机械制造工艺学绪论.ppt

1,绪论,本章要点,为什么学?,学什么?,怎么学?,2,机械制造工艺学,绪论 Introduction,3,1.1 机械制造业是国民经济的支柱产业,4,表1-1 第一、二、三产业的划分,1.1.1 机械制造业是现代社会生产的根基,5,机械制造业是制造业的基础, 是重中之重。, 图1显示了当今制造业的社会功能。,6,1.1.2 制造业在国民经济中的地位,国民经济的支柱产业，国民经济总收入的60%以上来自制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。 美国：约1/4人口直接从事制造业，其余人口中又有约半数人所做工作与制造业有关。,日本由于重视制造业，二次大战后30年时间，发展成为世界经济大国。,7,1.2.2 制造业在国民经济中的地位,1963年,1983年,美日两国汽车产量在世界市场所占份额,图2 美日两国汽车产量变化,8,制造业在国民经济中的地位,东芝事件,图3 多轴数控机床改进核潜艇性能,9,我国机械制造业面临的机遇和挑战,困难：技术上落后，资金不足，资源短缺，管理体制、周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机） 机遇：中国已加入WTO；制造业的世界格局已经和正在发生重大变化，欧、亚、美三分天下局面正在形成，世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中,存在阶段性的差距:产品质量和水平不高，技术开发能力不强，基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。 机械制造业人均产值仅为发达国家的几十分之一。,10,1.3.3 我国机械制造业面临的机遇和挑战,神州7号,图4 神州7号宇宙飞船,11,两点认识,1、要重新认识机械制造业 机械制造已经不是传统意义上的机械制造，即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。 制造技术不只是一些经验的积累，实际上它是一个从产品设计进入市场返回产品设计的大系统。 信息化与工业化相辅相成。信息化不能代替工业化，但可以提升工业化、促进工业化，提高技术、生产、流通、管理的效率。机械制造工业必须依靠信息科学、材料科学来改造自己，另一方面信息科学、材料科学也必须依赖于制造技术来取得新的发展。,12,两点认识,2、中国还不是世界工厂 什么是“世界工厂”？世界工厂应该是指世界制造业的主要集中地。现在，我国制造业的工业增加值仅为美国的22.14、日本的35.43，我国制造业的劳动生产率约为美国的4.38、日本的4.07、德国的5.56，所以还不能算是世界工厂。 如果说我国制造业的某个具体行业如“打火机制造工厂”，似乎还值得探讨一下，但不能说我们已是世界工厂。即便在诸如打火机的问题上，人家一个高档打火机在价格上就顶上我们上百个打火机。因此，一些说我们是世界工厂的外国人，可能光看到我们制造业产品的数量，并没有注意到我们的产品在质量和档次上和发达国家有差距。,13,两点认识,我国制造业大量的是来料加工，突出表现在电子等工业，许多产品、设计的知识产权并不掌握在我们手里，因此附加值很低。 值得注意的是，美国的制造业占世界第一，但美国人从来不说自己是世界工厂。对国外说中国“世界工厂”的舆论，我们要警觉，这是不是有个“中国威胁论”的背景？ 我国要成为“世界制造中心”，还有很长的路要走，要有长远的眼光，不能拿牺牲自然资源、加剧环境污染的代价换取“世界工厂”的虚名。中国不能变成跨国公司的垃圾场、下水道，美国人的垃圾要留在美国。,14,两点认识,历史证明：没有制造能力的民族是没有竞争力的民族。 我国在上世纪末就提出了“振兴民族工业”计划，机械制造技术正以强健的势头向前飞跃，一个以现代制造技术为重点的工业革命已经到来，中国现在正逐步从一个世界制造大国迈向世界制造强国。 十七大提出了国家自主创新战略，发展制造业要有创新的精神 、要有民族精神、我们应该卧薪尝胆，为祖国制造事业不断努力。