第一章 緒論1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展前景機(jī)械制造業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個(gè)方面的個(gè)性化需求越加強(qiáng)烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。全套圖紙，加153893706先進(jìn)制造技術(shù)這個(gè)概念的提出為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。雖然這個(gè)名詞沒(méi)有確定的定義，但目前公認(rèn)的認(rèn)識(shí)是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱(chēng)。它具有如下一些特點(diǎn)：1 從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類(lèi)社會(huì)的需要。2 從強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)化分工向模糊分工、一專(zhuān)多能轉(zhuǎn)變，使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮。3 從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)。4 從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量。5 從按照功能劃分部門(mén)的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。6 機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為：（1）機(jī)械制造自動(dòng)化。（2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。下面對(duì)自動(dòng)化技術(shù)給予論述和展望。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)始終是機(jī)械制造中最活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域。也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)自本世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)歷了三個(gè)階段，即剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化。綜合自動(dòng)化常常與計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算集成制造等概念相聯(lián)系，它是制造技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)的綜合，旨在全面提高制造企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度。一、 集成化計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個(gè)由若干個(gè)相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通?？蓜澐譃?部分：1 工程技術(shù)信息分系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE），計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP），計(jì)算機(jī)輔助工裝設(shè)計(jì)（CATD）數(shù)控程序編制（NCP）等。2 管理信息分系統(tǒng)（MIS）包括經(jīng)營(yíng)管理（BM），生產(chǎn)管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），財(cái)務(wù)管理（FM）等。3 制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS）包括各種自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC），加工中心（MC），柔性制造單元（FMS），工業(yè)機(jī)器人（Robot），自動(dòng)裝配（AA）等。4 質(zhì)量信息分系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)（CAI），計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT），計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制（CAQC），三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）等。5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)（Network&DB）它是一個(gè)支持系統(tǒng)，用于將上述幾個(gè)分系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)的集成。二、 智能化智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機(jī)械和人類(lèi)專(zhuān)家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，如分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策等。在智能系統(tǒng)中，“智能”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的“軟”特性（適應(yīng)性和友好性）。在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對(duì)于人，智能制造強(qiáng)調(diào)安全性和友好性；對(duì)于環(huán)境，要求作到無(wú)污染，省能源和資源充分回收；對(duì)于社會(huì)，提倡合理協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)。三、 敏捷化敏捷制造是以競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來(lái)增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。實(shí)現(xiàn)敏捷制造的技術(shù)基礎(chǔ)包括：1 大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，要求在全國(guó)范圍內(nèi)建立工廠信息網(wǎng)絡(luò)和準(zhǔn)時(shí)信息系統(tǒng)（Just-In-Time-Information）。2 柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。3 高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。4 為定單而設(shè)計(jì)、制造的生產(chǎn)方式。5 基于任務(wù)的組織與管理。6 基于信任的雇傭關(guān)系。四、 虛擬化“虛擬制造”的概念于20世紀(jì)90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體，是一項(xiàng)由多學(xué)科知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過(guò)程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來(lái)達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。五、 清潔化清潔生產(chǎn)是指：將綜合預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品中，以便減少對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。清潔生產(chǎn)的兩個(gè)基本目標(biāo)是資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程而言，清潔生產(chǎn)要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過(guò)程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺資源，二次能源和再生資源的利用，改進(jìn)工藝及設(shè)備，并將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開(kāi)生產(chǎn)過(guò)程之前。