1、机械制造工艺学福州大学机械工程及自动化学院第一章 绪论1、机械制造工业与夕阳产业随着知识经济的兴起，一些人却把制造业贬成为“日薄西山 ”的“ 夕阳产业 ” 、“ 旧经济 ”，这种思想在很大程度也影响了校园、也极大地影响了在坐同学的学习热情。事实果真如此吗？什么是机械制造？机械制造在人们生活、国民经济中处于什么地位？一、机械制造工业及其发展 机械制造工业： 用机器为主要手段，以金属为主要原材料进行加工的工业 称为机械制造工业。机械制造业是现代工业的主体，它 为国民经济各产业与国防建设提供技术装备、为人民生活提供耐用消费品的国民经济支柱产业。牵涉千百万人穿衣用布，衣、食、住、行是人的基本物质需求，
2、是国家安全保障的支柱，制造业是 “夕阳产业 ”吗？有可能消亡吗？ 不可能！2、机械工业及其在国民经济中的地位 世界上各个发达工业国经济上的竞争，主要是制造技术的竞争。 在各个国家企业生产力的构成中，制造技术的作用一般占 55%65%，发达国家的发展，在很大程度上都是依靠他们重视制造技术。通过制造技术，形成独、特、高的产品，首先抢占世界市场，这就是他们之所以能崛起、腾飞的诀窍。 美、日等国已将 制造科学与信息科学、材料科学、生物科学 一起列为当今时代四大支柱学科。 事实上，虽然世界已进入信息化的大趋势，但发达国家仍然高度重视制造业发展。据悉，美国制造业对GDP的贡献率始终大于 20%，拉动其它产
3、业 30%。 日本将振兴制造业的基础技术纳入国家基本法。他们认为： “无论今后科学技术怎样进步，发展先进的制造业将永远是人类社会的 首席产业 。 是工业文明的形成不可以跨越的。世界经济发展的趋势表明：机械工业的 发展速度、规模和产品质量水平 决定一个国家工业发展的水平，是国民经济各部门的技术基础、是一个国家经济发展的基石。 机械工业的规模和水平是衡量一个国家科学技术水平与经济实力的重要标志。历史证明： 没有制造能力的民族是没有竞争力的民族。3、我国机械工业发展现状可概括为： 发展迅速、相对落后迅速发展的表现 建国五十多年来特别是改革开放二十多年来的发展，已是我国机械工业 从十分落后的状况发展到
4、今天的机械生产大国（不是强国）。 机械工业的经济总量已达到 1.85万亿人民币以上，仅次于美国、日本、德国、法国的机械工业规模，居世界第 5位。 2002年我国机械工业产品销售收入 16000亿元，实现利润 600亿元。 我国已经建成 门类比较齐全、具有较大规模的制造体系。基础工业部门 80%以上的生产能力是由国内设备提供的；农业装备几乎全部由国内提供；部分重要产品的产量已跃居世界前列。 一些产品已经形成 综合比较优势，具有价格竞争力。 如：国产工程机械的价格仅为同型号进口产品的 14 左右。 掌握了一批重大技术装备的核心技术和关键技术。已能制造达到国外先进水平的 30万千瓦汽轮发电机组、葛洲
5、坝电站用大型低水头水轮发电机组和交流 50万伏超高压输变电设备等。以“ 远望 ”号综合测量船、 “向阳红 ”10号科学考察船为主力的科学考察船队达到了世界第一流水平。相对落后的表现 产品品种少，技术含量低，质量不稳定、早期故障率高，可靠性差。目前我国主要机械产品中达到当代世界先进水平的不到5% ，国产金属切削机床中，数控机床仅占2.8% ，而日本 1987年已达30% ，德国 1990年达54% 。 我国一些机械产品的质量标准总体上低于发达国家，国家标准与国际标准存在差距；高新技术产品、机械基础产品和重大技术装备成套供应能力不能满足市场需求，长期依赖进口；中低档机械产品出现结构性过剩，积压严重
