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欢迎使用本套CAI《机械制造装备设计》多媒体课件使用说明主页第一章机械制造及装备设计方法第二章金属切削机床设计第三章典型部件设计退出下一页第四章工业机器人设计主页第七章机械加工生产线总体设计第五章机床夹具设计第六章物流系统设计退出下一页上一页第一章机械制造及装备设计方法第一章机械制造及装备设计方法第一节概述第二节机械制造装备应具备的主要功能第三节机械制造装备的分类返回主页退出上一页下一页第一章机械制造及装备设计方法第一章机械制造及装备设计方法第四节机械制造装备设计的类型第五节机械制造装备设计的方法第六节机械制造装备设计的评价返回主页退出上一页下一页第一章机械制造及装备设计方法1.1概述一、机械制造装备生产模式的演变二、机械制造的作用及现状三、机械制造装备的发展趋势上一页下一页退出返回主页返回本章第一章绪论1.1.1机械制造生产模式的演变•本世纪二十年代制造业开始起家，到二次世界大战，各国为了赢得战争，不计成本大力发展军火工业，制造业取得飞速发展•五十年代和平发展时期，即“传统模式（产业）”。基本上是“一个工人、一把刀、一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定；为了降低成本、提高效率，采用“少品种大批量”的做法，因此，提出要“规模效益”，其代表是美国由H.福特开创的大量生产制造模式，广泛采用“刚性”生产制造模式。由于这种生产制造模式在当时非常有效，为社会提供许多价廉物美的产品，认为是制造业的最佳模式。上一页下一页退出返回主页返回本章第一章绪论1.1.1机械制造生产模式的演变•七十年代后，主要通过提高质量和降低成本来实现，其基本原则是“消灭一切浪费”和“不断改善”，以最优质量和最低成本的产品提供给市场。如日本丰田在汽车工业采用该模式击败了美国，震惊了世界。•八十年代，以先进制造技术，CAD、CAM、计算机辅助工艺规划（CAPP）、制造资源规划（MRP－Ⅱ）、成组技术（GT）、并行工程（CE）、柔性制造系统（FMS）和全面质量管理（TQC）等作为工具与手段，来缩短生产周期（T），提高产品质量（Q）、降低产品成本（C）和改善服务质量（S）。先进制造技术和TQC的采用确实给企业带来不少效益，上一页下一页退出返回主页返回本章第一章绪论1.1.1机械制造生产模式的演变•九十年代，美国麻省理工学院对日本的这种生产制造模式进行总结，提出了“精益生产”（LeanProduction）的制造模式。•敏捷制造（Agilemanufacturing）；•快速可重组制造。•敏捷制造和柔性制造的精髓，包括了全面质量管理（TQC）、准时生产（JIT）、快速可重组制造和并行工程等现代生产和管理技术，是21世纪很有发展前景的先进制造模式。上一页下一页退出返回主页返回本章第一章机械制造及装备设计方法1.1.1机械制造生产模式的演变上一页下一页退出返回主页返回本章刚性生产模式一个工人，一把刀，一台机床柔性生产模式数控机床、机器人计算机技术、电子技术、先进制造技术、优化生产技术、虚拟制造、快速成型制造技术、数字化设计与制造第一章绪论1.1.1机械制造生产模式的演变先进生产制造模式的主要特征：•以用户的需求为中心；•制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种；•以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势；•技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作；•实现资源快速有效的集成是其中心任务，集成对象涉及技术、人、组织和管理等，应在企业之间、制造过程和作业等不同层次上分别实施相应的资源集成；•组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型。上一页下一页退出返回主页返回本章第一章绪论1.1.2机械制造系统的作用和现状•制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力，国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力的竞争。