對(duì)于產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，即從原材料的提取到產(chǎn)品的最終處理，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、流通、銷(xiāo)售及報(bào)廢等，合理利用資源，并最大限度地減少對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的不利影響。綜上所述，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向是將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)是企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營(yíng)、管理和技術(shù)有機(jī)集成和優(yōu)化運(yùn)行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量?jī)?yōu)成本低的目的，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，是企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。從目前國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體態(tài)勢(shì)和機(jī)械工業(yè)的增長(zhǎng)潛力看，機(jī)械工業(yè)發(fā)展既面臨挑，又有許多機(jī)遇。據(jù)分析，主要行業(yè)走勢(shì)大體如下:農(nóng)機(jī)行業(yè)：由于國(guó)家繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)的投入和農(nóng)產(chǎn)品收購(gòu)的順價(jià)政策實(shí)行，預(yù)計(jì)大型農(nóng)機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)降幅將明顯降低，農(nóng)業(yè)運(yùn)輸機(jī)械將保持適度增長(zhǎng)，一些小型、專(zhuān)用農(nóng)機(jī)具市場(chǎng)需求將保持平穩(wěn)。但受農(nóng)民收入增長(zhǎng)減慢和收入分流等因素的影響，預(yù)計(jì)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)低速增長(zhǎng)的狀態(tài)不可能扭轉(zhuǎn)。 工程機(jī)械行業(yè)：預(yù)計(jì)隨著國(guó)家對(duì)鐵道、公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭和城市公用基礎(chǔ)設(shè)施等項(xiàng)目投資力度的加強(qiáng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)工程機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)需求會(huì)有所改善。雖然今年企業(yè)生產(chǎn)漲幅會(huì)比去年有所降低，但全年工程機(jī)械行業(yè)仍將保持適度增長(zhǎng)。 儀器儀表行業(yè)：從目前主要儀表產(chǎn)品的發(fā)展前景看，預(yù)計(jì)投資類(lèi)儀表的市場(chǎng)需求會(huì)有所好轉(zhuǎn)，受住房制度改革的推動(dòng)，預(yù)計(jì)各種水表、電表需求將逐漸趨穩(wěn)，光學(xué)儀器和消費(fèi)類(lèi)儀表將能夠繼續(xù)保持目前的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全年生產(chǎn)增長(zhǎng)將在5%左右。 石化通用行業(yè)：由于石油化工通用設(shè)備行業(yè)的產(chǎn)品多系量大面廣的輔機(jī)制造，盡管今年以來(lái)這個(gè)行業(yè)生產(chǎn)增幅逐月回落，但與其它機(jī)械制造行業(yè)比仍是基本適度的。從主要產(chǎn)品情況看，受海上石油發(fā)展的影響，石油鉆采、煉油化工設(shè)備保持一定增長(zhǎng)；氣體壓縮機(jī)、高中壓閥門(mén)生產(chǎn)與化肥行業(yè)生產(chǎn)不景氣有關(guān)，降幅都較大。從目前相關(guān)行業(yè)發(fā)展前景看，今后石化通用行業(yè)情況會(huì)有轉(zhuǎn)機(jī)，生產(chǎn)增長(zhǎng)會(huì)有所恢復(fù)，尤其是國(guó)家加大對(duì)年產(chǎn)30萬(wàn)噸及以上合成氨、48萬(wàn)噸及以上尿素、30萬(wàn)噸及以上乙烯成套設(shè)備等的技術(shù)改造會(huì)促進(jìn)需求的平穩(wěn)增長(zhǎng)。 電工電器行業(yè)：從目前電工行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況看，行業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)將進(jìn)一步趨好，尤其是國(guó)家決定新建電廠和改造老廠所需的60萬(wàn)千瓦以下的火電機(jī)組將采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。加強(qiáng)中低壓凝汽式機(jī)組、老機(jī)組和重點(diǎn)主力機(jī)組，3年內(nèi)停運(yùn)和報(bào)廢1000萬(wàn)千瓦中低壓小火電機(jī)組。集中資金加快電網(wǎng)特別是城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)的建設(shè)與改造等措施，無(wú)疑會(huì)促進(jìn)電工行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，也應(yīng)看到，由于電工行業(yè)一些大型主機(jī)廠資金供應(yīng)受三角債困擾特別嚴(yán)重，這對(duì)下一步電工企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行會(huì)造成不利影響本文介紹了21世紀(jì)的先進(jìn)制造模式，闡述了機(jī)械制造發(fā)展的精密化、自動(dòng)化、信患化、柔性化、集成化和智能化趨勢(shì)，在分析了我國(guó)機(jī)械制造發(fā)展存在的差距的基礎(chǔ)上，提出了我國(guó)機(jī)械制造發(fā)展發(fā)展策略。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，越來(lái)越多的制造食業(yè)開(kāi)始將大量的人力、財(cái)力和物力投入劍先進(jìn)的制造技術(shù)和先進(jìn)的制造模式的研究和實(shí)施策略之中。改革開(kāi)放30年，我國(guó)制造科學(xué)技術(shù)有日新月異的變化和發(fā)展，確立了社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制，但與先進(jìn)的國(guó)家相比仍有一定差距，為了迎接21世紀(jì)的挑戰(zhàn)，必須認(rèn)清制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，縮短與先進(jìn)國(guó)家的差距，使我國(guó)的產(chǎn)品上質(zhì)量、上效率、上品種和上水平。1.1.1 先進(jìn)的制造模式機(jī)械制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)表明，只有采用先進(jìn)的制造技術(shù)并能實(shí)施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢(shì)。制造模式足指企業(yè)體制、經(jīng)營(yíng)、管理、生產(chǎn)組織和技術(shù)系統(tǒng)的形態(tài)和運(yùn)作模式。1.1 敏捷制造與虛擬制造 美國(guó)通用汽車(chē)公司與里海大學(xué)于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可預(yù)測(cè)的持續(xù)變化的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中取得繁榮成長(zhǎng)，并具有能對(duì)客戶需求的產(chǎn)品和服務(wù)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)作出迅速響應(yīng)的生產(chǎn)模式。AM的特征是：企業(yè)間聯(lián)作集成。充分發(fā)揮各企業(yè)的長(zhǎng)處，針對(duì)限定市場(chǎng)的目標(biāo)要求共同合作完成任務(wù)。具有高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業(yè)對(duì)市場(chǎng)要求迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)和能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多品種變批量的快速制造。