机械制造技术第1章.ppt

机械制造技术基础机械制造技术基础(第一章第一章)华北电力大学华北电力大学 机械工程学院机械工程学院第一页，编辑于星期日：十三点 二十四分。机械制造机械制造技术：技术：机械制造：机械制造：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之称为成品或半成品的过程。他包括和性质等，使之称为成品或半成品的过程。他包括热热加工加工工艺过程和工艺过程和冷加工冷加工工艺过程。工艺过程。机械机械制造技术制造技术:各种机械各种机械、机床、工具、仪器、仪、机床、工具、仪器、仪表表等等制造过程的技术的总称制造过程的技术的总称。包括。包括机械产品机械产品的的加工原加工原理、工艺过程和方法以及相应设备的一门工程技术理、工艺过程和方法以及相应设备的一门工程技术。第二页，编辑于星期日：十三点 二十四分。机械制造工业机械制造工业特点：特点：范围广、门类多、产品杂、技术性强、服务面带动性范围广、门类多、产品杂、技术性强、服务面带动性大大。按照国民经济行业分类与代码的分类，机械制造工业按照国民经济行业分类与代码的分类，机械制造工业主要包括主要包括金属制品业，通用设备制造业，专用设备制造业，交通运输设备制造业，金属制品业，通用设备制造业，专用设备制造业，交通运输设备制造业，电气机械及器材制造业，通信设备、仪器仪表及文化、办公用机械制造电气机械及器材制造业，通信设备、仪器仪表及文化、办公用机械制造业等大类业等大类。传统制造业传统制造业：先进生产技术先进生产技术 制造系统制造系统:覆盖全部产品生命周期的制造活动所形成的系统覆盖全部产品生命周期的制造活动所形成的系统 设计设计 制造制造 装配装配 市场市场 回收回收 “三流三流”：物质流：物质流+信息流信息流+资金流资金流 多学科、多领域多学科、多领域 链接链接：第三页，编辑于星期日：十三点 二十四分。第一章第一章 绪绪 论论n制造业和制造技术在国民经济中的地位和作用制造业和制造技术在国民经济中的地位和作用n国民经济发展对机械制造工业的需求国民经济发展对机械制造工业的需求 n我国机械制造工业发展现状与差距我国机械制造工业发展现状与差距n国外机械制造工业发展态势国外机械制造工业发展态势 n机械制造技术概述及先进制造技术机械制造技术概述及先进制造技术n机械制造（冷加工）学科的范畴、研究内容及机械制造（冷加工）学科的范畴、研究内容及特点特点 n课程的特点、研究的主要内容和学习方法课程的特点、研究的主要内容和学习方法第四页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.1.机械制造工业是国民经济的支柱产业机械制造工业是国民经济的支柱产业 2.2.一些主导产品的产量已居世界前列一些主导产品的产量已居世界前列 3.3.为国民经济建设提供了大批先进重大技为国民经济建设提供了大批先进重大技术装备术装备4.4.是我国机电产品出口的主力军是我国机电产品出口的主力军 1.1制造业和制造技术地位和作用制造业和制造技术地位和作用第五页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.1制造业和制造技术地位和作用制造业和制造技术地位和作用1.机械制造工业是国民经济的支柱产业机械制造工业是国民经济的支柱产业 n人类物质财富的主要来源人类物质财富的主要来源,国民经济的支柱国民经济的支柱n美国和日本的制造业对美国和日本的制造业对GDPGDP贡献率大致在贡献率大致在:68%:68%、4949(90(90年代年代)中国中国:40%:40%左右左右n轻视就吃亏轻视就吃亏:美国美国9090年代经济衰退年代经济衰退,日本的崛起日本的崛起n我国落后我国落后(机电产品出口机电产品出口)n19971997年不及美、日的年不及美、日的1/91/9n相当于韩国、新加坡的相当于韩国、新加坡的2/32/3n以中低档产品为主以中低档产品为主第六页，编辑于星期日：十三点 二十四分。2.一些主导产品的产量已居世界前列一些主导产品的产量已居世界前列 n2004年，发电设备产量7138万千瓦，居世界第1位n金属切削机床产量接近40万台，居世界前列；n2004年，中国汽车销售量507万辆，排在全世界的第4位；2006年，中国汽车销售量715万辆，排在全世界的第2位；预计2007年中国汽车销售量将突破800万辆，2010年将超过1000万辆。3.为国民经济建设提供了大批先进重大技术装备为国民经济建设提供了大批先进重大技术装备年产年产1000-20001000-2000万吨级露天矿采掘成套设备、年产万吨级露天矿采掘成套设备、年产500500万吨级井下矿产成套万吨级井下矿产成套设备、三线工程年装机设备、三线工程年装机700MW700MW的水电机组、千吨级加氢反应器、的水电机组、千吨级加氢反应器、8080吨推力吨推力往复压缩机往复压缩机.4.