先進制造技術(shù)課件

先進制造技術(shù)主講：魏效玲河北工程大學機電學院AdvancedManufacturingTechnology目錄錄第一章先進制造造技術(shù)概概述第二章先進制造造技術(shù)軟軟件應(yīng)用用第三章先進制造造模式第四章先進制造造工藝技技術(shù)第五章現(xiàn)代生產(chǎn)產(chǎn)管理技技術(shù)第六章LGMAZAK加工中中心第一章先先進制造造技術(shù)1.1先進制造造技術(shù)的的定義及及特點1.2先進制造造技術(shù)的的分類1.3先進制造造技術(shù)的的發(fā)展趨趨勢1.4制造業(yè)在在先進工工業(yè)化國國家的應(yīng)應(yīng)用1.5制造業(yè)面面臨的競競爭和挑挑戰(zhàn)1.1先進制造造技術(shù)的的定義及及特點。1、先進制造造技術(shù)的的定義:制造業(yè)的的主要任任務(wù)是制制造人類類社會所所需的一一切產(chǎn)品品，工業(yè)業(yè)化國家家約70％～80％的物質(zhì)質(zhì)財富來來自制造造業(yè)。從從本質(zhì)質(zhì)上看，，可以說說：傳統(tǒng)制造造技術(shù)+信息技術(shù)術(shù)+自動化技技術(shù)+現(xiàn)代管理理技術(shù)=先進制造造技術(shù)先進制造造技術(shù)（（advancedmanufacturingtechnology,,AＭT），是指指集機械械工程技技術(shù)、電電子技術(shù)術(shù)、自動動化技術(shù)術(shù)、信息息技術(shù)等等多種技技術(shù)為一一體,用于制造造產(chǎn)品的的技術(shù)、、設(shè)備和和系統(tǒng)的的總稱,并將其綜綜合應(yīng)用用于產(chǎn)品品設(shè)計、、加工、、檢測、、管理、、銷售、、使用、、服務(wù)乃乃至回收收的制造造全過程程，以實實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)質(zhì)、高效效、低耗耗、清潔潔、靈活活生產(chǎn),提高對動動態(tài)多變變的市場場的適應(yīng)應(yīng)能力和和競爭能能力的制制造技術(shù)術(shù)總稱。。第一章先先進制造造技術(shù)概概述第一章先先進制造造技術(shù)概概述2、先進制制造技術(shù)術(shù)的特點點（1）先進制制造技術(shù)術(shù)不是一一成不變變的，而而是個動動態(tài)技術(shù)術(shù)。它是是一個相相對的、、動態(tài)的的概念，，是為了了適應(yīng)時時代要求求，提高高競爭能能力，對對制造技技術(shù)不斷斷優(yōu)化所所形成的的。它要要不斷吸吸收各種種高新技技術(shù)成果果（機械械、電子子、計算算機與通通信、控控制理論論、人工工智能等等、能源源及現(xiàn)代代系統(tǒng)管管理），，將其滲滲透到產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)設(shè)計、制制造、生生產(chǎn)管理理及市場場營銷的的所有領(lǐng)領(lǐng)域及其其全部過過程，并并且實現(xiàn)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、、高效、、低耗、、清潔、、靈活的的生產(chǎn)。。第一章先先進制造造技術(shù)概概述2、先進制制造技術(shù)術(shù)的特點點（2）.先進制造造技術(shù)是是面向新新世紀的的技術(shù)系系統(tǒng)，它它的目的的很明確確，即提提高制造造業(yè)的綜綜合效益益（包括括經(jīng)濟效效益、社社會效益益和環(huán)境境生態(tài)效效益），，贏得激激烈的國國際市場場競爭。。（3）.先進制造造技術(shù)并并不拋棄棄傳統(tǒng)技技術(shù)，而而是不斷斷用科技技新手段段去研究究它，并并運用科科技新成成果去改改造它，，充實它它。