先進制造技術(shù)論文

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成都理工高校先進制造技術(shù)論文

論先進制造技術(shù)與進展趨勢

作者：趙海蛟

院校：成都理工高校

專業(yè)：機械工程與自動化

年級：202206040215

指導(dǎo)老師：孫未

日期：2022.11.28

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造企業(yè)開頭將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術(shù)和先進的制造模式的討論和實施策略之中。改革開放以來，我國制造科學(xué)技術(shù)有日新月異的變化和進展，確立了社會主義市場經(jīng)濟體制，但與先進的國家相比仍有肯定差距，為了迎接新的挑戰(zhàn)，必需認(rèn)清制造技術(shù)的進展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產(chǎn)品上質(zhì)量、上效率、上品種和上水平，以增加市場競爭力，因此，對制造技術(shù)及制造模式的討論和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務(wù)，以實現(xiàn)我國機械制造業(yè)跨入世界先進行列。

一．先進制造技術(shù)的概念

(1)先進制造技術(shù)的內(nèi)涵

目前對先進制造技術(shù)尚沒有一個明確的、全都公認(rèn)的定義，經(jīng)過近年來對進展先進制造技術(shù)方面開展的工作，通過對其特征的分析討論，可以認(rèn)為：先進制造技術(shù)是制造業(yè)不斷汲取信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)力量和競爭力量的制造技術(shù)的總稱。

(2)先進制造技術(shù)的特點

先進制造技術(shù)最重要的特點在于，它首先是一項面對工業(yè)應(yīng)用，具有很強有用性的新技術(shù)。先進制造技術(shù)相對傳統(tǒng)制造技術(shù)在應(yīng)用范圍上的一個很大不同點在于，傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是指各種將原材料變成成品的加工工藝，而先進制造技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程，但由于其組成中包括了設(shè)計技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)，因而則將其綜合應(yīng)用于制造的全過程。并且傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科、專業(yè)單一獨立，相互間的界限分明；先進制造技術(shù)由于專業(yè)和學(xué)科間的不斷滲透j交叉、融合，界線漸漸淡化甚至消逝，技術(shù)趨于系統(tǒng)化、集成化、已進展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術(shù)為一體的新型交叉學(xué)科。隨著微電子、信息技術(shù)的引入，使先進制造技術(shù)還能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調(diào)整的信息集成過程。先進制造技術(shù)是可以駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。為確保生產(chǎn)和經(jīng)濟效益持續(xù)穩(wěn)步的提高，能對市場變化做出更靈捷的反應(yīng)，以及對最佳技術(shù)效益的追求，提高企業(yè)的競爭力量，先進制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，更加重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化，從而產(chǎn)生了一系列先進的制造模式。隨著世界自由貿(mào)易體制的進一步完善，以及全球交通運輸體系和通信網(wǎng)絡(luò)的建立，制造業(yè)將形成全球化與一體化的格局，新的先進制造技術(shù)也必將是全球化的模式。

其特點：

先進性作為先進技術(shù)的基礎(chǔ)——制造技術(shù)，必需是經(jīng)過優(yōu)化的先進工藝。因此，先進制造技術(shù)的核心和基礎(chǔ)必需是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的工藝。它從傳統(tǒng)工藝進展起來，并與新技術(shù)實現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成。通用性先進制造技術(shù)不是單獨分割在制造過程的某一環(huán)節(jié)，它掩蓋了產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)備、加工制造、修理服務(wù)、甚至回收再生的整個過程。系統(tǒng)性隨著微電子、信息技術(shù)的引入，先進制造技術(shù)能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調(diào)整的信息流淌過程。先進制造技術(shù)能駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能源流和信息流的系統(tǒng)工程。集成性先進制造技術(shù)由于專業(yè)、學(xué)科間的不斷滲透、交叉、融合，界限漸漸淡化甚至消逝，技術(shù)趨于系統(tǒng)化，已進展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術(shù)于一體的新興交叉學(xué)科，因此有人稱其為制造工程。技術(shù)與管理的更緊密結(jié)合對市場變化做出更靈敏的反應(yīng)及對最佳經(jīng)濟效益的追求，使先進制造技術(shù)非常重視生產(chǎn)過程的合理化和最佳化。它是技術(shù)與管理、

