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1、第第0 0章章 机械制造概论机械制造概论2021/9/231 狭狭义义制制造造：从从原原材材料料成成品品的的生生产产过过程程中中直直接接起起作作用用的的工工作作内内容容，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、检验、包装等具体操作检验、包装等具体操作(物质流物质流)。广义广义制造制造 =生产生产 美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业。列为制造业。我国将制造业划分为第二产业。我国将制造业划分为第二产业。CIRPCIRP定定义义：制制造造包包括括产产品品设设计计、材材料料选选择择、制制造造生生产产、质质量量保保
2、证证、管管理理和和营营销销等等一一系系列列有有内内在在联联系系的的运运作和活动。作和活动。COOPERATIVEINSTITUTIONALRESEARCHPROGRAMCOOPERATIVEINSTITUTIONALRESEARCHPROGRAM 制造制造 制造业制造业（一）（一）生产与制造生产与制造一、一、机械制造业在国民经济中的地位机械制造业在国民经济中的地位2021/9/2322021/9/233（二）（二）制造业的作用制造业的作用2021/9/234 制制造造业业是是国国民民经经济济的的支支柱柱产产业业，占占国国民民经经济济总总收收入入的的60%以上。以上。美美国国约约1/1/4 4人
3、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人所做工作与制造业有关。数人所做工作与制造业有关。日日本本由由于于重重视视制制造造业业，二二战战后后3030年年时时间间，发发展展成成为为世世界界经济大国。经济大国。机械制造业是制造业的基础，是重中之重。机械制造业是制造业的基础，是重中之重。而而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
4、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年年美美国国汽汽车车产产量量重重新新超超过过日本。日本。（二）（二）制造业的作用制造业的作用2021/9/235 按按20012001年年统统计计，我我国国制制造造业业由由2929个个行行业业组组成成，主主要的可归为三类：要的可归为三类：轻工纺织制造业：占轻工纺织制造业：占 30.58%30.58%资源（包括原材料和能源）加工工业：占资源（包括原材料和能源）加工工业：占 33.93%33.93%机械电子制造业：占机械电子制造业：占 34.16%34.16%。相相对对发发达达国国家家，我我国国机机械械电电子子制制造造所所占占比比
5、例例偏偏低低。以以19961996年年为为例例：美美国国为为 41.6%41.6%、日日本本为为 43.63%43.63%、德德国国为为46.4%46.4%、法法国国为为39.63%39.63%、英英国国为为37.33%37.33%、韩国为韩国为45.3%45.3%。二、我国制造业的现状二、我国制造业的现状2021/9/236 已建立了一个比较完整的工业体系，提供重大已建立了一个比较完整的工业体系，提供重大装备的能力不断提高装备的能力不断提高 如如如如：为为为为上上上上海海海海磁磁磁磁悬悬悬悬浮浮浮浮列列列列车车车车项项项项目目目目提提提提供供供供有有有有8 8 8 8台台台台数数数数控控控控
6、落落落落地地地地镗镗镗镗铣铣铣铣床组成的轨道深加工自动线；床组成的轨道深加工自动线；床组成的轨道深加工自动线；床组成的轨道深加工自动线；年年年年产产产产1 1 1 12 2 2 2千千千千万万万万吨吨吨吨级级级级不不不不同同同同开开开开采采采采工工工工艺艺艺艺的的的的露露露露天天天天矿矿矿矿采采采采掘掘掘掘和和和和年年年年产产产产500500500500万吨级井下矿采掘成套设备；万吨级井下矿采掘成套设备；万吨级井下矿采掘成套设备；万吨级井下矿采掘成套设备；葛葛葛葛洲洲洲洲坝坝坝坝枢枢枢枢纽纽纽纽工工工工程程程程170170170170兆兆兆兆瓦瓦瓦瓦、转转转转轮轮轮轮直直直直径径径径11.31
7、1.311.311.3米米米米轴轴轴轴流流流流式式式式水水水水电电电电机机机机组组组组；300300300300兆兆兆兆瓦瓦瓦瓦核核核核电电电电站站站站成成成成套套套套设设设设备备备备；500500500500千千千千伏伏伏伏交交交交流流流流输输输输变变变变电电电电成成成成套套套套设备；设备；设备；设备；水水水水下下下下机机机机器器器器人人人人；激激激激光光光光照照照照排排排排设设设设备备备备；正正正正负负负负电电电电子子子子对对对对撞撞撞撞机机机机；曙曙曙曙光光光光、银河、联想等巨型计算机；银河、联想等巨型计算机；银河、联想等巨型计算机；银河、联想等巨型计算机；主主主主战战战战坦坦坦坦克克克
