现代制造理论及技术
现代集成制造系统的关键技术
构建技术流派
近年来，构件技术发展迅速，已形成三个主要流派，分别是 OMG的CORBA 、Sun的Java平台和Microsoft的COM+。 OMG的CORBA：公共对象请求代理体系结构(CORBA， Common Ob—ject Request Broker Architecture)是对 象管理组织(OMG)基于众多开放系统平台厂商提交的分布对 象互操作内容基础上制定的分布式应用程序框架的规范。 Sun的J2EE :为了推动基于Java的服务器端应用开发，Sun 在1999年底推出了Java2技术及相关的J2EE规范。 Microsoft DNA 是Microsoft在推出 Windows2000系列操 作系统平台基础上，在扩展了分布计算模型以及改造Back Office系列服务器端分布计算产品后发布的新的分布计算体 系结构和规范。
现代集成制造系统的关键技术
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
现代制造技术复习资料.doc
现代制造技术复习资料.doc第⼀章绪论0先进制造技术定义：在传统制造技术基础上不断吸收机械?电⼦?信息?材料?能源和现代管理等⽅⾯的成果, 并将其综合应⽤于产品设计?制造?检测?管理?销售?使甩服务的制造全过程,以实现优质. ⾼效?低耗?清洁?灵活的⽣产，提⾼对动态多变的市场的适应能⼒和竞争能⼒的制造技术总称,也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称.1、制造系统：指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和⼈员组成的⼀个具有特定功能的有机整体2、制造：是⼈类所⽤经济活动的基⽯，是⼈类历史发展和为名进步的动⼒3、制造技术是制造业为国民经济建设和⼈民⽣活⽣产各类必需物资(包括⽣产资料和消费品)所使⽤的所有⽣产技术的总称，是将原材料和其他⽣产要素经济、合理和⾼效地转化为可直接使⽤的具有⾼附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。
这些技术包括运⽤⼀定的知识、技能，操纵可以利⽤的物质、⼯具，采取各种有效的策略、⽅法等。
4、现代制造技术的特点(1)现代制造技术的研究范围更加⼴泛，涵盖了从产品设计、加⼯制造到产品销售、使⽤、维修和回收的整个⽣命周期。
(2)现代制造古城呈多学科、多技术交叉及系统优化集成的发展态势。
(3)现代制造技术的基础是优质、⾼效、低耗、⽆污染或少污染的加⼯⼯艺，在此基础上形成了新的先进加⼯⼯艺与技术(4)现代制造技术从单⼀⽬标向多元⽬标转变，强调优化制造系统的产品上市时间、质量、成本、服务、环保等要素，以满⾜⽇益激烈的市场竞争的要求。
(5)现代制造技术正在从以物质流和能源流为要素的传统制造观向着以信息流、物质流及能源流为要素的现代制造观转变，信息流在制造系统中的地位已经超越了物质流和能源流(6)现代制造技术特别强调以⼈为本，强调组织、技术与管理，制造技术与⽣产管理相互融合、相互促进，制造技术的改进带动了管理模式的提⾼，⽽先进的管理模式⼜推动了制造技术的应⽤。
5、现代制造技术的发展趋势(1)现代设计技术不断现代化(2)现代加⼯技术不断发展(3)柔性化程度不断提⾼(4)集成化成为现代制造系统的重要特征(5)现代制造管理模式发⽣重⼤变化(6)绿⾊制造成为未来制造业的必然选择(7)制造全球化正在加速第⼆章基础理论与⽅法K制造系统的基本构成：制造系统式由众多的要素和⼦系统组成的有机整体，因⽽在⼦系统与要素之间存在着组织、协调等管理问题。
对现代制造技术的认识
对现代制造技术的认识一、传统制造技术：传统制造技术是指从设计到产品的成型过程，而且其中对信息化的利用不多或者根本就没有利用到信息技术，并且它的管理方式很死板，没有灵活性，存在很多漏洞。
除了上面那些漏洞以外还有以下的不足：科学理论知识达不到，数据量过大，设计周期长工作量大而且效率低，加工精度低，材料达不到使用要求，不能保证能完全在市场上销售出去而且获得的经济效益低等。
二、现代制造技术产生的原因：我们可以说传统制造技术统治了人类几千年。
在第一次工业革命以前，人类只知道去制造一些基本的生活用品，如纺织制衣物，马车，弓箭等，这些都是需要大量的人的劳动力的，制造起来和用起来都非常辛苦。
当然，这些符合当时的社会环境。
但自从第一次工业革命以后，人们懂得了使用机器，人们都想要更高的生活水平，因此光靠以前的用人力的方法得到产品是不够的，从而就用机器代替人力去进行生产。
但这些都还是属于传统制造技术，因为它只注重得到产品的过程。
传统制造技术是很狭义的，它只包含了从产品的设计到产品的成型。
显然它与现代社会的发展不符合，没有跟上社会的脚步，从而给社会的发展增加了负担，减慢了社会的进步。
因此，就促使人们去改变传统制造的观念，从而就引出了现代制造技术。
三、现代制造技术的概念与内容：MMT 是一项综合性技术：MMT是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称。
MMT 是一项动态技术：MMT 没有一个固定的模式，它要与企业的具体情况相结合。
同时MMT 也不是一成不变的，而是动态发展的，它要不断地吸收和利用各种高新技术成果，并将其渗透到制造系统的各个部分和整个过程，使其不断趋于完善。
MMT 是面向工业应用的技术：MMT 有明显的需求导向特征，不以追求技术高新度为目的，重在实际效果。
机械制造工艺理论和技术的发展
态转换的可能性或条件（确定性条件） 条件满足，继续沿分支前进，实现逻辑“与” 条件不满足，回出发节点并转向另一分支，实现逻辑“或” 分支终点列出应采取的行动（决策行动）
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7.3.1 特种加工技术
特种加工概念
