《先進制造技術(shù)》教案

《先進制造技術(shù)》教案教案科目先進制造技術(shù)授課班級任課老師教案授課日期授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第一章概述第一節(jié)制造系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展教學目的了解先進制造技術(shù)發(fā)展背景，了解先進制造技術(shù)的概念和特點教學重點先進制造技術(shù)的發(fā)展背景、先進制造技術(shù)發(fā)展背景教學難點制造、制造系統(tǒng)的概念更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)課本P13，復習思考題1、2、6.課后體會由于是概括性內(nèi)容，所以學生比較容易接受授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計第1章概述§1.1制造系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展制造系統(tǒng)的基本概念：制造業(yè)的概念：制造業(yè)是將可用資源與能源通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人和社會使用和利用的工業(yè)產(chǎn)品或生活消費品的行業(yè)，它涉及到國民經(jīng)濟的各個行業(yè)。制造與社會：制造是人類按照生活所需，運用主觀掌握的知識和技能，借助于手工或客觀可以利用的物質(zhì)工具，采用有效的方法將原材料轉(zhuǎn)化成最終物質(zhì)產(chǎn)品，并投放市場的全過程。制造業(yè)是所有與制造有關(guān)的實體或企業(yè)機構(gòu)的總稱。制造技術(shù)是完成制造活動所需的一切手段的總和。高質(zhì)量、高水平的制造業(yè)必然有先進的制造技術(shù)做后盾。制造系統(tǒng)的基本概念：制造系統(tǒng)是由包括人、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工具、物料傳輸設(shè)備及其他輔助裝置組成的硬件環(huán)境，以及由生產(chǎn)信息、決策信息、生產(chǎn)方法、工藝手段和管理模式所形成的軟件支持的條件所構(gòu)成的有機整體，其根本目標是把制造資源轉(zhuǎn)變成財富或產(chǎn)品?！?.1.2制造系統(tǒng)的發(fā)展材料及制造方法的發(fā)展：材料的發(fā)展與產(chǎn)品的發(fā)展密切相關(guān)。1770年瓦特發(fā)明蒸汽機后，陸續(xù)出現(xiàn)汽油發(fā)動機、蒸汽輪機等，20世紀50年代，出現(xiàn)導彈、人造衛(wèi)星，目前正向星際探測器等宇航新時代邁進。蒸汽機時代，主要材料是：低碳鋼、鑄鐵；燃汽輪機時代，出現(xiàn)耐磨、耐熱的合金鋼。1950年前后，由于發(fā)展飛機和人造衛(wèi)星的需要，出現(xiàn)鈦和鈦合金。目前，結(jié)構(gòu)陶瓷、復合材料、超高強度合金材料以及智能材料等層出不窮。2、加工質(zhì)量的發(fā)展：加工質(zhì)量指標中最重要的加工精度。提高加工精度的措施主要有：開發(fā)新的機械加工工藝方法、研究超精密加工用機床。制造自動化發(fā)展：未來自動化技術(shù)的發(fā)展可用“七化”來描述：（1）制造集成化；（2）制造智能化；（3）制造敏捷化；（4）制造虛擬化；（5）制造網(wǎng)絡(luò)化；（6）制造全球化；（7）制造綠色化；<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二節(jié)先進制造技術(shù)的發(fā)展背景第三節(jié)先進制造技術(shù)的概念與特點教學目的了解生產(chǎn)過程的概念及特點，了解先進制造技術(shù)的概念和特點教學重點生產(chǎn)過程的概念和特點，先進制造技術(shù)的概念和特點教學難點先進制造技術(shù)的概念和特點更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)課本P13，復習思考題3、4.課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、什么是制造？什么是制造業(yè)？2、什么是制造系統(tǒng)？<導入>生產(chǎn)過程與先進制造技術(shù)的特點<新課內(nèi)容>第二節(jié)先進制造技術(shù)的發(fā)展背景1.2.1市場變化的特點：（1）競爭愈來愈激烈；（2）市場競爭的國際化；（3）市場動態(tài)化；（4）市場的多元化；（5）公司虛擬化。1.2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點目前，產(chǎn)品呈現(xiàn)如下特點：環(huán)保型產(chǎn)品；（2）功能先進適用；（3）效率高；（4）體積?。ㄎ⑿突?；（5）質(zhì)量優(yōu)良；（6）價格低；（7）創(chuàng)新性；（8）壽命周期的縮短；（9）品種上的多樣化、單件化1.2.3生產(chǎn)過程的特點1、生產(chǎn)過程的概念：從原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的全部過程。2、生產(chǎn)過程的特點：（1）生產(chǎn)過程柔性化；（2）生產(chǎn)過程環(huán)保化；（3）生產(chǎn)過程高速化；（4）精密生產(chǎn)技術(shù)的應用；（5）生產(chǎn)過程自動化；（6）少、無切削加工過程；（7）非傳統(tǒng)工藝方法的采用。1.2.4制造格局的變革及新技術(shù)發(fā)展：先進制造技術(shù)AMT這一概念是美國根據(jù)本國制造業(yè)面臨來自世界各國，特別是亞洲國家的挑戰(zhàn)，為增強制造業(yè)的競爭力，奪回美國制造工業(yè)的優(yōu)勢，促進國家經(jīng)濟的發(fā)展，于20世紀80年代末提出的。1.3先進制造技術(shù)的概念和特點1、先進制造技術(shù)的概念：先進制造技術(shù)是以提高制造企業(yè)綜合效益為目的，以人為主體，以計算機技術(shù)為支柱，綜合利用信息、材料、能源、環(huán)保等高新技術(shù)以及現(xiàn)代人系統(tǒng)管理技術(shù)，對傳統(tǒng)制造過程中與產(chǎn)品在整個故事周期中的使用、維護、回收利用等有關(guān)環(huán)節(jié)，進行研究并改造的所有適用技術(shù)的總稱。2、先進制造技術(shù)的特點：1）不是一成不變的，是個動態(tài)技術(shù)；2）是面向新世紀的技術(shù)系統(tǒng)；3）不摒棄傳統(tǒng)技術(shù)，利用科技新手段去研究它；4）不僅限于制造過程的本身，它涉及到產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、加工制造、售前售后服務(wù)等所有內(nèi)容；5）強調(diào)人的主體作用，強調(diào)人、技術(shù)、管理三者的有機結(jié)合；6）強調(diào)各專業(yè)學科之間的滲透、融合和淡化；7）特別強調(diào)環(huán)境保護，既要求產(chǎn)品是“綠色商品”，又要求產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是環(huán)保型的。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二章制造自動化技術(shù)第一節(jié)CAD/CAM集成教學目的了解CAD/CAM的系統(tǒng)組成，掌握CAD/CAM系統(tǒng)集成方式教學重點CAD/CAM的系統(tǒng)組成、CAD/CAM系統(tǒng)集成方式教學難點CAD/CAM系統(tǒng)軟件、集成方式更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、CAD/CAM系統(tǒng)的組成；2、集成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、什么是生產(chǎn)過程？生產(chǎn)過程的特點是什么？2、什么的先進制造技術(shù)？簡述先進制造技術(shù)的特點。<導入>CAD/CAM集成技術(shù)的作用<新課內(nèi)容>第二章制造自動化技術(shù)第一節(jié)CAD/CAM集成CAD、CAM的含義：CAD是計算機輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign）的簡稱；CAM是計算機輔助制造（ComputerAidedManufacture）的簡稱。CAD/CAM是圍繞著產(chǎn)品的設(shè)計與制造兩大部分獨立發(fā)展起來的。CAD/CAM系統(tǒng)的組成：CAD/CAM系統(tǒng)和運行環(huán)境由硬件、軟件和人三大部分構(gòu)成。