•机械制造业是制造业的核心，是制造机械产品如农业机械、动力机械、运输机械，矿山机械等机械产品的工业部门，也是为国民经济各部门提供装备的部门。•机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中体现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。上一页下一页退出返回主页返回本章第一章绪论1.1.2机械制造系统的作用和现状•东北地区是我国数控车床、加工中心、重型机床和锻压设备、量刃具的主要开发生产区。沈阳机床、大连机床、齐重数控、哈量4家企业的金切机床产值约占全国金切机床产值的31.7%，对全国金切机床行业发展影响巨大。•东部地区数控磨床产量占全国3/4，长江三角洲地区，成为磨床（数控磨床）、电加工机床、板材加工设备、工具和机床功能部件（滚珠丝杠和直线导轨副）的主要生产基地。上一页下一页退出返回主页返回本章中国机床行业六大发展区的特色•西部地区：重点发展齿轮加工机床，西南地区，重点发展齿轮加工机床、小型机床、专用生产线以及工具。西北地区，主要发展齿轮磨床、数控车床和加工中心、工具和功能部件。第一章绪论1.1.2机械制造系统的作用和现状•中部地区：重型机床产值占全国17%主要发展重型机床和数控系统。武汉重型机床集团有限公司生产的重型机床数量占全国重型机床数量11％、产值占全国重型机床产值17％。数控系统代表企业是武汉华中数控股份有限公司。环渤海地区：主要发展加工中心和液压压力机，环渤海地区，包括北京、天津等。北京主要发展加工中心、数控精密专用磨床、重型数控龙门铣床和数控系统。天津主要发展锥齿轮加工机床和各种液压压力机。•珠江三角洲地区：数控系统等的生产基地，形成数控车床和数控系统、功能部件生产基地。上一页下一页退出返回主页返回本章第一章绪论1.1.2机械制造系统的作用和现状•“十一五”期间，国家发改委将全面加强创新能力基础设施建设。将投资60多亿元，启动建设散裂中子源、强磁场试验装置、海洋科学综合考察船等12项重大科技基础设施；投资近50亿元实施中科院知识创新三期工程，规划建设和完善50个国家工程研究中心、100个国家工程实验室，支持建设300个国家认定企业技术中心，构建自主创新的基础支撑平台。上一页下一页退出返回主页返回本章•在“十一五”规划纲要中，国家将振兴装备制造业作为推进工业结构优化升级的主要内容，数控机床是振兴装备制造业重点之一第一章绪论1.1.2机械制造系统的作用和现状•2007年初，中央领导人视察了沈阳机床集团数控产业园区。当听到现场的许多数控机床都是为美国、德国、法国等工业发达国家用户制造的情况后，非常赞许，并语重心长地寄语中国制造业：“我们不能仅仅满足于‘制造’，而是要进一步发展为‘智造’，即用知识、用头脑去创新、去创造，这样才能缩短差距，实现赶超，从‘制造大国’转变为‘智造大国’。”上一页下一页退出返回主页返回本章第一章机械制造及装备设计方法1.1.3机械制造装备的发展趋势1、向高效、高速、高精度方向发展2、多功能复合化、柔性自动化的产品成为发展的主流3、实施绿色制造与可持续发展战略上一页下一页退出返回主页返回本章4、智能制造技术和智能化装备有了新的发展第一章机械制造及装备设计方法1.2机械制造装备应具备的主要功能1、一般的功能要求（1）加工精度方面的要求（2）强度、刚度和抗振性方面的要求（3）加工稳定性方面的要求（4）耐用性方面的要求（5）技术经济方面的要求2、柔性化3、精密化4、自动化5、机电一体化6、节材7、符合工业工程要求8、符合绿色工程要求返回主页退出上一页下一页返回本章机械制造装备设计1。3机械制造装的分类第一章机械制造及装备设计方法1.3机械制造装备的分类1、加工装备机械制造装备包括加工装备、工艺装备、仓储运输装备和辅助装备四大类。2、工艺装备3、仓储运输装备主要指机床。机床是制造机器的机器，也称工作母机。各种刀具、模具、夹具、量具等总称为工艺装备。