先进制造技术(王隆太)名词解释1~6章全
先进制造技术概述(PPT 128页)
特点:
1) 体积小、精度高、重量轻 2) 性能稳定,可靠性高 3) 能耗低、灵敏性和工作效率高 4) 多功能和智能化 5) 适于大批量生产,制造成本低廉
具有一般机械所不能及的优势:
计算机集成制造系统(CIMS)更是将制造中的信 息(技术、管理、控制等)集成,保证了统一的计划 与调度,进一步缩短了在制品通过时间和设备利用 率。
统计表明: 制造业采用CIMS的实际效益与期望 值尚有距离。
CIMS实际上是快速按定单生产的自动化系统, 其硬件设备的柔性是有限的,它只能针对某一类型 的产品才保持柔性。产品市场一旦疲软,其巨额投 资则可能成为企业的包袱。
刀具寿命还要长。
超高速切削对机床的主要要求:
1) 要有一个适应于超高速运转的主轴部件 及其驱动系统。
2) 要有一个快速反应的数控伺服系统和进 给部件。超高速机床必须是精密的数控机床。
3) 高压大流量喷射冷却系统。 4) 要有一个“三刚”(静刚度、动刚度、热
刚度)特性都很好的机床支承件。
超高速加工技术的发展趋势:
前提:刀具技术
关键设备:数控机床、加工中心
1) 有必要实现干切削或准干切削状态的绿色超 高速加工。
2) 有必要在重切削工艺中引入超高速切削加工 3) 有必要开发和完善各种超高速加工工艺方法 4) 如何有效地采用超高速加工机床来加工难加
工材料,是一个有待解决的问题 。
步的重要使命。各国政府和军方对超精密加 工技术都十分重视,并投入大量的资金和人 力来开发这项技术。
一。超精密加工的领域
1。超精密切削
先进制造技术概述(PDF 47页)
制造业
制造业是将制造资源,包括物料、设备、工具、资金、 技术、信息和人力等,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。制造业是所 有与制造有关的企业群体的总称。
4
1.1.1 制造与制造技术
表1.1 我国制造业的分类
序号
行业名称
序号
行业名称
13 农副食品加工业
28 化学纤维制造业
14 食品制造业
29 橡胶制品业
15 饮料制造业
30 塑料制品业
16 烟草制造业
31 非金属矿物制品业
17 纺织业
32 黑色金属冶炼及压延加工业
18 纺织服装、鞋、帽制造业
33 有色金属冶炼及压延加工业
车身装配
油漆
内部装饰
锻造
热处理
机械加工
变速箱装配
熔化
自动线
造型
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
发动机装配 发动机试验
பைடு நூலகம்
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
11
1.1.2 制造系统
程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序(图1-6)
19 皮革、毛皮、羽毛(绒)制造业
34 金属制品业
20 木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业
35 通用设备制造业
21 家具制造业
36 专用设备制造业
22 造纸及纸制品业
先进制造技术-1绪论
5
§5 先进制造技术的体系结构
先进制造工艺技术
•精密铸造成型工艺 精密铸造成型工艺 •精密与超精密加工 精密与超精密加工 •高速及超高速加工 高速及超高速加工 •现代特种加工 现代特种加工 •快速成形制造 快速成形制造 •虚拟制造 虚拟制造
6
§5 先进制造技术的体系结构
制造系统自动化技术
a.数控技术 数控技术
制定合理工序和 科学的工时定额 (泰勒管理方式)
制造设备和技 生产组织和管 理特点 术特点 建立设计、工 机械化制造设 艺和生产等功 备 能专业化部门 组合机床和刚 以质量为核心 性自动线 的部门间协调 数控机床和加 成组技术应用10 工中心
2 3
生产过程动态 统计 柔势
3
§4 先进制造技术的概念与特点
先进制造技术的特点
生产效率、 生产效率、加工精度和成本是表征先进制造技术经济 效益的主要指标。 效益的主要指标。 (1) 高效率 (2) 高精度 (3) 多样化 (4) 综合化
4
§5 先进制造技术的体系结构
(1) 分类 对先进制造技术的研究分为下述4大领域 大领域: 对先进制造技术的研究分为下述 大领域: 现代设计技术
1
§4 先进制造技术的概念与特点
(1) 先进制造技术不是一项具体的技术,而是一项综合 先进制造技术不是一项具体的技术, 系统的技术; 系统的技术; (2)先进制造技术的先进性是建立在不断地汲取其他相 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,随时间 关领域新技术的基础上的,是动态的、相对的 随时间 而变化的; 而变化的; (3) 创新是先进制造技术的灵魂,并贯穿于制造全过程 创新是先进制造技术的灵魂, (产品创新、生产工艺过程创新、生产手段创新、管理 产品创新、 产品创新 生产工艺过程创新、生产手段创新、 创新、组织创新及市场创新); 创新、组织创新及市场创新 ;
