制造业及发展(1).ppt
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1、2023/5/19制造业及发展制造业及发展(1)第1章 制造业制造业是指对原材料(采掘业的产品和农产品)进行加工或再加工,以及对零部件装配工业的总称;制造业一般有消费品制造业、轻工业品制造业和重工业品型制造业、民用产品制造业和军工产品制造业以及传统制造业和现代制造业之分;工业化发达国家大约 1/4的人口从事制造业,70%80%的物质财富来自于制造业。5/19/20232中南大学1.1 物质生产贯穿人类历史材料、能源和信息是人类社会经济的三大重要支材料、能源和信息是人类社会经济的三大重要支柱。人类社会经济发展的历史,就是人类利用材柱。人类社会经济发展的历史,就是人类利用材料、能源和信息进行物质生
2、产的历史;料、能源和信息进行物质生产的历史;材料、能源和信息领域的任何技术革命,必然导材料、能源和信息领域的任何技术革命,必然导致生产方式的革命和生产力发展的飞跃致生产方式的革命和生产力发展的飞跃。物质生产物质生产材料材料产品产品信息信息能源能源5/19/20233中南大学1.2 传统制造业制造业创造了人类制造业创造了人类人与猿相分离,是由于人学会了双足行走和用手人与猿相分离,是由于人学会了双足行走和用手制造并使用工具,这是人类进化的关键一步。制造并使用工具,这是人类进化的关键一步。随着狩猎和采集技术的改进,人们制造的工具日随着狩猎和采集技术的改进,人们制造的工具日趋精细,种类越来越多,出现了
3、有组织的石料开趋精细,种类越来越多,出现了有组织的石料开采和加工,形成了原始制造业。采和加工,形成了原始制造业。使用工具、制造工具,即原始的制造技术和生产使用工具、制造工具,即原始的制造技术和生产方式的改变引发了古猿进化的改辙,驱引他们用方式的改变引发了古猿进化的改辙,驱引他们用脑思维,脑容量逐渐增大,经选择遗传而与猿类脑思维,脑容量逐渐增大,经选择遗传而与猿类分离,变成堂堂直立的人类分离,变成堂堂直立的人类。原始的工具制造是人类社会制造业的最早萌芽。原始的工具制造是人类社会制造业的最早萌芽。5/19/20234中南大学制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军 第一次工业革命第一次工业
4、革命从从1765年瓦特发明蒸汽年瓦特发明蒸汽机算起已延续了机算起已延续了247年。这场波澜壮阔的工业年。这场波澜壮阔的工业革命使人类的生产和生活方式发生了不可逆转革命使人类的生产和生活方式发生了不可逆转的伟大变化的伟大变化;第二次工业革命第二次工业革命电气化发生在电气化发生在19世纪后世纪后半叶和半叶和20世纪初;世纪初;信息时代是以信息时代是以1948年美国贝尔实验室的巴丁、年美国贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克利发明晶体管,布拉顿和肖克利发明晶体管,1958年制成第一年制成第一台固体元件计算机为开端,晶体管的发明和微台固体元件计算机为开端,晶体管的发明和微电子制造技术的飞速发展,开创了全新的
5、计算电子制造技术的飞速发展,开创了全新的计算机及信息时代。机及信息时代。5/19/20235中南大学制造业发展史的启示制造业发展史的启示 蒸汽机和电机的应用,延伸了人的体力劳动,催生了蒸汽机和电机的应用,延伸了人的体力劳动,催生了工业革命,使人类社会通过工业化从农业社会发展到工工业革命,使人类社会通过工业化从农业社会发展到工业社会。业社会。以计算机为核心的现代信息技术的应用,则延伸了人的以计算机为核心的现代信息技术的应用,则延伸了人的脑力劳动,引发了新的工业革命,使人类社会通过信息脑力劳动,引发了新的工业革命,使人类社会通过信息化从工业社会发展到信息社会,信息化是信息时代的工化从工业社会发展到
6、信息社会,信息化是信息时代的工业革命。业革命。农业社会农业社会工业社会工业社会信息社会信息社会工业化工业化工业革命工业革命信息化信息化新的工业革命新的工业革命5/19/20236中南大学1.3 人类从工业化到信息化的里程碑1765年年蒸汽机的发明拉开工业化革命序幕;蒸汽机的发明拉开工业化革命序幕;1901年发达国家进入工业化革命;年发达国家进入工业化革命;1948年年晶体管发明;晶体管发明;1952年年第一台数控机床;第一台数控机床;1958年年第一台固体元件计算机第一台固体元件计算机;1959年年第一块集成电路;第一块集成电路;1960年年ALGOL计算机语言;计算机语言;1964年年大型电