特种加工领域—— 特种加工又称为非传统性加工（ Non特种加工领域 ——特种加工又称为非传统性加工 （ NonTraditional Manufacturing-NTM） 。 特种加工的概念是相对 Manufacturing-NTM ） 的，其内容将随着加工技术的发展而变化。 其内容将随着加工技术的发展而变化。 特种加工方法种类 ——根据加工机理和所采用能源，可分为：
加工工艺
工艺装备 时间定额 工厂、车间设计
○
○
供应计划
○ ○ ○ ○ ○
生产周期
生产成本
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7.2.5 优化原理
优化原理——将已有优化方法应用到工艺问题 优化原理——将已有优化方法应用到工艺问题 优化目标—— 在保证质量前提下， 达到最高生产率 、 优化目标 ——在保证质量前提下 ， 达到最高生产率、 最 低成本或最大利润率 核心问题——建立和求解优化问题数学模型 核心问题——建立和求解优化问题数学模型
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7.3.1 特种加工技术
特种加工特点 特种加工方法主要不是依靠机械能， 特种加工方法主要不是依靠机械能 ， 而是用其它能量 （如电能、光能、声能、热能、化学能等）去除材料。 如电能、光能、声能、热能、化学能等）去除材料。 特种加工方法由于工具不受显著切削力的作用， 特种加工方法由于工具不受显著切削力的作用 ， 对工具 和工件的强度、硬度和刚度均没有严格要求。 和工件的强度、硬度和刚度均没有严格要求。 一般不会产生加工硬化现象。 且工件加工部位变形小， 一般不会产生加工硬化现象 。 且工件加工部位变形小 ， 发热少， 或发热仅局限于工件表层加工部位很小区域内， 发热少 ， 或发热仅局限于工件表层加工部位很小区域内 ， 工件热变形小，加工应力也小，易于获得好的加工质量。 工件热变形小，加工应力也小，易于获得好的加工质量。 加工中能量易于转换和控制， 加工中能量易于转换和控制 ， 有利于保证加工精度和提 高加工效率。 高加工效率。 特种加工方法的材料去除速度， 一般低于常规加工方法， 特种加工方法的材料去除速度 ， 一般低于常规加工方法 ， 这也是目前常规加工方法仍占主导地位的主要原因。 这也是目前常规加工方法仍占主导地位的主要原因。
现代制造技术复习提纲及大概内容
第1章绪论1.制造及制造技术的概念。
P1制造是制造企业中所涉及产品设计，物料选择，生产计划，生产.质量保证，经营管理市场销售和服务等一系列相关活动和工作的总称制造技术是与制造业和制造系统相关的一系列技术的总和。
2.现代制造技术5大技术群。
P4①系统总体技术群②设计制造一体化技术群③制造工艺与装备技术群④管理技术群⑤支撑技术群3.现代制造技术的分类：5大类型。
P5①现代设计技术②现代加工技术③自动化技术④制造管理技术⑤先进制造技术4.现代制造技术的特点及发展趋势。
P6特点：研究范围更加广泛，制造过程呈多学科，多技术交叉及系统优化集成的发展态势，先进的加工工艺与技术，单一目标转变成多元目标，强调优化系统TQCSE等要素，以满足市场竞争要求，向着以信息流，物质流及能源流为要素的现代制造观转变，提高先进的管理技术①趋势：现代设计技术不断现代化②现代加工技术不断发展③柔性化程度不断提高④集成化成为现代制造系统的重要特征⑤现代制造管理模式发生重大变化⑥绿色制造成为未来制造业的必然选择⑦基于泛在信息的智能制造前景广阔第2章现代设计技术1.现代设计技术的概念。
P10现代设计技术是根据产品功能要求市场竞争要素如质量，成本，服务，环保等方面的要求，综合运用现代科学技术，通过设计开发人员科学，规范以及创造性的工作，产生载有相应的文字数据，图形等信息的技术文件，制定用于产品制造的设计方案。
2.现代设计技术的方法。
P11①优化设计方法②有限分析方法③计算机辅助设计④面向产品全生命周期的设计⑤网络化异地设计⑥反求工程⑦绿色设计3.CAD的含义与功能。
P12-13含义：在设计过程中，利用计算机及其外围设备作为工具，帮助工程技术人员进行工程和产品设计的一切实用技术的总和称为计算机辅助设计CAD 功能：①工程与产品设计②仿真模拟③事物管理4.采用CAD技术可以帮助设计人员完成哪6个方面工作？P131)信息管理2)智能CAD3)计算机图形显示与几何造型4)分析计算5)自动绘图6)工程数据管理5.根据基本构型的复杂程度不同，可将几何模型分为：线框模型、曲面模型、实体模型、特征模型、参数模型。
现代制造技术
1.1.4 我国制造业面临的机遇和挑战
困难：技术上落后，资金不足，资源短缺，管理体制、周边环境还存在诸多问题（地方保护，信用危机…） 机遇：中国已加入WTO；制造业的世界格局正在发生重大变化，欧、亚、美三分天下局面正在形成，世界经济重心开始出现向亚洲转移的征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中。
1.1.2 制造业发展的教训
日本的经验
在上个世纪70-80年代，日本非常重视制造业，特别大抓了汽车制造和微电子制造，结果日本的汽车和家用电器占领了全世界的市场，特别是大举进入了美国市场。 日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。1991年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争依靠的是日本的芯片，是“日本的芯片打败了伊拉克的钢片”。
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20世纪80年代,美国政府开始认识到问题的严重性。 白宫的一份报告称“美国经济衰退已威胁到国家安全”。 MIT(美国麻省理工学院) 的一份报告写到“经济竞争归根结底是制造技术和制造能力的竞争”，“一个国家要生活好，必须生产好”，表明美国知识界与政府之间取得了共识。 1988年,美国政府投资进行大规模“21世纪制造企业战略”研究,并于其后不久提出了“先进制造技术”发展目标，制定并实施了“先进制造技术计划（ATP）”和“制造技术中心计划（MTC）”。 1991年，白宫科学技术政策办公室发表“美国国家关键技术”报告，重新确立了制造业的地位。
