先進(jìn)制造技術(shù)第三版知識點總結(jié)

1、1、第一章概述2、先進(jìn)制造技術(shù)的特點：先進(jìn)性、廣泛性、實用性、集成性、系統(tǒng)性、動態(tài)性。先進(jìn)制造技術(shù)分為三個技術(shù)群：主體技術(shù)群、支撐技術(shù)群、制造技術(shù)環(huán)境。3、主體技術(shù):面向制造的設(shè)計技術(shù)群（1）產(chǎn)品、工藝設(shè)計（2）快速成形技術(shù)（3）并行工程制造工藝技術(shù)群：（1）材料生產(chǎn)工藝（2）加工工藝（3）連接與裝配（4）測試和檢測（5）環(huán)保技術(shù)（6）維修技術(shù)（7）其他支撐技術(shù):（1）信息技術(shù)（2）標(biāo)準(zhǔn)和框架（3）機(jī)床和工具技術(shù)（4）傳感器和控制技術(shù)4、先進(jìn)制造技術(shù)研究的四大領(lǐng)域:(1)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)先進(jìn)制造工藝技術(shù)制造自動化技術(shù)系統(tǒng)管理技術(shù)4、美國的先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展概況P10美國先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展概況：美國政府

2、在20世紀(jì)90年代初提出了一系列制造業(yè)的振興計劃，其中包括“先進(jìn)制造技術(shù)計劃”和“制造技術(shù)中心計劃”。先進(jìn)制造技術(shù)計劃1、美國的發(fā)展目標(biāo):為美國人創(chuàng)造更過高技術(shù)、高工資的就業(yè)機(jī)會，促進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)增長。2、不斷提高能源效益，減少污染，創(chuàng)造更加清潔的環(huán)境。3、使美國的私人制造業(yè)在世界市場上更具有競爭力，保持美國的競爭地位。4、使教育系統(tǒng)對每位學(xué)生進(jìn)行更有挑戰(zhàn)性的教育。5、鼓勵科技界把確保國家安全以及提高全民生活質(zhì)量作為核心目標(biāo)三個重點領(lǐng)域的研究:1、成為下一代的“智能”制造系統(tǒng)2、為產(chǎn)品、工藝過程和整個企業(yè)的設(shè)計提供集成的工具3、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)第二章柔性制造系統(tǒng)(FMS技術(shù)1、柔性制造系統(tǒng)(FMS的特

3、點:(1)主要特點：柔性和自動化2）設(shè)備利用率高，占地面積小3）減少直接勞動工人數(shù)4）產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定5）減少在制品庫存量6）投資高、風(fēng)險大，開發(fā)周期長，管理水平要求高2、FMS與傳統(tǒng)的單一品種自動生產(chǎn)線（即剛性自動生產(chǎn)線，其物流設(shè)備和加工工藝是相對固定的，只能加工一個零件，或加工幾個相互類似的零件）缺點：改變加工產(chǎn)品的品種，剛性自動線做較大改動，投資和時間方面耗資大，難以男足市場要求。（不適應(yīng)變化，維修成本高）優(yōu)點：剛性自動線設(shè)備利用率高，生產(chǎn)率高 3、FMS的組成:1）加工系統(tǒng):加工系統(tǒng)的功能是以任意順序自動加工各種元件，并能自動地更換工件 和刀具。2）運(yùn)輸系統(tǒng):包含傳送帶、有軌小車、無軌

4、小車、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤、交換工作 臺等機(jī)構(gòu)，能對刀具、工件和原材料等物料進(jìn)行自動裝卸和運(yùn)輸。3）計算機(jī)控制系統(tǒng):能夠?qū)崿F(xiàn)對 FMS 的運(yùn)行控制、刀具管理。質(zhì)量控制，以及 FMS 的 數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)通信。4、自動導(dǎo)向小車AGV勺類型(工作原理、適用范圍)：1) 線導(dǎo)小車： 線導(dǎo)小車是利用電磁感應(yīng)制導(dǎo)原理進(jìn)行導(dǎo)向的， 小車除有驅(qū)動系統(tǒng)以外， 在前部還裝有一對掃描線圈。 當(dāng)埋入地溝內(nèi)的導(dǎo)線通以低頻率變電流時， 在導(dǎo)線周圍便形成一個環(huán)形磁場。 當(dāng)導(dǎo)線從小車前部兩個掃描線圈中間通過時， 兩個掃描線圈中的感應(yīng)電勢相等。 當(dāng)小車偏離軌道時， 掃描線圈就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢差， 其中勢差經(jīng)過放大后給轉(zhuǎn)向制導(dǎo)

