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1、第第1 1章章 机械制造概论机械制造概论 机械制造业是国民经济的基础产业，它生产的机械制造业是国民经济的基础产业，它生产的机械制造业是国民经济的基础产业，它生产的机械制造业是国民经济的基础产业，它生产的机械产品中相当一部分将成为国民经济各部门的机机械产品中相当一部分将成为国民经济各部门的机机械产品中相当一部分将成为国民经济各部门的机机械产品中相当一部分将成为国民经济各部门的机械装备。机械制造是一个将制造资源（械装备。机械制造是一个将制造资源（械装备。机械制造是一个将制造资源（械装备。机械制造是一个将制造资源（物料、能源、物料、能源、物料、能源、物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等设
2、备、工具、资金、技术、信息和人力等设备、工具、资金、技术、信息和人力等设备、工具、资金、技术、信息和人力等）通过）通过）通过）通过制制制制造系统造系统造系统造系统转化为可供人们使用或利用产品的过程。转化为可供人们使用或利用产品的过程。转化为可供人们使用或利用产品的过程。转化为可供人们使用或利用产品的过程。1.1 1.1 机械产品的开发与构成机械产品的开发与构成机械产品的开发与构成机械产品的开发与构成 1.2 1.2 制造过程与生产组织制造过程与生产组织制造过程与生产组织制造过程与生产组织2021/9/2311.1.产品开发的意义：产品开发的意义：产品开发的意义：产品开发的意义：科学技术的发展与
3、进步，为满足人类更高消科学技术的发展与进步，为满足人类更高消科学技术的发展与进步，为满足人类更高消科学技术的发展与进步，为满足人类更高消费提供了许多新的产品方案。消费者随着生活水费提供了许多新的产品方案。消费者随着生活水费提供了许多新的产品方案。消费者随着生活水费提供了许多新的产品方案。消费者随着生活水平的提高与社会环境的进步，对产品的平的提高与社会环境的进步，对产品的平的提高与社会环境的进步，对产品的平的提高与社会环境的进步，对产品的功能、质功能、质功能、质功能、质量、外观、价格量、外观、价格量、外观、价格量、外观、价格提出了新的要求，这些使企业有提出了新的要求，这些使企业有提出了新的要求，
4、这些使企业有提出了新的要求，这些使企业有可能也有必要不断地开发新产品。机械制造企业可能也有必要不断地开发新产品。机械制造企业可能也有必要不断地开发新产品。机械制造企业可能也有必要不断地开发新产品。机械制造企业为了赢得竞争，也必须不断地推出新产品。为了赢得竞争，也必须不断地推出新产品。为了赢得竞争，也必须不断地推出新产品。为了赢得竞争，也必须不断地推出新产品。1.1 1.1 1.1 1.1 机械产品的开发与构成机械产品的开发与构成机械产品的开发与构成机械产品的开发与构成1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 机械产品的开发机械产品的开发机械产品的开发机械产品的开发2021/9/232机械
5、产品的市场寿命周期及各阶段的特点机械产品的市场寿命周期及各阶段的特点机械产品的市场寿命周期及各阶段的特点机械产品的市场寿命周期及各阶段的特点vv介绍期：介绍期：介绍期：介绍期：制造成本大，销售量有限，价格也较高，制造成本大，销售量有限，价格也较高，制造成本大，销售量有限，价格也较高，制造成本大，销售量有限，价格也较高，销售产品还不能为企业带来利润。销售产品还不能为企业带来利润。销售产品还不能为企业带来利润。销售产品还不能为企业带来利润。vv成长期：成长期：成长期：成长期：产品迅速占领市场，销售额扩大，进入批产品迅速占领市场，销售额扩大，进入批产品迅速占领市场，销售额扩大，进入批产品迅速占领市场
6、，销售额扩大，进入批量生产，成本降低，利润迅速增加。量生产，成本降低，利润迅速增加。量生产，成本降低，利润迅速增加。量生产，成本降低，利润迅速增加。vv成熟期：成熟期：成熟期：成熟期：销售量大，但增幅趋缓，企业利润丰厚。销售量大，但增幅趋缓，企业利润丰厚。销售量大，但增幅趋缓，企业利润丰厚。销售量大，但增幅趋缓，企业利润丰厚。vv衰退期衰退期衰退期衰退期：产品的价格被压到极低水平，销售额持续产品的价格被压到极低水平，销售额持续产品的价格被压到极低水平，销售额持续产品的价格被压到极低水平，销售额持续下降，企业无法获得利润，市场出现升级换代的新下降，企业无法获得利润，市场出现升级换代的新下降，企业
