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1、机机 械械 制制 造造 工艺工艺 学学教材：江南大学教材：江南大学教材：江南大学教材：江南大学 郑修本郑修本郑修本郑修本 主编主编主编主编机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社绪绪 论论 经济的竞争归根结底是制造经济的竞争归根结底是制造技术和制造能力的竞争技术和制造能力的竞争我国制造业的现状：我国制造业的现状：我国制造业主要的可归为三类：我国制造业主要的可归为三类：轻工纺织制造业：占轻工纺织制造业：占轻工纺织制造业：占轻工纺织制造业：占 30.58%30.58%资资资资源源源源（包包包包括括括括原原原原材材材材料料料料和和和和能能能能源源源源）加加加加工工工工工工工工业业业业
2、：占占占占 33.93%33.93%机械电子制造业：占机械电子制造业：占机械电子制造业：占机械电子制造业：占 34.16%34.16%。相相相相对对对对发发发发达达达达国国国国家家家家，我我我我国国国国机机机机械械械械电电电电子子子子制制制制造造造造所所所所占占占占比比比比例例例例偏偏偏偏低低低低。以以以以19961996年年年年为为为为例例例例：美美美美国国国国为为为为 41.6%41.6%、日日日日本本本本为为为为 43.63%43.63%、德德德德国国国国为为为为46.4%46.4%、法法法法国国国国为为为为39.63%39.63%、英英英英国国国国为为为为37.33%37.33%、韩国
3、为、韩国为、韩国为、韩国为45.3%45.3%。我国制造业的现状：我国制造业的现状：1.已建立了一个比较完整的工业体系，提供重大装已建立了一个比较完整的工业体系，提供重大装已建立了一个比较完整的工业体系，提供重大装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备的能力不断提高备的能力不断提高备的能力不断提高 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落落落落地地地地镗镗镗镗铣铣铣铣床床床床组组组组成的轨道深加工自动线；成的轨道深加工自动线；成的轨道深加工自动线；成的轨道深加
4、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11.311.311.311.3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
5、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
6、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。我国制造业的现状：我国制造业的现状：2.制造业总体生产规模已居世界第四位，众多制成制造业总体生产规模已居世界第四位，众多制成制造业总体生产规模已居世界第四位，众多制成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品产量已居世界前列品产量已居世界前列品产量已居世界前列“制造大国但非制造强制造大国但非制造强制造大国但非制造强制造大国但非制造强国国国国”3.各具特色的制造业聚集地逐渐形成各具特色的制造业聚集地逐渐形成各具特色的制造业聚集地逐渐形成各具特色的制
7、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珠江三角洲、长江三角洲已成为全球重要的珠江三角洲、长江三角洲已成为全球重要的珠江三角洲、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；家电、电子及通信设备制造聚集地；家电、电子及通信设备制造聚集地；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、川陕国防装东北重大成套设备制造聚集地、川陕国防装东北重大成套设备制造聚集地、川陕国防装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备制造聚集地等正稳定地为国民经济和国防建设备制造聚集地等正稳定地为国民经济和国防建设备制造聚集地等正稳定地
8、为国民经济和国防建设发挥着不可或缺的作用。发挥着不可或缺的作用。发挥着不可或缺的作用。发挥着不可或缺的作用。4.我国目前处于工业化的中期。我国目前处于工业化的中期。我国目前处于工业化的中期。我国目前处于工业化的中期。我国制造业的现状：我国制造业的现状：u 存在的问题：存在的问题：存在的问题：存在的问题：1.1.总体规模仍然偏小，仅为美国的总体规模仍然偏小，仅为美国的总体规模仍然偏小，仅为美国的总体规模仍然偏小，仅为美国的1/51/51/51/5、日本的、日本的、日本的、日本的1/41/41/41/4。2.2.制造业的人均劳动生产率过低，仅为美国的制造业的人均劳动生产率过低，仅为美国的制造业的人
