ch18先進(jìn)制造技術(shù)30

1、第十八章章先先進(jìn)制造造技術(shù)第一節(jié)柔性自動動化加工工技術(shù)第二節(jié)現(xiàn)代集成成制造系系統(tǒng)第三節(jié)快速原型型制造技技術(shù)第四節(jié)先進(jìn)制造造模式第十八章章先先進(jìn)制造造技術(shù)現(xiàn)代科學(xué)學(xué)技術(shù)的的發(fā)展與與交叉融融合，不不僅給制制造技術(shù)術(shù)提出了了新的要要求，也也給制造造技術(shù)提提供了強強大的支支持。因因此，近近年來涌涌現(xiàn)出了了許多先先進(jìn)制造造技術(shù)，主要分分為現(xiàn)代代設(shè)計技技術(shù)、先先進(jìn)制造造工藝技技術(shù)、柔柔性自動動化制造造技術(shù)、系統(tǒng)管管理技術(shù)術(shù)四大研研究領(lǐng)域域。由于于教材篇篇幅所限限，此處處不能一一一介紹紹。根據(jù)據(jù)先進(jìn)制制造技術(shù)術(shù)的發(fā)展展趨勢，結(jié)合我我國國情情，本章章將扼要要介紹柔柔性自動動化加工工技術(shù)、現(xiàn)代集集成制造造系統(tǒng)、

2、快速原原型制造造技術(shù)和和先進(jìn)制制造模式式四方面面的內(nèi)容容。第一節(jié)柔性自動動化加工工技術(shù)制造自動動化是制制造業(yè)發(fā)發(fā)展的標(biāo)標(biāo)志，通常將制制造自動動化的發(fā)發(fā)展分為為五個階階段。從早期的的滿足大大批大量量生產(chǎn)要要求的剛剛性自動動化，發(fā)發(fā)展到以以計算機機數(shù)控為為基礎(chǔ)的的柔性自自動化，依靠了了許多基基礎(chǔ)單元元技術(shù)、系統(tǒng)集集成技術(shù)術(shù)及其相相關(guān)裝備備的長足足發(fā)展。其中，計算機機數(shù)字控控制技術(shù)術(shù)（CNC）、分布式數(shù)數(shù)字控制制技術(shù)（DNC）、柔性制造造系統(tǒng)（FMS）等的發(fā)展展，已能能較好地地解決多多品種、中小批批量的自自動化加加工問題題。圖18-1制造自動動化發(fā)展展的五個個階段一、數(shù)控控加工技技術(shù)數(shù)控機床床集傳統(tǒng)

3、統(tǒng)的機械械制造技技術(shù)、計計算機技技術(shù)、現(xiàn)現(xiàn)代控制制技術(shù)、傳感檢檢測技術(shù)術(shù)、信息息處理技技術(shù)、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊訊技術(shù)、液壓氣氣動技術(shù)術(shù)、光機機電技術(shù)術(shù)于一體體，是現(xiàn)現(xiàn)代制造造技術(shù)的的基礎(chǔ)。它的廣廣泛使用用給機械械制造業(yè)業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)帶來了了深刻的的變化。數(shù)控機機床是制制造業(yè)實實現(xiàn)自動動化、柔柔性化、集成化化生產(chǎn)的的基礎(chǔ)，是關(guān)系系到國家家戰(zhàn)略地地位和體體現(xiàn)國家家綜合國國力的重重要基礎(chǔ)礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)業(yè)，其水水平的高高低及擁擁有量是是衡量一一個國家家工業(yè)現(xiàn)現(xiàn)代化水水平的重重要標(biāo)志志。數(shù)控機床床的特點點如下：（1）加工精精度高、加工質(zhì)質(zhì)量穩(wěn)定定（2）加工生生產(chǎn)率高高（3）減輕勞勞動強度度、

4、改善善勞動條條件（4）實應(yīng)性性強、經(jīng)經(jīng)濟效益益好（5）有利于于生產(chǎn)管管理的現(xiàn)現(xiàn)代化從經(jīng)濟角角度出發(fā)發(fā)，數(shù)控控機床適適用于加加工：1）多品種種小批量量零件；2）結(jié)構(gòu)較較復(fù)雜，精度要要求較高高的零件件；3）需要頻頻繁改型型的零件件；4）價格昂昂貴，不不允許報報廢的關(guān)關(guān)鍵零件件；5）需要最最小生產(chǎn)產(chǎn)周期的的急需零零件。二、計算機數(shù)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)1、CNC系統(tǒng)的基基本原理理2、CNC系統(tǒng)的核核心3、CNC機床CNC系統(tǒng)是一一個位置置控制系系統(tǒng)，其其主要任任務(wù)是根根據(jù)加工工程序及及相關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)進(jìn)行刀具具與工件件的相對對運動控控制，完完成零件件的自動動加工。三、柔性性制造系系統(tǒng)柔性制造造系統(tǒng)FMS（