8、克；新新新新舟舟舟舟60606060客客客客机机机机；飞飞飞飞豹豹豹豹轰轰轰轰炸炸炸炸机机机机；神神神神舟舟舟舟号号号号无无无无人人人人飞飞飞飞船；核动力潜艇；两弹一星等。船；核动力潜艇；两弹一星等。船；核动力潜艇；两弹一星等。船；核动力潜艇；两弹一星等。二、我国制造业的现状二、我国制造业的现状2021/9/237制造业总体生产规模已居世界第四位，众多制成品产量已居世界前列“制造大国但非制造强国”各具特色的制造业聚集地逐渐形成珠江三角洲、长江三角洲已成为全球重要的家电、电子及通信设备制造聚集地；东北重大成套设备制造聚集地、川陕国防装备制造聚集地等正稳定地为国民经济和国防建设发挥着不可或缺的作用
9、。我国目前处于工业化的中期我国目前处于工业化的中期。二、我国制造业的现状二、我国制造业的现状2021/9/238存在的问题：总体规模仍然偏小，仅为美国的1/5、日本的1/4。制造业的人均劳动生产率过低，仅为美国的1/25、日本的1/26、德国的1/20。制造业结构呈轻型化状态，表现为机械电子制造所占比例偏低。装备制造能力尤为偏低。二、我国制造业的现状二、我国制造业的现状2021/9/239存在问题：存在问题：技术创新能力和自主开发能力薄弱，突出表现为：技术创新能力和自主开发能力薄弱，突出表现为：机机械械产产品品技技术术来来源源的的57%57%来来自自国国外外，绝绝大大多多数数电电子及通信设备的
10、核心技术依赖进口。子及通信设备的核心技术依赖进口。产产品品开开发发周周期期过过长长，企企业业对对市市场场的的快快速速反反应应能能力力差差。我我国国机机械械新新产产品品的的平平均均开开发发周周期期为为1818个个月月，美美国国（19901990年年）新新产产品品设设计计周周期期3 3个个星星期期，试试制制周周期期3 3个月。个月。先先进进制制造造技技术术在在国国内内尚尚处处于于初初级级开开发发阶阶段段，普普及率较低，与发达国家存在着阶段性差距。及率较低，与发达国家存在着阶段性差距。低低水水平平生生产产能能力力严严重重过过剩剩。据据第第三三次次全全国国工工业业普普查查，机机械械、电电子子、化化工工
11、、轻轻工工、冶冶金金等等行行业业生生产产能能力力利利 用用 率率 分分 别别 为为 51.86%51.86%、54.45%54.45%、54.9%54.9%、46.09%46.09%和和35.55%35.55%。2021/9/2310中国是制造业大国-但不是制造业强国光纤制造设备的光纤制造设备的 100%集成电路芯片制造设备的集成电路芯片制造设备的 85%主要机械产品的技术来源主要机械产品的技术来源 57%依靠进口依靠进口2021/9/2311中国制造世界制造加工车间研究研究开发开发订单订单制造制造销售销售服务服务硅谷硅谷新竹新竹东莞东莞利润率利润率25利润率利润率15利润率利润率52021/
12、9/2312三、机械制造业的发展机械制造工艺方法进一步完善与开拓；如如：激激光光加加工工、电电加加工工、射射流流加加工工、快快速速原原型型制制造造技技术术等等先先进进的的加加工工方方法都在不断的完善与发展。法都在不断的完善与发展。水射流加工：水射流加工：压压力力可可达达：1001000 MPa，流流量量：0.525 l/min，水水流速流速:500900m/s切切割割180mm钢钢板板，切切口口公公差差:：0.060.25mm，切切口口仅：仅：0.015mm2021/9/2313三、机械制造业的发展机械制造工艺方法进一步完善与开拓；2021/9/2314加工技术向高精度发展;预测：预测：预测：
13、预测：2121世纪初世纪初世纪初世纪初(前前前前3030年年年年)，普通加工：普通加工：普通加工：普通加工：1m1m 精密加工：精密加工：精密加工：精密加工：0.01 m0.01 m 超精密加工：超精密加工：超精密加工：超精密加工：0.001 m0.001 m21世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进三、机械制造业的发展2021/9/2315三、机械制造业的发展加工技术向高度自动化方向发展；随随着着计计算算机机技技术术的的发发展展，相相继继出出现现CNC机机床床、柔柔性性制制造造系系统统FMS(Flexible Manufacturing Syst
