机械制造装备设计绪论.ppt

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1、机械制造装备技术机械制造装备技术1绪论绪论1.1机械制造装备及其在国民机械制造装备及其在国民经济中的重要作用经济中的重要作用一、制造业的作用一、制造业的作用制制造造业业是是一一个个国国家家或或地地区区经经济济发发展展的的重重要要支支柱柱，其其发发展展水水平平标标志志着着该该国国家家或或地地区区的的经经济济实实力力、科科技技水水平平、生活水平和国防实力。生活水平和国防实力。1、任任何何一一个个国国家家的的基基础础产产业业，加加工工业业都都要要靠靠制制造造业业来来武武装装，机机械械制制造造业业是是制制造造业业的的核核心心。即即制制造造机机器的机器器的机器母机。母机。2、国国际际市市场场的的竞竞争争

2、归归根根到到底底是是各各国国制制造造能能力力的的竞竞争争。美美国国向向全全世世界界销销售售电电脑脑，日日本本向向美美国国销销售售汽汽车车，都是制造业竞争能力强的表现。都是制造业竞争能力强的表现。3、当当今今提提高高制制造造能能力力的的决决定定因因素素不不再再是是劳劳动动力力和和资资本本的的密密集集积积累累，而而是是各各项项高高新新科科技技的的迅迅速速发发展展及及其其在在制制造造领领域域中中的的广广泛泛渗渗透透、应应用用、衍衍生生，它它促促进进了了制制造造技技术术的的蓬蓬勃勃发发展展，改改变变了了现现代代企企业业的的产产品品结结构构生生产产方方式式、生生产产工工艺艺，装装备备以以及及生生产产组组

3、织织机机构构，如如计计算算机机+机机床床=数数控机床控机床加工中心加工中心CIMS。二二、现现代代制制造造业业的的发发展展过过程程及及其特征其特征随随着着科科学学技技术术和和社社会会生生产产水水平平的的不不断断提提高高，机机械械制制造造生生产产模模式式发发生生了了巨巨大大的的改改变变。上上世世纪纪20年年代代制制造造业业开开始始起起家家，到到二二次次世世界界大大战战，各各国国为为了了赢赢得得战战争争，不不计计成成本本大大力力发发展展军军火火工工业业，使使制制造造业业取取得得飞飞速速发展。发展。1、50年年代代，为为了了降降低低成成本本，提提高高效效率率，采采用用“少少品品种种大大批批量量”的的

4、做做法法，强强调调“规规模模效效益益”，最最典典型型的的是是汽汽车车，一一种种产产品品，一一套套定定型型装装备备，大大批批大大量量生生产产。为为了了达达到到大大批批大大量量生生产产的的目目的的，提提高高人人的的劳劳动动强强度度，去去掉掉工工作作中中人人的的多多余余的的附附加加动动作作，广广泛泛采采用用“刚刚性性”生生产产模模式式，极极大大地地丰丰富富了了社社会会产产品品，且且价价廉廉物物美美，短短缺缺的的产产品品，供供不不应应求求，短短缺缺经济。经济。2、70年年代代，市市场场的的竞竞争争日日趋趋激激烈烈，企企业业为为了了击击败败竞竞争争对对手手，主主要要通通过过提提高高质质量量、降降低低成成

5、本本、消消灭灭一一切切浪浪费费，不不断断改改善善，以以最最低低成成本本、最最优优质质量量提提供供给给市市场场，日日本本丰丰田田汽汽车车公公司司的的汽汽车车击击败败美美国国的的汽汽车车。美美国国福福特特汽汽车车公公司司的的负负责责人人曾曾在在80年年代代初初期期向向美美国国沃沃顿顿商商学学院院的的听听众众抱抱怨怨说说：日日本本能能够够以以1500美美元元（合合人人民民币币12450元元）的的离离岸岸价价（FOB）在在美美国国东东海海岸岸卸卸下下一一台台日日产产汽汽车车，这这要要比比他他们们提提供供的的同同类类福福特特汽汽车车廉廉价价得得多多。精精益益（leanProduction）的制造模式。的

6、制造模式。3、80年年代代，随随着着世世界界经经济济和和人人民民生生活活水水平平的的提提高高，市市场场环环境境发发生了巨大变化。生了巨大变化。消消费费者者需需求求日日趋趋主主体体化化、个个性性化化、多多样样化化，形形成成买买方方市市场场，求求新新求求异异，需需求求层层次次发发生生变变化化，以以求求新新产产品品能能够够兼兼容容更更多多的的性性能能，多多功功能。能。制制造造商商之之间间的的竞竞争争逐逐渐渐全全球球化化，但但做做法法上上没没有有什什么么更更新新，企企业业依依靠靠制制造造技技术术的的改改进进和和管管理理方方法法的的创创新新来来适适应应如如此此迅迅速速，且且无无法法预预测测的的买买方方市

