1-金工实习概论ppt(清华大学)

李双寿Email:[e-mail]一、课程简介二、了解制造三、学什么？四、怎么学！五、注意事项六、安全事项一、课程简介《机械制造实习》（《金工实习》）是一门以实践教学为主体，理论与实践高度结合的综合性技术基础课程。历史可追溯到1922年，清华学校在土木工程馆建造“手工教室”，作为学生工艺实习场所，接纳学生进行木工和金工的基本训练；从1988年开始，本课程连续5次获得清华大学校级一类课程称号；于1997年进入校级核心课程建设行列；于2002年，第一批进入校级精品课程建设行列；2004年，获评北京市和国家级精品课程。课程目标学习制造工程知识增强工程实践能力提高综合素质（包括工程素质）培养创新精神和创新能力课程的特殊性教学内容丰富。每个学生都要完成铸造、锻造、冲压、焊接、车、铣、磨、数控加工、特种加工、3d打印、热加工实验等多个教学环节，涵盖了机械制造的全过程。教学环节多样有理论课、实验课、现场工艺课、综合训练、师傅示范讲解和学生动手操作等。在教学车间操作生产性设备，加工教学产品。实习课程由教师、实验员、一线辅导工人等约50余名指导人员共同完成，成绩判定由多项内容来综合评价。动手操作、实习报告、工艺知识考核、思想小节和创新思维报告等。二、了解制造1.制造概念的演变制造：(Manufacturing):最早概念：制作，将原材料加工成器物。狭义：机电产品的机械加工工艺过程广义：是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。（国际生产工程学会，1990年）产品从概念到实现的全生命周期PLM（ProductLifecycleManagement）制造系统：是制造业的基本组成实体。结构：是制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、能源等）、软件（制造理论、工艺、信息等）、人员所组成的具有特定功能的有机整体。功能：输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人力...）通过制造过程输出产品过程：制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、售后服务、报废、回收、再利用等。成形制造：不仅为加工制造过程提供毛坯零件，而且可以直接将原材料加工为最终产品。可以通过控制产品的内部组织结构而控制产品的性能。主要包括铸造成形、塑性成形、材料连接、材料改性，以及激光加工、注射成形和粉末冶金等等。加工制造：机械加工是指在制品上钻孔、切螺纹和车削等操作，制作零部件，用以补充成型过程的不足。制造技术（ManufacturingTechnology)按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物资工具，将原材料物化为人类所需产品的工程技术。使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称设计Design：是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。通过这个过程用计划书的形式，创造出执行预定功能的产品、操作工序和系统。－－美国国家科学基金会开发Develop：是指在进行商业性生产或使用前，将研究成果或其他知识应用于某项计划或设计，以生产出新的或具有实质性改进的材料、装置、产品等。是把设计方案转变为物理形式的过程.制造工艺Processing：实质是加工，即生产中直接改变原材料形状、尺寸和性能使之变成成品的过程。涉及到原理、流程、条件、效益，也就是要解决能不能加工?怎样加工?用什么方法加工?花多大代价加工等一系列问题。2.制造工程的演变制造工程：是研究如何将基础学科和技术学科转化为专业生产技术、工程技术和工艺流程与科学的方法。1987年美国制造工程师学会：制造工程是工程专业的一个分支。制造工程学科除了包含工程材料、成型技术、加工工艺外，还包含制造自动化以及相应的传感测试和监控技术等它要求具体了解、应用和控制制造过程中各个工程程序和工业产品的生产方法所必需的教育和经验；还要求具有设计制造流程的能力，研究和开发新的工具，机器和设备的能力，研究和开发新的工艺过程的能力，并且将它们综合成为一个系统，以达到用最少的费用生产出高质量的产品。制造工程的功能的演变：最初仅限于使用工具制造物品；而后逐渐地将制造过程同与其有关的因素作为一个整体来考虑。随着科学技术的进步，除了设计和生产以外，现代制造工程功能还包括企业活动的其他方面，如产品的研究与开发、市场和销售服务等。现代制造工程是一个系统工程。一个以制造科学为基础的、由制造模式和制造技术构成的、对制造资源和制造信息进行加工处理的有机整体。是传统制造工程与计算机技术、数控技术、信息技术、控制论及系统科学等学科相结合的产物。综合性学科，它的研究对象是制造系统，制造系统是对制造企业的科学描述。3.制造业的演变制造业（ManufacturingIndustry)：将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等）利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。指对原材料进行加工以及对零部件进行装配的工业部门的总称。制造业分类：•根据在生产中使用的物质形态：离散制造：产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序的加工最终装配而成。例如火箭、飞机、武器装备、船舶、电子设备、机床、汽车等制造业，都属于离散制造型企业。流程制造：是指被加工对像不间断地通过生产设备，通过一系列的加工装置使原材料进行化学或物理变化，最终得到产品。如化工、造纸、钢铁等行业。•根据工业部门来分类1994年，制造业17个种类。第一块5个行业，是轻工业、纺织工业和日用品的制造；第二块也是5个行业，主要是资源加工，包括石油化工、橡胶、非金属、金属冶炼；第三是是7个行业，为机械、电子类制造业。