CAD/CAM系統(tǒng)的軟件包括：系統(tǒng)軟件：與計算機硬件直接聯(lián)系；管理軟件：負責生成各類數(shù)據(jù)，是CAD/CAM軟件系統(tǒng)的核心。支撐軟件：是基礎(chǔ)軟件，包括：工程繪圖、三維實體造型等。應用軟件：是用戶為解決某種應用問題而編制的一些程序。三、CAD/CAM系統(tǒng)在CIMS中的地位實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的信息集成是實現(xiàn)CIMS的基礎(chǔ)與核心。四、CAD/CAM系統(tǒng)集成方式：1、通過專用格式文件的集成方式；（圖1）2、通過標準格式數(shù)據(jù)文件的集成方式；（圖2）3、利用公共工程數(shù)據(jù)庫進行系統(tǒng)集成。（圖3）圖1圖2五、CAD/CAM集成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。（1）產(chǎn)品建模技術(shù)（2）集成的數(shù)據(jù)管理技術(shù)（3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)（4）集成的執(zhí)行控制程序<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年2月22日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二章制造自動化技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程技術(shù)教學目的了解手工編程與自動編程的概念掌握常用數(shù)控編程指令G00、G01等教學重點數(shù)控編程的概念、常用指令教學難點常用指令的編程格式更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)課本P51第3、4題，編程練習課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、CAD、CAM分別指的是什么？什么是CAD/CAM集成？2、CAD/CAM集成系統(tǒng)的由哪幾部分組成？<導入>隨著工業(yè)的發(fā)展，機床的發(fā)展出現(xiàn)了新的分支，即數(shù)控機床，這類機床利用數(shù)控編程技術(shù)可以大大提高勞動生產(chǎn)率，也使操作者的勞動強度降低到了最低，同時也解決了普通機床生產(chǎn)中不易避除的錯誤。<新課內(nèi)容>第二章制造自動化技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程技術(shù)一、數(shù)控編程的概念：按照機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編制加工程序。數(shù)控編程的方法分為：手工編程、自動編程。二、編程內(nèi)容和步驟：1、分析零件圖樣2、確定加工工藝過程3、數(shù)值計算4、編寫程序單5、制作控制介質(zhì)6、程序校驗與首件試切三、手工編程：人工進行運算和編制指令。程序格式：NGXYZ……FSTM；式中：N為程序段號；G準備功能字；X、Y、Z為尺寸字；F為進給功能字；S為主軸功能字；T為刀具功能字；M為輔助功能字。機床坐標系：右手笛卡爾坐標系。直徑：X，軸線：Z坐標。拇指——X，食指——Y，中指——Z軸G00指令：——快速點定位；格式：G00XZ；用于刀具快速靠近工件與快速遠離工件。6、G01指令：——直線插補；格式：G01XZF；適用場合：外圓、內(nèi)孔、臺階、端面、圓錐、倒角、切槽等。7、編程舉例：（程序在此略）<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年2月27日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二章制造自動化技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程技術(shù)教學目的掌握常用的數(shù)控指令教學重點數(shù)控編程常用指令的應用教學難點常用指令的編程格式更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)根據(jù)所給的圖進行數(shù)車程序編程課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、什么是數(shù)控？什么是數(shù)控編程？2、手工編程的程序段格式是怎樣的？<導入>數(shù)控編程的程序是由一些程序指令按照固定的格式形成的，常用的有G指令、M指令、S指令、T指令等。<新課內(nèi)容>第二章制造自動化技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程技術(shù)1、幾個常用的G功能指令：G99、G98、G97、G96：（1）G99——每轉(zhuǎn)進給量，指定F功能的進給量為每轉(zhuǎn)多少mm.（2）G98——每分進給量，指定F功能的進給量為每分多少mm.（3）G97——恒定轉(zhuǎn)速，指定S功能的轉(zhuǎn)速恒定為每分鐘多少轉(zhuǎn)。（4）G96——恒定線速度，指定S功能的轉(zhuǎn)速為每分鐘多少米。2、幾個常用的M功能指令：M00、M02、M03、M04、M05、M30。（1）M00——程序暫停；（2）M02——程序停止；（3）M03——主軸正轉(zhuǎn)；（4）M04——主軸反轉(zhuǎn)；（5）M05——主軸停轉(zhuǎn)；（6）M30——程序結(jié)束，返回開頭。其他功能指令：S功能、T功能、F功能。（1）S功能——主軸轉(zhuǎn)速功能；G97指定時，單位為r/min；G96指定時，單位為m/min；（2）T功能——刀具功能；用四位數(shù)字表示：T××××前面兩位為刀具號，后面兩位為補償值號。如：T0101前面的01表示第一號刀具，選用第一組刀具補償值。（3）F功能——進給功能；G99指定時，單位為mm/r；G98指定時，單位為mm/min；程序編輯舉例：程序在此略。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年2月29日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二章制造自動化技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程技術(shù)教學目的掌握常用的數(shù)控指令教學重點數(shù)控編程常用指令的應用教學難點無更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)根據(jù)所給的圖進行數(shù)車程序編程課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、常用的G功能有哪些？2、S功能的含義？<導入>數(shù)控編程的程序是由一些程序指令按照固定的格式形成的，常用的有G指令、M指令、S指令、T指令等。<新課內(nèi)容>第二章制造自動化技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程技術(shù)利用所學的功能指令代碼編寫下圖的數(shù)車加工程序。1、零件圖分析該零件圖為一階梯軸的零件圖，毛坯尺寸為Φ50，其余階梯軸直徑相差3到4mm。在長度方向的尺寸中，零件的公差較小。所以編程時以各自的基本尺寸為主進行尺寸計算。2、確定加工工藝過程由于長度方向的公差較小，且沒給出批量生產(chǎn)的說明，所以加工工序分三步，采用工序集中的原則：1）切端面2）粗車各階梯3）精車各階梯。采用三爪卡盤裝夾工件左側(cè)，工件伸出長度為100，手工對刀，對刀點為工件右側(cè)端面圓心，粗加工留給精加工的加工余量為1，粗加工的切削用量選擇如下：V=600r/mm，F(xiàn)=0.3mm，ap=3mm，精加工的切削用量選擇如下：V=1000r/mm，F(xiàn)=0.1mm，ap=1mm，3、程序編制<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年3月5日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二章制造自動化技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程技術(shù)教學目的掌握常用的數(shù)控指令教學重點數(shù)控編程常用指令的應用教學難點無更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)根據(jù)所給的圖進行數(shù)車程序編程課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、數(shù)控編程時如何確定其加工工藝？2、機械加工時如何確定切削用量？<導入>數(shù)控編程的程序是由一些程序指令按照固定的格式形成的，常用的有G指令、M指令、S指令、T指令等。