先进制造技术的内涵及特点

先进制造技术的内涵及特
点
This manuscript was revised on November 28, 2020
先进制造技术的内涵及特点
1．先进制造技术的内涵
目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术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，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

2．先进制造技术的特点
（1）先进制造技术的实用性先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。

从先进制造技术的发展过程，从其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果，无不反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。

先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车制造、电子工业）的需求而发展起来的先进、适用的制造技术，有明确的需求导向的特征；先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。

（2）先进制造技术应用的广泛性先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程，覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生的整个过程。

（3）先进制造技术的动态特征由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术逐渐形成、不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的。

反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特点；也反映在不同的国家和地区，先进制造技术有其本身重点发展的目标和内容，通过重点内容的发展以实现这个国家和地区制造技术的跨越式发展。

（4）先进制造技术的集成性传统制造技术的学科、专业单一独立，相互间的界限分明；先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型交叉学科。

因此可以称其为“制造工程”。

（5）先进制造技术的系统性传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流和能量流。

随着微电子、信息技术的引入，使先进制造技术还能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。

先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

一项先进制造技术的产生往往要系统地考虑到制造的全过程，如并行工程就是集成地并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系统方法。

这种方法要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计的开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理等所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等。

一种先进的制造模式除了考虑产品的设计、制造全过程外，还需要更好地考虑到整个的制造组织。

（6）先进制造技术强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁等基础制造技术，它是从传统的制造工艺发展起来的，并与新技术实现了局部或系统集成，其重要的特征是实现优质、高效、低耗、清
洁、灵活的生产。

这意味着先进制造技术除了通常追求的优质、高效外，还要针对21世纪人类面临的有限资源与日益增长的环保压力的挑战，实现可持续发展，要求实现低耗、清洁。

此外，先进制造技术也必须面临人类在21世纪消费观念变革的挑战，满足对日益“挑剔”的市场的需求，实现灵活生产。

（7）先进制造技术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为确保生产和经济效益持续稳步的提高，能对市场变化做出更灵捷的反应，以及对最佳技术效益的追求，提高企业的竞争能力，先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化，从而产生了一系列先进的制造模式。

随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。

列举当前常用的增材制造的工艺方法，叙述工艺方法的工艺过程及其特点
一是材料单元的控制技术。

即如何控制材料单元在堆积过程中的物理与化学变化是一个难点，例如金属直接成型中，激光熔化的微小熔池的尺寸和外界气氛控制直接影响制造精度和制件性能。

二是设备的再涂层技术。

增材制造的自动化涂层是材料累加的必要工序，再涂层的工艺方法直接决定了零件在累加方向的精度和质量。

分层厚度向发展，控制更小的层厚及其稳定性是提高制件精度和降低表面粗糙度的关键。

三是高效制造技术。

增材制造在向大尺寸构件制造技术发展，例如金属激光直接制造飞机上的钛合金框睴结构件，框睴结构件长度可达6m，制作时间过长，如何实现多激光束同步制造，提高制造效率，保证同步增材组织之间的一致性和制造结合区域质量是发展的难点。

此外，为提高效率，增材制造与传统切削制造结合，发展材料累加制造与材料去除制造复合制造技术方法也是发展的方向和关键技术。

请给出高速加工的速度范围。

分析高速加工所需的关键技术
高速切削是一个相对概念,迄今尚未有一个确切的界定。

高速切削通常指比常规切削速度和进给速度高出5~10倍的切削加工,有时也称为超高速切削。

也有将主轴转速达到10000~60000r/min,快速进给速度40m/min以上,平均进给速度10m/min以上,加速度大于1g的切削加工定义为高速切削。

对于不同的工件材料和加工工艺,高速切削速度范围也不同。

按工件材料划分,当切削速度对钢材达到380m/min以上，铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150m/min以上时,被认为是合适的高速切削速度范围;按加工工艺划分,高速切削速度范围为:车削700~7000m/min,铣削300~6000m/min,钻削200~1100m/min,磨削5000~10000m/min。

高速切削的关键技术:机床技术、刀具技术和工艺技术。

请写出常用的CAPP系统工作方式并简述其工作原理
计算机辅助工艺设计的基本原理正是基于人工设计的过程及需要解决的问题而提出的：首先，产品零件的数据信息应能利用，并建立零件信息的数据库；其次，工艺人员的工艺经验、工艺知识能够得到充分的利用和共享；第三，制造资源、工艺参数等以适当的形式建立制造资源和工艺参数库；第四，充分利用标准（典型）工艺生成新的工艺文件。

CAPP的步骤，共分为5步：1）输入产品图纸信息；2）拟定工艺路线和工序内容；3）确定加工设备和工艺装备；4）计算工艺参数；5）输出工艺文件。

分析FMS结构组成，功能特点和适用范围
FMS的组成：
(1)加工系统
加工设备主要由加工中心和数控机床、柔性制造单元、工业机器人及其他设备组成。

(2)物料储运系统
包括工件储运系统和刀具储运系统，由工件装卸站、自动化仓库、自动化小车、机器人、托盘缓冲站、托盘交换装置、传送带、刀具库系统、交换工作台、夹具系统、换刀机械手等组成，储存和搬运系统搬运的的物料有毛坯、工件、刀具、夹具、检具和切屑等。

运输路线可粗略分为直线式、环形封闭式、网状式和直线随机式四类。

储存物料的方法有平面布置的托盘库，也有储存量较大的桁道式立体仓库。

(3)计算机信息管理系统
(4)计算机信息管理系统负责系统中各部分的协调工作，包括设计规划、工程分析、生产调度、系统管理、质量控制、数据管理和网络通讯等。

的特点
柔性主要包括
1)机器柔性当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。

2)工艺柔性一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统柔性制造技术的现状及发展趋势内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。

3)产品柔性一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。

4）维护柔性采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。

5）生产能力柔性当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。

对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。

6）扩展柔性当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。

7）运行柔性利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。

适用范围
FMS是兼顾数控机床的灵活性和刚性自动生产线高效率两者的优点，他的适用范围也不同于以上两种加工方式，对单件小批生产来说，FMS比不上数控机床，资源利用很不充分；对大批大量生产来说，他的效率比不上刚性自动线，他的优越性在体现在多品种、变批量生产和市场相应快。

FMS是一项投资巨大的工程，是否选择和选择什么样规模的FMS，一定要根据具体情况作周密的技术、经营等分析，不可盲目实施。