7、市场场。单单项项的的先先进进的的制制造造技技术得到广泛的应用。术得到广泛的应用。计算机辅助设计计算机辅助设计CAD计算机辅助制造计算机辅助制造CAM计算机辅助工艺规划计算机辅助工艺规划CAPP制造资源规划制造资源规划MRP-成组技术成组技术GT并行工程并行工程CE柔性制造系统柔性制造系统FMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统CIMS全面质量管理全面质量管理TQC对对提提高高产产品品质质量量Q，缩缩短短生生产产周周期期T，降降低低产产品品成成本本C，改改善善服服务务质量质量S，起到了一定的作用。起到了一定的作用。如如：日日本本利利用用卓卓越越的的制制造造业业并并引引进进新新的的西西方方商商品

8、品和和工工作作伦伦理理制制造造出出世世界界级级的的汽汽车车，高高效效摩摩托托车车，微微型型电电子子设设备备、运运输输业业、基基础础设设施施（道道路路、桥桥梁梁、高高速速火火车车）以以及及钢钢铁铁、造造船船、电电力力工工业业。南南韩韩在在造造船船、汽车、钢铁、建筑业也迅速发展。汽车、钢铁、建筑业也迅速发展。常常规规的的制制造造业业具具有有高高度度的的流流动动性性，只只要要按按照照大大型型跨跨国国公公司司制制定定的的定定货货明明细细单单（纺纺织织、服服务务、一一般般加加工工件件），即即可可在在拉拉美美、亚亚洲洲不不同同的的地地区区制制造造。转转包包工工程程也也常常常常可可见见，且且在在不不同同地地

9、区区迅迅速速转转移移和和高高度度分分解解为为一一系系列列劳劳动动密密集集型型任任务务，如如三三峡峡工工地地用用的的3号号塔塔吊吊机机，承承包包商商为为美美国国的的罗罗泰泰克克公公司司，其其出出事事故故的的结结构构件为南韩制造。件为南韩制造。但这一时期的制造业对市场响但这一时期的制造业对市场响应的灵活性方面没有得到实质性的应的灵活性方面没有得到实质性的改观，且巨额投资得不到相应的回改观，且巨额投资得不到相应的回报，原因是传统的大批量封闭生产报，原因是传统的大批量封闭生产或生产制造模式没有进行改进。如或生产制造模式没有进行改进。如IBM制造的电脑，搞垄断（不能兼制造的电脑，搞垄断（不能兼容和普及）

10、被淘汰，日本的高清晰容和普及）被淘汰，日本的高清晰度电视机，不能重视的录相机系统度电视机，不能重视的录相机系统等被淘汰。等被淘汰。90年年代代，随随着着信信息息科科学学与与技技术术的的发发展展，使使全全球球经经济济打打破破了了传传统统的的地地域域经经济济发发展展模模式式，世世界界变变得得越越来来越越小小，而而市市场场变变得得越越来来越越广广阔阔，全全球球经经济济一一体体化化的的进进程程加加快快，制制造造业业已已转转向向生生产产计计算算机机（软软件件、硬硬件件）网网络络设设备备、机机器器人人，并并实实行行严严格格的的自自动动存存货货控控制制。如如美美国国在在a.计计算算机机（软软件件、硬硬件件）

11、；b.电电信信（有有线线、无无线线两两者者都都采采用用计计算算机机技技术术）；c.生生物物技技术术（比比电电信信发发展展慢慢一一点点），发发展展十十分分迅迅猛猛。韩韩国国三三星星，德德国国西西门门子子，美美国霍利韦尔、日本三菱重工。国霍利韦尔、日本三菱重工。为为快快速速响响应应市市场场，提提出出了了许许多多新新的的制制造造模模式式：敏敏捷捷制制造造、精精益益敏敏捷捷柔柔性性生生产产系系统统、快快速速可可重重组组制造、全球制造、准时制造。制造、全球制造、准时制造。主要特征：主要特征：以以用用户户（需需求求）为为中中心心，用用户户要要什什么么做做什什么么，充充分分体体现现用用户户个个性化。性化。制

12、制造造的的战战略略重重点点是是时时间间、速速度、兼顾质量和品种。度、兼顾质量和品种。以柔性、精益、敏捷作为竞以柔性、精益、敏捷作为竞争的优势。争的优势。技技术术进进步步、人人因因改改善善、组组织织创新是三项并重的工作。以人为本。创新是三项并重的工作。以人为本。实实现现资资源源快快速速有有效效的的集集成成是是其其中中心心任任务务，集集成成对对象象涉涉及及技技术术、人人、组组织织、管管理理（企企业业之之间间，制制造造过过程程和和作作业业等等不不同同层层次次上上分分别别实实施施相应的资源集成）。相应的资源集成）。组织形式采用如组织形式采用如“虚拟公司虚拟公司”在内的多种类型（如信息咨询、在内的多种类

