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PPT49页
先进制造领域的关键技术
集成化技术； 智能化技术； 网络技术； 分布式并行处理技术； 多学科、多功能综合产品开发技术； 虚拟现实技术； 人——机——环境系统技术。
第三节 先进制造技术的现状及发展趋势
发展现状 制造科学已成为多学科交叉的学科
制造技艺→制造技术→制造科学；
制造活动的社会性、制造系统的开放性→制造科学综 合性；
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。
1、制造的概念
• 制造技术（Manufacturing Technology) 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
柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能 制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造……
工业的概念
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，制造指第二产业中 除采掘业、电力、燃气及其生产和供应业、 建筑业以外的所有行业。
先进制造技术定义
制造业不断吸收机械、电子、信息、能源及现代系统管 理等方面的成果，并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并取得理想经济效果的 制造技术总称。
第一章 绪论
第一节 先进制造技术及其主要特点 第二节 先进制造技术的构成及分类 第三节 先进制造技术的应用及发展趋势
第一节 先进制造技术及其主要特点
1、制造的概念
1.1 概念 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
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
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
捷安特公司现状及技术分析一、企业介绍提及捷安特，许多人并不陌生。
作为知名自行车生产商品牌，捷安特完成了从诞生初期名不见经传到全球家喻户晓的完美蜕变。
自进入大陆市场以来，捷安特秉持着“以客为尊，顾客所欲，长在我心；品质是第一工作”的品质方针，将人类对于未来的执着汇入自身对于自行车的设计理念中，将对生活的热爱展现在它的每一个细节；维系自然和人的交流，在充满机遇的全新时代，以科技、时尚、人本为主题，为中国人民的美好生活创建更完善的产品。
捷安特在以全新的产品回报大陆人民的同时，秉持着“全球经营，当地深根；全球品牌当地经营”的新世纪经营哲学，坚持以自身通路来带动自行车文化的发展。
目前已发展有12家直营店和28家经销商，700余家专卖店，合计1500余家经销网点，使得消费者可以享受“一地购车，全国服务”的服务。
并且在关心中国自行车体育运动的同时，也注重自行车休闲文化的导入与发展。
在赞助江苏、北京、河北、河南自行车队的同时，也不忘与消费者之间的互动。
公司旗下拥有世界著名的自行车品牌——捷安特(GIANT)，是享誉全球的自行车品牌。
捷安特以30多年生产各类自行车的专业经验，将先进的生产技术、管理模式以及行销全球的成功理念，精心打造每一个零部件，并使得每一个消费者都能够感受到我们的人性服务。
捷安特正在创造中国自行车文化的新世纪，并与每个人共同分享生活的喜悦，因为坚信:生活可以更美好!捷安特自1972年创业以来，巨大机械工业股份有限公司秉持永续经营的态度，精耕发展的新世纪经营哲学，并将"人性理念服务生活"作为企业的重要文化组成。
1992年,捷安特(中国)有限公司于江苏省昆山市经济技术开发区成立，并以其执着之心，创造着中国自行车文化的新纪元。
紧随西部大开发的战略和机遇，巨大机械于2003年12月28日决定在成都龙泉经济技术开发区设立捷安特(成都)有限公司，项目投资一千两百万美金，占地135亩。
捷安特以"全球品牌，当地生根"的行销哲学与自我创意和人性科技，使品牌已成为了国际时尚与尖端科技的代名词。
先进制造导论
1、先进制造技术旳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、全球化旳方向发展。
2、诸多国家特别是美国把制定制造业发展战略列为重中之重，因素是：①世界经济发展旳趋势表白，制造业是一种国家经济发展旳基石，也是增强国家竞争力旳基础；②制造业是解决就业矛盾旳一种重要领域，也是21世纪提高一种国家整体就业水平旳重要基础；③制造业不仅是高新技术旳载体，并且也是高新技术发展旳动力。
3、对制造业所面临旳形势提出了如下六大挑战或基本目旳：（1）迅速响应市场竞争旳挑战——实现制造环节并行（2）全球化竞争旳挑战——技术资源集成（3）信息时代旳挑战——信息向知识旳转变（4）环保压力旳挑战——可持续发展（5）制造全球化和贸易自由化旳挑战——可重组工程（6）技术创新旳挑战——全新制造工艺及产品旳开发4、先进制造技术归纳如下几种学科方面：（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、信息化制造旳特点：(1)基于Internet／Intranet旳网络化。
(2)产品设计、制造进程中旳全程数字化。
(3)制造设备旳信息化、智能化、柔性化。
(4)制造组织旳全球化、敏捷化。
(5)制造资源旳分布性、共享性。
(6)制造过程旳并行化、协同化。
(7)设计制造各要素全球性旳分布和集成化。
(8)设计制造各个环节旳并行协作与智能化。
1、FMS旳基本构成框架重要由三部分构成，即计算机控制与管理层、以NC为主旳多台加工设备和物料运送装置。
2、一般来说，一种CAD／CAM集成系统应涉及如下几种重要方面：产品方案与设计(CAD)；构造及工程分析(CAE)；工艺过程设计(CAPP)；数控加工编程(NC)；分布式数据库；系统接口及数据互换原则。
3、计算机仿真旳定义-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(系统涉及所有工程和非工程旳系统)旳仿真模型，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旳行为而结识其本质规律旳目旳旳过程。
