机械制造装备设计绪论

机械制造装备设计绪论一、制造业1、大制造的概念2、制造业市场竞争的新特点3、制造业面临的严峻形势二、机械制造1、机械制造的作用、地位和发展趋势2、制造业与制造装备的关系及制造装备的发展、作用3、机械制造装备的主要功能及组成4、机械制造装备设计课程的研究对象1、“大制造”——便于从“系统”高度对待传统制造业面临的问题1）时空范围的扩展■时间尺度：从产品的市场需求到最终的报废处理。■空间尺度：●从市场——产品结构计划——产品设计开发——制造装配——市场；●从企业内部——企业之间——全球化。一、制造业1、“大制造”——便于从“系统”高度对待传统制造业面临的问题2）制造业的范围■制造企业包括传统制造业和新兴制造业：●传统制造业：机械、冶金、化工····；●新兴制造业：信息制造业、生物产品制造业·····；重点：对我国传统制造业的改造和振兴，对新兴制造业也有用。1、“大制造”——便于从“系统”高度对待传统制造业面临的问题3）制造业的类型■制造业不仅是机械类型的制造业，大制造的范围：●机械、电子类（汽车、飞机、家电）离散制造业；●石油、化工等流程（或连续）制造业；●钢铁等混合制造业；1、“大制造”——便于从“系统”高度对待传统制造业面临的问题4）竞争力的强弱是制造业的主要标准竞争力的体现：●产值排名；●利润/单位资产；●新产品贡献率；·········企业竞争力是一个综合性的问题，即系统问题，因此系统观点有助于解决制造业面临的问题。结论：现代制造业——制造业不断吸收信息技术及现代管理等方面的成果，并将其综合用于市场开发、产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务及回收的制造全过程——集中了最新技术和管理2、制造业市场竞争的新特点知识——技术——产品的更新周期更短年数10864278808284868890929496时间平均产品寿命TL平均开发时间TDTD﹥TL3、严峻的形势1）世情——国际制造业的发展迅速，其标志性进展是波音777飞机的设计与制造2）国情——几个统计数字1）世情——国际制造业的发展迅速，其标志性进展是波音777飞机的设计与制造■全数字化定义——无纸生产；■数字化预装配——无金属样机的生产（虚拟制造的一部分）；■广域网上的异地设计、异地制造；■基于STEP的数据交换；■协同工作小组Teamwork238个；●设计制造周期大大缩短：4.5年（而波音757、767约9-10年）●更高的利润：每架777，$1.4亿2）国情——几个统计数字（世界经济黄皮书等）■我国机械工业主导产品达到90年代国际水平的达30%，达到80年代国际水平的达40%，达到60~70年代国际水平的占30%；■大中型企业生产的2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年，是美国机械工业产品平均生命周期的3.5倍；■美国制造业的新产品贡献率已达到国内生产总值的52%左右（1995年），而我国仅为5.9%左右（1997年），严重影响了企业的国际竞争力。2）国情——几个统计数字（世界经济黄皮书等）■美国、西欧、日本机械工业的专业化水平为75~95%，而我国仅为15~30%；■我国技术来源主要依赖于国外，根据对“七五”期间开发成功的53种典型产品技术来源的分析，有3/4来源于国外。1994年对近几年开发成功的92种典型产品技术来源的分析表明，有57%仍来源于国外。企业技术创新能力低下。二、机械制造1、机械制造的作用、地位和发展趋势1）机械制造的作用、地位机械制造业是国民经济的装备部，在国民经济中具有十分重要的地位和作用。机械制造业提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步有着很大的和直接的影响。机械制造业的规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志。因而，世界各国都把发展机械制造业作为振兴和发展本国经济的战略重点之一。2）机械制造的发展趋势21世纪中国的机械制造技术的发展战略特别是冷加工技术的发展将沿着三条主线进行：第一、机械制造工艺方法进一步完善与开拓。第二、加工技术向高精度方向发展，使“精密工程”和“纳米技术”逐步走向实用化和生产化。第三、加工技术向自动化方向发展，继续沿着NC-CNC-FMS-CIMS的台阶向上攀登。2、制造业与制造装备的关系及制造装备的发展、作用1）制造业与制造装备的关系制造技术已成了衡量一个国家和地区科技水平与实力的主要标志，而制造技术要靠制造装备来保证。2）制造装备的发展、作用本世纪20年代制造业开始起家，第一次世界大战，使制造业取得飞速的发展，生产模式也发生了巨大的演变。50年代的福特模式70年代的丰田模式80年代单项的先进制造技术90年代快速响应市场成为制造业发展的一个主要方向随着机械制造生产模式的演变，对机械制造装备提出了不同的要求。•在50年代“刚性生产模式下，通过提高效率、自动化程度．