是我国机电产品出口的主力军是我国机电产品出口的主力军 1.1制造业和制造技术地位和作用制造业和制造技术地位和作用第七页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.2国民经济发展对机械制造工业的需求国民经济发展对机械制造工业的需求 1.1.重点产业对机械制造工业科技的需求重点产业对机械制造工业科技的需求电力设备：高参数、大容量、低污染、多品种、超临界参数、电力设备：高参数、大容量、低污染、多品种、超临界参数、特高压输变电线路特高压输变电线路轿车：洁净汽车、安全、节能、环保、车身轻量化技术轿车：洁净汽车、安全、节能、环保、车身轻量化技术数控技术：高精度、高智能、结构开放化、系统化、复合数控技术：高精度、高智能、结构开放化、系统化、复合化化2.2.发展我国成为世界制造强国的需求发展我国成为世界制造强国的需求3.3.增强我国机械制造工业市场竞争力的需求增强我国机械制造工业市场竞争力的需求4.4.可持续发展的需求可持续发展的需求第八页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.3我国机械制造工业发展现状与差距我国机械制造工业发展现状与差距1.1.我国机械制造工业发展现状我国机械制造工业发展现状 (1 1)掌握了一批重大技术装备的核心关键技术掌握了一批重大技术装备的核心关键技术 (2 2）基础制造装备关键技术获得了重大突破）基础制造装备关键技术获得了重大突破 (3 3）先进制造技术在生产中得到普及与应用）先进制造技术在生产中得到普及与应用 (4 4）产品结构进一步优化）产品结构进一步优化 第九页，编辑于星期日：十三点 二十四分。2.我国机械制造工业的主要差距我国机械制造工业的主要差距（1 1）自主技术开发与创新能力薄弱）自主技术开发与创新能力薄弱 （2 2）基础机械和机械基础件发展滞后）基础机械和机械基础件发展滞后 基础机械产品中低档产品多，性能质量不高基础机械产品中低档产品多，性能质量不高 机械基础件技术水平低机械基础件技术水平低 （3 3）先进制造技术的应用仍有阶段性差距）先进制造技术的应用仍有阶段性差距 1.3我国机械制造工业发展现状与差距我国机械制造工业发展现状与差距第十页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.4 国外机械制造工业发展态势国外机械制造工业发展态势 1.1.高技术化是机械制造工业发展的必然趋势高技术化是机械制造工业发展的必然趋势 2.2.信息技术是提升机械制造工业科技水平的有效手段信息技术是提升机械制造工业科技水平的有效手段 产品信息化和数字化。产品信息化和数字化。设计、制造过程的数字化、信息化与智能化。设计、制造过程的数字化、信息化与智能化。制造装备高精度、高效与智能化。制造装备高精度、高效与智能化。制造的网络化。制造的网络化。管理的信息化。管理的信息化。3.3.绿色制造是机械制造工业科技发展的必由之路绿色制造是机械制造工业科技发展的必由之路 4.4.系统集成创新是机械制造工业科技发展的重要创新方式系统集成创新是机械制造工业科技发展的重要创新方式 5.5.极端制造是制造技术发展的重要领域极端制造是制造技术发展的重要领域 第十一页，编辑于星期日：十三点 二十四分。我国制造业发展现状及趋势我国制造业发展现状及趋势1 1 1 1、巨型化与微型化巨型化与微型化巨型化与微型化巨型化与微型化 大型机械大型机械：露天煤矿的采掘设备斗钻挖掘机露天煤矿的采掘设备斗钻挖掘机2020万万m3/m3/日产，自重日产，自重1300013000吨吨。发电机发电机5 5万千瓦，万千瓦，2020万千瓦，万千瓦，3030万千瓦，万千瓦，6060万千瓦单位功率造价万千瓦单位功率造价 下降下降101020%20%。汽车汽车20T20T、32T32T。19701970年代年代90T90T，现在推广，现在推广150150170T170T，最大，最大200T200T，350T 350T，4 4 4 400T00T00T00T。小型机械小型机械：10101mm1mm，用，用精密加工精密加工的方法可以制造出来。的方法可以制造出来。微型机械微型机械：1mm1mm1m1m，用，用硅微细加工技术硅微细加工技术才能制造出来。才能制造出来。微型机器人，医疗、生物医学、航空航天、环境、微型机器人，医疗、生物医学、航空航天、环境、测量分析、军事。测量分析、军事。