14、em)、计计算算机机集集成成制制造造 系系 统统 CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)。2021/9/23162021/9/23172021/9/2318源于古希腊的阿基米德螺旋泵源于古希腊的阿基米德螺旋泵(B.C287(B.C287212212）2021/9/2319 11001100年苏颂主持制造的水运仪象台。由水力驱动力，代表了年苏颂主持制造的水运仪象台。由水力驱动力，代表了年苏颂主持制造的水运仪象台。由水力驱动力，代表了年苏颂主持制造的水运仪象台。由水力驱动力，代表了当时机械制造的先进水平，是当时世界上先进的天文钟当时机械制造的先
15、进水平，是当时世界上先进的天文钟当时机械制造的先进水平，是当时世界上先进的天文钟当时机械制造的先进水平，是当时世界上先进的天文钟2021/9/2320现代纺现代纺纱机纱机卡特赖特卡特赖特纺纱机纺纱机（1785）珍妮纺纱机珍妮纺纱机（1764）2021/9/23211797年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床 2021/9/23222021/9/2323制造技术制造技术 是使原材料变成产品的过程中所用各种手段的总和。是使原材料变成产品的过程中所用各种手段的总和。运用一定的知识、技能；运用一定的知识、技能；操纵可以利用的物质、工具；操纵可以利用的物质、工具；采取有效的方
16、法；采取有效的方法；手段包括手段包括 与大、小制造概念相对应，制造技术也有广义和狭义与大、小制造概念相对应，制造技术也有广义和狭义之分。广义制造技术涉及生产活动的各个方面和生产的之分。广义制造技术涉及生产活动的各个方面和生产的全过程，是一个从产品概念到最终产品的集成活动，是全过程，是一个从产品概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息处理系统。一个功能体系和信息处理系统。（一）（一）制造技术制造技术二、二、机械制造过程与机械制造系统机械制造过程与机械制造系统2021/9/2324 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
17、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）。科学与技术科学与技术 科科学学认识世界，基本方法是“分析”，基本形式为“发现、揭示”。技技术术改造世界，基本方法是“综合”，基本形式为“发明、创造、改进”。2021/9/2325 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1-5 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（二）（二）制造系统制造系统2021/9/2326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
18、铸压铸油漆机械加工自动线热处理图1-6 汽车生产物流示意图机械制造工艺流程机械制造工艺流程2021/9/2327（三）机械加工工艺系统（三）机械加工工艺系统生产系统生产系统：制造过程、开发设计、计划管理、：制造过程、开发设计、计划管理、经营决策层、计划管理层、生产技术层。经营决策层、计划管理层、生产技术层。制造系统制造系统：毛坯制造、机械加工、装配和物料：毛坯制造、机械加工、装配和物料的存储、运输、检验等。的存储、运输、检验等。工艺系统：工艺系统：机械加工工艺系统为机械加工工艺系统为金属切削机床金属切削机床、刀具、夹具和工件刀具、夹具和工件四个要素组成。四个要素组成。2021/9/2328机械
19、制造系统机械制造系统 零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造系统。组成：物质分系统物质分系统：工件、机床、工具和夹具信息分系统信息分系统：现代的数控机床、加工中心和生产线和信息技术密切相关。具有信息分系统。能量分系统能量分系统：指动力供应。2021/9/2329机械制造系统2021/9/2330三、三、本课程的性质和主要内容本课程的性质和主要内容 2021/9/23311.1 本课程的性质和主要内容本课程的性质和主要内容 2021/9/2332四、四、本课程的目的要求和特点本课程的目的要求和特点 2021/9/23332.本课程的特点与学习方法本课程的特点与学习方法本课程实践性强，涉及的知识面宽。因此要注意实践知识的学习和积累，重视实验环节的教学。通过作业、实验、电化教学、生产实习及工厂调研等方法更好地理解所学内容。2021/9/23341.张世昌主编机械制造技术基础天津大学出版社2.冯之敬主编机械制造工程原理清华大学出版社3.陈明机械制造技术北京航空航天大学出版社4.卢秉恒等机械制造技术基础机械工业出版社5.王先逵机械制造工艺学机械工业出版社6.周泽华金属切削原理上海科学技术出版社7.袁哲俊金属切削刀具机械工业出版社8.贾亚洲金属切削机床概论机械工业出版社1.3 参考资料参考资料2021/9/2335