机械制造工艺理论和技术的发展

逻辑性决策——常用决策树与决策表形式 逻辑性决策——常用决策树与决策表形式 决策树——由树根、节点、分支构成； 决策树——由树根、节点、分支构成；分支上方给出向一种状
态转换的可能性或条件（确定性条件） 条件满足，继续沿分支前进，实现逻辑“与” 条件不满足，回出发节点并转向另一分支，实现逻辑“或” 分支终点列出应采取的行动（决策行动）
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7.3.1 特种加工技术
特种加工概念
特种加工领域—— 特种加工又称为非传统性加工（ Non特种加工领域 ——特种加工又称为非传统性加工 （ NonTraditional Manufacturing-NTM） 。 特种加工的概念是相对 Manufacturing-NTM ） 的，其内容将随着加工技术的发展而变化。 其内容将随着加工技术的发展而变化。 特种加工方法种类 ——根据加工机理和所采用能源，可分为：
加工工艺
工艺装备 时间定额 工厂、车间设计
○
○
供应计划
○ ○ ○ ○ ○
生产周期
生产成本
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7.2.5 优化原理
优化原理——将已有优化方法应用到工艺问题 优化原理——将已有优化方法应用到工艺问题 优化目标—— 在保证质量前提下， 达到最高生产率 、 优化目标 ——在保证质量前提下 ， 达到最高生产率、 最 低成本或最大利润率 核心问题——建立和求解优化问题数学模型 核心问题——建立和求解优化问题数学模型
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7.3.1 特种加工技术
特种加工特点 特种加工方法主要不是依靠机械能， 特种加工方法主要不是依靠机械能 ， 而是用其它能量 （如电能、光能、声能、热能、化学能等）去除材料。 如电能、光能、声能、热能、化学能等）去除材料。 特种加工方法由于工具不受显著切削力的作用， 特种加工方法由于工具不受显著切削力的作用 ， 对工具 和工件的强度、硬度和刚度均没有严格要求。 和工件的强度、硬度和刚度均没有严格要求。 一般不会产生加工硬化现象。 且工件加工部位变形小， 一般不会产生加工硬化现象 。 且工件加工部位变形小 ， 发热少， 或发热仅局限于工件表层加工部位很小区域内， 发热少 ， 或发热仅局限于工件表层加工部位很小区域内 ， 工件热变形小，加工应力也小，易于获得好的加工质量。 工件热变形小，加工应力也小，易于获得好的加工质量。 加工中能量易于转换和控制， 加工中能量易于转换和控制 ， 有利于保证加工精度和提 高加工效率。 高加工效率。 特种加工方法的材料去除速度， 一般低于常规加工方法， 特种加工方法的材料去除速度 ， 一般低于常规加工方法 ， 这也是目前常规加工方法仍占主导地位的主要原因。 这也是目前常规加工方法仍占主导地位的主要原因。
数学模型决策—— 以建立数学模型并求解作为主要的决 数学模型决策 ——以建立数学模型并求解作为主要的决 策方式。数学模型泛指公式、 策方式。数学模型泛指公式、方程式和由公式系列构成的算 法等，可分为系统性数学模型、 法等，可分为系统性数学模型、随机性数学模型和模糊性数 学模型三类。 学模型三类。
【例】输入劳动力 L 与资本 K 同输出产品 P 的Cobb-Douglas函数：
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7.1.2现代制造工艺理论和技术的发展 7.1.2现代制造工艺理论和技术的发展
工艺技术的发展缓慢和工艺问题的不被重视有密切相关 传统上，认为工艺是手艺和技艺 上世纪50年代，原苏联的许多学者在德国学者研究的基 上世纪50年代，原苏联的许多学者在德国学者研究的基 础上，出版了《机械制造工艺学》 础上，出版了《机械制造工艺学》、《机械制造工艺原理》 机械制造工艺原理》 等著作，将工艺提高到理论高度。 上世纪70年代，又形成了机械制造系统和机械制造工艺 上世纪70年代，又形成了机械制造系统和机械制造工艺 系统，工艺技术已形成一门科学。 近年来新材料、新产品的出现开辟了许多制造工艺的新 领域和新方法——工艺理论、加工方法、制造模式、制造 领域和新方法——工艺理论、加工方法、制造模式、制造 技术和系统等
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7.1.1 制造工艺的重要性
工艺是生产中最活跃的因素
同样的设计可以通过不同的工艺方法来实现，在效率、 同样的设计可以通过不同的工艺方法来实现，在效率、 成本、环保等方面会有很大差别， 成本、环保等方面会有很大差别，工艺是生产中最活跃的 因素。 因素。 加工技术的发展往往是从工艺突破的。 加工技术的发展往往是从工艺突破的。如电加工及其他 特种加工技术的出现使许多传统方法无法加工的工作得以 实现。 实现。 产品质量是一个综合性问题，与设计、工艺技术、 产品质量是一个综合性问题，与设计、工艺技术、管理 和人员素质等多个因素有关， 和人员素质等多个因素有关，但与工艺技术的关系最为密 切。 世界各工业强国都非常重视工艺
E4（位置度公差≤0.05） E1（孔） E5（0.05 ＜位置度公差＜0.25）
A1—坐标镗 A2—精镗 A3—半精镗 A4—粗镗 A5—铣 A6—钻孔/攻丝
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加工 表面
E7（直径公差≤ 0.05） E6 （位置度公差≥0.25） E2（槽） E3（螺孔）
