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绪论制造业在国民经济中的地位、作用和发展概况机械制造业是国民经济的基础产业，它为国民经济各部门的发展提供所需的机器、工具等机械装备。据统计，美国68%的社会财富来源于制造业，日本国民总产值的49%是由制造业提供的，中国的制造业在工业总产值中也占有40%的比例。可以说，没有发达的制造业就不可能有国家的真正繁荣和富强，机械制造业的发展规模和水平是反映国民经济实力和科学水平的重要标志之一。第一产业第三产业第二产业农林牧鱼业建筑业工业金融保险业等12个产业部门制造业电力、煤气和水的生产和供应业采掘业●制造业在产业部门分类中的位置压力加工油漆车身装配内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配车身安装最后试验发动机装配发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆机械加工自动线热处理汽车生产物流示意图■我国制造技术发展现状快速成型制造技术由起步迈向成熟，应用初具规模精密成形与加工技术水平大幅度提高，在汽车零部件、重大装备制造中获广泛应用计算机辅助设计（CAD）技术得到了普及，提高了企业设计和产品开发能力热加工工艺模拟优化技术取得重要进展，使材料热加工逐步由“技艺”走向“科学”激光加工在基础研究和技术开发方面有实质性进展，产业应用获得一定经济效益数控技术取得重要进展，国内市场占有率有所提高现场总线智能仪表研究开发获重要进展，应用已有一定基础微型机械研究进展迅速，标志着先进制造技术正向微观领域扩展■我国制造业所取得的主要成就改革开放前工业运输冶炼军事民用独立自主自力更生12000吨自由锻造水压机30000吨模锻水压机辊宽2800毫米热轧和冷轧铝板轧机辊宽700毫米二十辊极薄带钢轧机……锻轧火车车轮和轮箍成套设备攀枝花钢铁公司成套设备葛洲坝工程转浆式水轮发电机组等“两弹一星”核动力潜艇歼击机主战坦克改革开放后引进、消化吸收、创新激光照排机北京正负电子对撞机数字程控交换机曙光、银河及神威高性能计算机秦山300兆核电站宝钢三期工程成套设备500千伏输变电成套设备300兆瓦和600兆瓦亚临火电发电机组石油加氢裂化和精制成套设备年产50万吨腈纶大型化工成套设备大露天矿成套设备年产1～2千万吨级不同开采工艺的露天矿采掘和年产500万吨级井下矿采掘成套设备6000米电驱动沙漠石油钻机港口大型设备大型高技术民用船舶新型铁路机车车辆猎豹轰炸机新舟60新一代支线客机■我国制造业存在的主要问题24028亿美元187815亿元1935亿美元13272亿元2851亿美元12930亿元2004年世界500强前12个企业中国国有及规模以上非国有企业美国通用汽车公司中国交通运输设备行业英国石油公司中国石化行业规模小外商累计在中国投资总额为5621亿美元中国企业累计对外直接投资为370亿美元1998－2004年西方先进国家企业的研发投入占主营业务收入的8%-10%2005年资本少缺少资本带来的问题及其连锁反应，一直是困扰着中国制造业快速发展的主要瓶颈优质高效低耗工艺的普及率不足10%数控机床、精密设备不足5%90%以上高档数控机床、100%的光纤制造装备、85%的集成电路（IC）制造装备、80%的石化装备、70%的轿车工业装备依赖进口制造业增加值率26.2%信息产业及相关设备制造业增加值率超过57％22％美国等发达国家中国美国日本德国49.2％48.2％37.9％效率低英国美国日本德国法国与近年来中国制造业规模迅速扩大相比，其产业技术进步比较缓慢，在国际技术竞争中的状况并不乐观，在知识产权、技术和品牌等方面甚至日益形成显著的对外依赖。中国在知识产权上对外依赖典型产品中技术源于本国98.4%43%制造业新产品贡献率52%5.9%产品开发周期3-6个月12-24个月主导产品平均生命周期3年10.5年美国等发达国家中国技术创新能力十分薄弱轻工纺织制造业30.52%资源加工工业34.29%机械电子制造业33.63%其他1.56%所占比重低于工业发达国家（46%）产业结构不尽合理100%50%25%75%美国日本德国法国英国中国机械电子制造业所占比重明显低于工业发达国家制造业工业增加值机械电子制造业（1997）46.6%39.8%38.8%46.6%44.1%33.63%机电产品制造业比重低■制造业不是“夕阳工业”20世纪70年代把制造业称为“夕阳工业”,结果导致美国80年代的经济衰退80年代后期重新提出“制造业仍是美国的经济基础”，要“促进先进制造技术的发展”1991年,白宫科学技术政策办公室发表了总数为22项的美国国家关键技术，其中制造技术占4项，标志着美国科技政策的转变美国的教训克林顿时代大力支持制造业，把先进制造技术列为六大国防关键技术之首美国在机械工业、汽车工业、航空工业及信息产业等方面取得了明显的进展，使美国的经济连续8年取得了2-3%的增长率，而且还同时保持低通胀率和低失业率。日本的经验汽车制造上世纪70-80年代，占领了全世界的市场，大举进入了美国市场重视制造业微电子制造日产的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件1991年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争是靠日本的芯片。“日本的芯片打败了伊拉克的钢片”东南亚经济危机1998一个国家，如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房地产、信息、服务业上，而无自己的制造业，这个国家的经济就容易形成泡沫经济，一有风吹草动就会产生经济危机！！新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经济危机的影响小一些。