9、均劳动生产率过低，仅为美国的制造业的人均劳动生产率过低，仅为美国的1/251/251/251/25、日本的日本的日本的日本的1/261/261/261/26、德国的、德国的、德国的、德国的1/201/201/201/20。3.3.制造业结构呈轻型化状态，表现为机械电子制造所制造业结构呈轻型化状态，表现为机械电子制造所制造业结构呈轻型化状态，表现为机械电子制造所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。占比例偏低。装备制造能力尤为偏低。占比例偏低。装备制造能力尤为偏低。占比例偏低。装备制造能力尤为偏低。存在问题：存在问题：4.4.4.4.技术创新能力和自主开发
10、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：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：机机机机械械械械产产产产品品品品技技技技术术术术来来来来源源源源的的的的57%57%57%57%来来来来自自自自国国国国外外外外，绝绝绝绝大大大大多多多多数数数数电电电电子子子子及及及及通通通通信信信信设备的核心技术依赖进口。设备的核心技术依赖进口。设备的核心技术依赖进口。设备的核心技术依赖进口。产产产产品品品品开开开开发发发发周周周周期期期期过过过过长长长长，企企企企业业业业对对对对市市市市场场场场的的的的快快快快速速速速反反反反应应应应能
11、能能能力力力力差差差差。我我我我国国国国机机机机械械械械新新新新产产产产品品品品的的的的平平平平均均均均开开开开发发发发周周周周期期期期为为为为18181818个个个个月月月月，美美美美国国国国（1990199019901990年年年年）新产品设计周期新产品设计周期新产品设计周期新产品设计周期3 3 3 3个星期个星期个星期个星期，试制周期，试制周期，试制周期，试制周期3 3 3 3个月。个月。个月。个月。先先先先进进进进制制制制造造造造技技技技术术术术在在在在国国国国内内内内尚尚尚尚处处处处于于于于开开开开发发发发阶阶阶阶段段段段，普普普普及及及及率率率率较较较较低低低低，与与与与发达国家存
12、在着阶段性差距。发达国家存在着阶段性差距。发达国家存在着阶段性差距。发达国家存在着阶段性差距。5.5.低低低低水水水水平平平平生生生生产产产产能能能能力力力力严严严严重重重重过过过过剩剩剩剩。据据据据第第第第三三三三次次次次全全全全国国国国工工工工业业业业普普普普查查查查，机机机机械械械械、电电电电子子子子、化化化化工工工工、轻轻轻轻工工工工、冶冶冶冶金金金金等等等等行行行行业业业业生生生生产产产产能能能能力力力力利利利利用用用用率率率率分分分分别别别别为为为为51.86%51.86%、54.45%54.45%、54.9%54.9%、46.09%46.09%和和和和35.55%35.55%。制
13、造强国的主要标志制造强国的主要标志具备强大的产品具备强大的产品具备强大的产品具备强大的产品自主开发自主开发自主开发自主开发能力和能力和能力和能力和技术创新技术创新技术创新技术创新能力，拥能力，拥能力，拥能力，拥有大批具有有大批具有有大批具有有大批具有自主知识产权自主知识产权自主知识产权自主知识产权的重要产品和国际领先的重的重要产品和国际领先的重的重要产品和国际领先的重的重要产品和国际领先的重要制造技术要制造技术要制造技术要制造技术,拥有众多国际知名拥有众多国际知名拥有众多国际知名拥有众多国际知名品牌品牌品牌品牌。拥有一批具有国际竞争力的拥有一批具有国际竞争力的拥有一批具有国际竞争力的拥有一批具
14、有国际竞争力的制造企业制造企业制造企业制造企业，及强大的，及强大的，及强大的，及强大的营营营营销网络销网络销网络销网络，拥有一批具有工程总承包能力的设计和工程，拥有一批具有工程总承包能力的设计和工程，拥有一批具有工程总承包能力的设计和工程，拥有一批具有工程总承包能力的设计和工程公司。公司。公司。公司。拥有一支具有国际竞争力的工程技术经营拥有一支具有国际竞争力的工程技术经营拥有一支具有国际竞争力的工程技术经营拥有一支具有国际竞争力的工程技术经营管理管理管理管理和技和技和技和技术工人术工人术工人术工人队伍队伍队伍队伍，具有卓有成效的，具有卓有成效的，具有卓有成效的，具有卓有成效的人才培训体系人才培
