机 械 制 造 工 程 学
Machine Manufacturing Engineering
第一章 绪 论
一,制造业的地位和作用;
二,我国制造业的现状;
三,机械制造业的发展;
四,机械制造工程学的研究对象;
五,教材及主要参考书目;
六,考核方式
一、制造业的地位和作用
?制造业是 指对采掘的自然物质资源和工农生产的
原材料进行加工和再加工, 为国民经济其他部门
提供生产资料, 为全社会提供日用消费品的社会
生产制造部门 。
?机械制造业的任务:, 围绕各种工程材料的 加工
技术, 研究其工艺并设计和制造各种 工艺装备,
也为新兴的产业群提供从未有过的 技术装备 。,
1,制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动

美国,68% 的财富来源于制造业;
日本,49% 的国民生产总值 ( GNP) 来源于制造业;
中国,2001年制造业增加值,37613.1 亿元占国民生产
总值的 39.21%,占工业生产总值的 77.61%。 上交税金
4398.17亿元, 占国家税收总额的 30%和财政收入的 27%。
过去 50年的经济统计数据显示:我国制造业的工业增
加值增长率高出国民生产总值增长率约 3~8个百分点 。
一、制造业的地位和作用
2,制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的重
要基石
3,制造业是吸纳劳动就业和扩大出口的关键产业
2001年我国制造业全部从业人员 8083 万人, 约占
全国工业从业人员总数的 90.13%,全国全部从业人口
的 11.1%。
2001年我国制造业出口创汇 2398亿元 。 占全国外贸
出口总额 90%。
4,制造业是国家安全的重要保障
一、制造业的地位和作用
制造技术支持着制造业的健康发展,
先进的制造技术使一个国家的制造业乃
至国民经济处于有竞争力的地位 。 忽视
制造技术的发展, 就会导致国家经济的
衰退 。
事例 1
? 半导体、晶体管是美国发明的,由此兴起的微电
子工业也可以说纯粹是美国的首创工业。然而在
70~80年代间不到十年的时间里,其半导体的市
场份额由 60%降到了 40%,消费电子产品则几乎
全军覆没。电视机仅有 15%的国内市场,其余全
部被日本占领。
事例 2,
汽车的大批大量生产方式出自美国, 汽车工
业也成为美国的最大工业 。
1955年:美国进口汽车仅占 1%;
1987年:美国进口汽车上升到 31%;
1989年:美国汽车世界市场占有率从 75%下
降到 25%;
事例 3,
? 在机床行业,
美国,1980年 NC机床自给率 80%,1981~1987
年, 机床企业从 1400家减少到 500家, 进口率达
50%;
日本,1988年机床产值居世界首位, 占世界总量
1/4;
由此可以看出,
经济的竞争归根结底是制造
技术和制造能力的竞争
没有发达的制造业就不可能有国家的真正繁荣
与强大;
国与国之间的竞争主要是制造业的竞争,一个没
有制造能力的民族是没有希望的民族;
高度发达的现代制造业是一个国家综合国力和国
际竞争力的集中体现。
----- 中科院院长:路甬祥院士
各国相应制定本国振兴制造业和发展制造业
的计划,
? 美国在 90年代初,首先提出了发展“先进制造技
术”( AMT)。 1994年被美国政府定为“先进技
术制造年”。
? 日本:“智能制造技术”
? 德国:“面向未来的生产”
? 英国:“国家纳米计划”
? 韩国:,G-7计划”
? 欧共体:“尤里卡计划”
2001年中国工程院组织 25位院士和 40多位专
家对我国制造业的现状, 作用, 地位及发展趋势和
对策进行了调查研究, 向国务院及有关部委提交了,
,新世纪如何提高和发展我国制造业的研究报告,
二、我国制造业的现状,
?按 2001年统计, 我国制造业由 29个行业组成, 主
要的可归为三类,
轻工纺织制造业:占 30.58%
资源 ( 包括原材料和能源 ) 加工工业:占 33.93%
机械电子制造业:占 34.16%。
相对发达国家, 我国机械电子制造所占比例偏低 。 以
1996年为例:美国为 41.6%,日本为 43.63%,德国为
46.4%,法国为 39.63%,英国为 37.33%,韩国为 45.3%。
二、我国制造业的现状,
1,已建立了一个比较完整的工业体系,提供重大装
