制造工艺学周哲波第一讲绪论

如：国产工程机械的价格仅为同型号进口产品 的1／4左右。中国机械产品出口年增长率超过 20﹪。
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4）掌握了一批重大技术装备的核心技术和关键技术。
一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水 平，如沈阳机床集团的电主轴高速卧式加工中心、 激光切割机床，黎明航发集团的中国第一台拥有完 全知识产权的航空发动机、船用燃气轮机，沈阳新 松机器人自动化有限公司的6000米水下机器人，30 万千瓦汽轮发电机组、葛洲坝电站用大型低水头水 轮发电机组和交流50万伏超高压输变电设备等产品。
2）改善产品结构设计的理论依据（结构工艺性 等）；
3）掌握制定工艺路线和夹具设计的基本方法。
4） 生产效率、成本、质量的综合评定依据。
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3.学习目的：
1）掌握各种切削加工方法，以保证产 品设计中零件结构设计及制造方法 的选择；
2）为了保证产品性能，设计时应注意 的事项；
3）探索低成本、高质量的合理工艺措 施；
（3）变形加工——又称流动加工，是利用力、热、 分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、 形状和性能，如特种锻造、特种铸造等。
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3）材料成形机理的范畴
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（1）快速原型制造过程
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
7）2011年欧债泛滥。
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我国机械制造业的成就
核潜艇
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我国机械制造业的成就
世界上只有F-22才能抗 衡的中国歼10战机。
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歼10透视图
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我国机械制造业的成就
神州5号
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神州5号宇宙飞船
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我国机械制造业的成就
神州6号宇宙飞船
增幅只有4%。
7）装备制造业总体上与制造强国相距甚远
我国现有3.6万国有装备制造企业,几乎没有一家 能跻身于世界500强,全社会固定资产投资中设备投 资的2/3依赖进口,在装备上每年有数百亿美元的逆 差。目前，中国机械、汽车工业总体技术自给率只 有60％左右，尤其是在重大成套技术装备及高技术 产品的核心技术和关键环节上落后于国际先进水平。
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6）装备制造业设备陈旧，缺乏核心技术
装备制造业十分落后,新品开发周期平均为18个 月(美国已达到产品设计周期3个星期、试制周期3 个月)。企业经济效益低，如果把2010年一季度 1891亿美元的机电出口额与金融危机前的2008年同 期相比，我国机电产品出口额仅增加了78亿美元，
三维产品（样品/模具）
表面处理
快速原型制造过程
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2）传统加工与快速成形比较
设计
设计
快速成形 去除加工
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）
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b）
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Real
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快速成形机床及快速成形件
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4）制造技术综合性：现代制造技术是一门以机械 为主体，交叉融合了光、电、信息、材料、管 理等学科的综合体，并与社会科学，文化、艺 术等密切相关。
5）制造模式发展：计算机集成制造技术是制造技 术与信息技术结合的产物，集成制造系统首先 强调了信息集成，即计算机辅助设计、计算机 辅助制造和计算机辅助管理的集成 。进一步发 展出现柔性制造、敏捷制造、虚拟制造、网络 制造、智能制造和协同制造等多种制造模式。