5、電機(jī)， 使 AGV 朝向減少誤差的方向偏轉(zhuǎn)， 直至電動勢差消除為止， 從而保證小車始終沿著導(dǎo)線方向進(jìn)行。2) 光導(dǎo)小車： 光導(dǎo)小車是采用光電制導(dǎo)原理進(jìn)行導(dǎo)向的。 沿小車預(yù)定路徑在地面上粘貼易反光的反光帶， 還安裝有發(fā)光器和受光器。 發(fā)出的光經(jīng)反光帶反射后由受光器接收，并將該光信號轉(zhuǎn)換成電信號控制小車的舵輪。3) 遙控制導(dǎo)小車： 這種小車沒有傳送信息的電纜，而是使用無線電或激光發(fā)送和接收設(shè)備來傳送控制命令和信息。 小車的頂部裝有一個可沿 360°按一定頻率發(fā)射激光勺裝置， 同時在小車運(yùn)行范圍勺四周一些固定位置上放置反射鏡片。當(dāng)小車運(yùn)行時， 不斷接受到從已知位置反射來的激光束， 經(jīng)過運(yùn)算

6、后確定小車的位置，從而實現(xiàn)導(dǎo)航引導(dǎo)。第三章 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS技術(shù)1、CIMS系統(tǒng)包括人、經(jīng)營、技術(shù) 三要素。2、CIMS技術(shù)的發(fā)展從系統(tǒng)集成優(yōu)化發(fā)展的角度來劃分為三個階段:信息集成、過程集成、企業(yè)集成。3、CIMS的主要功能分系統(tǒng)及各部分作用:1) 管理信息系統(tǒng) ：管理信息系統(tǒng)是 CIMS 的神經(jīng)中樞，指揮與控制著其他各部分有條不 紊地工作。2) 工程設(shè)計系統(tǒng) ： 工程設(shè)計系統(tǒng)實際上是指在產(chǎn)品開發(fā)過程中引用計算機(jī)技術(shù)， 產(chǎn)品開發(fā)活動更高效、 更優(yōu)質(zhì)、更自動地進(jìn)行。通常的有 CAD、 CAPP、 CAM 三大部分。3) 制造自動化系統(tǒng) ：制造自動化系統(tǒng)是 CIMS 的信息流和物料流的

7、集合點， 是 CIMS 最 終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的聚集地，通常由 CNC機(jī)床、加工中心、柔性制造單元(FMC或FMS等 組成。4) 質(zhì)量保證系統(tǒng) ： 除了要具有直接實施檢測的功能外，還要采集、 存儲和處理企業(yè)的質(zhì)量數(shù)據(jù)， 并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行質(zhì)量分析、評價、控制、規(guī)劃、和決策。5) 計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支撐分系統(tǒng)之一：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是用通信線路將分散在不同地點，并具有獨立功能的多個計算機(jī)系統(tǒng)互相連接，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并實現(xiàn)共享資源的計算機(jī)以及線路與設(shè)備的集合。4、敏捷制造的組織形式是企業(yè)針對某特定產(chǎn)品，建立企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟，即所謂虛擬企業(yè)。虛擬企業(yè)：為了完成某一種產(chǎn)品，多個企業(yè)聯(lián)合其智力資源與生產(chǎn)設(shè)備而

8、組成的聯(lián)盟。第四章 快速原型制造技術(shù)( RPM) 1、快速原型制造技術(shù)基本過程及特點：基本原理：快速原型制造技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)的“去除” 加工法，而基于“材料逐層 堆積”的制造理念，將復(fù)雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合， 它能在 CAD 模型的直接驅(qū)動下， 快速制造任意復(fù)雜形狀的三維實體，是一種全新的制造技術(shù)。過程：（1）產(chǎn)品的CAD建型2)三維模型的近似處理3)三維模型的 Z 向離合化（即分層處理）4)處理層片信息，生成數(shù)控代碼5)逐層堆積制造6)后處理特點：（ 1）高速柔性化2）技術(shù)高度集成化 3）設(shè)計制造一體化 4）大幅度縮短新產(chǎn)品的開發(fā)成本和周期 5）制造自由成型化 6）材料