7、子计算机大型电子计算机IBM360系列;系列;1969年年 互联网诞生;互联网诞生;1971年年用大规模集成电路组成的微处理机;用大规模集成电路组成的微处理机;1977年年个人计算机及个人计算机及PC机;机;1989年年万维网(万维网(WWW)诞生;)诞生;在短短的在短短的40年时间内,信息技术使我们的生活发生年时间内,信息技术使我们的生活发生了质的变化,世界全面转向信息化时代。了质的变化,世界全面转向信息化时代。5/19/20237中南大学1.4 制造业发展的重要阶段第一阶段手工单件生产;第一阶段手工单件生产;第二阶段机器单件生产;第二阶段机器单件生产;第三阶段自动化生产线;第三阶段自动化生
8、产线;第四阶段现代集成制造。第四阶段现代集成制造。5/19/20238中南大学手工生产(第手工生产(第1阶段)阶段)用手工劳动或运用简单的生产工具从事生产活动。包括完全用手工或使用手工工具进行的生产,利用人力或畜力从事运输或装卸工作,凭眼力或各种手工量具进行检查检验活动等。手工生产是工业生产的最初形式,开始从属于农业,习称家庭手工业,逐步发展成为协作生产的手工业作坊和工场手工业。5/19/20239中南大学单件生产(第单件生产(第2阶段)阶段)单件生产是指产品品种多,而每一种产品的结构、尺寸不同,单件生产是指产品品种多,而每一种产品的结构、尺寸不同,且产量很少,各个工作地点的加工对象经常改变,
9、且很少重且产量很少,各个工作地点的加工对象经常改变,且很少重复的生产类型。复的生产类型。单件生产的特点单件生产的特点1、产品品种繁多,而每一种产品的产量仅一台(件)或、产品品种繁多,而每一种产品的产量仅一台(件)或少数几台(件)。少数几台(件)。2、大部分产品一次生产就不再重复生产,有的虽会重复、大部分产品一次生产就不再重复生产,有的虽会重复生产,但是没有固定的重复期。生产,但是没有固定的重复期。3、生产稳定性差,工艺化程度低,大多数工作地要承担、生产稳定性差,工艺化程度低,大多数工作地要承担很多道工序。很多道工序。5/19/202310中南大学自动化生产线(第自动化生产线(第3阶段)阶段)自
10、动化生产线是产品生产过程所经过的路线,即从原自动化生产线是产品生产过程所经过的路线,即从原料进入生产现场开始,经过加工、运送、装配、检验料进入生产现场开始,经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动所构成的路线。狭义的生产线是按等一系列生产活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来的,完成产品工艺过程的一种生产对象原则组织起来的,完成产品工艺过程的一种生产组织形式,即按产品专业化原则,配备生产某种产品组织形式,即按产品专业化原则,配备生产某种产品(零、部件)所需要的各种设备和各工种的工人,负(零、部件)所需要的各种设备和各工种的工人,负责完成某种产品(零、部件)的全部制造工作,对相责完
11、成某种产品(零、部件)的全部制造工作,对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。同的劳动对象进行不同工艺的加工。自动化生产线是在无人干预的情况下按规定的程序或自动化生产线是在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程,其目标是指令自动进行操作或控制的过程,其目标是“稳,准,稳,准,快快”。采用自动生产线不仅可以把人从繁重的体力劳。采用自动生产线不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且能扩展人的器官功能,极大地提高劳动生出来,而且能扩展人的器官功能,极大地提高劳动生产率,增强人类认识世界和改造世界的
12、能力。产率,增强人类认识世界和改造世界的能力。5/19/202311中南大学现代集成制造(第现代集成制造(第4阶段)阶段)柔性制造系统(柔性制造系统(FMS)(Flexible Manufacture System),是一组数控机床和,是一组数控机床和其他自动化的工艺设备,由计算机信息控制系统和物料自动其他自动化的工艺设备,由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信加工、物流、信息息三个子系统组成,在加工自动化的基础上实现物料流和信三个子系统组成,在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。息流的自动化。柔性制造
