先进制造技术导论
第1章 先进制造技术概论 先进制造技术 教学课件
第1章 先进制造技术概论
1.2.3 先进制造技术的起源及定义
先进制造技术AMT这一概念是美国根据本国制造业面临 来自世界各国，特别是亚洲国家的挑战，为增强制造业的竞 争力，夺回美国制造工业的优势，促进国家经济的发展，于 20世纪80年代末期提出的。由于目标明确，一经提出，立即 得到美国朝野各界的一致响应，并在社会上形成一种气候。 政府立即组织人力和财力，制定相应的技术政策和发展计划， 以促进先进制造目标的实现。事实上，先进制造技术提出的 根本原因在于美国制造业竞争力的不断减弱。
第1章 先进制造技术概论
第1章 先进制造技术概论
第1章 先进制造技术概论
1.2 先进制造技术产生的背景与需求
1.2.1 全球竞争的新形势及新特点 现代的制造业必须以最短的交货期、最优的产品质量、最
低的产品价格和最好的服务向用户提供定制产品，才能占领市 场，赢得竞争，落伍者将丧失市场占有额，甚至被挤出市场。 因此，提高制造企业市场竞争力的最有力的工具——先进制造 技术，就越来越受到广泛的关注和重视。
战略 “ 规 模 ” 战 略 “ 成 本 ” 战 略 “ 质 量 ” 战 略 “ 时 间 ” 战 略
第1章 先进制造技术概论
如图1-1所示，制造战略的主要发展趋势是： (1) 动作空间不断扩大，从设备级、车间级、企业级直到 社会和全球范围。 (2) 柔性范围向纵深发展，从设备柔性、技术柔性到管理 柔性、组织柔性以及人的地位和作用。 (3) 充分依靠信息技术，特别是依靠国际互联网(Internet) 和企业内联网(Intranet/Extranet)技术的普及和推广。
第1章 先进制造技术概论
第1章 先进制造技术概论
1.1 制造、制造技术与制造业 1.2 先进制造技术产生的背景与需求 1.3 先进制造技术的内涵及体系结构 1.4 先进制造技术的发展趋势
先进制造技术绪论
目 录
• 先进制造技术概述 • 先进制造技术核心组成 • 先进制造技术在工业生产中应用 • 先进制造技术在产品创新中作用 • 先进制造技术发展趋势与挑战 • 总结与展望
01 先进制造技术概述
定义与发展历程
定义
先进制造技术是指基于先进生产设备和 制造工艺，结合信息技术、自动化技术 等手段，实现高效、高精度、高质量、 低成本、柔性化生产的技术总称。
对未来发展趋势预测和展望
智能化
绿色化
随着人工智能技术的不断发展，先进制造 技术将更加智能化，实现自动化生产、智 能化决策和优化管理。
环保意识的提高将推动先进制造技术向绿 色化方向发展，减少资源消耗和环境污染 。
柔性化
集成化
市场需求的多样化将要求先进制造技术更 加柔性化，能够快速响应市场变化，实现 个性化定制生产。
促进制造业与互联网、人工智能等新兴产业的跨 界融合，激发创新活力，培育新的增长点。
06 总结与展望
对本次课程学习成果回顾
01 掌握了先进制造技术的基本概念、特点 Nhomakorabea发 展历程。
02 了解了先进制造技术在各个领域的应用现状 。
03
学习了先进制造技术的核心技术和关键方法 。
04
具备了运用先进制造技术解决实际问题的能 力。
FMS的运行与维护
探讨柔性制造系统的运行原理、维护方法以及故障处理等问题，确 保系统的稳定运行。
04 先进制造技术在产品创新 中作用
产品设计创新方法探讨
基于用户需求的设计创新
通过深入了解用户需求，挖掘潜在需求，以此为基础进行 产品设计创新，提高产品的用户体验和满意度。
引入新技术进行设计创新
积极引入新技术、新工艺、新材料等，将其应用于产品设 计中，实现设计创新，提升产品的技术含量和附加值。
先进制造技术概论
先进制造技术
一. 基本概念
制造业的作用
• • • • • • • • 提供人们衣、食、住、行物质消费 决定全社会的长远效益和经济的持续增长 国际商品贸易的保证（美国78%，日本96%，我国81%-1995年） 农业基础地位的物质保障，服务业发展的重要条件 信息产业发展的物质基础； 农业劳动力转移和就业的重要途径 为科技和教育发展提供经费支持和实验装备 实现军事现代化和国家安全的保障
பைடு நூலகம்
三. 先进制造技术产生背景
(1) 社会经济发展背景
消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短 全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基于实力 的合作。 快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场，引导
市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键