13、型（如信息咨询、设计、制造、销售代理等）。总承设计、制造、销售代理等）。总承包公司，项目部。包公司，项目部。三、我国制造业的状况三、我国制造业的状况1、从从装装备备上上看看：通通用用机机床床加加专专用用工工艺艺装装备备，数数控控机机床床比比例例少少，技技术术性性能能绝绝大大部部分分属属于于国国外外50-60年年代代的的水水平平。（如如重重机机行行业业、石石化化行行业业等）等）2、从从生生产产率率上上看看：一一个个工工人人、一把刀、一台机床、劳动生产率低。一把刀、一台机床、劳动生产率低。3、从从品品种种、质质量量上上看看：品品种种少少、质量低、精度差、极不稳定。质量低、精度差、极不稳定。4、从从

14、管管理理上上看看：属属于于传传统统的的管管理理方方法法：合合同同计计划划设设计计工工艺艺生生产产加加工工组组装装涂涂装装包包装装发发运运、少少数数大大厂厂应应用用CAD、CAPP、CAM、GT、CIMS。5、从从进进出出口口份份额额看看：1990年年数数控控机机床进口占国内市场占有率床进口占国内市场占有率15%。1995年年数数控控机机床床进进口口占占国国内内市市场场占占有率有率77%。本本土土的的机机床床在在七七、八八十十年年代代换换牌牌子子出出口、现在很少。口、现在很少。1.2机械制造装备应具备的主要功能机械制造装备应具备的主要功能一、一般的功能要求一、一般的功能要求1、加工精度要求：、加

15、工精度要求：（1）定定 义义：加加 工工 精精 度度（machiningaccuracy）是是指指加加工工后后零零件件对对理理想想尺尺寸寸、形形状状和和位位置置的的符符合合程程度度。一一般般包包括括尺尺寸寸精精度度、表表面面形形状状精精度度、相相互互位位置精度、表面粗糙度。置精度、表面粗糙度。（2）示例）示例图图尺寸精度：尺寸精度：A0.1、B0.1位置精度：位置精度：C0.05、D0.05 形状精度：形状精度：表面粗糙度：表面粗糙度：3.2O +0.1（3）影响加工精度的因素：）影响加工精度的因素：P561)几几何何精精度度：机机床床在在空空载载条条件件下下，在在不不运运动动或或运运动动速速

16、度度较较低低时时各各主主要要部部件件的的形形状状、相相互互位位置置和和相相对对运运动动的的精精确确程程度度。如如机机床床的的轨轨道道的的直直线线度度，主主轴轴的的径径向向跳跳动动，轴轴向向窜窜动。动。自然状况。自然状况。2)传传动动精精度度：机机床床传传动动系系各各末末端端执执行行件件之之间间运运动动的的协协调调性性和和均均匀匀性。如齿轮传动的平稳性。性。如齿轮传动的平稳性。3)运运动动精精度度：机机床床空空载载并并以以工工作作速速度度运运动动时时，主主要要零零部部件件的的几几何何位置精度。各轴的平行度、垂直度。位置精度。各轴的平行度、垂直度。4)定定位位精精度度：定定位位部部件件运运动动到到

17、达达规规定定位位置置的的精精度度，如如进进入入10mm,结果结果11mm。5)低速运动平稳性：运动部件低速运动平稳性：运动部件在低速或微小位移时，时走时停，在低速或微小位移时，时走时停，运动不均匀。运动不均匀。6)工工作作精精度度：加加工工规规定定的的试试件件，用用试试件件的的加加工工精精度度表表示示机机床床的工作精度。的工作精度。7）精度保持性：在规定的工）精度保持性：在规定的工作期间内，保持机床所要求的精作期间内，保持机床所要求的精度。度。2、强度、刚度、抗振性方面的要求、强度、刚度、抗振性方面的要求加加工工强强度度大大、效效率率高高、速速度度大大、切切削削阻阻力力大大（大大型型设设备备、

18、新新材材料料、高高强强度度钢钢）。要要求求装装备备的的强强度度大大、刚刚度度大大、抗抗震性好。震性好。3、加工稳定性方面的要求、加工稳定性方面的要求设设备备受受到到切切削削热热、摩摩擦擦热热、环环境境热热（四四季季温温差差）影影响响、产产生生热热变变形形、影影响响其其加加工工性性能能的的稳稳定定性性。自自动动化化程程度度高高的的设设备备要要减减少少发发热热。可可采采用用散散热热、隔隔热热、热补偿、恒温车间。热补偿、恒温车间。4、耐用度要求、耐用度要求设设备备长长期期使使用用，零零件件磨磨损损、间间隙隙增增大大、原原始始工工作作精精度度逐逐渐渐丧丧失失，使使用用一一段段时时间间后后应应对对其其进