13、技术是集自动化技术、信息技术和制作加工技术于柔性制造技术是集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体,把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营一体,把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程,在计算机及其软件和数据库的支持下,构成一管理等过程,在计算机及其软件和数据库的支持下,构成一个覆盖整个企业的有机系统。所谓个覆盖整个企业的有机系统。所谓“柔性柔性”,即灵活性,主要,即灵活性,主要表现在:表现在:生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换;变换;对加工产品的批量可根据需要迅速调整;对加工产品的批量可根据需要迅速调整;对加工对
14、加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产;产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产;可迅速而有可迅速而有效地效地 综合应用新技术;综合应用新技术;对用户、贸易伙伴和供应商的需求对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。采用柔性制造技术的企业,变化及特殊要求能迅速做出反应。采用柔性制造技术的企业,平时能满足品种多变而批量很小的生产需求,战时能迅速扩平时能满足品种多变而批量很小的生产需求,战时能迅速扩大生产能力。大生产能力。5/19/202312中南大学计算机集成制造计算机集成制造CIMS(Computer Integrated Manufacturing Systems)CIM
15、S是通过计算机硬软件综合运用现代管理技术、制是通过计算机硬软件综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术将企造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术将企业生产的全部过程中有关的业生产的全部过程中有关的人、技术、经营管理人、技术、经营管理三要三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。统。5/19/202313中南大学第2章 成组技术2.1 成组技术的基本原理2.2 零件分类编码系统2.3 零件的分组方法2.4 成组技术的应用及其经济效益5/19/202314中南大学(1 1)成组技术的基本概念)成组技术的基本概念
16、传统小批量生产方式的缺点传统小批量生产方式的缺点产量小,生产周期长,限制了先进技术的采产量小,生产周期长,限制了先进技术的采用,生产效率低用,生产效率低生产准备工作量大生产准备工作量大生产计划、组织管理复杂化生产计划、组织管理复杂化2.1 成组技术的基本原理5/19/202315中南大学零件的相似性原理和成组技术的诞生零件的相似性原理和成组技术的诞生大量统计资料表明,机械产品中相似件占大量统计资料表明,机械产品中相似件占70%70%(结构形状和加工工艺等相似)(结构形状和加工工艺等相似)成组技术正是研究和利用了有关事物的相似性,成组技术正是研究和利用了有关事物的相似性,将企业的各种产品、部件和
17、零件,按一定的相将企业的各种产品、部件和零件,按一定的相似性准则分类编组,并以这些组为基础,组织似性准则分类编组,并以这些组为基础,组织生产环节,实现多品种、中小批量生产的产品生产环节,实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造、管理的合理化设计、制造、管理的合理化5/19/202316中南大学5/19/202317中南大学成组技术的实质复杂而多样的事物或信息中,有许多问题具有复杂而多样的事物或信息中,有许多问题具有相似性,把相似问题分组,就能使复杂问题简相似性,把相似问题分组,就能使复杂问题简化,从而找出解决这一组问题的同一方法或答化,从而找出解决这一组问题的同一方法或答案,并节省时间和精力案
18、,并节省时间和精力5/19/202318中南大学实质:按零件的形状、尺寸、制造工艺的相似按零件的形状、尺寸、制造工艺的相似性,将零件分类归并成组(族),扩大零件的性,将零件分类归并成组(族),扩大零件的工艺批量,以便采用高效率的工艺方法和设备,工艺批量,以便采用高效率的工艺方法和设备,使中小批量生产也能获得类似大批量流水生产使中小批量生产也能获得类似大批量流水生产的经济效益。的经济效益。成组技术成了成组技术成了CADCAD、CAPPCAPP、CAMCAM、FMSFMS等的技术基等的技术基础础5/19/202319中南大学More to learnMore to learn5/19/202320