7、无法获得利润，市场出现升级换代的新下降，企业无法获得利润，市场出现升级换代的新产品。产品。产品。产品。2021/9/2332.2.2.2.新产品开发的决策新产品开发的决策新产品开发的决策新产品开发的决策 (1)(1)(1)(1)新产品的分类及定义新产品的分类及定义新产品的分类及定义新产品的分类及定义全新产品：全新产品：全新产品：全新产品：应用新原理、新结构、新技术和新材料应用新原理、新结构、新技术和新材料应用新原理、新结构、新技术和新材料应用新原理、新结构、新技术和新材料制造出的前所未有的产品往往是科技史上的重制造出的前所未有的产品往往是科技史上的重制造出的前所未有的产品往往是科技史上的重制造
8、出的前所未有的产品往往是科技史上的重大突破。大突破。大突破。大突破。换代产品：换代产品：换代产品：换代产品：由于采用新技术、新结构或新材料，使由于采用新技术、新结构或新材料，使由于采用新技术、新结构或新材料，使由于采用新技术、新结构或新材料，使产品性能产生具有阶段性变化的新产品。产品性能产生具有阶段性变化的新产品。产品性能产生具有阶段性变化的新产品。产品性能产生具有阶段性变化的新产品。改进产品：改进产品：改进产品：改进产品：对老产品的改进。对老产品的改进。对老产品的改进。对老产品的改进。仿制产品：仿制产品：仿制产品：仿制产品：模仿市场已有的其他产品而产生。模仿市场已有的其他产品而产生。模仿市场
9、已有的其他产品而产生。模仿市场已有的其他产品而产生。2021/9/2341)1)1)1)开发调研开发调研开发调研开发调研科技调研：科技调研：科技调研：科技调研：主要是调研科技新动态，形成产品的技主要是调研科技新动态，形成产品的技主要是调研科技新动态，形成产品的技主要是调研科技新动态，形成产品的技 术源。术源。术源。术源。市场调研：市场调研：市场调研：市场调研：主要是调查市场需求。主要是调查市场需求。主要是调查市场需求。主要是调查市场需求。竞争环境调研：竞争环境调研：竞争环境调研：竞争环境调研：研究了解国家的法律、法规、行业政研究了解国家的法律、法规、行业政研究了解国家的法律、法规、行业政研究了
10、解国家的法律、法规、行业政策导向，调查研究国内外竞争对手的情况。策导向，调查研究国内外竞争对手的情况。策导向，调查研究国内外竞争对手的情况。策导向，调查研究国内外竞争对手的情况。(2)(2)(2)(2)新产品开发的决策新产品开发的决策新产品开发的决策新产品开发的决策2021/9/2353.3.3.3.新产品开发的方式新产品开发的方式新产品开发的方式新产品开发的方式 独立研制：独立研制：独立研制：独立研制：依靠本企业自身力量独立进行新产品依靠本企业自身力量独立进行新产品依靠本企业自身力量独立进行新产品依靠本企业自身力量独立进行新产品开发。开发。开发。开发。合作开发：合作开发：合作开发：合作开发：
11、由企业与高校或科研机构合作进行技由企业与高校或科研机构合作进行技由企业与高校或科研机构合作进行技由企业与高校或科研机构合作进行技术开发。术开发。术开发。术开发。技术引进：技术引进：技术引进：技术引进：通过购买专利，引进国外先进技术等通过购买专利，引进国外先进技术等通过购买专利，引进国外先进技术等通过购买专利，引进国外先进技术等方式，使企业的产品迅速赶上先进水平，进方式，使企业的产品迅速赶上先进水平，进方式，使企业的产品迅速赶上先进水平，进方式，使企业的产品迅速赶上先进水平，进入国际市场。入国际市场。入国际市场。入国际市场。2021/9/236新产品评估等级新产品评估等级要素类要素类要素要素等级
12、等级权值权值得分得分技术评估技术评估先进新颖性先进新颖性7 70.10.10.70.7成熟度成熟度7 70.10.10.70.7技术独占度技术独占度9 90.150.151.351.35质量指标质量指标6 60.050.050.30.3适用性评估适用性评估与原有技术兼容性与原有技术兼容性3 30.050.050.150.15现有设备可用性现有设备可用性8 80.10.10.80.8现有人才可用性现有人才可用性6 60.050.050.30.3现有销售渠道可用性现有销售渠道可用性4 40.050.050.20.2竞争能力评估竞争能力评估市场宽度市场宽度3 30.10.10.30.3可达市场占有率
