機械制造技術根底FundamentalsofMechanicalManufacturingTechnology計算機輔助設計與制造專業主干技術根底課程1教材與參考文獻教材主要參考文獻[1]?機械制造技術根底?，韓秋實主編，機械工業出版社，2005[2]?機械制造技術根底?，黃健求主編，機械工業出版社，2006[3]?機械制造工藝學?，徐嘉元主編，機械工業出版?機械制造技術根底?，劉英、袁績乾主編，第2版，機械工業出版社.20062課程簡介學習方式課堂講授自學實踐環節考核方法期末考試—70％平時成績=作業、考勤、實驗—30％課程特點與學習方法綜合性——注意聯系和綜合應用以往所學知識實踐性——注意理論聯系生產實際，重視實踐性環節靈活性——掌握根本原理，活學活用3主要內容機械制造技術概論機械工程材料切削原理、刀具及機床機床夾具根底知識機械加工質量分析與控制機械加工工藝規程設計機械制造技術開展課程簡介4課程簡介課程宗旨掌握機械制造技術的根底知識、根本理論和根本方法。通過課程學習及實驗環節訓練，培養分析和解決機械制造工程問題根本能力。了解機械制造領域的最新成就和開展趨勢。課程任務使學生獲得機器零件切削加工原理，加工工藝、加工精度、加工設備等方面的根本知識。培養工藝分析的初步能力，并為學習其它有關課程及以后從事機械設計與制造方面的工作奠定必要的根底。掌握金屬切削的根本理論，具有根據加工條件合理選擇刀具種類、刀具材料、刀具幾何參數、切削用量及切削液的能力。熟悉局部常用機床的用途、工藝范圍.5課程簡介掌握機床夾具的根底知識。掌握機械制造工藝的根本理論，具備制訂機械加工工藝規程和裝配工藝規程的能力;學會分析機械加工過程中產生誤差的原因，并能針對具體工藝問題提出相應的改善措施。了解現代制造技術的最新開展，了解先進制造技術和先進生產模式以拓寬視野。熟悉常用的機械工程材料及熱處理方式。

6機械制造概論主要內容：機械制造業的開展及其重要性制造與制造系統生產類型機械制造方法7緒論1.1.機械制造業的歷史變遷1785：蒸汽機在紡織工廠使用，以瓦特改進蒸汽機為代表，引發了第一次工業革命，產生了近代工業化的生產方式，手工勞動逐漸被機器生產所代替，機械制造業逐漸形成規模。1797：創造第一臺滑動刀架車床1873：第一臺凸輪控制的自動車床19世紀中葉：電磁場理論的建立為發電機和電動機的產生奠定了根底，迎來了電氣化時代。以電力作為動力源，使機械結構發生了重大的變化。互換性原理和公差制度產生。使機械制造業發生重大變革，進入快速開展時期。20世紀初：內燃機的創造；流水生產線的出現；泰勒科學管理理論的產生，標志機械制造業進入了“大批量生產〞〔MassProduction〕的時代。使機械制造業開始成為國民經濟的支柱產業。81.1.機械制造業的歷史變遷1910-1920：福特汽車公司，泰勒按節拍生產的理論，首先建立了流水線生產方式，創造了平均每分鐘生產一輛T型車的記錄。1952：美國首先研制成功數控〔NumericalControlNC〕機床及自動編程，CAM的開端。1953：同一臺機床上通過自動換刀實現銑、鉆、鏜、锪，鉸、磨及攻絲等多種工藝的數控加工中心〔MC〕：MIT美國麻省理工學院1962：美國第一臺工業機器人，〔IndustrialRobot〕1967：英、美柔性制造系統，解決大批量，離散形生產自動化。FMS(FlexibleManufacturingsystem)60年代末：CAPP〔Computer-AidedProcessPlann-ing〕計算機進行加工工藝路線和工序內容的設計及機床切削用量、時間定額等的選擇與制定1954：美國通用電器公司〔GE〕首次用計算機計算職工工資1.機械制造業的開展及其重要性91.機械制造業的開展及其重要性1.1.機械制造業的歷史變遷1961：物料需求方案：MRPI1979：制造資源方案：MRPII80年代：計算機集成制造系統〔CIMS〕：以制造技術，計算機技術，柔性制造技術，自動化技術和現代管理科學為根底，將制造業，工廠經營活動所需的各種自動化系統，通過新的生產管理模式，工藝理論和計算機網絡有機地集成，使任何復雜的產品從設計到加工以及管理的工作量減少到最低限量。80年代以來：信息產業的崛起和通訊技術的開展加速了市場的全球化進程，市場競爭更加劇烈。為了適應新的形勢，在機械制造領域提出了許多新的制造哲理和生產模式，如:計算機集成制造〔CIM〕精良生產〔LP〕并行工程〔CE〕虛擬制造〔VM〕10新的制造理念柔性制造〔FlexibleManufacturing〕以硬件為根底軟件作支持，改變程序實現所需控制，易于變動。JIT〔JustInTime〕準時制造在需要的時間生產需要數量的產品，即訂單生產或零庫存生產。敏捷制造〔AgileManufacturing〕能快速響應市場，最大限度地縮短新產品開發和交貨期。虛擬制造〔VirtualManufacturing〕虛擬現實技術與制造技術集成的產物，制造過程在計算機上實現。網絡制造根據市場需求的產品，利用網絡在全球范圍內組織資源和生產，產品壽命結束公司即解散。虛擬公司/動態聯盟111,2機械制造業的開展方向進入21世紀，機械制造業正向自動化、柔性化、集成化、智能化和清潔化的方向開展。主要表現在三個方面：加工技術向高度信息化、自動化、智能化方向開展。各種先進制造技術被大量采用〔如信息技術、智能制造技術、數控技術、柔性制造系統、計算機集成制造系統以及敏捷制造技術等〕。加工技術向精密、超精密、微細加工方向開展。出現超精密工程、納米材料、納米加工，納米測量等納米技術。各種先進的特種加工方式被不斷采用。如快速成形、激光加工、電加工等。1.機械制造業的開展及其重要性121.3機械制造業在國民經濟中的地位(1)美國68%的財富來源于制造業；(2)日本，國民經濟總產值的約49%由制造業提供。(3)在先進的工業化國家中，約有1/4的人口從業于制造業，在非制造業部門中，又有約半數人員的工作性質與制造業密切相關。在整個制造業中，機械制造業占有特別重要的地位。因為機械制造業是國民經濟的裝備部。任何一個經濟興旺的國家，無不具有強大的機械制造業，許多國家的經濟騰飛，機械制造業功不可沒。1.機械制造業的開展及其重要性131.3機械制造業在國民經濟中的地位