先进制造技术
第二节 先进制造技术概述
一、概念 先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology, AMT)是传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术与 管理科学等多学科先进技术的综合,并应用于制造工程之中所 形成的一个学科体系。 AMT是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, 能实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,提高市场的适 应能力和竞争能力,以期取得理想的技术经济效果。因此, AMT呈现出精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁 化、集成化、全球化等特点。 在以知识为基础、以创新为动力的新经济体系中,制造业 正面临着严峻的挑战与机遇。因此,研究和推广应用先进制造 技术无疑是十分重要的。
3)配以典型应用案例,加强实用性与参考性。 4)链接相关背景知识,拓宽知识面。 本课程教学共需38学时左右,学时分配可参考表0-1
第一章 绪论
学习目标:通过本章的学习,应对制造业的发展进程有一个初步的了解。
对先进制造技术的特点、发展历程、现状及其今后的发展趋势有所认识。
第一节 制造业的发展概况
一、概念 (1)制造(Manufacturing) 制造是一种将物料、能量、资金、 人力资源、信息等有关资源,按照社会的需求转变为新的、有更 高应用价值的有形物质产品和无形软件、服务等产品资源的行为 和过程。 国际生产工程研究学会(CIRP)的定义:“制造是一个涉及制造工 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”。 (2)制造系统(Manufacturing System) 制造过程及其所涉及 的硬件(包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置)以 及有关的软件(包括制造理论、制造工艺、制造方法和制造信息 等),组成了一个具有特定功能的有机整体,称为制造系统。
先进制造技术
制造:制造的概念有狭义和广义之分狭义的制造:系统生产车间内与物流有关的加工和装配过程广义的制造:包含市场分析、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产周期内一系列相关联系的生产活动。
制造系统:指由制造过程及其涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。
这里所指的制造过程,即为产品的经营规划、开发研制、加工制造和控制管理的过程;所谓的硬件包括生产设备、工具和材料、能源以及各种辅助装置;而软件则包括制造理论、制造工艺和方法及各种制造信息等。
制造技术的发展经历了五个发展时期:工厂式生产时期、工业化规模生产时期、刚性自动化发展时期、柔性自动化发展时期、综合自动化发展时期。
先进制造技术的内涵:是在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源、以及现代管理技术的成果,将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
与传统制造技术的比较,先进制造技术具有如下特征:系统性、广泛性、集成性、动态性、实用性若从系统工程的观点分析,现代设计技术是一个由时间维、逻辑维、方法维共同组成的三维系统时间维:反映按时间顺序的设计过程,分为产品规划、方案设计、技术设计、施工设计四个设计阶段计算机辅助设计(CAD)技术包含的内容:利用计算机进行产品的造型、装配、工程图绘制以及相关文档的设计;进行产品渲染、动态显示;对产品进行工程分析,如有限元分析、优化设计、可靠性设计、运动学及动力学仿真等。
计算机辅助设计的关键技术:产品的造型建模技术、单一数据库与相关性设计、NURBS(非均匀有理B样条)曲面造型技术、CAD与其他CAX系统的集成技术、标准化技术优化必须具备两个条件: 存在一个优化目标;具有多个方案可供选择。
先进制造技术课件文字
二、快速成型技术的发展
快速成型制造技术20世纪80 年代起源于日本,很快发展到美国 和西欧。1988年,美国 3DSistems公司首次推出了商业 化的快速原型制造设备。之后于上 世纪90年代逐渐在美国、日本等 发达国家普及。
国内快速原型技术发展状况:
中国于1993年首次发表了快速原 型技术的文章,同年于北京首次展出 我国自己设计制造的快速原型制造设 备。清华大学、西安交大、华中科技 大学、北京隆源公司等率先开展了快 速原型制造技术的研究与应用工作。
四 、现代工业产品制造技术的发展趋势
“数” 数字化 “精” 精密化 “极” 极端化 “快” 快速化 “集” 集成化 “网” 网络化 “智” 智能化 “绿” 绿色化
“数”:数字化制造
数字化制造是指将数字化技术用于产品的制 造过程,通过信息建模和信息处理来改进制造 过程,提高制造效率和产品质量,降低制造成 本所涉及的一系列活动的总称 。
“网”:网络化制造
网络化制造是以覆盖全球的计算机网络 为基础,通过数字化、信息化技术的引入, 实现制造过程相关资源跨地域、跨行业的 互通和共享,促进企业间动态、高效的协 作互动,形成众多企业共享信息化资源的 新机制,达到降低成本,提高效率,增强 竞争力的一种制造模式。
网络化制造特点:
(1) 制造环境内部的网络化,实现制造过 程的集成。(制造、装配、检测等的 集成) (2) 制造环境与整个制造企业的网络化, 实现制造环境与企业中工程设计、管理信 息系统等各子系统的集成。(结构、设计、维修、
第二章 快速成型技术
(也称RP&M技术,即Rapid Prototype Manufac-
-turing Technology)
应掌握的知识:
零件成型的方法。
先进制造技术名词解释及简答带答案
名词解释: 广义制造: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序列相互联系的生产活动。
狭义制造:是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
先进制造技术(AMT ):是指在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代管理技术的成果,将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
制造系统:是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。
工业机器人:工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机,是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备; 柔性制造技术:是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代管理技术为一体的现代制造技术。
柔性制造系统(FMS ):由若干台数控加工设备、物料运储系统和计算机控制的信息系统组成的,通过改变软件程序适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。
绿色产品(GP ):绿色产品是指在产品全生命周期内,能节约资源和能源,对生态环境无危害或少危害,且对生产者及使用者具有良好保护性的产品。
高速加工技术:是指采用超硬材料的刀具和磨具,能可靠地实现高速运动的自动化制造设备,极大地提高材料的切除率,并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术。
制造业:是指将制造资源,包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等,通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。
计算机集成制造(CIM ):借助于以计算机为核心的信息技术,将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来,使企业内的各类功能得到整体优化。
计算机集成制造系统(CIMS ):CIMS 是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上,通过计算机及其软件,将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成,是适合多品种、中小批量生产的系统。
先进制造技术第一章
年份 1831 1862 1895 1906 1925 1928 1938 1948 1952 1966 1974 1987 90年代
技术发明 发电机 汽油内燃机 公众广播电台 喷气发动机 制出雷达 制出青霉素 制出原子弹 半导体收音机 单片集成电路 光纤电缆 蜂窝移动电话 多媒体电脑 新一代芯片
年份 1872 1883 1921 1935 1935 1943 1945 1954 1959 1970 1978 1991 90年代
序
产品
发明时间(年)
发明者
14 机器人
1954