第十二页，编辑于星期日：十三点 二十四分。我国制造业发展现状及趋势我国制造业发展现状及趋势纳米机械纳米机械：1m1m1nm1nm，用用生物工程生物工程的方法才能制造出来。是分子级的零件。的方法才能制造出来。是分子级的零件。2 2、高精度：高精度：加工精度加工精度 2020世纪初世纪初 0.01mm0.01mm 19301930年年 0.001mm 0.001mm 块规块规 19197070年年 0.02m 0.001m 0.02m 0.001m3 3、高效率高效率：切削速度切削速度(刀具材料）刀具材料）：高速切削高速切削 高速磨削高速磨削 19001900年年 高速钢车刀高速钢车刀 30m/min 1950 30m/min 1950年年 35m/s 35m/s 19501950年年 硬质合金刀片硬质合金刀片 200m/min 1980 200m/min 1980年年 90-120m/s 90-120m/s 19901990年年 陶瓷刀片陶瓷刀片 1800m/min 1990 1800m/min 1990年年 200m/s 200m/s第十三页，编辑于星期日：十三点 二十四分。我国制造业发展现状及趋势我国制造业发展现状及趋势高效设备：高效设备：单机自动、多刀多刃切削、多轴多工位多动力头机床、自动线、单机自动、多刀多刃切削、多轴多工位多动力头机床、自动线、流水线流水线4、揉性揉性(自动化自动化)：数控机床数控机床（1947年研制，1952年正式产品）加工中心加工中心（1959年出现带有几十把刀具的数控镗铣床）工业机器人工业机器人（加工，焊接，喷涂，装配，上下料）柔性制造系统柔性制造系统（将若干台NC机床，工件传送装置，装卸装 置有机地联系在一起）计算机集成制造系统计算机集成制造系统第十四页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.5机械制造技术概述及先进制造技术机械制造技术概述及先进制造技术1.机械制造技术概述机械制造技术概述n 制造技术制造技术是使原材料变成产品的技术的总称是使原材料变成产品的技术的总称，是国民，是国民经济得以发展，也是制造业本身赖以生存的关键基础技经济得以发展，也是制造业本身赖以生存的关键基础技术。术。机械制造机械制造是是各种机械各种机械、机床、工具、仪器、仪表、机床、工具、仪器、仪表制造过程的总称制造过程的总称。机械制造技术机械制造技术是是研究这些机械产品的加工原理、工研究这些机械产品的加工原理、工艺过程和方法以及相应设备的一门工程技术。艺过程和方法以及相应设备的一门工程技术。第十五页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.5机械制造技术概述及先进制造技术机械制造技术概述及先进制造技术2.先进制造技术先进制造技术 1）先进制造技术的内涵）先进制造技术的内涵 设计、信息、物流、管理、售后设计、信息、物流、管理、售后敏捷制造、可持续发展敏捷制造、可持续发展 加工制造加工制造优质、高效、低成本优质、高效、低成本 传统制造技术传统制造技术 先进制造技术先进制造技术 第十六页，编辑于星期日：十三点 二十四分。2）先进制造技术的特点）先进制造技术的特点 先进制造技术的特点先进制造技术的特点先进性先进性面向全球竞争的技术面向全球竞争的技术面向面向21世纪的技术世纪的技术动态性动态性集成性集成性系统性系统性实用性实用性综合性综合性第十七页，编辑于星期日：十三点 二十四分。先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势（1 1）制造自动化技术向纵深方向发展）制造自动化技术向纵深方向发展 集成化集成化 ；柔性化柔性化 ；网络化网络化 ；虚拟化虚拟化（2 2）传统制造技术不断改进，新型制造技术迅速发展）传统制造技术不断改进，新型制造技术迅速发展 产品设计方面；产品设计方面；零件制造方面零件制造方面（3 3）精密制造技术、新一代制造装备的迅速发展）精密制造技术、新一代制造装备的迅速发展 （4 4）绿色制造将成为）绿色制造将成为2121世纪制造业的重要特征世纪制造业的重要特征 第十八页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.6 学科的范畴、研究内容及特点学科的范畴、研究内容及特点综合课程内容：综合课程内容：金属切削原理、金属工艺学、刀具设计、金属切削原理、金属工艺学、刀具设计、机床概论、机床夹具设计、机机床概论、机床夹具设计、机械制造工艺学、特种加工、械制造工艺学、特种加工、成组技术、成组技术、CAPP、工业企业管理等。、工业企业管理等。