13、可达市场占有率7 70.10.10.70.7与发展政策有关与发展政策有关9 90.050.050.450.45环境保护环境保护9 90.10.10.90.9总计总计1 16.856.852021/9/2372)2)2)2)立项决策立项决策立项决策立项决策 立项评估的内容：立项评估的内容：立项评估的内容：立项评估的内容：经济分析：经济分析：经济分析：经济分析：主要考虑产品开发的资金投入以及在投主要考虑产品开发的资金投入以及在投主要考虑产品开发的资金投入以及在投主要考虑产品开发的资金投入以及在投资回收期和盈亏平衡时产品的最小销售量等。资回收期和盈亏平衡时产品的最小销售量等。资回收期和盈亏平衡时产品
14、的最小销售量等。资回收期和盈亏平衡时产品的最小销售量等。风险分析：风险分析：风险分析：风险分析：主要考虑技术成功率、商业成功率和产主要考虑技术成功率、商业成功率和产主要考虑技术成功率、商业成功率和产主要考虑技术成功率、商业成功率和产品寿命周期。品寿命周期。品寿命周期。品寿命周期。2021/9/2384.4.4.4.新产品开发的步骤新产品开发的步骤新产品开发的步骤新产品开发的步骤 v产品的概念设计产品的概念设计产品的概念设计产品的概念设计v产品方案设计产品方案设计产品方案设计产品方案设计v技术设计技术设计技术设计技术设计v生产设计生产设计生产设计生产设计5.5.5.5.n产品方案设计产品方案设计
15、方案设计主要确定实现概念设计的总体方案，包括机械结构方案、电器控制方案、外形方案等；还有绘制产品的总装图的工作原理草图，给出其主要尺寸，列出产品的特殊配套零部件和外购件的明细表n技术设计技术设计定义：根据技术任务书，将方案定义：根据技术任务书，将方案设计中确定的基本结构和主要参数设计中确定的基本结构和主要参数具体化，进一步确定产品结构和技具体化，进一步确定产品结构和技术经济指标术经济指标内容：内容：l通过计算、分析和试验确定重要通过计算、分析和试验确定重要零部件的结构尺寸和配合，画出机零部件的结构尺寸和配合，画出机器总图、重要零部件图等器总图、重要零部件图等l编写部件、附件、通用件等明细编写部
16、件、附件、通用件等明细表以及特殊材料表表以及特殊材料表l编写设计说明书、说明产品结构编写设计说明书、说明产品结构特点特点l制定加工、装配以及产品验收和制定加工、装配以及产品验收和交货的技术条件交货的技术条件l确定产品的技术经济指标确定产品的技术经济指标n生产设计生产设计定义定义：生产设计是将经过审核和修正的前一段设计具体化为生产用的工作图内容内容l绘制全套施工图样、准备有关制造和使用所需的技术文件，为企业提供可靠的生产依据n产品的概念设计产品的概念设计v产品概念设计的内容产品概念设计的内容 产品的基本特征、技术原理、产品的基本特征、技术原理、主要结构形式、主要功能、市场定主要结构形式、主要功能
17、、市场定位、技术规格、主要参数、目标成位、技术规格、主要参数、目标成本及与国内外类似产品的比较等。本及与国内外类似产品的比较等。v产品的概念产品的概念整体产品概念整体产品概念l狭义概念狭义概念：指具体产品l广义概念广义概念：即整体产品概念，如所示，它由核心部分、形式部分及延伸部分组成。2021/9/239整体产品概念整体产品概念整体产品概念整体产品概念 R R R R使用价值使用价值包装包装品质品质售后服务保证售后服务保证运运输输品品牌牌式式样样维修维修安安装装2021/9/23105.5.5.5.产品开发的技术手段产品开发的技术手段产品开发的技术手段产品开发的技术手段 传统的产品的开发往往借
18、助于人力和通用设备，传统的产品的开发往往借助于人力和通用设备，传统的产品的开发往往借助于人力和通用设备，传统的产品的开发往往借助于人力和通用设备，经过反复制作、试凑，信息的个性化因素较大。经过反复制作、试凑，信息的个性化因素较大。经过反复制作、试凑，信息的个性化因素较大。经过反复制作、试凑，信息的个性化因素较大。随着计算机在制造业中的广泛应用，计算机辅随着计算机在制造业中的广泛应用，计算机辅随着计算机在制造业中的广泛应用，计算机辅随着计算机在制造业中的广泛应用，计算机辅助设计（助设计（助设计（助设计（CADCADCADCAD）得到越来越普遍的应用。）得到越来越普遍的应用。）得到越来越普遍的应用
19、。）得到越来越普遍的应用。基于基于基于基于CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM以及多媒体技术发展起来的以及多媒体技术发展起来的以及多媒体技术发展起来的以及多媒体技术发展起来的虚拟制造技术，可大大加速产品的开发过程。虚拟制造技术，可大大加速产品的开发过程。虚拟制造技术，可大大加速产品的开发过程。虚拟制造技术，可大大加速产品的开发过程。快速成形技术可以用较低的费用，在很短的时快速成形技术可以用较低的费用，在很短的时快速成形技术可以用较低的费用，在很短的时快速成形技术可以用较低的费用，在很短的时间内完成单件或小批量试制，是现代产品快速开间内完成单件