美国戴沃尔
15 人造卫星
1957
苏联
16 宇宙飞船
1961
苏联加加林
17 飞船登月
1969
美国阿波罗
18 载人航天飞机
1977
美国
19 磁悬浮列车
1965
日本 时速400~500公里/时
20 光纤通信设备
1968
美国
21 芯片
1971/1999
美国intel 950万晶体管/片
造型
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
发动机装配 发动机试验
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
10
1.1.2 制造系统
➢ 程序特性
程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤
制造系统可视为生产离散型产品的工作程序(图1-6
)
生产 技术 信息
产品 设计
产品 设计 信息
➢ 狭义制造:生产过程从原材料→成品直接起作用的那 部分工作内容,指生产车间与物流有关的加工和装配。
➢ 广义制造:不仅包括了具体的工艺过程,还包括市场 分析、产品设计、质量控制、生产过程管理、营销、售 后服务直至产品报废处理等在内的整个产品寿命周期的 全过程 。
先进制造技术名词解释
先进制造技术名词解释
先进制造技术是指为提高生产的效率和质量,利用现代科学技术开发出的高级的制造装备和方法,其中包括一系列的新的、高效的、智能化的制造技术,比如:
1. 计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM):CAD/CAM是一种利用计算机技术来开发、设计、制造和维护产品的技术。
它可以大大提高制造效率,减少成本,改善质量,缩短产品开发周期。
2. 数控技术:数控技术可以实现自动化控制,它是利用一些数字化控制装置和数据来控制机器运动的一种技术,可以更高效地进行加工,提高产品质量并缩短加工时间。
3. 模具制造技术:模具是制造零件的关键,模具制造技术可以有效地优化模具,提高模具的耐用性并缩短其加工时间。
4. 三维打印技术:三维打印技术可以有效利用三维数据,为产品提供最优化的设计,从而改善产品性能,缩短产品开发周期。
5. 智能机器人技术:智能机器人技术可以有效地替代人工,实现自动化生产,提高生产效率,降低成本,提高质量。
- 1 -。
先进制造技术
先进生产模式之智能制造一、先进制造技术的提出背景先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology, AMT)首先是由美国于22世纪80年代末提出的。
以前,美国政府只对基础研究,卫生健康、国防技术等给予经费支持,而对产业技术不予支持,主张产业技术通过市场竞争,有企业自主发展。
其结果导致了美国在经济上竞争力下降,贸易逆差剧增,日本家电、汽车大量涌入并占领了美国市场。
20世纪80年代,美国政府开始认识到问题的严重性,于1988年开始投资进行大规模“21世纪制造企业战略”研究。
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和制造技术中心计划。
1992年克林顿政府上台后,又提出先进制造技术为国家关键技术,在1994年财政年度预算中拨款14亿美元支持先进制造技术。
“先进制造技术”这个名词一经提出,立即获得欧洲各国、日本及亚洲新兴工业化国家的响应。
例如:日本与1995年1月正式启动为期19年,总投资40亿美元的智能制造系统。
先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力,对制造技术不断优化及推陈出新而形成的。
它是一个相对的、动态的概念。
二,先进制造技术的内涵和特点先进制造技术是在传统制造技术的基础上不断地吸收机械、电子、信息、材料、能源、以及现代管理技术的成果,将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,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。
先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术,其目的是满足用户个体化、多样化的市场需求,提高制造业的综合经济效益,赢得激烈的市场竞争。
为此,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,重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。
与传统的制造技术比较,先进制造技术具有以下的特征。