9、使用廣泛性2、快速原型制造技術(shù)的四種工藝方法（特點、方法）：光固化成型工藝（ SLA）：1、工藝原理： SLA 工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂， 紫外激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下，能在液體表面上進(jìn)行掃描 , 掃描 的軌跡及激光的有無均按零件的各分層截面信息由計算機(jī)控制，光點掃描到的地方，液體 就固化。 成型開始時， 工作平臺在液面下一個確定的深度 , 聚焦后的光斑在液面上按計算 機(jī)的指令逐點掃描， 即逐點固化。 當(dāng)一層掃描完成后， 未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。 然新固化的一層牢后升降臺帶動工作臺沿Z軸下降一層的高度（約0.1伽），已成型的層面上又布滿一層液 態(tài)樹脂，之

10、后刮平器將黏度較大的樹脂液面刮平，在進(jìn)行下一層的掃描，固地粘在前一層上， 如此重復(fù)知道整個零件制造完畢， 得到一個三維實體原型。2、工藝特點： （ 1 ）尺寸精度高 （ 2） 表面質(zhì)量好 （ 3）成型過程自動化程度高4）原材料利用率高（5） 能制造形狀特別復(fù)雜、特別精細(xì)的零件6）制造出來的原型件可快速翻制各種模具。不足：成型過程中需要支撐，否則也會引起制件變形：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本高等。疊層實體制造工藝（ LOM）：1、工藝原理： LOM 工藝采用薄片材料， 如紙、 塑料薄膜等作為成型材料， 片材表面 事先涂覆上一層熱熔膠。加工時， 用 CO2 激光器（或刀） 在計算機(jī)控制下按照 CAD 分 層

11、模型軌跡切割片材， 然后通過熱壓輥熱壓， 使當(dāng)前層與下面已成型的工件層粘連，從而堆積成型。2、工藝特點：1）生產(chǎn)效率高2）零件精度較高（ 3）無需設(shè)計和制作支撐結(jié)4）后處理工藝簡單 （ 5）原型制作成本低（6）制件能承受高達(dá)200 C的高溫，有較高的硬度和較好的力學(xué)性能，可以進(jìn)行各種切削加工。不足：工件（薄壁件）的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好：工件易吸濕膨脹，因此成型后應(yīng)盡快做 表面防潮處理。選擇性激光燒結(jié)工藝（ SLS） ： 1、工藝原理：此法采用 CO2 激光器作能源。加工時，在工作臺上均勻鋪上一層很?。?.1mm-0.2mm的粉末，再用平整輥將粉末滾平、壓實，每層粉末的厚度均對應(yīng)于 CAD 模型

12、的切片厚度。 激光束在剛鋪的新層上以一定速度和能量密度在計算機(jī)的控制下按照零 件分層輪廓有選擇性地進(jìn)行燒結(jié)， 得到零件的截面， 一層完成后，再鋪上新的一層粉末， 選 擇地再進(jìn)行下一層燒結(jié)，并與下面已成型的部分連接，如此反復(fù)直到整個零件加工完畢。全部燒結(jié)后去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理便獲得零件。2、工藝特點：1）采用多種材料 （2）無需支撐。3）制作具有較好的力學(xué)性能，可直接用作功能測試或小批量使用的產(chǎn)品。4） 材料利用率高。四、熔融沉積造型工藝（ FDM）： 1、工藝原理： FDM 工藝是利用熱塑性材料的熱熔性、粘結(jié)性，在計算機(jī)控制下層層堆積 成型。材料先抽成絲狀， 通過送絲機(jī)構(gòu)送進(jìn)

13、噴頭， 在噴頭內(nèi)被加熱熔化， 噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動， 同時將熔化的材料加熱擠出，迅速固化并與周圍的材料粘接，層 層堆積成型。2、工藝特點：1) 由于該工藝無需激光系統(tǒng)，因此設(shè)備使用、維護(hù)簡便，成本較低，其設(shè)備成本往往只是 SLA 設(shè)備成本的 1/5 。2)FDM 設(shè)備系統(tǒng)可以在辦公室環(huán)境下使用。3)用蠟成型的零件原型可以直接用于失蠟鑄造。原材料在成型過程中無化學(xué)變化，制作翹曲變形小。5)當(dāng)使用水溶性支撐材料時，支撐去除方便快捷，且效果較好。不足之處在于成型精度比其他 RP 工藝的低，成型時間較長。第五章 工業(yè)機(jī)器人1、現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人一般由 機(jī)械系統(tǒng)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、