6）丰富的硬软件工具、平台和支撑环境：硬件是 基础，软件是支撑 。
4. 广义制造形成因素 1）制造设计一体化 2）材料成形机理的扩展 （1）去除加工——又称分离加工，是从工件上去除
一部分材料而成形。
（2）结合加工——利用物理和化学方法将相同材料 或不同材料结合（bonding）在一起而成形。按结 合机理和结合强弱又可分为附着（deposition）、 注入（injection）和连接（jointed）三种。
3）制造业结构仍然偏轻
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装备制造在制造业中
50 44.1
40
46.6
46.6
39.8
38.3
的比例仅为 26.5%(99 年), 30
33.63
低于美国(41.9%)、日本
20
10
(43.6%)、德国(46.4%)；
0 美国 日本 德国 法国 英国 中国
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4）技术创新能力十分薄弱 产业主体技术依靠国外，有自主知识产权的
7）产品全生命周期 。
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五、我国机械工业发展现状 可概括为：发展迅速、相对落后。
1. 迅速发展 1）经济发展
建国六十多年来特别是改革开放二十多年来 的发展，已是我国机械工业从十分落后的状况 发展到今天的机械生产大国（不是强国）。
2001年，中国制造业占国民生产总值的 1/3 ，占整个工业生产的4/5，为国家财政提 供1/3以上的收入，贡献出口总额的90%，就 业人员8043万。到2004年，中国制造业规模 仅次于美国、日本之后，居世界第3位。 2010 年我国机械工业产品销售收入159814.96亿亿元， 实现利润23972.24亿元，超越日本，位居世 界第三大经济实体。
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三、制造技术的重要性 1. 社会发展与制造技术密切相关
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2. 制造技术是科学技术物化的基础
协同论
数控 技术
制造 技术
微电子 拆卸 技术 系统
物料 系统
成形 检测 技术
系
装配
统 论
传感 系统 技术 加工
系统
物质系统
系统
信
能
转换 系统
材料 技术
息 论
制造系统
量 系
自动 控制 工程 技术 设计
信息系统
统 分配 设计 输送 方法 学
过程 能源 管理 技术
工况 监控
质量 保证计算机
技术
管理 控制论 技术
网络 数据库 方法论
制造系统工程学体系结构
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3. 制造技术是所用工业的支柱
冶金机械
动力机械
纺织机械
建筑机械
家用电器
交通工具 环保设备
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3.重要的新型机械产业 （不包括车辆、航空、航天、船舶、兵器、核工业）
1）电动车辆产业 2）计算机数控机床产业（这是基础产业） 3）工业机器人产业 (包括运输、检测、存储) 4）超精密机械产业（特别是微机电系统设备） 5）特种加工设备产业 (包括快速成形、表面技术、 特种材料加工等设备) 6）现代工程机械设备产业 7）现代农业机械设备产业 8）现代医疗机械设备产业 9）新型交通工具产业（包括新型高速列车、太阳能 车辆、绿色汽车、微型飞行器…） 10）现代家用电器产业
4）与此相反，美国在一段相当长时间内忽视了制造技术的发 展，结果导致经济衰退，竞争力下降，出现在家电、汽车 等行业不敌日本的局面。直至上世纪80年代初，美国才开 始清醒，重新关注制造业的发展，至1994年美国汽车产量 重新超过日本。
5）1998年爆发的动南亚经济危机的启示。
6）2008年的美国金融危机。
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四、狭义制造与广义制造
1. 狭义制造——传统意义上的制造，由于设计和工 艺的分家，制造被定位于制造工艺。指生产过程 从原材料→成品直接起作用的那部分工作内容， 包括毛坯制造、零件加工、产品装配、检验、包 装等具体操作（物质流）。
制造技术
通讯设备 出版印刷
军事装备
网络媒体
医疗设备
文化娱乐
机器制造
农业机械 化工设备
当今制造业社会功能
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4. 国力和国防的后盾
1）国民经济的支柱产业，国民经济总收入的60%以上来自 制造业，世界发达国家无不具有强大的制造业。
2）机械制造业是制造业的基础， 是重中之重。
3）日本由于重视制造业(汽车制造和微电子制造)，二次大战 后30年时间，发展成为世界经济大国。
以“远望”号综合测量船、“向阳红”10号科 学考察船为主力的科学考察船队达到了世界第一流 水平。
