現(xiàn)代制造技術課件

緒論一制造業(yè)的重要性1.制造業(yè)

對原材料進行加工或再加工，以及對零部件進行裝配的工業(yè)部門的總稱，是工業(yè)的主體。2.制造業(yè)的組成

制造業(yè)按用途屬性大體可分為輕紡制造業(yè)、資源加工工業(yè)和機械電子制造業(yè)三大部分。

輕紡制造業(yè)：紡織、服裝、食品工業(yè)等資源加工工業(yè)：石油化工、橡膠、冶金等機械電子制造業(yè)：一般機械、運輸機械、電器設備、電子設備、儀器儀表等（1）制造業(yè)直接創(chuàng)造價值，是社會財富的主要創(chuàng)造者和國民經濟收入的主要來源。據(jù)統(tǒng)計，人類社會財富的60～80％來源于制造業(yè)。（2）制造業(yè)為國民經濟各部門，包括國防和科學技術的進步和發(fā)展提供先進的手段和裝備。3.制造業(yè)的重要性

制造業(yè)是國民經濟的物質基礎和工業(yè)化的產業(yè)主體，是社會進步與富民強國之本

——中國工程院院長徐匡迪

4.知識經濟下制造業(yè)的特點

制造業(yè)走向高技術化制造業(yè)的產品日益多樣化制造業(yè)企業(yè)對市場反應靈敏化制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展制造業(yè)的全球化二我國制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀1.發(fā)展概況

我國已經是一個制造大國，但遠不是制造強國。過去20年，以制造業(yè)為主導的我國經濟得到了飛速發(fā)展。1990年，我國的制造業(yè)產值只占世界的3％；2005年底，制造業(yè)已占工業(yè)企業(yè)數(shù)量的91.6%、利潤的73.1%，制造業(yè)已居于我國工業(yè)主導地位；2009年，由于美國經濟增長減速，我國有望超過美國成為世界第一大制造國，制造業(yè)產值占世界的17％

。

我國制造業(yè)的增加值率僅為26.23%，與美國、日本及德國相比分別低22.99、22.12及11.69個百分點。我國制造業(yè)的勞動生產率約為美國的4.38%、日本的4.37%和德國的5.56%。能源消耗大，污染嚴重，制造業(yè)的能耗占全國一次能耗的63%，單位產品的能耗高出國際水平20%～30%。

2.存在的問題產業(yè)結構不合理——產品低端、利潤微??；有制造能力，沒有開發(fā)能力

裝備制造業(yè)嚴重滯后——我國的裝備制造業(yè)工業(yè)增加值僅占制造業(yè)比重26.46%，比發(fā)達國家約低10個百分點。國民經濟和高技術產業(yè)發(fā)展所需要的裝備已經形成依賴進口的局面

技術創(chuàng)新能力薄弱——我國制造業(yè)技術創(chuàng)新的基本模式是“引進消化型”

高能耗重污染的發(fā)展模式——我國制造業(yè)增長仍然延續(xù)以大量物資消耗為代價的傳統(tǒng)發(fā)展模式，單位GDP的物耗和能耗都居于世界高位

協(xié)調機制差——投資失控、重復建設等問題十分嚴重

人才缺乏3.我國裝備制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

裝備制造業(yè)：是各個工業(yè)化或后工業(yè)化國家的主導產業(yè)，被認為是國家工業(yè)化、現(xiàn)代化建設的“發(fā)動機”，或稱為“工業(yè)之母”。它覆蓋了機械、電子、武器彈藥制造業(yè)中生產技資類產品的全部企業(yè)，是為國民經濟發(fā)展和國防建設提供技術裝備的基礎性產業(yè)。

目前我國裝備制造業(yè)占整個制造業(yè)的比重還不到30％，比發(fā)達國家的平均水平低５％以上，遠低于美國的41.9％、日本的43.6％、德國的46.4％。

由于裝備制造業(yè)落后，近些年我國進口的各種基礎設備價值大致占我國進口總值的50％，其中光纖制造設備的100％，發(fā)電設備的90％，集成電路芯片制造設備的85％，石油化工設備的80％，轎車工業(yè)設備、數(shù)控機床、紡織機械、膠印設備的70％來自于進口產品。在大型飛機、大型醫(yī)療等領域，我國主要靠全盤進口。

（1）裝備制造業(yè)的發(fā)展概況（2）裝備制造業(yè)存在的問題我國裝備制造業(yè)落后的核心是總體技術水平不高，產品技術含量低，一些產品質量競爭力不高。

成套設備生產能力弱，大量成套設備不得不依靠進口。——由于缺乏具有系統(tǒng)設計、系統(tǒng)成套等能力的制造業(yè)企業(yè)，導致我國僅具備生產設備的部分零件能力，這使得我國企業(yè)在裝備制造業(yè)只能賺“小頭”。

勞動生產率和盈利能力相對不高。

——目前我國人均制造業(yè)增加值大約為發(fā)達國家的1/17.

品牌缺失。——我國裝備制造業(yè)至今依然處于國際產業(yè)鏈的低端，裝備制造業(yè)出口商品的80％~90％是貼牌加工。

三制造技術的發(fā)展歷程1.制造技術（ManufacturingTechnology）：是制造業(yè)生產各種必需物質所使用的一切生產技術的總稱。2.自18世紀以來，制造技術已經經歷了六個階段的發(fā)展過程：18世紀后半葉，以蒸汽機的發(fā)明為特征的產業(yè)革命，標志著制造業(yè)完成從手工業(yè)作坊式生產到工廠生產的轉變。19世紀電氣技術的發(fā)展開辟了嶄新的電氣化時代，制造技術實現(xiàn)了批量生產、工業(yè)化規(guī)范生產的新局面。20世紀初內燃機的發(fā)明引發(fā)制造業(yè)革命，流水生產線得到了廣泛的應用，形成了以降低成本為中心的剛性、大批量制造技術。二戰(zhàn)后，計算機、微電子、信息和自動化技術的迅速發(fā)展，推動了制造技術向高質量生產和柔性生產的發(fā)展。80年代以來，受市場需求多元化以及商業(yè)競爭的影響，開拓了制造技術面向市場發(fā)展的新階段。二十一世紀的最后十年，信息技術、人工智能技術的發(fā)展為未來面向顧客為特征的生產提供了技術保證。四現(xiàn)代制造技術的提出1.現(xiàn)代制造技術又稱先進制造技術，簡稱AMT（AdvancedManufacturingTechnology），由美國在20世紀80年代末期首先提出。2.先進制造技術提出的背景國際的大背景美國國內的小背景3.先進制造技術發(fā)展得到各國重視美國：先進制造技術計劃和制造技術中心計劃日本：智能制造技術計劃，即IMS計劃韓國：高級先進技術國家計劃，即G-7計劃歐共體：歐洲工業(yè)技術基礎研究計劃和歐洲信息技術研究發(fā)展戰(zhàn)略計劃我國：“九五”計劃、“863計劃”的重點發(fā)展內容五現(xiàn)代制造技術的內涵及特征1.內涵

先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理等技術成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、售后服務等制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。2.特征實用性應用的廣泛性動態(tài)性集成性系統(tǒng)性強調的是實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產最終目標是提高對動態(tài)多變的產品市場的適應能力和競爭能力六現(xiàn)代制造技術的分類現(xiàn)代設計技術

計算機輔助設計技術、仿真與虛擬設計、優(yōu)化設計、綠色設計、可靠性設計等。先進制造工藝技術特種加工技術、快速原型制造技術、超高速超精密加工、微型機械加工技術等。制造自動化技術

數(shù)控技術、工業(yè)機器人、柔性制造系統(tǒng)等。先進制造生產模式敏捷制造、精益生產、計算機集成制造系統(tǒng)、并行工程、精良生產、智能制造、虛擬制造等。