特別別是利用用先進技技術(shù)研究究傳統(tǒng)工工藝的成成形原理理，建立立數(shù)學模模型，并并利用優(yōu)優(yōu)化設(shè)計計技術(shù)進進行傳統(tǒng)統(tǒng)工藝方方法的優(yōu)優(yōu)化。第一章先先進制造造技術(shù)概概述2、先進制制造技術(shù)術(shù)的特點點（4）.先進制造造技術(shù)并并不僅限限于制造造過程本本身，它它涉及到到產(chǎn)品從從市場調(diào)調(diào)研、產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計、工藝藝設(shè)計、、加工制制造、售售后售前前服務(wù)等等產(chǎn)品壽壽命周期期的所有有內(nèi)容，，并將它它們結(jié)合合成一個個有機的的整體。。（5）.先進制造造技術(shù)特特別強調(diào)調(diào)計算機機技術(shù)、、信息技技術(shù)和現(xiàn)現(xiàn)代系統(tǒng)統(tǒng)管理技技術(shù)，在在產(chǎn)品設(shè)設(shè)計、制制造和生生產(chǎn)組織織管理等等方面的的應(yīng)用。。（6）.先進制造造技術(shù)特特別強調(diào)調(diào)人的主主體作用用，強調(diào)調(diào)人、技技術(shù)、管管理三者者的有機機結(jié)合。。第一章先先進制造造技術(shù)概概述2、先進制制造技術(shù)術(shù)的特點點（7）.先進制造造技術(shù)不不是一項項具體技技術(shù)，它它是利用用系統(tǒng)工工程技術(shù)術(shù)將各種種相關(guān)技技術(shù)集成成的一個個有機整整體。（8）.先進制造造技術(shù)特特別強調(diào)調(diào)環(huán)境保保護，既既要求其其產(chǎn)品是是所謂的的“綠色商商品”，又要求求產(chǎn)品的的生產(chǎn)過過程是環(huán)環(huán)保型的的。第一章先先進制造造技術(shù)概概述3.先進制造造技術(shù)特特點的具具體體現(xiàn)現(xiàn)（1）.高效率在提高生生產(chǎn)效率率方面，，提高自自動化程程度是各各國致力力發(fā)展的的方向。。近些年年來，計算機數(shù)數(shù)控（CNC）、計算機輔輔助設(shè)計計與制造造（CAD∕∕CAM）、柔性制造造系統(tǒng)（（FMS）和計算機集集成制造造系統(tǒng)（（CIMS）發(fā)展非常常迅速。。各種新新理論層層出不窮窮，如敏敏捷制造造、快速速原型制制造、并并行工程程、及時時生產(chǎn)、、虛擬制制造，集集成相關(guān)關(guān)信息和和資源，，其本質(zhì)質(zhì)均是實實現(xiàn)高效效率、自自動化生生產(chǎn)的思思想。就就應(yīng)用于于實踐的的CNC、FMC、FMS來看，已已有力地地顯示出出其有柔柔性化、、自動化化、資源源共享和和高效率率的強大大生命力力。第一章先先進制造造技術(shù)概概述（2）、高精度度在提高精精度方面面，從精精密加工工發(fā)展到到超精密密加工，，這是世世界各主主要工業(yè)業(yè)發(fā)達國國家致力力發(fā)展的的方向。。例如，，超大規(guī)規(guī)模集成成電路、、導彈火火控系統(tǒng)統(tǒng)、慣導導陀螺、、精密儀儀器、精精密雷達達、精密密機床等等都需要要采用超超精密加加工技術(shù)術(shù)。眾所所周知，，在飛機機、潛艇艇等軍事事設(shè)施中中使用的的精密陀陀螺、復復印機的的磁鼓、、大型天天文望遠遠鏡以及及大規(guī)模模集成電電路的硅硅片等高高新技術(shù)術(shù)產(chǎn)品都都需要超超精密加加工技術(shù)術(shù)的支持持。精密加工工是指加加工精度度在0.1--1μm之間，表表面粗糙糙度Ra在0.1μμm以下的加加工方法法；而加工精度度控制在在0.1μμm以下，表表面粗糙糙度Ra在0.02μm以下的加加工方法法則稱為為超精密密加工。。