充分發(fā)揮人的作用，不斷提高企業(yè)職工素質(zhì)和教育水平，優(yōu)化人機(jī)功能分配。虛擬制造(VM)是國(guó)際上提出的新概念。VM與AM聯(lián)系密切。VM的特征是：當(dāng)市場(chǎng)新的機(jī)遇出現(xiàn)時(shí)，組織幾個(gè)有關(guān)公司聯(lián)作，把不同的公司，不同地點(diǎn)的工廠或車(chē)間重新組織協(xié)調(diào)工作。在運(yùn)行之前必須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調(diào)運(yùn)行，以及投產(chǎn)后的效益和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，這種聯(lián)作公司稱(chēng)虛擬公司。虛擬公司通過(guò)虛擬制造系統(tǒng)運(yùn)行。因此研究開(kāi)發(fā)虛擬制造技術(shù)(VMT)和虛擬制造系統(tǒng)(VMS)意義重大，美國(guó)稱(chēng)AM為2l世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。1.1.2 集成制造與智能制造美國(guó)哈林頓博士在計(jì)算機(jī)和集成制造一書(shū)中提出計(jì)算機(jī)和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心內(nèi)容是：制造企業(yè)從市場(chǎng)預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理克至售后服務(wù)是一個(gè)不可分割的整體，需要統(tǒng)籌考慮。整個(gè)制造過(guò)程的實(shí)質(zhì)是信息采集、傳遞和加工過(guò)程，最終生產(chǎn)的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)。集成是 CIM的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術(shù)集成和功能集成，計(jì)算機(jī)是集成的工具，計(jì)算機(jī)和輔助各單元技術(shù)是集成的基礎(chǔ)，信息交換是橋梁，信息共享是關(guān)鍵。集成的目的在于制造企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的合理化和最優(yōu)化，以提高今業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，并追求最高整體效益和長(zhǎng)期效益。智能制造(IM)是美國(guó)出版研究IM和IMS書(shū)籍中首先提出的。它的特征是：在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)的高度柔性與高度集成的方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)和模擬人類(lèi)專(zhuān)家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類(lèi)專(zhuān)家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承與發(fā)展。制造智能的目的是：通過(guò)集成知識(shí)工程、制造軟件系統(tǒng)、機(jī)器人視覺(jué)和機(jī)器人控制對(duì)制造工人的技能與人類(lèi)專(zhuān)家知識(shí)進(jìn)行建模，以使智能機(jī)器能夠在沒(méi)有人干預(yù)的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)。1.1.3 綠色制造(1)綠色制造的定義綠色制造又稱(chēng)環(huán)境意識(shí)制造和面向環(huán)境的制造等。即綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式。其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的全生命周期中，廢棄物和有害排放物最小，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，對(duì)健康無(wú)害，資源利用率最高，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益更高。(2)綠色制造的體系構(gòu)造包括兩個(gè)目標(biāo)，即資源優(yōu)化利用和環(huán)境保護(hù)；三相基本內(nèi)容，即綠色材料、綠色能源和綠色生產(chǎn)過(guò)程中制造出綠色產(chǎn)品；兩個(gè)層次的全過(guò)程控制，即指在物料轉(zhuǎn)化過(guò)程和產(chǎn)品全生命周期過(guò)程(包括構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造、裝配、包裝、運(yùn)輸、銷(xiāo)售、服務(wù)、報(bào)廢、回收環(huán)節(jié))中，充分考慮資源和環(huán)境問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)最大限度地優(yōu)化利用資源和減少環(huán)境污染。1.2 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)先進(jìn)的制造業(yè)是將物料、能源、設(shè)備、資金、技術(shù)、信息和人力等制造資源通過(guò)先進(jìn)的制造技術(shù)，先進(jìn)的管理技術(shù)和先進(jìn)的制造過(guò)程轉(zhuǎn)變成人類(lèi)需求產(chǎn)品的行業(yè)。行業(yè)追求的目標(biāo)是：高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動(dòng)力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品，因此，面向21世紀(jì)的機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.2.1 精密化精密加工、超精密加工技術(shù)、微型機(jī)械是現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術(shù)包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復(fù)合加上(如機(jī)械化學(xué)研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領(lǐng)域。超精密加工技術(shù)己向納米(1nm=0.001m)技術(shù)發(fā)展。納米技術(shù)己在納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)和納米材料技術(shù)得到了應(yīng)用。因此，它促進(jìn)了機(jī)械科學(xué)、光學(xué)科學(xué)、測(cè)最科學(xué)和電子科學(xué)的發(fā)展。美國(guó)1997年首次制造出直徑僅為60m的靜電微型電機(jī)，以及幾十微米的微型齒輪、彈簧及微型機(jī)構(gòu)。武漢大學(xué)研制成納米級(jí)超微電極，將其插入活體細(xì)胞后首次測(cè)出細(xì)胞內(nèi)部神經(jīng)遞質(zhì)的動(dòng)態(tài)信息。只前各國(guó)科學(xué)家正在進(jìn)行微型機(jī)器人的研究，微型機(jī)器人可以潛入人體血管、臟器去疏通血管、診治疾病。據(jù)國(guó)外預(yù)測(cè)，21世紀(jì)將是微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代，因此有人將納米技術(shù)與微型機(jī)械稱(chēng)為21世紀(jì)的核心技術(shù)。1.2.2 自動(dòng)化自動(dòng)化技術(shù)的成功應(yīng)用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人去完成危險(xiǎn)場(chǎng)合的工作。對(duì)于批量較大的生產(chǎn)自動(dòng)化，可通過(guò)機(jī)床自動(dòng)化改裝、應(yīng)用自動(dòng)機(jī)床、專(zhuān)用組合機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線來(lái)完成。小批量生產(chǎn)自動(dòng)化可通過(guò)NC，MC，CAM，F(xiàn)MS，CIM，IMS等來(lái)完成。在末來(lái)的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，將更加重視人在自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用。同時(shí)自動(dòng)化開(kāi)始面向中小型企業(yè)，以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為出發(fā)點(diǎn)，滿足不斷發(fā)展的產(chǎn)品多樣化和個(gè)性化需要。1.2.3信息化信息、物質(zhì)和能源是制造系統(tǒng)的三要素。隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化與通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)紅制造系統(tǒng)中的應(yīng)用，信息的作用越來(lái)越重要。產(chǎn)品制造過(guò)程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。制造過(guò)程的實(shí)質(zhì)是對(duì)制造過(guò)程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過(guò)程，最終形成的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)，因此可以把信息看作是一種產(chǎn)業(yè)，包括在制造之中。為此一些企業(yè)開(kāi)始利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)異地生產(chǎn)。使生產(chǎn)分散網(wǎng)絡(luò)化，以適應(yīng)21 世紀(jì)高柔性生產(chǎn)的需要。機(jī)械制造業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個(gè)方面的個(gè)性化需求越加強(qiáng)烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 先進(jìn)制造技術(shù)這個(gè)概念的提出為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。雖然這個(gè)名詞沒(méi)有確定的定義，但目前公認(rèn)的認(rèn)識(shí)是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱(chēng)。它具有如下一些特點(diǎn)： 1從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類(lèi)社會(huì)的需要。 2從強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)化分工向模糊分工、一專(zhuān)多能轉(zhuǎn)變，使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮。 3從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)。 4從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量。 5從按照功能劃分部門(mén)的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。 6機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為： （1）機(jī)械制造自動(dòng)化。 （2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。 下面對(duì)自動(dòng)化技術(shù)給予論述和展望。 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)始終是機(jī)械制造中最活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域。也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)自本世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)歷了三個(gè)階段，即剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化。綜合自動(dòng)化常常與計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算集成制造等概念相聯(lián)系，它是制造技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)的綜合，旨在全面提高制造企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度。 一、集成化 計(jì)算機(jī)集成制造 （CIMS）被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個(gè)由若干個(gè)相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通?？蓜澐譃?部分： 1工程技術(shù)信息分系統(tǒng) 包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE），計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì) （CAPP），計(jì)算機(jī)輔助工裝設(shè)計(jì) （CATD）數(shù)控程序編制 （NCP）等。 2管理信息分系統(tǒng) （MIS） 包括經(jīng)營(yíng)管理 （BM），生產(chǎn)管理 （PM），物料管理（MM），人事管理 （LM），財(cái)務(wù)管理 （FM）等。 3制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS） 包括各種自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)數(shù)控 （CNC），加工中心 （MC），柔性制造單元 （FMS），工 業(yè) 機(jī) 器 人（Robot），自動(dòng)裝配 （AA）等。 4質(zhì)量信息分系統(tǒng) 包括計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)（CAI），計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT），計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制（CAQC），三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）等。 5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng) 它是一個(gè)支持系統(tǒng)，用于將上述幾個(gè)分系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)的集成。 二、智能化 智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機(jī)械和人類(lèi)專(zhuān)家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，如分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策等。 在智能系統(tǒng)中， “智能”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的“軟”特性 （適應(yīng)性和友好性）。在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對(duì)于人，智能制造強(qiáng)調(diào)安全性和友好性；對(duì)于環(huán)境，要求作到無(wú)污染，省能源和資源充分回收；對(duì)于社會(huì)，提倡合理協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)。 三、敏捷化 敏捷制造是以競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來(lái)增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。 實(shí)現(xiàn)敏捷制造的技術(shù)基礎(chǔ)包括： 1大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，要求在全國(guó)范圍內(nèi)建立工廠信息網(wǎng)絡(luò)和準(zhǔn)時(shí)信息系統(tǒng)（Just-In-Time-Information）。 2柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。 3高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。 4為定單而設(shè)計(jì)、制造的生產(chǎn)方式。 5基于任務(wù)的組織與管理。 6基于信任的雇傭關(guān)系。 四、虛擬化 “虛擬制造”的概念于20世紀(jì)90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體，是一項(xiàng)由多學(xué)科知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過(guò)程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來(lái)達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。 