20、或小批量试制，是现代产品快速开间内完成单件或小批量试制，是现代产品快速开间内完成单件或小批量试制，是现代产品快速开发的主要技术。发的主要技术。发的主要技术。发的主要技术。2021/9/2311机械制造系统图机械制造系统图加工任务加工任务加工方法加工方法加工顺序加工顺序物流要求物流要求信息系统信息系统机械制造系统机械制造系统原料或原料或毛坯毛坯存储存储运输运输制造制造检验检验能量系统能量系统能源能源加工任务加工任务加工方法加工方法加工顺序加工顺序物流要求物流要求信息系统信息系统机械制造系统机械制造系统原料或原料或毛坯毛坯存储存储运输运输制造制造检验检验成品成品能量系统能量系统能源能源物料流物料流
21、信息流信息流能量流能量流2021/9/23126.6.6.6.机械产品使用的材料机械产品使用的材料机械产品使用的材料机械产品使用的材料黑色金属材料黑色金属材料黑色金属材料黑色金属材料:钢材和铸铁，强度较高，价格低廉，故钢材和铸铁，强度较高，价格低廉，故钢材和铸铁，强度较高，价格低廉，故钢材和铸铁，强度较高，价格低廉，故使用较多。按其使用场合的不同，对其性能的要求也使用较多。按其使用场合的不同，对其性能的要求也使用较多。按其使用场合的不同，对其性能的要求也使用较多。按其使用场合的不同，对其性能的要求也不同。不同。不同。不同。有色金属材料：有色金属材料：有色金属材料：有色金属材料：以铝合金应用最广
22、，用作发动机的活塞、以铝合金应用最广，用作发动机的活塞、以铝合金应用最广，用作发动机的活塞、以铝合金应用最广，用作发动机的活塞、变速箱壳体、带轮等，铝合金由于重量轻、美观，今变速箱壳体、带轮等，铝合金由于重量轻、美观，今变速箱壳体、带轮等，铝合金由于重量轻、美观，今变速箱壳体、带轮等，铝合金由于重量轻、美观，今后将更多地被用于制造汽车零件。后将更多地被用于制造汽车零件。后将更多地被用于制造汽车零件。后将更多地被用于制造汽车零件。铜用于生产电器产品、散热器。铅、锡与铜构成的合铜用于生产电器产品、散热器。铅、锡与铜构成的合铜用于生产电器产品、散热器。铅、锡与铜构成的合铜用于生产电器产品、散热器。铅
23、、锡与铜构成的合金用作轴承合金。锌合金用作装饰和车门手柄。金用作轴承合金。锌合金用作装饰和车门手柄。金用作轴承合金。锌合金用作装饰和车门手柄。金用作轴承合金。锌合金用作装饰和车门手柄。非金属材料非金属材料非金属材料非金属材料:工程塑料、橡胶、石棉、玻璃、纤维等。工程塑料、橡胶、石棉、玻璃、纤维等。工程塑料、橡胶、石棉、玻璃、纤维等。工程塑料、橡胶、石棉、玻璃、纤维等。1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 机械产品的构成机械产品的构成机械产品的构成机械产品的构成（见（见（见（见P9P9P9P9）2021/9/23131.2.1 1.2.1 1.2.1 1.2.1 机械产品的制造过程机械
24、产品的制造过程机械产品的制造过程机械产品的制造过程 机械产品的制造过程从原材料到产品的全过机械产品的制造过程从原材料到产品的全过机械产品的制造过程从原材料到产品的全过机械产品的制造过程从原材料到产品的全过程，包括零件、部件以及整机的制造。程，包括零件、部件以及整机的制造。程，包括零件、部件以及整机的制造。程，包括零件、部件以及整机的制造。制造过程由一系列的制造活动组成，包括生制造过程由一系列的制造活动组成，包括生制造过程由一系列的制造活动组成，包括生制造过程由一系列的制造活动组成，包括生产设计、技术准备、生产计划、毛坯制造、机械产设计、技术准备、生产计划、毛坯制造、机械产设计、技术准备、生产计
25、划、毛坯制造、机械产设计、技术准备、生产计划、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、质量检验以及储运等工艺加工、热处理、装配、质量检验以及储运等工艺加工、热处理、装配、质量检验以及储运等工艺加工、热处理、装配、质量检验以及储运等工艺过程。工艺过程的分类：铸造、锻造焊接、机械过程。工艺过程的分类：铸造、锻造焊接、机械过程。工艺过程的分类：铸造、锻造焊接、机械过程。工艺过程的分类：铸造、锻造焊接、机械加工、热处理、装配等。加工、热处理、装配等。加工、热处理、装配等。加工、热处理、装配等。1.2 1.2 1.2 1.2 制造过程与生产组织制造过程与生产组织制造过程与生产组织制造过程与生产组织2021/9