19、中南大学成组技术能对同类问题给出统一的标准解决办成组技术能对同类问题给出统一的标准解决办法法;避免产生解决同类问题方法的不统一与不必要避免产生解决同类问题方法的不统一与不必要的多样化的多样化;可重复利用解决同类问题已有的信息与资源可重复利用解决同类问题已有的信息与资源正因为成组技术具有这些特点,所以它可以:正因为成组技术具有这些特点,所以它可以:简化生产技术准备工作,加快新产品的开简化生产技术准备工作,加快新产品的开发和上市速度发和上市速度有效扩大批量,以利经济合理地采用先进有效扩大批量,以利经济合理地采用先进制造技术制造技术可以方便地组织专业化生产可以方便地组织专业化生产5/19/20232
20、1中南大学n上世纪上世纪5050年代,前苏联学者年代,前苏联学者MitrofanovMitrofanov首先提首先提出成组技术原理,然后迅即在东欧(捷克等国)出成组技术原理,然后迅即在东欧(捷克等国)得到推广应用得到推广应用n及至上世纪及至上世纪6060年代,在西欧(德、法、英等国)年代,在西欧(德、法、英等国)和中国、日本传播应用和中国、日本传播应用n美国则在上世纪美国则在上世纪8080年代才接受年代才接受GTGTnGT GT 经历了:经历了:成组加工成组加工 成组工艺成组工艺 成组技术的成组技术的发展过程发展过程5/19/202322中南大学2.2 零件分类编码系统(1 1)概念)概念分类
21、分类把事物划分成不同组的过程把事物划分成不同组的过程编码编码对不同组的事物给予不同的代码对不同组的事物给予不同的代码零件分类编码零件分类编码抽象地反映零件名称、功能、结抽象地反映零件名称、功能、结构、形状、工艺特性、精度等信息的代码(符号)构、形状、工艺特性、精度等信息的代码(符号)编码法则编码法则对代码代表的意义所作出的明确规定对代码代表的意义所作出的明确规定和说明和说明5/19/202323中南大学(2)原理成组技术的编码,必须充分反映机械零件的各种成组技术的编码,必须充分反映机械零件的各种特征,这些特征包括:零件的结构和形状、各组特征,这些特征包括:零件的结构和形状、各组成表面的类别及配
22、置关系、零件材料及热处理、成表面的类别及配置关系、零件材料及热处理、几何尺寸、加工精度和表面质量几何尺寸、加工精度和表面质量代码必须能唯一地区分产品零件族代码必须能唯一地区分产品零件族5/19/202324中南大学 对零件分类编码系统的要求:充分、全面、准确地描述零件信息充分、全面、准确地描述零件信息系统逻辑层次分明,结构合理系统逻辑层次分明,结构合理容易被计算机理解和处理容易被计算机理解和处理考虑与考虑与CADCAD、CAMCAM的链接和企业的应用要求的链接和企业的应用要求易于被工程人员理解,易于编程易于被工程人员理解,易于编程5/19/202325中南大学VUOSOVUOSO分类编码系统分
23、类编码系统原捷克斯洛伐克金属切削机床研究所为机原捷克斯洛伐克金属切削机床研究所为机床行业制订的一个系统。床行业制订的一个系统。结构属于结构属于1010进制进制4 4位码。位码。(3)零件分类编码系统的示例)零件分类编码系统的示例5/19/202326中南大学回转体零件回转体零件轴线上有轴线上有有齿形、花键有齿形、花键轴线上有轴线上有无孔无孔盲孔盲孔通孔通孔无孔无孔通孔通孔01234Dmax(L/D)max0 40 6341 80 4681 200 80 38 200 30VUOSO分类编码分类编码系统系统类类类类级级级级5/19/202327中南大学VUOSO分类编码系统(续)分类编码系统(续
24、)012340光滑或台阶光滑或台阶圆圆柱柱齿齿有花键有花键非金属非金属1轴线上有螺纹轴线上有螺纹其它其它铸铸件件灰铸铁灰铸铁2轴线外有孔轴线外有孔圆圆锥锥齿齿有花键有花键球铁或铸钢球铁或铸钢3有槽或平面有槽或平面其它其它有色金属有色金属41+2蜗蜗轮轮有花键有花键各各种种型型板板线线材材和和锻锻件件普通探钢普通探钢51+3其它其它优优质质和和合合金金钢钢渗炭钢渗炭钢62+3多多联联齿齿有花键有花键淬硬钢淬硬钢71+2+3其它其它热处理钢热处理钢8锥面锥面其其它它有花键有花键其它合金钢其它合金钢9异形异形其它其它有色金属有色金属组组组组型型型型5/19/202328中南大学 系统的基本特点系统的
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