機械制造技術概論(完整版)

　　

【正文】 藝過程設計 JLBM11）結構簡單，使用方便2）對零件形狀（特別是回轉類零件）描述較完善3）適用范圍較廣（設計、工藝、管理 成組技術在設計、制造工藝及生產管理中的應用43郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 零件分類編碼系統零件分類編碼系統216。 4GT發展過程： 成組加工 → 成組工藝 → 成組技術 → 成組生產系統41郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 我國我國 GT20世紀 ★★ 作業熟練程度增加，提高生產率。 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 39郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 圖 110組技術的客觀基礎。 以上工件直徑不足 機床利用率機床利用率Q生產成本Q0圖 18 216。大批量生產方式特點大批量生產方式特點 ———— 生產周期短，生產效率高，生生產周期短，生產效率高，生產成本低，產品質量好產成本低，產品質量好 挑戰與機遇并存。 是重中之重。 美國：約美國：約 1/4人口直接從事制造業，其余人口中又有約半人口直接從事制造業，其余人口中又有約半數人所做工作與制造業有關。 進入進入 21世紀，制造技術向世紀，制造技術向 自動化、柔性化、集成化、智自動化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化能化、精密化和清潔化 的方向發展。20世紀世紀 29項重大發明，項重大發明， 19項是美國搞的，但大批產品是日項是美國搞的，但大批產品是日本生產出來的本生產出來的216。世界上遙遙領先。大約大約 70年（年（ 16601730）） 216。 制造技術制造技術郭德偉216。在商品經濟高度發展的今天，科學與技術的界限開在商品經濟高度發展的今天，科學與技術的界限開始變得模糊，純粹的科學研究不斷萎縮始變得模糊，純粹的科學研究不斷萎縮 ,原因是得不到原因是得不到足夠的經費支持，許多科學研究從一開始就有明確的足夠的經費支持，許多科學研究從一開始就有明確的應用前景（例如應用前景（例如 :超導技術、克隆技術等）。車身安裝 ? CIRP是機械工程領域學術地位最高的國際學術組織，總部設在法國巴黎。）成立于 1951年，原名為國際生產工程研究會（ InternationalEngineering),(CIRP是法語的縮寫 Coll232。聯系的運作和活動。、檢驗、包裝等具體操作（物質流）。 216。 生產與制造生產與制造geInstitution該組織現有來自四十多個國家的 145名院士。制造系統功能結構經營管理信息流生產管理信息流技術信息流物質流用戶、市 場 與 外 部 環 境經營管理市場與銷售研究與開發資源管理財務生產管理工程設計采購車間制造（加工、裝配、檢驗、輸送、存儲 … ）質量控制 制造系統制造系統郭德偉制造系統特性制造系統特性軟件硬件圖 13制造系統可視為若干硬件的集合體。程序特性程序特性l手段包括手段包括216。超導技術、克隆技術等）。 216。美國進口人才、蘇聯進口設備、日本進口技術美國進口人才、蘇聯進口設備、日本進口技術 216。 20世紀初，福特汽車生產線，泰勒科學管理方法，標志世紀初，福特汽車生產線，泰勒科學管理方法，標志自動化時代到來（以大量生產為特征自動化時代到來（以大量生產為特征 —— Mass的方向發展。數人所做工作與制造業有關。216。返回郭德偉 制造業在國民經濟中的地位制造業在國民經濟中的地位 1963年1983年美日兩國汽車產量在世界市場所占份額30%40%4%65%郭德偉 制造業在國民經濟中的地位制造業在國民經濟中的地位 圖 110 多軸數控機床 改進核潛艇性能經濟領域：產品競爭力軍事領域：東芝事件1980年東芝公司和康士堡公司同意向蘇聯提供四臺MBP—11OS 型九軸數控大型船用螺旋槳銑床，此項合同成交額達 37億日元 。挑戰與機遇并存。處于產業鏈低端，受人盤剝處于產業鏈低端，受人盤剝 （中國汽車產量世界之首，但自主品牌寥寥無幾）（中國汽車產量世界之首，但自主品牌寥寥無幾）神九郭德偉 我國機械制造業面臨的機遇和挑戰我國機械制造業面臨的機遇和挑戰返回郭德偉機械制造技術基礎機械制造技術基礎第第 1章章 概述概述Introduction 先進制造哲理與先進制造哲理與先進生產模式先進生產模式Advanced Manufacturing Philosophy and Production Model 郭德偉大批量生產方式的產生大批量生產方式的產生 216。批量法則以成本分析為基礎。對式（對式（ 12）求導，并令其導數為）求導，并令其導數為 0，可得到最低單件成，可得到最低單件成本對應的產量本對應的產量 Q0：： 生產成本與生產量的關系CACSCFCA ———— 產品全生命周期總生產成本；產品全生命周期總生產成本；CF ———— 固定成本；固定成本；Cs ———— 單位生產成本；單位生產成本；Q ———— 生產產品總數量生產產品總數量 .32郭德偉專業化協作與擴散生產專業化協作與擴散生產 216。批量法則批量法則100mm，機床利用率極低。在多品種、中小批量生產中，加工時間僅占生產時間的約 5％，其余 5％ 運輸與等待時間制造周期加工時間圖 1936郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 結構相似零件組工藝相似零件組返回 37郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 標準件 復雜件相似件20～25%70% 5～ 10%零件復雜程度零件出現頻數圖 111 機械制造領域中定義：將多種零件（部件或產品）機械制造領域中定義：將多種零件（部件或產品）按其相似性分類成組，并以這些零件組（部件組或產按其相似性分類成組，并以這些零件組（部件組或產品組）為基礎組織生產，實現多品種、中小批量生產品組）為基礎組織生產，實現多品種、中小批量生產的產品設計、制造工藝和生產管理的合理化。作業熟練程度增加，提高生產率。20世紀 70年代，美國、日本接受成組技術，并迅速與計算機技術聯系在一起，使其得到更好的應用。