工业生产过程1概论

2014-9-23工业生产过程概论ZZQ2014-9-23本节课内容：明确本课程的内容、目标以及教学安排和教学方法等2014-9-23今天的课程学完后，要求了解：工业生产过程的研究内容与学习要求，本课程的预期学习结果；理论教学、研讨课与实验课等各教学环节之间的关系，工业生产过程课程与其它课程之间的关系，尤其是与“先进制造”二级项目之间的关系；各教学环节的时间安排。2014-9-23研究内容与学习要求“工业生产过程”课程是我校推行CDIO教学后在原“制造技术基础”课程基础上，新推出的一门机械设计制造及其自动化专业的专业基础课。主要介绍金属切削过程的基本知识，金属切削机床和刀具，工件的定位和夹紧原理，机械加工表面质量和机械加工精度，机械加工工艺规程设计，机械装配方法等内容。课程的目标是使学生掌握机械制造工业生产过程的基本理论和知识，了解机械加工的目的及其实施手段，培养学生分析问题、解决问题的能力，正确地设计机械加工工艺规程。2014-9-23本课程的预期学习结果在专业知识方面：知识单元知识点要求预期学习结果金属切削基本理论工件表面的形成方法和成形运动原理加工表面、切削用量等金属切削的基本要素刀具结构、角度、材料、磨损、破损机理和使用寿命金属切削过程的变形、力、热和温度等现象L4识别成形运动：正确识别各种金属切削机床的成形运动L4概述基本概念：能区别各种金属切削基本要素的概念L4选择刀具：能正确选择刀具材料L3说明现象：能正确说明金属切削过程的各种现象加工装备知识金属切削机床的分类简介各类机床刀具及砂轮介绍L4选择机床：能正确选择机床类型L4选择刀具：能正确选择刀具类型2014-9-23工件定位与夹紧六点定位原理和定位误差分析工件夹紧与夹具的分类简介L4分析定位误差：能分析工件的定位误差问题L4识别夹紧机构：正确识别各种夹紧机构加工质量与控制机械加工表面质量机械加工精度、加工误差的分析与控制L4概述加工表面质量概念：能区别各种加工表面质量指标的概念L4加工精度控制：能区别各种加工精度控制的方法零件制造的工艺过程零件毛坯的制造工艺简介先进制造工艺简介机械加工工艺规程设计L4概述毛坯制造工艺：能区别各种毛坯制造工艺L2理解先进制造工艺：能区别各种先进制造工艺L3制定机械加工工艺规程：能解决机械加工工艺规程设计问题机械装配工艺保证装配精度的方法装配工艺规程简介L4选择保证方法：能正确选择保证装配精度的方法L2理解装配工艺规程：能理解各种装配工艺规程相关问题2014-9-23在CDIO能力方面：能力项能力条目要求预期学习结果解决方法和建议(2.1.5)综合问题的解决方案分析解决方案的关键结果和测试数据分析并调整结果中的偏差形成总结性建议评估解决问题过程中可以改善的地方L3解决问题的能力：能应用基础科学知识与工程基础知识，实行工程推理并解决问题。实验探索(2.2.3)制定实验概念和策略，构建实验，执行实验，进行实验测量，分析和报告实验数据L3构建并进行实验：能选择工艺参数来构建实验并进行实验测量，分析和报告2014-9-23系统思维(2.3.2)在企业和社会环境中，找到影响工程问题的因素，选择并使用解决问题的办法，构建机械加工工艺系统L2构建机械加工工艺系统：能在企业和社会环境中，理解应用系统思维的方法，找到影响工程问题的因素，选择并使用解决问题的办法，完成机械加工工艺规程设计时间和资源的管理(2.4.5)讨论任务安排的主次解释有效地执行任务L2时间管控：对各项学习任务进行合理的时间安排，有效高质量地完成组建团队(3.1.1)并进行交流(3.2.6)解释任务和团队的工作过程分析每个成员的目标实施有效交流L3合作进行实验和研讨：组建小组，并在小组成员中进行合理分工，在实验课和研讨课中进行有效沟通和合作构思和设计工程系统(4.3.1)(4.4.2)设立系统目标和要求设计过程的解释与调整L3设计机械加工工艺规程：能在企业和社会环境中，根据任务的要求，进行机械加工工艺过程规划，并在有效沟通和调整后，完成机械加工工艺规程设计2014-9-23课程与教材课程——工业生产过程（制造技术基础）教材——机械制造工程原理（第二版）2014-9-23机械制造技术在工业中的地位国民经济中的各个部门（如工业、农业、国防建设、交通运输等），广泛使用着大量的机械设备、仪器仪表和工具等装备。