<新課內(nèi)容>第二章制造自動化技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程技術(shù)一、圓弧指令1、G02：順時針方向圓弧插補2、G03：逆時針方向圓弧插補3、G02、G03的指令格式：G02（G03）XZRF順逆的方向根據(jù)機床上的坐標來確定，一般是從第三軸的正向看向負向，如果圓弧為順時針則用G02，如果圓弧為逆時針則用G03。二、例題1、零件圖分析該零件圖為帶有圓弧和凹槽的零件圖，毛坯尺寸為Φ25，圓弧的曲率半徑較大，在圖示表面粗糙度的情況下可以采用90度外圓車刀進行加工。切槽時要用到切槽刀，刀寬為5。在長度方向尺寸中，零件的公差較大。編程時以各自的基本尺寸為主進行尺寸計算。2、確定加工工藝過程由于沒給出批量生產(chǎn)的說明，所以加工工序分三步，采用工序集中的原則：1）切端面2）粗車各階梯3）精車各階梯。采用三爪卡盤裝夾工件左側(cè)，工件伸出長度為100，手工對刀，對刀點為工件右側(cè)端面圓心，粗加工留給精加工的加工余量為1，粗加工的切削用量選擇如下：V=600r/mm，F(xiàn)=0.3mm，ap=3mm，精加工的切削用量選擇如下：V=1000r/mm，F(xiàn)=0.1mm，ap=1mm，3、程序編制圓弧處編程指令：G02X21Z-43.5R12.9；G03X24.5Z-67R75；其它程序段略。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年3月7日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二章制造自動化技術(shù)第三節(jié)計算機集成制造教學目的掌握CIMS的概念和基本組成，了解CIMS的實施與經(jīng)濟效益教學重點CIMS的概念及基本組成教學難點CIMS的基本組成更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、cims的基本組成2、管理信息系統(tǒng)的模型課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、自動編程的優(yōu)點？2、圓弧加工指令的格式？<導入>計算機集成制造系統(tǒng)CIMS是基于CIM哲理而組成的現(xiàn)代制造系統(tǒng)，是CIM思想的物理體現(xiàn)。<新課內(nèi)容>第二章制造自動化技術(shù)第三節(jié)計算機集成制造一、CIM（ComputerIntegratedManufacturing）的概念：計算機集成制造的簡稱，是一種組織、管理與運行企業(yè)生產(chǎn)的新哲理，它借助計算機軟硬件，綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)，以實現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)、低耗、上市快，從而使企業(yè)贏得市場競爭。它的基本觀點是：1、企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)是一個不可分割的整體，要緊密連接，統(tǒng)一考慮；2、整個生產(chǎn)過程實質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過程。二、CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）的基本概念：通過計算機硬件和軟件，并綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息流與物流有機地集成并優(yōu)化運行的復雜的大系統(tǒng)。三、CIMS的基本組成：CIMS的組成包含三個要素：即人/機構(gòu)、經(jīng)營與技術(shù)1、在三要素的相交部分需解決四類集成問題：使用技術(shù)以支持經(jīng)營；使用技術(shù)以支持人員和組織機構(gòu)的運行；人員設(shè)崗/機械設(shè)置協(xié)調(diào)工作以支持經(jīng)營活動；統(tǒng)一管理并實現(xiàn)經(jīng)營、人員、技術(shù)的集成優(yōu)化運行。2、系統(tǒng)總體功能方面，由以下幾個方面組成：（1）經(jīng)營管理信息系統(tǒng)；（2）工程設(shè)計自動化系統(tǒng)；（3）制造自動化系統(tǒng)；（4）質(zhì)量保證系統(tǒng)；（5）CIMS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；（6）CIMS計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；三、CIMS的體系結(jié)構(gòu)將復雜的CIMS系統(tǒng)的設(shè)計實施過程沿結(jié)構(gòu)方向、建模方向和視圖方向分別作為通用程度維、生命周期維和視圖維三維坐標，對應于從一般到特殊、推導求解和逐步生成的三個過程，以形成CIMS開放式體系結(jié)構(gòu)總體框架圖。四、CIMS的實施與經(jīng)濟效益：1、CIMS的實施要點：1)要改造原有的經(jīng)營模式、體制和組織，以適應市場競爭的需要；2)對于人的因素要給予充分重視，并妥善處理；3)整個過程必須有正確的方法指導和規(guī)范化的實施步驟。2、CIMS的經(jīng)濟效益：1）提高產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)能力；2）加強產(chǎn)品制造的質(zhì)量和柔性，提高設(shè)備利用率；3）企業(yè)的經(jīng)營決策和生產(chǎn)管理趨于科學化。五、CIMS成功應用的案例;1985年，從CIMS方面處于領(lǐng)先地位的五家公司——迪爾拖拉機公司、通用汽車公司等分析：產(chǎn)品質(zhì)量提高200%~500%；生產(chǎn)率提高40%～70%；設(shè)備利用率提高200%～300%；生產(chǎn)周期縮短30%～60%。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年3月26日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二章制造自動化技術(shù)第四節(jié)柔性制造系統(tǒng)教學目的了解現(xiàn)代的先進制造技術(shù)及方法，掌握柔性制造在先進生產(chǎn)加工領(lǐng)域的地位。利用現(xiàn)有設(shè)備切身體會柔性制造系統(tǒng)的自動化和先進性。并初步掌握它的各工作單元的工作原理及工作過程。教學重點柔性制造系統(tǒng)的特點及加工單元教學難點柔性制造系統(tǒng)的在線測量工作站更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、什么是柔性制造系統(tǒng)？2、柔性制造系統(tǒng)的組成？課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、CIMS的含義？2、CIMS的實施要點？<導入>柔性制造技術(shù)是集數(shù)控技術(shù)、計算機技術(shù)、機器人技術(shù)以及現(xiàn)代生產(chǎn)管理技術(shù)為一體的現(xiàn)代制造技術(shù)。<新課內(nèi)容>第二章制造自動化技術(shù)第四節(jié)柔性制造系統(tǒng)一、概述隨著經(jīng)濟的發(fā)展和消費水平的提高，中小批量、多品種生產(chǎn)已成為當今機械制造業(yè)的一個重要的特征，隨之而起的柔性自動化制造技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。其具體應用就是柔性制造景統(tǒng)(FMS)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造自動線(FML)和柔性制造工廠(FMF)，其中柔性制造系統(tǒng)(FMS)最具代表性。FMS由多臺數(shù)控機床、加工中心和自動上下料裝置與輸送系統(tǒng)組成，在計算機的控制下，實現(xiàn)自動化加工，是具有高效率、高精度、高柔性的加工系統(tǒng)。一般地，用于切削加工的FMS具有以下功能：(1)能自動完成多品種多工序零件的加工這是靠由計算機控制的數(shù)控機床群來實現(xiàn)的(包括自動更換刀具、自動安裝工件、冷卻液的自動供應和切屑的自動處理等)。(2)自動輸送和儲料由各種自動輸送設(shè)備(如環(huán)形輸送拖板、傳輸裝置、無軌小車、工業(yè)機器人等)和自動化儲料倉庫(如毛坯倉庫、中間倉庫、零件倉庫和夾具、刀具倉庫等)組成。(3)自動診斷包括系統(tǒng)工況監(jiān)視功能(如對零件加工精度的檢測、刀具磨損或破損的檢測)和指令、恢復功能(如加工精度的自動補償、磨損或破損刀具的自動更換等)。