現(xiàn)代制造技術的研究可分為四大領域，并形成一個有機整體：本課程的授課計劃所屬范圍授課內容所用課時現(xiàn)代設計技術計算機輔助設計、并行設計4綠色設計、可靠性設計先進制造工藝技術特種加工技術10快速原型制造技術超高速超精密加工技術（課外）制造自動化技術數(shù)控技術8工業(yè)機器人柔性制造技術先進制造生產模式

敏捷制造、精益生產6計算機集成制造、智能制造并行工程、企業(yè)資源計劃虛擬制造先進制造工藝先進制造工藝技術發(fā)展現(xiàn)狀加工精度不斷提高加工速度不斷提高新材料促進制造工藝變革重大技術裝備促進制造技術發(fā)展優(yōu)質清潔表面工程技術得到發(fā)展精密成型技術取得較大發(fā)展成型過程的計算機模擬技術有較快發(fā)展特種加工技術主要內容特種加工技術概述常用的特種加工技術電火花加工超聲波加工高能束加工水射流加工一特種加工技術概述1.特種加工技術的內涵

特種加工（NontraditionalMachining

）是利用電、熱、聲、光等物理能量和化學能量或其組合，直接施加在被加工對象上，實現(xiàn)被加工對象的材料去除、變形及改性等過程的技術。特種加工是20世紀40年代后發(fā)展起來的新技術，它不同于使用刀具、磨具等直接利用機械能去除材料的傳統(tǒng)加工方法，解決了傳統(tǒng)切削、磨削加工難以實現(xiàn)的許多問題，在提高產品質量、生產效率和經濟效益上顯示出很大的優(yōu)越性。

2.特種加工的特點直接利用電能、電化學能、聲能或光能等對材料進行加工，可加工各種高強度、高硬度材料；多為非接觸加工，工具材料的硬度可以大大低于工件材料的硬度；加工過程中機械力不明顯，工件很少產生機械變形和熱變形，有助于提高工件加工精度和表面質量；簡單的進給運動可實現(xiàn)復雜型面的加工；各種加工方法可以有選擇地復合成新的工藝方法，使生產效率成倍增長，加工質量也相應提高。3.特種加工的適用場合解決各種難切削材料的加工問題

如淬火鋼、硬質合金、陶瓷、金剛石、玻璃、硅等高硬度、高脆性、高熔點的材料解決各種復雜型面的加工問題

如各種沖裁模、壓鑄模等的模腔和型孔；噴氣渦輪機葉片；噴油嘴的微小異型孔等解決各種精密零件的加工問題

如精密光學透鏡，其尺寸精度要求達到0.1微米，表面粗糙度Ra值要求達到0.01微米解決各種有特殊要求的零件的加工問題

如低剛度的細長軸、薄壁筒、彈性元件等4.特種加工方法的分類1.電火花加工（EDM）2.超聲波加工（USM）3.高能束加工

激光加工（LBM）電子束加工（EBM）離子束加工（IBM）4.水射流加工（WJM）二常用的特種加工技術1.電火花加工（EDM）（1）起源

1943年，前蘇聯(lián)的拉扎連柯夫婦發(fā)現(xiàn)火花放電時的瞬時高溫，可使局部金屬熔化而蝕除的現(xiàn)象，從而發(fā)明了電火花加工方法。在各種特種加工中，電火花加工的應用最為廣泛。（2）電火花加工電火花加工（ElectricDischargeMachining，EDM），又稱為放電加工，是在一定的液體介質中，利用脈沖放電對導體材料的電蝕現(xiàn)象來去除材料，使零件的尺寸、形狀和表面質量達到預定要求的一種加工方法。（3）電火花加工的工作原理——原理圖12345（3）電火花加工的工作原理——加工過程

電火花放電蝕除材料的物理過程可大致分為電離、放電、熱熔、金屬拋出、消電離等階段。（4）電火花加工必須具備的幾個條件

必須采用自動進給調節(jié)裝置

以保持工具電極與工件電極間微小而合理的放電間隙，小但又不能短路。

必須在具有一定絕緣強度的液體介質中進行

如煤油、礦物油或去離子水。兩極間沒有介質（即真空）的放電不能實現(xiàn)電火花加工。

必須采用脈沖電源

使放電時產生的絕大部分熱量來不及從微小的加工區(qū)擴散到非加工區(qū)輸入到兩電極間的脈沖能量應足夠大

足以使被加工材料局部熔化或汽化而蝕除。

加工過程中產生的電蝕產物（加工屑、氣體等）必須從微小的電極間隙中排除去（5）電火花加工的特點可加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性或軟質的導電材料；加工時無明顯的機械力，適于低剛度工件和微細結構的加工；通過調節(jié)脈沖參數(shù)，可在同一臺機床上進行粗加工、半精加工、精加工；

放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導致電極損耗，影響成形精度；電火花加工后，工件表面的物理、化學和機械性能有所變化；生產效率比切削加工低。（一）電火花成型加工即通過工具電極相對于工件作進給運動，將工件電極的形狀和尺寸復制在工件上，從而加工出所需的零件。通常包括電火花穿孔加工和型腔加工。

電火花型腔加工一般指三維型腔和型面的電火花加工，主要用于鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模，以及整體葉輪、葉片等各種曲面零件的加工。（6）電火花加工的應用

電火花穿孔加工一般指貫通的二維型孔的電火花加工，主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊孔、異型孔）、曲線孔、小孔、微孔等的加工。電火花加工的工具電極電火花加工的零件（二）電火花線切割加工即利用移動的金屬絲作工具電極，按預定的軌跡進行脈沖放電切割。加工時工件接高頻脈沖電源的正極，電極絲接負極。電火花線切割加工可分為高速走絲和低速走絲切割項目國內高速走絲國外低速走絲走絲速度(m/min)360~6601~15走絲方向往復單向電極絲材料鉬、鎢鉬合金黃銅、銅、鎢、鉬切割速度(mm2/min)20~16020~240表面粗糙度(Ra/um)3.2~1.61.6~0.8電極絲損耗有明顯損耗不計加工精度(mm)0.01~0.020.005~0.001電火花線切割加工的零件2.超聲波加工(USM)（1）超聲波的基本特性聲波：波源所激發(fā)的縱波頻率在16～16000Hz（赫茲），能引起人耳的聽覺，在這個頻率范圍內的振動為聲振動，此時產生的波動稱為聲波。超聲波:當振動波頻率范圍低于16Hz或高于16000Hz時，人的耳朵無法感覺到。為了與聲波相區(qū)別，頻率高于16000Hz時稱為超聲波。超聲波與聲波相比，具有兩個特點：頻率高、波長短：方向性好；在介質中傳播時，與光波相似，具有反射、折射、聚焦等特性。強度大：在液體和固體中傳播的超聲波，聲壓可達1到幾十個大氣壓。當超聲波在介質中傳播時，介質質點獲得的加速度可以比重力加速度大幾萬倍。超聲波的基本特性機械作用：即超聲波對其傳播方向上的障礙物產生壓力。當超聲波入射到兩種介質的界面時，無論超聲波是被反射還是被吸收，在界面處將產生一穩(wěn)定的沿傳播方向的靜壓強。當超聲波通過懸浮液時，該靜壓強將引起溶劑與懸浮體之間的摩擦?？栈饔茫?/p>