(1)系统性由于计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术和先进管理的技术的引入,并与传统技术的结合,使先进制造技术成为一个能驾驭生产过程中的物质流、信息流和能量流的系统工程;而传统制造技术一般只能驾驭成产过程中的物质流和能量流。
【先进制造技术】第 1 章 先进制造技术概述
( 2 )制造技术的界限分明及其专业的相互独立。 ( 3 )制造技术一般仅指加工制造的工艺方法,即制造全过程中某一 环节的技术方法。 ( 4 )制造技术一般只能控制生产过程中的物质流和能量流(原材料 到产品的物质流动过程,能量的投人、转换和消耗过程)。 ( 5 )制造技术与制造生产管理的分离。
2 .从单件生产方式发展成大量生产方式
推动这种根本变革的是两位美国人:泰勒和福特。泰勒首先提出 了以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。成为制造工程科学的 奠基人。福特首先推行所有零件都按照一定的公差要求来加工(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,实 现了以刚性自动化为特征的大量生产方式,它对社会结构、劳动分工、 教育制度和经济发展,都产生了重大的作用。 20 世纪 50 年代发展 到了顶峰,产生了工业技术的革命和创新,传统制造业及其大工业体 系也随之建立和逐渐成熟,近代传统制造工业技术体系的形成,其特 点是以机械一电力技术为核心的各类技术相互联结和依存的制造工业 技术体系。
3 .柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术 20 世纪 80 年代以来所产生的现代制造技术沿着四个方向发展:
传统制造技术的革新、拓展;精密工程;非传统加工方法;制造系统 的柔性化、集成化、智能化和网络化。由于传统制造是以机械一电力 技术为核心的各类技术相互联结和依存的制造工业技术体系,其支撑 技术的发展,决定了传统制造业的生产和技术有如下特点:
( 4 )在制造技术和工艺方法上,现代制造在发展中,其特征表现为: 重视必不可少的辅助工序,如加工前后处理;重视工艺装备,使制造 技术成为集工艺方法、工艺装备和工艺材料为一体的成套技术;重视 物流、检验、包装及储藏,使制造技术成为覆盖加工全过程的综合技 术,不断发展优质高效低耗的工艺及加工方法,以取代落后工艺;不 断吸收微电子、计算机和自动化等高新技术成果,形成 CAD 、 CAM 、 CAPP 、 CAT 、 CAE 、 NC 、 CNC 、 MIS 、 FMS 、 CIMS 、 I 解、 IMS 等一系列现代制造技术,并实现上述技术的局部或系统集成,形 成从单机到自动生产线发展 主要经历了三个发展阶段。 1. 用机器代替手工,从作坊形成; 2. 从单件生产方式发展成大量生产方式; 3. 柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术;
先进制造技术第一章
应用领域举例
航空航天领域
先进制造技术在航空航天领域的应用包括飞机发动机制造 、航空材料加工、航空电子设备等,能够提高航空航天产 品的性能和质量。
医疗器械领域
先进制造技术在医疗器械领域的应用包括医疗器械设计、 加工和制造等,能够提高医疗器械的精度和可靠性,保障 医疗安全。
模块化设计
01
将复杂系统划分为独立的功能模块,便于开发、维护和升级。
开放性原则
02
支持不同厂商、不同技术的集成,实现系统的可扩展性和互操
作性。
分层结构
03
划分为感知层、控制层、执行层和应用层,降低系统复杂性。
关键组成部分介绍
感知层
通过传感器、RFID等技术,实 现设备状态监测、环境参数采
集等功能。
成本高企
先进制造技术的研发和应用往往需要大量的资金投入,使得一些 中小企业难以承担。
未来发展趋势预测
绿色制造
环保意识的提高将推动先进制造技术向绿 色、低碳、可持续的方向发展,减少对环
境的影响。
智能化发展
随着人工智能、大数据等技术的不 断发展,未来先进制造技术将更加 智能化,实现自动化生产、智能化
管理和优化。
06
绿色低碳可持续发展战略在先进 制造中实践
绿色低碳生产理念推广
节能减排
通过改进生产工艺、提高能源利 用效率、采用清洁能源等手段, 减少制造过程中的能源消耗和污
染物排放。
绿色供应链管理
将绿色低碳理念贯穿于整个供应链, 从原材料采购、生产、运输、销售 到回收处理等环节,实现全过程的 绿色化。
先进制造技术(王隆太)名词解释1~6章全
先进制造技术(王隆太)名词解释1~6章全第一篇:先进制造技术(王隆太)名词解释1~6章全1、制造:所谓制造即为人类按照市场需求,运用主观掌握的知识和技能,借助于手工或可以利用的客观物质工具,采用有效的工艺方法和必要的能源,将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。