自然科學(xué)和社會科學(xué)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。重視人的因素和人的作用在先進制造系統(tǒng)中，人的智能和技藝再次證明是難以替代的。在決策、管理和作業(yè)操作中，人機優(yōu)化分工較之簡單的自動化系統(tǒng)更有競爭力。以裝配作業(yè)為例，人機混合裝配較之機器人裝配更為合理。先進制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

1.體系結(jié)構(gòu)

對先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)熟悉很不統(tǒng)一。機械科學(xué)討論院(AMsT)提出的先進制造技術(shù)由多

層次技術(shù)群構(gòu)成的體系圖，強調(diào)了先進制造技術(shù)從基礎(chǔ)制造技術(shù)、新型制造單元技術(shù)到先進制造集成技術(shù)的進展過程，也表明白在新型產(chǎn)業(yè)及市場需求的帶動之下，在各種高新技術(shù)(如能源技術(shù)、材料技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)以及系統(tǒng)工程和管理科學(xué))的推動下先進制造技術(shù)的進展過程。先進制造技術(shù)是制造業(yè)為了提高競爭力以適應(yīng)時代要求，對制造技術(shù)不斷優(yōu)化及推陳出新而形成的高新技術(shù)群。在不同的國家、不同的進展階段，先進制造技術(shù)有不同的內(nèi)容及組成。

我國目前屬于先進制造技術(shù)范疇的技術(shù)是一個三層次的技術(shù)群。

第一個層次是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面愛護、機械加工等基礎(chǔ)工藝至今仍是生產(chǎn)中大量采納、經(jīng)濟適用的技術(shù)，這些基礎(chǔ)工藝經(jīng)過優(yōu)化而形成的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)是先進制造技術(shù)的核心及重要組成部分。這些基礎(chǔ)技術(shù)主要有精密下料、精密塑性成形、精密鑄造、精密加工、精密測量、毛坯強韌化、精密熱處理、優(yōu)質(zhì)高效連接技術(shù)、功能性防護涂層及各種與設(shè)計有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)、各種現(xiàn)代管理技術(shù)。

第二個層次是新型的制造單元技術(shù)。這是在市場需求及新興產(chǎn)業(yè)的帶動下，制造技術(shù)與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學(xué)、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代管理等高新技術(shù)結(jié)合而形成的嶄新制造技術(shù)，如制造業(yè)自動化單元技術(shù)、極限加工技術(shù)、質(zhì)量與牢靠性技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)、cAD／cAM、清潔生產(chǎn)技術(shù)、新材料成形加工技術(shù)、激光與高密度能源加工技術(shù)、工藝模擬及工藝設(shè)計優(yōu)化技術(shù)等。第三個層次是先進制造集成技術(shù)。這是應(yīng)用信息技術(shù)和系統(tǒng)管理技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫對上述兩個層次的技術(shù)集成而形成的，如FMs、cIMS、IMs以及虛擬制造技術(shù)等。以上三層次都是先進制造技術(shù)的組成部分，但其中每一個層次都不等于先進制造技術(shù)的全部。

2.先進制造技術(shù)在機械制造業(yè)中的應(yīng)用

如前所述，先進制造技術(shù)是一個浩大的技術(shù)群。在機械制造的整個過程中，無論是在產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、還是在產(chǎn)品生產(chǎn)制造或是經(jīng)營管理中都能充分利用先進制造技術(shù)。近幾年，機械制造業(yè)發(fā)生了一系列重大變化，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1)企業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生重大變革。由于先進制造技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代機械制造企業(yè)逐步轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)觀念，在生產(chǎn)組織方式上發(fā)生了五個轉(zhuǎn)變：從傳統(tǒng)的挨次工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變;從金字塔式的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變;從按功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)、自主管理的小組工作組織形式轉(zhuǎn)變;從質(zhì)量第一的競爭策略向快速響應(yīng)市場的競爭策略轉(zhuǎn)變;從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變。