當超聲波經過液體介質傳播時，將以很高的頻率壓迫液體質點振動，在液體介質中連續(xù)地形成壓縮區(qū)和稀疏區(qū)，從而在液體內部產生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合，會使液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用，從而產生幾千到上萬個大氣壓的壓強和瞬間高溫，這種超聲波引起的效應稱為空化作用。（2）超聲波加工設備工作臺工具變幅桿換能器重錘支架標尺導軌超聲波加工機床結構簡圖脈沖信號超聲發(fā)生器換能器變幅桿工具交流電源變幅桿：與換能器相聯(lián)，將來自換能器的超聲振幅放大至0.01-0.1mm，便于加工。一般為圓錐形、指數(shù)形、階梯形，材料通常選用45鋼、65Mn、40Cr。工具：與變幅相聯(lián)，有時二者設計制成一個整體。加工過程中工具會磨損，材料多用45鋼或碳素工具鋼。磨料懸浮液及循環(huán)系統(tǒng)：由工作液（水、煤油、汽油等）與磨料（碳化硼、碳化硅、氧化鋁、金剛石等）按一定比例混合而成的懸浮液、儲液箱、泵等組成循環(huán)系統(tǒng)。工具對工件的靜壓力（進給力）：即工件與工具之間保持一定的靜壓力，該壓力存在一最佳值，使加工獲得最大加工速度。超聲發(fā)生器：即超聲電源，將50Hz交流電轉換為超聲頻電功率輸出。超聲換能器：將高頻振蕩轉變?yōu)闄C械振動，常用壓電換能器。（3）超聲波加工的必備條件（4）超聲波加工的原理超聲波加工是磨料的機械沖擊與空化作用的綜合結果

懸浮液中磨料的機械沖擊是超聲波加工的主要因素。

磨粒在工具的超聲振動下，以高速不斷沖擊工件加工表面，加工部位在強力沖擊下被破壞而形成粉末，實現(xiàn)材料去除。

工件端部的超聲振蕩而產生的“空化”作用。

空化作用使工件表面形成液體空腔，促使液體進入工件縫隙處，空腔的瞬間空化會加速磨料對工件表面的破碎作用。超聲加工示意圖

（5）超聲波加工的特點

加工對象為各種硬脆材料，尤其是電加工難以加工的非導電材料，如玻璃、石英、陶瓷、人造寶石、金剛石、半導體材料等材料。

加工精度高，被加工表面無組織改變，無殘余應力。加工的尺寸精度可達0.01-0.02mm，表面粗糙度Ra可達0.63-0.08μm。工件在加工過程中僅受磨料瞬時的局部沖擊力，受力小，有利于加工薄壁及低剛度的工件。工具可用較軟材料制作，易于加工出復雜型腔及型面。

與電火花加工相比，超聲波加工效率較低。（6）超聲波加工的應用（一）型孔、型腔加工加工圓孔加工型腔加工異形孔套料加工加工彎曲孔加工微細孔（二）超聲切割加工（三）超聲清洗工作原理－空化作用超聲清洗設備（1）速度快、效率高、易于實現(xiàn)自動化。（2）清洗效果好，清潔度高且全部工件清潔度一致。

（3）不須人手接觸清洗液，安全可靠。

（4）特別用于表面形狀復雜的工件，如含有深孔、細縫等工件。

（5）對工件表面無損傷。3.高能束加工

高能束加工是指利用被聚焦到加工部位上的高能量密度射束，對工件材料進行去除加工的特種加工方法的總稱。通常指激光加工、電子束加工和離子束加工。

（一）激光加工（LBM）

固體激光器的原理固體激光器由工作物質（紅寶石、YAG等）、光泵（脈沖氙燈等）、聚光器和諧振腔組成。

（1）激光束的產生

產生激光束的器件稱為激光器，可分為固體、液體、氣體、半導體和化學激光器。

固體激光器的原理示意圖

激光加工是工件在光熱效應下產生的高溫熔融和沖擊波的綜合作用過程。

激光照射到工件表面，光能被工件吸收并迅速轉化為熱能，使材料熔化甚至汽化。材料凹坑內的金屬蒸汽迅速膨脹，壓力突然增大，熔融物爆炸式地高速噴射出來，在工件內部形成方向性很強的沖擊波。（2）激光的加工原理

激光具有亮度高、方向性好、單色性好等特性，理論上可聚焦到與光的波長相近的小斑點上，焦點溫度可達萬度以上。（3）激光加工的特點

對幾乎所有的金屬材料和非金屬材料都可加工。不存在工具磨損及更換問題。非接觸性加工，無明顯機械力，能加工易變形的薄板和橡膠等彈性工件。加工速度快，熱影響區(qū)小。加工精度高，可達到0.01mm的平均加工精度和0.001mm的最高加工精度，表面粗糙度Ra值可達0.4-0.1μm。

可透過透明介質對密閉容器內的工件進行加工。加工時無噪聲、不產生X射線，是一種無公害加工。加工效率高，可實現(xiàn)高速加工，且易于實現(xiàn)加工自動化。（4）激光加工的應用

激光表面處理

包括激光合金化、激光表面熔覆、激光相變硬化（激光淬火）

激光合金化：是在高能激光束的作用下，將一種或幾種合金元素與基體材料的表面快速熔化凝固在一起，從而使基體材料的表面具有高合金特性的技術。按合金元素的加入方式可分為預置式激光合金化，送粉式激光合金化和氣體合金化。

激光熔覆：通過在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝,在基材表面形成與冶金結合的填料熔覆層。

激光淬火：是以高能量的激光快速掃描工件，工件表面極薄的一層吸收能量，其溫度迅速上升，此時工件的基體還處于冷態(tài)，由于熱傳導的作用，表面的熱量迅速傳到工件其他部位，使工件表面瞬間實現(xiàn)自冷淬火，從而產生相變硬化。激光焊接

一般不需焊料和焊劑，通過“熱熔”實現(xiàn)焊接。焊接速度快，熱影響區(qū)小，工件變形??；可進行精密加工焊接；可焊接特殊材料。微型噴嘴的焊接鈦管的焊接微型傳感器的焊接陶瓷材料，孔直徑為0.5mm過濾器，82萬個直徑0.7mm孔激光打孔

是最早實用化的激光技術。適宜加工微細孔、密度高的群孔，可獲得較大的深徑比，適于幾乎所有的金屬和非金屬材料。切割心血管支架（寬80μm）噴絲嘴的切割（厚0.48mm）激光切割

是激光加工中應用最廣的一種工藝。切割速度快，可實現(xiàn)高速切割；切割質量高，切縫窄，割邊光滑且垂直度好；切割材料廣泛；噪聲低。能透過玻璃切割真空管內的燈絲，這是任何機械加工無法實現(xiàn)的。電腦機箱面板表底殼千分尺刻度激光打標和雕刻（二）電子束加工（EBM）（1）電子束加工原理

真空條件下，電子槍射出的高速電子束聚焦后轟擊工件表面，電子動能轉化為熱能，在轟擊處形成局部高溫，使材料瞬時熔化和汽化，從而達到去除材料的目的。（3）電子束加工的應用

高速打孔：能打各種孔（彎孔、型孔等），孔徑范圍在0.02~0.003mm

電子束焊接：焊接速度高，熱影響區(qū)小，可焊材料廣泛。

電子束切割（2）電子束加工特點

電子束主要靠瞬時熱效應，工件不受機械力作用，不產生宏觀應力和變形?？蓪崿F(xiàn)微細聚焦（可達0.1μm），因此可進行亞微米和納米級的精密微細加工。加工材料的范圍廣，對高強度、高硬度、高韌性的導體、半導體和非導體材料均可加工。加工效率高，易于實現(xiàn)自動控制。加工在真空中進行，適合加工易氧化的金屬及其合金材料。

加工的成套設備價格昂貴，加工成本高。（三）離子束加工（IBM）（1）離子束加工原理

真空條件下，離子源產生的離子束經加速后撞擊在工件表面，利用離子的撞擊動能引起材料的變形、破壞和分離。即離子束加工主要靠高速離子束的微觀機械撞擊動能進行。（2）離子束加工的特點