5、FlexibleManufacturing System）源于機械械加工領(lǐng)領(lǐng)域，其其兼顧了了生產(chǎn)效效率和柔柔性這對對矛盾，因此具有有強大的的生命力力。FMS是數(shù)控加加工設(shè)備備、物料料運儲裝裝置和計計算機控控制系統(tǒng)統(tǒng)組成的的柔性自自動化制制造系統(tǒng)統(tǒng)。它包包括多個個柔性制制造單元元，能根根據(jù)制造造任務(wù)或或生產(chǎn)環(huán)環(huán)境的變變化迅速速進(jìn)行調(diào)調(diào)整，適適用于多多品種、中等批批量生產(chǎn)產(chǎn)。所謂謂柔性就就是通過過編程或或稍加調(diào)調(diào)整就可可同時加加工不同同的工件件。圖18-2 FMS的基本組組成2自動加工工系統(tǒng)加工系統(tǒng)統(tǒng)主要由由數(shù)控機機床、加加工中心心等加工工設(shè)備；工件清清洗、在在線檢測測等輔助助設(shè)備構(gòu)構(gòu)成。加加工設(shè)

6、備備在工件件、刀具具和控制制三個方方面都具具有可與與其它子子系統(tǒng)相相連接的的標(biāo)準(zhǔn)接接口。加加工系統(tǒng)統(tǒng)的性能能直接影影響著FMS的性能，加工系系統(tǒng)也是是FMS中耗資最最多的部部分，因因此恰當(dāng)當(dāng)?shù)嘏渲弥煤瓦x用用加工系系統(tǒng)是FMS成功與否否的關(guān)鍵鍵。3物流系統(tǒng)統(tǒng)在FMS中流動的的物料主主要包括括工件、刀具、夾具、切屑及及切削液液。物流流系統(tǒng)是是FMS從進(jìn)口到到出口，實現(xiàn)對對上述物物料自動動識別、存儲、分配、輸送、交換和和管理的的系統(tǒng)。由于工工件和刀刀具的流流動頻率率較高，故FMS的物流系系統(tǒng)主要要由工件件流系統(tǒng)統(tǒng)和刀具具流系統(tǒng)統(tǒng)兩部分分組成。圖18-3兩種托盤盤交換器器第二節(jié)現(xiàn)現(xiàn)代集集成制造造系統(tǒng)C

7、IMS信息化是是制造業(yè)業(yè)發(fā)展的的重要手手段。隨隨著計算算機技術(shù)術(shù)、自動動化技術(shù)術(shù)、科學(xué)學(xué)管理技技術(shù)、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)等的發(fā)發(fā)展，全全球市場場、全球球制造的的逐步形形成，制制造業(yè)信信息化、制造系系統(tǒng)集成成化技術(shù)術(shù)也有了了更加廣廣度和深深度的發(fā)發(fā)展，并并由此形形成了現(xiàn)現(xiàn)代集成成制造系系統(tǒng)。1計算機機集成制制造圖18-4CIMS輪圖（1985年SME發(fā)表）圖18-5CIMS輪圖（1993年SME發(fā)表）2、現(xiàn)代集集成制造造系統(tǒng)1998年，我國國863計劃/CIMS主題專家家組根據(jù)據(jù)全球制制造業(yè)的的發(fā)展趨趨勢和中中國國情情，提出出了現(xiàn)代代集成制制造系統(tǒng)統(tǒng)（ContemporaryIntegratedManu

8、facturing Systems，CIMS）的概念及及其相關(guān)關(guān)論點?，F(xiàn)代集集成制造造系統(tǒng)是是一種基基于計算算機集成成制造理理念的、數(shù)字化化、信息息化、智智能化、綠色化化、集成成化的綜綜合制造造系統(tǒng)，是利用用現(xiàn)代信信息技術(shù)術(shù)、現(xiàn)代代管理技技術(shù)與制制造技術(shù)術(shù)，在全全球的制制造環(huán)境境范圍內(nèi)內(nèi)，將產(chǎn)產(chǎn)品生命命周期各各階段與與企業(yè)內(nèi)內(nèi)外部相相關(guān)的活活動和資資源集成成起來，力爭使使企業(yè)的的運行相相對于優(yōu)優(yōu)化達(dá)到到其理想想運行狀狀態(tài)。圖18-6現(xiàn)代集成成制造系系統(tǒng)第三節(jié)快速原型型制造技技術(shù)隨著全球球市場一一體化的的形成，制造業(yè)業(yè)的競爭爭十分激激烈，產(chǎn)產(chǎn)品的開開發(fā)速度度日益成成為競爭爭的主要要矛盾。在這種種