机械制造技术则是研究用于制造上述机械产品的加工原理、工艺过程和方法及相应设备的一门工程技术。机械制造业是国民经济持续发展的基础，是工业化、现代化建设的发动机和动力源，是在国际竞争中取胜的法宝，是技术进步的主要舞台，是提高人均收入的财源，是国家安全的保障，是发展现代文明的物质基础。2014-9-23机械制造技术与其它先进技术间的关系现代高水平、高质量的仪器仪表、医疗、环保等机械大多是光机电结合的信息化产品，如高性能的节水节能排灌机械、污水处理设备、超声波扫描检查仪、高质量的X光透视机、超声波碎石机、核磁共振设备、高精度血液测定器、氧气舱等。这类产品还在飞速发展中，其中大多是微电子、微光电子和生物技术相结合的产品，如转基因操作设备、纳米医疗机器人、微型心脏起博器、微型助听器、生物芯片等。2014-9-23机械制造技术与其它先进技术间的关系机械工业在这方面发展的空间很大。而目前我国在这方面比较落后，重要的原因是制造技术有差距。比如，制约我国超大规模集成电路发展的关键就是微电子芯片制造的技术装备。目前CPU最先进的生产工艺为英特尔美国境内0.032μm的工艺制程（据2009-02-12报道）。2011年5月5日，英特尔公司宣布22纳米制程技术实现突破，3-D结构晶体管首次问世。而英特尔2010年初在大连投产的工厂使用的是0.065μm生产工艺。2014-9-23机械制造技术与其它先进技术间的关系制造这类芯片的关键设备是所谓“三超”设备：超净（要求尘埃颗粒直径小于0.1μm，颗粒数小于0.1个/立方英尺空气）、超纯（有害杂质含量达到十亿分之一）、超精（深紫外线曝光设备、准分子激光光刻设备、电子束和X射线曝光设备、达到原子-纳米级的分子束外延和化学气相淀积设备）。这里涉及的许多内容都将在本课程或后续的特种加工课程中进行讨论。2014-9-23本课程的重点主要讨论机械制造工业生产过程的两个主要环节：机械零件的机械加工机械或部件的装配重点讨论零件机械加工过程中的各方面问题，和解决这些问题的基本方法。2014-9-23机械制造工业生产实例图示为200MW汽轮发电机转子转子净重约30吨，其锻造毛坯重达60-70吨，制造过程中需去除30-40吨金属材料。2014-9-23机械制造工业生产实例上图为三峡地下电站第27号机组转轮下图为在哈尔滨电站设备集团公司生产车间内，自主研发的三峡发电机组水轮机转轮正在焊接中三峡电站共有32台当今世界单机容量最大的70万千瓦水电机组2014-9-23机械制造工业生产实例图示为82T型船用曲轴82T型曲轴长13米，重235吨，为40万吨矿砂船量身定制，是目前（2011年6月）国内研发成功的规格和重量最大的曲轴。2014-9-23机械制造工业生产实例图示为国航波音737飞机美国波音公司生产一架喷气式飞机至少要钻一百万个孔。其巨大的机翼是用整块钛铬合金板在数控机床上加工出来的。2014-9-23机械制造工业生产实例2014-9-23注塑机螺杆的加工原理图2014-9-23用齿轮滚齿刀在滚齿机加工蜗轮2014-9-23立体照片的原理2014-9-23立体照片塑料膜的制作2014-9-23机械制造工业生产实例2014-9-23校正光路的光学透镜2014-9-23光学校正透镜的制作2014-9-23计算机控制型面误差修正研磨抛光流程2014-9-23制作此类曲面需考虑的问题2014-9-23本课程的范围金属切削原理金属切削刀具金属切削机床机床夹具原理机械制造工艺机械加工工艺规程设计装配工艺2014-9-23机械制造工业生产过程的重点问题“工业生产过程”最重要的特征是工业化的生产。