,15,在商品经济高度发展的今天，科学与技术的界限开始变得模糊，纯粹的科学研究不断萎缩,原因是得不到足够的经费支持，许多科学研究从一开始就有明确的应用前景（例如:超导技术、克隆技术等）。,科学 认识世界，基本方法是“分析”，基本形式为“发现、揭示”。 技术 改造世界，基本方法是“综合”，基本形式为“发明、创造、改进”。,1.1.3 科学和技术推动人类社会进步,16,第一次工业革命： 蒸汽机( 1765) 第二次工业革命： 电力、内燃机( 1876) 第一次技术革命： 数控机床( 1952) 第二次技术革命： 信息化,科学和技术是推动人类社会进步的一对孪生姐妹。,17,蒸汽机的发明与应用,Technology 第一部活塞式蒸汽机是1690 年由法国人巴本发明的。 1705 年，苏格兰铁匠纽可门设计制成了一种更为实用的蒸汽机。 为了解决十分紧迫的工业动力问题，发明家和生产者都在不断地探索。机修工瓦特是其中成就卓著的伟大发明家。 Science 第一次工业革命极大地推动了自然科学的发展： 热力学理论、能量守恒和转化定律。,18,1.2 机械制造科学技术的发展,19,1.2.1 制造业的发展,17世纪60年代，瓦特改进蒸汽机，标志第一次工业革命兴起，工业化大生产从此开始 18世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化时代开始 20世纪初，福特汽车生产线，泰勒科学管理方法，标志自动化时代到来（以大量生产为特征Mass Production） 二战后，计算机、微电子技术，信息技术及软科学的发展，以及市场竞争的加剧和市场需求多样性的趋势，使中小批量生产自动化成为可能，并产生了综合自动化和许多新的制造哲理与生产模式。 进入21世纪，制造技术向自动化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清洁化的方向发展。,20,制造工艺技术的进展,加工精度(Machining Accuracy) 各年代达到的加工精度 1mm 18世纪后期(1776),蒸汽机,灰铸铁,汽缸 0.01mm 19世纪中期(1850) m微米级(106m) 20世纪50年代末 nm 纳米级(10-9m) 20世纪末,目前,超大规模集成电路 原子级 一般精加工（如研磨） IT5 表面完整性(Surface Integrality) 使用寿命和工作可靠性 生产率(Productivity)(永久性话题) 机动工时切削用量（切削速度） 辅助工时待料、换刀、装夹、维修、调整机床,21,1.2.2 制造系统工程学,机械制造工艺（一般）： 冷加工: 车、铣、刨、磨等 热加工：铸造、塑性加工、焊接、热处理等 机械制造过程是一种离散的生产过程 实现自动化的难度大依赖个人经验和技艺较多，难以用数学方法、规律、逻辑进行描述。 计算机技术，微电子技术，控制技术，传感技术与机电一体化技术。 系统论，信息论和控制论 形成系统科学与方法论 管理科学（质量保证体系） 与制造技术相接合，机械制造的发展已经从一种经验，技艺，方法逐步 机械制造工程科学,美、日等国已将制造科学、信息科学、材料科学、生物科学一起列为当今时代四大支柱学科。,22,制造系统结构,制造系统,23,图9 汽车生产物流示意图,制造系统,24,1.2.3 先进制造技术(AMT),25,AMT 产生背景,爱国者导弹,26,AMT 特征与发展趋势, AMT 是一项综合性技术 AMT不是一项具体的技术，而是利用系统工程思想和方法将各种相关技术集合成一个整体，它特别强调计算机技术、信息技术和现代管理技术在整个制造过程中的综合应用，特别强调人的主体作用，强调人、技术、管理的有机结合。, AMT 是一项动态技术 AMT 没有一个固定的模式，它要与企业的具体情况相结合。同时AMT 也不是一成不变的，而是动态发展的，它要不断地吸收和利用各种高新技术成果，并将其渗透到制造系统的各个部分和整个过程，使其不断趋于完善。