15、训体系人才培训体系人才培训体系。形成具有国际先进水平的形成具有国际先进水平的形成具有国际先进水平的形成具有国际先进水平的技术标准和法规体系技术标准和法规体系技术标准和法规体系技术标准和法规体系，并在一些重要领域引领国际标准的制定及全球应用。并在一些重要领域引领国际标准的制定及全球应用。并在一些重要领域引领国际标准的制定及全球应用。并在一些重要领域引领国际标准的制定及全球应用。形成若干在国际上知名，各具特色的形成若干在国际上知名，各具特色的形成若干在国际上知名，各具特色的形成若干在国际上知名，各具特色的制造业聚集制造业聚集制造业聚集制造业聚集地或制造中心地或制造中心地或制造中心地或制造中心。依托
16、强大的装备制造业为基础，能够及时提供各依托强大的装备制造业为基础，能够及时提供各依托强大的装备制造业为基础，能够及时提供各依托强大的装备制造业为基础，能够及时提供各行业所必需的保证行业所必需的保证行业所必需的保证行业所必需的保证技术技术技术技术，要求具有国际竞争力的，要求具有国际竞争力的，要求具有国际竞争力的，要求具有国际竞争力的先先先先进装备进装备进装备进装备。制造强国的主要标志制造强国的主要标志机械制造工艺学机械制造工艺学研究什么？研究什么？什么是工艺？什么是工艺？什么是工艺？什么是工艺？所谓工艺，是使各种原材料、半成品成为产所谓工艺，是使各种原材料、半成品成为产所谓工艺，是使各种原材料、
17、半成品成为产所谓工艺，是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。品的方法和过程。品的方法和过程。品的方法和过程。？什么是机械制造工艺？什么是机械制造工艺？什么是机械制造工艺？什么是机械制造工艺？机械制造方面的工艺。即：各种机械制造方机械制造方面的工艺。即：各种机械制造方机械制造方面的工艺。即：各种机械制造方机械制造方面的工艺。即：各种机械制造方法和过程的总称。法和过程的总称。法和过程的总称。法和过程的总称。机械制造工艺的内容主要包括：机械制造工艺的内容主要包括：机械制造工艺的内容主要包括：机械制造工艺的内容主要包括：毛坯制造、机械加工、热处理毛坯制造、机械加工、热处理毛坯制造、机械加工、热处
18、理毛坯制造、机械加工、热处理和和和和产品的装配产品的装配产品的装配产品的装配等。等。等。等。本课程研究什么？本课程研究什么？机械制造工艺的内容主要包括：机械制造工艺的内容主要包括：机械制造工艺的内容主要包括：机械制造工艺的内容主要包括：毛坯制造、机械加工、热处理毛坯制造、机械加工、热处理毛坯制造、机械加工、热处理毛坯制造、机械加工、热处理和和和和产品的装配产品的装配产品的装配产品的装配等。等。等。等。主主主主要要要要研研研研究究究究各各各各种种种种机机机机械械械械的的的的制制制制造造造造过过过过程程程程和和和和方方方方法法法法。主主主主要要要要的的的的研研研研究究究究范范范范围围围围是是是是零
19、零零零件件件件的的的的机机机机械械械械加加加加工工工工和和和和产产产产品品品品的的的的装装装装配配配配两两两两部部部部分。分。分。分。为什么要研究机械制造工艺？为什么要研究机械制造工艺？三类工艺问题：三类工艺问题：三类工艺问题：三类工艺问题：一、保证和提高产品一、保证和提高产品一、保证和提高产品一、保证和提高产品质量质量质量质量二、提高劳动二、提高劳动二、提高劳动二、提高劳动生产率生产率生产率生产率三、降低三、降低三、降低三、降低成本成本成本成本研究工艺的目标是：研究工艺的目标是：研究工艺的目标是：研究工艺的目标是：以以以以优质、高效、低耗优质、高效、低耗优质、高效、低耗优质、高效、低耗的工艺
20、去完成零件的的工艺去完成零件的的工艺去完成零件的的工艺去完成零件的加工加工加工加工和和和和产品的产品的产品的产品的装配。装配。装配。装配。本课程的目的与要求本课程的目的与要求 机械制造工艺学是各类机械工程专业的一门机械制造工艺学是各类机械工程专业的一门机械制造工艺学是各类机械工程专业的一门机械制造工艺学是各类机械工程专业的一门核心专业课核心专业课核心专业课核心专业课。学习本课程有三点要求：学习本课程有三点要求：学习本课程有三点要求：学习本课程有三点要求：1 1、会理论、会应用、会分析研究；、会理论、会应用、会分析研究；、会理论、会应用、会分析研究；、会理论、会应用、会分析研究；2 2、会制定工
21、艺：机械加工工艺、装配工艺、产品、会制定工艺：机械加工工艺、装配工艺、产品、会制定工艺：机械加工工艺、装配工艺、产品、会制定工艺：机械加工工艺、装配工艺、产品工艺；工艺；工艺；工艺；3 3、了解现代制造技术。、了解现代制造技术。、了解现代制造技术。、了解现代制造技术。本课程的特点本课程的特点1 1、实践性强；、实践性强；、实践性强；、实践性强；要理论联系实际。要理论联系实际。要理论联系实际。要理论联系实际。2 2、内容广泛；、内容广泛；、内容广泛；、内容广泛；各课程、各学科间相互渗透。各课程、各学科间相互渗透。各课程、各学科间相互渗透。各课程、各学科间相互渗透。3 3、灵活多变；、灵活多变；、