1.1.4 我国制造业面临的机遇和挑战
我国制造业与世界发达国家的差距
（1)总体规模仍然偏小，仅为美国的1/5、日本的1/4。 （2)制造业的人均劳动生产率低，仅为美国的1/25、日本 的1/26、德国的1/20。 （3)产业结构不合理，产品低端、利润微薄。表现在： 1）我国装备制造业占整个制造业的比重不到30％，比发达 国家的平均水平低５％以上，远低于美国的41.9％、日 本的43.6％、德国的46.4％。 2）我国装备制造业至今依然处于国际产业链的低端，装备 制造业出口商品的80％~90％是贴牌加工。 3）在成套设备生产中缺乏具有系统设计、系统成套等能力 的制造企业，导致我国仅具备生产设备的部分零件能 力，使得企业在装备制造业只能赚“小头”。
现代制造概述
4.3 现代制造的科学基础
制造智能学 人工智能特别是计算智能在制造系统 及其各环节的广泛应用以及制造知识的获 取、表示、存储和推理成为可能，导致出 现了制造智能和制造技术的智能化。制造 智能主要表现在智能调度、智能设计、智 能加工、智能操作、机器人、智能控制、 智能工艺规划、智能测量和诊断等多方面。 基于制造智能的智能化制造系统是制造系 统的发展方向，被成为21世纪的制造系统。
1.1 制造系统的基本概念
制造 所谓制造，是一种将有关资源（如物 料、能量、资金、人力资源、信息等） 按照社会的需求转变为新的有更高应 用价值的资源（如有形的物质产品和 无形的软件、服务等产品）的行为和 过程。
1.1 制造系统的基本概念
系统
概念
系统，是由若干相互联系和相互作用 的要素组成的具有特定功能的统一整体 。 四大特性：
2.制造学科与社会发展的关联性
社会历史发展走向
2.制造学科与社会发展的关联性
科技革命历程
3.制造学科与经济发展的关联性
现代制造与经济发展密切相关，现代制造 学科必须服从、服务于经济的发展。 制造业是我国经济增长的主导部门和经济 转型的基础；作为经济社会发展的重要依 托 , 制造业是我国城镇就业的主要渠道 和国际竞争力的集中体现。
1.2 制造系统的概念模型
制造系统的发展主要由五大要素决定， 即资源输入、资源输出、资源转换、机制和 控制。
制 造 系 统 的 基 本 模 型
1.2 制造系统的概念模型
案例1 制造型企业运行模型
1.2 制造系统的概念模型
案例2 供应链制造系统
1.2 制造系统的概念模型
案例3 网络化球制造系统模型
现 代 制 造
主讲教师： 赵 继 教 授 张雷教授 曲兴田副教授 学 时： 40 学 分： 2
《现代制造技术》授课计划
《现代制造技术》授课计划一、课程目标本课程旨在帮助学生了解现代制造技术的概念、原理和方法，掌握现代制造技术的基本技能，培养学生的创新能力和实践能力。
二、授课内容1. 现代制造技术概述介绍现代制造技术的概念、发展历程、应用领域和特点。
2. 数控机床技术讲解数控机床的工作原理、分类、特点和应用。
介绍数控机床的编程和操作技巧。
3. 3D打印技术介绍3D打印的基本原理、设备类型、应用领域和发展趋势。
通过案例分析，让学生了解3D打印在制造领域的应用。
4. 机器人制造技术讲解机器人的工作原理、分类、应用和发展趋势。
通过案例分析，让学生了解机器人制造技术在制造业中的应用。
5. 智能制造技术介绍智能制造的基本概念、关键技术、应用领域和发展趋势。
通过案例分析，让学生了解智能制造在制造业中的实际应用。
6. 制造系统与自动化讲解制造系统的组成、工作原理、发展趋势和自动化技术的应用。
通过案例分析，让学生了解制造系统的运行和管理。
三、授课方式1. 理论授课：通过PPT、视频、图片等形式，向学生介绍现代制造技术的概念、原理和方法。
2. 实践操作：组织学生进行数控机床、3D打印机、机器人等设备的操作和实训，培养学生的实践能力和创新精神。
3. 小组讨论：鼓励学生分组讨论现代制造技术在不同领域的应用，提高学生的问题解决能力和团队协作能力。
4. 案例分析：结合实际案例，分析现代制造技术在不同行业的应用和发展趋势，提高学生的分析和解决问题的能力。
四、授课评估1. 平时成绩：根据学生的出勤率、课堂表现和作业完成情况，给出平时成绩。
2. 期末考试：组织学生进行期末考试，以试卷形式考查学生对现代制造技术的掌握情况。
3. 问卷调查：通过问卷调查的方式，了解学生对本课程的意见和建议，以便改进教学方法和内容。
五、课程时间安排本课程共48学时，分为6次课，每次课4学时。
前5次课以理论授课为主，第6次课进行实践操作和小组讨论。
每次课后预留一定时间让学生提问和讨论。
现代制造技术
制造业是以制造技术为主导技术进行产品制造的企业群体的总称，是工业的主体。
根据我国现行统计划分，工业由制造业、采掘业以及电力、燃气和水的生产供应业构成，制造业系指第二产业中除采掘业、电力和燃气及其生产供应业、建筑业以外的所有行业，包括30个大类、169个中类、482个小类。
可以说制造业是一个国家的立国之本。
制造业发展水平的高低，将直接影响到国家各产品技术水平和经济效益的提高。
没有现代化的制造业就不可能有现代化的工业、农业、国防和科学技术。
从世界各国的工业化发展历程来看，制造业的优先发展是经济腾飞的必要条件。
制造技术的不断创新则是制造业发展的技术基础和动力。
也是一个国家科学技术水平的重要标志之一，它对信息技术、新材料技术、海洋工程、生物工程、能源工程和空间技术等新学科及新技术的发展有着至关重要的作用。
制造(Manufacturing)是利用制造资源(设计方法、工艺、设备和人力等)将材料“转变”为有用的物品的过程。