进行单一或少品种的大批量生产、以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。•在70年代主要通过改善生产过程管理来进一步提高产品质量和降低成本。•在80年代、较多地采用数控机床、机器人、柔性制造单元和系统等高技术的集来满足产品个性化和多样化的要求，以满足社会各消费群体的不同要求。•从90年代开始，为了对世界生产进行快速响应．逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高，采用拟实制造和快速成形制造技术。工业发达国家都非常注意机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到优先发展。我国目前机械制造业的装备水平还比较落后。3、机械制造装备的主要功能及组成机械制造装备应具备的主要功能中。除了一般的功能要求外，应强调柔性化、精度化、自动化、机电一体化、节材节能、符合工业工程和绿色工程的要求。1）主要功能一般的功能要求•加工精度方面的要求几何精度、传动精度、运动精度、定位精度和低速运动平稳性等。•强度、刚度和抗振性方面的要求•加工稳定性方面的要求•耐用度方面的要求•技术经济方面的要求柔性化•产品结构柔性化•功能柔性化。精密化•随着市场竞争的国际化，对产品技术性能的要求越来越苛刻，制造精度的要求越来越高。为提高产品的质量，许多工厂还不断地压缩工件制造的公差带，机械制造装备的精密化成为普遍发展的趋势，从微米级发展到亚微米级，乃至纳米级。•在这种情况下，采用传统的措施，一味提高机械制造装备自身的精度已无法奏效，需采用误差补偿技术。误差补偿技术可以是机械式的，如为提高丝杠或分度蜗轮的精度采用的校正尺或校正凸轮等。较先进的是采用数字化技术。自动化•机械制造装备实现自动化后，除了可以提高加工效率和劳动生产率，还可以提高产品质量的稳定性，改善劳动条件等。自动化有全自动和半自动之分。•实现自动化的方法从初级到高级依次为凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制等。机电一体化•机电一体化是指机械技术与微电子、传感检测、信息处理、自动控制和电力电子等技术，按系统工程和整体优化的方法，有机地组成的最佳技术系统。•采用机电一体化技术设计的产品可以获得如下几方面的功能：1）对机器或机组系统的运行参数进行巡检或控制2）对机器或机组系统工作程序的控制3）用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。节材•采用现代设计法，合理地选取安全系数，对主要零部件进行精确计算和优化，改进产品的结构，采用先进的制造装备提高材料的利用率是必要的。符合工业工程要求•工业工程是对由人、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和实施的一门学科。其目标是设计一个生产系统及其控制方法，在保证工人和最终用户健康和安全的条件下，以最低的成本生产出符合质量要求的产品。符合绿色工程要求•企业必须纠正不惜牺性环境和消耗资源来增加产出的错误做法，使经济发展更少地依赖地球上的有限资资，而更多地与地球的承载能力达到有机的协调。这就是所谓的绿色工程要求。•按绿色工程要求设计的产品称绿色产品。•绿色产品设计在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计要素，使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境的影响最小，资源效率最高。2）、机械制造装备的组成•加工装备•工艺装备•仓储输送装备•辅助装备加工装备•金属切削机床•特种加工机床•锻压机床金属切削机床•金属切削机床按其切削方式可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨（插）床、拉床、切断机床和其它机床等。其它机床如锯床、键槽加工机床、琦磨研磨机床等。•专用机床（简称为专机）是为特殊的工艺目的设计和制造的加工装备，组合机床及其自动线是其中的一个大分支，包括大型组合机床及其自动线、小型组合机床及其自动线、自动换刀数控组合机床及其自动线等。特种加工机床•电加工机床•激光加工机床•超声波加工机床•电子束加工机床•离子束加工机床•水射流加工机床等锻压机床•锻压机床是利用金属的塑性变形特点进行成形加工，属无屑加工设备。•主要包括锻造机、冲压机、挤压机和轧制机四大类。工艺装备•刀具•模具•夹具•量具仓储输送装备•仓储•物料输送装置•机床上下料装置辅助装备•清洗机•排屑设备•计量设备等4、本设计课程的研究对象•机床•专用刀具•生产线简介目的：1、了解典型的机械制造装备的工作原理、性能、传动及结构2、掌握机械制造装备设计的基本原理、基本方法，完成机械制造装备设计基本设计能力的培养学习方法：1、注意知识的综合利用2、理论联系实际3、关注新的技术成果谢谢！