第一章 机械制造概论

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§ 市场调研:主要是调查市场需求。 § 竞争环境调研:研究了解国家的法律、法规、
行业政策导向,调查研究国内外竞争对手的情 况。
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第一章 机械制造概论
⑵立项决策
§ 表1-1给出了对一个新产品开发调查的结果,表 中的每一项都是利用某一种方法调研得到的数据 进一步求平均值得出的。
§ 立项评估的内容
§ 制造过程的物料流、信息流、能量流及人与设备构成了机 械制造系统,如图1-4所示。
§ 图1-5 所示大概说明了分别采用不同的工序制造车身、发 动机等,再将其装配成汽车的过程。
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第一章 机械制造概论
•加工任 务
•加工方 •机械制造系法统
•加工顺序 •物流要求
•信息系统
•原料 或毛坯
•存 储
▪ 特点:精度高、表面质量好、 原材料利用率将近100%。
▪ 应用:适合制造壳体类零件及 形状复杂,特别精细的零件 (如首饰、工艺品等)。
•1—激光器;2—扫描镜;3—z 轴升降台;4—树脂槽;5—托盘; 6—光敏树脂;7—零件原型
• 图1-6 SL法原理图
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第一章 机械制造概论
叠层制造法(LOM法)
1.2.1 机械产品的制造过程
影片
定义:从原材料到产品的全过程,包括零件、部件以及整 机的制造,称为机械产品的制造过程。
§ 制造过程定义:由一系列的制造活动组成,包括生产设 计、技术准备、生产计划、毛坯制造、机械加工、热处理、 装配、质量检验以及储运等工艺过程
§ 工艺过程的分类:铸造、锻造焊接、机械加工、热处理、 装配等。
制定加工、装配以及产品验收和 交货的技术条件
确定产第品一的章 机技械术制造经概济论 指标
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•维修
•包装
运 输
品 牌
•使用价值
式 样
安 装
•品质
•售后服务保 证
图1-1整体产品概念
第一章 机械制造概论
产品开发的技术手段
§ 传统的产品的开发往往借助于人力和通用设备,
经过反复制作、试凑,信息的个性化因素较大。
零件制造的工艺方法
➢ 材料去除法(质量减少、Δm<0) ➢ 材料成形法(质量不变、Δm>0 ) ➢ 材料累加法(质量增加、Δm>0 )
零件的制造过程
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第一章 机械制造概论
➢(1)材料去除工艺(Δm<0)
§ 定义:按照一定的方式从工件上去除材料,工件逐渐逼近所需形
状和尺寸的零件。
§ 影响加工效率的因素:材料或毛坯与零件的形状、尺寸相接
第一章 机械制造概论
▪ ▪ ▪ ▪
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新产品开发的步骤
产品的概念设计
产品方案设计
技术设计
生产设计
•请单击三 下
❖主➢现产要产产方➢设具术概➢过结品品定技计体经品案生产定念构审的义概中化济术方设品形产义设:核确,指概念的设式案根计定进标设:计和念设基据、的一计设主计生的修技设本主计基步计要产总术特正本确要计的任确结定征设体功的内务构产定、能计方前书和品容技、实是案,一主结术市将要构将,段原场方参和经理定案数技、 位 本 ❖包器等、 及产➢零括控;设工➢技 与品通内部内机制还术 国计作过的容件规 内容计械方有具图的:概格 外算结结案绘体念、、类构构、制化分主似尺析方外产为寸要产和和案形品参品生试配数的、方的产验合、比确电案总用,目较定画的标等重出要成。机 装狭器图义总的概图工、念重作:要原指零理部具件草体图图产等,品 念给产广,表出品备义编如以绘其的有写概及图制部主特关特念1件全殊要殊-制:、1材套尺配所造附即料施件寸套示和表整、工,零,使体通图列部它用用产样件出件由所品等、核需概明准心细 部组和分成特外的供编、。点购技可写形设件术靠式计的文的说部明件生明分书细,产及、表为依说延企据明伸产业部品提结分构
第一章 机械制造概论
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2020/11/27
第一章 机械制造概论
1.1 机械产品的开发与构成
1.1.1 机械产品的开发