6、。 重复建设严重，专业化程度低，形不成规模，劳动生产率普遍较低、经济效益差。机械工业是规模效益特点最为显 著的产业，但是我国长期未能按规模效益这一经济规律组织大批量集中生产，低水平重复严重，企业组织结构散乱，经营规模小，未能形成一批占有较大市场份额、具有国际竞争力的大企业和企业集团，也未能形成一大批专业化协作配套厂。 结构性过剩成为制约机械工业发展的主要因素。 随着短缺经济的结束，机械工业结构性过剩的矛盾日益突出。 一方面，一般性产品需求下降，生产能力普遍闲置；另一方面 ，高新技术的重大装备和关键部件的供给严重不足。 结构性过剩使得企业发展空间趋紧，低价竞销的无序竞争局面严重，平均利润率大幅下
7、降，企业亏损增加。 对机械制造工业的作用认识、重视不够。 技术装备水平低，科研开发力量薄弱，资金投入不足，技术进步缓慢。 改革开放以来，较早地引进了一批国外先进技术，但对消化吸收缺乏足够的软、硬件投入。据国外经验，引进技术与消化吸收所需资金的比例约为1:7 ，而我国对此认识不够，故使消化吸收较慢。国外先进的制造工艺及装备、设计技术手段和先进的管理思想方法，在我国只有少数企业刚刚开始采用。缺少拥有自主知识产权的产品技术，新开发产品的技术大部分来自国外，基本上没有掌握产品开发的主动权。新产品开发周期比工业发达国家长1 倍以上，产品更新周期更长，市场快速反应能力差。这已成为我国机械产品在市场竞争中不
8、断失利的首要原因。 市场营销与售后服务体系不健全。 这是我国机械工业企业的最大不足之一。跨国公司机械产品的销售 服务网点遍及全球，而我国机械产品的销售渠道不畅通 ，备件供应和售后服务跟不上。一些出口生产企业不掌 握出口渠道，对国际市场信息不甚了解。许多企业不能 按照市场需求变化对产品的设计、生产、销售、售后服 务各个环节进行及时调整。 企业管理体制和经营机制转换不到位。 大量国有企业还不适应国内外市场竞争日趋激烈的新形势，长 期形成的历史包袱也使它们步履维艰。政府管理体制的 改革仍有待深化。4、两点认识1、要重新认识机械制造业 机械制造已经不是传统意义上的机械制造，即所谓的 机械加工 。 它是
9、集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。制造技术不只是一些经验的积累， 实际上它是一个从产品设计 进入市场 返回产品设计的大系统。信息化与工业化相辅相成。信息化不能代替工业化，但可以提升工业化、促进工业化，提高技术、生产、流通、管理的效率。机械制造工业必须依靠信息科学、材料科学来改造自己，另一方面信息科学、材料科学也必须依赖于制造技术来取得新的发展。2、中国还不是世界工厂什么是 “世界工厂 ”？世界工厂应该是指世界制造业的主要集中地。 现在，我国制造业的工业增加值仅为美国的 22.14、日本的 35.43，我国制造业的劳动生产率
10、约为美国的 4.38、日本的 4.07、德国的 5.56，所以还不能算是世界工厂。如果说我国制造业的某个具体行业如 “打火机制造工厂 ”，似乎还值得探讨一下，但不能说我们已是世界工厂。即便在诸如打火机的问题上，人家一个高档打火机在价格上就顶上我们上百个打火机。因此，一些说我们是世界工厂的外国人，可能光看到我们制造业产品的数量，并没有注意到我们的产品在质量和档次上和发达国家有差距。我国制造业大量的是来料加工，突出表现在电子等工业 ，许多产品、设计的知识产权并不掌握在我们手里，因此附加值很低。值得注意的是，美国的制造业占世界第一，但美国人从来不说自己是世界工厂。对国外说中国 “世界工厂 ”的舆论，
11、我们要警觉，这是不是有个 “中国威胁论 ”的背景？我国要成为 “世界制造中心 ”，还有很长的路要走，要有长远的眼光，不能拿牺牲自然资源、加剧环境污染的代价换取“ 世界工厂 ”的虚名。中国不能变成跨国公司的垃圾场、下水道，美国人的垃圾要留在美国。发展制造业要有创新的精神、要有民族精神、我们应该卧薪尝胆为祖国制造事业不断努力。5、机械制造技术的重要性 机械工业是国民经济的装备工业，机械工业的水平和规模在很大程度上决定了国民经济各部门的水平和规模，也在很大程度上决定了国防工业的水平和实力。 机械工业是促进农业现代化的重要技术保障和加强农业基础地位的物质保障，也是满足人民消费日益增长的物质基础，像我们