發展簡況發展簡況★★ 個試點單位，并組織制定了兩個編碼系統（ JCBM1， JLBM1），對 基本概念基本概念 ———— 零件分類編碼系統是用字符（數字、字母或符號）對零件有關特征進行描述和識別的一套特定的規則和依據?！?）4）工藝信息反映不夠充分5）對非回轉類零件描述較粗糙44郭德偉圖 aOpitz分類編碼系統 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 48郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 00102110305073649郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 68230010505353350郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 1） 綜合零件法綜合零件法 將零件組內所有零件的工藝內容綜合在一起，形成成組工藝。綜合零件實際零件【例】 成組單元布置形式加工單元設計加工單元設計a）機群式布局 G G GD DM M進出料口 L L L L L L A AM Mb）成組單元布局 L L L M M D D G G A出料口進料口 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 54郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 圖 125 FMS自動倉庫工廠計算機中央計算機 物流控制計算機信 網 —— 班次② ）。設計標準化是工藝標準化的前提。成組技術在加工工藝方面的應用成組技術在加工工藝方面的應用61郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） 62郭德偉 成組技術成組技術 （（ Group Technology—GT）） ◆◆ “孤島孤島 ”。 20世紀世紀 80年代中、后期，年代中、后期， CIM逐漸開始實施，并顯示出逐漸開始實施，并顯示出明顯的效益明顯的效益 ———— 提高企業的生產率和市場競爭能力。世界大市場的發展，使競爭更加激烈，這一方面極大地促進了社會的發展，使競爭更加激烈，這一方面極大地促進了社會的發展，另一方面也給企業造成了嚴酷的另一方面也給企業造成了嚴酷的 “生存環境生存環境 ”。為實現這一目標，為實現這一目標， CIM是一種強有力的形式。216。★★ ★★ Innovation（創新） —— “3J”（ Just in time， Just in case， Just in supply）等概念相聯系 。CIMS功能模型CIMS的體系結構的體系結構指以信息的觀點建立的企業模型框架（或功能模型）。216。AMRF863自動化領域組織結構自動化領域專家委員會CIM主題專家組CIM專題專家小組郭德偉 計算機集成制造計算機集成制造 （（ CIM）） ◆◆ 自頂向下設計與自下而上實現相結合?！狢ASA/SME 頒發的 “University LEAD Award”郭德偉 計算機集成制造計算機集成制造 （（ CIM）） CAD/CAPP/CAM工程DB日作業計劃計劃DB計劃管理系統仿真監控DBNCDB調度生產監控管理實時 DB車削 MC 立式 MC 臥式 MC 物流 刀具 裝夾 測量 運輸車物流DB刀具DB夾具DB單元控制圖圖 132 CIMSERC 4級遞階控制結構級遞階控制結構郭德偉 計算機集成制造計算機集成制造 （（ CIM）） 216。作模式。 CIM 著眼于信息集成與信息共享，通過網絡與數據庫將著眼于信息集成與信息共享，通過網絡與數據庫將自動化孤島集成起來。CE與與 CIM具有相同的背景具有相同的背景郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） 圖 133CE的核心是產品及其相關過程（加工工藝、裝配、檢測、質量控制、銷售、售后服務 … ）設計的集成。產品設計在產品壽命循環中占有重要的地位，它決定了產品制造成本的 70～ 80％。便于加工和裝配的設計規則設計規則 包含內容 效益減少零件 連接盡量少用螺紋連接采用卡扣、 粘接等快速連接方法減少裝配工作量，便于實現自動裝配設計多功能零件 如緊固件和密封件合二而一 減少裝配工作量減少調整環節 盡量減少裝配時的調整環節減少裝配工作量，便于裝配少用柔性零件盡量少用橡膠件、皮帶、電纜等在裝配中難于處理的柔性零件減少裝配工作量，便于裝配加工結構工藝性采用凈成形和近凈成形技術零件結構、形狀盡量簡單，便于加工減少加工面選用便于加工的材料制定合理的精度和表面粗糙度要求對規定的要求可以方便地進行檢驗避免零件上出現不必要的特征充分考慮企業的加工能力減少機械加工工作量，便于加工，便于 檢驗，降低加工成本，減少外協加工郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） B055支架（減少零件數量）郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） B055支架沖壓過程（采用級進模）郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） B055支架工步分解郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） 立式加工中心模塊劃分郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） 零件結構工藝性分析示例a） b）c） d）留退刀槽留退刀空間郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） e） f）g） h）i） j）零件結構工藝性分析示例留退刀槽留退刀空間郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） k） l）m） n）o） p）零件結構工藝性分析示例留越程槽留平臺留工具加工空間郭德偉 并行工程并行工程 （（ CE）） q） r）s） t）u） v）零件結構工藝性分