制造是一个很大的概念，按制造的连续性可分为连续制造(如化工产品的制造)和离散制造(如家电产品的制造)；按行业又可分为机械制造、食品制造、化工制造、IT产品制造，等等。
当今，人们对制造的概念又加以扩充，将体系管理和服务等也纳入其中。
制造是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。
制造技术(Manufacturing Technology)是制造活动所涉及到的一系列技术的总称，是提高产品竞争力的关键，也是制造业赖以生存和发展的主体技术。
传统的制造技术仅强调工艺方法和加工设备。
现代的制造技术不仅重视工艺方法和设备，还注重设计方法、生产组织模式、制造与环境和谐统一、制造的可持续性以及制造技术与其它科学技术的交叉和融合，甚至还涉及制造技术与制造全球化、贸易自由化、军备竞争等内容。
1.2 制造业的发展历程制造业的发展历程，是一个不断提高产品的质量、不断应用最新科技成果,提高和完善制造过程的自动化水平、信息化水平、应用先进的制造理念和管理理念和不断提高劳动生产率、降低制造成本，实现制造最优化的过程。
《现代制造技术》课程标准
《现代制造技术》课程标准一、课程基本信息1. 课程名称：现代制造技术2. 授课对象：机械工程、机电一体化、数控技术等专业学生二、课程目标1. 掌握现代制造技术的基本概念、原理和方法；2. 了解现代制造技术的最新发展动态和技术趋势；3. 具备现代制造技术的应用能力和创新能力；4. 培养团队协作精神和自主学习能力。
三、教学内容与要求1. 教学内容：（1）制造系统与自动化：了解制造系统的基本组成和自动化技术；（2）数控机床与加工中心：掌握数控机床和加工中心的基本原理、操作和维护；（3）3D打印技术：了解3D打印技术的原理、工艺和应用；（4）机器人制造技术：掌握工业机器人的基本原理、应用和编程；（5）智能制造系统：了解智能制造系统的概念、特点和实现方式。
2. 要求：（1）掌握现代制造技术的基本理论和操作技能；（2）能够应用现代制造技术解决实际工程问题；（3）具备自主学习和团队协作的能力。
四、教学方法与手段1. 采用多媒体教学、案例分析、现场教学等多种方式，增强学生的感性认识；2. 邀请企业专家进行授课和指导，加强实践教学；3. 鼓励学生参与实验室和实践基地的建设，提高实际操作能力。
五、教学评价方法1. 平时成绩：包括出勤率、作业完成情况、课堂表现等，占比30%；2. 实验成绩：根据实验报告、操作熟练程度和团队协作等，占比30%；3. 考试成绩：期末考试成绩，占比40%。
六、课程资源1. 教材：《现代制造技术》教材及相关参考书籍；2. 教学PPT：教师根据授课内容制作的教学PPT；3. 网络资源：提供相关视频、案例和论文等网络资源，供学生自主学习；4. 实验室和实践基地：提供数控机床、加工中心、3D打印机、机器人等实验设备，供学生实践操作。
七、课程评估与改进1. 定期进行教学效果评估，及时调整教学内容和方法；2. 鼓励学生提出意见和建议，不断改进教学质量；3. 定期对教师进行培训和交流，提高教师教学水平。
现代制造系统复习资料
现代制造系统复习资料1. 制造业发展三阶段：（1）用机器代替手工，由作坊形成工厂，19世纪，英法，德美；（2）从单件生产发展成为大批量生产，泰勒：劳动分工，计件工资制；（3）当代先进制造技术：柔性化，集成化，智能化，全球化，网络化。
2.制造系统的发展历史：（1）刚性自动化（2）数控加工（3）柔性制造（4）计算机集成制造系统（5）智能制造系统。
3.制造系统（AMT）定义：制造系统是包含从原材料供给到销售服务的所有制造过程及其所涉及的硬件和有关软件所组成的具有特定功能的一个有机整体。
其中，硬件包含人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置；软件包括制造理论、制造技术和制造信息等。
4.制造系统体系结构主要包含：先进制造工艺技术、制造自动化系统、先进制造模式等。
5.制造系统的发展趋势：（P12）近年来，制造自动化技术的研究发展迅速，其发展趋势可用“六化”简要描述，及制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
6.超高速加工技术：是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地实现高速运动的搞精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。
不同的工件材料、不同的加工方式有着不同的切削速度范围。
7.形成理论（P76）图3-2，Salomon曲线8.超高速切削加工技术：通常把切削速度比常规高5~10倍以上的切削叫做超高速切削。
高速切削加工技术与常规切削加工相比，在提高生产率，减低生产成本，减少热变形和切削力以及实现高精度、高质量零件加工等方面有明显优势。
特点：加工效率高、切削力小、热变形小、加工精度高、加工过程稳定、减少后续加工工序、良好的技术经济效益。
9.超高速切削刀具材料：涂层刀具、金属陶瓷刀具、立方氮化硼、聚晶金刚石。
10.防护措施：机床防护罩，工件的加紧11.电火花加工技术：（弟一种被发明）可加工材料、不可加工材料、优缺点12.超声波加工：概念、加工材料、材料13.激光加工：是一种利用材料在激光聚集照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，是被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料去除的加工技术。
机械制造工艺理论和技术的发展
间接创造性原则---用较低精度的机床和工具，制造出加工 精度能满足工件要求的高精度机床和工具，再用这些机床和 5 工具去加工欲加工的工件。
2、定位原理 3、尺寸链原理 4、质量统计分析原理
一、特种加工技术
1、特种加工的领域
特种加工的概念是相对的，其内容将随着加工技术的发 展而变化。 2、特种加工方法的种类