பைடு நூலகம்
E8（0.05 ＜直径公差＜ 0.25） E9（直径公差≥ 0.25）
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7.2.4 工艺决策原理
机械制造工艺设计中的决策方法
制造工艺设计项目 结构工艺性检查 定位基准选择 工艺路线设计 工艺方法确定 余量及工序间尺寸计算 通用机床、刀具、夹具、量具选择 专用机床、刀具、夹具、量具、辅具设计 工时分析研究 工时定额计算 工厂布局设计车间 工段设计 工作地设计 材料供应计划 生产设备供应计划 工艺装备供应计划 劳动力需求计划 生产周期设计 节拍（时间）设计 材料成本计算 设备成本计算 加工维持费用计算 劳动工资计算 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 决策方式 数学模型 ○ 逻辑推理 ○ ○ ○ 智能思维 ○
P = a ⋅ Lk ⋅ K1−k
式中 a、k 为常数，且 0＜k ＜1。其边际生产率分别为：
∂P P k −1 1−k = a⋅k ⋅ L ⋅ K = k⋅ ∂L L ∂P P k −k = a ⋅ (1− k) ⋅ L ⋅ K = (1− k) ⋅ ∂K K
上式对确定投资方向具有参考意义。
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7.2.4 工艺决策原理
例如：在用金刚石车刀进行超精密切削时， 例如：在用金刚石车刀进行超精密切削时，其刃口钝圆半径的 大小与切削性能关系十分密切，它影响了极薄切削的切屑厚度， 大小与切削性能关系十分密切，它影响了极薄切削的切屑厚度， 反映了一个国家在超精密切削技术方面的水平。通常， 反映了一个国家在超精密切削技术方面的水平。通常，刃口是在 专用的金刚石研磨机上研磨出来的， 专用的金刚石研磨机上研磨出来的，国外加工出的刃口钝圆半径 可达2nm，而我国现在还达不到这个水平， 可达2nm，而我国现在还达不到这个水平，这个例子生动地说明了 有些制造技术问题的关键不在设计上，而是在工艺上。 有些制造技术问题的关键不在设计上，而是在工艺上。
加工方法选择决策树
7.2.4 工艺决策原理
决策表—— 决策表——
用表格形式描述事件之 间逻辑依存关系。 表格分为4个区域，左 上角为条件项目，右上 角为条件组合，各条件 之间为“与”的关系， 左下角列出决策项目， 右下角为各列对应的决 策行动，决策行动之间 也是“与”的关系。 决策表的每一列均可视 为一条决策规则。 √ 螺孔 √ 槽 √ √ √ √ √ 孔 √ 位置度公差≤0.05 √ 0.05＜位置公差＜0.25 √ √ √ 位置度公差≥0.25 √ 直径公差≤0.05 √ 0.05＜直径公差＜0.25 √ 直径公差≥0.25 ××××× 粗镗 半精镗 ×××× 精镗 ×× 坐标镗 × 铣 × × 钻孔，攻丝 加工方法选择决策表
7.1 现代制造工艺理论和技术 Modern Manufacturing Theory and Technology
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7.1.1 制造工艺的重要性
工艺是制造技术的灵魂、核心和关键
工艺是设计和制造的桥梁 设计的可行性往往会受到工艺的制约 应该用广义制造的概念将“设计” 应该用广义制造的概念将“设计”和“工艺”统一起来 工艺”
单件加工成本C 单件加工成本C
vc fc vc 切削速度 v 进给 f 切削速度 v
单参数优化问题
两参数优化问题
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机械制造技术基础
第7章 机械制造工艺理论和技术的发展
Development of Mechanical Manufacturing Theory and Technology
7.3 现代制造工艺方法 Modern Manufacturing Methods
接创造性原则 直接创造性原则—— 利用精度低于工件精度要求的机床， 直接创造性原则 ——利用精度低于工件精度要求的机床 ， 借助于 —— 工艺手段和特殊工具，直按加工出精度高于“工作母机”的工件， 工艺手段和特殊工具，直按加工出精度高于“工作母机”的工件，如 “以粗干精”、“以小干大” 以粗干精” 以小干大” 间接创造性原则—— 用较低精度机床和工具， 间接创造性原则 ——用较低精度机床和工具 ， 制造出加工精度能 满足工件要求的高精度机床和工具， 满足工件要求的高精度机床和工具，再用这些机床和工具去加工工件
第7章 机械制造工艺理论和技术的发展
本章要点
先进制造工艺理论与方法 现代制造工艺方法 制造系统自动化 先进制造模式 智能制造
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机械制造技术基础
第7章 机械制造工艺理论和技术的发展
Development of Mechanical Manufacturing Theory and Technology
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7.2.2 精度原理
机械加工原则
继承性原则—— 又称“ 母性” 原则 、循序渐近原则或 “蜕化 ” 原 ——又称“ 母性” 原则、 循序渐近原则或“蜕化”
则, 指加工用机床（工作母机）精度高于加工工件的精度 指加工用机床（工作母机）
创造性原则—— 又称“ 进化” 原则 ，可分为直接创造性原则和间 ——又称“ 进化” 原则，