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1、機械制造裝備設計,林利紅 副教授 重 慶 大 學,第一章 緒 論,第一節(jié) 概述 （機械制造裝備及其在國民經(jīng)濟中的重要作用）,一、本課程的學習內(nèi)容、目的及要求,本課程學習內(nèi)容 ： 緒論 ； 機械制造裝備設計方法 ； 金屬切削機床設計 ； 機床夾具設計 。,1.本課程要求（教學目的）,機械制造裝備設計是機械專業(yè)的一門專業(yè)課，通過本課程的教學，使學生明白機械制造裝備的重要性，了解機械制造裝備的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；對機械制造裝備的構(gòu)成和應滿足的要求有一個較全面的認識；掌握主要機械制造裝備的現(xiàn)代設計原理和方法；通過本課程的學習，具備一定的機械制造裝備的總體設計和結(jié)構(gòu)設計能力。,2.內(nèi)容及要求,（1）掌握
2、機械制造裝備設計的一般方法，具備一定的方案設計分析比較能力。 （2）熟悉機械制造裝備典型機構(gòu)工作原理，掌握運動分析、受力分析和結(jié)構(gòu)分析的方法。 （3）熟悉典型部件和機構(gòu)的傳動設計，結(jié)構(gòu)設計方法（主傳動設計，主軸部件，進給驅(qū)動，支承件，夾具）。 （4）推廣到其它機械設計的能力。,二. 機械制造裝備工業(yè)的作用和發(fā)展,1. 制造業(yè)的概述 制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟實力、科技水平、生活水準和國防實力。國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產(chǎn)能力的競爭。 而機械制造業(yè)是制造業(yè)的核心，是制造如農(nóng)業(yè)機械、動力機械、運輸機械和礦山機械等機械產(chǎn)品的工業(yè)部門，也是
3、為國民經(jīng)濟部門提供機械裝備的部門。機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標志著一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的程度。,2.知識經(jīng)濟的概述,當今世界已經(jīng)進入知識經(jīng)濟時代，知識經(jīng)濟時代與以往經(jīng)濟形態(tài)的不同主要在于對知識，特別是對知識的創(chuàng)新與利用的直接依賴。,21世紀是知識經(jīng)濟的時代，知識經(jīng)濟是在充分知識化的社會中發(fā)展的經(jīng)濟，是以知識決策為導向的經(jīng)濟。它以高科技產(chǎn)業(yè)為第一產(chǎn)業(yè)支柱，以智力資源為首要依托，是可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟。知識經(jīng)濟的價值體現(xiàn)在智力和知識的占有。因此，人類已進入科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力的依托，它將引導社會價值取向的新變革，知識經(jīng)濟時代的到來將使“尊重知識，尊重人才”成為現(xiàn)實?？萍己徒?jīng)濟的大發(fā)展，人才
4、是最關(guān)鍵、最根本的因素。 因此現(xiàn)在提高制造生產(chǎn)能力的決定因素不是勞動力和資本的密集累積，而是各項高新技術(shù)的迅速發(fā)展，高新技術(shù)促進制造技術(shù)的蓬勃發(fā)展，改變了企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝和裝備以及生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)。,3.機械制造裝備的發(fā)展階段,(1) 以通用制造設備為基礎的初期階段 時間：20年代開始（制造業(yè)開始起家）到二次世界大戰(zhàn)。 特點：不計成本大力發(fā)展軍火，使制造業(yè)取得飛速的發(fā)展。,(2)以高效專用加工設備為基礎的剛性自動化階段,時間：50年代和平發(fā)展時期。 特點：不計成本的生產(chǎn)制造模式已經(jīng)不能被企業(yè)接受，為了降低成本、提高效率，采用“少品種大批量”的生產(chǎn)。強調(diào)“規(guī)模效益”。 代表：H.