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
第一章一．制造的概念二．制造技术的发展三． 21世纪科学技术发展的总趋势四．中国制造业的成就及重大意义五．制造业面临的竞争和挑战六．先进制造技术七．本课程的主要目的和内容一、制造的概念1、概念：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：国际生产工程学会 CIRP1990年：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（制造技术 Manufacturing Technology)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。
制造过程产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期。
制造业将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等）利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。
2、制造系统：制造系统是制造业的基本组成实体。
1）结构：是制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、能源等）、软件（制造理论、工艺、信息等）、人员所组成的具有特定功能的有机整体。
2)功能：输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人力...）通过制造过程输出产品。
3)过程：制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、售后服务、报废、回收、再利用等。
4)制造业发展的历程用机器代替手工，从作坊形成工厂19世纪机器在英国诞生，先后传人法国、德国和美国。
从单件生产方式发展成大量生产方式泰勒：以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。
福特：零件互换技术，1913年建立了具有划时代意义的汽车装配生产线柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术。
柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造……200年来制造业的发展方向。
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。
第1_先进制造技术概论
1
2.1 美国先进制造技术计划和制造 技术中心计划
b 先进 制造技术计 划： 1994年度拨款 14亿美 元，三个重点领域：下一代“智能”制造系统、 为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集 成的工具、基础设施工作。
b 国家各类攻关计划； b 国家发改委重点：如数控系统及装备研究等； b国家自然科学基金委员会（NSFC ）； b 863、973计划； b “十一五”规划中，先进制造技术是国家重点发
展的第四关键领域。
先进制造技术的主要内容
b 现代设计技术 b 现代制造工艺技术 b 制造自动化技术 b 现代生产制造系统 b 现代管理技术
1）现代设计技术
现代设计技术是根据产品功能要求，应 用现代技术和科学知识，制定方案并使方案 付诸实施的技术。
其重要性在于使机械产品设计建立在科 学的基础上，促使产品由低级向高级转化， 促进产品功能不断发展，质量不断提高。
现代设计技术包含如下内容
b 现代设计方法：产品动态分析和设计，摩擦 学设计，防蚀设计，可靠性、可维护性及安 全设计，优化设计，智能设计等。
b 1991年，美国白宫发表了《美国国家关键技 术》的报告，明确将柔性计算机集成制造、 智能加工设备、微米级和毫米级制造以及系 统管理技术等，作为制造技术领域，列入总 数为22项的国家关键技术中。
1993年2月，克林顿在硅谷提出了促 进先进制造技术发展的六点行动
b 加大资助，开发新一代汽车、新建筑技术、 智能控制和传感器技术、快速原型设计及 考虑环境的制造技术；
CAD/CAM 集成系统模式
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3、成形件强度和表面质量较差，精度低。表面 的粗糙度受粉末颗粒大小及激光光斑的限制零件的表面多孔性，为了使表面光滑必须进 行渗蜡等后处理。在后处理中难于保证制件尺寸 精度，后处理工艺复杂，样件变型大，无法装配 。
SLA 快速成型技术缺点
1、需要专用的实验室环境，成型件需要后处理，比如： 二次固化，防潮处理等工序。 2、尺寸稳定性差，随着时间推移，树脂会吸收空气中的 水分，导致软薄部分的翘曲变形，进而极大地影响成型件 的整体尺寸精度（圆会不像圆是SLA最大的缺陷，竖向） ； 3、氦-镉激光管的寿命仅3000小时，价格较昂贵，由于需 对整个截面进行扫描固化，成型时间较长，因此制作成本 相对较高。 4、 可选择的材料种类有限，必须是光敏树脂。由这类树 脂制成的工件在大多数情况下都不能进行耐久性和热性能 试验，且光敏树脂对环境有污染，使皮肤过敏。 5、 需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中制 作的每一个结构部位都能可靠定位，支撑结构需在未完全 固化时手工去除，容易破坏成型件。
工作台
液面始成终形处开于始激时光，的工焦作平台面在，液聚面焦下后的一的个光确斑定在深液度面，上按计
算机指令逐点扫描，逐点固化（分层固化）
2021/3/11
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三维光刻工艺的工作原理
升降台