五、清潔化 清潔生產(chǎn)是指：將綜合預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品中，以便減少對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。 清潔生產(chǎn)的兩個(gè)基本目標(biāo)是資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程而言，清潔生產(chǎn)要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過(guò)程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺資源，二次能源和再生資源的利用，改進(jìn)工藝及設(shè)備，并將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開(kāi)生產(chǎn)過(guò)程之前。對(duì)于產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，即從原材料的提取到產(chǎn)品的最終處理，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、流通、銷(xiāo)售及報(bào)廢等，合理利用資源，并最大限度地減少對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的不利影響。 綜上所述，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向是將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)是企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營(yíng)、管理和技術(shù)有機(jī)集成和優(yōu)化運(yùn)行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量?jī)?yōu)成本低的目的，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，是企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。1.3 機(jī)械行業(yè)2011發(fā)展前景展望機(jī)械行業(yè)是典型的制造業(yè)，主要為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供所需的各種機(jī)械裝備或設(shè)備。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局口徑，其包括六個(gè)一級(jí)子行業(yè)：金屬制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專(zhuān)用設(shè)備制造業(yè)、儀器儀表業(yè)、交運(yùn)設(shè)備制造業(yè)和電氣機(jī)械制造業(yè)，典型的機(jī)械產(chǎn)品如汽車(chē)、船舶、發(fā)電機(jī)組、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、集裝箱等。 我國(guó)機(jī)械行業(yè)門(mén)類(lèi)齊全，規(guī)模大，2008年整體銷(xiāo)售收入接近9萬(wàn)億元，僅次于日本居世界第二位，占到全球機(jī)械銷(xiāo)售額的15%左右;出口額達(dá)到2,425億美元，躍居世界第四;工業(yè)增加值超過(guò)2萬(wàn)億元，約占當(dāng)年我國(guó)GDP的8%;機(jī)械行業(yè)是對(duì)全國(guó)工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)最大的行業(yè)，經(jīng)濟(jì)總量占整個(gè)裝備制造業(yè)2/3以上。因此機(jī)械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分，堪稱(chēng)中國(guó)工業(yè)的“脊梁”。 經(jīng)濟(jì)的重化工化和人口的城鎮(zhèn)化是驅(qū)動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展的內(nèi)在因素：2008年我國(guó)工業(yè)增加值中重工業(yè)占比超過(guò)60%，城鎮(zhèn)化率達(dá)到46%，已連續(xù)多年保持上升趨勢(shì)。在此過(guò)程中，我國(guó)工業(yè)結(jié)構(gòu)將由加工組裝工業(yè)向技術(shù)密集型工業(yè)轉(zhuǎn)變，從而拉動(dòng)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的大量需求。 全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移是驅(qū)動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展的外在因素：由于中國(guó)的機(jī)械行業(yè)擁有發(fā)展中國(guó)家中最完善的設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)業(yè)鏈，具有綜合的人力和原材料成本比較優(yōu)勢(shì)，因此近年來(lái)海外的機(jī)械制造紛紛向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，體現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品的進(jìn)出口額快速增加，外貿(mào)順差不斷擴(kuò)大。 因此，我們認(rèn)為中國(guó)機(jī)械行業(yè)存在中長(zhǎng)期投資機(jī)會(huì)，但在選擇投資時(shí)機(jī)時(shí)，要把握好行業(yè)的周期性和輪動(dòng)特點(diǎn)。 周期性：多數(shù)機(jī)械產(chǎn)品屬于投資品，其需求來(lái)自于下游行業(yè)的資本支出，進(jìn)而取決于下游行業(yè)的盈利水平或政府的投資力度;從而經(jīng)濟(jì)周期導(dǎo)致的下游行業(yè)盈利或政府投資的周期性波動(dòng)，將引起機(jī)械產(chǎn)品需求的周期波動(dòng)。需要注意的是機(jī)械產(chǎn)品的周期性更多體現(xiàn)在需求量而非產(chǎn)品價(jià)格的變化，在周期的高點(diǎn)和低點(diǎn)需求量往往差異巨大。例如受航運(yùn)業(yè)景氣下滑影響，2009年1-8月全球船舶新增訂單僅約1,500萬(wàn)載重噸，同比下滑90%左右。 第二章 變速箱殼體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1零件的分析2.1.1零件的作用 題目給出的是變速箱殼體。變速箱殼體的主要作用是支承各傳動(dòng)軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證變速箱箱體部件與發(fā)動(dòng)機(jī)正確的安裝。因此變速箱殼體的加工質(zhì)量，不但直接影響變速箱的裝備精度和運(yùn)動(dòng)精度，而且還會(huì)影響汽車(chē)的工件精度、使用壽命。變速箱主要是實(shí)現(xiàn)變速，改變運(yùn)動(dòng)速度。2.1.2零件的工藝分析 1. 技術(shù)精度要求（1）變速箱殼體在結(jié)構(gòu)上壁薄而多孔，整個(gè)容腔為三組平行孔系所占據(jù)。（2）為提高傳動(dòng)精度，應(yīng)保證裝在三組平行孔系中的軸承獲得良好的配合精度，故48+0.0.25 0、80+0.030 0及146+0.040 0三孔系均有較高的尺寸精度要求；除此之外，為保證傳動(dòng)平穩(wěn)喝減少噪聲，三組平行孔系之間還有較高的孔距公差。（3）因總體結(jié)構(gòu)喝部件位置的限制，在變速箱殼體的中間部位，有兩塊面積不大的外伸安裝面。為整個(gè)變速箱的安裝基面，且與146孔中心有較高的尺寸要求，其數(shù)值為124.10.05mm。保證了傳動(dòng)位置和傳動(dòng)精度的準(zhǔn)確性。2、材料特性、加工方案及工藝措施（1）變速箱殼體的材料為鋁硅銅合金，硬度低但比強(qiáng)度較高，其金相組織為硅在鋁內(nèi)的固溶體+共晶體組成。切削加工性能較好，因含有硅，故易使刀具磨損。又因含有ZL107材料熔點(diǎn)較低，在切削中易產(chǎn)生積屑瘤，會(huì)影響工件的表面粗糙度及尺寸精度，因此，應(yīng)充分考慮工件材料的熱變形，減少刀面同工件的摩擦，要求刀具刃口必須鋒利，不采用倒棱。（2）按材料特性，選W18Cr4V作為鏜刀具。（3）加工時(shí)應(yīng)遵循基準(zhǔn)（面）先行、先粗后精的原則。首先對(duì)平面和孔進(jìn)行粗加工，再半精加工基準(zhǔn)面、孔，消除粗加工時(shí)所產(chǎn)生的變形，以確保殼體的高精度要求。