第一章先先進制造造技術(shù)概概述（3）、多樣化化隨著難加加工材料料（高強強度、高高韌性、、高脆性性、耐高高溫及磁磁性材料料）及精精密、細細小、形形狀復雜雜的零件件需求迅迅速發(fā)展展，與此此相適應(yīng)應(yīng)的制造造技術(shù)出出日新月月異并多多樣化。。許多產(chǎn)產(chǎn)品要求求具備很很高的強強度重量量比；有有些產(chǎn)品品在精度度、工作作速度、、功率及及小型化化方面要要求很高高；有些些產(chǎn)品則則要求在在高溫、、高壓和和腐蝕環(huán)環(huán)境中能能可靠地地進行工工作。為為了適應(yīng)應(yīng)上述要要求，新新結(jié)構(gòu)、、新材料料和復雜雜形狀的的精密零零件不斷斷出現(xiàn)，，其結(jié)構(gòu)構(gòu)形狀愈愈來愈復復雜，材材料韌性性愈來愈愈強，零零件精度度愈來愈愈高。這這些需求求使激光加工工、電子子束和離離子束加加工等新方法法應(yīng)運而而生，并并得到迅迅速發(fā)展展。第一章先先進制造造技術(shù)概概述近年來，，以本身身形狀尺尺寸微小小或操作作尺度極極小為特特征的微微機械的的研究和和應(yīng)用受受到了廣廣泛的重重視并得得到了快快速的發(fā)發(fā)展。微微機械具具有很多多特點，，如體積積小、精精度高、、重量輕輕；性能能穩(wěn)定，，可靠性性高；能能耗低，，靈敏性性和工作作效率高高；多功功能和智智能化；；制造成成本低廉廉，適于于大批量量生產(chǎn)等等。正是是由于微微機械能能夠在狹狹小空間間進行作作業(yè)，又又不擾亂亂工作環(huán)環(huán)境和對對象，因因而在航航空天、、精密儀儀器和生生物醫(yī)學學等領(lǐng)域域具有廣廣闊應(yīng)用用的潛力力。第一章先先進制造造技術(shù)概概述（4）、綜合化化當前，制制造技術(shù)術(shù)正沿著著綜合化化方向發(fā)發(fā)展。例例如，在在切削區(qū)區(qū)引入聲聲、光、、電、磁磁等能量量之后，，可以形形成超聲聲振動切切削、激激光輔助助切削、、帶電切切削、磁磁化切削削等組合化特特種切削削工藝。對最基基本的切切削工藝藝加以復復合，可可以組成成諸如電電化學與與機械加加工的復復合、電電火花與與機械加加工復合合、電化化學與超超聲波加加工復合合、電化化學與電電火花加加工復合合等。不不同的特特種工藝藝出可能能相互復復合。復合工藝藝的特點點在于發(fā)發(fā)揮各自自的優(yōu)勢勢，不僅僅提高了了質(zhì)量，，而且提提高了工工效，并并求得加加工能力力和經(jīng)濟濟效益的的統(tǒng)一。大力研研究和應(yīng)應(yīng)用特種種工藝，，尤其是是復合工工藝，對對于航空空、航天天、精密密儀器材材料加工工難度越越來越大大，零件件形狀越越來越復復雜，質(zhì)質(zhì)量要求求越來越越高的待待業(yè)有著著十分重重要的意意義。4、先進制制造技術(shù)術(shù)的內(nèi)容容先進制造造技術(shù)包包括數(shù)控控技術(shù)、、激光技技術(shù)、新新型材料料、機器器人、微微型機械械、納米米技術(shù)、、CAD／CAPP/CAM技術(shù)、精精益生產(chǎn)產(chǎn)、柔性性制造系系統(tǒng)、虛虛擬裝配配和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化制造造、計算算機集成成制造系系統(tǒng)CIMS、智能制制造系統(tǒng)統(tǒng)、并行行工程CE、敏捷制制造AM以及利用用計算機機進行生生產(chǎn)任務(wù)務(wù)和各種種管理技技術(shù)等內(nèi)內(nèi)容。

