第一章

緒論第一節機械制造業概述第二節機械制造裝備的設計要求第三節機械制造裝備的分類第四節機械制造裝備設計方法第五節機械制造裝備設計評價方法1.1機械制造業概述一些基本概念狹義和廣義的制造制作/加工零件從市場分析到回收的產品全生命周期的相關生產活動制造系統跟制造過程相關的軟硬件和人組成的物質I/O系統制造業將制造資源通過制造技術和過程轉化為產品的行業產品生命周期中價值分配的“U”型規律兩頭附加值高，加工附加值較低知識產權2第一章緒論1.1機械制造業概述重要性財富的根本來源代表國家生產能力和技術水平提供現代化裝備國家安全發展歷程單件大量——FORD精益生產CIMS批量定制敏捷制造3第一章緒論1.1機械制造業概述幾種相關的生產模式特點單機模式加工裝備柔性好自動化程度低生產效率低質量一致性差成本低適合單件小批量生產4第一章緒論1.1機械制造業概述幾種相關的生產模式特點大規模生產模式剛性自動化自動化程度高生產效率高質量一致性好大投資，批量小了賠錢；改換產品線成本高適合大批量生產，產品需要攤薄設備成本5第一章緒論1.1機械制造業概述幾種相關的生產模式特點柔性制造系統模式（CNC+自動上下料，單機生產的升級）柔性好自動化程度高生產效率高質量一致性高一次性資金投入大，產品改換成本較低適合多品種零件小批量生產6第一章緒論1.1機械制造業概述幾種相關的生產模式特點可重構制造系統（大規模制造系統的柔性化）柔性高自動化程度高生產率介于柔性系統與剛性自動化之間一次性資金投入較大，重構資金不大主要為了適應中大批量生產；進行小批量生產時就是柔性制造系統從根本上說，可重構制造模式是一種概念，與柔性系統的界限比較模糊7第一章緒論1.1機械制造業概述發展趨勢（特點）國際化市場和營銷，設計開發，制造企業和資源敏捷化比誰更快；比柔性、重組能力和快速集成設計和制造網絡化網絡化管理、網絡化制造、網絡化營銷虛擬化虛擬制造智能化人機協作，讓機器部分取代人的腦力勞動綠色化環保，資源利用率高8第一章緒論機械制造裝備機械制造裝備是確保機械制造過程中的各種加工工藝的實施、優化并使被加工對象達到預期功能和質量要求的裝備統稱第一章緒論1.2機械制造裝備設計要求P10-12機械制造裝備設計工作是設計人員根據市場需求所進行的構思、計算、試驗、選擇方案、確定尺寸、繪制圖樣及編制設計文件等一些列創造性活動的總稱，其目的是為新裝備的生產、使用和維護提供完整的信息。（一）功能需求（二）精密化（三）柔性自動化（四）機電一體化（五）結構模塊化（六）裝備與技術配套化（七）符合工業工程要求（八）符合綠色工程要求第一章緒論1.2.1機械制造裝備設計的功能需求精度需求加工精度是指加工后零件對理想尺寸、形狀和位置的符合程度，一般包括尺寸精度、表面形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度等。滿足加工精度方面的要求應是機械制造裝備最基本的要求。影響機械制造裝備加工精度的因素很多，與機械制造裝備本身有關的因素有其幾何精度、傳動精度、運動精度、定位精度和低速運動平穩性等。11第一章緒論1.2.1機械制造裝備設計的功能需求強度、剛度和抗振性方面的要求為了提高加工效率，切削速度越來越高，切削力越來越大，機械制造裝備應具有足夠的強度、剛度和抗振性。提高強度、剛度和抗振性不能一味地加大制造裝備零部件的尺寸和重量。應利用新技術、新工藝、新結構和新材料，對主要零件和整體結構進行改進設計，在不增加或少增加重量的前提下，使裝備的強度、剛度和抗振性滿足規定的要求。