（4）按照傳動(dòng)路線和齒輪的傳動(dòng)關(guān)系，應(yīng)先鏜146+0.040 0孔，其次鏜48+0.025 0孔，最后鏜80+0.030 0孔，保證三組平行孔系孔距間獲得較高的尺寸精度，并注意必須換算坐標(biāo)尺寸?？?46與孔48的坐標(biāo)位置關(guān)系如下：水平方向位移量 x1 =18mm 垂直方向位移 y1 = =141.36mm孔48與孔80的坐標(biāo)位置關(guān)系如下：水平方向位移量 x2 =68mm 垂直方向位移y2 = =54.27mm（5）由于該變速箱殼體的安裝基面“B”面積較小，在鏜削加工過(guò)程中無(wú)法作為定為基準(zhǔn)，由于A面與三組平行孔系有0.02mm的垂直度要求，B面對(duì)A面有0.01mm的垂直度要求，所以從粗加工開(kāi)始就必須注意保證該零件孔與面及面與面的垂直度要求。粗加工時(shí)，可選該殼體不加工的毛坯側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，校正后對(duì)A面及相對(duì)的另一側(cè)面進(jìn)行粗加工，再分別以該兩面作為基準(zhǔn)面對(duì)三孔系進(jìn)行依次粗鏜；在A面及其對(duì)應(yīng)面進(jìn)行半精銑時(shí)，還應(yīng)充分注意其兩面的平行度要求。（6）在進(jìn)入半精加工及精加工時(shí)，應(yīng)充分考慮用A面作基準(zhǔn)來(lái)精銑相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)面及鏜削三組平行孔系，但是由于不便于鏜削和裝夾因此還是選用底面作為基準(zhǔn)。在鏜削146+0.040 0孔時(shí)，找正A面或采用心軸與端面垂直的檢具進(jìn)行找正，以保證三組平行孔系對(duì)A面的垂直度要求。在最后精加工時(shí)，仍以底面作定為基準(zhǔn)，并以A安裝面作輔助基準(zhǔn)，以減少最后刮削B安裝面時(shí)的鏟刮工作量。2.2變速箱箱體加工的主要問(wèn)題和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施由以上分析可知。該箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于變速箱殼體來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。由于該變速箱殼體零件設(shè)計(jì)要求為大量生產(chǎn)。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是變速箱殼體加工過(guò)程中的主要考慮因素。2.2.1孔和平面的加工順序箱體類(lèi)零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工箱體上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。這是因?yàn)槠矫娴拿娣e大，用平面定位可以確保定位可靠加緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對(duì)刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。變速箱殼體零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開(kāi)的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。2.2.2孔系加工方案選擇變速箱殼體孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格最低的機(jī)床。根據(jù)變速箱殼體零件圖所示的變速箱殼體的精度要求，當(dāng)前應(yīng)選用在臥式鏜床上用鏜模法鏜孔較為適宜。（1） 用鏜模法鏜孔在大批量生產(chǎn)中，汽車(chē)變速箱殼體孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進(jìn)行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)鏜刀桿通過(guò)鏜套的引導(dǎo)進(jìn)行鏜孔時(shí)，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗震性。因此，可以用幾把刀加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機(jī)床上安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。（2） 用坐標(biāo)法鏜孔在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時(shí)間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，不大能適應(yīng)這種要求，而坐標(biāo)法鏜孔卻能適應(yīng)這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時(shí)，鏜模板的加工也需要采用坐標(biāo)法鏜孔。用坐標(biāo)法鏜孔，需要將箱體孔系尺寸及公差換算成直角坐標(biāo)系中的尺寸及公差，然后選用能夠直接在支架坐標(biāo)系中做精密運(yùn)動(dòng)的機(jī)床進(jìn)行鏜孔。零件圖所示變速箱殼體孔系尺寸換算如下：如下圖所示為三個(gè)支承孔中心線所構(gòu)成的坐標(biāo)尺寸關(guān)系。其中：|OA|=1990.1mm, |OB|=1420.1mm, |AB|=870.1mm,設(shè)加工時(shí)坐標(biāo)系為xoy且xOB=18mm現(xiàn)在要計(jì)算yOB 、xOA、及yOA 。 由圖可知： yOB=140.8545mm AC=87mm cos=18/|OB|=18/142=0.1268 =82.7 =90-=7.3根據(jù)余弦定理: cos=0.92 =23.07根據(jù)幾何關(guān)系可得： xOA=|OA|sin(-)=54.08mm yOA=|OA|cos(-)=191.5mm孔系中心的直角坐標(biāo)尺寸算出來(lái)后。還需要進(jìn)一步確定各組成環(huán)的公差。組成環(huán)的公差分配方法有多種，現(xiàn)以等公差分配法為例子說(shuō)明各組成環(huán)公差的求解方法。已知： |CA|=54.08+18=72.08mm |CB|=191.5-140.8545=50.65mm |AB|=87mm 因兩邊微分后得： 2|AC|*d|AC|+2|CB|*d|CB|=2|AB|*d|AB|若 d|AC|=d|CB|=,則有 |AC|與xOA及xOB的公差各取/2=0.001mm。|CB|與yOA及yOB構(gòu)成另一個(gè)尺寸鏈，且|CB|為尺寸鏈的封閉環(huán)。按等公差分配原則，yOA及yOB 的尺寸公差各為/2=0.001mm。 最終求得的變速箱殼體孔系在直角坐標(biāo)系中的尺寸及公差為： XOA= 54.080.001mm。 yOA=191.50.001mm。 xOB=180.001mm。 yOB=140.85450.001mm。2.3 變速箱殼體加工定位基準(zhǔn)的選擇 2.3.1粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：（1）.保證各重要支承孔的加工余量均勻；（2）.保證裝入箱體的零件與箱壁有一定的間隙。為了滿足上述要求，應(yīng)選擇變速箱的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。即以變速箱殼體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個(gè)自由度，再以另一個(gè)主要支承孔定位限制第五個(gè)自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時(shí)，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對(duì)位置。2.3.2精基準(zhǔn)的選擇從保證箱體孔系的孔、孔與平面、平面與平面之間的位置。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證變速箱殼體在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從變速箱殼體零件圖分析知，它的底平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于做孔系加工精基準(zhǔn)用。但用一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)自由度，如果使用典型的六點(diǎn)定位定位方法，則可滿足整個(gè)加工過(guò)程中基本上都采用統(tǒng)一的定位要求，并且因?yàn)樗c兩端面垂直。如果用來(lái)做精基準(zhǔn)加工端面，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都很方便所以同樣采用。2.4變速箱殼體加工主要工序安排對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。變速箱殼體加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先直接安裝進(jìn)行粗銑端面A及A的相對(duì)端面然后再以底面，端面A及側(cè)面進(jìn)行粗鏜，以確保底面與孔系的平行度，以及底面與端面的垂直度。