可實現(xiàn)納米級加工，是當代納米加工技術的基礎加工在真空中進行，適宜加工易氧化材料加工應力小，熱變形小，表面質量非常高

加工設備費用高，成本高，加工效率低（3）離子束加工的應用

離子刻蝕：由氬離子轟擊工件表面，將工件表層的原子逐個剝離，本質上屬于一種原子尺度上的切削加工。

離子濺射沉積：本質上是一種鍍膜加工，采用氬離子轟擊靶材，將靶材上的原子擊出，沉淀在靶材附近的工件上，使工件鍍膜。

離子鍍膜：將氬離子分成兩束，同時轟擊靶材和工件表面，增強膜材與工件基材的結合力。

離子注入：采用特定離子束直接轟擊被加工材料，改變材料化學成分。4水射流加工（WJM）

水射流加工是采用高速流動的水射流（或水中加磨料）對工件進行噴射，以切割或加工工件材料的加工方法。（1）水射流加工原理

將普通水超高壓加壓器加壓至約300MPa，然后通過直徑為0.1~0.5mm的噴嘴，產生約3倍音速的水射流，在計算機的控制下可切割任意形狀的割任意材料。

（2）水射流加工的特點

切割時的切邊質量好，切縫窄（純水切割之切口約為0.1～1.1mm，磨料水射流切割之切口約為0.8～1.8mm

），節(jié)省材料。加工過程中，作為“刀具”的高速水流不會變鈍，因而切割質量好而穩(wěn)定。切割過程中，溫度較低（冷加工），可以用來切割加工木材等易燃材料及制品。適用范圍廣，幾乎沒有材料和厚度限制。更適宜切割薄而軟的材料。加工過程中不會產生弧光、粉塵、毒氣等污染，有利于環(huán)保。（3）水射流加工的應用

水射流主要用于切割，如切割塑料、橡膠、木材、皮革、紙、水泥、石棉以及鋁、紫銅、軟鋼等金屬薄板。如切割汽車內飾件。水射流加工還可以用于各種機械零件的去毛刺加工。水射流切割與激光切割的比較

激光切割設備的投資較大；在切縫處會引起弧痕并引起熱效應；另外對有些材料激光切割不理想，如鋁、銅等有色金屬、合金，尤其是對較厚金屬板材的切割，切割表面不理想，甚至無法切割。水射流切割投資小,運行成本低,切割材料范圍廣,效率高，操作維修方便。水射流切割與電火花線切割的比較

對金屬的加工，線切割有更高的精度，但速度很慢，有時需要用其它方法另外穿孔、穿絲才能進行切割，而且切割尺寸受到很大局限。水射流切割可以對任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸靈活。

5復合加工（一）電解磨削：電解作用和機械磨削相結合的復合加工方法復合加工：兩種或兩種以上的能量形式的加工方法合理地組合在一起即形成復合加工，目的是提高加工效率、改善加工質量。（二）超聲電解復合拋光：由超聲波加工和電解加工復合而成，可獲得優(yōu)于單一電解或單一超聲拋光的拋光效率和表面質量。（三）超聲電火花復合拋光：拋光效率比單純超聲拋光高出3倍以上?？焖僭椭圃旒夹g主要內容快速原型制造技術概述幾種典型快速原型制造技術立體印刷（SLA）分層實體制造（LOM）選擇性激光燒結（SLS）熔融沉積成型（FDM）快速原型制造技術的特點及應用快速原型制造技術的發(fā)展趨勢1.快速原型制造技術概述（1）產生背景傳統(tǒng)的成形方法

去除成形（切削、磨削、電火花加工、激光加工等）

受迫成形（鑄造、鍛壓、粉末冶金、注塑成型）生產的發(fā)展對產品成形提出了新的要求

新產品開發(fā)速度：快速響應市場

制造技術的柔性：適應產品的多品種、小批量CAD技術、數(shù)控技術、材料科學、激光技術等的發(fā)展為新的制造技術的產生奠定了基礎

20世紀80年代后期產生了快速原型制造技術，最早出現(xiàn)于美國，并迅速擴展到日本及歐洲，成為近20年來制造技術領域的一項重大突破。（2）內涵

快速原型制造技術（RapidPrototypeManufacturing，RPM）：又稱為快速成型技術，是由CAD模型直接驅動、快速制造任意形狀三維實體的技術總稱。

快速原型制造技術綜合利用了CAD技術、數(shù)控技術、材料科學、機械工程、激光技術等先進技術，能夠快速實現(xiàn)從零件設計到三維實體制造的過程。

它可以在無需準備任何模具、刀具和工裝夾具的情況下，直接接受產品設計（CAD）數(shù)據(jù)，快速制造出新產品的樣件、模具或模型。

（3）基本原理

任何三維零件都可以看作是許多二維平面沿某一坐標方向疊加而成的。（離散——堆積）

RPM技術的基本原理：利用CAD軟件設計出產品的三維數(shù)據(jù)模型或實體模型；利用切片軟件將CAD模型離散化，即沿某一方向分層切片，分割成許多層面，獲得各層面的輪廓數(shù)據(jù)；在計算機分層信息的控制下，通過一定的手段和設備，順序加工出各層面的實體輪廓形狀；通過熔合、粘結等手段使獲得的各實體層面逐層堆積成一體，從而快速制造出所要求形狀的零部件或模型。即采用“分層制造，逐層疊加”的“增長法”成型工藝3DCAD設計數(shù)據(jù)格式轉換切片分層層加工快速原型成品（4）RPM技術的步驟

快速原型制造技術可歸納為以下三個過程：前處理過程：包括工件三維模型的建立、STL文件的轉換、成形方向的選擇及三維模型的切片分層處理。分層疊加成形過程：是快速成型技術的核心，包括成型材料、物理原理及設備的選擇；模型各層面輪廓的制作與疊合。后處理過程：工件的剝離、固化、修補、打磨、拋光、表面強化處理等。CAD模型轉換為STL格式：即以三角網絡的形式逼近工件曲面與輪廓2.幾種典型快速原型制造技術

現(xiàn)有的RPM工藝有30多種，根據(jù)采用材料及對材料處理方式的不同，可歸納為5類：即選擇性液體固化、選擇性層片粘接、選擇性粉末熔結、擠壓成形、噴墨印刷。

目前國內外幾種典型的商品化RPM技術主要有：立體印刷（SLA）分層實體制造（LOM）選擇性激光燒結（SLS）熔融沉積成型（FDM）（一）立體印刷成型（StereoLithographyApparatus，SLA）

SLA是最早出現(xiàn)的一種快速成型技術，是目前RPM領域中研究最多、技術最成熟的方法。成形介質：液態(tài)光固化樹脂（光敏樹脂），如環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等。成形手段：利用一定劑量的紫外激光照射液態(tài)光固化樹脂，使樹脂發(fā)生聚合反應，迅速固化成型各層面。成形機組成：液槽、可升降工作臺、激光器、掃描系統(tǒng)、計算機數(shù)控系統(tǒng)等。

SLA工藝原理圖升降工作臺SLA成型過程SLA技術的特點：成型速度較快；成型精度較高，目前可達±0.1mm；成型制件的性能相當于工程塑料或蠟模；主要用來制作高精度塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。SLA技術的局限性：成形過程中有時需要支撐；樹脂收縮易導致零件精度下降；光敏樹脂有一定的毒性，不符合綠色制造要求。應用舉例：（二）分層實體制造（LOM—LaminatedObjectManufacturing

）

LOM是通過激光逐層剪切薄紙等片材制造零件層輪廓的一種快速原型制造技術。成形介質：箔材（陶瓷箔、金屬箔等）、紙、塑料膜等薄片材。成形手段：激光剪切薄片材料獲得層面輪廓，將獲得的層片通過熱粘結逐層粘接成三維實體。成形機組成：計算機數(shù)控系統(tǒng)、材料存儲及送進機構、激光切割系統(tǒng)、熱粘結機構、可升降工作臺等。

LOM工藝原理圖工件原材料疊加新一層材料熱壓輥新一層材料熱粘壓材料層工作臺下降激光束激光切割LOM成型過程每層切割后的狀況廢料片材產品和LOM成型后的制件LOM成型技術的特點：成形速度快（如激光成型速度達650mm/s）；成型件強度高（如有的片材厚度0.08～0.15mm），有的紙制產品與木模強度相近，可進行鉆削等機加工；成型過程較簡單，成本低；不需要支撐，可成型大型零件；無污染，適宜辦公室環(huán)境使用；主要用于快速制造新產品樣件、模型或鑄造用木模。