（1）力学加工 超声波加工、喷射加工、喷水加工
（2）电物理加工
（3）电化学加工
（4）激光加工
（5）化学加工
8
（6）复合加工
二、特种加工方法 1、电火花加工
利用工具电极和工件电极之间脉冲性的火花放电，产生瞬 时高温将金属蚀除。
三、相似性原理和成组技术
6
四、工艺决策原理
1、数学模型决策—以建立数学模型并求解作为主要的决 策方式。
2、逻辑性决策—采用确定性的逻辑推理来决策，常用的形 式有决策树和决策表。
3、智能思维决策—依赖工艺技术人员的经验和智能思维能 力来决策，即要应用人工智能。
五、优化原理
7
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第三节 现代制造工艺方法
1. FMS特点
1)具有高度柔性，能实现多种工艺要求的、具有一定相似性的 不同零件的加工，实现自动更换工件、夹具、刀具及装夹，有 很强的系统软件功能。
2)设备利用率高，由于零件加工的准备时间和辅助时间减少， 机床利用率提高了75%～90%。
3)自动化程度高，稳定性好，可靠性强。可以实现长时间连续 自动工作。
4)产品质量、劳动生产率提高。
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2. 柔性制造系统的组成和结构 FMS通常是由多工位数控加工系统、自动化的物料储运
现代制造技术基础理论
现代制造技术基础理论
锯齿状切屑的形成机理
• R. Komanduri等人提出绝热剪切理论来解释高速切削时产生 锯齿形的原因。
• M.A.Davies也提出锯齿形切屑的成型模型来支持R. Komanduri 的理论。
• 锯齿形切屑产生的原因是当切削速度达到某一临界值时由切屑 内部局部应力的突变所造成的。
• 随着刀具的运动，沿着第一变形区的方向开始发生突变剪切， 应变能的释放和切削中的摩擦运动产生了大量的热量导致了热 软化作用，使得沿第一变形区继续变形所需要的应力降低，而 沿前刀面方向刀具所受载荷也会迅速降低。切削刃处工件材料 受到挤压和剪切，所受载荷会增加。当下一个锯齿形切屑单元 即将形成时，切削刃前面工件的热-力学状态和第一变形区及 前刀面上施加的应力将起决定性的作用。
• 绝热剪切理论（突发性热塑性剪切理论）
– Catastrophic thermo-plastic Shear or Adiabatic Shear Theory
• 周期脆性断裂理论
– Periodic Brittle fracture
现代制造技术基础理论
绝热剪切理论
• 绝热剪切(Adiabatic Shearing, AS)现象是材料在高应变速率形 变条件下塑性变形区域化的一种常见现象。
现代制造技术基础理论
3 高速切削的速度范围
• 切削速度划分
10 镍基合金
钛合金 钢
铸铁 铜合金 铝合金 碳纤维塑料
现代制造技术
制造（Manufacturing):是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。
狭义：为机电产品的机械加工工艺过程广义：制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。
制造技术（Manufacturing T echnology)按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物资工具，将原材料物化为人类所需产品的工程技术。
即：使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称先进制造技术定义: 在传统制造技术基础上不断吸收机械.电子.信息.材料.能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计.制造.检测.管理.销售.使用.服务的制造全过程,以实现优质.高效.低耗.清洁.灵活的生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称,也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称.发展趋势:1、集合多学科成果形成一个完整的制造体系传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术、先进的管理科学2、先进制造技术的动态发展过程不断地吸收各种高新技术逐渐形成，不同时期、不同区域有各自的重点和内容。
3、信息技术对先进制造技术的发展作用越来越重要。
CIMS、CE、AM、虚拟企业、虚拟制造；4、向超精微细领域扩展微型机械，纳米测量、微米/纳米加工制造；5、制造过程集成化产品的设计、加工、检测、物流、装配过程一体化。
CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/ERP集成精密成形工艺6、制造科学与制造技术、生产管理的融合制造科学是制造系统和制造过程知识的系统描述。
数字描述、仿真、优化、设计理论和方法、运动学、动力学、结构强度、摩擦学制造技术包含在制造科学之中，制造科学体现在制造技术里，技术和管理由生产模式结合在一起。
7、绿色制造绿色产品设计技术。
绿色制造技术产品的回收和循环再制造8、虚拟现实技术虚拟制造技术；虚拟企业。
9、制造全球化制造企业在世界范围内的重组与集成制造技术信息和知识的协调、合作和共享全球制造的体系结构、制造产品及市场的分布及协调。
机械制造的基本原理与技术体系
机械制造的基本原理与技术体系机械制造是指利用机械设备和工艺技术进行产品制造的过程。
它是现代工业生产的重要组成部分，涉及到机械设计、加工制造、装配调试等多个方面。
本文将介绍机械制造的基本原理和技术体系，旨在深入探索机械制造的核心要素，为读者提供全面的理解和认识。
一、机械制造的基本原理机械制造的基本原理包括工程力学、材料力学、传动理论等内容。