22、灵活多变；、灵活多变；根据具体条件和情况实事就是地进行辩证根据具体条件和情况实事就是地进行辩证根据具体条件和情况实事就是地进行辩证根据具体条件和情况实事就是地进行辩证的分析。的分析。的分析。的分析。考核方式考核方式 期末统一期末统一期末统一期末统一考试考试考试考试第一章第一章 基本概念基本概念1什么叫什么叫什么叫什么叫“生产过程生产过程生产过程生产过程”？将原材料转变成机械产品的全部劳动过程将原材料转变成机械产品的全部劳动过程直接生产过程：被加工对象的尺寸、形状或性能产直接生产过程：被加工对象的尺寸、形状或性能产直接生产过程：被加工对象的尺寸、形状或性能产直接生产过程：被加工对象的尺寸、形状或
23、性能产生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、装生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、装生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、装生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、装配等。配等。配等。配等。间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。如：间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。如：间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。如：间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。？如何生产一辆汽车？如何生产一辆汽车？如何生产一辆
24、汽车？如何生产一辆汽车？专业化生产专业化生产专业化生产专业化生产二、工艺过程：二、工艺过程：改改变变生生产产对对象象的的形形状状、尺尺寸寸、相相互互位位置置和和性性质质，使使其其成成为为成成品或半成品的过程。品或半成品的过程。毛坯制造工艺过程毛坯制造工艺过程毛坯制造工艺过程毛坯制造工艺过程对对零零件件采采用用各各种种加加工工方方法法，以以改改变变生生产产对对象象的的形形状状、尺尺寸寸、表表面面粗粗糙糙度度和和力力学学物物理理性性能能，使其成为合格零件的过程。使其成为合格零件的过程。机械加工工艺过程机械加工工艺过程机械加工工艺过程机械加工工艺过程机器装配工艺过程机器装配工艺过程机器装配工艺过程机
25、器装配工艺过程将将合合格格的的机机器器零零件件和和外外购购件件、标标准准件件装装配配成成组组件件、部件和机器的过程。部件和机器的过程。1-1 1-1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成1、工序：、工序：一一个个或或一一组组工工人人，在在一一台台机机床床或或一一个个工工作作地地点点对对一一个个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。划划分分工工序序的的要要点点是是工工人人、工工作作地地点点及及工工件件三三不不变变并并加加上上连连续续作作业业。只只要要工工人人、工工作作地地点点及及工工件件这这三三者者中中改改变了一个或不是连续完成的，则
26、构成下一个工序。变了一个或不是连续完成的，则构成下一个工序。1-1 1-1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成2、安装：、安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，称一次安装。工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，称一次安装。1-1 1-1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成3 3、工位：、工位：、工位：、工位：为为了了完完成成一一定定的的工工序序，一一次次装装夹夹后后，工工件件与与夹夹具具或或设设备备的的可可动动部部分分一一起起相相对对刀刀具具或或设设备备的的固固定定部部分分所占据的每一个位置。所占据的每一个位置。1-1 1-1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的