3.制造业生产模式的演变生产模式：是一种制造哲理的体现，并具体表现为生产系统和管理方式的集成。即它支持制造业企业的发展战略，包括了与一定的社会生产力发展水平相适应的企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作方式的总和。大批量定制(MassCustomization，MC)：是一种集企业、客户、供应商和环境等于一体，在系统思想指导下，用整体优化的观点，充分利用企业已有的各种资源，在标准化技术、现代设计方法学、信息技术和先进制造技术等的支持下，根据客户的个性化需求，以大批量生产的低成本、高质量和高效率提供定制产品和服务的生产方式。表6-6不同行业、不同产品的大批量定制行业产品过去的生产方式大批量定制的特点典型案例汽车大批量生产市场细分化；产品模块化；总线模块化；企业模块化；采购和销售网络化日本丰田汽车公司承诺以普通市场价在5天内交付客户定制的汽车；美国三大汽车公司的电子商务市场家电大批量生产色彩多样化，功能组合化；“你设计我生产”；企业定制，商家包销伊莱克斯推出可根据客户要求自由选配零部件的冰箱；海尔集团的B2B2C的全球定制模式计算机大批量生产从掌上计算机、个人计算机到服务器都在朝大批量定制方向发展美国戴尔计算机公司产品直销；中国曙光计算机公司的“定制服务器”服装大批量生产面料定制；自动量体；服装CAD；生产线的定制；自动化缝纫系统雅戈尔公司西服的大批量定制建筑大批量生产住宅定制；户型的“元素设计法”万通的独立住宅定制与服务系统；北京锦绣大地公司的“元素设计法”家具大批量生产CAD/CAM一体化；数控加工家具制造商米勒公司让客户自行定制产品窗户大批量生产虚拟设计；网络化制造；订单跟踪美国的安德森窗户公司的虚拟设计软件和窗户的大批量定制软家装大批量生产高速数码喷射印花机生产个性化的面料，网上协同设计杭州宏华计算机技术有限公司“软家装”网站和设计生产系统音像产品大批量生产网上定制IBM提供的直接在网上下载定制CD的技术工具食品大批量生产网上定制巧克力的定制网站医药大批量生产为病人量身制药，把副作用减少到最低程度，同时充分发挥药性定制维生素片的网站印刷大批量生产印前、印刷、印后三个部分的个性化，彩色桌面出版系统；数字印刷机个性化请帖、个性化贺卡手机大批量生产自编铃音、自定义开机画面、改变手机外壳个人色彩极强的手机制鞋大批量生产网上定制从外观到穿着都让客户满意飞机多品种小批量生产模块化设计；将零部件分为通用件、可选件和专用件波音公司在开发777机型的过程中采用了模块化设计工业汽轮机定制生产模块化设计西门子公司的工业汽轮机船舶定制生产模块化造船技术；以“中间产品”来组织专业化的生产线；成组技术美国SEAMOD工程；海浪级潜艇的模块化设计制造；俄罗斯核潜艇的模块化设计软件定制生产组件技术；软件重用管理软件的大批量定制4.制造业产品的演变产品：制造过程的结果。产品有四种通用的类别服务(如:商贸、运输)；软件(如:计算机程序、字典)；硬件(如:发动机机械零件、电视机)；流程性材料(如:润滑油)。案例：“汽车”组成硬件：如汽车齿轮，发动机，车身等；流程性材料：如燃料、冷却液、电流等；软件：如发动机控制软件、汽车说明书、驾驶员手册等；服务：如销售人员所做的操作说明。他最主要的产品设计理念在于，将产品更多地整合到用户生活中。设计哲学：设计3.0口号：让产品有意义。5.制造业面临的竞争和挑战国际形势的变化焦点由军备竞赛转向全球范围内的以科技为先导，经济为基础、军事为后盾的综合国力的较量。消费观念的变化消费者的行为更具选择性：批量生产的产品逐步被个性化、多样化产品所代替制造业“服务”：产品生产与产品服务的界限越来越模糊、不满足感增加。标志：波音777的设计和制造•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年（而波音757、767约9-10年）更大的利润，每架777，$1.4亿基于分布式CAD/CAM系统在8台IBM大型计算机ES/9000和IBM5080～5086图形终端，发现零件干涉2500处，减少工程更改50％以上设计、工艺、制造、供应商、潜在用户的工作小组，7000人参加；采用并行工程的模式。Internet将发动机供应商GE、HP和诺依斯罗斯联在一起。63M长的波音777，装配准误差仅0.58mm.来源来源::BullingerBullinger7880828486889092994962时间46810平均产品寿命TL平均开发时间TDTDTL年数1）知识－技术－产品更新的周期更短来源来源::BullingerBullinger7880828486889092994962时间46810平均产品寿命TL平均开发时间TDTDTL年数1）知识－技术－产品更新的周期更短制造业市场竞争的新特点研制周期交付周期研制周期01234567891070772773774775776777751596263727290年57646871828194.5(年)研制周期交付周期研制周期交付周期研制周期01234567891070772773774775776777751596263727290年57646871828194.5(年)波音各种机型研制交付周期比较2）产品批量更小；汽车生产：大批量生产→大批量定制生产；3）顾客对产品功能、性能、质量的要求更高；4）能参与全球竞争的企业更多；5）跨国公司的垄断性更明显；6）企业的兼并重组更激烈、更动荡；7）一般水平的产品及制造能力严重过剩；8）人口老龄化更严重；9）环保意识、绿色制造呼声更强。制造全球化和贸易自由化原因：世界自由贸易体制进一步完善全球交通运输进一步完善全球通讯网络建立国际经济合作与交往日益紧密导致：全球产业界结构大调整世界逐步形成一个统一的大市场使得：供应与需求国家化、国际化，不同时间、地区、国家，市场需求有波动对于同一用户、同一产品，可供选择的市场国际化、竞争国际化科技进步与信息社会化：•从微电子、信息、新材料、系统科学所代表的新一