特点：特点：专业基础课，实践性强专业基础课，实践性强 方法方法：重视实践环节，理论联系实际。重视实践环节，理论联系实际。目的：目的：向大制造内容扩展。向大制造内容扩展。扩展学生视野、增强职业适应能力。扩展学生视野、增强职业适应能力。课程安排课程安排：56h(3个实验个实验)+课程设计课程设计 成绩评定成绩评定：平时：平时+实验实验+最后成绩最后成绩第十九页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.6学科的范畴、研究内容及特点学科的范畴、研究内容及特点1.1.学生应该掌握的基本理论学生应该掌握的基本理论 (1)金金属属切切削削的的基基本本理理论论:切切削削变变形形、切切削削力力、切切削削热热、刀具磨损与破损。刀具磨损与破损。(2)机机械械制制造造工工艺艺的的基基本本理理论论:机机加加工工工工艺艺规规程程的的制制定定原原则则；工工件件定定位位及及基基准准选选择择；尺尺寸寸链链计计算算；机机加加工工精精度度与与表表面面质量的基本原理和分析方法质量的基本原理和分析方法。2.2.学生应该掌握的基本知识学生应该掌握的基本知识 (1)表表面面成成形形原原理理、形形成成方方法法和和成成形形运运；典典型型表表面面的的机机械械加工方法加工方法第二十页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.6学科的范畴、研究内容及特点学科的范畴、研究内容及特点 （2 2）切切削削加加工工的的基基本本概概念念；刀刀具具的的结结构构、常常用用刀刀具具材材料料的的种类、性能与选用种类、性能与选用；磨料与磨具磨料与磨具.（3)3)金金属属切切削削过过程程基基本本规规律律：过过程程中中的的变变形形、切切屑屑的的类类型型与与控控制制；切切削削力力与与切切削削功功率率、切切削削热热和和切切削削温温度度；刀刀具具磨磨损损与与破破损损、刀刀具具状状态态监监控控、刀刀具具耐耐用用度度与与刀刀具具寿寿命命；切切削削条条件件的合理选择的合理选择；磨削过磨削过程程与磨削机理与磨削机理 。（4 4）机机械械加加工工精精度度和和表表面面质质量量的的基基本本理理论论和和基基本本知知识识：工工艺艺系系统统的的误误差差、加加工工误误差差和和加加工工误误差差的的统统计计分分析析；提提高高机机械械加工精度的主要途径加工精度的主要途径；机械加工表面质量等机械加工表面质量等。第二十一页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.6学科的范畴、研究内容及特点学科的范畴、研究内容及特点 (5)5)机机床床夹夹具具:功功能能、类类型型、基基本本组组成成；工工件件定定位位的的基基本本原原理理、典典型型的的定定位位方方式式及及定定位位元元件件的的选选择择；定定位位误误差差的的分分析析与与计计算算；夹夹具具夹夹紧紧机机构构的的设设计计（夹夹紧紧机机构构设设计计应应满满足足的的要要求求、夹夹紧紧力力的的确确定定、夹夹紧紧机机构构设设计计、夹夹紧紧机机构构的的动动力力装装置置）；主主要要机机床床夹夹具具的的类类型型、结结构构特特点点、设设计计要要点。点。(6)6)机机械械产产品品装装配配工工艺艺规规程程设设计计：装装配配和和装装配配精精度度的的概概念念；装装配配的的组组织织形形式式，装装配配工工艺艺系系统统图图，装装配配精精度度与与零零件件精精度度的的关关系系；装装配配尺尺寸寸链链；保保证证装装配配精精度度的的工工艺艺方方法法（互互换换法法、选选配配法法、修修配配法法、调调整整法法）；装装配配工工艺艺规规程程设设计计，装配工艺性评价。装配工艺性评价。第二十二页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.6学科的范畴、研究内容及特点学科的范畴、研究内容及特点3.学生应该掌握的基本技能学生应该掌握的基本技能 根据加工条件合理选择刀具（种类、材料、几根据加工条件合理选择刀具（种类、材料、几何参数何参数)、切削用量及切削液。、切削用量及切削液。根据加工要求选择机床和工艺装备的能力根据加工要求选择机床和工艺装备的能力；具具有通用机床传动链分析与调整的能力有通用机床传动链分析与调整的能力；具备设计具备设计常用的一般复杂程度的钻、铣、镗、车夹具的能常用的一般复杂程度的钻、铣、镗、车夹具的能力。力。第二十三页，编辑于星期日：十三点 二十四分。