(4)信息處理即對所需信息進行綜合控制(由生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)管理程序、數(shù)控機床、輸送裝置、儲料裝置及其他設(shè)備的工作程序、生產(chǎn)工程信息的論證及其數(shù)據(jù)庫來完成)。二、柔性制造系統(tǒng)的組成1、工業(yè)機器人工業(yè)機器人是指具有類似人體的上肢(臂、手)或下肢動作功能的、可進行多種動作的，或具有感覺功能、可自動按規(guī)律性行動的自動化設(shè)備。按記憶能力和輸入信息，工業(yè)機器人可分為機械手、記憶再生機器人、數(shù)字控制機器人和智能機器人。目前使用的工業(yè)機器人都是數(shù)字控制型的，大都具有記憶再生功能，有的還具有視覺、觸覺和聲覺等功能。工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)與機床數(shù)控系統(tǒng)有90％的功能是一樣的。機器人的控制方式亦有點位式和連續(xù)路徑式之分。對于用作噴漆場合的機器人，則需要控制機器人的運動路線，但對于執(zhí)行搬運零件的機器人來說，主要關(guān)心的是執(zhí)行機構(gòu)所應到達的位置，此時就可以采用簡單的點位控制方式。2、加工單元加工單元的形式隨柔性制造系統(tǒng)的內(nèi)容變化而變化。在加工型的柔性制造系統(tǒng)中，它的基本單位就是由數(shù)控機床、工業(yè)機器人和工件臺架等組成的。典型的加工單元由下列六部分組成1）數(shù)控機床2）工件臺架(3)工業(yè)機器人或可換工作臺4)監(jiān)控裝置5)檢驗裝置6)單元控制器3．倉庫搬運系統(tǒng)將柔性制造系統(tǒng)中各個加工單元的物質(zhì)流(毛坯、工件、夾具等)有機地聯(lián)系在一起所構(gòu)成的子系統(tǒng)就是倉庫搬運系統(tǒng)。其職責是自動正確地分配毛坯、夾具、工件以及拖板等。該系統(tǒng)由以下部分組成：1)自動化倉庫2)無人輸送系統(tǒng)三、FMS的優(yōu)點及效益1、有很強的柔性制造能力2、提高設(shè)備利用率3、減少設(shè)備成本與占地面積4、減少直接生產(chǎn)工人5、減少在制品數(shù)量6、產(chǎn)品質(zhì)量提高7、FMS可以逐步地實現(xiàn)實施計劃四、FMS工件傳送及其管理系統(tǒng)1、物料倉庫：存儲毛坯、在制品、夾具等，分平面?zhèn)}庫和立體倉庫兩類；2、夾具系統(tǒng)：大多由具有可靈活組合的模塊化拼裝式夾具元件組成，它由夾具基本快、定位件、夾緊墊塊、壓板、連接件、壓緊螺釘?shù)绕囱b形成。3、裝卸工作站：為制造單元提供已正確裝夾的工件、夾具、托盤組件；4、緩沖工作站：是一種待加工零件的中間存儲站；5、物料運輸車：有軌運輸車和無軌運輸車五、刀具交換系統(tǒng)及其管理六、FMS清洗工作站七、FMS在線測量工作站測量機控制計算機與FMS控制計算機之間進行聯(lián)網(wǎng)通信，主控計算機將測量作業(yè)任務(wù)單下達給測量機控制計算機。運輸車通過主控計算機的控制將被測零件托盤送到測量機的托盤交換站上，主控計算機通知測量機控制計算機進入測量操作，當主控計算機接收到測量機完成零件托盤定位和夾緊工序的反饋程序，自動將測量數(shù)據(jù)與預定公差帶進行比較，若零件合格，測量機控制計算機將測量數(shù)據(jù)反饋給主控計算機，等待主控計算機調(diào)度運輸車運輸零件托盤；若零件不合格，測量機控制計算機將零件托盤送到復驗站，請求主控計算機做復驗處理。八、FMS單元控制器和工作站控制器<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年3月28日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第二章制造自動化技術(shù)第五節(jié)智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)教學目的掌握智能制造的概念和智能制造系統(tǒng)的目標教學重點智能制造系統(tǒng)的目標教學難點無更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、IMS和IMT研究的主要內(nèi)容2、智能制造系統(tǒng)的目標課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、柔性制造系統(tǒng)的特點？2、柔性制造系統(tǒng)中的物料倉庫的用途是什么？<導入>智能制造可實現(xiàn)決策自動化的優(yōu)勢使其能很好地與未來制造生產(chǎn)的知識密集型特征相吻合，實現(xiàn)“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”。<新課內(nèi)容>第二章制造自動化技術(shù)第五節(jié)智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)一、基本概念所謂智能制造，是在制造生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性和高度集成的方式，應用智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)進行制造的生產(chǎn)模式。智能制造系統(tǒng)(IntelligentManufacturingSystem，IMS)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策活動，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發(fā)展。智能制造技術(shù)的宗旨在于通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動，以實現(xiàn)制造過程的優(yōu)化。智能制造將是未來制造自動化發(fā)展的重要方向。智能制造系統(tǒng)是一個開放的信息系統(tǒng)，它采用耗散結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成如下圖所示。具體地說，智能制造系統(tǒng)就是要通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺與機器人控制等來對制造技術(shù)的技能與專家知識進行模擬，使智能機器在沒有人工干預的情況下進行生產(chǎn)。簡單地說，智能制造系統(tǒng)就是要把人的智力活動變?yōu)橹圃鞕C器的智能活動。智能制造系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)是智能機器，它包括具有各種程序的智能加工機床，工具和材料傳送、準備裝置，檢測和試驗裝置以及安裝裝配裝置等。智能制造技術(shù)是制造技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人機智能等學科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。二、智能制造技術(shù)興起的背景在知識經(jīng)濟即將來臨的今天，傳統(tǒng)的制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，經(jīng)歷著十分深刻的變化?！耙援a(chǎn)品為中心”的生產(chǎn)模式正在轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙灶櫩蜑橹行摹钡纳a(chǎn)模式，即“顧客化大生產(chǎn)”。這就要求新一代的制造系統(tǒng)和制造設(shè)備必須能夠?qū)崿F(xiàn)快速重組、重用，具有較高的適應能力，以提高制造企業(yè)的競爭能力和市場適應能力，從而為制造企業(yè)獲得最大限度的利益。分布式人工智能中的多Agent系統(tǒng)理論為智能制造系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了可行性技術(shù)支持，并成為制造領(lǐng)域中的研究熱點之一。隨著計算機的問世與發(fā)展，機械制造大體沿兩條路線發(fā)展：一是傳統(tǒng)制造技術(shù)的發(fā)展，二是借助計算機和自動化科學的制造技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展。20世紀80年代以來，傳統(tǒng)制造技術(shù)得到了不同程度的發(fā)展，但存在著很多問題。先進的計算機技術(shù)和制造技術(shù)向產(chǎn)品、工藝和系統(tǒng)的設(shè)計人員和管理人員提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的設(shè)計和管理方法不能有效地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問題，這就促使我們借助現(xiàn)代的工具和方法，利用各學科最新研究成果，通過集成傳統(tǒng)制造技術(shù)、計算機技術(shù)與科學以及人工智能等技術(shù)，發(fā)展一種新型的制造技術(shù)與系統(tǒng)，這便是智能制造技術(shù)(IntelligentManufacturingTechnology，IMT)與智能制造系統(tǒng)。