1. 工程力学工程力学是机械制造的基础，包括静力学、动力学和杆件力学等。
静力学研究物体在静止状态下的力学性质，动力学研究物体在运动状态下的力学性质，而杆件力学则研究杆件在受力状态下的强度和刚度。
在机械制造中，工程力学的原理被广泛应用于设计和分析各种机械结构和零件。
2. 材料力学材料力学研究材料的力学性质和变形行为，包括弹性力学、塑性力学和断裂力学等。
机械制造中广泛使用的材料包括金属、塑料、橡胶等，它们的力学性质对于机械设计和加工过程至关重要。
合理选择材料并了解其力学性质，可以提高产品的性能和可靠性。
3. 传动理论传动理论研究机械传动系统的原理和性能。
机械制造中常用的传动方式包括齿轮传动、皮带传动和链传动等。
传动理论研究传动系统的传动比、效率和可靠性等指标，为机械设计和工艺选择提供依据。
了解传动理论，设计出性能优良的传动系统，可以提高机械设备的工作效率和可靠性。
二、机械制造的技术体系机械制造的技术体系包括CAD/CAM技术、数控技术、自动化技术等。
1. CAD/CAM技术CAD（计算机辅助设计）技术是利用计算机和相关软件进行产品设计的技术。
它可以提高设计效率、减少设计错误，并提供了方便的设计修改和优化功能。
CAM（计算机辅助制造）技术是利用计算机和相关软件进行加工制造的技术。
它可以将设计数据转化为加工指令，实现自动化加工。
CAD/CAM技术的应用，使机械制造的设计和加工过程更加高效和精确。
2. 数控技术数控技术是利用数字信号控制机械设备进行加工的技术。
它通过预先编写加工程序和控制指令，实现对机械设备的自动控制。
现代制造系统范文
现代制造系统范文
现代制造系统是基于先进技术技术和理念，为提高制造和加工质量及效率，缩短交付时间而设计的整体系统。
现代制造系统通常以自动化设备代替传统的人工劳动，并包括一系列技术如机器控制，现代计算机技术，传感器，机械工程，电气工程，自动控制，流体动力学，信息技术和生产管理系统等。
本文将对这些技术及其在现代制造系统中的作用进行详细阐述。
首先，机器控制技术是现代制造系统中最重要的技术之一、它的基础是计算机自动控制，可以实现机器的自动操作，实现设备的自动开关，自动监控和自动调节，减少或替代人力的工作，大大提高了生产效率。
其次，现代计算机技术的发展为现代制造系统提供了更有效的信息处理能力，包括从传感器收集的信息的处理和对不同类型信息的分析，实现具有智能的控制等。
以上这些基于计算机技术的技术可以实现自动监控、质量控制和快速反应，为成品质量提供保障，同时也可以改善加工效率和准确度。
第三，传感器，机械工程，电气工程等技术是现代制造系统不可缺少的一部分。
现代制造技术
FMS的关键技术
3. 人工智能、专家系统及智能传感器技术 4. 人工神经网络技术
迄今，柔性制造技术中所采用的人工智能大 多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家 知识和推理规则进行推理，求解各类问题(如 解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、 监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统 能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过 经验获得的知识相结合，因而专家系统为柔性 制造的诸方面工作增强了柔性。智能制造技术 (IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环 节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制 造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程中， 系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内 部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作 状态，具备自组织能力。
2.加工系统常用配置形式 3）.配备混合式机床的FMS
这类FMS是互补式FMS和替换式FMS的综合，即FMS中有一些机床按替换式布置 ，而另一些机床按互补式安排，以发挥各自的优点。大多数FMS采用这种形式 。
加工系统的辅助装置
3.加工系统的辅助装置 机床夹具 组合夹具：利用标准化夹具零部件快速拼装所需 的夹具； 柔性夹具：一部夹具能为多个加工对象服务。 托盘（Pallet）承载工件和夹具完成加工任务，各 加工单元间的硬件接口。 自动上下料装置 托盘交换器：联接加工系统和物料运储系统桥梁； 工业机器人：具有较大的柔性度。
直线型
加工中心A 物料小车 加工中心B
FMS控制器
中央托盘区
环 型
机器人型
不同类型柔性设备的适用范围
柔性设备
适用
范围
柔性制造系统的功能
能自动控制和管理零件的加工过程，包括制造质量的自动控制、故障的自动诊断和处 理、制造信息的自动采集和处理；
智能制造的理论和实践
智能制造的理论和实践智能制造是指利用信息技术、传感器技术、自动化控制技术等现代科技手段，集成先进的生产管理模式和现代化的制造工艺，实现智慧化、自适应化、柔性化、个性化、高效化的制造模式。
智能制造已经成为了制造业转型升级的重要方向和关键抓手，是推动我国制造业高质量发展的重要手段。
智能制造的理论基础主要有三方面：第一，信息化和智能化的新技术新模式。
随着信息技术、传感器技术、人工智能技术的快速发展，智能制造的能力得到了很大的提升。
第二，集成化的工程体系。
智能制造需要设计、仿真、生产、质量控制、售后等各方面的集成，形成一个闭环体系。
第三，人机协同的制造环境。
智能制造需要建立紧密的人机协同环境，实现人机无缝衔接，提高制造的效率和质量。
智能制造的实践包括以下几个方面：第一，建立信息化和智能化的工厂。