备的能力不断提高
如:为上海磁悬浮列车项目提供有 8台数控落地镗铣床组
成的轨道深加工自动线;
年产 1~ 2千万吨级不同开采工艺的露天矿采掘和年产
500万吨级井下矿采掘成套设备;
葛洲坝枢纽工程 170兆瓦, 转轮直径 11.3米轴流式水电
机组; 300兆瓦核电站成套设备; 500千伏交流输变电成
套设备;
水下机器人;激光照排设备;正负电子对撞机;曙光,
银河, 联想等巨型计算机;
主战坦克;新舟 60客机;飞豹轰炸机;神舟号无人飞
船;核动力潜艇;两弹一星等 。
二、我国制造业的现状,
2,制造业总体生产规模已居世界第四位,众多制成
品产量已居世界前列 ——“制造大国但非制造强
国,
3,各具特色的制造业聚集地逐渐形成
珠江三角洲、长江三角洲已成为全球重要的
家电、电子及通信设备制造聚集地;
东北重大成套设备制造聚集地、川陕国防装
备制造聚集地等正稳定地为国民经济和国防建设
发挥着不可或缺的作用。
4,我国目前处于工业化的中期。
二、我国制造业的现状,
? 存在的问题,
1,总体规模仍然偏小,仅为美国的 1/5、日本的 1/4。
2,制造业的人均劳动生产率过低,仅为美国的 1/25、
日本的 1/26、德国的 1/20。
3,制造业结构呈轻型化状态,表现为机械电子制造所
占比例偏低。装备制造能力尤为偏低。
存在问题,
4,技术创新能力和自主开发能力薄弱, 突出表现为,
① 机械产品技术来源的 57%来自国外, 绝大多数电子及通信
设备的核心技术依赖进口 。
② 产品开发周期过长, 企业对市场的快速反应能力差 。 我
国机械新产品的平均开发周期为 18个月, 美国 ( 1990年 )
新产品设计周期 3个星期, 试制周期 3个月 。
③ 先进制造技术在国内尚处于初级开发阶段, 普及率较低,
与发达国家存在着阶段性差距 。
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, 轻工, 冶金等行业生产能力利用率分别为
51.86%,54.45%,54.9%,46.09%和 35.55%。
中国是制造业大国 ---
但不是制造业强国
光纤制造设备的 100%
集成电路芯片制造设备的 85%
主要机械产品的技术来源 57%
依靠进口
制造强国的主要标志
?具备强大的产品自主开发能力和技术创新能力,拥
有大批具有自主知识产权的重要产品和国际领先的重
要制造技术,拥有众多国际知名品牌。
?拥有一批具有国际竞争力的制造企业,及强大的营
销网络,拥有一批具有工程总承包能力的设计和工程
公司。
?拥有一支具有国际竞争力的工程技术经营管理和技
术工人队伍,具有卓有成效的人才培训体系。
?形成具有国际先进水平的技术标准和法规体系,
并在一些重要领域引领国际标准的制定及全球应用。
?形成若干在国际上知名,各具特色的制造业聚集
地或制造中心。
?依托强大的装备制造业为基础,能够及时提供各
行业所必需的保证技术,要求具有国际竞争力的先
进装备。
制造强国的主要标志
中国制造 —世界制造加工车间
研究 开发 订单 制造 销售 服务
硅谷
新竹
东莞
利润率 25%
利润率 15%
利润率 5%
北京发展现代制造业的战略目标
1,三年见成效
从 2003~2005年, 是现代制造业的起步打造阶段,
产业基地建设将初见成效 。
2,五到八年翻一番
2006年至 2010年,现代制造业进入总量扩张阶段,
成为首都经济新的支柱,工业总产值实现翻番。
3,十五至二十年创一流
2011年至 2020年,现代制造业进入质量提升阶段,
成为全国重要制造基地之一,高技术制造业要跻身
世界一流。
“四大产业基地”发展目标
1,北京汽车工业基地,
, 一个基地, 三个板块, 的发展格局 。
即:构建以顺义汽车城为中心, 包括昌平,
怀柔部分地区的汽车生产基地 。 形成以现代汽车
为代表的轿车板块, 切诺基为代表的运动休闲车
板块, 福田汽车为代表的商用车板块 。
用 5至 8年的时间使北京成为中国最大的汽车
生产基地之一 。
保持年递增 15%,到 2005年达到年产 48万辆
的规模, 实现产值 400亿元;到 2010年达到年产
67万辆的规模, 实现产值 550亿元 。
“四大产业基地”发展目标
2,北方微电子产业基地,
在北京经济开发区, 八大处高科技园区和林
河工业开发区的基础上, 建设国家集成电路研发