〔1〕日本：二次世界大戰后，日本先后提出"技術立國"和"新技術立國"的口號，對機械制造業的開展給予全面的支持，并抓住機械制造的關鍵技術--精密工程、特種加工和制造系統自動化，使日本在戰后短短30年里，一躍成為世界經濟大國。〔2〕美國：美國自20世紀50年代以后，曾在相當的一段時間內無視了制造技術的開展。美國政府歷來認為生產制造是企業界的事，政府不必介入。一局部學者還錯誤地主張應將經濟重心由制造業轉向高科技產業和第三產業。結果導致美國經濟嚴重衰退，競爭力明顯下降，在汽車、家電等行業不敵日本。20世紀80年代，美國政府開始認識到問題的嚴重性，深刻反省后，重新確立了制造業的地位。1.機械制造業的開展及其重要性例證14紡織機械動力機械家用電器通訊設備出版印刷網絡媒體文化娛樂冶金機械建筑機械交通工具環保設備軍事裝備醫療設備機器制造農業機械化工設備制造業圖1-1

當今制造業的社會功能15圖1-2多軸數控機床改進核潛艇性能161.4我國機械制造業的現狀及機遇

解放后，我國機械制造業有了很大地開展。(汽車工業、航天航空工業)1993年我國的機床擁有量已到達300多萬臺，居世界第一位。當前，各種高、中檔數控機床、加工中心以及高速主軸單元等功能部件形成了相當的研究和生產能力。我國已能生產6軸5聯動的數控系統，生產的高速加工中心的主軸轉速高達10000r/min。定位精度2m，進給速度可達60m/min。我國制造的數控機床正在向高精度、高速度、多軸聯動開展，向柔性自動線方向開展。向高級型、普及型和經濟型相結合的方向開展。刀具方面，我國已開發了超細晶粒硬質合金、碳化鈦基硬質合金、高性能陶瓷刀具、PCD、金剛石涂層、PCBN等先進和超硬刀具材料。1.機械制造業的開展及其重要性現狀171.4我國機械制造業的現狀及機遇階段性差距：產品質量和水平不高、可靠性差、技術開發能力不強、管理水平低、生產率低下、科技投入嚴重缺乏等。例如：〔1〕我國機械制造業擁有300多萬臺機床，2000多萬職工，堪稱世界之最。但由于產品結構和生產技術相對落后，致使我國許多高精尖設備和成套設備仍需大量進口，機械制造業人均產值僅為興旺國家的幾十分之一。〔2〕我國生產的數控系統在可靠性、平均無故障工作時間和壽命等性能指標上都低于國外同類產品。