第一章先先進制造造技術(shù)概概述第一章先先進制造造技術(shù)概概述1、先進設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)設(shè)計方法法現(xiàn)代化化產(chǎn)品可靠靠性可維護性性及安全全設(shè)計產(chǎn)品優(yōu)化化設(shè)計快速響應(yīng)應(yīng)設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計計智能設(shè)計計產(chǎn)品動態(tài)態(tài)分析和和設(shè)計仿真與虛虛擬設(shè)計計價值工程程設(shè)計模塊化設(shè)設(shè)計1、2先先進進制造技技術(shù)的分分類設(shè)計手段段計算機機化有限元法法優(yōu)化設(shè)計計計算機輔輔助設(shè)計計反求工程程技術(shù)CAD//CAM一體化技技術(shù)工程數(shù)據(jù)據(jù)庫向全壽命命周期設(shè)設(shè)計發(fā)展展由單純考考慮技術(shù)術(shù)因素轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向綜合合考慮技技術(shù)、經(jīng)經(jīng)濟和社社會因素素第一章先先進制造造技術(shù)概概述2、先進制制造工藝藝技術(shù)精密、超超精密加加工技術(shù)術(shù)精密加工工：精度度為3～0.3μmRa0..3～0.03μm超精密加加工：精精度為0.3～0.03μmRa0.3～0.005μm納米加工工：精度度高于0.03μmRa小于0.3～0.005μm精密成型型制造技技術(shù)從制造工工件的毛毛坯、從從接近零零件形狀狀向直接接制成工工件的方方向發(fā)展展特種加工工技術(shù)高能束流流加工（（電子束束、離子子束、激激光束））電加工（（電解和和電火花花)超聲波加加工高壓水加加工多種能源源的組合合加工第一章先先進制造造技術(shù)概概述3、制造自自動化技技術(shù)數(shù)控技術(shù)術(shù)數(shù)控裝置置進給系統(tǒng)統(tǒng)主軸系統(tǒng)統(tǒng)NC程序編制制工業(yè)機器器人機器人操操作機控制系統(tǒng)統(tǒng)傳感器生產(chǎn)線總總線控制制柔性制造造系統(tǒng)加工系統(tǒng)統(tǒng)物流系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)度與控控制故障診斷斷自動檢測測與信號號識別技技術(shù)信號識別別數(shù)據(jù)獲取取數(shù)據(jù)處理理特征提取取與識別別過程設(shè)備備工況監(jiān)監(jiān)測與控控制過程監(jiān)視視系統(tǒng)在線反饋饋質(zhì)量控控制第一章先先進制造造技術(shù)概概述4、先進制制造系統(tǒng)統(tǒng)先進制造造生產(chǎn)模模式計算機集集成制造造系統(tǒng)CIMS敏捷制造造系統(tǒng)AMS智能制造造系統(tǒng)IMS精良生產(chǎn)產(chǎn)LP并行工程程CE集成管理理技術(shù)企業(yè)資源源管理ERP基于作業(yè)業(yè)的成本本管理ABC現(xiàn)代質(zhì)量量保障體體系生產(chǎn)率工工程制造資源源快速有有效集成成生產(chǎn)組織織方法虛擬公司司理論與與組織企業(yè)組織織結(jié)構(gòu)的的變革以人為本本的團隊隊建設(shè)企業(yè)重組組工程第一章先先進制造造技術(shù)概概述1.3先進制造造技術(shù)的的發(fā)展趨趨勢發(fā)展趨勢勢：精密化柔柔性性化網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化化虛虛擬化化智能化清清潔潔化集集成化化全全球化化1、集合多多學科成成果形成成一個完完整的制制造體系系傳統(tǒng)制造造技術(shù)、、信息技技術(shù)、計計算機技技術(shù)、自自動化技技術(shù)、先先進的管管理科學學2、先進制制造技術(shù)術(shù)的動態(tài)態(tài)發(fā)展過過程不斷斷地吸收收各種高高新技術(shù)術(shù)逐漸形形成，不不同時期期、不同同區(qū)域有有各自的的重點和和內(nèi)容。。