此外，新型高铁技术、航天飞船、运七、运 八、、神七、神八、天宫一号及新舟60等支线飞机 等。
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2. 中国制造业的差距
1） 我国出口的产品大都是中低挡的， 企业大都采取 贴生产 (OEM)的制造方式，外贸200强企业出口 值有74%是通过加工贸易方式实现的，许多产品、 设计的知识产权并不掌握在我们手里，因此附加值
第一讲 绪 论 Intrduction
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§1-1 概述
一、 研究内容
1.本学科的地位：机械专业的主干课程之一，论述机械 制造技术与方法，是制造方向的重要专业课。研究如 何科学地、最优地生产各种机械装备、机械产品的一 门技术学科。
2.内容：
1）常用金属切削加工方法 （车削、铣削、刨削、磨削、 齿轮等）；
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2）我国已经建成门类比较齐全、具有较大规模的 制造体系。
（1）基础工业部门80%以上的生产能力是由国内 设备提供的；
（2）农业装备几乎全部由国内提供；
（3）部分重要产品的产量已跃居世界前列。如汽 车、大中型发电设备、大中型拖拉机、金切机床 等。
3）一些产品已经形成综合比较优势，具有价格竞 争力。
4）处理和分析现场产品质量问题的理 论依据及方法。
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二、机械制造工程学科发展
Development of Mechanical Manufacturing Technology
1.机械制造技术的发展 1） 17世纪60年代，瓦特改进蒸汽机，标志第一次 工业革命兴起，工业化大生产从此开始； 2） 18世纪中，麦克斯韦尔建立电磁场理论，电气化 时代开始； 3）20世纪初，福特汽车生产线，泰勒科学管理方法， 标志自动化时代到来（以大量生产为特征—Mass Production） 4）二战后，计算机、微电子技术，信息技术及软科 学的发展，以及市场竞争的加剧和市场需求多样性的 趋势，使中小批量生产自动化成为可能，并产生了综 合自动化和许多新的制造哲理与生产模式。 5）进入21世纪，制造技术向自动化、柔性化、集成 化、智能化、精密化、清洁化的方向发展。
产品少，依附于国外企业的组装业比重大，表现 为工业增加值率仅为26%，远低于美国（49%）、 日本（38%）、德国（48.5%),并且呈现逐年降低 的趋势。 5）低水平生产能力严重过剩
据第三次全国工业普查,机械电子、化工、建 材、轻工、 冶金等行业生产能力利用率分别为51.86%、 54.45%、 54.9%、64%、46.09%和好5.55%,而同时高水平生 产能力不足，大量先进装备仍主要依赖进口。在 我国制造业出口结构中，低、中、高技术产品比 重排名分别列世界第一、第十一和第九位。
很低;
2）我国钢产量已是世界第一，但高级钢材每年却需 进口近千万吨;
3） 2001年,世界500强企业中，我国有11家入围， 但没有一家制造业；入围２０１１世界企业５００ 强的５８家。
4）格兰仕已成为世界最大的微波炉生产商，然而其
关键零部件磁控管至今仍然依靠进口。我国已是全
球最大的空调生产基地，然而高性能柜机仍要采用
美国谷轮公司的涡旋压缩机。
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3. 中国制造业的差距
1) 总体规模落后
2010年，我国制造业虽名列世界第三（包括 欧盟）, 但总体规模仅相当美国的2/3、人均排 名第95，美国排名第9，日本排名第17；
2）人均劳动生产率落后我国制造业的人均劳动生产 率远远落后于发达国家, 仅为美国的1/25、日 本的1/26、德国的1/20；
8）国有企业改革远未到位
企业集中度低,大型骨干企业少,而且围绕大型骨
2. 广义制造——狭义制造的扩展，又称“大制造”。 CIRP定义：制造包括制造企业的产品设计、材料 选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列 有内在联系的运作和活动。
3. 制造企业——美国将机械、电子、轻工、纺织、 冶金、化工等行业列为制造业。（第二产业中除 建筑、建材、能源、电力外）
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制造业在国民经济中的作用
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机械制造业的发展
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2.加工精度及其发展
1-车、铣 2-磨 3-CNC机床 4-研磨、工具磨 5-光学磨、金刚石车、磨 6-金刚石超精车、磨、 电解
加工 7-衍射光栅刻线机 8-电子束、离子束、X射线 9-分子束生长、离子注 10 - 扫描隧道技术