三、智能制造技術(shù)的研究內(nèi)容近年來，人們對智能制造抱有極大的熱情，西方工業(yè)國家紛紛投入對智能制造技術(shù)的研究。智能制造技術(shù)作為21世紀的先進技術(shù)，其研究內(nèi)容如下：(1)無污染工業(yè)制造技術(shù)(CleanManufacturinginProcessIndustrics)。為滿足日益提高的環(huán)境保護要求，要對加工制造業(yè)所采用的新技術(shù)、新工藝進行環(huán)境保護方面的評測。(2)全球制造業(yè)的并行工程(ConcurrentEngineeringforGlobalManufacturing)，對分布的開發(fā)研制資源進行對比性的選擇和組合的研究。(3)21世紀全球集成制造技術(shù)(GlobleMan.21)，建立高效的“全球制造企業(yè)”支持系統(tǒng)，這方面研究課題有并行工程、企業(yè)內(nèi)部管理和企業(yè)集成等。(4)自律性制造系統(tǒng)。該專題的目的是建立分散自治的制造系統(tǒng)，它由自治的、智能的且相互協(xié)調(diào)的模塊組成。(5)快速產(chǎn)品開發(fā)支持系統(tǒng)(RapidProductDevelopment)，探索并應用能極大縮短產(chǎn)品研制周期的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)程。(6)知識系統(tǒng)(SystematisationofDevelopment)。該項目的長期目標是建立一個新的基于知識的樣本工程。(6)人機一體化。IMS不單單是人工智能系統(tǒng)，而且是人機一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能。想以人工智能全面取代制造過程中人類專家的智能，獨立承擔分析、判斷、決策等任務(wù)，目前來說是不現(xiàn)實的。人機一體化突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時在智能機器的配合下，更好地發(fā)揮人的潛能，使人和機器達到一種相互協(xié)作、平等共事的關(guān)系，使二者在不同層次上各顯其能，相輔相成。(7)自組織和超柔性。智能制造系統(tǒng)中的各組成單元能夠依據(jù)工作任務(wù)的需要，自行組成一種最佳結(jié)構(gòu)，使其柔性不僅表現(xiàn)在運行方式上，而且表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)形式上，因此稱這種柔性為超柔性，類似于生物所具有的特征，如同一群人類專家組成的整體。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年3月31日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第一節(jié)制造工藝技術(shù)概述教學目的了解制造工藝技術(shù)的概念，掌握制造工藝方法教學重點成形工藝和變形工藝教學難點鑄造和鍛造更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、成形工藝的分類2、常用的焊接方法有哪些？課后體會現(xiàn)實生活中的例子有助于學生理解。授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、智能制造系統(tǒng)的組成？2、智能制造技術(shù)的研究內(nèi)容有哪些？<導入>現(xiàn)代社會中機器和儀器在結(jié)構(gòu)上所表現(xiàn)出的多樣性是機械制造中采用多種工藝的產(chǎn)物。不同的工藝方法能夠制造不同性能、不同形狀的機械零件。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第一節(jié)制造工藝技術(shù)概述一、制造工藝技術(shù)的概念：制造工藝技術(shù)是將原材料轉(zhuǎn)化成具有一定幾何形狀、一定材料性能和精度要求的可用零件的一切過程和方法的總稱。二、機械制造工藝過程分類：按對零件的作用效果可分為改變形態(tài)的工藝過程（如切削加工）、改變性態(tài)的工藝過程（如熱處理）和改變外觀性能的工藝過程（如電鍍）等。制造工藝具體分類方法如下：1、成形工藝：成形工藝主要指將不定性的原材料（塊狀、顆粒狀、液態(tài)或固態(tài)）轉(zhuǎn)化成所需要形狀的工藝，如鑄造（如機床床身、底座等，應用廣泛，但易存在缺陷）、粉末冶金（低熔點粉末融合將高熔點粉末粘結(jié)在一起）、塑料成形工藝。這類工藝主要用于獲得毛坯或不需要再加工的制品，工藝過程中，微粒子之間相互聚集。成形工藝的過程包括將原材料加熱使其變成液體，然后冷卻固化成一定形狀，或者使原材料的固體顆粒燒結(jié)、粘著在一起，由此而獲得工件（大多為毛坯）。2、變形工藝：變形工藝主要包括使工件的原始幾何形狀從一種狀態(tài)改變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，如鍛造（用外力使加熱的金屬坯料發(fā)生塑性變形，有手工鍛和機器鍛兩種，機器鍛又分為自由鍛、模鍛等）、沖壓（教室里電視機支架多用沖壓件（冷沖壓）做成）、軋制、擠壓、拉拔等。3、切削工藝：機械制造系統(tǒng)中，車削（用車刀將工件上多余的金屬材料去除的方法）和磨削（用砂輪將工件上多余的金屬材料去除的方法，表面質(zhì)量可以比車削好）是傳統(tǒng)的機械加工方法，材料的切削是制造過程的主要內(nèi)容，幾乎占全部工藝勞動量的1/3以上。國外在切削機理、切削優(yōu)化、難加工材料的切削技術(shù)、自動化生產(chǎn)中的刀具和工具廣利系統(tǒng)等方面投入較大力量進行研究，并已取得很大成績。4、聯(lián)接工藝：聯(lián)接工藝主要指將單個工件聯(lián)接成組件或最終產(chǎn)品，如機械聯(lián)接（螺栓聯(lián)接、鉚接等）、焊接（通過加熱或加壓或兩者并用（用或不用填充材料）使分離的兩部分金屬形成原子結(jié)合的一種永久性聯(lián)接方法）、粘結(jié)等。制造時先分別加工單個零件，然后用聯(lián)接工藝將其結(jié)合成一個完整的產(chǎn)品。5、材料改性工藝及表面處理工藝：是指不改變幾何形狀、僅改變工件材料性能，從而獲得所希望指標的工藝，如材料熱處理工藝（有常規(guī)熱處理：正火、退火、淬火、回火，表面熱處理：滲碳、滲氮、碳氮共滲等）等。6、特種加工工藝：特種加工是利用化學、電化學、物理（聲、光、熱、磁）等方法對材料進行加工，特種加工工藝主要用于各種高硬難熔及具有特殊物理機械性能的材料和精密細小、形狀復雜、難以用傳統(tǒng)切削加工工藝加工的零件。7、快速成形工藝：直接根據(jù)產(chǎn)品CAD的三維實體模型數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機處理后，將三維模型轉(zhuǎn)化為許多平面模型的疊加，再通過計算機控制制造一系列平面模型并加以聯(lián)接，形成復雜的三維實體零件。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年4月9日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第二節(jié)特種加工技術(shù)教學目的了解特種加工的特點，掌握激光加工原理教學重點激光加工原理教學難點激光器的組成更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、特種加工的特點2、激光加工的特點課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、什么是成形工藝，包括哪些？2、什么是快速成形工藝？<導入>傳統(tǒng)的機械加工方法難以實現(xiàn)一些有特殊要求的零件的加工。特種加工技術(shù)主要用于那些難以用普通的加工方法加工的零件的材料，能實現(xiàn)難加工零件的加工，同時能夠獲得良好的質(zhì)量和經(jīng)濟效益。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第二節(jié)特種加工技術(shù)一、特種加工的概念：利用電能、熱能、聲能、光能、電化學能、化學能以及特殊機械能等多種能量或其復合施加于工件的被加工部位，以實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統(tǒng)加工方法。二、特種加工的特點：1、不用機械能：與加工對象的機械性能無關(guān)，可加工對象范圍較廣；2、非接觸加工，不一定需要工具。