26、/2314汽车的生产过程汽车的生产过程汽车的生产过程汽车的生产过程车身车身车身车身2021/9/23151.2.2 1.2.2 1.2.2 1.2.2 零件的制造过程零件的制造过程零件的制造过程零件的制造过程 零件的制造过程是机械过程中零件的制造过程是机械过程中零件的制造过程是机械过程中零件的制造过程是机械过程中最基础、最主要最基础、最主要最基础、最主要最基础、最主要的环节，其目的是通过一系列的工艺方法，获得具的环节，其目的是通过一系列的工艺方法，获得具的环节，其目的是通过一系列的工艺方法，获得具的环节，其目的是通过一系列的工艺方法，获得具有一定形状、尺寸、力学性能和物理性能的零件。有一定形状
27、、尺寸、力学性能和物理性能的零件。有一定形状、尺寸、力学性能和物理性能的零件。有一定形状、尺寸、力学性能和物理性能的零件。零件制造的工艺方法零件制造的工艺方法零件制造的工艺方法零件制造的工艺方法材料去除法材料去除法材料去除法材料去除法（质量减少、（质量减少、（质量减少、（质量减少、m0m0m0m0 0 0 0）材料累加法材料累加法材料累加法材料累加法（质量增加、（质量增加、（质量增加、（质量增加、m m m m0 0 0 0）2021/9/23161.1.1.1.材料去除工艺（材料去除工艺（材料去除工艺（材料去除工艺（m m m m0 0 0 0）定义：定义：定义：定义：按照一定的方式从工件上
28、去除材料，按照一定的方式从工件上去除材料，按照一定的方式从工件上去除材料，按照一定的方式从工件上去除材料，工件逐渐逼近所需形状和尺寸的零件。工件逐渐逼近所需形状和尺寸的零件。工件逐渐逼近所需形状和尺寸的零件。工件逐渐逼近所需形状和尺寸的零件。影响加工效率的因素：材料或毛坯与零件影响加工效率的因素：材料或毛坯与零件影响加工效率的因素：材料或毛坯与零件影响加工效率的因素：材料或毛坯与零件的形状、尺寸相接近的程度。的形状、尺寸相接近的程度。的形状、尺寸相接近的程度。的形状、尺寸相接近的程度。特点：特点：特点：特点：工件形状越接近零件，材料去除越工件形状越接近零件，材料去除越工件形状越接近零件，材料去
29、除越工件形状越接近零件，材料去除越少，能源消耗也就越少；反之则材料、能源消少，能源消耗也就越少；反之则材料、能源消少，能源消耗也就越少；反之则材料、能源消少，能源消耗也就越少；反之则材料、能源消耗就越大。耗就越大。耗就越大。耗就越大。内容：切削加工、特种加工内容：切削加工、特种加工内容：切削加工、特种加工内容：切削加工、特种加工（定义：利用（定义：利用（定义：利用（定义：利用电能、光能等对工件进行材料去除的加工方法。电能、光能等对工件进行材料去除的加工方法。电能、光能等对工件进行材料去除的加工方法。电能、光能等对工件进行材料去除的加工方法。如：电火花加工、电解加工、激光加工如：电火花加工、电解
30、加工、激光加工如：电火花加工、电解加工、激光加工如：电火花加工、电解加工、激光加工2021/9/23172.2.2.2.材料成形工艺（材料成形工艺（材料成形工艺（材料成形工艺（m m m m0 0 0 0）材料成形工艺方法多利用模型使原材料形成毛材料成形工艺方法多利用模型使原材料形成毛材料成形工艺方法多利用模型使原材料形成毛材料成形工艺方法多利用模型使原材料形成毛坯或零件。坯或零件。坯或零件。坯或零件。服务于成形工艺方法的模具制造精度一般要求服务于成形工艺方法的模具制造精度一般要求服务于成形工艺方法的模具制造精度一般要求服务于成形工艺方法的模具制造精度一般要求较高，其生产往往是单件生产方式，加
31、工量大。模较高，其生产往往是单件生产方式，加工量大。模较高，其生产往往是单件生产方式，加工量大。模较高，其生产往往是单件生产方式，加工量大。模具设计也要用到具设计也要用到具设计也要用到具设计也要用到CADCADCADCAD、CAECAECAECAE等一系列技术，从另一个等一系列技术，从另一个等一系列技术，从另一个等一系列技术，从另一个侧面反映了成形工艺方法对材料去除和累加工艺方侧面反映了成形工艺方法对材料去除和累加工艺方侧面反映了成形工艺方法对材料去除和累加工艺方侧面反映了成形工艺方法对材料去除和累加工艺方法的要求。法的要求。法的要求。法的要求。2021/9/23183.3.3.3.材料的累加