通过利用互联网、大数据、云计算等技术构建智能工厂，实现生产过程的全面数字化、网络化、智能化。
第二，实现数据驱动的制造。
通过对生产数据的实时监控和分析，提高制造过程的可视化和可控性。
第三，推广灵活生产模式。
通过引入柔性制造系统，实现生产工艺的灵活性和生产能力的提高，从而适应市场需求的变化。
第四，应用智能化工具。
通过智能感知、智能规划、智能协同、智能决策等工具，提高制造效率和质量。
智能制造在各个行业都有广泛的应用。
在制造业领域，智能制造逐渐成为了产业升级的关键方向和发展路径。
在汽车、机床、航空、电子等行业，中国企业已经开始了智能制造的实践，并取得了一定的成果。
同时，智能制造也在服务业和农业等领域得到了应用。
智能制造对于企业的发展具有重要的意义。
一方面，智能制造能够提高企业的生产效率和产品质量，满足客户个性化需求，提高企业竞争力。
另一方面，智能制造也能够促进产业转型升级，推动各行业的技术创新和产业升级。
总之，智能制造是制造业的未来发展方向之一，是集团企业实现可持续发展的关键因素。
通过不断探索和实践，我们相信智能制造能够发挥越来越重要的作用，成为推动我国制造业高质量发展的强大引擎。
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《现代制造理论及技术》论文——激光加工技术研究机械工程学院机械茅以升082崔迪0804010616激光加工技术研究机械工程学院机械茅082 崔迪0804010616摘要：激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。
用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。
激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
关键词：加工原理、发展前景、强化处理、微细加工、发展前景。
Abstract: Laser processing refers to the use of a laser beam projected onto the surface of the material produced by thermal effect to complete the process, including laser welding, laser cutting, surface modification, laser marking, laser drilling and micro-processing. Using a laser beam on a variety of materials processing, such as drilling, cutting, dicing, welding, heat treatment and so on. Laser can adapt to any material manufacturing, especially in some of the special requirements of precision and, in particular, special occasions and material manufacturing plays an irreplaceable roleKey words:processing principle, the prospects for the development and strengthening treatment, micro-machining序言激光英文全名為Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)。
于1960年面世，是一種因刺激產生輻射而強化的光。
科學家在電管中以光或電流的能量來撞擊某些晶體或原子易受激發的物質，使其原子的電子達到受激發的高能量狀態，當這些電子要回復到平靜的低能量狀態時，原子就會射出光子，以放出多余的能量；而接著，這些被放出的光子又會撞擊其它原子，激發更多的原子產生光子，引發一連串的「連鎖反應」，并且都朝同一個方前進，形成強烈而且集中朝向某個方向的光；因此強的激光甚至可用作切割鋼板！激光幾乎是一種單色光波，頻率范圍極窄，又可在一個狹小的方向內集中高能量，因此利用聚焦后的激光束可以對各種材料進行打孔。
以紅寶石激光器為例，它輸出脈沖的總能量不夠煮熟一個雞蛋，但卻能在3毫米的鋼板上鉆出一個小孔。
激光擁有上述特性，并不是因為它有與別不同的光能，而是它的功率密度十分高，這就是激光被廣泛應用的原因。
回顾20世纪对人类社会产生重大影响的科技发明，激光器的诞生无疑是一个极为耀眼的亮点，激光以其无与伦比的技术优势正继微电子技术之后，推动人类科学技术进入新的发展阶段。
发达国家为了在全球竞争环境中占据世界信息技术的制高点，赢得主动权，纷纷加紧实施激光产业发展计划，如美国的“激光核聚变计划”，德国的“激光2001行动计划”，英国实施“阿维尔计划”，日本启动“激光研究五年计划”等。
这些项目的实施，有效推动了全球激光产业进入高速发展阶段。
而在我国，自1961年中科院长春光学精密机械研究所研制出我国第一台红宝石激光器至今，我国激光技术的发展已有四十余年的历史。
经过四十年的艰苦发展，激光产品已在国内占据了较大的市场份额，在产品质量、性能等方面初步具备了与国外大公司竞争的实力。
尤为可喜的是，在现代经济向全球化发展的大趋势下，国内一部分激光厂商充分认识到，在全球化的大风暴之下，特别是在中国加入WTO后，中国激光产业不能只固守自己的市场，而应该放眼全球，参与全球的竞争，向经济全球化与贸易自由化主流迈出关键一步。
1998年，武汉楚天激光集团成功地与全球最大医疗激光仪器制造商——以色列ESC/SharPlan公司合作，成立了夏普兰楚天医疗激光制造有限公司，现已发展成为国内最大的激光医疗和美容设备制造商；华工激光走出国门，成功收购了澳大利亚切割系统公司，直接进入国际市场，具备雄厚实力的中国激光企业已经迈出了自己全球化的步伐。