先进制造技术
三. 先进制造技术产生背景
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文教体育用品制造业
石油加工、炼焦及核燃料加工业 化学原料及化学制品制造业 医药制造业
通信设备、计算机及其它电子设备制造业
仪器仪表及文化、办公用机械制造业 工艺品及其它制造业 废弃资源和废旧材料回收加工业
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先进制造技术
一. 基本概念
一个国家经济发展的支柱 制造业 地位 国民经济收入的重要来源 工业经济年代经济增长的“发动机” 一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础
货、支持用户到产品报废等）各个环节智能化，实现生产过程（包
括组织、管理、计划、调度、控制等）各个环节的智能化，并实现 人与制造系统的融合及人的智能的充分发挥。
先进制造技术
四. 先进制造的关键技术
先进制造技术导论论述题
五、简述题2、简述CIMS的组成，一个制造型企业采用CIMS将给企业带来什么经济效益？组成部分：1.经营管理信息系统。
它把企业内的各个管理环节有机地结合起来，各个功能模块可在统一的数据环境下工作，以实现管理信息的集成，从而达到缩短产品生产周期、减少库存、降低流动资金、提高企业应变能力的目的。
2.工程设计自动化系统工程设计自动化系统，是指在产品开发过程中引用计算机技术，使产品开发活动更高效、更优质、更自动地进行。
产品开发活动包括产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准备阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAPP、CAM 三大部分。
3.制造自动化系统制造自动化系统是CIMS的信息流和物料流的交汇点，是CIMS最终产生经济效益的聚集地，通常由CNC机床、加工中心、FMC或和FMS等组成。
4.质量保证系统由以下四个子系统组成：1）质量计划子系统2）质量检测子系统3）质量评价子系统4）质量信息综合管理与反馈控制子系统经济效益：一个制造型企业采用CIMS，概括地讲是提高了企业整体效率。
具体而言，体现在以下方面：1）在工程设计自动化方面，可提高产品的研制和生产能力，便于开发技术含量高和结构复杂的产品，保证产品设计质量，缩短产品设计与工艺设计的周期，加速产品的更新换代速度，满足用户需求，从而占领市场。
2）在制造自动化或柔性制造方面，加强了产品制造的质量和柔性，提高了设备利用率，缩短了产品制造周期，增强了生产能力，加强了产品供货能力。
3）在经营管理方面，使企业的经营决策和生产管理趋于科学化。
使企业能够在市场竞争中，快速、准确地报价，赢得时间；在实际生产中，解决“瓶颈”问题，减少在制品；同时，降低库存资金的占用。
4．先进制造技术的定义、内涵及发展趋势先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。
第1章 先进制造技术概论 先进制造技术
第1章 先进制造技术概论
1.1 制造、制造技术与制造业 1.2 先进制造技术产生的背景与需求 1.3 先进制造技术的内涵及体系结构 1.4 先进制造技术的发展趋势
第1章 先进制造技术概论
第1章 先进制造技术概论
第1章 先进制造技术概论
制造业是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人 和社会使用和利用的工业产品或生活消费品的行业。它涉及到 国民经济的各个行业，如机械、电子、轻工、食品、石油、化 工、能源、交通、军工和航空航天等。制造业是国民经济的基 础行业，是创造社会财富的支柱产业。制造业的水平反映了一 个国家或地区的经济实力、国防实力、科技水平和生活水准， 制造业的先进与否是一个国家经济发展的的社会财富，是国际贸 易中主要交易物品的源泉。例如，从1700～1990年的290年中， 制造货物占世界贸易总额的75%，而农业与原材料产业只占 25%。
第1章 先进制造技术概论 图1-1 制造战略发展示意图
第1章 先进制造技术概论
1.2.2 制造业发展的新需求 1．制造企业竞争力的六要素
在市场经济环境下，制造企业的竞争力是该企业生存和发 展的根本条件。一个企业的竞争力可以包含许多方面，但归根 结底都要反映在企业的产品和服务对市场的适应程度方面。目 前，用户或市场对产品的要求可以归纳为六个方面：交货期短 (T)、质量优良(Q)、价格低廉(C)、服务优质(S)、环境清洁(E) 和知识创新(K)，称之为制造企业竞争力的六要素。