2)機械制造業(yè)的先進制造工藝以及自動化技術(shù)的形成和進展。在整個機械制造的過程中，工藝過程是最主要的過程。由于機械制造業(yè)本身的需要，形成和進展了很多先進的制造工藝及自動化技術(shù)。從而充實、進展了整個先進制造技術(shù)群，帶動了其他制造業(yè)的進展。這些先進制造工藝及自動化技術(shù)主要包括以下幾個方面。(1)毛坯制造工藝。毛坯制造是機械制造

工藝的基礎(chǔ)和前提。近幾年，消失了很多先進的制造工藝及技術(shù)。鑄造方面消失了一套精密干凈鑄造成形工藝，例如，外熱風(fēng)沖天爐熔煉、處理、愛護成套技術(shù);鋼液精煉與愛護技術(shù);高效金屬型鑄造工藝及設(shè)備;氣化模鑄造工藝與設(shè)備等。鍛壓方面消失了精確高效塑性成型技術(shù)，主要有熱精鍛生產(chǎn)線成套技術(shù)，冷溫成型成套技術(shù)，輥鍛和楔橫軋成形技術(shù)，精密沖裁工藝及設(shè)備等，焊接與切割方面消失了新型焊接電源及掌握技術(shù)，激光焊接技術(shù)，微連接技術(shù)，數(shù)控切割技術(shù)等。(2)機械加工工藝。機械加工是機械制造工藝過程的主要組成部分，在這方面的趨勢是向高效、高精度方向進展。主要有精密加工和超精密加工，高速切削與超高速磨削，簡單型面的數(shù)控加工，游離磨料的高效加工等。(3)自動化技術(shù)。制造自動化技術(shù)是在制造過程的全部環(huán)節(jié)采納自動化技術(shù)，實現(xiàn)制造全過程的自動化。是討論對制造過程的規(guī)劃、運作、管理、組織、掌握與協(xié)調(diào)優(yōu)化等的自動化的技術(shù)，以使產(chǎn)品制造過程實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、準(zhǔn)時和干凈的目標(biāo)。在機械制造過程中，除了進展應(yīng)用先進制造工藝以外，自動化技術(shù)的進展與應(yīng)用是另一大特征。這些自動化技術(shù)包括CAD，CAM集成、機床數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人、柔性制造技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機集成制造技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(shù)等。

二．機械制造業(yè)的進展趨勢

先進的制造業(yè)是將物料、能源、設(shè)備、資金、技術(shù)、信息和人力等制造資源通過先進的制造技術(shù)、先進的管理技術(shù)和先進的制造過程轉(zhuǎn)變成人類需求產(chǎn)品的行業(yè)。行業(yè)追求的目標(biāo)是：高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品，因此，21世紀(jì)的機械制造技術(shù)的進展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：

一）精密化

精密加工、特種加工、超精密加工技術(shù)、微型機械是現(xiàn)代化機械制造技術(shù)進展的方向之一。精密和超精密加工技術(shù)包括精密和超精親密削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復(fù)合加工(如機械化學(xué)研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領(lǐng)域。超精密加工技術(shù)己向納米(lnm=10-3μm)技術(shù)進展。納米技術(shù)己在納米機械學(xué)、納米電子學(xué)和納米材料技術(shù)得到了應(yīng)用。因此，它促進了機械科學(xué)、光學(xué)科學(xué)、測量科學(xué)和電子科學(xué)的進展。

精”是“精密化”。它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。有了前者，才要求有后者；有了后者，才促使前者得以進展?！熬笔侵讣庸ぞ燃捌溥M展，精密加工，微小加工，納米加工，如此等等。20世紀(jì)初，超精密加工的誤差是10微米，30年月達1微米，50年月達0.1微米，70至80年月達0.01微米，至今達0.001微米，即1納米。從海灣戰(zhàn)斗，到科索沃戰(zhàn)斗，到阿富汗戰(zhàn)斗，到伊拉克戰(zhàn)斗，武器的命中率越來越高，就是武器越來越“精”，可以說，關(guān)鍵就是打“精度”戰(zhàn)斗。再由以下一組數(shù)據(jù)可以看到微電子產(chǎn)品對加工精度的依靠程度，電子元件制造誤差為，一般晶體管50微米，一般磁盤5微米，一般磁頭磁鼓0.5微米，集成電路0.05微米，超大型集成電路達0.005微米，而合成半導(dǎo)體為1納米。