12、这样一个大国，要实现四个现代化，制造业始终起着核心的作用，机械工业更起着重要的关键作用。 制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的重要手段。 自50 年代起，由于种种原因，把传统的制造业视作“夕阳工业 ”，制造技术的发展受到极大的冷遇。这样做的结果导致美国产品的市场竞争力大大下降，整个制造业遇到国际竞争者的致命打击，大量日本、欧洲机械电子产品纷纷涌入美国市场，贸易赤字巨增，经济空前滑坡。直到 80年代后期，重新重视制造技术后才挽回当时的经济形势。 在信息技术发展的今天，日本依然坚信制造业是立国之本，制造业是日本的生命线，没有制造业就没有信息产业和软件产业。在信息时代，制造技术的重要性不仅没
13、有减少，反而是进一步增加了。因此，他们采取各种措施加紧研究开发新的制造技术，期望以此重振经济大国雄风并成为世界高技术产品的供应基地。 。6、机械制造业的特点1）机械工业是典型的离散型制造业 各个环节之间可以彼此关联或不关联、依赖个人的经验和技能较多，实现自动化的难度较大。2）机械工业有多种生产经营模式： 单件生产、多品种 /小批量和重复大批量生产等多种方式。3）离散型制造业产品结构复杂，制造工艺复杂，生产过程所需机器设备和工装夹具种类繁多。 由于市场需求变化，从而要用到的设备资源也随之变化。同时由于产品中各部件制造周期长短不一和产品加工工艺路线的不确定性，造成管理对象动态多变，因此为了保证产品
14、成套、按期交货，又要尽可能减少在制品积压，导致生产物资管理工作十分复杂，需要从每一产品的交货期倒推，周密安排各部件、零件、毛坯的投入/ 产出数量和时间。4）工程设计任务重 由于机械制造业产品结构复杂、工艺复杂，因此工程设计任务很重，不仅新产品开发要重新设计，而且生产过程中也有大量的变型设计和工艺设计任务，设计版本在不断更改。为了不断推出知识含量高且价格能被用户接受的新产品，机械制造企业必须具备强有力的新产品开发能力。5）为了适应产品结构的不断变化，机械制造业的底层加工设备应具有足够的柔性 不断以数控机床代替普通机床，以加工中心代替专用工种机床是发展的趋势。6）由于机械产品设计与制造涉及多学科、
15、多种技术。在当今全球化市场竞争的形势下，靠一家企业单打一的局面已缺乏竞争力，目前主机厂与零件制造厂的分离，组织跨地区的企业动态联盟已成为机械制造业产业结构调整的必然趋势。7、机械制造科学及其发展 机械制造科学是一门有着悠久历史的学科，是国家建设和社会发展的支柱学科之一。 机械制造学科包含的内容很多、涉及的领域很广，它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术学科。所以说，机械制造技术是高新技术的综合利用。1、工艺是什么？ 工艺是使各种原材料、半成品成为产品的 经验、方法和过程。各种机械制造的方法和过程的总和称之为机械制造工艺 。 工艺是生产
16、中 最活跃的因素，它既是构思和想法，又是实际的方法和手段，并落实在由工件、刀具、机床、夹具所构成的工艺系统中。所以它包含和涉及的范围很广，需要多门学科知识的支持，同时又和生产实际联系十分紧密。二、本课程研究的对象和任务一个新的设计工作者，常常会面临一些感到十分棘手、困惑的问题。为什么？2、 机械制造工艺学的研究对象(1) 研究如何 科学地、最优地 生产各种机械装备、机械产品的一门技术学科。(2) 研究在机械制造 (机械制造广义包括：铸造、锻、焊、热处理，机械加工、机械装配。）中 优质、高产、低耗地 生产机械装备的原理和方法的科学。即从 质量（精度、寿命）、 劳动生产率 （高级的工艺方法和装备、