(1) 交货期短(T：Time to Market)：产品上市快，对市场占 有率影响很大，如一种新彩电产品首家早上市一个月，可以占 有市场50%以上，第二家上市的市场占有率将会大大下降，利 润也会减少1/3左右。
第1章 先进制造技术概论
先进制造技术导论2
2.2超精密加工技术组成 超精密加工技术组成 系统工程： 系统工程：
先进的设备 刀具 优秀的技术人员 性能极佳的测试仪器 稳定的环境条件 在线检测和反馈补偿技术
2.2超精密加工技术组成 超精密加工技术组成
1.超精密加工刀具 切削：天然单晶金刚石，硬度高，耐磨性好 切削：天然单晶金刚石，硬度高， 磨削：砂轮，极高的耐磨性和磨料颗粒均匀 磨削：砂轮， 2.超精密加工设备 超精密加工机床 1）主轴及其驱动装置：回转精度0.02-0.1um 主轴及其驱动装置：回转精度0 022)导轨及进给驱动装置 3）微量进给装置
2.2超精密加工技术组成 超精密加工技术组成
超精密加工机床
精密机床加工视频1 精密机床加工视频1
2.2超精密加工技术组成 超精密加工技术组成
3.超精密加工的工作环境 1）恒温：多层恒温20℃±0.06℃ 20℃ 06℃ 恒温：多层恒温20 2)恒净：加工硅晶片要求环境的净化为1立方尺内大于0.1um 恒净：加工硅晶片要求环境的净化为1立方尺内大于0
第二章 精密与超精密加工技术
*提高汽缸和活塞的加工精度，就可提高汽车发动机的效率和马力，减少油耗 提高汽缸和活塞的加工精度，就可提高汽车发动机的效率和马力， *提高滚动轴承的滚动体和滚道的加工精度，就可提高轴承的转速，减少振动和噪声； 提高滚动轴承的滚动体和滚道的加工精度，就可提高轴承的转速，减少振动和噪声； 提高磁盘加工的平面度，从而减少它与磁头间的间隙，就可大大提高磁盘的存储量； *提高磁盘加工的平面度，从而减少它与磁头间的间隙，就可大大提高磁盘的存储量； 提高半导体器件的刻线精度（减少线宽，增加密度）就可提高微电子芯片的集成度。 *提高半导体器件的刻线精度（减少线宽，增加密度）就可提高微电子芯片的集成度。 *小直径孔加工中，利用钻头切削的直径最小可至φ50μm左右。 小直径孔加工中，利用钻头切削的直径最小可至φ50μm左右。 μm左右 *航天工业中的卫星部件、导弹和火箭气瓶等，最小成形厚度可达0.3mm，形状 航天工业中的卫星部件、导弹和火箭气瓶等，最小成形厚度可达0 mm， 也较复杂。 也较复杂。
先进制造技术导论
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1.1.6 现代制造及其技术的发展
二战结束之后，进入20世纪下半叶以来，各个国家、 各个地区由于发展经济和增强国防的需要，也由于剧 烈的市场竞争的刺激，纷纷将传统的制造技术与新发 展起来的科技成就相结合，发展了现代制造技术。这 些新兴的科技成就主要包括：
——微电子技术、信息技术与计算机技术； ——自动化与自动控制技术； ——人工智能技术； ——现代设计理论与技术； ——材料加工、成形的新技术； ——现代管理科学与技术。
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1996年我国制造业的分类和构成
类别
金属制品 一般机械 运输机械 电器设备 电子设备 仪器仪表 食品工业
纺织 其他制造
构成比例
3.395% 8.625% 6.424% 5.125% 4.588% 0.998% 15.335% 7.193% 1.681%
类别
服装 家具 文教用品 油加工 化工 建材 黑色金属 有色金属
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1.1.1 制造与制造业 （1）制造
狭义：指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
广义：包括市场分析、产品设计、工艺设计、生
产准备、加工装配、质量保证、生产过程 管理、市场营销、售前售后服务，以及报 废后的回收处理等整个产品生命周期内一 系列相互联系的生产活动。
1.3 21世纪制造业面临的挑战
1.3.2 我国机械制造业的发展与差距
（1）我国机械制造业的发展
从2002年起，我国机械工业经历了连续三年的超 高速增长期，每年工业总产值增长幅度都达到了 25%以上，经过“十五”期间的高速发展，我国已成 为机械产品生产大国。2001年至2004年机械工业 总产值年均增长16.1%,产业规模已达世界机械工 业的5%以上，位居世界第五位。
先进制造技术导论课程授课计划.doc