并用鏜削的方法加工A面的三孔系，及A對(duì)面的兩組孔系，另外146對(duì)面的孔系需用數(shù)控銑床進(jìn)行銑削。加工工序完成后，將工件清洗干凈。清洗是在80-90C的含0.4%-1.1%蘇打及0.25%-0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于200mg。根據(jù)以上分析過(guò)程，現(xiàn)將該變速箱殼體零件加工工藝路線確定如下：工序1：粗銑端面A及其相對(duì)的另一端面。分別以?xún)啥嗣鏋榇只鶞?zhǔn)。選用立式升降臺(tái)銑床，和專(zhuān)用夾具。工序2：粗鏜三組平行孔系，確?？紫蹬c端面A的垂直度，以及與底面的平行度，以底面為粗基準(zhǔn)。選用臥式鏜床和專(zhuān)用夾具。工序3：檢驗(yàn)工序4：精銑端面A及其相對(duì)的另一端面，分別以?xún)啥嗣鏋榧庸せ鶞?zhǔn).選立式升降臺(tái)銑床和專(zhuān)用夾具。工序5：粗銑146對(duì)面的窗口孔系且銑端面B，以確保端面A與端面B的垂直度，以A面為基面，選用數(shù)控銑床和專(zhuān)用夾具。工序6：鉗工刮削B面、挫B面對(duì)應(yīng)的凸體倒角。工序7：半精鏜A面及A對(duì)面端面的平行孔系，以確?？紫蹬c端面A的垂直度，以及與底面的平行度，以底面為粗基準(zhǔn)。選用臥式鏜床和專(zhuān)用夾具。工序8：精鏜A面及A對(duì)面端面的平行孔系，以確?？紫蹬c端面A的垂直度，以及與底面的平行度，以底面為基準(zhǔn)。選用臥式鏜床和專(zhuān)用夾具。工序9：清洗。選用清洗機(jī)清洗。工序10：終檢。以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片。2.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定該變速箱殼體零件采用的是鋁硅銅合金制造。硬度低，但強(qiáng)度高，熔點(diǎn)低，生產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。1.A端面及其相對(duì)面的加工余量。粗銑：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)第1卷表3.2-25。其余量值規(guī)定為2mm。3.2-2.7粗銑平面時(shí)厚度偏差取-0.4m。精銑：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)第1卷表2.3-25，其余量規(guī)定值為1.3mm。鑄造毛坯的名義尺寸為：108+2*2+2*1.3=114.6毛坯最小尺寸為114.6-0.4=114.2mm毛坯最大尺寸為114.6+0.4=115mm粗銑后最大尺寸為：108+2*1.3=110.6mm粗銑后最小尺寸為：110.6-2*0.4=109.8mm精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即1080.1mm2.工藝孔146+0.040 0孔、48+0.025 0孔、80+0.030 0孔?？紫档谋砻娲植诙葹?.6m，參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷表3.2-35確定工序尺寸及加工余量：（1）孔146+0.040 0： 粗鏜：145.4mm （去除材料直徑1.5mm）。 半精鏜：145.8mm（去除材料直徑0.4mm）。 精鏜：146+0.040 0（去除材料直徑0.2mm）。（2）孔48+0.025 0： 粗鏜：47.55mm（去除材料直徑1.4mm）。 半精鏜：47.85mm（去除材料直徑0.3mm）。 精鏜：48+0.025 0mm（去除材料直徑0.15mm）。（3）孔80+0.030 0： 粗鏜：79.4mm（去除材料直徑1.5mm）。 半精鏜：79.8mm（去除材料直徑0.4mm）。 精鏜：80+0.030 0mm（去除材料直徑0.2mm）。（4）孔146+0.040 0相對(duì)的窗口加工余量：粗銑：去除材料雙邊余量0.90mm。3.凸臺(tái)加工 由于端面B是安裝基面故需要加，且粗糙度要求為3.2m，根據(jù)工序要求可知，凸臺(tái)只需進(jìn)行粗銑加工，查機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷粗銑時(shí)去除材料0.35mm。倒角：由鉗工用手挫完成。刮削：用刮鏟去除毛刺等。2.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）1：銑兩端面總工時(shí)機(jī)床：立式升降臺(tái)銑床XW5032刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） dw=400mm 齒數(shù)Z=14（1）粗銑銑削深度ap=2mm每齒進(jìn)給量af:參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-73，取af=0.25mm/z銑削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-81，取V=4m/s機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=實(shí)際銑削速度:=進(jìn)給量Vf：Vf=afZn=0.25*14*200/6011.67mm/min工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm: fm=Vf=11.67mm/s=700.2mm/minac:根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-81，ac=240mm被切削層長(zhǎng)度l：由毛坯尺寸可知l=360mm刀具切入長(zhǎng)度l1：l1=0.5(D-+(1-3)=42mm刀具切出長(zhǎng)度l2：取l2=2mm走刀次數(shù)為1次機(jī)動(dòng)時(shí)間tj1=min（2）精銑銑削深度ap： ap=1.3mm每齒進(jìn)給量af:根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-73，取af=0.13mm/Z銑削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-81，取V=6m/s機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=300r/min實(shí)際銑削速度V：V=進(jìn)給量Vf： Vf=afZn=0.15*14*300/60=10.5mm/s工作臺(tái)每分進(jìn)給量fm: fm=Vf=10.5mm/s=630mm/min被切削層長(zhǎng)度l1:由于毛坯尺寸可知l=360mm刀具切入長(zhǎng)度l1:精銑時(shí)l1=D=400mm刀具切出長(zhǎng)度l2：取l2=2mm走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj=min因此銑端面機(jī)動(dòng)時(shí)間tD=2*0.577+2*1.2=3.554min2.鏜削三平行孔系總工時(shí)機(jī)床：臥式鏜床刀具：選用鏜刀W18Cr4V三把規(guī)格分別為JT/BT50-TZC90-300、JT/BT50-TZC38-180、JT/BT50-TZC50-180（1）粗鏜146+0.040 0mm孔切削深度ap=1.5mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm，切削深度為1.5mm。因此確定進(jìn)給量f=0.6mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，取V=0.3m/s=18m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n： n=，取n=40r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm: fm=fn=0.6*40=24mm/min被切削層長(zhǎng)度l： l=38mm刀具切入長(zhǎng)度l1=mm刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=4mm行程次數(shù)為1次機(jī)動(dòng)時(shí)間：tj1=(2)粗鏜48+0.025 0mm孔切削深度ap=1.4mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm，切削深度為1.5mm。因此確定進(jìn)給量f=0.7mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66,取V=0.25mm/s=15m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=100r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm=fn=0.7*100=70mm/min被切削層長(zhǎng)度l=38mm刀具切入長(zhǎng)度l1=刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj2=（3）粗鏜80+0.030 0mm孔切削深度ap=1.5mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm，切削深度為1.5mm。