需要特别强调的是：本课程中讨论的零件机械加工的过程，与“金工实习”时，单个零件机械加工的过程，有根本的区别！机械制造的工业化生产要求高质量、高效率、低成本和自动化生产。因此，研究机械制造工业生产过程的各方面问题，很有必要。2014-9-23本课程的教学环节“工业生产过程”课程以课堂教学为主，以适当的研讨时间培养学生认识问题和解决问题的能力；通过实验帮助学生巩固和加深对所学理论知识的理解；并通过以小组为单位进行实验，培养学生的交流能力和团队精神。包括下列教学环节：理论教学研讨课实验课各教学环节都是“工业生产过程”课程的重要组成部分。2014-9-23本课程的特点理论与实践上课与研讨教材和杂志考核与成绩2014-9-23理论与实践本课程是一门综合性、实践性、灵活性较强的课程。它涉及了毛坯制造、金属材料、热处理、公差配合等方面知识的应用。金属切削理论和机械制造工艺知识具有很强的实践性，因此，希望学习本课程时必须重视实践环节，即通过实验、实习、配套的“先进制造”二级项目及工厂调研来更好地体会、加深理解。课堂上讲授的仅是基本概念与理论，真正的掌握与应用必须在不断的实践—理论—实践的循环中善于总结与应用。2014-9-23本课程实践环节本课程实践环节有课内的实验课和配套的“先进制造”二级项目。二级项目：“先进制造”二级项目是与“工业生产过程”课程并行的实践项目，要求学生以小组为单位，按项目任务书中给定的题目（设计在一级项目：“机电系统设计与制造”中已经完成细节设计的各种零件在工业生产条件下的机械加工工艺规程）进行设计。项目的目标是使学生能正确地设计机械加工工艺规程，同时培养学生的交流能力和团队精神。2014-9-23与二级项目之间的关系“工业生产过程”课程讨论与零件的机械加工有关系的各方面问题。而“先进制造”二级项目则是在实际课题中来具体解决这些问题。“工业生产过程”课程是“先进制造”二级项目的理论基础，“先进制造”二级项目是“工业生产过程”课程基础理论的实际应用。2014-9-23与特种加工课程之间的关系“工业生产过程”课程是一门必修的专业基础课。重点讨论零件机械加工过程中的各方面问题，和解决这些问题的基本方法。具体讲，主要是介绍工业化的传统机械加工方法。机械设计制造及其自动化专业在高年级还将开出一门选修的专业课：“特种加工”，具体介绍各种“特种”即非传统的机械加工方法，目标是拓宽学生的知识面。2014-9-23教材和杂志“工业生产过程”课程是一门专业基础课，教科书更新速度较慢，建议逐步培养看专业杂志的习惯，时刻关注机械制造技术的前沿发展。2014-9-23与本课程有关的国内杂志机械工程学报制造技术与机床工具技术；金刚石与磨料磨具工程模具技术；模具工业；电加工与模具2014-9-23与本课程有关的国外杂志AnnalsoftheCIRPInternationalJournalofMachineTools&ManufactureJournalofMaterialsProcessingTechnologyPrecisionEngineeringInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnologyWearKeyEngineeringMaterialsMaterialsScienceForumTrans.OftheASME2014-9-23各教学环节的时间安排上课时间为前11周每周四节，共4*11=44节。上述“上课时间”包括理论教学和研讨课。研讨课共3次，每次2学时，共6学时。分别在“机械加工工艺规程设计”、“机械加工表面质量和机械加工精度”和“定位夹紧与夹具”3个章节的理论教学后进行。实验课：4个实验，每个实验2学时，共8学时。具体分组及时间另行安排。2014-9-23二级项目的安排时间安排：