产品开发的意义 新产品开发的决策 新产品开发的方式 新产品开发的步骤 产品开发的技术手段
1.1.2 机械产品的构成
机械产品的构成 组成产品的各个部分应当具有充分发挥其性能的最佳形
近的程度。
§ 特点:工件形状越接近零件,材料去除越少,能源消耗也就越少;
反之则材料、能源消耗就越大。
§ 内容 ❖ 切削加工 ❖ 特种加工 ➢ 定义:利用电能、光能等对工件进行材料去除的加工方法。 ➢ 特种加工方法:电火花加工、电解加工、激光加工
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第一章 机械制造概论
切削加工
§ 定义:通过工件和刀具之间的相对运动及相互间
力的作用来实现的加工方法。
§ 常见的切削加工方法:车削、铣削、刨削、
磨削等。
§ 切削过程中现象:力、热、变形、振动、磨损
等。
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第一章 机械制造概论
⑵材料成形工艺( Δm=0 )
§ 材料成形工艺方法多利用模型使原材料形成毛坯 或零件。
§ 服务于成形工艺方法的模具制造精度一般要求较 高,其生产往往是单件生产方式,加工量大。
▪ 原理:如图1-7,LOM工艺是将
单面涂有热熔胶的纸片通过加
热辊加热粘接在一起,位于上
方的激光器按照CAD分层模型所
获数据,用激光束将纸切割成
所制零件的内、外轮廓;然后
新的一层纸再叠加在上面,通
过热压装置和下面的已切割层
粘合在一起,激光束再次切割。
这样反复逐层地切割--粘合-切割…直到整个零件模型制作 完成。
与原有技术兼容性 现有设备可用性 现有人才可用性
现有销售渠道可用性 市场宽度
可达市场占有率 与发展政策有关
环境保护 总计
等级
7 7 9 6 3
权值
0.1 0.1 0.15 0.05 0.05
得分
0.7 0.7 1.35 0.3 0.15
8
0.1
0.8
6
0.05
0.3
4
0.05
0.2
Hale Waihona Puke Baidu
3
0.1
0.3
7
0.1
§ 随着计算机在制造业中的广泛应用,计算机辅
助设计(CAD)得到越来越普遍的应用。
§ 基于CAD/CAE/CAM以及多媒体技术发展起来的虚
拟制造技术,可大大加速产品的开发过程。
§ 快速成形技术可以用较低的费用,在很短的时
间内完成单件或小批量试制,是现代产品快速 开发的主要技术。
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第一章 机械制造概论
换代产品:由于采用新技术、新结构或新材料,使产品 性能产生具有阶段性变化的新产品。
改进产品:对老产品的改进。 仿制产品:模仿市场已有的其他产品而产生。
2)新产品开发的决策 • ⑴开发调研 • ⑵立项决策
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第一章 机械制造概论
⑴开发调研
§ 科技调研:主要是调研科技新动态,形成产
品的技术源。
§ 模具设计也要用到CAD、CAE等一系列技术,从另 一个侧面反映了成形工艺方法对材料去除和累加 工艺方法的要求。
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第一章 机械制造概论
⑶材料的累加工艺( Δm>0 )
§ 定义
将零件以微元叠加的方式逐渐累加生成,这一工 艺又称为快速成形技术。
§ 优点
无需刀具、夹具等生产准备活动,就可以形成任 意复杂形状的零件。
状,所选用的材料应考虑对强度和功能的要求。 机械产品使用的材料
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第一章 机械制造概论
产品开发的意义
1)产品开发的意义
科学技术的发展与进步,为满足人类更高消费提供了许 多新的产品方案。
• 消费者随着生活水平的提高与社会环境的进步,对产品 的功能、质量、外观、价格提出了新的要求,这些使企 业有可能也有必要不断地开发新产品。
§ 快速成形技术 § RP技术
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第一章 机械制造概论
快速成形技术
§ 快速原型制造(rapid photograph manufacturing — RPM),又称“快速成形技术”( rapid photograph — RP)或“分层制造”(layer manufacturing — LM), 是20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术
•设计
• •
•铸造 •锻压 •焊接