工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故能加工剛性極低元件及彈性元件；3、微細加工，不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低表面粗糙度的加工表面；4、不存在機械應變和大面積的熱應變，可獲得較低的表面粗糙度，尺寸穩(wěn)定性好；5、不同類型的能量可形成復合加工，綜合加工效果明顯；6、對簡化工藝、變革新產(chǎn)品設(shè)計有積極影響。三、激光加工：激光加工是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后，在焦點上達到高能量密度，靠光熱效應來加工材料的工藝。1、激光加工的特點：（1）方法多，適應性強：在同一臺設(shè)備上可完成切割、焊接、表面處理、打孔等多種加工；（2）精度高，質(zhì)量好：加工時工件熱變形小，對精密小零件的加工非常有利；（3）效率高，效益好：可大大提高效率而成本降低；（4）節(jié)能節(jié)材，無公害，無污染；（5）無刀具磨損及切削力影響問題：利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行微加工。2、不足之處：激光加工是一種瞬時、局部的熔化和氣化加工，影響因素多。因此，微細加工時的重復加工精度和表面粗糙度不易保證。此外對具有高熱傳導率材料的加工較困難。3、激光加工的基本原理（1）激光：激光就是由于受激發(fā)射而放大的光。在本質(zhì)上與普通光都是一種電磁波，但因其產(chǎn)生方法與普通光不同，因而具有方向性強、單色性好、亮度非常高、能量高度集中、相干性好幾閃光時間可以極短等優(yōu)點；（2）激光器：由以下三個部分組成：1）工作物質(zhì)：一般是能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的物質(zhì)；2）諧振腔：主要作用是使工作物質(zhì)所產(chǎn)生的受激發(fā)射能建立起穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)，從而實現(xiàn)光放大；3）激勵能源：作用是把工作物質(zhì)中多余一半的原子從低能級激發(fā)到高能級上，實現(xiàn)工作物質(zhì)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。3、激光技工的基本原理：激光加工就是利用激光器發(fā)射出來的具有高方向性和高亮度的激光，通過光學系統(tǒng)把激光束聚焦成一個極小的光斑，使光斑處獲得能量極高的能量密度，達到上萬攝氏度的高溫，從而能在很短的時間內(nèi)使各種物質(zhì)熔化和汽化，達到蝕除工件材料的目的。四、激光加工的應用：激光切割、激光焊接、激光防偽、激光導航等。五、激光加工技術(shù)的發(fā)展趨勢：1、優(yōu)化激光工作參數(shù)；2、發(fā)展激光多工位分時綜合加工；3、研究大功率、高壽命和小型化的激光裝置。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年4月11日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第二節(jié)特種加工技術(shù)教學目的掌握光刻原理，了解光刻工藝過程教學重點光刻原理教學難點集成電路光刻工藝的一般過程更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、光刻加工原理2、光刻蝕加工步驟課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、特種加工的特點？2、激光加工原理？<導入>傳統(tǒng)的機械加工方法難以實現(xiàn)一些有特殊要求的零件的加工。特種加工技術(shù)主要用于那些難以用普通的加工方法加工的零件的材料，能實現(xiàn)難加工零件的加工，同時能夠獲得良好的質(zhì)量和經(jīng)濟效益。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第二節(jié)特種加工技術(shù)光刻蝕技術(shù)光刻蝕加工又稱為光刻加工或刻蝕加工，簡稱刻蝕。主要是針對集成電路制作中得到高精度微細線條所構(gòu)成的高密度微細復雜圖形，是對薄膜表面及金屬板表面進行精細、微小和復雜圖形加工的技術(shù)，用它制造的零件有：刻線尺、微電機轉(zhuǎn)子、電路印刷板和細孔金屬網(wǎng)板等。通常把光刻技工與光電成形法加工統(tǒng)稱為光加工技術(shù)。這是對金屬與非金屬材料進行精密加工的有力手段。在集成電路制作中，可以獲得高精度的微細線條圖形。一、光刻原理所謂光刻蝕就是使電磁波頻譜中的光束或電子、X射線和離子等射線，將光致抗蝕劑形成規(guī)定圖形的微細加工方法。采用光束作曝光光源的集成電路的精密刻蝕工藝的基本原理與照相制版原理相似。主要過程包括：基片氧化處理形成保護膜，在保護膜上涂敷光刻膠，將起照相底片作用的掩膜在規(guī)定的光源下曝光和顯影后，用腐蝕劑刻蝕保護膜的窗口部分，最后去除光刻膠而獲得和掩膜上相同的微細圖形。二、集成電路光刻工藝的一般過程光刻工藝過程一般有兩大工序，即掩膜制造和光刻蝕加工。1、掩膜制造根據(jù)集成電路設(shè)計布局圖，用繪圖機繪制比原件實際尺寸大100-500倍的放大圖。用精縮照相機把該圖縮小到原件尺寸的10倍作用，再利用分步重復照相機進一步縮到和元件尺寸相同的掩膜，母掩膜經(jīng)翻拍復印成工作掩膜，制作電路時只用工作掩膜。2、光刻蝕加工1）涂膠：把光致抗蝕劑涂敷在氧化膜上的過程；2）曝光：由光源發(fā)出的光束經(jīng)掩膜在光刻膠上成像，使聚焦成細小的束斑直接照射在光刻膠上的過程。3）顯影與烘片：經(jīng)顯影的片子要求清洗后烘干，以提高抗蝕劑的強度；4）腐蝕：獲得氧化膜圖形的最終工序是圖形刻蝕，它是利用化學或物理的刻蝕方法，將沒有抗蝕劑保護部分的氧化膜去除的一種微細加工方法；5）剝膜與檢查：清除殘留腐蝕液后用剝膜液去除光刻膠的處理稱為剝膜。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年4月16日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第二節(jié)特種加工技術(shù)教學目的掌握電子束加工的概念、基本原理，了解電子束加工裝置的組成及電子束加工的應用教學重點電子束加工的概念、基本原理、電子束加工的應用教學難點電子束加工的概念、基本原理、電子束加工的應用更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、什么是電子束加工？2、電子束加工的特點？課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、光刻原理？2、如何制作掩膜？<導入>傳統(tǒng)的機械加工方法難以實現(xiàn)一些有特殊要求的零件的加工。特種加工技術(shù)主要用于那些難以用普通的加工方法加工的零件的材料，能實現(xiàn)難加工零件的加工，同時能夠獲得良好的質(zhì)量和經(jīng)濟效益。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第二節(jié)特種加工技術(shù)一、定義：利用高能量密度的電子束轟擊材料進行的加工。詳細定義：在真空條件下，利用電子槍中產(chǎn)生的電子，經(jīng)加速、聚焦形成高能量大密度的細電子束，轟擊工件被加工部位，使該部位的材料熔化和蒸發(fā)，從而進行加工，或利用電子束照射引起的化學變化而進行加工的方法。二、電子束加工的基本原理：利用能量密度極高的高速電子細束，在高真空腔體中沖擊工件，使材料熔化、蒸發(fā)、汽化，而達到加工目的。三、電子束加工的特點：1、是一種精密微細的加工方法；2、加工材料的范圍廣；在真空中進行，不易被氧化，且污染少；3、加工速度快、效率高；每秒可在2.5mm厚的鋼板上鉆50個直徑為0.4mm的孔；4、非接觸式加工，不會產(chǎn)生宏觀應力和變形；5、可通過磁場和電場對電子束強度、位置、聚焦等進行直接控制，位置精度可達0.1um左右，且便于計算機直接控制；6、設(shè)備價格較貴、成本高，同時應考慮X射線防護問題。四、電子束加工裝置：電子束的加工裝置主要由電子槍、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源等四部分所組成。1、電子槍：獲得電子束的裝置，包括電子發(fā)射陰極、控制柵極和加速陽極等。2、真空系統(tǒng)：為保證電子束加工時達到1.33X10~1.33X10Pa的真空度。（只有在真空時，電子才能高速運動。）3、控制系統(tǒng)和電源：控制系統(tǒng)包括：束流聚焦控制、束流位置控制、束流強度控制以及工作臺位移控制等。五、電子束加工的應用：1、高速打孔；2、加工型孔和特殊表面；3、焊接；4、刻蝕；5、熱處理。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年5月2日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第二節(jié)特種加工技術(shù)教學目的掌握離子束加工的概念、基本原理，了解離子束加工裝置的組成及離子束加工的應用教學重點離子束加工的概念、基本原理、離子束加工的應用教學難點離子束加工的概念、基本原理、離子束加工的應用更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)離子束加工原理課后體會通過引入離子束加工及應用的各種圖片增強學生的感性認識，加之與電子束加工的比較，學生印象深刻。