32、工艺（材料的累加工艺（材料的累加工艺（材料的累加工艺（m m m m0 0 0 0）定义：将零件以微元叠加的方式逐渐累加生成，这一定义：将零件以微元叠加的方式逐渐累加生成，这一定义：将零件以微元叠加的方式逐渐累加生成，这一定义：将零件以微元叠加的方式逐渐累加生成，这一工艺又称为快速成形技术。工艺又称为快速成形技术。工艺又称为快速成形技术。工艺又称为快速成形技术。优点：无需刀具、夹具等生产准备活动，就可以形成优点：无需刀具、夹具等生产准备活动，就可以形成优点：无需刀具、夹具等生产准备活动，就可以形成优点：无需刀具、夹具等生产准备活动，就可以形成任意复杂形状的零件。任意复杂形状的零件。任意复杂形状
33、的零件。任意复杂形状的零件。2021/9/2319快速成形技术快速成形技术快速成形技术快速成形技术 快速原型制造（快速原型制造（快速原型制造（快速原型制造（rapid photograph rapid photograph rapid photograph rapid photograph manufacturing RPMmanufacturing RPMmanufacturing RPMmanufacturing RPM），又称），又称），又称），又称“快速成形技术快速成形技术快速成形技术快速成形技术”（rapid photograph RP rapid photograph RP rap
34、id photograph RP rapid photograph RP）或）或）或）或“分层制造分层制造分层制造分层制造”（layer manufacturing LMlayer manufacturing LMlayer manufacturing LMlayer manufacturing LM），是），是），是），是20202020世纪世纪世纪世纪80808080年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术它将计算机辅助设计（它将计算机辅助设计（它将计算机辅助设计（它将计算机辅助
35、设计（CADCADCADCAD）、计算机辅助制造）、计算机辅助制造）、计算机辅助制造）、计算机辅助制造（CAMCAMCAMCAM）、计算机数控（）、计算机数控（）、计算机数控（）、计算机数控（CNCCNCCNCCNC）、精密伺服驱动、）、精密伺服驱动、）、精密伺服驱动、）、精密伺服驱动、新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到的产品三维设计模型
36、，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性各层截面的轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性各层截面的轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性各层截面的轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层的箔材（或固化一层层的液态树脂，地切割一层层的箔材（或固化一层层的液态树脂，地切割一层层的箔材（或固化一层层的液态树脂，地切割一层层的箔材（或固化一层层的液态树脂，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成一个个喷射一层层的粘结剂或热
37、熔材料等，形成一个个喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成一个个喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成一个个薄层，并逐步叠加成三维实体。薄层，并逐步叠加成三维实体。薄层，并逐步叠加成三维实体。薄层，并逐步叠加成三维实体。2021/9/2320喷粘结剂喷热熔材料三维产品（样品/模具）表面处理构造三维模型模型近似处理切片处理激光喷射源固化树脂切割箔材烧结粉末快速成形过程快速成形过程快速成形过程快速成形过程2021/9/2321光固化法（光固化法（光固化法（光固化法（SLSLSLSL法）法）法）法）原理：原理：原理：原理：如左图。如左图。如左图。如左图。特点：特点：特点：特点：精度高、表面质精度高、表面