3、信息技技術(shù)對先先進制造造技術(shù)的的發(fā)展作作用越來來越重要要。CIMS、CE、AM、虛擬企企業(yè)、虛虛擬制造造；4、向超精精微細領(lǐng)領(lǐng)域擴展展，上世世紀初精精密加工工的誤差差是10μm，至今達達0.001μm，而且不不斷向超超精微細細領(lǐng)域擴擴展。如如：微微型機械械，納米米測量、、微米/納米加工工制造；；5、制造過過程集成成化產(chǎn)品的設(shè)設(shè)計、加加工、檢檢測、物物流、裝裝配過程程一體化化。CAD//CAE/CAPP//CAM/PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)管理)/ERP(企業(yè)資源源管理)集成精密成形形工藝6、制造科科學與制制造技術(shù)術(shù)、生產(chǎn)產(chǎn)管理的的融合制造科學學是制造造系統(tǒng)和和制造過過程知識識的系統(tǒng)統(tǒng)描述。。數(shù)字描述述、仿真真、優(yōu)化化、設(shè)計計理論和和方法、、運動學學、動力力學、結(jié)結(jié)構(gòu)強度度、摩擦擦學制造技術(shù)術(shù)包含在在制造科科學之中中，制造造科學體體現(xiàn)在制制造技術(shù)術(shù)里，技技術(shù)和管管理由生生產(chǎn)模式式結(jié)合在在一起。。第一章先先進制造造技術(shù)概概述第一章先先進制造造技術(shù)概概述7、綠色制制造，是是綜合考考慮環(huán)境境影響和和資源效效率的現(xiàn)現(xiàn)代制造造模式，，目標是是使產(chǎn)品品從設(shè)計計、制造造、包裝裝、運輸輸、使用用到報廢廢處理的的整個生生命周期期中，對對環(huán)境的的影響（（負作用用）最小小，資源源使用效效率最高高。如：綠色色產(chǎn)品設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)。綠色制造造技術(shù)產(chǎn)品的回回收和循循環(huán)再制制造8、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技術(shù)術(shù)，是以以系統(tǒng)建建模和仿仿真技術(shù)術(shù)為基礎(chǔ)礎(chǔ)，由多多學科知知識形成成的一種種綜合系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)。如：：虛擬制制造技術(shù)術(shù)；虛擬擬企業(yè)。。9、制造全全球化，，隨著““網(wǎng)絡(luò)全全球化””、“市市場全球球化”、、“競爭爭全球化化”、““經(jīng)營全全球化””的出現(xiàn)現(xiàn)，全球球化制造造的研究究和應(yīng)用用發(fā)展迅迅速。制造企業(yè)業(yè)在世界界范圍內(nèi)內(nèi)的重組組與集成成制造技術(shù)術(shù)信息和和知識的的協(xié)調(diào)、、合作和和共享全球制造造的體系系結(jié)構(gòu)、、制造產(chǎn)產(chǎn)品及市市場的分分布及協(xié)協(xié)調(diào)。第一章先先進制造造技術(shù)概概述1.4制造業(yè)在在先進工工業(yè)化國國家的應(yīng)應(yīng)用1、美國1)上個世紀紀70年代,美國不重重視制造造業(yè),把制造業(yè)業(yè)稱為““夕陽工工業(yè)”,結(jié)果導致致美國80年代的經(jīng)經(jīng)濟衰退退。2)80年代后期期，美國國的一些些國會議議員、政政府要員員紛紛要要求政府府出面，，協(xié)調(diào)和和支持制制造產(chǎn)業(yè)業(yè)的發(fā)展展，1991年，布什什政府期期間，美美國白宮宮科學技技術(shù)政策策辦公室室發(fā)表了了總數(shù)為為22項的美國國國家關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)，其中中制造技技術(shù)占4項，標志志著美國國科技政政策的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變。