12第一章緒論1.2.1機械制造裝備設計的功能需求加工穩定性方面的要求機械制造裝備在使用過程中，受到切削熱、摩擦熱、環境熱等的影響，會產生熱變形，影響加工性能的穩定性。對于自動化程度較高的機械制造裝備，加工穩定性方面的要求尤為重要。提高加工穩定性．的措施是減少發熱量，散熱和隔熱，均熱、熱補償、控制環境溫度等。13第一章緒論1.2.1機械制造裝備設計的功能需求耐用度方面的要求機械制造裝備經過長期使用，因零件磨損、間隙增大，原始工作精度將逐漸喪失。對于加工精度要求很高的機械制造裝備，耐用度方面的要求尤為重要。提高耐用度應從設計、工藝、材料、熱處理和使用等多方面綜合考慮。從設計角度，提高耐用度的主要措施包括減少磨損、均勻磨損、磨損補償等。14第一章緒論1.2.1機械制造裝備設計的功能需求技術經濟方面的要求投入機械制造裝備上的費用將分攤到產品成本中去。如產品產量很大，分攤到每個產品的費用較少。反之，產品的產量較少，甚至是單件，過大地在機械制造裝備上投資，將大幅度地提高產品的成本，削弱產品的市場競爭力。因此不應盲目地追求機械制造裝備的技術先進程度，無計劃地加大投入，而應該進行仔細的技術經濟分析，確定機械制造裝備設計和選購方面的指導方針。15第一章緒論1.2.2精密化隨著市場競爭的國際化，對產品技術性能的要求越來越苛刻，制造精度的要求越來越高。為提高產品的質量，許多工廠還不斷地壓縮工件制造的公差帶，機械制造裝備的精密化成為普遍發展的趨勢，從微米級發展到亞微米級，乃至納米級。采用誤差補償技術可提高機械制造裝備自身的精度。誤差補償技術可以是機械式的，如采用的校正尺或校正凸輪等。較先進的是采用數字化技術，將誤差的數學模型存人計算機。在加工時，算出將產生的綜合誤差f，然而由誤差補償裝置按算出的綜合誤差進行補償。161.2.3柔性自動化產品結構柔性化是指產品設計時采用模塊化設計方法和機電一體化技術，只需對結構作少量的重組和修改，或修改軟件，就可以快速地推出滿足市場需求的、具有不同功能的新產品。功能柔性化是指只需進行少量的調整或修改軟件，就可以方便地改變產品或系統的運行功能，以滿足不同的加工需要。數控機床、柔性制造單元或系統具有較高的功能柔性化程度。可以提高加工效率和勞動生產率，還可以提高產品質量的穩定性，改善勞動條件等。171.2.4機電一體化指機械技術與微電子、傳感檢測、信息處理、自動控制和電力電子等技術，按系統工程和整體優化的方法，有機地組成的最佳技術系統。機電一體化系統和產品的結構通常是機械的，用傳感器檢測來自外界和機器內部運行狀態的信息，由計算機進行處理，經控制系統由機械、液壓、氣動、電氣、電子及它們的混合形式的執行系統進行操作，使系統能自動適應外界環境的變化，機器始終處于正常的工作狀態系統功能強、質量好和故障率低、節能和節材、性能價格比高，具有足夠的“結構柔性”的系統。18機械制造裝備加工裝備工藝裝備儲運裝備其他裝備刀具夾具量檢具模具金屬切削機床鍛壓機床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、齒、螺、拉、特、切斷…鍛、沖、擠、軋1.3機械制造裝備的分類：倉庫、運輸車輛、傳送帶、機器人：輔助裝備（清洗機、測量機、包裝機）第一章緒論電、超聲、激光、電子束、離子束、水射流加式制造機床特種加工機床1．電加工機床直接利用電能對工件進行加工的機床，統稱電加工機床，一般僅指電火花加工機床、火花線切割機床和電解加工機床。20212．