38、质精度高、表面质精度高、表面质量好、原材料利用率量好、原材料利用率量好、原材料利用率量好、原材料利用率将近将近将近将近100%100%100%100%。应用：应用：应用：应用：适合制造壳体类适合制造壳体类适合制造壳体类适合制造壳体类零件及形状复杂，特零件及形状复杂，特零件及形状复杂，特零件及形状复杂，特别精细的零件（如首别精细的零件（如首别精细的零件（如首别精细的零件（如首饰、工艺品等）。饰、工艺品等）。饰、工艺品等）。饰、工艺品等）。1111激光器；激光器；激光器；激光器；2222扫描扫描扫描扫描镜；镜；镜；镜；3333z z z z轴升降台；轴升降台；轴升降台；轴升降台；4444树脂槽；树
39、脂槽；树脂槽；树脂槽；5555托盘；托盘；托盘；托盘；6666光敏树脂；光敏树脂；光敏树脂；光敏树脂；7777零零零零件原型件原型件原型件原型 SL SL SL SL法原理图法原理图法原理图法原理图2021/9/2322叠层制造法（叠层制造法（LOMLOM法）法）原理：原理：原理：原理：如左图。如左图。如左图。如左图。应用：应用：应用：应用：只切割轮廓，特别只切割轮廓，特别只切割轮廓，特别只切割轮廓，特别适合制造实心零件。适合制造实心零件。适合制造实心零件。适合制造实心零件。1111X-YX-YX-YX-Y 扫描系统；扫描系统；扫描系统；扫描系统；2222光路光路光路光路系统；系统；系统；系统
40、；3333激光器；激光器；激光器；激光器；4444加热加热加热加热器；器；器；器；5555纸料；纸料；纸料；纸料；6666滚筒；滚筒；滚筒；滚筒；7777工作平台；工作平台；工作平台；工作平台；8888边角料；边角料；边角料；边角料；9999零件原型零件原型零件原型零件原型 LOM LOM LOM LOM 法原理图法原理图法原理图法原理图2021/9/2323激光选区烧结法（激光选区烧结法（激光选区烧结法（激光选区烧结法（SLSSLSSLSSLS法）法）法）法）原理：如左图。原理：如左图。原理：如左图。原理：如左图。1111扫描镜；扫描镜；扫描镜；扫描镜；2222透镜；透镜；透镜；透镜；333
41、3激光器；激光器；激光器；激光器；4444压平辊子；压平辊子；压平辊子；压平辊子；5555零件原零件原零件原零件原型；型；型；型；6666激光束激光束激光束激光束 SLS SLS SLS SLS 法原理图法原理图法原理图法原理图2021/9/2324熔积法熔积法熔积法熔积法(FDM(FDM(FDM(FDM法法法法)原理：原理：原理：原理：如左图。如左图。如左图。如左图。FDMFDMFDMFDM喷头受喷头受喷头受喷头受CADCADCADCAD分层数分层数分层数分层数据控制，使半流动状态的据控制，使半流动状态的据控制，使半流动状态的据控制，使半流动状态的熔丝材料从喷头中挤压出熔丝材料从喷头中挤压出
42、熔丝材料从喷头中挤压出熔丝材料从喷头中挤压出来，凝固形成轮廓形状的来，凝固形成轮廓形状的来，凝固形成轮廓形状的来，凝固形成轮廓形状的薄层，一层叠一层，最后薄层，一层叠一层，最后薄层，一层叠一层，最后薄层，一层叠一层，最后形成整个零件模型。形成整个零件模型。形成整个零件模型。形成整个零件模型。1111加热装置；加热装置；加热装置；加热装置；2222丝材；丝材；丝材；丝材；3333z z z z向送丝；向送丝；向送丝；向送丝；4444x-x-x-x-y y y y驱动驱动驱动驱动 5555零件原型零件原型零件原型零件原型 FDM FDM FDM FDM法原理图法原理图法原理图法原理图2021/9/
43、2325零件制造过程零件制造过程零件制造过程零件制造过程 定义：主要依赖于材料成形、机械加工（主要定义：主要依赖于材料成形、机械加工（主要定义：主要依赖于材料成形、机械加工（主要定义：主要依赖于材料成形、机械加工（主要指切削加工以及特种加工等），并适时将热处理工指切削加工以及特种加工等），并适时将热处理工指切削加工以及特种加工等），并适时将热处理工指切削加工以及特种加工等），并适时将热处理工艺穿插在其中，获取零件形状的加工方法艺穿插在其中，获取零件形状的加工方法艺穿插在其中，获取零件形状的加工方法艺穿插在其中，获取零件形状的加工方法 机械加工在机械加工工艺系统中进行，机械加机械加工在机械加工工
44、艺系统中进行，机械加机械加工在机械加工工艺系统中进行，机械加机械加工在机械加工工艺系统中进行，机械加工工艺系统如下图所示。工工艺系统如下图所示。工工艺系统如下图所示。工工艺系统如下图所示。同样一种几何形状、尺寸的零件，不同的材料同样一种几何形状、尺寸的零件，不同的材料同样一种几何形状、尺寸的零件，不同的材料同样一种几何形状、尺寸的零件，不同的材料可以有不同的加工方法，不同的加工方法有不同的可以有不同的加工方法，不同的加工方法有不同的可以有不同的加工方法，不同的加工方法有不同的可以有不同的加工方法，不同的加工方法有不同的加工顺序和加工过程。加工顺序和加工过程。加工顺序和加工过程。加工顺序和加工过
