先進(jìn)制造技術(shù)

1、第十八章第十八章 先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù) 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與交叉融合，不僅給制造技現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與交叉融合，不僅給制造技術(shù)提出了新的要求，也給制造技術(shù)提供了強(qiáng)大的支持。術(shù)提出了新的要求，也給制造技術(shù)提供了強(qiáng)大的支持。因此，近年來涌現(xiàn)出了許多先進(jìn)制造技術(shù)，主要分為因此，近年來涌現(xiàn)出了許多先進(jìn)制造技術(shù)，主要分為現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進(jìn)制造工藝技術(shù)、柔性自動化制造現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進(jìn)制造工藝技術(shù)、柔性自動化制造技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)四大研究領(lǐng)域。由于教材篇幅所技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)四大研究領(lǐng)域。由于教材篇幅所限，此處不能一一介紹。根據(jù)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨限，此處不能一一介紹。根據(jù)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，結(jié)合

2、我國國情，本章將扼要介紹柔性自動化加工勢，結(jié)合我國國情，本章將扼要介紹柔性自動化加工技術(shù)、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、快速原型制造技術(shù)和先進(jìn)技術(shù)、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、快速原型制造技術(shù)和先進(jìn)制造模式四方面的內(nèi)容。制造模式四方面的內(nèi)容。 第一節(jié) 柔性自動化加工技術(shù) 制造自動化是制造業(yè)發(fā)展的標(biāo)志，通常將制造自動化的發(fā)展分為五個階段。從早期的滿足大批大量生產(chǎn)要求的剛性自動化，發(fā)展到以計算機(jī)數(shù)控為基礎(chǔ)的柔性自動化，依靠了許多基礎(chǔ)單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及其相關(guān)裝備的長足發(fā)展。其中，計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)（CNC）、分布式數(shù)字控制技術(shù)（DNC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等的發(fā)展，已能較好地解決多品種、中小批量的自動化加工問題

3、。 制造自動化發(fā)展的五個階段制造自動化發(fā)展的五個階段 一、數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控機(jī)床集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。它的廣泛使用給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平的高低及擁有量是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。 數(shù)控機(jī)床的特點如下：（1）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定 （2）加工生產(chǎn)率高 （3）減輕勞動強(qiáng)度、改善勞動條件（4）實應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益好 （

4、5）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，數(shù)控機(jī)床適用于加工：1）多品種小批量零件；2）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，精度要求較高的零件；3）需要頻繁改型的零件；4）價格昂貴，不允許報廢的關(guān)鍵零件；5）需要最小生產(chǎn)周期的急需零件。 二、計算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)1、CNC系統(tǒng)的基本原理 2、CNC系統(tǒng)的核心 3、CNC機(jī)床 CNC系統(tǒng)是一個位置控制系統(tǒng)，其主要任務(wù)是根據(jù)加工程序及相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行刀具與工件的相對運動控制，完成零件的自動加工。 三、柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacturing System）源于機(jī)械加工領(lǐng)域，其兼顧了生產(chǎn)效率和柔性這對矛盾，因此具有強(qiáng)大的生命力。FMS

5、是數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機(jī)控制系統(tǒng)組成的柔性自動化制造系統(tǒng)。它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種、中等批量生產(chǎn)。所謂柔性就是通過編程或稍加調(diào)整就可同時加工不同的工件。 FMS FMS的基本組成的基本組成 2自動加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)主要由數(shù)控機(jī)床、加工中心等加工設(shè)備；工件清洗、在線檢測等輔助設(shè)備構(gòu)成。加工設(shè)備在工件、刀具和控制三個方面都具有可與其它子系統(tǒng)相連接的標(biāo)準(zhǔn)接口。加工系統(tǒng)的性能直接影響著FMS的性能，加工系統(tǒng)也是FMS中耗資最多的部分，因此恰當(dāng)?shù)嘏渲煤瓦x用加工系統(tǒng)是FMS成功與否的關(guān)鍵。 3物流系統(tǒng)在FMS中流動的物料主要包括工件、刀具、

6、夾具、切屑及切削液。物流系統(tǒng)是FMS從進(jìn)口到出口，實現(xiàn)對上述物料自動識別、存儲、分配、輸送、交換和管理的系統(tǒng)。由于工件和刀具的流動頻率較高，故FMS的物流系統(tǒng)主要由工件流系統(tǒng)和刀具流系統(tǒng)兩部分組成。 兩種托盤交換器兩種托盤交換器 第二節(jié) 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 信息化是制造業(yè)發(fā)展的重要手段。隨著計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、科學(xué)管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展，全球市場、全球制造的逐步形成，制造業(yè)信息化、制造系統(tǒng)集成化技術(shù)也有了更加廣度和深度的發(fā)展，并由此形成了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)。 1計算機(jī)集成制造 CIMSCIMS輪圖（輪圖（19851985年年SMESME發(fā)表）發(fā)表） CIMS CIMS輪圖（輪圖（1