•模具
•模具

•毛坯


•(大于工件)


•半成品

•半成品

•工件
•样品
•模具
•(a)
(b)
1-附图2 传统加工与快速成形比较
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第一章 机械制造概论
1-附图3 快速成形机床及快速成形件
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第一章 机械制造概论
RP技术
§ 光固化技术 § 叠层制造法 § 激光选区烧结法 § 熔积法 § 此外还有三维打印法、漏板先固化法等工
§非金属材料: 工程塑料、橡胶、石棉、玻璃、纤维等
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第一章 机械制造概论
1.2 制造过程与生产组织
1.2.1 机械产品的制造过程 1.2.2 零件的制造过程 1.2.3 生产类型与生产方式
机械加工工艺与生产类型 生产类型与生产方式 制造哲理与生产方式
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第一章 机械制造概论
§ 传统加工和快速成形的比较(见1-附图2)
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第一章 机械制造概论
•构造三维模型 •模型近似处理
•切片处理
•激光
•喷射源
•固化树脂 •切割箔材 •烧结粉末 •喷粘结剂 •喷热熔材料
•三维产品(样品/模具) •表面处理
1-附图1 快速成形过程
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第一章 机械制造概论
•设计
§ 成熟期:销售量大,但增幅趋缓,企业利润丰厚
§ 衰退期:产品的价格被压到极低水平,销售额持
续下降,企业无法获得利润,市场出现升级换代 的新产品。
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第一章 机械制造概论
新产品开发的决策
1)新产品的分类及定义
全新产品:应用新原理、新结构、新技术和新材料制造 出的前所未有的产品往往是科技史上的重大突破。
➢ 经济分析:主要考虑产品开发的资金投入以及在投资
回收期和盈亏平衡时产品的最小销售量等。
➢ 风险分析:主要考虑技术成功率、商业成功率和产品寿
命周期。
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第一章 机械制造概论
表1-1 新产品评估等级
要素类 技术评估
适用性评估
竞争能力评 估
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要素
先进新颖性 成熟度
技术独占度 质量指标
机械产品使用的材料
§黑色金属材料: 钢材和铸铁,强度较高,价格低廉,故使
用较多。按其使用场合的不同,对其性能的要求也不同。
§有色金属材料
▪ 以铝合金应用最广,用作发动机的活塞、变速箱壳体、带 轮等,铝合金由于重量轻、美观,今后将更多地被用于制 造汽车零件。
▪ 铜用于生产电器产品、散热器。铅、锡与铜构成的合金用 作轴承合金。锌合金用作装饰和车门手柄。
§ 它将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、 计算机数控(CNC)、精密伺服驱动、新材料等先进技术 集于一体,依据计算机上构成的产品三维设计模型,对其 进行分层切片,得到各层截面的轮廓
§ 按照这些轮廓,激光束选择性地切割一层层的箔材(或固 化一层层的液态树脂,或烧结一层层的粉末材料),或喷 射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等,形成一 个个薄层,并逐步叠加成三维实体(见1-附图1, 1-附 图3)
• 机械制造企业为了赢得竞争,也必须不断地推出新产品。
2)机械产品的市场寿命周期及各阶段的特点
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第一章 机械制造概论
2)机械产品的市场寿命周期及各阶段的特点
§ 介绍期:制造成本大,销售量有限,价格也较高,
销售产品还不能为企业带来利润。
§ 成长期:产品迅速占领市场,销售额扩大,进入
批量生产,成本降低,利润迅速增加。
0.7
9
0.05
0.45
9
0.1
0.9
1
6.85
第一章 机械制造概论
新产品开发的方式
独立研制:依靠本企业自身力量独立进行新 产品开发。
合作开发:由企业与高校或科研机构合作进 行技术开发。
技术引进:通过购买专利,引进国外先进技术 等方式,使企业的产品迅速赶上先进水平,进 入国际市场。
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•运输
•制
•检


•成品
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•能量系 统
•能源
•物料流
•信息流
•能量流
图1-4 机械制造系统图
第一章 机械制造概论
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•图1-5 汽车的生产过程
第一章 机械制造概论
1.2.2 零件的制造过程
§ 零件的制造过程是机械过程中最基础、最主要的 环节,其目的是通过一系列的工艺方法,获得具 有一定形状、尺寸、力学性能和物理性能的零件。
艺,这些工艺各自特点不同,各有不同的 适用场合。
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第一章 机械制造概论
光固化法(SL法)
▪ 原理:如图1-6,以光敏树脂为 原料,将计算机控制下的紫外 光按预定零件分层截面的轮廓 为轨迹对液态树脂逐点扫描, 使被扫描区的树脂层产生聚合 反应,从而形成零件的一个截 面。当一层固化完毕,托盘下 降,在原先固化好的树脂表面 再敷上一层新的液态树脂以便 进行下一层扫描固化。新固化 的一层牢固地粘合在前一层上, 如此重复直到整个零件原型制 造完毕。
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