5、福特開創(chuàng)的大量生產(chǎn)制造模式。,規(guī)模效益 大批大量生產(chǎn) （提高效率，自動化程度提高） 工序分散 設備結(jié)構(gòu)簡單 (專用機床，組合機床),,,(3) 以數(shù)控機床為基礎的柔性自動化階段,時間：6070年代。計算機技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)取代了機械液壓、電氣式的自動化車床。將高效率、高質(zhì)量和高柔性集于一體。 特點： 1）有較強的適應性和通用性 加工對象改變時，只需重新編制加工程序。,2）能夠加工形狀復雜的零件 數(shù)控機床可以實現(xiàn)多個坐標軸聯(lián)動。 3）可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量 因為數(shù)控機床是按照預定的程序自動加工，可避免人為的干擾因素，而且加工精度還可以利用軟件來進行校正和補償。
6、 4）有較高的生產(chǎn)率 可以選擇最佳切削用量，選用很高的空行程速度，縮短了輔助時間，可以不停車就自動換刀和自動改變切削用量。更換零件時，只需改變加工程序，節(jié)省了機床準備與調(diào)整時間。這些都可提高生產(chǎn)率。,5）大大減輕了工人的勞動強度。 6）提高了生產(chǎn)管理水平。,(4) 以精益生產(chǎn)（Lean Production）敏捷制造（Agile manufacturing）柔性生產(chǎn)系統(tǒng)為基礎的先進生產(chǎn)模式(LAF) 精益生產(chǎn)：70年代，市場的競爭日益激烈，企業(yè)為了擊敗競爭對手，主要通過提高質(zhì)量（Q）和降低成本（C）來實現(xiàn)。其基本原則是“消滅一切浪費”和“不斷改善”，以最優(yōu)質(zhì)量和最低成本的產(chǎn)品提供給市場。70年
7、代日本豐田公司采用了這些原則，提出了一種新的生產(chǎn)制造模式，在汽車工業(yè)擊敗美國，震驚世界。1990年，美國麻省理工學院對日本的這種生產(chǎn)制造模式進行總結(jié)，提出了“精益生產(chǎn)LP”這個概念。,精益生產(chǎn),也有人稱之為精益制造,無論哪一種叫法,核心都是精益.lean的英文原意有;瘦的,少脂肪的.有“精干”的意思,在這里取之為“完善、周密高品質(zhì)、高效益”的意思。 當前對精益生產(chǎn)的理解有廣義和狹義，狹義的精益生產(chǎn)就是生產(chǎn)系統(tǒng)的精益化，廣義的精益生產(chǎn)已超越了生產(chǎn)系統(tǒng)，其實就是企業(yè)精益管理。,精益管理就是通過以人為本，以團體為組織細胞，由顧客確定產(chǎn)品價值結(jié)構(gòu)，實施JIT（適時、適量、適物）生產(chǎn)和供應，采用并行工程
8、進行產(chǎn)品開發(fā)，最終實現(xiàn)“杜絕（浪費）”的戰(zhàn)略思想，其結(jié)果是使企業(yè)能夠滿足用戶快速變化的、多樣性的、個性化的需求并獲得豐厚的利潤。,80年代，歷史在前進，時代在進步，市場環(huán)境發(fā)生變化，競爭全球化。制造業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的做法，依靠計算機技術(shù)的興起，依靠制造技術(shù)的改進和管理方法的創(chuàng)新來適應變化迅速無法預料的買方市場，以單項的先進制造技術(shù)，如CAD，CAM，CAPP，MRP等作為工具與手段，來縮短T、提高Q、降低C、改善S。對不適應當前時代要求的傳統(tǒng)大批量封閉式生產(chǎn)制造模式?jīng)]有進行改造。,90年代，全球經(jīng)濟打破了傳統(tǒng)的地域經(jīng)濟發(fā)展模式，市場變得更加廣闊，快速響應市場成為制造業(yè)發(fā)展的一個主要方向，提出了許
9、多新的生產(chǎn)制造模式：如 Agile manufacturing，LAF，快速可重組制造和并行工程等現(xiàn)代生產(chǎn)和管理技術(shù)，是21世紀很有發(fā)展前景的先進制造模式。,敏捷制造（Agile manufacturing ）,為了響應日本企業(yè)的挑戰(zhàn)，重振美國制造業(yè)的雄風，1988年，美國通用汽車公司（GM）與美國里海大學的幾位教授共同首次提出了一種新的制造企業(yè)戰(zhàn)略敏捷制造“Agile Manufacturing”的概念。1991年，美國Iacocca研究所在美國國會和國防部的支持下，主持召開了21世紀發(fā)展戰(zhàn)略討論會，歷時半年形成了一份著名報告“美國21世紀制造戰(zhàn)略報告”，并向美國國會提交。這份報告對敏捷制造