授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、電子束加工原理？2、電子束加工裝置包括哪些？<導入>傳統(tǒng)的機械加工方法難以實現(xiàn)一些有特殊要求的零件的加工。特種加工技術(shù)主要用于那些難以用普通的加工方法加工的零件的材料，能實現(xiàn)難加工零件的加工，同時能夠獲得良好的質(zhì)量和經(jīng)濟效益。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第二節(jié)特種加工技術(shù)一、概念：利用惰性氣體或其他元素的離子在電場中加速成高速離子束流，以實現(xiàn)各種微細加工的方法。二、離子束加工的原理和物理基礎(chǔ)：1、加工原理：與電子束加工基本類似，即在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速聚焦，使之打到工件表面。不同的是：離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千、數(shù)萬倍。一旦加速到較高速度，比電子束具有更大的撞擊動能，它是靠微觀的機械撞擊能量、而不是靠動能轉(zhuǎn)化為熱能來加工的。2、物理基礎(chǔ)：撞擊效應、濺射效應、注入效應。三、離子束加工分類：1、離子刻蝕：利用離子撞擊和濺射效應，用能量為0.5～5千電子伏特（keV)的氬離子轟擊工件，將工件表面的原子逐個剝離。又稱“離子銑削”。2、離子濺射沉積：利用離子撞擊和濺射效應，用能量為0.5～5千電子伏特（keV)的氬離子轟擊某種材料制成的靶，離子將靶材原子擊出，使工件表面鍍上一層薄膜。所以它是一種“鍍膜工藝”。3、離子鍍：也稱離子濺射輔助沉積，利用離子撞擊和濺射效應，用能量為0.5～5千電子伏特（keV）的氬離子，鍍膜時同時轟擊靶材和工件表面，目的：增強膜材與工件基材之間的結(jié)合力。也可將靶材高溫蒸發(fā)，同時進行離子鍍。4、離子注入：利用注入效應，采用5～500千電子伏特（keV）能量的離子束，直接轟擊被加工材料，由于離子能量相當大，離子就鉆進被加工材料的表面層。改變表面層機械物理性能。四、離子束加工的特點：1、可達到毫微米（0.001um）級的加工精度；2、真空中進行，污染少，特別適用于易氧化金屬及高純度半導體材料的加工；3、是一種微觀作用，加工應力、熱變形??；4、設(shè)備費用昂貴、成本高，效率低。五、離子束加工裝置：1、離子源——用于產(chǎn)生離子束流，常用的有考夫曼型離子源和雙等離子管形離子源。2、真空系統(tǒng)3、控制系統(tǒng)4、電源六、離子束加工的應用：1、刻蝕加工：——從工件上去除材料，是一個撞擊濺射的過程。2、鍍膜加工：——有濺射沉積和離子鍍兩種。3、離子注入加工：向工件表面直接注入離子，不受熱力學限制，可注入任何離子。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年5月7日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第三節(jié)超聲加工及振動技術(shù)教學目的掌握超聲波加工的原理與超聲加工裝置了解超聲加工的特點及應用。教學重點超聲波加工的原理、特點與應用，超聲加工裝置教學難點超聲波加工的原理、特點與應用，空化作用更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)超聲加工的基本原理和加工裝置課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、什么是離子刻蝕？2、離子束加工有哪些應用？<導入>超聲加工不僅能加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等脆硬金屬材料，而且更適合于加工玻璃、陶瓷等不導電的非金屬脆硬材料。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第三節(jié)超聲加工及振動技術(shù)一、概念：超聲加工又稱為超聲波加工。是利用超聲波作為動力，帶動工具做超聲振動，通過工具與工件之間加入的磨料懸浮液（工作液與磨料的混合液）沖擊工件表面而進行加工的一種成形加工方法。二、特點：頻率高、波長短、能量大，傳播過程中有反射、折射、共振、損耗等現(xiàn)象。三、超聲加工的作用：加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等脆硬金屬材料，且更適用于加工玻璃、陶瓷、半導體鍺和硅片等不導電的非金屬脆硬材料；還可用于清洗、焊接、探傷。四、超聲加工的基本原理和加工裝置：1、超聲加工原理：利用超聲波作為動力，帶動工具做超聲振動，通過工具與工件之間加入的懸浮液（工作液與磨料的混合液）沖擊工件表面而進行加工的一種成形加工方法。2、超聲加工裝置：基本組成：超聲發(fā)生器、超聲振動系統(tǒng)、機床本體、磨料工作液循環(huán)系統(tǒng)等。五、超聲加工的特點和應用：1、超聲加工的特點：1）適用范圍廣；可加工金屬及非金屬脆硬材料。2）結(jié)構(gòu)簡單，操作維修方便；（工具可用較軟材料做成較復雜形狀，對脆性硬度不大的材料加工。）3）加工精度和表面質(zhì)量較高，切削應力、切削熱較小，不會引起變形和表面燒傷等質(zhì)量問題。4）生產(chǎn)效率較低，影響因素較多（如工具振動頻率、振幅、進給壓力、磨料及其濃度、工具與工件材料等）2、超聲加工的應用：超聲加工因加工質(zhì)量好，常作為電火花等加工后的拋光和光整加工。下圖為超聲加工的幾種應用。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年5月9日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第三節(jié)超聲加工及振動技術(shù)教學目的了解振動切削的概念，掌握振動加工的原理教學重點振動加工的原理教學難點振動加工的原理更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、振動切削原理2、振動切削現(xiàn)象及效果課后體會大部分學生掌握的較好，由于較抽象，小部分學生理解有些困難授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、什么是超聲加工？2、超聲加工的原理？<導入>振動切削理論是在切削過程中加入了超聲振動。這種加工方式的效率較傳動的加工方法高，零件表面質(zhì)量好，刀具使用壽命長。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第三節(jié)超聲加工及振動技術(shù)一、振動切削的概念：在普通加工的基礎(chǔ)上，人為地給刀具或工件施加影響一個有規(guī)律性的振動，改變了刀具與工件之間的瞬時運動關(guān)系，使切削過程在動態(tài)下地行的一種復合加工方法。二、振動切削原理振動切削加工是在刀具或工件上附加一定可控的振動，是加工過程變?yōu)殚g斷、瞬間、往復的微觀斷續(xù)切削過程。振動切削理論是在切削過程中加入了超聲振動。由工業(yè)金剛石顆粒制成的銑刀、鉆頭或砂輪，在加工過程中對零件表面進行20000次/秒的連續(xù)敲擊，即使是高硬材料，在如此高頻的振動敲擊下，一個很小的切削力也可將其瓦解。三、振動切削現(xiàn)象及效果：1、切削抗力顯著降低；振動切削中振動頻率越高、振幅越大，則切削力越??；切削速度在10-20m/min時切削力的減少效果很明顯，當速度大于20m/min而逐漸升高時，切削抗力逐漸增大。2、加工精度明顯提高；振動切削力小，使工藝系統(tǒng)受力變形小，因而工件相對刀尖變化極小。3、切削溫度明顯降低；振動切削中沒有產(chǎn)生大量熱的直流力成分，且切削熱以脈沖波形式起作用，故平均切削溫度幾乎與室溫相同。4、切削過程比較順利；由于切削溫度低，并且是在振動狀態(tài)下進行切削，使振動切削過程中不容易生成積屑瘤。5、加工表面質(zhì)量可以得到改善。由于振動切削只在切削刃附近產(chǎn)生很少量的加工變形，故加工變質(zhì)層很淺，表面組織變化很少及表面殘余應力很小，且可呈壓應力狀態(tài)。四、振動切削及深孔加工技術(shù)在切削過程中，人為的使刀具或工件有規(guī)律的振動，邊振動邊切削。只要振動參數(shù)與切削用量匹配適當，不論加工何種材料均能可靠地斷屑，從而提高質(zhì)量和效率。把斷屑效果最好的振動切削技術(shù)和各種深孔加工方法結(jié)合起來，形成更加完善的“振動切削加工技術(shù)”。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年5月14日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第四節(jié)微米/納米技術(shù)教學目的掌握振動切削的原理，了解振動切削的現(xiàn)象及效果。