應用舉例——LOM技術快速成型鑄造木模：應用舉例——LOM技術快速成型塑料制品：（三）選擇性激光燒結（SLS—SelectiveLaserSintering

）

SLS是通過激光燒結粉末材料成形零件層面輪廓的快速原型制造技術。成形介質：尼龍粉、蠟粉、塑料粉、陶瓷粉、金屬粉等粉末材料，粒徑一般為50～125微米。成形手段：在計算機控制下，利用激光束對粉末材料有選擇地進行直接或間接燒結，被燒結部分的粉末熔結在一起形成層面，各層面相互熔結形成零件實體。成形機組成：計算機控制系統(tǒng)、可升降工作臺、供粉箱、鋪料輥、激光器等。SLS工藝原理圖掃描鏡激光束升降工作臺SLS成型過程平整輥粉料供給粉料供給燒結用激光束成型實體松散粉料升降工作臺SLS成型后的制件SLS掃描路線舉例：起始點起始點起始點SLS技術的成型特點：粉末具有自支撐作用，不需要另外的支撐，可成形結構復雜的零件；材料廣泛，不僅能成形塑料材料，而且還能直接成型金屬和陶瓷零件；主要用來制作塑料件、金屬件、鑄造用蠟模、樣件或模型。SLS技術的局限性：成形過程復雜，成形速度較慢；成形件的熱變形大，精度較低（±0.2mm左右）；通常需要熱等靜壓、液相燒結、焙燒等后續(xù)處理工序；粉塵易造成污染。應用舉例——SLS成型件：塑料鼠標金屬注塑模工藝模砂型樹脂成型件蠟成型件樹脂砂成型件金屬成型件應用舉例——各種材質的SLS成型件：（四）

熔融沉積成型（FDM—FusedDepositionModeling）

成形介質：塑料絲、蠟絲、尼龍絲、聚烯烴樹脂絲、低熔點金屬絲等熱塑性細絲。

成形手段：熱塑性細絲在加熱裝置中熔化，熔化后的材料通過噴頭被擠壓出來，控制噴頭的運動軌跡可成形零件層面，逐層熔結堆積，從而獲得三維實體。

成形機組成：送絲系統(tǒng)，加熱裝置，工作臺，計算機控制掃描系統(tǒng)等絲材送絲方向水平驅動加熱裝置成型零件FDM工藝原理圖FDM技術的成型特點：最大的優(yōu)點是成形速度快；成形過程不使用激光，設備簡單，成本低；（例如FDM噴嘴每個150美元，SLA的激光器每個20000美元）

成形過程中沒有粉塵、有毒化學氣體等的泄漏，適宜辦公室環(huán)境應用。FDM技術的局限性：成型精度較低。應用舉例——各種FDM成型件：成形系統(tǒng)成形材料制件性能主要用途掃描路徑SLA液態(tài)光敏樹脂相當于工程塑料或蠟模高精度塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型截面輪廓線所包圍的區(qū)域LOM涂敷有熱敏膠的纖維紙相當于高級木材快速制造新產品樣件、模型或鑄造用木模截面輪廓線SLS工程塑料粉末相當于工程塑料、蠟模塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型截面輪廓線所包圍的區(qū)域FDM固體絲狀工程塑料相當于工程塑料或蠟模塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型截面輪廓線所包圍的區(qū)域四種快速成型技術的比較成型系統(tǒng)精度表面質量材料價格材料利用率運行成本生產效率設備費用市場占有率(%)SLA好好較貴接近100%較高高較貴78LOM一般較差較便宜較差較低高較便宜7.3SLS一般一般較貴接近100%較高一般較貴6.0FDM較差較差較貴接近100%一般較低較便宜6.1四種快速成型技術的比較（1）RPM技術的特點高度集成性：是計算機技術、數(shù)控技術、激光技術及材料技術的綜合集成；高度柔性：修改CAD模型就可生成各種不同形狀的零件；快速性：大大縮短了新產品開發(fā)時間；自由成型制造；廣泛的材料適應性：成型材料可以為液態(tài)樹脂、片材、粉末、絲材等；零件的復雜程度與制造成本關系不大：適于形狀復雜、不規(guī)則零件的加工；沒有或極少下腳料，是一種環(huán)保型技術。3.快速原型制造技術的特點及應用（2）RPM技術的應用應用領域RPM在制造業(yè)的應用——快速產品開發(fā)產品裝配測試內燃機進氣管功能測試RPM在制造業(yè)的應用——快速模具制造RT（RapidTooling）

一般來說，采用RPM技術制造模具的時間和成本均為傳統(tǒng)技術的1/3。目前，RPM的快速制模主要是注塑模、沖壓模、鑄模等。直接制模方法采用LOM法直接制成的模具可用作低熔點合金的模具或試用注塑模；采用SLS技術可將經過處理的金屬粉制成金屬模具；采用陶瓷粉作為成型材料，可直接成形鑄造用的陶瓷殼型。間接制模方法

依據(jù)RP原型(SLA、SLS、FDM等成形的蠟模、LOM成形的“木?！保?，或對原型進行表面處理（如紙基金屬模），翻制成硅橡膠模、金屬樹脂模、金屬模等。硅橡膠模具：硅橡膠澆注法制作模具：是以RP原型作樣件，采用室溫硫化的有機硅橡膠澆注制作快速軟模具的方法。硅橡膠模具具有良好的彈性，能夠制作結構復雜、花紋精細、無拔模斜度以及具有深凹槽的零件；制件澆注完成后均可直接取出；結合RP原型技術可以特別快速地制作復雜模具；生產周期一般為1周左右，遠比鋼模的16－18周快。ａ原型ｂ貼粘土(橡皮泥)ｃ石膏造型ｄ去粘土ｅ硅橡膠造型ｆ硅橡膠模型

1平板2?？?粘土(或橡皮泥)

4原型5石膏漿6空腔7、8硅橡膠基于RPM技術的熔模鑄造采用SLS和FDM技術直接制造精密鑄造用蠟模；首先利用RP原型翻制硅膠模，再用此過渡模具制造蠟模?；赟LA技術的精密鑄造基于RPM技術的實型鑄造汽車水箱面罩汽車保險杠RPM成型硅橡膠模塑料制件間接制模應用舉例：4.快速原型制造技術的發(fā)展及趨勢（1）國外情況

國外RPM技術的研究和應用主要集中在美國、歐洲和日本。RPM工藝裝備

RPM的主流工藝：美國3DSYSTEM的SLA，美國Helisys的LOM，德國ESO的SLS，美國Stratasys的FDM，美國MIT－Z的三維打印(3-DP)。RPM成型材料成型材料影響原型的成形速度、精度和物理化學性能，是RPM技術發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。國外應用的材料較為豐富，如光固化樹脂、覆膜材料（紙、塑料、陶瓷箔、金屬箔等）、粉材（蠟、尼龍、陶瓷、鋼等）、絲材（蠟絲、ABS絲等）。復合材料的RP技術是近期新發(fā)展。RPM用軟件的開發(fā)軟件是RPM系統(tǒng)的靈魂。其中CAD到RP接口的數(shù)據(jù)轉換和切片處理軟件是關鍵之一。（2）國內情況

起步約在1991年，目前清華大學（FDM、SLA）、華中科技大學（LOM）、上海交通大學（FDM）、西安交通大學（SLA）、南京航空航天大學（SLS）等單位在RP設備的軟硬件方面做了大量的研究工作。香港地區(qū)的RP技術應用活躍。

1995年我國召開了第一屆快速原型制造會議；

1998年在西安交通大學召開了全國RP與RT技術會議；

1998年7月在清華大學召開了第一屆北京國際快速成型及制造會議。目前，國內已有許多家大企業(yè)引進了快速成型設備，如海爾、海信等，為企業(yè)帶來了一定的效益。快速成型技術在我國有很大的潛在市場。海爾洗衣機RPM制品春蘭空調RPM制品（3）RPM技術面臨的主要問題材料的殘余應力、RPM技術能夠處理的材料種類問題材料等方面的限制；