3)克林頓上上臺后，，對制造造業(yè)大力力支持，，他把先先進制造造技術(shù)列列為六大大國防關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)之首。。結(jié)果美美國在機機械工業(yè)業(yè)、汽車車工業(yè)、、航空工工業(yè)及信信息產(chǎn)業(yè)業(yè)等方面面取得了了明顯的的進展，，使美國國的經(jīng)濟濟連續(xù)8年取得了了2-3%%的增長率率，而且且還同時時保持低低通脹率率和低失失業(yè)率。。這就是是克林頓頓雖發(fā)生生丑聞而而未被彈彈劾的主主要原因因。第一章先先進制造造技術(shù)概概述1.4制造業(yè)在在先進工工業(yè)化國國家的應(yīng)應(yīng)用2、日本1）在上個個世紀70-80年代，日日本非常常重視制制造業(yè)，，特別大大抓了汽汽車制造造和微電電子制造造，結(jié)果果日本的的汽車和和家用電電器占領(lǐng)領(lǐng)了全世世界的市市場，特特別是大大舉進入入了美國國市場。。2）日本的的微電子子芯片成成為美國國高技術(shù)術(shù)產(chǎn)品的的關(guān)鍵元元件。1991年海灣戰(zhàn)戰(zhàn)爭結(jié)束束后，日日本人說說美國贏贏得這場場戰(zhàn)爭是是依靠的的日本的的芯片，，是“日本的芯芯片打敗敗了伊拉拉克的鋼鋼片”。第一章先先進制造造技術(shù)概概述1.4制造業(yè)在在先進工工業(yè)化國國家的應(yīng)應(yīng)用3、東南亞亞經(jīng)濟危危機的啟啟示1）1998年爆發(fā)的的東南亞亞經(jīng)濟危危機，從從另一個個側(cè)面反反映了一一個國家家發(fā)展制制造業(yè)的的重要。。一個國國家，如如果把經(jīng)經(jīng)濟的基基礎(chǔ)放在在股票、、旅游、、金融、、房地產(chǎn)產(chǎn)、服務(wù)務(wù)業(yè)上，，而無自自己的制制造業(yè)，，這個國國家的經(jīng)經(jīng)濟就容容易形成成泡沫經(jīng)經(jīng)濟，一一有風吹吹草動就就會產(chǎn)生生經(jīng)濟危危機。2）新加坡坡、臺灣灣都有自自己的制制造業(yè)，，因此受受經(jīng)濟危危機的影影響小一一些。第一章先先進制造造技術(shù)概概述1.4制造業(yè)在在先進工工業(yè)化國國家的應(yīng)應(yīng)用4、瑞士士依靠什什么使人人均產(chǎn)值值居世界界第一？？1）瑞士是是一個僅僅700萬人口的的小國，，但瑞士士的制造造業(yè)十分分發(fā)達，，瑞士的的精密機機械產(chǎn)品品的出口口量是我我國的8倍，瑞士士的手表表世界第第一，連連小小的的軍刀，，也風靡靡全世界界。2）現(xiàn)在瑞瑞士的年年人均國國民生產(chǎn)產(chǎn)總值達達到4.3萬美元以以上,居世界第第一。第一章先先進制造造技術(shù)概概述1.5制造業(yè)面面臨的競競爭和挑挑戰(zhàn)1、國際際形勢的的變化90年代以來來，世界界出現(xiàn)了了多級化化的新格格局：政治冷戰(zhàn)戰(zhàn)→經(jīng)濟濟、軍事事綜合熱熱戰(zhàn)國際競爭爭和對抗抗的焦點點由軍備備競賽轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向全球球范圍內(nèi)內(nèi)的以科科技為先先導，經(jīng)經(jīng)濟為基基礎(chǔ)、軍軍事為后后盾的綜綜合國力力的較量量；產(chǎn)業(yè)業(yè)技術(shù)和和經(jīng)濟實實力成為為政治對對抗的重重要資本本；不計生產(chǎn)產(chǎn)成本和和代價的的軍品生生產(chǎn)模式