45、程。2021/9/2326 机械加工工艺系统机械加工工艺系统机械加工工艺系统机械加工工艺系统工艺规程、数控程序、适用控制模型等工艺规程、数控程序、适用控制模型等工艺信息工艺信息信息系统信息系统机床机床夹具夹具机械加工机械加工工艺过程工艺过程存储存储检验检验工件工件能量系统能量系统能源能源毛坯毛坯下下工工序序上上工工序序物料流物料流能量流能量流信息流信息流2021/9/23271.2.31.2.31.2.31.2.3机械加工工艺与生产类型机械加工工艺与生产类型机械加工工艺与生产类型机械加工工艺与生产类型机械加工工艺受到生产类型的影响机械加工工艺受到生产类型的影响机械加工工艺受到生产类型的影响机械
46、加工工艺受到生产类型的影响生产类型：生产类型：生产类型：生产类型：产品生产的专业化程度。产品生产的专业化程度。产品生产的专业化程度。产品生产的专业化程度。年生产纲领年生产纲领年生产纲领年生产纲领零件的年生产纲领零件的年生产纲领零件的年生产纲领零件的年生产纲领N N N N由下式计算由下式计算由下式计算由下式计算:N N N N=QnQnQnQn(1+(1+(1+(1+a a a a)(1+)(1+)(1+)(1+b b b b)式中：式中：式中：式中：Q Q Q Q产品的年产量产品的年产量产品的年产量产品的年产量 n n n n单台产品中该零件的数量单台产品中该零件的数量单台产品中该零件的数量
47、单台产品中该零件的数量 a a a a备品率，以百分数计备品率，以百分数计备品率，以百分数计备品率，以百分数计 b b b b废品率，以百分数计废品率，以百分数计废品率，以百分数计废品率，以百分数计按年生产纲领，划分生产类型，各种生产类型的工按年生产纲领，划分生产类型，各种生产类型的工按年生产纲领，划分生产类型，各种生产类型的工按年生产纲领，划分生产类型，各种生产类型的工艺过程的特点可归纳成。艺过程的特点可归纳成。艺过程的特点可归纳成。艺过程的特点可归纳成。2021/9/2328生产纲领与生产类型的关系生产纲领与生产类型的关系生产类型生产类型 零件年生产纲领零件年生产纲领/（件（件/年）年）重
48、型零件重型零件 中型零件中型零件 小型零件小型零件 单件生产单件生产 5 5 2020 100100 小批生产小批生产 55100100 2020200 200 100100500500 中批生产中批生产 100100300300 200200500 500 5005005000 5000 大批生产大批生产 3003001000 1000 5005005000 5000 5000500050000 50000 大量生产大量生产 1000 1000 5000 5000 50000 50000 2021/9/2329批量生产与单件、小批量生产的比较批量生产与单件、小批量生产的比较生产类型生产类型生
49、产设备生产设备工序工序开发与制造过程开发与制造过程批量生产批量生产由自动生产线由自动生产线及专用生产线及专用生产线来完成的来完成的一个零件往往一个零件往往分成许多工序，分成许多工序，在流水线上协在流水线上协作完成加工任作完成加工任务务产品开发过程和产品开发过程和大批量制造过程大批量制造过程中间往往还有小中间往往还有小批试制阶段，以批试制阶段，以避免市场风险及避免市场风险及完善生产准备工完善生产准备工作作单件、小批量单件、小批量生产生产往往是采用通往往是采用通用设备，靠人用设备，靠人的技术或技艺的技术或技艺来完成的来完成的采用多工序集采用多工序集中在一起中在一起产品的开发过程产品的开发过程与生产
50、过程往往与生产过程往往结合为一体结合为一体2021/9/23302021/9/2331vv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：1 1 1 1）车端面，打中心孔。）车端面，打中心孔。）车端面，打中心孔。）车端面，打中心孔。2 2 2 2）车两外圆及倒角。）车两外圆及倒角。）车两外圆及倒角。）车两外圆及倒角。3 3 3 3）铣键槽，去毛刺。）铣键槽，去毛刺。）铣键槽，去毛刺。）铣键槽，去毛刺。4 4 4 4）热处理。）热处理。）热处理。）热处理。5 5 5 5）磨外圆。）磨外圆。）磨外圆。）磨外圆。vv大批量生产：大批量生产：大批量生产：大批量生产：1 1 1 1）车端