教學重點振動切削原理教學難點振動切削與深孔加工技術(shù)的結(jié)合更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)P97:6,7課后體會掌握情況一般，雖有教學視頻，但由于接觸較少，理解有些困難授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、簡述振動切削原理？2、在振動切削中為什么切削溫度能夠顯著降低？<導入>科學技術(shù)向微小領(lǐng)域發(fā)展，由毫米級、微米級繼而涉足納米級。當前，微米/納米技術(shù)在國際上已使人類在改造自認方面進入了一個新的層次。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第四節(jié)微米/納米技術(shù)一、微米/納米技術(shù)自微電子技術(shù)問世以來，人們不斷追求越來越完善的微小尺度結(jié)構(gòu)的裝置，并對生物、環(huán)境控制、醫(yī)學等領(lǐng)域不斷提出微小型化方面的更新更高的要求，微米/納米技術(shù)已成為現(xiàn)代科技研究的前沿，發(fā)展非常迅猛。1、微米技術(shù)1）微小尺度的設(shè)計理論研究；2）微細加工技術(shù)：包含超精機械加工、IC工藝、化學腐蝕、能量束將等諸多方法；3）精密測試技術(shù)：具有微米級亞微米測量精度的幾何量與表面形貌測量技術(shù)已成熟；4）為系統(tǒng)技術(shù)：國內(nèi)外廣泛開展了微型傳感、微執(zhí)行機構(gòu)、微電子信號處理等方面的研究公國。2、納米技術(shù)1）納米的概念：納米是一種長度計量單位，1納米（nm）即1毫微米，是1米的10億分之一，約為10個原子的尺度。通常所說的納米是指尺度在0．1—100納米之間。納米技術(shù)就是在納米范圍研究物質(zhì)的特性、原理和相互作用的一門技術(shù)。（或“用單個原子、分子制造物質(zhì)科學技術(shù)”。）微米/納米技術(shù)已成為現(xiàn)代科技研究的前沿，2）納米技術(shù)覆蓋范圍主要包括納米電子、納米材料、納米加工及納米測量等技術(shù)。二、微米/納米技術(shù)的劃分1、按照習慣劃分：1）微米技術(shù)是指在微米級（0.1～100um）的材料、設(shè)計、制造、測量、控制的應用技術(shù)。2）納米技術(shù)是指在納米級（0.1～100nm）的材料、設(shè)計、制造、測量、控制的應用技術(shù)。三、微米/納米技術(shù)研究的技術(shù)途徑：一種是由小到大的方法。即分子、原子組裝技術(shù)的辦法（亦即把特定的分子、原子借助分子、原子內(nèi)的作用力，精細地組成納米尺度的分子線、膜和其他結(jié)構(gòu)，再由納米結(jié)構(gòu)與功能單元進而集成為微米系統(tǒng)）。另一種是由大到小的方法。即用刻蝕等微細加工方法，將大的材料割小，或?qū)F(xiàn)有的系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路中應用的制造技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)微型化。這是目前主要的應用方法。四、納米技術(shù)主要包括：1、納米電子技術(shù)；2、納米機械技術(shù)；3、納米材料技術(shù)；4、納米加工技術(shù)；5、納米測量技術(shù)；<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年5月16日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第五節(jié)快速原理/制造技術(shù)教學目的了解快速原型技術(shù)的發(fā)展歷史，掌握快速成形的原理和特點教學重點快速成形的原理和特點教學難點快速成形的原理和特點更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、快速成形技術(shù)的特點2、快速成形技術(shù)的基本原理課后體會授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計<復習提問>1、什么是微米技術(shù)？2、納米技術(shù)的發(fā)展狀況？<導入>快速成形技術(shù)誕生于20世紀80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，被認為是近20年來制造領(lǐng)域的一個重大成果。<新課內(nèi)容>第三章制造自動化技術(shù)第五節(jié)快速原理/制造技術(shù)一、快速成型技術(shù)概念快速成形技術(shù)又稱快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing，簡稱RPM)技術(shù)，它集機械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學、激光技術(shù)于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設(shè)計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現(xiàn)手段。即，快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。二、快速成形技術(shù)的特點1、制造原型所用的材料不限，各種金屬和非金屬材料均可使用；2、原型的復制性、互換性高；3、制造工藝與制造原型的幾何形狀無關(guān)，在加工復雜曲面時更顯優(yōu)越；4、加工周期短，成本低，成本與產(chǎn)品復雜程度無關(guān)，一般制造費用降低50%，加工周期節(jié)約70%以上；5、高度技術(shù)集成，可實現(xiàn)了設(shè)計制造一體化；三、RP技術(shù)產(chǎn)生背景1、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(周期和成本)成為制造業(yè)全球競爭的實力基礎(chǔ)。2、制造業(yè)為滿足日益變化的用戶需求，要求制造技術(shù)有較強的靈活性，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)品的開發(fā)速度和制造技術(shù)的柔性就十分關(guān)鍵。3、從技術(shù)發(fā)展角度看，計算機科學、CAD技術(shù)、材料科學、激光技術(shù)的發(fā)展和普及為新的制造技術(shù)的產(chǎn)生奠定了技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)。四、RP技術(shù)基本原理快速成形技術(shù)是在計算機控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。五、快速成型技術(shù)的發(fā)展方向從目前RP技術(shù)的研究和應用現(xiàn)狀來看，快速成型技術(shù)的進一步研究和開發(fā)工作主要有以下幾個方面：1、開發(fā)性能好的快速成型材料，如成本低、易成形、變形小、強度高、耐久及無污染的成形材料。2、提高RP系統(tǒng)的加工速度和開拓并行制造的工藝方法。3、改善快速成形系統(tǒng)的可靠性，提高其生產(chǎn)率和制作大件能力，優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，尤其是提高成形件的精度、表面質(zhì)量、力學和物理性能，為進一步進行模具加工和功能實驗提供基礎(chǔ)。4、開發(fā)快速成形的高性能RPM軟件。提高數(shù)據(jù)處理速度和精度，研究開發(fā)利用CAD原始數(shù)據(jù)直接切片的方法，減少由STL格式轉(zhuǎn)換和切片處理過程所產(chǎn)生精度損失。5、開發(fā)新的成形能源。6、快速成形方法和工藝的改進和創(chuàng)新。直接金屬成形技術(shù)將會成為今后研究與應用的又—個熱點。7、進行快速成形技術(shù)與CAD、CAE、RT、CAPP、CAM以及高精度自動測量、逆向工程的集成研究。8、提高網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)的研究力度，實現(xiàn)遠程控制。<總結(jié)><布置作業(yè)>教案授課日期2***年5月21日授課時數(shù)2授課章節(jié)名稱第三章制造自動化技術(shù)第五節(jié)快速原理/制造技術(shù)教學目的了解快速成型技術(shù)的應用，掌握幾種典型的快速成型原理和用途教學重點幾種典型的快速成型原理和用途教學難點幾種典型的快速成型原理和用途更新、補充刪節(jié)內(nèi)容無教學方法講授使用教具多媒體課外作業(yè)1、光固化成形原理2、選擇性激光燒結(jié)原理課后體會掌握較好，利用日常生活中相近的