先进制造技术导论课程授课计划先进制造技术导论课程授课计划课程名称先进制造技术导论英文名称Introduction to Advanced Manufacturing Technology 课程类型专业模块类总学时及学分48学时，3学分一、课程的性质与任务先进制造技术导论是面向工业工程及相关专业学生开设的专业模块课，属于概要性、导论性课程，主要从先进制造技术的内涵和体系结构、现代设计方法、先进管理理念与技术以及先进制造战略与模式等四个方面向学生传授制造技术、制造系统和制造企业的基础知识、基本技能和前沿理念，为学生深入学习后续的各门专业课程打下基础。
学习本课程需掌握管理学基本原理、市场和顾客的基本理念以及信息技术和信息系统的基础知识。
二、课程的教学目标通过本课程的学习，学生应熟悉先进制造技术的内涵、体系结构和发展趋势，理解并行工程、反求工程、模块化设计、价值工程、质量功能配置、优化设计、计算机辅助设计、可靠性设计等各种现代设计方法，掌握制造企业的经营战略、业务流程再造与信息化、企业资源计划、产品数据管理、准时生产、供应链管理等先进管理理念与技术以及计算机集成制造、精益生产、敏捷制造、虚拟制造、绿色制造等先进制造战略与模式。
对学有余力的学生，可适当了解先进制造工艺和制造自动化技术。
为实现教学目标，对任课教师和学生的基本要求有要求任课教师具有广泛的先进制造技术知识和较丰富的信息技术应用经验，应采用案例分析、参观先进制造企业（或观看相关视频）等生动、直观的教学方式，重点介绍先进制造技术的内涵及体系结构、现代设计技术、先进管理技术、先进制造模式，引导学生自学工艺技术、加工自动化技术的理论与应用。
学生要认真阅读教材和参考资料，课前做好预习，课上积极参与讨论，课后按时完成案例作业。
学习时要处理好理论方法和应用的关系，在全面学习的基础上掌握重点，在理解的基础上记忆。
三、各教学环节学时分配序号模块课堂讲授△案例研讨合计学时1 制造技术的基本概念及发展1.0 1.0 2 先进制造技术的内涵和体系 2.0 2.0 3 先进制造技术的特点和趋势2.0 2.0 4 先进制造技术的提出和发展1.0 1.0 5 我国制造业发展的成就和差距 1.0 1.0 2.0 6 现代设计技术的内涵和体系结构 1.0 1.0 7 反求工程 2.0 1.0 3.0 8 模块化设计2.0 2.0 9 价值工程2.0 2.0 10 质量功能配置2.0 2.0 11 工业设计 1.0 1.0 12 计算机辅助设计 1.0 1.0 13 优化设计0.5 0.5 14 模拟仿真0.5 0.5 15 虚拟设计0.5 0.5 16 可靠性设计2.0 2.0 17 动态设计0.5 0.5 18 制造企业的经营战略2.0 2.0 19 业务流程再造与企业信息化2.0 2.0 20 企业资源计划2.0 2.0 21 产品数据管理2.0 2.0 22 计算机集成制造系统2.0 2.0 23 柔性制造系统2.0 2.0 24 并行工程 2.0 2.0 25 精益生产 2.0 2.0 26 敏捷制造2.0 2.0 27 虚拟制造 2.0 2.0 28 绿色制造1.0 1.0 29 智能制造1.0 1.0 30 其他先进制造模式（技术）1.0 1.0 31 机动模块 1.0 1.0 △课堂讲授环节根据内容需要和时间播放相应的How it’s made视频资料。
先进制造技术-绪论
绪论
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1.2 先进制造技术的体系结构及分类
基础制造技术
先进制造集成技术，如FMS、CIMS（计算机集成制 造系统）、IMS（集成制造系统）等。
先进制造单元技术，如先进技术基础、极限加工技术 、工艺模拟与设计优化技术、制造业自动化单元技术、新 材料成型与加工技术、激光等特种加工技术、质量与可靠 性技术、系统管理技术、清洁生产技术等。
2．先进制造工艺
高效高精度切 削加工工艺包括精密 和超精密加工、高速 切削和磨削、复杂型 面的数控加工、游离 磨粒的高效加工等。
高效精密成型 技术包括精密凝聚 成型技术、精密塑 性加工技术、粉末 材料构件加工技术、 精密焊接技术及复 合成型技术等。
特种加工技术， 如高能束流（电子束、 离子束、激光束）加 工、电加工（电解和 电火花加工）、超声 波加工、高压水射流 加工、多种能源的组 合加工、纳米技术及 微细加工等。
3
户服务的整个过程，成为“市场—产品设计开发—加工
制造—市场”的大系统。
• 高精度：现代制造对产品、零件的要求越来越高，促
4
使激光加工、电子束加工、离子束加工、纳米制造、微机械
5
制造等新方法迅速发展。
• 实用性：注重产生最好的实践效果。
绪论
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1.2 先进制造技术的体系结构及分类
