中国制造业及发展_PPT（PPT74页)

制造业及发展东北石油大学机械科学与工程学院杨松山第1章制造业制造业是指对原材料(采掘业的产品和农产品)进行加工或再加工，以及对零部件装配工业的总称；制造业一般有消费品制造业、轻工业品制造业和重工业品型制造业、民用产品制造业和军工产品制造业以及传统制造业和现代制造业之分；工业化发达国家大约1/4的人口从事制造业，70%～80%的物质财富来自于制造业。制造业在我国工业总产值中所占比重42.47%57.53%制造业其它1.1物质生产贯穿人类历史材料、能源和信息是人类社会经济的三大重要支柱。人类社会经济发展的历史，就是人类利用材料、能源和信息进行物质生产的历史；材料、能源和信息领域的任何技术革命，必然导致生产方式的革命和生产力发展的飞跃。物质生产材料产品信息能源1.2传统制造业制造业创造了人类人与猿相分离，是由于人学会了双足行走和用手制造并使用工具，这是人类进化的关键一步。随着狩猎和采集技术的改进，人们制造的工具日趋精细，种类越来越多，出现了有组织的石料开采和加工，形成了原始制造业。使用工具、制造工具，即原始的制造技术和生产方式的改变引发了古猿进化的改辙，驱引他们用脑思维，脑容量逐渐增大，经选择遗传而与猿类分离，变成堂堂直立的人类。原始的工具制造是人类社会制造业的最早萌芽。制造业是产业革命的主力军第一次工业革命———从1765年瓦特发明蒸汽机算起已延续了247年。这场波澜壮阔的工业革命使人类的生产和生活方式发生了不可逆转的伟大变化；第二次工业革命———电气化发生在19世纪后半叶和20世纪初；信息时代是以1948年美国贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克利发明晶体管，1958年制成第一台固体元件计算机为开端，晶体管的发明和微电子制造技术的飞速发展，开创了全新的计算机及信息时代。制造业发展史的启示蒸汽机和电机的应用，延伸了人的体力劳动，催生了工业革命，使人类社会通过工业化从农业社会发展到工业社会。以计算机为核心的现代信息技术的应用，则延伸了人的脑力劳动，引发了新的工业革命，使人类社会通过信息化从工业社会发展到信息社会，信息化是信息时代的工业革命。农业社会工业社会信息社会工业化工业革命信息化新的工业革命1.3人类从工业化到信息化的里程碑1765年——蒸汽机的发明拉开工业化革命序幕；1901年发达国家进入工业化革命；1948年——晶体管发明；1952年——第一台数控机床；1958年——第一台固体元件计算机；1959年——第一块集成电路；1960年——ALGOL计算机语言；1964年——大型电子计算机IBM360系列；1969年——互联网诞生；1971年——用大规模集成电路组成的微处理机；1977年——个人计算机及PC机；1989年——万维网（）诞生；在短短的40年时间内，信息技术使我们的生活发生了质的变化，世界全面转向信息化时代。1.4制造业发展的重要阶段第一阶段－－手工单件生产；第二阶段－－机器单件生产；第三阶段－－自动化生产线；第四阶段－－现代集成制造。□手工生产（第1阶段）用手工劳动或运用简单的生产工具从事生产活动。包括完全用手工或使用手工工具进行的生产，利用人力或畜力从事运输或装卸工作，凭眼力或各种手工量具进行检查检验活动等。手工生产是工业生产的最初形式，开始从属于农业，习称家庭手工业，逐步发展成为协作生产的手工业作坊和工场手工业。□单件生产（第2阶段）单件生产是指产品品种多，而每一种产品的结构、尺寸不同，且产量很少，各个工作地点的加工对象经常改变，且很少重复的生产类型。单件生产的特点1、产品品种繁多，而每一种产品的产量仅一台（件）或少数几台（件）。2、大部分产品一次生产就不再重复生产，有的虽会重复生产，但是没有固定的重复期。3、生产稳定性差，工艺化程度低，大多数工作地要承担很多道工序。□自动化生产线（第3阶段）自动化生产线是产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则，配备生产某种产品（零、部件）所需要的各种设备和各工种的工人，负责完成某种产品（零、部件）的全部制造工作，对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。自动化生产线是在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“稳，准，快”。采用自动生产线不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。□现代集成制造（第4阶段）柔性制造系统（FMS）(FlexibleManufactureSystem)，是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息三个子系统组成，在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。柔性制造技术是集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。所谓“柔性”，即灵活性，主要表现在：①生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换；②对加工产品的批量可根据需要迅速调整；③对加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产；④可迅速而有效地综合应用新技术；⑤对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。采用柔性制造技术的企业，平时能满足品种多变而批量很小的生产需求，战时能迅速扩大生产能力。计算机集成制造CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystems）􀂆CIMS是通过计算机硬软件综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术将企业生产的全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。