中心 。 使微电子产业基地总体技术水平继续在国
内居领先地位 。
保持年递增 30%,到 2005年实现产值 260亿元;
到 2010年实现产值 1000亿元 。
“四大产业基地”发展目标
3,光机电一体化产业基地,
, 一个基地、四个园区, 的发展模式。
即:形成通州光机电产业基地和北京技术开
发区, 电子城科技园, 丰台科技园和昌平科技园 。
用 5至 8年的时间建成现代化的北方综合基地,
成为我国光机电一体化产业设计和总成技术的制
造中心 。
保持年递增 20%,到 2005年实现产值 320亿元;
到 2010年实现产值 800亿元 。
“四大产业基地”发展目标
4,生物工程和新医药产业基地,
发展以中关村生命科学园为核心的科技创新
区域, 使其发展成为生物工程和新医药产业的创
新基地 。 以北京经济开发区为核心, 包括大兴,
通州区域, 使其成为生物工程和新医药的产业化
基地 。
保持年递增 30%,到 2005年实现产值 230亿元;
到 2010年实现产值 460亿元 。
三、机械制造业的发展
1,机械制造工艺方法进一步完善与开拓;
如:激光加工, 电加工, 射流加工,
快速原型制造技术等先进的加工方
法都在不断的完善与发展 。
水射流加工,
压力可达,100~1000 MPa,流量,0.5~25 l/min,水
流速,500~900m/s
切割 180mm钢板, 切口公差,,± 0.06~0.25mm,切口
仅,0.015mm
三、机械制造业的发展
1,机械制造工艺方法进一步完善与开拓;
2,加工技术向高精度发展 ;
预测,21世纪初 (前 30年 ),
普通加工,1μm
精密加工,0.01 μm
超精密加工,0.001 μm
21世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进
三、机械制造业的发展
三、机械制造业的发展
3,加工技术向高度自动化方向发展;
随着计算机技术的发展, 相继出现
CNC机床, 柔性制造系统 FMS (Flexible
Manufacturing System),计算机集成制
造系统 CIMS (Computer Integrated
Manufacturing System)。
源于古希腊的阿基米德螺旋泵 (B.C 287- 212)
1100年苏颂主持制造的水运仪象台。由水力驱动力,代表了
当时机械制造的先进水平,是当时世界上先进的天文钟
现代纺
纱机
卡特赖特
纺纱机
( 1785)
珍妮纺纱机
( 1764)
1797年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床
四、本课程的研究对象
机械制造工程学是以机械制造中的工
艺问题为研究对象的一门应用性制造技术
学科 。 主要 研究各种机械的制造过程和方
法 。 主要的研究范围是零件的 机械加工 和
产品的 装配 两部分 。
现代制造追求的目标:, 高质量, 高
效率, 低成本和自动化,
事例 1
事例 1
在滚齿机上用齿轮滚刀加工蜗轮


2


3
实现零件的加工应考虑的问题
毛坯通过什么样的工艺路线加工成合格零件
选择什么样的机床和工艺装备
使用什么样的刀具
工件的装夹方法
如何检测加工表面质量,包括精度和加工表面状态
需要研究切削加工机理和切削加工过程中的现象
需要考虑机器的装配方法
——制造工艺
——机床工作原理
——刀具的设计与制造
——定位原理
——装配工艺
——优化加工过程
——加工精度及表面质量
课程的特点
1.实践性强;
2.内容广泛;
3.灵活多变;
具体学习内容:总学时 56学时, 包括,
① 金属切削加工的基础知识 10学时; ② 金属切
削机床及刀具 8学时; ③ 工艺规程的制订 12学时;
④ 机械加工精度 6学时; ⑤ 表面质量 4学时; ⑥ 装
配工艺 6学时; ⑦ 工装设计 8学时; ⑧ 现代制造技
术简介 2学时 。
五、教材及主要参考书目
?, 机械制造技术基础, 韩秋实主编,机械工业出
版社。
?, 机械制造工程原理, 冯之敬主编,清华大学出
版社。
?, 机械制造工艺学, 王启平主编,哈尔滨工业大
学出版社。
?, 机械制造工艺学, 上册,王先逵主编,清华大
学出版社。
?, 机械制造技术基础, 张福润主编,华中理工大
学出版社。
六、考核方式,
? 统一的期末考试 70%
? 平时成绩 (实验、作业、出勤 ) 30%