RP所專用的成形材料和設備價格較高，及RPM本身是小批量生產，使得成本方面偏高；成形精度與速度方面的不足。（4）發(fā)展趨勢

RPM技術向大型與微型原型的制造發(fā)展；追求RPM的更快的制造速度、更高的制造精度和可靠性；設備安裝和使用簡單化，操作智能化；快速概念原型制造和快速模具制造將是研究和商品化的重點；建立完善的RPM行業(yè)標準化。

超高速超精密加工技術主要內容一超高速加工技術超高速加工技術的內涵超高速加工技術的關鍵技術（重點）加工機理研究主軸單元制造技術研究進給單元制造技術研究刀具、磨具研究超高速加工技術的應用超高速加工技術的發(fā)展趨勢二超精密加工技術超精密加工技術的內涵超精密加工技術的關鍵技術（重點）加工方法及機理研究刀具、磨具的研究加工裝備技術研究測量技術研究超精密加工技術的應用超精密加工技術的發(fā)展趨勢作業(yè)（1）超高速、超精密加工技術二者選擇其一。（2）按照上述提綱要求查閱文獻，然后歸納總結寫出“文獻綜述”。（3）要求條理清晰，內容精練，3000～5000字。（4）必需手寫，不能打印。（5）該作業(yè)作為本課程平時成績的一部分，占15％。本章小結一特種加工技術特種加工技術的內涵及特點電火花加工的工作原理及加工必備的條件超聲波的基本特性及超聲加工的原理激光束加工、電子束加工、離子束加工的原理（比較）掌握激光合金化、激光熔覆、離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍膜、離子注入的含義。了解各種特種加工技術的應用二快速原型制造技術RPM技術的基本原理和步驟SLA、LOM、SLS、FDM四種RPM技術的名稱及成型過程比較四種RPM技術的特點（材質、成型手段、精度、應用等）RPM技術的特點了解RPM技術的應用，尤其是在RT制造方面的應用。

先進制造生產模式銷售庫存庫存生產采購規(guī)劃客戶供應商需求銷售訂單或預測計劃計劃產品物料物料物料需求訂貨產品產品技術要求設計/工藝設計文件工藝文件工藝文件設計文件工藝文件設計文件設計/工藝設計/工藝先進生產模式的管理一物料需求計劃和制造資源計劃——MRP&MRPII

MRP：MaterialRequirmentsPlanning

MRPII：ManufactureResourcePlanning

美國企業(yè)人員提出并發(fā)展成熟的，適用于單件小批生產、結構復雜產品的企業(yè)管理規(guī)范。二及時生產——JIT

JIT：JustInTime

日本企業(yè)人員創(chuàng)造和發(fā)展成熟的一種適用于大規(guī)模成批生產的管理規(guī)范。

一物料需求計劃和制造資源計劃

——MRP&MRPII1.物料需求計劃MRP——20世紀60年代

MRP：MaterialRequirementsPlanning，又稱基本MRP階段。2.閉環(huán)MRP——20世紀70年代

即Closed-loopMRP3.制造資源計劃MRPII——20世紀80年代

MRPII：ManufactureResourcePlanning4.企業(yè)資源計劃——20世紀90年代以后

ERP：EnterpriseResourcePlanning

1.物料需求計劃MRP（1）MRP的發(fā)展背景（2）MRP的有關概念（3）MRP的功能和原理（4）MRP的輸入和輸出（5）MRP的工作過程（1）

MRP的發(fā)展背景企業(yè)基本經營目標

外在：追求利潤，即以最少的投入獲得最高的產出內涵：追求企業(yè)資源（物料、設備、人力、資金、信息）合理有效的利用。庫存管理和生產的計劃與控制

庫存管理直接關系到物料需求控制。傳統(tǒng)的庫存管理方法——定貨點法

對生產中所需的各種物料，規(guī)定一個安全庫存量和定貨點庫存量。各種物料的庫存量在日常的消耗中不得低于它的安全庫存量；庫存量降到定貨點庫存量，就要下達定單以補充庫存。MRP是在解決定貨點法缺陷基礎上發(fā)展起來的以庫存控制為核心的計算機輔助管理系統(tǒng)（2）MRP的有關概念

生產規(guī)劃：是制定企業(yè)一年到若干年生產產品的品種和數(shù)量的計劃。主生產計劃（MasterProductionSchedule，簡稱MPS）：生產規(guī)劃的具體實施和細化，即確定各類產品的供貨時間和產量的詳細計劃。其展望期為3~18月，一般以周為時段進行分解，例如：主生產計劃

獨立需求和相關需求

MRP將企業(yè)內的物料分為獨立需求物料和相關需求物料兩種類型。原材料零件組件最終產品獨立需求

若物料的需求量不依賴于企業(yè)內其它物料的需求量而獨立存在，稱為獨立需求。如最終產品、維修件、備件等。其需求量和需求時間由主生產計劃獲得。相關需求

若某項物料的需求量是由企業(yè)內其它物料的需求量來確定的，稱為相關需求。如：原材料、半成品、零件、組件等。其需求量和需求時間由MRP確定。

物料清單BOM（BillofMaterial）

BOM是一種產品結構文件，它反映了從原材料到零件、組件、直到最終產品等物料之間的層次和需求關系。以一簡化的自行車為例說明BOM：自行車車架（1）車輪（2）車把（1）輪胎（1）輻條（42）輪圈（1）0層1層2層自行車的物料清單（物料代碼:

GB950）

提前期

提前期分為采購提前期和制造提前期。采購提前期：指從發(fā)出購貨要求到貨物入庫所需的時間周期采購提前期用來確定物料采購的起始時間，即計劃采購期。制造提前期：指零件按工藝路線經過一系列加工所需的時間周期。制造提前期用來確定零件制造的起始時間，即生產投放期，進而確定產品裝配的時間。注：MRP系統(tǒng)要求所有物料的定貨提前期是已知的且是唯一的。（3）MRP的功能和原理

MRP是一個計算機信息系統(tǒng)，是用來計算物料需求和制定生產計劃的有效方法。功能

確定每項物料在每個計劃時段內的需求量和需求時間，實現(xiàn)“按時按需”地向生產部門提供各種物料。原理

MRP從獨立需求物料的需求時間和需求數(shù)量（主生產計劃決定）出發(fā)，依據(jù)產品的物料清單BOM（決定了物料之間的結構和數(shù)量）推算出所有相關需求物料的需求數(shù)量和時間，再根據(jù)每種相關需求物料的庫存信息、采購與制造提前期，推導出每種相關需求物料開始采購和制造的日期。（4）MRP的輸入和輸出

“我們將要生產什么？”——主生產計劃

“為了生產所需產品，我們需要些什么？”——產品BOM

“我們還需要再準備些什么？”——庫存記錄

“何時需要？”——主生產計劃

“何時開始采購或制造？”——物料的提前期MRP的輸入

MRP的三個輸入：主生產計劃、產品的BOM、庫存記錄MRP的輸出

MRP最重要的輸出：計劃定單這些輸出信息可作為能力需求計劃、車間作業(yè)計劃、采購作業(yè)計劃等系統(tǒng)的輸入信息。

MRP作業(yè)流程圖客戶訂貨單銷售預測備件需求量產品的工程設計主生產計劃庫存清理物料清單MRP處理器庫存記錄輸出計劃訂單報告MRP的計算項目

總需求量：在某計劃周期內，預計某項物料的未來使用量。

某零件的總需求量=各組件對該零件的需求量+該零件的備件需求量計劃到貨量：指已經訂購或在制，預計在計劃期內將到貨入庫的物料量。MRP作業(yè)

根據(jù)主生產計劃、物料清單BOM、庫存記錄提供的數(shù)據(jù)，計算各物料的計劃投放量和請購時間。（5）MRP的工作過程現(xiàn)有庫存量：指滿足總需求量之后的庫存量，可供下一計劃周期使用。