27、组成4、工步：、工步：加加工工表表面面、切切削削刀刀具具、切切削削速速度度和和进进给给量量都都不不变变的的情情况下所完成的那部分工作称一个工步。况下所完成的那部分工作称一个工步。构构成成工工步步的的要要素素：加加工工面面、刀刀具具、切切削削用用量量（不不包包括括切切深深ap）均不变。）均不变。1-1 1-1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成5、走刀、走刀切削刀具在加工表面上切切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容削一次所完成的工步内容1-1 1-1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成6、行程、行程刀具以加工进给速度相对工件所完刀具以加工进给速度相对工件所完成一次进给
28、运动的工步部分。成一次进给运动的工步部分。刀具以非加工进给速度相对工件所刀具以非加工进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分。完成一次进给运动的工步部分。工作行程工作行程空行程空行程1 1、系统及其属性、系统及其属性、系统及其属性、系统及其属性系统：系统：根据其构成单元和功能的不同有多种不同的定义，根据其构成单元和功能的不同有多种不同的定义，较普遍的定义是：较普遍的定义是：系统是由两个或两个以上相互依赖、相互作系统是由两个或两个以上相互依赖、相互作用、共同配合实现预定功能的各单元组成的有机集合体。用、共同配合实现预定功能的各单元组成的有机集合体。如生如生态系统、水利系统、铁路运输系统，一台
29、机器、一套化工设备、态系统、水利系统、铁路运输系统，一台机器、一套化工设备、一个工厂都可看成是一个系统。一个工厂都可看成是一个系统。1-3 1-3 机械加工工艺系统机械加工工艺系统系统的属性（基本特征）系统的属性（基本特征）集合性集合性 关联性关联性 目的性目的性 环境适应性环境适应性 集合性：集合性：系统是由若干个要素组成，单元既可以是实体，系统是由若干个要素组成，单元既可以是实体，也可以是概念（信息）；可以是天然的，也可以是人工的（机床、也可以是概念（信息）；可以是天然的，也可以是人工的（机床、夹具等）。夹具等）。系统中各要素不是简单地相加，只有各要素构成有机系统中各要素不是简单地相加，只
30、有各要素构成有机整体时系统才具备其功能。整体时系统才具备其功能。一个系统，即使各要素都很优良，如一个系统，即使各要素都很优良，如果整体性能差，不能成为一个好系统。果整体性能差，不能成为一个好系统。反之，一些不算很理想的反之，一些不算很理想的要素，如果综合得好，可成为具有优良性能的系统。要素，如果综合得好，可成为具有优良性能的系统。关联性：关联性：各个单元要素集合在一起构成的是一个各个单元要素集合在一起构成的是一个“群群体体”或或“整体整体”。要使这一要使这一“群体群体”成为系统，各单元要素间必然存在相成为系统，各单元要素间必然存在相互联系或相互影响。它们的关系可以是物理关系、逻辑关系互联系或相
31、互影响。它们的关系可以是物理关系、逻辑关系或法定关系（如社会中上、下级关系）。可表现为某个单元或法定关系（如社会中上、下级关系）。可表现为某个单元从另一个单元接受输入，而其输出又往往是别的单元的输入。从另一个单元接受输入，而其输出又往往是别的单元的输入。如：汽车系统中，发动机如：汽车系统中，发动机变速箱变速箱传动轴传动轴后桥叉速后桥叉速器器行走轮胎。行走轮胎。系统的属性（基本特征）系统的属性（基本特征）目的性：目的性：为达到一定的目的，系统都具有一定的功能。为达到一定的目的，系统都具有一定的功能。如：如：电力系统：电力系统：制造系统：制造系统：测试系统：测试系统：系统的属性（基本特征）系统的属
32、性（基本特征）目的是向用户供电，它必须具有将其它形目的是向用户供电，它必须具有将其它形式的能转化为电能式的能转化为电能、进行传输的功能。、进行传输的功能。目的是向社会提供产品或设备，它应具有目的是向社会提供产品或设备，它应具有将材料制成各种零件，并装配成产品的功能。将材料制成各种零件，并装配成产品的功能。它通过许多传感器，电器元件、存储器、它通过许多传感器，电器元件、存储器、芯片及电缆导线组成，其目的是对信号进行采集、存贮、分析芯片及电缆导线组成，其目的是对信号进行采集、存贮、分析和处理。和处理。环境适应性：环境适应性：任何系统都有一定的边界和环境，与任何系统都有一定的边界和环境，与外部环境有