它是保证产品制造质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段。仓储运输装备包括各级仓储、物料运输、机床上下料、机器人等。退出上一页进入下一章返回主页返回本章4、辅助装备第一章机械制造装备设计方法1.4机械制造装备设计的类型1、创新设计2、变形设计3、组合设计上一页下一页退出返回主页返回本章第一章机械制造装备设计方法1.5机械制造装备设计的方法一、机械制造装备设计的典型步骤二、系列化设计三、模块化设计上一页下一页退出返回主页四、合理化工程返回本章第一章机械制造装备设计方法产品规划阶段需求分析调查研究预测可行性分析编制设计任务书方案设计阶段对设计任务的抽象建立功能结构图1寻求原理解与解决方法图3初步设计方案的形成初步设计方案的评价与筛选退出下一页返回本节1.5.1机械制造装备设计的典型步骤返回主页1、2、第一章机械制造装备设计方法技术设计阶段确定结构原理方案总体设计结构设计施工设计阶段零件图设计完善装备图商品化设计编制技术文档退出返回本节1.5.1机械制造装备设计的典型步骤返回主页3、4、下一页第一章机械制造装备设计方法系列化设计的基本概念退出返回本节1.5.2系列化设计返回主页1、2、系列化设计的优缺点3、系列化设计的步骤（1）（2）（3）主参数和主要性能指标的确定参数分级制定系列型谱纵系列产品横系列产品跨系列产品下一页第一章机械制造装备设计方法模块化设计的基本概念退出返回本节1.5.3模块化设计返回主页1、2、模块化设计的优缺点3、模块化设计的步骤（1）（2）（3）明确任务建立功能结构图4、图6合理确定产品的系列型谱和参数下一页模块是具有一定功能的零件、组件或部件。模块上具有特定的联接表面和联接方法，以保证相互组合的互换性和精确度。模块化设计是提高产品质量、降低成本、加快设计进度、进行组合设计的重要途径。（1）（2）第一章机械制造装备设计方法退出返回本节1.5.4合理化工程返回主页进入下一节合理化工程是一种管理哲理。合理化工程的主要目的是采用先进的信息处理技术，进行产品结构的重组、产品设计开发过程的重组和设计/管理系统信息集成，尽可能减少产品零部件的类别数，从而缩短产品的开发周期，提高产品设计质量。第一章机械制造装备设计方法1.6机械制造装备设计的评价一、技术经济评价二、可靠性评价三、人机工程学评价上一页下一页退出返回主页四、结构工艺性评价五、产品造型评价六、标准化评价返回本章第一章机械制造装备设计方法建立目标系统和确定评价标准退出返回本节1.6.1技术经济评价返回主页1、2、确定重要性系数图74、确定各设计方案的评价分数总权重值ZQj技术评价Tj经济评价Ej:经济评价是理想生产成本CL与实际生产成本Cs之比,即:Ej=CL/Cs技术经济评价的步骤3、5、7、6、通常理想成本CL应低于市场同类产品最低价格的70%。经济评价Ej越大，代表经济效果越好，Ej=1的方案经济上最理想。如经济评价值小于0.7，说明方案的实际生产成本大于市场同类产品的最低价，一般不予考虑。技术经济评价TEj:当Tj和Ej的值相差不太悬殊时，可用均值法计算Ej值：TEj=（Tj+Ej）/2当Tj和Ej的值相差很悬殊时，建议用双曲线法计算Ej值：TEj=Tj+Ej下一页第一章机械制造装备设计方法可靠性特征量退出返回本节1.6.2可靠性评价返回主页1、2、可靠性预测下一页产品可靠性指标可靠性维修性有效性耐久性安全性可靠度可靠寿命累积失效概率失效率平均寿命平均修复时间修复率维修度极限有效度平均有效度瞬时有效度可靠性指标的分配3、第一章机械制造装备设计方法1、人因素方面2、机器因素方面3、环境因素方面4、人机系统方面退出返回本节1.6.3人机工程学评价返回主页下一页第一章机械制造装备设计方法加工工艺性装配工艺性退出返回本节1.6.4结构工艺性评价返回主页1、2、下一页3、维修工艺性结构工艺性评价的目的是降低生产成本、缩短生产时间、提高产品质量。结构工艺性应从加工、装配、维修和运输等方面来评价。第一章机械制造装备设计方法产品造型设计产品色彩退出返回本节1.6.5产品造型评价返回主页1、2、下一页机械产品的造型的总原则是经济实用、美观大方。“经济”指的是造型成本低，并有助于提高产品的可靠性、寿命和人机界面。