1.6学科的范畴、研究内容及特点学科的范畴、研究内容及特点 正确制定中等复杂程度零件的机械加工工艺规程的能正确制定中等复杂程度零件的机械加工工艺规程的能力和初步的工艺实验能力力和初步的工艺实验能力；学会分析机械加工过程中产生学会分析机械加工过程中产生误差的原因，并能针对具体工艺问题提出相应的改善措施误差的原因，并能针对具体工艺问题提出相应的改善措施；初步具备分析解决现场工艺问题的能力，具备正确制定装配工初步具备分析解决现场工艺问题的能力，具备正确制定装配工艺规程的能力。艺规程的能力。了解了解先进制造技术、先进制造模式的发展概况、机械制造先进制造技术、先进制造模式的发展概况、机械制造技术的最新成就和发展趋势。初步具备对制造系统、制造模式技术的最新成就和发展趋势。初步具备对制造系统、制造模式选择决策的能力。选择决策的能力。第二十四页，编辑于星期日：十三点 二十四分。空车自重空车自重224吨，高吨，高7.4米，长米，长14.5米，米，载重载重400吨，发动机马力吨，发动机马力3650第二十五页，编辑于星期日：十三点 二十四分。制造自动化技术制造自动化技术:适应多品种、变批量生产。CNCCNC-Computer Numerical Control MCMC-Manufacturing Cell FMSFMS-Flexible Manufacturing System CIMSCIMS-Computer Integrated Manufacturing System设计制造一体化技术：设计制造一体化技术：CAD/CAM、RP、并行工程、虚拟制造）缩短了产品设计周期。、并行工程、虚拟制造）缩短了产品设计周期。CAD-Computer Aided Design CAD-Computer Aided Design 计算机辅助设计计算机辅助设计 CAM-Computer Aided Manufacturing CAM-Computer Aided Manufacturing 计算机辅助制造计算机辅助制造 CAPP-Computer Aided Process Planning CAPP-Computer Aided Process Planning 计算机辅助工艺过计算机辅助工艺过程设计程设计先进制造技术先进制造技术：第二十六页，编辑于星期日：十三点 二十四分。新的生产模式：新的生产模式：注重市场和效益。注重市场和效益。精益生产、敏捷制造、并行工程、网络制造、虚拟制造、动态联盟精益生产、敏捷制造、并行工程、网络制造、虚拟制造、动态联盟 RP-Rapid Prototyping RP-Rapid Prototyping 快速成型快速成型 MRP-Material Requirement Planning MRP-Material Requirement Planning 物料需求计划物料需求计划 MRP-Manufacturing Resource Planning MRP-Manufacturing Resource Planning 制造资源计划制造资源计划 ERP-Enterprise Resource Planning ERP-Enterprise Resource Planning 企业资源计划企业资源计划CRM-Customer Relations Management CRM-Customer Relations Management 客户关系管理客户关系管理SCM-Supply Chain Management SCM-Supply Chain Management 供应链管理供应链管理PDM-Product Data Management PDM-Product Data Management 产品数据管理产品数据管理MIS-Management Information System MIS-Management Information System 管理信息系统管理信息系统OA-Office Automatation OA-Office Automatation 办公自动化办公自动化先进制造技术先进制造技术：第二十七页，编辑于星期日：十三点 二十四分。新的生产模式：新的生产模式：注重市场和效益。LP-Lean ProductionLP-Lean Production 精益生产精益生产 AM-Agile Engineering AM-Agile Engineering 敏捷制造敏捷制造 CE-Concurrent Engineering CE-Concurrent Engineering 并行工程并行工程 VM-Virtual Manufacturing VM-Virtual Manufacturing 虚拟制造虚拟制造 网络制造、动态联盟网络制造、动态联盟 先进制造技术先进制造技术：第二十八页，编辑于星期日：十三点 二十四分。非广学无以明智非广学无以明智非专研无以致远非专研无以致远第二十九页，编辑于星期日：十三点 二十四分。