1.機械制造業的開展及其重要性差距18隨改革的不斷深入，對外開放的不斷擴大，為我國機械制造業的振興和開展提供了前所未有的良好條件。制造業的世界格局已經和正在發生重大變化，世界經濟重心已開始向亞洲轉移。給我國機械制造業帶來難得的機遇。1.機械制造業的開展及其重要性機遇19圖1-3神州7號宇宙飛船202.1生產的含義生產活動是人類賴以生存和開展的最根本活動。從系統觀點出發，生產可被定義為是一個將生產要素轉變為經濟財富，并創造效益的輸入輸出系統，見圖1.1。2.制造與制造系統

212.2生產的分類

對于生產有形產品的企業，根據其生產過程的特點，可分為三種類型：連續型生產、離散型生產和混合型生產。

1.連續型生產:如石油、化工、冶金等企業，其生產方式為連續型，即從原材料到成品的轉變過程呈流水方式，連續不斷，工序之間通常沒有制品存儲，生產的產品、工藝流程及生產設備均相對固定不變，生產設備24h不間斷運行。

2.離散型生產:如機械、電子、輕工等企業，其生產的產品由離散的、相互聯系的零部件組裝而成。此類生產的轉變過程較復雜，生產工序及中間環節較多，工序之間有制品存儲，產品生產周期較長，生產管理難度較大。

3.混合型生產:如食品、造紙等企業，兼有上述兩種生產類型的特點。2.制造與制造系統

222.3制造的含義定義：離散型的生產企業，通常稱為“制造企業〞。制造可以理解為離散型生產，即制造也是一個輸入輸出系統，其輸入也是生產要素，輸出是具有離散特征的產品。1.“大制造〞的概念：是對“制造〞的廣義理解。按照這樣的理解，制造應包括從市場分析、經營決策、工程設計、加工裝配、質量控制、銷售運輸直至售后效勞的全過程。在當今的信息時代，廣義制造的概念已為越來越多的人所接受。2.在某些情況下，制造及制造過程被理解為從原材料或半成品經加工和裝配后形成最終產品的具體操作過程，包括毛坯制作、零件加工、檢驗、裝配、包裝、運輸等。這是一個“小制造〞的概念，是對“制造〞的狹義理解。2.制造與制造系統

232.4制造技術制造技術:完成制造活動所需的一切手段的總和。這些手段包括運用一定的知識和技能，操縱可以利用的物質和工具，采取各種有效的方法等。制造技術是制造企業的技術支柱，是制造企業持續開展的根本動力。美國國家生產力委員會所作的一項調查說明，在企業生產力構成中，制造技術的作用約占62%。與大、小制造概念相對應，對制造技術的理解也有廣義和狹義之分。廣義理解:制造技術涉及生產活動的各個方面和全過程，被認為是一個從產品概念到最終產品的集成活動和系統，是一個功能體系和信息處理系統。狹義理解:制造技術那么重點放在機械加工和裝配工藝上。2.制造與制造系統

242.5制造系統的組成制造作為一個系統，由假設干個具有獨立功能的子系統構成。其主要子系統及其功能如下〔見圖1-2〕：2.制造與制造系統

252.6制造系統的特性1.結構特性制造系統可視為假設干硬件〔生產設備，工具，運輸裝置，廠房，勞動力等〕的集合體。為使硬件充分發揮其效能，必須有相應的軟件作支持〔圖1-3〕。這里說的軟件主要指生產信息，即生產方法和生產工藝。有關人員和設備的合理配置和布局等。2.制造與制造系統

262.6制造系統的特性2.轉變特性(1)制造系統是一個將生產要素轉變成離散型產品的輸入輸出系統。(2)研究制造系統的轉變特性，著眼于制造系統物料的轉變過程，即系統的物質流。(3)制造系統轉變過程實例：〔圖1.4〕2.制造與制造系統

27壓力加工油漆車身裝配內部裝飾驅動橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配車身安裝最后試驗發動機裝配發動機試驗機械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機械加工自動線熱處理圖1-5汽車生產物流示意圖282.6制造系統的特性3.程序特性所謂“程序〞系指一系列按時間和邏輯安排的步驟。從這個意義出發，制造系統可視為是一個生產離散型產品的工作程序。(1)全局生產規劃：用于處理生產系統及生產系統與外部環境之間關系的全局性的問題，如確定生產目標，規劃生產資源，確定企業經營方針和開展戰略等；(2)具體生產管理〔運行管理〕：用于對具體的生產活動進行管理和控制2.制造與制造系統

292.6制造系統的特性具體生產管理通常包括５個階段：〔圖1-6〕。2.制造與制造系統

302.6制造系統的特性1綜合生產方案:確定產品的種類和一定時間內的產量。2生產進度方案:3作業方案:根據物料需求方案、零件加工和機器裝配工藝過程以及原材料和毛坯的供給情況，進行具體的任務分配和順序的安排。4生產實施:按作業方案進行實際生產作業活動。5生產控制:對生產實施過程中的偏差進行測定與調整。2.制造與制造系統

312.7先進制造技術與傳統制造技術相比，先進制造技術是整合了信息科學、