第2章成组技术2.1成组技术的基本原理2.2零件分类编码系统2.3零件的分组方法2.4成组技术的应用及其经济效益（1）成组技术的基本概念传统小批量生产方式的缺点产量小，生产周期长，限制了先进技术的采用，生产效率低生产准备工作量大生产计划、组织管理复杂化2.1成组技术的基本原理零件的相似性原理和成组技术的诞生大量统计资料表明，机械产品中相似件占70%（结构形状和加工工艺等相似）成组技术正是研究和利用了有关事物的相似性，将企业的各种产品、部件和零件，按一定的相似性准则分类编组，并以这些组为基础，组织生产环节，实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造、管理的合理化成组技术的实质复杂而多样的事物或信息中，有许多问题具有相似性，把相似问题分组，就能使复杂问题简化，从而找出解决这一组问题的同一方法或答案，并节省时间和精力实质：按零件的形状、尺寸、制造工艺的相似性，将零件分类归并成组（族），扩大零件的工艺批量，以便采用高效率的工艺方法和设备，使中小批量生产也能获得类似大批量流水生产的经济效益。成组技术成了CAD、CAPP、CAM、FMS等的技术基础Moretolearn成组技术能对同类问题给出统一的标准解决办法;避免产生解决同类问题方法的不统一与不必要的多样化;可重复利用解决同类问题已有的信息与资源正因为成组技术具有这些特点，所以它可以：简化生产技术准备工作，加快新产品的开发和上市速度有效扩大批量，以利经济合理地采用先进制造技术可以方便地组织专业化生产上世纪50年代，前苏联学者Mitrofanov首先提出成组技术原理，然后迅即在东欧（捷克等国）得到推广应用及至上世纪60年代，在西欧（德、法、英等国）和中国、日本传播应用美国则在上世纪80年代才接受GTGT经历了：成组加工成组工艺成组技术的发展过程2.2零件分类编码系统（1）概念分类——把事物划分成不同组的过程编码——对不同组的事物给予不同的代码零件分类编码——抽象地反映零件名称、功能、结构、形状、工艺特性、精度等信息的代码（符号）编码法则——对代码代表的意义所作出的明确规定和说明（2）原理成组技术的编码，必须充分反映机械零件的各种特征，这些特征包括：零件的结构和形状、各组成表面的类别及配置关系、零件材料及热处理、几何尺寸、加工精度和表面质量代码必须能唯一地区分产品零件族对零件分类编码系统的要求：充分、全面、准确地描述零件信息系统逻辑层次分明，结构合理容易被计算机理解和处理考虑与CAD、CAM的链接和企业的应用要求易于被工程人员理解，易于编程VUOSO分类编码系统原捷克斯洛伐克金属切削机床研究所为机床行业制订的一个系统。结构属于10进制4位码。（3）零件分类编码系统的示例回转体零件轴线上有有齿形、花键轴线上有无孔盲孔通孔无孔通孔01234Dmax(L/D)max040111~626341~80141~454681~20037803820039其它30VUOSO分类编码系统类级VUOSO分类编码系统（续）012340光滑或台阶圆柱齿有花键非金属1轴线上有螺纹其它铸件灰铸铁2轴线外有孔圆锥齿有花键球铁或铸钢3有槽或平面其它有色金属41+2蜗轮有花键各种型板线材和锻件普通探钢51+3其它优质和合金钢渗炭钢62+3多联齿有花键淬硬钢71+2+3其它热处理钢8锥面其它有花键其它合金钢9异形其它有色金属组型系统的基本特点类：描述零件基本轮廓形状。它决定了零件的主要工艺过程和主要表面的加工。级：很巧妙地用两个尺寸参数（D与L/D）进一步描述了零件的几何形状，同时也确定了零件的安装方法和所应选用的机床。型：描述次要的结构要素。它们是依附于主要轮廓形状上。因此，它们必须在主要轮廓形状经过粗或半精加工后方可加工。VUOSO分类编码系统中名词解释光滑或台阶轴线上有螺纹轴线外有孔零件分类编码的图例2322图2–1轴承端盖5075材料：QT400–17分类编码结果分类编码结果01761825115材料：45图2–2轴图2–3齿轮9040材料：40Cr分类编码结果4606（4）代码结构的类型层次式（又称单元码）：每一代码的含义都由前一级代码限定（各分支都必须定义）链式（矩阵式）（又称多元码）：码位上每一个数字都代表不同的信息，与前面的码位无关混合式（层次式和链式混合）：综合层次式和混合式代码的长处（5）零件的编码系统常用的分类编码系统有如下两种：奥匹兹（Opitz）分类编码系统德国亚琛工业大学的H·奥匹兹教授领导研制成功基本结构奥匹兹代码采用混合式代码结构；由9位代码组成，前5位为几何码（又称主码），分别代表零件的种类、基本形状、回转表面加工、平面加工、辅助孔、轮齿、型面加工；后4位为辅助码，分别代表主要尺寸（直径或边长）、材料类型、毛坯形状、加工精度；每一个码位有10个特征码.JLBM-1分类编码系统这是“机械工业成组技术零件分类编码系统”的汉语拼音缩写1985年由我国机械电子工业部设计研究总院负责制订采用混合式代码结构；由15位代码组成，第1、2位代码代表零件名称类别；第3~9位是形状与加工码（为主码）；第10~15位代码为辅助码，分别代表材料、毛坯原始形状、热处理、主要尺寸、加工精度；每一个码位有10个特征码2.3.1编码分组法目的：减少现有零件工艺过程的多样性扩大零件的工艺批量提高工艺设计的质量依据：根据零件的结构特征和工艺特征的相似性2.3零件的分组方法（1）方法：•视检法：由有经验的工艺师根据零件图样或实际零件及其制造过程，直观地凭经验判断零件的相似性，对零件进行分类成组；•生产流程分析法：按工艺特征相似性分类，先根据零件的工艺路线卡列出工艺路线表，再对生产流程进行分析、归纳、整理•编码分类法：采用特征码位法和码域法，扩大工艺批量；•特征码位法：在分类编码系统的各码位中，选取一些特征较强、对划分零件族影响较大的码位作为零件分组的主要依据，而其余码位则予以忽