33、一定的联系和相互作用。外部环境的变化与系统外部环境有一定的联系和相互作用。外部环境的变化与系统是相互影响的，它们之间随时进行着物质、能量、信息的交是相互影响的，它们之间随时进行着物质、能量、信息的交换。如机械加工系统受周围环境的影响。换。如机械加工系统受周围环境的影响。若系统能找出一种办法进行自我控制，即便外部环境发若系统能找出一种办法进行自我控制，即便外部环境发生了变化，也能始终保持最优状态的系统。这样，系统具有生了变化，也能始终保持最优状态的系统。这样，系统具有环境适应性。环境适应性。刚性刚性&柔性？柔性？系统的属性（基本特征）系统的属性（基本特征）随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们
34、对产品的样随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对产品的样式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取较高利润；较高利润；“有效寿命有效寿命”愈来愈短，因此要求制造系统具有高愈来愈短，因此要求制造系统具有高效生产能力，又具快速转产的效生产能力，又具快速转产的“柔性柔性”特性。既是由计算机赋特性。既是由计算机赋予的，零件变更时只需变换其予的，零件变更时只需变换其“程序程序”，不必改动设备。，不必改动设备。传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的生产效率，传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的生产效率，但很难适应新产品的需要。因此
35、，它是有很大的但很难适应新产品的需要。因此，它是有很大的刚性刚性。（即专用性）（即专用性）而数控机床，加工中心能很好地适用于当今产品多品种，而数控机床，加工中心能很好地适用于当今产品多品种，少批量生产自动化的要求。少批量生产自动化的要求。首先来看生产系统的两个子系统，机械加工首先来看生产系统的两个子系统，机械加工工艺系统工艺系统和机和机械械制造系统制造系统。2、生产系统、生产系统它们彼此关联，相互影响，满足特定加工要求的系统。它们彼此关联，相互影响，满足特定加工要求的系统。机械加工工艺系统的机械加工工艺系统的组成组成（1）机械加工工艺系统）机械加工工艺系统金属切削机床金属切削机床刀具刀具夹具夹
36、具工件工件该系统的目的：该系统的目的：是在特定的生产条件下，适应环境的要是在特定的生产条件下，适应环境的要求，各要素间相互关联，相互影响，在保证质量和产量前提下，求，各要素间相互关联，相互影响，在保证质量和产量前提下，采用合理的工艺过程，降低该工艺的加工成本。采用合理的工艺过程，降低该工艺的加工成本。要求：要求：从从机床、刀具、夹具、工件机床、刀具、夹具、工件四个要素的整体出四个要素的整体出发，综合分析、研究各种有关问题，实现系统的最佳化方案。发，综合分析、研究各种有关问题，实现系统的最佳化方案。机械加工工机械加工工艺系统中的艺系统中的“三流三流”物质流物质流能量流能量流信息流信息流如：坯料在
37、各工序间流动如：坯料在各工序间流动如：加工中机床要耗费电力资源如：加工中机床要耗费电力资源如：控制着系统中物质要素的动作如：控制着系统中物质要素的动作和流动的工艺文件和数控程序。和流动的工艺文件和数控程序。机械加工工艺系统中，坯料经一工序加工，检验后，然后机械加工工艺系统中，坯料经一工序加工，检验后，然后作为本工序加工完成的零件才传输到下一工序。这样一来，系作为本工序加工完成的零件才传输到下一工序。这样一来，系统中存在物质的流动，我们称之为统中存在物质的流动，我们称之为“物质流物质流”，同时在加工中，同时在加工中，机床要耗费电力资源，也就是说系统中存在着机床要耗费电力资源，也就是说系统中存在着
38、“能量流能量流”。另另外，当今电子计算机和自动控制等技术广泛深入到机械加工领外，当今电子计算机和自动控制等技术广泛深入到机械加工领域中，如工艺文件通过数控程序和适应性控制模型控制着系统域中，如工艺文件通过数控程序和适应性控制模型控制着系统中物质要素的动作和流动。这种要素被称之为中物质要素的动作和流动。这种要素被称之为“信息流信息流”。一个工序很优秀，并不一定能获得零件最低加工成本。必一个工序很优秀，并不一定能获得零件最低加工成本。必须全盘考虑组成零件加工的各道加工工序，才能实现零件加工须全盘考虑组成零件加工的各道加工工序，才能实现零件加工的最佳化。这样综合的结果就是的最佳化。这样综合的结果就是