14、智能系統(tǒng) 4 大部組成。2、工業(yè)機(jī)器人的集中典型控制方法： P107機(jī)器人的位置伺服控制 、自適應(yīng)控制 和力控制等集中典型控制方法。第六章 先進(jìn)制造生產(chǎn)模式 1、并行工程CE是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進(jìn)行并行、一體化 設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。運(yùn)行特性：1）并行特性（ 2）整體特性 （3）協(xié)同特性 （4）集成特性 2、智能制造系統(tǒng)（IMS）：是一種智能化的制造系統(tǒng)，是由智能機(jī)器人和人類專家共同組 成的人機(jī)一體化的智能系統(tǒng)，它將智能技術(shù)融入制造系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，通過模擬人類的智 能活動，取代人類專家的部分智能活動，使系統(tǒng)具有智能特征。3、智能制造系統(tǒng)的特征：1 ）自組織能力（

15、 2）自律能力（ 3）學(xué)習(xí)能力和自我維護(hù)能力（ 4）人機(jī)一體化 4、智能制造系統(tǒng)的主要支撐技術(shù)：人工智能技術(shù) 并行工程虛擬制造技術(shù)4）信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5、綠色制造GM的兩個實現(xiàn)目標(biāo)：資源優(yōu)化和環(huán)境保護(hù)。6 虛擬制造系統(tǒng)VMS勺體系結(jié)構(gòu)由三層構(gòu)成：經(jīng)營決策層、產(chǎn)品決策層、生產(chǎn)決策層。7、精良生產(chǎn)LP的核心內(nèi)容是準(zhǔn)時制生產(chǎn)JIT。第七章 其他先進(jìn)制造技術(shù) 1、水噴射加工的原理： 利用液體增壓原理 ，通過特定的裝置（增壓器或高壓泵），將動力 源（電動機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能，具有巨大壓力能的水再通 過小孔噴嘴將壓力能轉(zhuǎn)變 成動能 ，從而形成高速射流，噴射到工件表面，從而達(dá)到去除材料的加工目的。2、水噴射

16、加工的特點：1）適應(yīng)范圍廣2）加工質(zhì)量高3）加工時對材料無熱影響， 共建不會產(chǎn)生熱變形和熱影響區(qū)， 對加工熱敏感材料有利， 切削無火花， 同時由于水的冷卻作用，工件溫度較低，非常適合對易燃易爆物件的加工。4）加工清潔，不產(chǎn)生有害人體的物質(zhì)，對環(huán)境無污染，提高了操作人員的安全性。5）加工“刀具” 為高速高壓水流，加工過程中不會變鈍，減少了刀具準(zhǔn)備、刃磨等時 間，生產(chǎn)效率高。3、高速切削的關(guān)鍵技術(shù)：1）高速主軸2）高速切削機(jī)床結(jié)構(gòu)3）高速切削的刀具系統(tǒng)。4、高精度加工范疇內(nèi)，根據(jù)精度水平的不同，分三個層次：(1)精密加工 加工精度為3卩m0.3卩m 粗糙度為0.3卩m0.03卩m(2)超精密加工(

17、亞微米加工)加工精度0.3卩m0.03卩m 粗糙度0.03卩m0.005卩m(3)納米加工加工精度為0.03卩m粗糙度由于0.005卩m以上。AMT(Advanced Manufacturing Technology )先進(jìn)制造技術(shù)FMS ( Flexible Manufacturing System )柔性制造系統(tǒng)FMC( Flexible Manufacturing Cell)柔性制造單元AGV(Automatic Guided Vehicle)自動引導(dǎo)小車CIMS ( Computer Integrated Manufacturing System )計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CE ( Concurrent Engineering )并行工程MRffl (Manufacturing Resource Planningn)制造資源計劃(物料管理)RPMRapid Prototype Manufacturing )快速原型制造SLAStereo Lithography Apparatus )光固化成型工藝LOMLaminated Object Manufacturing )疊層實體制造工藝SLSSelected La