所以，无论从国际形势还是从国内形势我们都可以看到：激光的发展很有可能会引发新的一场技术革命，特别是在材料加工行业，它将掀起一次很大的风暴，值得我们期待！（一）激光加工技术产生的背景在材料加工业中，切削加工是基本而又常用的精密加工手段，在机械、电机、电子等各种产业部分中都起着重要的作用，决定切削加工效率的因素很多如机床、刀具、工件等，其中刀具是最活跃的因素。
而刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上取决于刀具材料的机械性能和加工性能，因此人们不断地研究开发新的刀具材料。
但新材料的开发速度常常与现代切削加工生产要求存在一定的差距，如在高速切削300～1000m/min切削钢、90～200m/min切削钛合金等要达到这样高的切削速度，就要发展具有更加优异的高温力学性能、高化学稳定性和热稳定性及高温热抗振性的刀具材料，加速刀具材料的研究与开发，合理选用刀具材料是推动高速切削技术广泛应用的重要前提。
而激光对物体材料表面的强化处理就可以解决刀具材料选择这一问题，下面我就将对这种技术从各方面做一简要的介绍。
（二）激光表面强化技术激光表面强化技术基于激光束的高能量密度加热和工件快速自冷却两个过程，在金属材料激光表面强化中，当激光束能量密度处于低端时可用于金属材料的表面相变强化，当激光束能连密度处于高端时，工件表面光斑出相当与一个移动的坩埚，可完成一系列的冶金过程，包括表面重熔、表层增碳、表层合金化和表层熔覆。
这些功能在实际应用中引发的材料替代技术，将给制造业带来巨大的经济效益。
激光表面强化包括金属表面淬火、表面合金化、表面涂复三个方面，激光表面强化是利用大功率CO2激光器产生的激光束作热源，用激光来辐射待强化的金属表面。
通过激光淬火、激光熔融改变合金表面成分，激光熔敷难熔金属或陶瓷，以大幅度改变金属表面的机械性能、化学性能、耐热抗氧化性能，该技术效率高、适应性强、淬火硬度比一般热处理高5—10HRC，同时节材、节电，不变形，无公害。
而在刀具材料改性中主要应用的是熔化处理，熔化处理是金属材料表面在激光束照射下成为溶化状态，同时迅速凝固，产生新的表面层。
根据材料表面组织变化情况，可分为合金化、溶覆、重溶细化、上釉和表面复合化等。
激光熔凝是用适当的参数的激光辐照材料表面，使其表面快速熔融、快速冷凝，获得较为细化均质的组织和所需性质的表面改性技术。
它具有以下优点：1.表面熔化时一般不添加任何金属元素，熔凝层与材料基体形成冶金结合。
2.在激光熔凝过程中，可以排除杂质和气体，同时急冷重结晶获得的杂志有较高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
3.其熔层薄、热作用区小，对表面粗糙度和工件尺寸影响不大。
有时可不再进行后续磨光而直接使用。
4.提高溶质原子在基体中固溶度极限，晶粒及第二相质点超细化，形成亚稳相可获得无扩散的单一晶体结构甚至非晶态，从而使生成的新型合金获得传统方法得不到的优良性能。
5.光束可以通过光路导向，因而可以处理零件特殊位置和形状复杂的表面。
激光堆焊是继激光熔覆技术上发展起来的一项新的激光加工技术，借鉴传统的堆焊技术优点，用大功率激光为加热源，对同步送入的合金焊丝与基体表层同时快速熔化，得到和基体完全冶金结合的并具有特殊性能（耐磨、耐蚀、耐热等）的表层，形成复合层，用于制造双金属刀具。
而激光合金化则是在基体的表面熔融层内加入合金元素，从而形成以基材为基础的新的合金层，达到表面改性，刃口强韧化的目的。
民用刀具使用量大面广，有：厨刀、剪刀、剃须刀、粉碎刀等，目前刀具失效原因主要在刀刃，如刃口磨损、崩刃、腐蚀等，为了达到经久耐用的目的，一般制造工艺方法是：1、采用整体高性能合金材料，如高速钢等；2、采用复合钢，如复合钢板刀剪等；3、刃口镶焊硬质合金材料，如硬质合金、陶瓷、高速钢等。
前两种方法原材料要求较高，制造成本较高；而后者由于镶焊往往为材料硬脆性材料，给制造工艺带来困难，如硬质合金与基体的镶焊强度、硬质合金镶焊长度有限等，使用寿命受到影响。
综合激光技术的优点及以被广泛应用的技术的缺点，把激光技术应用于刀具材料表面强化处理，将是提高刀具耐磨性及其使用寿命的重要途径之一，尤其对于陶瓷、硬质合金刀具这种高硬度、耐热性好等优点，有利于提高加工效率和加工精度，并能对难加工材料如淬火钢在不利的加工条件下进行切削加工。
由于它们强度相对较低，韧性较差，严重地限制了它们的应用范围，因此把激光表面强化技术应用于陶瓷、硬质合金刀具具有深刻的研究意义和广阔的应用前景。
目前，国内外提高刀具抗磨损的方法主要分为两类：一种是常规的表面处理法，如采用非常规的表面淬火方法、激光熔覆的方法（覆层的合金粉多为Ni、Co基自熔合金或添加粗颗粒的碳化钨或者采用激光厚层熔覆，这类方法比较适用于磨粒磨损很高的工况，例如，矿山、石油、农机等采掘工具）等，其存在的缺点就是易产生裂纹等缺陷。
另一种是最近发展起来的涂层刀具，此类方法的缺点就是沉积涂层较薄。
这两种方法都有其不同程度的缺点。
前者是通过材料本身发生的显微组织转变来提高硬度及耐磨性，因而只对碳钢有效，而对硬质合金、高速钢材料的刀具材料而言则效果不明显，采用后者不仅涂层较薄，涂层沉积时间较长，而且实际使用中常常发生剥落现象。
可见激光强化处理技术它的优势是无法估量的，它会给加工业注入新的活力。
以下为激光表面强化技术在刀具材料改性中的应用实例。
1、家用厨刀激光熔覆表面改性采用激光涂层在常用的不锈钢厨刀刃口进行薄层快速熔覆，得到涂覆层均匀、高耐磨的刀具刃口，代替传统的刀具生产工艺，改造其产业提高刀具（厨刀）产品的内在质量和附加值。
通过对涂层材料的配比、激光涂层性能等方面的分析研究，开发出与“懒汉刀”同等水平的厨刀并将其实用化。
通过优化工艺采用预置式合金粉末得到了无裂纹、一定硬度涂层的厚度、变形小、回火带窄的刃口。