本周期的現(xiàn)有庫存量=上周期庫存量+本周期計劃到貨量—本周的總需求量凈需求量：現(xiàn)有庫存量不足以滿足總需求量時，短缺部分就是凈需求量。

凈需求量=總需求量—計劃到貨量—現(xiàn)有庫存量計劃交付量：將凈需求量經過調整（取決于批量規(guī)則）后確定的正式投入生產或提出采購的計劃數(shù)量。

按直接批量法：計劃交付量=凈需求量計劃投放量：數(shù)量上等于計劃交付量，投放時間比交貨期早一個提前期。MRP的計算過程按產品結構由上而下逐層計算，確定各物料的需求時間和需求量，上層物料的計劃投放量是下層物料計算的直接依據(jù)?？傂枨罅楷F(xiàn)有庫存量和計劃到貨量凈需求量計劃交付量計劃投放量和請購時間自行車車架（1）車輪（2）車把（1）輪胎（1）輻條（42）輪圈（1）0層1層2層舉例說明MRP的工作過程計劃期/周12345678項目：產品X2025302025303040總需求量計劃到貨量現(xiàn)有庫存量8060355凈需求量1525303040計劃交付量1525303040計劃投放量1525303040項目：部件A1525303040總需求量計劃到貨量現(xiàn)有庫存量0凈需求量1525303040計劃交付量1525303040計劃投放量1525303040

舉例說明MRP的工作過程計劃期/周12345678項目：零件a1555809010080總需求量計劃到貨量40現(xiàn)有庫存量2510凈需求量45409010080計劃交付量45409010080計劃投放量45409010080項目：零件b1525303040總需求量計劃到貨量10現(xiàn)有庫存量403510凈需求量203040計劃交付量203040計劃投放量2030402.閉環(huán)MRP

閉環(huán)MRP的提出

MRP局限于物料需求計劃，無法解決以下問題：企業(yè)是否有能力在MRP要求的時間里供應所需數(shù)量的各種物料？（生產能力需求計劃、采購計劃）計劃下達到車間等執(zhí)行部門后，是否能按預定日程進行，出現(xiàn)意外如何處理？（車間作業(yè)計劃）計劃下達執(zhí)行后，若主生產計劃作了調整，MRP如何適應它的調整？

即：沒有解決MRP的有效性問題！閉環(huán)MRP的含義把生產能力需求計劃、采購計劃和車間作業(yè)計劃納入MRP，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)；在計劃執(zhí)行中，必須有來自車間、供應商和計劃人員的反饋信息，對物料需求計劃進行調整和平衡，使生產過程的各個方面得到協(xié)調和統(tǒng)一。閉環(huán)MRP的特點在基本MRP基礎上補充了一些功能；增加了必要的信息反饋機制；通過不斷調整物料需求計劃和能力計劃，必要時調整主生產計劃來保證計劃的有效性。閉環(huán)MRP解決了基本MRP的有效性問題。3.

制造資源計劃MRPIIMRPII的提出閉環(huán)MRP存在的問題

無法解決企業(yè)中除計劃管理部門外的其他部門的管理問題，如財務會計部門、營銷部門等，使企業(yè)的生產管理系統(tǒng)無法統(tǒng)一。需要一個集成度更高的管理信息系統(tǒng)

把閉環(huán)MRP系統(tǒng)和財務系統(tǒng)集成在一起；把閉環(huán)MRP系統(tǒng)和企業(yè)的營銷計劃聯(lián)系起來——利用計算機輔助技術對企業(yè)的全部制造資源進行全面規(guī)劃和優(yōu)化控制，使企業(yè)的產、供、銷、存等整個生產經營過程及與之相關的財務活動形成一有機整體。MRPII的含義

將閉環(huán)MRP和企業(yè)的財務、銷售系統(tǒng)連接起來，形成的一個集生產、財務、銷售、采購等各子系統(tǒng)為一體的計算機生產管理信息系統(tǒng)。MRPII的特點MRPII把企業(yè)中的各個子系統(tǒng)有機地結合起來，形成一個面向整個企業(yè)的生產管理信息集成系統(tǒng)。MRPII的所有數(shù)據(jù)來源于企業(yè)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，各子系統(tǒng)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境下工作。MRPII能給出生產計劃的實際運行結果，并提供計劃執(zhí)行中存在的問題作為企業(yè)進行經營決策時的依據(jù)。MRPII的系統(tǒng)示意圖4.

企業(yè)資源計劃ERPERP的主要思想

ERP即EnterpriseResourcePlanning，它在MRPII基礎上擴展了管理范圍，把客戶需求和企業(yè)內部的制造活動，以及供應商的制造資源整合在一起，體現(xiàn)完全按用戶需求制造的思想。ERP的系統(tǒng)示意圖二及時生產JIT1.及時生產的提出2.及時生產的含義3.及時生產的基本思想4.看板系統(tǒng)5.MRPII與JIT1.及時生產的提出20世紀50年代，先進制造技術和系統(tǒng)的發(fā)展，忽略了可能增加的庫存帶來的成本的增加。日本豐田汽車公司副總裁大野耐一注意到制造過程的浪費是造成生產率低下和增加成本的根源。

多余生產的浪費制造系統(tǒng)中各種等待的浪費庫存的浪費運輸?shù)睦速M次廢品的浪費要消除浪費，必須生產需要的產品，大野耐一從美國超級市場運作得到啟發(fā)，提出JIT。2.及時生產的含義及時生產JIT：JustInTime（準時生產）JIT的含義

JIT的核心是“及時”

即在需要的時候，按需要的量，生產所需的產品。JIT的目標：

理想目標：零故障、零缺陷、零庫存

實際目標：盡量減少庫存或實現(xiàn)零庫存JIT特別適用于少品種批量生產，如汽車制造業(yè)。

3.及時生產的基本思想

（1）后道工序向前道工序領取零部件;

（2）生產過程的同步化;

（3）生產過程均衡化;

（4）全部生產由最后的裝配工序調整和平衡。（1）后道工序向前道工序領取零部件傳統(tǒng)生產方式：

原材料零件組件產品裝配

即前道工序向后道工序供應零部件，在制品的儲備量增加。

及時生產方式：

原材料

零件

組件

產品裝配

即后道工序需要時向前道工序領取正好所需的零部件，在制品的儲備量大大減少（2）生產過程的同步化傳統(tǒng)生產方式：

各工序之間相互獨立，前道工序加工出來的零部件積累到一定數(shù)量后，運到后道工序或在制品倉庫。及時生產方式：

同步化生產：前道工序加工結束后，零部件立即轉入后道工序，工序之間不設庫存，盡量減少在制品的儲備。

實現(xiàn)方式：按件傳送（理想狀態(tài)）批量極小化注意：同步化生產需通過相應的設備配置方法以及人員配置方法來實現(xiàn)。

（3）生產過程均衡化傳統(tǒng)生產方式

非均衡化生產及時生產方式：

均衡化生產：生產過程中盡量減少產品投入數(shù)量的不均衡性。即總裝配線在向前工序領取零部件時應均衡地使用各種零部件，生產各種產品。

實現(xiàn)方式：

月生產計劃/本月的有效工作日日平均產量；每日生產中，總裝線向前面的工序領取零部件時，應均衡地使用各種零部件。

（4）全部生產由最后的裝配工序調整和平衡★

傳統(tǒng)生產方式

生產指令同時下達給各個工序，工序間相對獨立地進行生產。

★

及時生產方式——“拉動式生產”

真正的生產指令只下達給總裝線，其它工序只下達每月大致生產的品種和數(shù)量計劃。

4.看板系統(tǒng)（1）看板看板含義

看板是一種隨著產品從一道工序轉移到另一道工序的備忘卡片或醒目標志物?？窗宓墓δ?/p>

看見性功能：看板流反映了信息流的流動過程。

生產功能：由后工序發(fā)出的看板有生產控制功能。庫存功能：看板數(shù)實際上計量著庫存量。常用看板的種類

移動看板：標明后道工序向前道工序拿取零件的種類和數(shù)量，工人按照此看板向前道工序領取所需零部件。

生產看板：標明前道工序應生產工件的種類和數(shù)量，生產工人照此看板制造工件。生產看板移動看板原材料供應訂貨單位Ⅰ甲Ⅰ乙第Ⅰ道工序Ⅲ甲Ⅲ乙第Ⅲ道工序Ⅱ甲Ⅱ乙第Ⅱ道工序零件加工工序部件裝配工序產品裝配工序