瑞士的经验发达的制造业BECDA手表国际驰名军刀风靡全球精密机械产品出口量是我国的8倍国家人口仅700万年人均国民生产总值达4.3万美元以上，居世界第一位信息化不能取代制造业推进信息化是覆盖我国现代化建设全局的战略举措，但是……信息化互联网软件提高效率的工具不能生产粮食、布匹不能生产汽车、电脑不能……信息技术的发展不可能取代作为国民经济基础的农业和作为国家实力支柱的工业尤其是制造业，一切信息等先进技术及产业离开了制造业将无从谈起。制造业不是夕阳产业！！1.2.4制造业的发展趋势绿色制造面对日趋严峻的资源和环境约束，世界各国都在制定可持续发展规划德国制定了《产品回收法规》日本提出了减量化、再利用再循环3R战略美国提出了再制造及无废弃物制造的新理念排放CO2、SO2NOX投入产出中国提出4R战略（Reduce减量化,Reuse再利用,Recycle再循环,Remanufacture再制造）与高新技术融合今后的制造将是基于科学的制造！科学技术的迅猛发展对制造科技带来了深刻的变化。制造已经从经验走向科学，从追求生产率和优化产品的可制造性走向可预测性的高品质、高技术含量产品的研究与开发。与信息技术相融合极端条件下制造信息技术与制造技术相融合将进一步给制造技术带来巨大，甚至是革命性的变化。设计及制造过程的数字化、信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出产品或装备，而且要努力实现大型复杂产品一次开发成功。在经济全球化的格局下，基于网络的设计与制造技术将得到广泛应用，制造装备和制造系统的柔性与可重组将成为21世纪制造技术的显著特点。极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的产品、器件和系统。当前极端制造集中表现在巨系统制造、强场(如强能量场)、微细制造及超精密制造等。现代机械制造技术的发展方向■机械制造工艺方法的进一步完善与创新●刀具材料（硬质合金刀具、兔层硬质合金刀具、新型陶瓷刀具等）●测试手段（如扫描电镜、电子探针、激光等)●超高速切削●难加工材料和新型工程材料切削技术的研究●自动化生产中刀具和工具系统的开发和研究●磨削加工（高速和强力磨削、高精度和成形磨削、砂带磨削和超硬磨料磨削）●特种加工（适应新材料、高精度等要求）■机械加工技术向高精度方向发展要实现精密和超精密加工，不仅要具有精密程度与其匹配的加工设备和加工工具，而且还要有与之相适应的加工环境、计量手段、误差补偿技术及相应的仪器设备，以及超精密加工的切削机理和高素质的操作者。超精密加工必须在超稳定的加工环境下进行，具体是指恒温、防振和超净三方面的条件。■机械加工技术向自动化方向发展●第一阶段（自动化单机和自动生产线）●第二阶段（数控机床、加工中心）●第三阶段（柔性制造系统FMS和柔性生产线FML）●第四阶段（计算机集成制造系统CIMS)●第五阶段（以CIMS基础的现代集成制造系统——“六化”：数字化、网络化、虚拟化、智能化、绿色化、集成化）数控加工工艺的概念数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。数控加工工艺过程数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。数控加工工艺设计的主要内容选择并确定进行数控加工的内容数控加工的工艺分析零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定制定数控加工工艺方案确定工步和进给路线选择数控机床的类型选择和设计刀具、夹具与量具确定切削参数编写、校验和修改加工程序首件试加工与现场问题处理数控加工工艺技术文件的定型与归档数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。1、数控加工工艺内容要求更加具体、详细普通加工工艺许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。数控加工工艺所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。2、数控加工工艺要求更严密、精确普通加工工艺数控加工工艺加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导致严重的后果。攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续加工。普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求，而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。例如在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。根据差补原理分析，在数控系统已定的条件下，进给速度越快，则插补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响非常明显。4、考虑进给速度对零件形状精度的影响制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编程序只能推倒重来。5、强调刀具选择的重要性6、数控加工工艺的特殊要求由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也较高。数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。7、数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个