19、进行行检检测测评评价。价。提提高高耐耐用用度度应应从从设设计计、选选材材、工工艺艺、热热处处理理、减减少少磨磨损损、磨磨损损补补偿方面考虑。偿方面考虑。5、技术、经济要求、技术、经济要求小零件小零件小机床小机床大批量大批量高自动化、生产线高自动化、生产线单一品种单一品种专用机床专用机床高精度高精度加工中心加工中心经济、技术相适应、经济、技术相适应、性性/价比合适价比合适 二二、柔柔性性化化（包包括括产产品品结结构构柔柔性化性化和产品和产品功能柔性化功能柔性化）1、产产品品结结构构柔柔性性化化：指指产产品品设设计计时时采采用用模模块块化化设设计计方方法法和和机机电电一一体体化化技技术术，对对结结

20、构构作作少少量量的的重重组组和和修修改改，或或修修改改软软件件，得得到到具具有有不不同功能的新产品。同功能的新产品。如计算机的设计，手机更换外壳如计算机的设计，手机更换外壳等。等。2、产产品品功功能能柔柔性性化化：指指产产品品进进行行少少量量的的调调整整或或修修改改软软件件，从从而而改改变变产产品品或或系系统统的的运运行行功功能能，以以满满足不同的加工需求。足不同的加工需求。如如数数控控机机床床、软软件件的的修修改改、单单件产品。件产品。工厂布局的柔性化、办公室的工厂布局的柔性化、办公室的柔性化。柔性化。三、精密化三、精密化四、自动化四、自动化五、机电一体化五、机电一体化六、节材六、节材七、符

21、合工业工程要求七、符合工业工程要求工业工程：是对由人、物料、设备、工业工程：是对由人、物料、设备、能源、信息所组成的集成系统进行设计、能源、信息所组成的集成系统进行设计、改善、实施的一门学科。其目标是设计改善、实施的一门学科。其目标是设计一个生产系统及其控制方法，在保证工一个生产系统及其控制方法，在保证工人和最终用户健康和安全的条件下，以人和最终用户健康和安全的条件下，以最低的成本生产出符合质量要求的产品。最低的成本生产出符合质量要求的产品。八、符合绿色工程要求八、符合绿色工程要求绿色工程要求：绿色工程要求：更少地依赖地球上的有限资源。更少地依赖地球上的有限资源。更更多多地地与与地地球球的的承

22、承载载能能力力达达到到有机的协调有机的协调从从产产品品设设计计、制制造造、包包装装、运运输输、使使用用、报报废废整整个个生生命命周周期期，对对环境影响最小、资源效率最高。环境影响最小、资源效率最高。1.3机械制造装备的分类机械制造装备的分类机械制造装备分为机械制造装备分为:加工装备、加工装备、工艺装备、仓储输送装备和辅助装工艺装备、仓储输送装备和辅助装备四大类。备四大类。加加 工工装装备备 1、金切机床、金切机床通用机床：车、镗、钻、通用机床：车、镗、钻、磨、螺纹、齿轮、铣、刨、插、拉床；磨、螺纹、齿轮、铣、刨、插、拉床；（切削方式）（切削方式）专用机床：组合机床、数控专用机床：组合机床、数控

23、机床、自动线。机床、自动线。2、特特种种加加工工机机床床：电电加加工工、超超声声波波加加工工、激激光光、电电子子束束、离离子子束束、水水射射流流加加工工。（加工原理分）（加工原理分）3、锻锻压压机机床床：锻锻造造机机、冲冲压压机机、挤挤压压机机、轧制机。轧制机。4、木工机床。、木工机床。工艺装备1、刀刀具具：车车刀刀、刨刨刀刀、铣铣刀刀、丝丝锥锥、齿轮滚刀。齿轮滚刀。2、模模具具：粉粉末末冶冶金金、塑塑料料、压压铸铸、冷冲、锻压、模具。冷冲、锻压、模具。3、夹具：车床夹具、铣床夹具。、夹具：车床夹具、铣床夹具。4、量具：千分尺、千分表、量块、量具：千分尺、千分表、量块、环、塞规环、塞规。仓储输送装备1、仓储：仓库、仓储：仓库2、物物料料输输送送装装置置：辊辊道、运输小车道、运输小车3、机机床床上上下下料料装装置置：机械手机械手辅助设备1、清洗机、清洗机2、排屑装置、排屑装置3、计量设备、计量设备