17、先进的生产组织和管理方法） 经济性 （通过经济分析或经济论证加以确定）方面控制机械制造。3、 工艺与设计、制造的关系只有掌握工艺知识，才能得到经济、合理、可行的设计方案，才能能保证方便、经济、高效、高质地制造产品。工艺对这三者是直接相关的。 工艺是制造的基础，是企业的核心和灵魂。工艺是否合理的依据就是看所用的工艺能否优质、高效、低消耗地生产出产品。因此企业制造常以工艺作为突破口，工艺甚至对产品能否加工出来有着决定性的影响。4、 在生产中要解决的主要问题花费、效率、质量5、本课程的任务1) 使学生掌握工艺的基本理论、掌握机械加工和装配工艺规程制定的原则、步骤和方法，并能结合具体 条件制定出工艺上
18、可行、经济上合理的工艺规程；2)了解影响加工质量的各项因素，学会分析研究加工质量的方法；3)掌握机床夹具设计的原理和方法；4)了解当前制造技术的发展，培养学生具有善于分析、总结实际生产中的先进经验，善于分析地吸收国 内外新技术、新工艺和新方法，并应用于解决实际问题的能力；5) 培养学生对具体工艺问题进行综合分析和试验的科学方法，并能对具体问题提出保证或改善产品质量、提高生产效率和降低产品成本的工艺路线。三、本课程的特点及学习方法1、 课程的特点(1)实践性：总结生产实践经验的基础上产生和发展起来的；(2)综合性：经验总结、条条较多。2、 学习方法(1)理论联系：具体问题具体分析，不能死记条文；
19、应结合实际情况分析问题；(2)钻研基本内容：理解问题的实质和概念，认真对待练习，掌握基本规律，做到举一反三；(3)在掌握业务知识的同时，注意能力的培养。第二章 工艺规程的制定一、生产过程和生产系统1.生产过程生产过程是指产品由原材料到成品之间的各个相互联系的劳动过程的总和。包括原材料的运输与管理、生产的准备工作、毛坯的制定、零件的加工，部件和产品的装配、检验、油漆和包装等。 2.1 基本概念生产过程特征要求不同产品的生产过程大不一样，同一产品在不同厂家生产其生产过程也各有特点，不完全一样。虽然各个厂家的生产过程各不一样，但有一点是共同的：就是在满足生产质量前提下，使生产效率最高，生产费用最低。
20、实现优质、高效、低成本的有效措施采用多个工厂联合协作，有利于组织专业化的生产，有利于达到这一目的。一个工厂的生产过程是为了便于组织生产和管理，常分为各个车间或分厂的生产过程。一个车间或分厂生产成品，往往又是其它车间或分厂车间的原材料。2、系统及其属性系统： 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：系统只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。如生态系统、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。如：铸造和锻造车间的成品就是机械加工车间的“毛坯“ ；机械加工车间的成品，又是装配车间的“ 原材料“ 。系统具有如下属性（基本特征）集合性关联性目的性环境适应性集合性：系统是由若干个要素组成，单元既可以是实体，也可以是要概念（信息），可以是天然的；也可以是人工的（机床、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，如果整体性耐差，不成为一个好系统。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。