10、的概念，方法及相關(guān)技術(shù)作了全面的描述。,敏捷制造的概念,美國Agility Forum（敏捷制造的研究組織）將敏捷制造AM定義為：能在不可預測的持續(xù)變化的競爭環(huán)境中使企業(yè)繁榮和成長，并具有面對由顧客需求的產(chǎn)品和服務驅(qū)動的市場作出迅速響應的能力。,敏捷制造的要素,(1)集成 (2)高速 (3)各級工作人員的自信心和責任心 敏捷制造模式強調(diào)將柔性的、先進的、實用的制造技術(shù)，熟練掌握生產(chǎn)技能的、高素質(zhì)的勞動者以及企業(yè)之間和企業(yè)內(nèi)部靈活的管理三者有機地集成起來，實現(xiàn)總體最佳化，對千變?nèi)f化的市場作出快速反應。,敏捷制造要求企業(yè)具備的特點：,(1)技術(shù)研發(fā)能力 高技術(shù)含量的產(chǎn)品帶來高附加值。技術(shù)成為決定產(chǎn)
11、品利潤的重要因素。這也正是美國企業(yè)賴以抗衡日本企業(yè)的武器。 日本人提出了精益生產(chǎn)模式，主要是通過降低成本的方法來提高利潤。而美國人的敏捷制造模式認為，決定產(chǎn)品成本、產(chǎn)品利潤和產(chǎn)品競爭能力的主要因素是開發(fā)、生產(chǎn)該產(chǎn)品所需的知識的價值而不是材料，設備或勞動力。,(2)生產(chǎn)的柔性能力,現(xiàn)在生產(chǎn)潮流由大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向小批量多品種的方式，因此剛性生產(chǎn)模式也要改成敏捷化生產(chǎn)。即通過可重組的、模塊化的加工單元，實現(xiàn)快速生產(chǎn)新產(chǎn)品及各種各樣的變型產(chǎn)品，從而使生產(chǎn)小批量、高性能產(chǎn)品能達到與大批量生產(chǎn)同樣的效益，達到同一產(chǎn)品的價格和生產(chǎn)批量無關(guān)。,(3)個性化生產(chǎn),敏捷制造型企業(yè)按訂單組織生產(chǎn)，以合適的價格生產(chǎn)顧客
12、的訂制產(chǎn)品或顧客個性化產(chǎn)品。這種方式取代了單一品種的生產(chǎn)模式，滿足了顧客多種多樣的要求。,(4)企業(yè)間的動態(tài)合作,敏捷制造要求企業(yè)對內(nèi)部的生產(chǎn)工藝、流程、機構(gòu)能迅速進行重組，以對市場機遇作出敏捷反應，生產(chǎn)出用戶所需要的產(chǎn)品。當企業(yè)發(fā)現(xiàn)單獨不能作出敏捷反應時，就要進行企業(yè)間的合作。,(5)激發(fā)員工的創(chuàng)造精神,敏捷制造型企業(yè)建立一種能充分調(diào)動員工積極性、保持員工創(chuàng)造性的環(huán)境，以鞏固和提升企業(yè)持續(xù)的創(chuàng)新能力。有遠見的領導者將具有創(chuàng)新能力的員工看成是企業(yè)的主要財富，而把對員工的培養(yǎng)和再教育作為企業(yè)長期投資行為。,(6)新型的用戶關(guān)系,敏捷制造型企業(yè)強調(diào)與用戶建立一種嶄新的“戰(zhàn)略依存關(guān)系”，強調(diào)用戶參與
13、制造的全過程。,LAF這種全新的生產(chǎn)制造模式的主要特征有6點：,1)以用戶的需求為中心； 2)制造的戰(zhàn)略重點是時間和速度，并兼顧質(zhì)量和品種； 3)以柔性、精益和敏捷作為競爭的優(yōu)勢； 4)技術(shù)進步、人因改善和組織創(chuàng)新是三項并重的基礎工作；,5）實現(xiàn)資源快速有效的集成是其中心任務，集成對象涉及技術(shù)、人、組織和管理等，應在企業(yè)之間、制造過程和作業(yè)等不同層次上分別實施相應的資源集成。 6)組織形式采用如“虛擬公司”在內(nèi)的多種類型。,三、我國機械制造裝備工業(yè)目前狀況,1.柔性低。我國目前機械制造業(yè)的裝備水平還比較落后，表現(xiàn)在大部分工廠的機械制造裝備基本上是通用機床加專用工藝設備，數(shù)控機床在機械制造裝備中的比重比較低。剛性強，就要求產(chǎn)品的生產(chǎn)批量不宜太小，生產(chǎn)品種不宜過多。 2.自動化程度低。導致勞動生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 3.智能化程度低。人占的比重大，導致生產(chǎn)效率低，加工精度的進一步提高受到限制。,
【重慶大學機械裝備制造】第一章緒論第一節(jié)