1.2.1 先进制造技术的体系结构
绪论
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1.1 先进制造技术及其主要特点
1.1.2 先进制造技术的定义
先进制造技术就是集机械工程 技术、电子技术、自动化技术、信 息技术等多种技术为一体所产生的 技术、设备和系统的总称，主要包 括计算机辅助设计、计算机辅助制 造、集成制造系统等。
先进制造导论
先进制造导论第一篇：先进制造导论1、先进制造技术的发展趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。
2、很多国家特别是美国把制定制造业发展战略列为重中之重，原因是：①世界经济发展的趋势表明，制造业是一个国家经济发展的基石，也是增强国家竞争力的基础；②制造业是解决就业矛盾的一个重要领域，也是21世纪提高一个国家整体就业水平的重要基础；③制造业不仅是高新技术的载体，而且也是高新技术发展的动力。
3、对2020年制造业所面临的形势提出了如下六大挑战或基本目标：（1）快速响应市场竞争的挑战——实现制造环节并行（2）全球化竞争的挑战——技术资源集成（3）信息时代的挑战——信息向知识的转变（4）环境保护压力的挑战——可持续发展（5）制造全球化和贸易自由化的挑战——可重组工程（6）技术创新的挑战——全新制造工艺及产品的开发4、先进制造技术归纳如下几个学科方面：（1）先进设计技术（2）先进制造工艺技术（3）制造自动化技术（4）先进生产制造模式和制造系统1、信息化制造的特点：(1)基于Internet／Intranet的网络化。
(2)产品设计、制造进程中的全程数字化。
(3)制造设备的信息化、智能化、柔性化。
(4)制造组织的全球化、敏捷化。
(5)制造资源的分布性、共享性。
(6)制造过程的并行化、协同化。
(7)设计制造各要素全球性的分布和集成化。
(8)设计制造各个环节的并行协作与智能化。
1、FMS的基本构成框架主要由三部分组成，即计算机控制与管理层、以NC为主的多台加工设备和物料运输装置。
2、一般来说，一个CAD／CAM集成系统应包括以下几个主要方面：产品方案与设计(CAD)；结构及工程分析(CAE)；工艺过程设计(CAPP)；数控加工编程(NC)；分布式数据库；系统接口及数据交换标准。
3、计算机仿真的定义-所谓计算机仿真，又称为计算机模拟或计算机实验，就是建立系统模型(系统包括所有工程和非工程的系统)的仿真模型，进而在计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究，以达到通过模拟实际系统的行为而认识其本质规律的目的的过程。
先进制造技术(导论)
知识济
制造业的变革
生产规模
小批量 少品种大批量 多品种便批量
资源配置
劳动密集 设备密集 信息密集 知识密集
生产方式
手工 机械化 单机自动化 刚性流水自动化
柔性自动化 智能自动化
知识经济
制造业的特点
产品生命周期缩短 用户需求多样化 大市场和大竞争 交货期成为竞争的第一要素 信息化和智能化 人的知识、素质和需求的变化 环境保护意识的增强与可持续发展
先进制造工艺
精密洁净铸造成形工艺（外热冲天炉熔炼、处理、保护成套技术；钢液精 炼与保护技术；近代化学固化砂铸造工艺；高效金属型铸造工艺与设备； 气化膜铸造工艺与设备；铸造成形工艺模拟和工艺CAD） 精密高效塑性成型工艺（热锻生产线成套技术、冷温成形成套技术、精辊 锻和楔横轧技术、大型覆盖件冲压成套技术、精密冲裁工艺、超塑和等温 成形工艺、、锻造成形模拟和工艺CAD） 优质高效焊接及切割技术（新型焊接点源及控制技术、激光焊接技术、精 密焊接技术、焊接机器人、现代切割技术、焊接过程的模拟仿真和工艺 CAD、优质高效低稀释率堆焊技术） 优质低耗洁净热处理技术（可控气氛热处理、真空热处理、离子热处理、 激光表面合金化、可控冷却） 高效高精机械加工工艺（精密加工和超精密加工、调整切削和高速磨削、 变速切削、复杂型面的数控加工、游离磨料的高效加工） 现代特种加工技术（激光加工、复合加工、微细加工和纳米加工、水利加 工）
西欧
我国
先进制造技术定义：
制造业不断吸收机械、电子、信息（计算机与通信、 控制理论、人工智能等）、能源及现代系统管理等方面的 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，提高对动态多变的产品市 场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 先进制造技术的内涵及技术构成 先进制造技术在不同发展水平的国家和同一国家的不同 发展阶段有不同的技术内涵和构成，对我国而言，它 是一个多层次的技术群。