超聲波加工機床利用超聲波能量對材料進行機械加工的設備稱超聲波加工機床。22撒3．電子束加工機床在真空條件下，由陰極發射出的電子流被帶高電位的陽極吸引，在飛向陽極的過程中，經過聚焦、偏轉和加速，最后以高速和細束狀轟擊被加工工件的一定部位，在幾分之一秒內，將其百分之九十九以上的能量轉化成熱能，使工件上被轟擊的局部材料在瞬間熔化、氣化和蒸發，以完成工件的加工。電子束加工機床就是利用電子束的上述特性進行加工的裝備。235．離子束加工機床用這種方法對工件進行穿孔、切割、銑削、成像、拋光、蝕刻、清洗、濺射、注入和蒸鍍等，統稱離子束加工。246．水射流加工機床水射流加工是利用具有很高速度的細水柱或摻有磨料的細水柱，沖擊工件的被加工部位，使被加工部位上的材料被剝離。隨著工件與水柱間的相對移動，切割出要求的形狀。常用于切割某些難加工材料，如陶瓷、硬質合金、高速鋼、模具鋼、淬火鋼、白口鑄鐵、耐熱合金、復合材料等。251.4機械制造裝備設計方法第一章緒論1.4.1機械制造裝備新產品開發與設計步驟決策階段設計階段試制階段定型投產市場調研和預研技術調查可行性分析開發決策初步設計技術設計工作圖設計樣機試制小批試制1.4機械制造裝備設計方法第一章緒論1.4.2機械制造裝備產品設計類型新產品設計開發一種在性能、結構、材質、原理等某一方面或幾方面有重大變化的產品。變形產品設計在現有產品的基本工作原理和總體結構不變的基礎上僅僅對部分結構，尺寸或性能參數進行改變而開發的產品。變形產品的設計方法主要有系列化產品設計和模塊化產品設計兩種。1.4機械制造裝備設計方法1.4.3系列化產品設計從產品的基型出發，演變出其它型號和規格的產品，構成產品的變形系列的設計方法。系列化產品設計的工作要點A.合理選擇與設計基型產品通常選擇應用最廣泛的中檔產品（精心設計的）B.合理定制產品系列型譜基型系列（縱），變結構，擴展派生（橫）C.采用相似設計方法提高設計效率D.零部件通用化、標準化與系列化降低成本第一章緒論1.4.4

模塊化產品設計確定一組具有同一功能和結合要素、但性能和結構不同且能夠互換的結構或功能單元，形成產品的模塊系統，通過選擇不同的模塊進行組合來獲得不同類型的產品。A.模塊化產品設計的優缺點提高設計效率，滿足需求提高產品質量，降低成本促進產品換代方便維修結合部結構復雜，加工要求高1.4機械制造裝備設計方法第一章緒論大眾只有一款車：高爾夫。拉長就是帕薩特，改名就叫邁騰，減掉一個后座就是CC，再拉長就叫輝騰，拍成方的就是途安，加多三個后座就是夏朗，加高底盤就是途觀，再撐大點就是途銳，拍扁就是尚酷，加個屁股就是速騰，縮短點是POLO。。。1.4.4模塊化產品設計B.模塊化產品設計方式橫系列模塊化設計縱系列模塊化設計跨系列模塊化設計1.4機械制造裝備設計方法第一章緒論1.4.4模塊化產品設計C.模塊化的劃分功能模塊結構模塊基礎功能模塊輔助功能模塊特殊功能模塊適應功能模塊非模塊化功能模塊部件模塊組件模塊零件模塊大型零件的分段模塊1.4機械制造裝備設計方法第一章緒論1.5機械產品成本構成和降低途徑1.5.1產品成本組成產品成本材料成本開發制造成本單件成本公共成本單件成本公共成本原料、外協件、外購件費用；保存、運輸….工資、設備折舊、水電…第一章緒論成本估算方法按重量按材料成本折算相似產品的成本估算用回歸分析估算1.5機械產品成本構成和降低途徑1.5.2產品成本估算方法第一章緒論降低成本途徑優選設計方案降低材料成本零件標準化、部件通用化、產品系列化、