,27,AMT 特征与发展趋势, AMT 是面向全球竞争的技术 通过提高企业综合效益和对市场的快速反应能力，达到提高竞争力的目标。, AMT 是面向21世纪的技术 AMT是制造技术发展的新阶段，它保留了传统制造技术中有效要素，吸收并充分利用了一切高新技术，使其产生了质的飞跃。 AMT强调环保技术，符合可持续发展的战略。, AMT 是面向工业应用的技术 AMT 有明显的需求导向特征，不以追求技术高新度为目的，重在实际效果。,28,AMT 特征与发展趋势, 信息技术对AMT发展起着越来越重要的作用 信息技术是各种先进制造技术的重要支撑，信息技术向制造技术的注入与融合，必将促进AMT的不断发展。 现代设计技术将迅速发展和不断完善 包括CAD，CAE，DFX，健壮设计，优化设计，智能设计，反求工程，面向全生命周期的设计等。 材料成形向精密、低耗、清洁方向发展 材料成形技术将使毛坯从接近零件形状向直接制成工件精密成形或称净成形的方向发展。据国际机械加工技术协会预测，本世纪初，塑性成形与磨削加工相结合，将取代大部分中小零件的切削加工。运用改性技术，将获得各种特殊性能要求的表面（涂）层，同时减少能耗并消除污染。,29,AMT 特征与发展趋势, 加工技术向超精密、超高速方向发展 绿色制造将成为21世纪制造业重要特征 包括：绿色产品设计技术（产品在全生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求）；绿色制造技术（在整个制造过程，对环境负面影响最小，废弃物和有害物质的排放最小，资源利用效率最高）；产品的回收和循环再制造（例如，汽车等产品的拆卸和回收技术，以及生态工厂的循环式制造技术等）。 虚拟制造将获得广泛应用 首先在虚拟制造环境中生成软产品原型（Soft Prototype）代替传统的硬样品（Hard Prototype）进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低成本，提高系统快速响应市场变化的能力。,30,前苏联专家节门杰夫指出：不是一个好的工艺师就不能成为一个好的设计师。 设计是一个与制造过程紧密相关的过程。不考虑制造的设计是一个无效的设计。,1.3 是本专业的一门专业主干课,基础理论课,自动化,制造课,设计课,专业课,技术基础课,31,机械制造工艺学,绪论 Introduction,32,掌握基本工艺理论。 学会制订零件加工工艺规程和装配工艺过程的原则、方法、步骤。 掌握机床夹具设计的基本原理和方法。 了解影响加工质量的各项因素，学会分析研究加工质量的方法。 了解重要的先进制造技术。,主要学习内容,33,基本工艺理论,定位理论（零件加工时） 尺寸链理论（工艺和装配） 加工精度理论 加工工序安排原则,34,质量,经济性,生产率,加工精度 表面质量,材料、工具、人力, 切削用量 改进工艺方法 自动化程度,机械制造工艺学研究的本质,35,机械制造工艺学,绪论 Introduction,36,特点,实践性强。 注意掌握基本概念及其在实际中的应用。 涉及面广。 它与金工、机械加工基础、公差、刀具、机床、夹具及企业管理等课程都有联系。 灵活性大。 工艺理论与工艺方法的应用具有很大的灵活性，在不同的条件甚至在相同的条件下可以有不同的处理方法，因此必须根据具体情况进行辩证的分析。,37,方法,注意掌握基本概念 工序、定位、尺寸链、加工精度和加工表面质量 注意学习一些基本方法 解尺寸链法、制订工艺卡方法、夹具设计方法 注意和实际结合，积累实践经验。 要重视与课程有关的教学环节，使之相辅相成 作业、课程设计、实习 阅读有关专业书籍。 注意掌握基本概念及其在实际中的应用。,38,参考书,专业书籍 金属切削原理与刀具 机械工业出版社 金属切削机床 机械工业出版社 机械工学概论真保吾一 国际文化出版公司 简明机械加工工艺手册徐圣群 上海科技出版社 零件合理构形知识问答吴永健 兵器工业出版社 期刊杂志 中国机械工程机械工程师机械工艺师 机械制造等,39,让我们在思考的过程中体会学习的乐趣！ 再见！,知识回顾Knowledge Review,