（2）看板的工作過程（3）使用看板必須遵守的原則后道工序應當及時到前道工序領取適量的零件。必須保證平穩(wěn)的生產、合理的車間布置等。前道工序必須及時適量地生產后道工序所需的產品。若同時生產幾種不同類型的產品，生產順序必須嚴格按照看板接收的先后順序；前道工序必須進行快速生產準備。前道工序絕對不能將次品和廢品送給后道工序?？窗宓臄?shù)量必須減少和控制到最少?？窗鍛鸬綄ιa幅度的微調作用。生產計劃的變更只需提供給總裝線。JIT應用舉例5.MRPII與JITMRPII和JIT各有優(yōu)缺點

相對JIT而言，MRPII具有庫存和在制品量大、制造周期長等缺陷，其優(yōu)點在于它集成式的信息管理方法，作為生產與物料的宏觀計劃系統(tǒng)是適宜的。

JIT的主要缺陷是它缺少宏觀的全局規(guī)劃，不容易改變產品，不容易提高企業(yè)的柔性。優(yōu)點是可以大大縮短制造周期、降低庫存與廢品率。MRPII與JIT的集成

由于MRPII與JIT都存在明顯的不足與缺陷，二者的集成成為兩種生產管理方法進行互補的重要途徑。在MRPII與JIT的集成中，可將MRPII作為企業(yè)的計劃系統(tǒng)，作好宏觀計劃；而用JIT作為計劃的執(zhí)行系統(tǒng)，即生產控制系統(tǒng)，實現(xiàn)“拉”式生產。JIT與MRPⅡ的集成

需求管理 庫存管理 能力管理 質量管理產品預測和控制客戶訂單輸入零部件預測經營預測資源計劃主生產計劃能力計劃庫存狀況（最終產品）庫存狀況（最終產品）BOMCRP車間作業(yè)計劃能力控制看板系統(tǒng)成組技術JIT生產JIT交貨采購訂單計劃供應商CPJIT分銷計劃MRPTPMTPC執(zhí)行現(xiàn)代生產制造系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）精良生產（LP）敏捷制造（AM）1.計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）CIMS：ComputerIntegratedManufacturingSystem（1）CIMS的提出

集成：把分散、獨立的多個單元集結到一個系統(tǒng)中，通過這種有機的集結使整體比各個單元發(fā)揮更大作用的過程。

計算機集成：利用計算機技術實現(xiàn)集成過程。

企業(yè)的基礎信息化內容：改善設計效率和質量的CAD、CAE、CAPP技術；改善企業(yè)管理的MRPII技術；數(shù)控技術、FMC、FMS等制造自動化技術；工業(yè)機器人的應用；快速原型制造RPM技術等。

不考慮集成的基礎信息化可能形成企業(yè)內的各種信息封閉的孤島。

提出：

計算機集成制造（CIM）最早是美國Harrington博士于1974年提出的。基本觀點：企業(yè)的各個生產環(huán)節(jié)是一個不可分割的整體，需要統(tǒng)一考慮。（系統(tǒng)觀點）整個生產制造過程實質上是對信息的采集、傳遞和加工處理過程。（信息觀點）

Harrington博士的觀點提出后并未引起廣泛的關注，直到80年代，這一概念才被廣泛接受。從20世紀70年代末到80年代初開始，一些企業(yè)和國家政府投入實踐CIMS技術。

（2）CIM和CIMS的含義

CIM是組織、管理和運行企業(yè)生產的一種新概念和新哲理它借助計算機軟硬件，綜合運用現(xiàn)代管理技術、制造技術、自動化技術、信息技術和系統(tǒng)技術，將企業(yè)從市場分析、經營決策、產品設計、制造過程各環(huán)節(jié)，直到銷售和售后服務整個制造生產中的信息進行統(tǒng)一控制和管理，以優(yōu)化企業(yè)生產經營活動。

CIM的實質內容是信息的集成

CIMS是現(xiàn)代制造企業(yè)的一種生產、經營和管理模式，是基于CIM概念的工程技術系統(tǒng)。

它以計算機網絡和數(shù)據(jù)庫為基礎，利用計算機軟硬件將制造企業(yè)的經營、管理、產品設計、加工制造、銷售及服務等全部生產活動集成起來，將各種局部自動化系統(tǒng)集成起來，將各種資源集成起來，將人、機系統(tǒng)集成起來，實現(xiàn)整個企業(yè)的信息集成和功能集成，達到企業(yè)全局優(yōu)化和提高企業(yè)綜合效益的目的。

（3）CIMS的構成

CIMS是由四個功能分系統(tǒng)和兩個支撐分系統(tǒng)組成四個功能分系統(tǒng)經營管理信息系統(tǒng)：是CIMS的神經中樞，通常以MRPII為核心。（經營管理功能）工程設計自動化系統(tǒng)：通常指CAD、CAE、CAPP、CAM。CIM概念的出現(xiàn)與發(fā)展使CAD/CAPP/CAM的集成化成為CIMS的重要性能指標。（設計功能）制造自動化系統(tǒng)：通常由數(shù)控機床、加工中心、FMC、FMS等組成，是CIMS的信息流和物料流的結合點。（制造功能）質量保證信息系統(tǒng)：覆蓋產品生命周期的各個階段。包括計劃子系統(tǒng)、檢測子系統(tǒng)、評價子系統(tǒng)、質量信息綜合管理與反饋控制子系統(tǒng)。（質量控制功能）兩個支撐分系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是CIMS信息集成的關鍵。

CIMS四個功能分系統(tǒng)的信息必須都要在一個結構合理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存儲和調用，實現(xiàn)系統(tǒng)信息的交換和共享。CIMS的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用集中與分布相結合的體系結構。計算機網絡系統(tǒng)計算機網絡系統(tǒng)是CIMS實現(xiàn)信息集成的重要工具。常用的計算機網絡分兩種類型：局域網和廣域網。CIMS六個分系統(tǒng)及其與外部信息的聯(lián)系（4）CIMS控制體系美國AMRF的五級遞階控制結構

CIMS控制體系一般采用分級控制結構，即遞階控制結構。工廠層車間層單元層工作站層設備層（5）CIMS在國外的發(fā)展情況20世紀80年代初，美國國家標準局（NBA）所屬AMRF（自動化研究實驗基地）建立了世界上第一個CIMS實驗系統(tǒng)。歐共體：1984年開始實施ESPRIT（歐洲信息技術研究戰(zhàn)略計劃），在130個合作項目中，關于CIMS項目占28項。日本：CNC、DNC、FMS已處于世界領先地位，1985年通產省主持開發(fā)CIMS實驗基地。新加坡、以色列、韓國、巴西、南非等：也在積極跟蹤和發(fā)展CIMS技術。（6）CIMS在我國的發(fā)展及應用

我國從1987年開始實施“863計劃”的CIMS主題，經過十多年的發(fā)展，取得了一些成績：設在清華大學的CIMS工程中心，獲得美國SME（美國機械工程師協(xié)會計算機與自動化系統(tǒng)分會）1994年度“大學領先獎”；北京第一機床廠作為實施CIMS試點單位，獲得美國SME1995年度“工業(yè)領先獎”。試點企業(yè)中，大多數(shù)企業(yè)都取得了明顯的經濟效益。如成飛、沈陽鼓風機廠、北京第一機床廠等產品開發(fā)時間縮短1/3以上；庫存壓縮20%以上，流動資金減少30%以上；產品質量明顯提高；企業(yè)管理水平進步顯著。2.精良生產（LP）

精良生產：