39、机械制造系统机械制造系统。（2）机械制造系统）机械制造系统 制造过程的循环制造过程的循环包括：市场需求包括：市场需求产品开发和设计产品开发和设计产品产品的生产过程的生产过程市场对产品的评价市场对产品的评价 机械制造系统是由制造全过程所涉及的机械制造系统是由制造全过程所涉及的硬件、软件以及硬件、软件以及相关人员相关人员所组成的统一整体。其所组成的统一整体。其功能功能是具有将制造资源转变为是具有将制造资源转变为成品的输入输出系统；其整体成品的输入输出系统；其整体目标目标是满足市场需要，赢得市场，是满足市场需要，赢得市场，取得最佳的技术经济和社会效果。取得最佳的技术经济和社会效果。1-4 1-4 生
40、产类型与工艺特点生产类型与工艺特点1.1.生产纲领：生产纲领：生产纲领：生产纲领：(N N)某种零件的年产量和进度计划称为该零件的年某种零件的年产量和进度计划称为该零件的年生产纲领。生产纲领。N N=QnQn(1+(1+)()(1 1+)Q Q：产品的年产量（台：产品的年产量（台：产品的年产量（台：产品的年产量（台/年）年）年）年）n n：每台产品中该零件的数量（件：每台产品中该零件的数量（件：每台产品中该零件的数量（件：每台产品中该零件的数量（件/台）台）台）台）：备品百分率：备品百分率：备品百分率：备品百分率 ：废品百分率：废品百分率：废品百分率：废品百分率根据产品投入生产的连续性，可大致
41、分为三种不同的根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型。生产类型。1.1.单单 件件 生生 产产产品品种多，每一品种的产产品品种多，每一品种的产品数量很少，大多数工作地品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例点的加工对象经常改变。例如，重型机械、专用设备或如，重型机械、专用设备或新产品试制都属于单件生产新产品试制都属于单件生产 2.2.大大 量量 生生 产产产品品种固定，每种产品数量产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点长期进很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的加行某一零件的某一道工序的加工。如汽车、轴承、自行车等工。如汽车、轴承、自行车等的制造多属
42、此种生产类型。的制造多属此种生产类型。2.生产类型的划分生产类型的划分3.3.成批生产成批生产工作地点的加工对象工作地点的加工对象周期性地进行轮换。周期性地进行轮换。普通机床、纺织机械普通机床、纺织机械等的制造等多属此种等的制造等多属此种生产类型。生产类型。生产类型的划分：生产类型的划分：生产类型的划分：生产类型的划分：生产类型不仅决定于生产纲领，而且和产品的大小和复生产类型不仅决定于生产纲领，而且和产品的大小和复杂程度有关。杂程度有关。划分依据可参照下表：划分依据可参照下表：表表1-1生产类型与生产纲领（年产量）的关系生产类型与生产纲领（年产量）的关系-生产类型生产类型 重型机械重型机械 中
43、型机械小型机械中型机械小型机械单件生产单件生产 5 20 1000 5000 50000-1单件、小批生产单件、小批生产特征：特征：产品做得少，只做一件或数件；产品做得少，只做一件或数件；一个工作地进行多工序和多品种的作业；一个工作地进行多工序和多品种的作业；重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。划分生产类型有利于进行生产的规划和管理划分生产类型有利于进行生产的规划和管理。宜采用宜采用通用性好的机床通用性好的机床进行生产，以减少设备投资，从进行生产，以减少设备投资，从而降低成本。而降低成本。2成批生产成批生产特征：特征：产品生产数量较多，周期地成批投入
44、生产；产品生产数量较多，周期地成批投入生产；一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；通用机床、机车、电动机就属此类型。通用机床、机车、电动机就属此类型。3.大批、大量生产大批、大量生产特征：特征：产品生产数量大，需连续不断地进行生产；产品生产数量大，需连续不断地进行生产；一个工作地重复不断地进行某工序的加工；一个工作地重复不断地进行某工序的加工；如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生产类型。如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生产类型。宜广泛采用高产宜广泛采用高产专用机床专用机床和和自动化生产系统自动化生产系统，按流水线或，按