因此確定進(jìn)給量f=0.6mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66,取V=0.25mm/s=15m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=60r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm=fn=0.6*100=60mm/min被切削層長(zhǎng)度l=38mm刀具切入長(zhǎng)度l1=刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=4mm行程次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj3=（4）半精鏜146+0.040 0mm孔切削深度ap=0.2mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm，切削深度為0.2mm。因此確定進(jìn)給量f=0.5mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66,取V=0.4mm/s=24m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=53r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm=fn=0.5*53=26.5mm/min被切削層長(zhǎng)度l=35mm刀具切入長(zhǎng)度l1=刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj4= （5）半精鏜48+0.025 0mm孔切削深度ap=0.15mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm。切削深度為0.15mm。因此確定進(jìn)給量f=0.3mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66,取V=0.3mm/s=18m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=120r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm=fn=0.3*120=26.5mm/min被切削層長(zhǎng)度l=35mm刀具切入長(zhǎng)度l1=刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=4mm行程次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj5= （6）半精鏜80+0.030 0mm孔切削深度ap=0.2mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm，切削深度為0.2mm。因此確定進(jìn)給量f=0.4mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66,取V=0.4mm/s=24m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=96r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm=fn=0.4*96=38.4mm/min被切削層長(zhǎng)度l=35mm刀具切入長(zhǎng)度l1=刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj6= 鏜削工序機(jī)動(dòng)總工時(shí)tT=tji+ tj2+ tj3+ tj4+ tj5 +tj6=7.4min（7）精鏜146+0.040 0mm孔切削深度ap=0.1mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm，切削深度為0.1mm。因此確定進(jìn)給量f=0.4mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66,取V=0.4mm/s=24m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=53r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm=fn=0.5*53=26.5mm/min被切削層長(zhǎng)度l=35mm刀具切入長(zhǎng)度l1=刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj4= （8）精鏜48+0.025 0mm孔切削深度ap=0.075mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm，切削深度為0.15mm。因此確定進(jìn)給量f=0.3mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66,取V=0.3mm/s=18m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=120r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm=fn=0.3*120=26.5mm/min被切削層長(zhǎng)度l=35mm刀具切入長(zhǎng)度l1=刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=4mm行程次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj5= （9）精鏜80+0.030 0mm孔切削深度ap=0.1mm進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取700mm，切削深度為0.2mm。因此確定進(jìn)給量f=0.4mm/r切削速度V：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-66,取V=0.4mm/s=24m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=取n=96r/min實(shí)際切削速度V：V=工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm=fn=0.4*96=38.4mm/min被切削層長(zhǎng)度l=35mm刀具切入長(zhǎng)度l1=刀具切出長(zhǎng)度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj6= 鏜削工序機(jī)動(dòng)總工時(shí)tT=tji+ tj2+ tj3+ tj4+ tj5 +tj6=7.4min3.銑窗口工時(shí)計(jì)算機(jī)床：數(shù)控銑床刀具：直徑10的圓柱立銑刀（1）粗銑窗口 數(shù)控編程：00001G90 G00 X0 Y0 M03 S500 T01 M08;G42 G01 X-110 Y0 F50;G02 X0 Y110 I110 J0;G02 X110 Y0 I0 J0;G01 X110 Y-90;G02 X90 Y-110 I-20 J0;G01 X-90;G02 X-110 Y-90 I0 J20;G01 X110 Y0；G00 G40 X0 Y0 M05 M09;M02;所用工時(shí)可由上述程序得出：走刀次數(shù)i=1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=500r/min銑削速度vf=50mm/s由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷表9.4-31可得：l=360+130=360+130*3.14=768.2mml1=110 l2=110vf=50 tj=4.凸臺(tái)加工工時(shí)機(jī)床：數(shù)控銑床刀具：直徑為5mm的圓柱立銑刀定機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速為500銑削速度定為vf=50mm/s根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷表9.4-31可得：l=50 l1=0.5mm-1mm 取l1=1mmtj=由于凸臺(tái)是兩面的，因此tj總=2*tj=0.04min2.7時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，該變速箱殼體的年產(chǎn)量為6000件。一年以240個(gè)工作日計(jì)算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于25件。設(shè)每天的產(chǎn)量就為26件。再以每天8小時(shí)工作時(shí)間計(jì)算，則每個(gè)工件的生產(chǎn)時(shí)間應(yīng)不大于18.46min。參照 機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.5-2，機(jī)械加工單件（生產(chǎn)類(lèi)型：中批以上）時(shí)間定額的計(jì)算公式為：td=（tj+tf）(1+k%)+tn/N (大量生產(chǎn)時(shí)tn/N0)因此