刮平器 工作台 一层扫刮描平完器成刮后如平，此树除重脂该复液层直面及到，之整再前个进成零行型件下部制一分造层，完的其毕扫余，描仍；是液态树脂。 升20降21/3台/11带动工作台即下新得降固到一化一层的个高一三度层维，牢实成固体型地模面粘型上在。又前布一满层一上层。树脂。13
SL光固化快速成型设备
2021/3/11
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三维光刻法的工艺特点
➢ 精度高、表面质量好(精度在0.1mm国内SLA精 度在0.1—0.3mm之间，并且存在很大的波动性）； ； ➢ 原材料利用率接近100%; ➢ 能制造形状特别复杂（如空心零件）、特 别精细（如首饰、工艺品等）的零件； ➢ 制造出来的原型件，可以制造各种模具。 ➢成形速度较快、先系进制统造技工术导论作相对稳定
原理演示
2021/3/11
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SLA成型机产品——LPS系列
气体激光型（He-Cd 50mw)： LPS250型(A,B,C配置) LPS350型(A,B,C配置) LPS600型(A,B,C配置) 激光器寿命>2000小时 配用材料： XH-1, 420元/公斤
2021/3/11
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氦镉激光器 扫描速度 1m/s 分层厚度 0.05-0.5mm 升降机重复精度 0.01mm 液体光敏树脂
先进制造技术导论
SLS工艺的工作过程
先进制造技术导论
SLS工艺的工作过程
粉末平铺 (工作台)
辊子刮平
层
与
层
粉末烧结
烧
(激光束扫描)
结
工作平台下降 (约0.1mm)
三维实体原型
先进制造技术导论
原理演示
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实物演示
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SLS的工艺特点
➢ 材料适应面广 塑料材料 陶瓷、石蜡等材料 直接制造金属零件
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3. 2 选择性激光粉末烧结法
❖ SLS-Selective（选择性的） Laser （激光） Sintering (烧结)
❖ 美国C. R. Dechard 1989年发明
先进制造技术导论
SLS工艺的工作原理
SLS工艺是利用粉末材料（金属粉 末或非金属粉末）在激光照射下烧结的 原理，在计算机控制下层层堆积成形。
的整体形状。
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零件的快速成形
零件在CAD/CAM中的处理过程
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零件的快速成形 8
3. RP工艺方法的分类
SLA – 光固化立体造型法，三维 光刻法, SLS －激光粉末烧结法； LOM－薄片叠层法； FDM－熔丝堆积法；
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3. 1 三维光刻法
快速成形制造RPM -------Rapid Prototyping
Manufacturing
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快速成型技术
产生的背景 技术原理（要求掌握） 分类（要求掌握） 应用场合
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1. 产生背景
❖ 全球市场一体化，制造业竞争激烈， 使得产品更新换代日益加快。
❖ 企业的竞争力将主要体现在根据市场 要求，不断地推出新产品。
➢ 无需加支撑 没被烧结的粉末起支撑作用
➢ 可烧结制造空心、多层镂空的复杂零件。 ➢零件的构建时间较先短进制，造技可术导达论到1in/h高度
SLS快速原型技术缺点
1、需要专门实验室环境，维护费用高昂。
2、在加工前，要花近2小时的时间将粉末加热到 熔点以下，当零件构建之后，还要花5-10小时冷 却，然后才能将零件从粉末缸中取出。
➢ 基于液态光敏(photosensitive)树脂 (resin)的光聚合( polymerize )原理。
➢ 光敏树脂在一定波长和功率的紫外激
光的照射下能够迅速发生光聚合反应，
分子量急剧增大，材料也能从液态转变
为固态。
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三维光刻工艺的工作原理
紫外光
液态光敏树 脂
液面
液体材料容 器
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传统制造方法的瓶颈
➢ 机床设备和工模具，费时又费钱。 ➢ 有些企业往往由于缺乏产品成形制造 能力而造成产品设计不尽合理或上市太 慢，错过大好的市场机遇。
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快速成型技术
❖ Rapid Prototyping-RP
❖ RP技术是20世纪80年代后期发展起 来的一项高科技成果。
❖ RP技术对制造业的影响可以和20世纪 50～60年代发展起来的数控技术相媲美。
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2. 技术原理
RP技术是基于离散(discrete)和堆积
(deposit)原理，将零件的CAD模型按一定
方式离散，成为可加工的离散面、离散线
和离散点，而后采用物理或化学手段，将
这些离散的面、线段和点堆积而形成零件
❖ SL-Stereo (铅版, 立体照片) Lithography(平版印刷术) Apparatus ❖ SL法最成熟，也是市场的最大占有者。
❖ 发明人Charles Hul ，1984年获美国专利
❖ 美国3D Systems公司1988年 制造第一台 原型机 （SLA-1）
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三维光刻法的工作原理