第十五章 先进制造技术

第十五章先进制造技术

一、教学目的和要求

1.了解先进制造工艺技术。

2.了解自动化制造系统。

3.了解工业机器人。

4.了解先进制造模式。

5.了解先进制造系统投资项目评价。

二、教学课时数

理论教学 2学时

三、教学内容

1.先进制造工艺技术。

2.自动化制造系统。

3.工业机器人。

4.先进制造模式。

5.先进制造系统投资项目评价。

四、教学方式

多媒体授课

六、参考书籍

1.盛晓敏主编：《先进制造技术》，机械工业出版社，2000年9年版。

2.傅家骥主编：《工业技术经济学》，清华大学出版社，1996年版。

3.袁哲俊主编：《精密和超精密加工技术》，机械工业出版社，1999年版。

4. 王秀峰编著：《快速原型制造技术》，中国轻工业出版社，2001年版。

5. 赵玉刚主编：《数控技术》，机械工业出版社，2003年版。

6. 张建华主编：《精密与特种加工技术》，机械工业出版社，2003年版。

第四篇先进制造技术

先进制造技术的主要特征：

⒈先进制造技术不是一项具体的技术，而是一项综合系统的技术。

⒉先进制造技术的先进性是建立在不断地汲取其他相关领域新技术的基础上的，是动态的、相对的。

⒊创新是先进制造技术的灵魂，并贯穿于制造全过程（产品创新、生产工艺过程创新、生产手段创新、管理创新、组织创新及市场创新）。

⒋技术与管理的结合是先进制造技术的一个突破，对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化。

⒌市场和工业界的需求是先进制造技术的出发点与归宿，是先进制造技术的动力和目标。先进制造技术成果的成败取决于生产检验，企业是先进制造技术的创新主体。

先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁、灵活等基础制造技术，其最终的目标是要提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力。发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策，同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。

第十五章先进制造技术

对先进制造技术的研究分为四个领域，它们横跨多个学科，并组成了一个有机整体。

⒈现代设计技术

⑴现代设计方法学

⑵计算机辅助设计技术

⑶可信性设计

⒉先进制造工艺技术

⑴精密洁净铸造成形工艺

⑵精确高效塑性成形工艺

⑶优质高效焊接与切割技术

⑷优质低消耗洁净热处理技术

⑸高效高精机械加工工艺

⑹现代特种加工工艺

⑺新型材料成形与加工工艺

⑻优质清洁表面工程新技术

⑼快速模具制造技术

⑽拟实制造成形加工技术

⒊自动化技术

⑴机床数控技术

⑵工业机器人

⑶柔性制造系统（FMS）

⑷计算机集成制造系统（CIMS）

⑸传感技术

⑹自动检测及信号识别技术

⑺过程与设备工况的监测

⒋系统管理技术

⑴先进制造模式

⑵先进管理技术

⑶企业组织

本章将重点介绍先进制造工艺技术、自动化制造系统、工业机器人、先进制造模式、先进制造系统投资项目评价。

第一节先进制造工艺技术

21世纪，加工制造技术的热点和发展趋势大致是：精密超精密加工技术、特种加工技术、超高速切削及超高速磨削技术、微型机械加工技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术等。

一、超精密加工

精密加工是指加工精度为1～0.1μm、表面粗糙度为Ra0.1～0.01μm 超精密加工是指加工误差小于0.1μm，表面粗糙度小于Ra0.025μm 超精密加工已经进入纳米级，并称之为纳米加工及相应的纳米技术。

例如：

超精密加工使陀螺仪的精度提高一个数量级，使洲际导弹的命中率从500m 提高到50～150m。

计算机硬盘的存储量在很大程度上取决于磁头与磁盘之间的距离，即所谓的“飞行高度”，“飞行高度”越小，存储量就越大。从1957年到1982年的25年间磁盘的记忆密度增加了近一万倍。

精密和超精密加工目前包括三个领域：

⑴精密切削如超精密金刚石切削，可加工各种镜面，它成功地解决了高精度陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜的加工。

⑵精密和超精密磨削研磨可以解决大规模集成电路基片的加工和高精度磁盘的加工等。

⑶精密特种加工如电子束、离子束加工。

1．金刚石精密切削

金刚石具有无与伦比的硬度，是最佳的切削刀具材料。用金刚石刀具进行精密切削，主要用来加工无氧铜、铝合金、黄铜、非电解镍等有色金

属和某些非金属材料。

金刚石精密切削用于加工陀螺仪、天文望远镜的反射镜、激光切割机床中的反射镜等。

金刚石车削还可加工各种红外光学材料如锗、硅等，工件的形状多为非球面，这样就可以大大减少光学元件的数量。

金刚石精密切削也可加工计算机磁盘、激光打印机的多面镜、录像机的磁头、复印机的硒鼓、照相机的塑料镜片。

2．镜面磨削

当磨削后的工件表面反射光的能力达到一定程度时，该磨削过程被称为镜面磨削。镜面磨削的工件材料有脆性材料、金属材料。为了能实现镜面磨削，日本东京大学理化研究所发明了电解在线修整磨削法ELID(Electrolytic In-Process Dressing )

超精密加工的工作环境：

恒温（20℃）、恒湿（55%～60%）、净化和防振等

二、超高速加工

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。

如车削700~7000m/min；

铣削300~6000m/min；

钻削200~1100m/min；

磨削150~360m/s。

在高速铣削时，进给速度随切削速度的提高相应提高5～10倍，单位时间材料切削率可增加6倍。

超高速切削目前主要用于飞机、汽车及模具工业。飞机制造工业中的