45、流水线或自动生产线排列进行生产，可大大提高生产率，从而降低成本，自动生产线排列进行生产，可大大提高生产率，从而降低成本，提高竞争力。提高竞争力。2.生产纲领与生产类型的关系生产纲领与生产类型的关系单件、小批量生产单件、小批量生产单件、小批量生产单件、小批量生产成批生产成批生产成批生产成批生产大批大量生产大批大量生产大批大量生产大批大量生产设设 备备 要要 求求低低低低高高高高工工人人技技术术水水平平高高高高低低低低低低低低高高高高生生 产产 率率生生 产产成成 本本高高高高低低低低生产类型的工艺特征生产类型的工艺特征工艺特征工艺特征单件小批量单件小批量成批生产成批生产大批大量大批大量互换性互换
46、性缺乏互换性缺乏互换性大部分具有互换性大部分具有互换性具有广泛的互换性具有广泛的互换性毛坯毛坯自自由由锻锻、木木模模手手工工造造型型；精度低、余量大精度低、余量大模锻、金属模模锻、金属模精度和余量中等精度和余量中等模锻、机器造型模锻、机器造型精度高，余量小精度高，余量小机床机床通用机床通用机床机群式布置机群式布置通用机床、部分专机通用机床、部分专机按零件类别分工段排列按零件类别分工段排列自动机床，专用机床自动机床，专用机床生产流水线排列生产流水线排列工装工装通用工装通用工装专用工装专用工装高效专用工装高效专用工装工艺文件工艺文件简单工艺过程卡简单工艺过程卡关键零件工序卡关键零件工序卡详细工艺过
47、程卡详细工艺过程卡关键零件工序卡关键零件工序卡详细工艺过程卡详细工艺过程卡工序卡、调整卡工序卡、调整卡一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法1、试切法、试切法 试切试切 测量测量 调整调整 再试切再试切 如：普通车床加工如：普通车床加工 生产效率？生产效率？加工精度取决于什么？加工精度取决于什么？适用于什么生产类型？适用于什么生产类型？1-5 1-5 基本的加工方法基本的加工方法低低单件小批量生产单件小批量生产工人的技术水平、计量器工人的技术水平、计量器具的精度具的精度一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法一、获得尺
48、寸精度的方法2、调整法、调整法 先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在加工中保先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在加工中保持该位置不变。持该位置不变。生产效率？生产效率？加工精度取决于什么？加工精度取决于什么？适用于什么生产类型？适用于什么生产类型？相对试切法高一些相对试切法高一些成批生产和大量生产成批生产和大量生产测量精度、调整精度、重测量精度、调整精度、重复定位精度复定位精度对调整工的要求高，对操作工的要求不高。对调整工的要求高，对操作工的要求不高。一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法3、定尺寸刀具法、定尺寸刀具法 用刀具的相应
49、尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法。用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法。如：拉刀加工如：拉刀加工 生产效率？生产效率？加工精度取决于什么？加工精度取决于什么？适用于什么生产类型？适用于什么生产类型？高高大中批生产和大量生产大中批生产和大量生产刀具的尺寸精度、刀具与刀具的尺寸精度、刀具与工件的位置精度工件的位置精度4、主动测量法、主动测量法 边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的尺寸边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的尺寸比较后，使机床继续工作或停止工作。把测量装置加入工艺系比较后，使机床继续工作或停止工作。把测量装置加入工艺系统。统。质量稳定、生产率高。质量稳定、
50、生产率高。5、自动控制法、自动控制法 把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统。把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统。质量稳定、生产率高、加工柔性好质量稳定、生产率高、加工柔性好一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法一、获得尺寸精度的方法1、刀尖轨迹法、刀尖轨迹法 依靠刀尖轨迹获得形状精度。如：普通车削、铣削等依靠刀尖轨迹获得形状精度。如：普通车削、铣削等2、仿形法、仿形法 刀具按照仿形装置进给对工件进行加工。刀具按照仿形装置进给对工件进行加工。3、成形法、成形法 利用成型刀具对工件进行加工。利用成型刀具对工件进行加工。4、展成法、展成法 利用工件和