在現(xiàn)代超精密機械中，對精度要求極高，如人造衛(wèi)星的儀表軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達納米級；基因操作機械，其移動距離為納米級，移動精度為0.1納米。微小加工、納米加工技術(shù)可達納米以下的要求，如離子束加工可達納米級，借助于掃描隧道顯微鏡（STM）與原子力顯微鏡的加工，則可達0.1納米。

至于微電子芯片的制造，有所謂的“三超”：1、超凈，加工車間塵埃顆粒直徑小于1微米，顆粒數(shù)少于每立方英尺0.1個；2、超純，芯片材料有害雜質(zhì)，其含量小于1ppb，即十億分之一；3、超精，加工精度達納米級。明顯，沒有先進制造技術(shù)，就沒有先進電子技術(shù)裝備；而沒有先進電子技術(shù)與信息技術(shù)，也就沒有先進制造裝備。

（二）自動化

自動化技術(shù)自20世紀(jì)初消失以后，經(jīng)受了由剛性自動化向柔性自動化的進展過程，自動化技術(shù)的勝利應(yīng)用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人去完成危急場合的工作。對于批量較大的生產(chǎn)自動化，可通過機床自動化改裝、應(yīng)用自動機床、專用組合機床、自動生產(chǎn)線來完成。小批量生產(chǎn)自動化可通過NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等來完成。在將來的自動化技術(shù)實施過程中，將更加重視人在自動化系統(tǒng)中的作用。

機械自動化,主要指在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù),實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn),實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程,加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流淌速度。機械自動化技術(shù)的應(yīng)用與進展,是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)進展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準(zhǔn),不僅影響整個機械制造業(yè)的進展,而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。如何進展我國的機械自動化技術(shù),應(yīng)實事求是,一切從我國的詳細(xì)國情動身,做好各項基礎(chǔ)工作,走中國的機械自動化技術(shù)進展之路。

1結(jié)合生產(chǎn)實際,注意有用進展機械自動化技術(shù)。先進制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。進展機械自動化技術(shù),應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和進展的實際需要及詳細(xì)條件為導(dǎo)向。只有對合適的產(chǎn)品采納與之相適應(yīng)的自動化方式進行生產(chǎn),才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會經(jīng)濟效益。我國進展機械自動化技術(shù),應(yīng)結(jié)合實際,注意有用,即對國民經(jīng)濟產(chǎn)生實際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法,全年生產(chǎn)任務(wù)只需1~2個月就完成的低負(fù)荷率生產(chǎn)也要搞的傾向應(yīng)當(dāng)訂正,對國民經(jīng)濟不產(chǎn)生顯著促進、效率低下的要緩搞。我們要的是效益,而不單純的是速度。

2進展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù)。進展低成本自動化技術(shù),潛力大,前景廣,投資省,見效快,提高自動化程度,可以收到事半功倍的經(jīng)濟效果,適合我國現(xiàn)階段的進展需要和國情。20世紀(jì)90年月美國麻省理工學(xué)院提出的精節(jié)生產(chǎn)LP(LeanProduction)模式,就是以最小的投入,取得最大的產(chǎn)出的詳細(xì)表現(xiàn)。借鑒國外進展機械制造業(yè)低成本自動化技術(shù)的閱歷是有益的。我國機械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備,在進展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)時,應(yīng)以原有的設(shè)備為主,合理調(diào)整機床布局,添加少量的數(shù)控設(shè)備,引入CAD/CAM技術(shù),充分發(fā)揮計算機自動化管理的優(yōu)勢和人的制造性,共同構(gòu)成一個以人為中心,