7、9931993年年SMESME發(fā)表）發(fā)表） 2、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)1998年，我國863計劃/CIMS主題專家組根據(jù)全球制造業(yè)的發(fā)展趨勢和中國國情，提出了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（Contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS）的概念及其相關(guān)論點?，F(xiàn)代集成制造系統(tǒng)是一種基于計算機(jī)集成制造理念的、數(shù)字化、信息化、智能化、綠色化、集成化的綜合制造系統(tǒng)，是利用現(xiàn)代信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與制造技術(shù)，在全球的制造環(huán)境范圍內(nèi)，將產(chǎn)品生命周期各階段與企業(yè)內(nèi)外部相關(guān)的活動和資源集成起來，力爭使企業(yè)的運行相對于優(yōu)化達(dá)到其理想運行狀態(tài)。 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

8、 第三節(jié) 快速原型制造技術(shù)隨著全球市場一體化的形成，制造業(yè)的競爭十分激烈，產(chǎn)品的開發(fā)速度日益成為競爭的主要矛盾。在這種情況下，自主快速產(chǎn)品開發(fā)（快速設(shè)計和快速工模具）的能力成為制造業(yè)全球競爭的實力基礎(chǔ)。同時，制造業(yè)為滿足日益變化的用戶需求，又要求制造技術(shù)有較強(qiáng)的靈活性，能夠以小批量甚至單件生產(chǎn)而不增加產(chǎn)品的成本。因此，產(chǎn)品開發(fā)的速度和制造技術(shù)的柔性就變得十分關(guān)鍵了?？焖僭椭圃旒夹g(shù)（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM）就是在這種社會背景下，于80年代后期產(chǎn)生于美國并很快擴(kuò)展到日本及歐洲，是近年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一項重大突破。 一、快速原型制造技術(shù)的原理 RPM

9、RPM技術(shù)原理技術(shù)原理 二、RPM技術(shù)的典型工藝方法RPM技術(shù)的具體工藝有30余種，根據(jù)采用材料及對材料處理方式的區(qū)別，可歸納為以下4類方法。1選擇性液體固化2選擇性層片粘接 3選擇性粉末熔結(jié)粘接 4擠壓成形 立體光刻工藝原理圖立體光刻工藝原理圖 分層實體制造工藝原理圖分層實體制造工藝原理圖 選擇性激光燒結(jié)原理圖選擇性激光燒結(jié)原理圖 熔融擠壓成形方法熔融擠壓成形方法 三、三、RPM的應(yīng)用RPM在國民經(jīng)濟(jì)極為廣闊的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并且還在向新的領(lǐng)域發(fā)展，除在制造業(yè)得到應(yīng)用外，在醫(yī)學(xué)、康復(fù)、考古工程、建筑工程等領(lǐng)域均有應(yīng)用。 第四節(jié) 先進(jìn)制造模式生產(chǎn)管理是制造業(yè)發(fā)展的杠桿。世界制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了少

10、品種小批量生產(chǎn)、少品種大批量 生產(chǎn)和多品種小批量生產(chǎn)模式的變化，先后出現(xiàn)了物料需求計劃（Material Requirements Planning，MRP）、準(zhǔn)時制（Just in Time，JIT）生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、敏捷制造、綠色制造（Green Manufacturing，GM）等科學(xué)的生產(chǎn)管理理念與制造模式。 一、敏捷制造敏捷制造（Agile Manufacturing，AM）是美國通用汽車公司和里海大學(xué)1991年提出的一種新型生產(chǎn)模式，其應(yīng)用“競爭合作一協(xié)同”機(jī)制，使制造系統(tǒng)在滿足低成本和高質(zhì)量的同時，對變幻莫測的市場需求做出快速反映。敏捷制造企業(yè)通過采用現(xiàn)代通信技術(shù)，以敏捷、動態(tài)、優(yōu)化的形式，組織新產(chǎn)品開發(fā)，通過動態(tài)聯(lián)盟、先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和高素質(zhì)員工的全面集成，快速響應(yīng)客戶需求，及時將開發(fā)的新產(chǎn)品投放市場，提高企業(yè)的競爭能力，從而贏得競爭的優(yōu)勢。 二、精益生產(chǎn)美國曾以福特方法（即用于汽車生產(chǎn)的流水線技術(shù)）贏得了全世界制造技術(shù)的優(yōu)勢，但是，這種優(yōu)勢因當(dāng)今市場需求的發(fā)生變化而逐漸喪失，而日本的絕大多數(shù)企業(yè)在借鑒福特方法的基礎(chǔ)上，不斷更新技術(shù)和改進(jìn)管理，適應(yīng)了不斷變化著的市場需求，創(chuàng)造出了一種“全企業(yè)的靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)”。 三、綠色制造綠色制造也