9、情況下下，自主主快速產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)（快速速設(shè)計和和快速工工模具）的能力力成為制制造業(yè)全全球競爭爭的實力力基礎(chǔ)。同時，制造業(yè)業(yè)為滿足足日益變變化的用用戶需求求，又要要求制造造技術(shù)有有較強的的靈活性性，能夠夠以小批批量甚至至單件生生產(chǎn)而不不增加產(chǎn)產(chǎn)品的成成本。因因此，產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)的速度度和制造造技術(shù)的的柔性就就變得十十分關(guān)鍵鍵了?？焖僭托椭圃旒技夹g(shù)（RapidPrototypingManufacturing，RPM）就是在這這種社會會背景下下，于80年代后期期產(chǎn)生于于美國并并很快擴擴展到日日本及歐歐洲，是是近年來來制造技技術(shù)領(lǐng)域域的一項項重大突突破。一、快速速原型制制造技術(shù)術(shù)的原理理圖18-7RP

10、M技術(shù)原理理二、RPM技術(shù)的典典型工藝藝方法RPM技術(shù)的具具體工藝藝有30余種，根根據(jù)采用用材料及及對材料料處理方方式的區(qū)區(qū)別，可可歸納為為以下4類方法。1選擇性性液體固固化2選擇性性層片粘粘接3選擇性性粉末熔熔結(jié)粘粘接4擠壓成成形圖18-9分層實體體制造工工藝原理理圖圖18-10選擇性激激光燒結(jié)結(jié)原理圖圖圖18-11熔融擠壓壓成形方方法三、RPM的應(yīng)用RPM在國民經(jīng)經(jīng)濟極為為廣闊的的領(lǐng)域得得到了應(yīng)應(yīng)用，并并且還在在向新的的領(lǐng)域發(fā)發(fā)展，除除在制造造業(yè)得到到應(yīng)用外外，在醫(yī)醫(yī)學(xué)、康康復(fù)、考考古工程程、建筑筑工程等等領(lǐng)域均均有應(yīng)用用。第四節(jié)先進(jìn)制造造模式生產(chǎn)管理理是制造造業(yè)發(fā)展展的杠桿桿。世界界制造

11、業(yè)業(yè)的發(fā)展展經(jīng)歷了了少品種種小批量量生產(chǎn)、少品種種大批量量生產(chǎn)和多多品種小小批量生生產(chǎn)模式式的變化化，先后后出現(xiàn)了了物料需需求計劃劃（MaterialRequirementsPlanning，MRP）、準(zhǔn)時制（Just in Time，JIT）生產(chǎn)、精精益生產(chǎn)產(chǎn)、敏捷捷制造、綠色制制造（GreenManufacturing，GM）等科學(xué)的的生產(chǎn)管管理理念念與制造造模式。一、敏捷捷制造敏捷制造造（AgileManufacturing，AM）是美國通通用汽車車公司和和里海大大學(xué)1991年提出的的一種新新型生產(chǎn)產(chǎn)模式，其應(yīng)用用“競爭爭合作作一協(xié)同同”機制制，使制制造系統(tǒng)統(tǒng)在滿足足低成本本和高質(zhì)質(zhì)量的

12、同同時，對對變幻莫莫測的市市場需求求做出快快速反映映。敏捷捷制造企企業(yè)通過過采用現(xiàn)現(xiàn)代通信信技術(shù)，以敏捷捷、動態(tài)態(tài)、優(yōu)化化的形式式，組織織新產(chǎn)品品開發(fā)，通過動動態(tài)聯(lián)盟盟、先進(jìn)進(jìn)生產(chǎn)技技術(shù)和高高素質(zhì)員員工的全全面集成成，快速速響應(yīng)客客戶需求求，及時時將開發(fā)發(fā)的新產(chǎn)產(chǎn)品投放放市場，提高企企業(yè)的競競爭能力力，從而而贏得競競爭的優(yōu)優(yōu)勢。二、精益益生產(chǎn)美國曾以以福特方方法（即即用于汽汽車生產(chǎn)產(chǎn)的流水水線技術(shù)術(shù)）贏得得了全世世界制造造技術(shù)的的優(yōu)勢，但是，這種優(yōu)優(yōu)勢因當(dāng)當(dāng)今市場場需求的的發(fā)生變變化而逐逐漸喪失失，而日日本的絕絕大多數(shù)數(shù)企業(yè)在在借鑒福福特方法法的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，不不斷更新新技術(shù)和和改進(jìn)管管理，適適應(yīng)了不不斷變化化著的市市場需求求，創(chuàng)造造出了一一種“全企業(yè)的的靈活的的生產(chǎn)系系統(tǒng)”。三、綠色