建建立立了了世世界界上上第第一一条条自自动动生生产产线线，标志大批量生产时代的开始标志大批量生产时代的开始 技技艺艺不不再再重重要要由由于于机机器器精精度度的的提提高高，加加上上互互换换性性原理的推行，加工和装配工作变得简单原理的推行，加工和装配工作变得简单大大批批量量生生产产方方式式特特点点生生产产周周期期短短，生生产产效效率率高高，生产成本低，产品质量好生产成本低，产品质量好 批量法则（Batch Rule）批量法则（Batch Rule）批量法则批量法则当当市市场场竞竞争争以以产产品品质质量量和和生生产产成成本本为为决决定定因因素素时时，大大批批量量生生产产方方式式显显示示了了巨巨大大的的优优越越性性。与与中中小小批批量量生生产产相相比比，大大批批量量生生产产可可取取得得明明显显的的经经济济效效果果，这这就就是是所所谓谓的的“批量法则批量法则”（Batch RuleBatch Rule）。）。批批量量法法则则以以成成本本分分析析为为基基础础。产产品品在在其其全全生生命命周周期期内内的总生产成本可近似表达为：的总生产成本可近似表达为：式中式中 C CA A 产品全生命周期总生产成本；产品全生命周期总生产成本；C CF F 固定成本；固定成本；C CV V 生产单位产品可变成本；生产单位产品可变成本；Q Q 生产产品总数量；生产产品总数量；k k 大于大于1 1的指数。的指数。（1-11-1）单件产品平均生产成本单件产品平均生产成本C CS S为：为：（1-21-2）对式（对式（1-21-2）求导，并令其导数为）求导，并令其导数为0 0，可得到最低单件成，可得到最低单件成本对应的产量本对应的产量Q Q0 0：（1-31-3）Q Q0 0称称为为最最优优生生产产规规模模。这这一一现现象象首首先先在在汽汽车车工工业业生生产产中被发现。中被发现。图图1-121-12表表示示了了总总生生产产成成本本和和单单件件生生产产成成本本与与生生产产规规模模之间的关系。之间的关系。批量法则（Batch Rule）批量法则（Batch Rule）生产量 x生产成本x0图1-12 生产成本与生产量的关系CACSCF规模经济规模经济 生生产产规规模模加加大大，生产成本降低；生产成本降低；对对应应于于一一定定的的生生产产规规模模，存存在在最最低低成成本本产产量量；超超过过此此产产量量，需需增增加加固固定定投资。投资。前前提提条条件件：市市场场需求无限大需求无限大专业化协作与扩散生产专业化协作与扩散生产 根据批量法则，为了取得良好的经济效益，除合理地根据批量法则，为了取得良好的经济效益，除合理地扩大产品的产量外，组织专业化协作生产是一种行之有扩大产品的产量外，组织专业化协作生产是一种行之有效的方法。效的方法。专业化协作生产形式专业化协作生产形式l l 基础零部件专业化生产基础零部件专业化生产 l l 毛坯专业化生产毛坯专业化生产 l l 中小零件专业化生产中小零件专业化生产 l l 工艺专业化协作工艺专业化协作 l l 生活服务社会化生活服务社会化 批量法则（Batch Rule）(1)(1)净成形 (2)(2)切削加工 1 1）普通加工：车削加工；铣削加工；刨、拉、插削加工；钻（镗）削加工；磨削加工等 2 2）精密与超精密加工*3 3）高速加工*4 4）数字化加工*.特种加工*机械加工机械加工机械制造系统、生产类型与机械制造方法1.2.3 1.2.3 机械制造方法 例 机床主轴加工图1-8 车床主轴本课程的研究内容和学习方法主轴加工涉及到的问题:质量;效率;成本 .课程的研究内容 机械产品生产过程中的金属切削的基本原理、基本规律；机械加工装备（机床、刀具、夹具）的结构特点及应用；机械加工质量及控制方法；机械加工工艺和装配工艺.本课程的研究内容和学习方法 例 机床主轴加工本课程的研究内容和学习方法1.3.11.3.1本课程的研究内容1.3.1.3.本课程的特点本课程的研究内容和学习方法1.3.3.1.3.3.课程的学习方法本课程的研究内容和学习方法 理论学习（理解、记忆、练习作业、）复习思考题1、名词解释：生产系统、制造系统、工艺系统。2、生产类型可分为哪几种？试举例说明。结束The End Thanks!43 图1 马拉铣床图2 脚踏砂轮机图3 车削中心图4 加工中心Q&A问答环节敏而好学，不耻下问。学问学问，边学边问。Heisquickandeagertolearn.Learningislearningandasking.感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边结束语谢谢聆听THANKYOUFORLISTENING演讲者：XX时间：202X.XX.XX