2、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。
3、制造业:指将制造资源,包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等,通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。
4、市场及特征:指一定期、一定地点的商品交易的场所。
特征:不确定性、国际化和全球化、新兴产业的崛起、市场质的短缺和动态的非均衡、虚拟市场和代理是未来市场的重要形式。
5、产品和特征:指提供给市场,满足人们某种欲望或需求的一切东西。
特征:个性化和多样化、寿命周期的趋短、智能化、绿色化。
6、价值工程:以产品的功能分析为核心,以科学的方法为工具,寻求功能与成本的最佳组合以获得最佳的产品价值。
V产品的价值:在价值工程中产品价值的通俗含义 V=F/CF产品功能:功用、效能、作用、用途、目的等。
C产品成本:实现功能所支付的全部费用。
7、价值工程分析对象选择的基本方法综合加权评分法、ABC分类法、价值系数分析法8、反求工程:以已有的产品为基础,进行消化、吸收并进行创新改进,使之成为新产品。
9、反求工程设计的基本步骤:分析阶段、再设计阶段、反求产品的制造阶段。
10、模型重构:根据所采用的样本几何数据在计算机内重构样本模型的技术。
11、样本重构的基本步骤:数据预处理、网格模型生成、网格模型后处理12、绿色产品:指以环境和环境资源保护为核心概念而设计产生的、可以拆卸和分解的产品,其零部件经过翻新处理后可以重新利用。
13、机械工艺流程:毛坯的成形准备阶段、车削加工阶段、表面改性处理阶段14.机械零件成形方法:受迫成形、去除成形、堆积成形15、超精密加工:包括了所有能使零件成形、位置和尺寸精度到微米和亚微米范围的机械加工方法。
先进制造技术
1.2.2 制造业在国民经济中的地位
• 1983年,日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动数控铣床,前苏联将其用于 制造核潜艇推进螺旋桨,由于加工精度提高,使得螺旋桨在水中转动时候噪 声大为下降,以至于美国的声纳无法侦测到前苏联核潜艇的动向,苏军潜艇 能很好的隐藏在海底下。该数控机床的销售,也使得苏联的装备制造业上了 一个档次,时至今日,美军的声纳也难以监听到俄军的潜艇了。
用 户 、 市 场 与 外 部 环 境
市场与销售 研究与开发 工程设计
质量控制 采购 资源管理 生产管理
车间制造 (加工、装配、 检验、输送、 存储 … )
图1-2 制造系统功能结构
制造系统特性 11
1.1.1 制造与制造技术
制造技术
在产品生产中,使原材料转化为产品过程所施行的 各种手段的总和,称为制造技术。
通常的三大产业是联合国使用的分类方法:第一产业包括农业、林业、牧业和渔业;第 二产业包括工业和建筑业,其中工业又包含制造业、采掘业、电力/煤气和水的生产和供 应业;第三产业包括金融保险等12个产业部门。 10 制造技术
1.1.2 制造系统
制造系统结构
经营管理 财务
经营管理信息流 生产管理信息流 技术信息流 物质流
制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的奠基石
20世纪兴起的核技术、空间技术、信息技术、生物医学技 术等高新技术无一不是通过制造业的发展而产生并转化为规 模生产力的。其直接结果是导致诸如集成电路、计算机、移 动通信设备、国际互联网、机器人、核电站、航天飞机等产 品相继问世,并由此形成了制造业中的高新技术产业。
7
课程“先进制造技术”
第1章
概述
Introduction
1.1 制造与制造技术
先进制造技术
3.先进制造技术的发展
2.制造技术的进步和发展:
机 械 工 程 学 院
制造技术是制造业所有技术的总称。今200年来,在市场需求的不断驱动下,制
造业的生产规模沿着“小批量-少品种-大批量-多品种变批量”的方向发展。
在科学技术高速发展的推动下,制造业的资源配置沿着“劳动密集-设备密集-信 息密集-知识密集”的方向发展。 与之相适应,制造技术的生产方式沿着 “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”的方向发展。
绿色制造(13)先进制造科技创新示范工程
4.先进制造技术相关核心技术与热点问题
3.制造自动化技术
数控技术
数控装置 ������ 进给系统 ������ 主轴系统 NC程序编制������
机 械 工 程 学 院
柔性制造系统
加工系统 ������
过程设备工况监测与控制
过程监视系统
物流系统 ������
调度与控制 ������ 故障诊断
制造、计算机辅助工艺规划、计算机辅助工程、计算机辅助检测;在经营管理领域 内的物料需求规划、制造资源规划、企业资源规划、全面质量管理等;在加工制造 领域内的直接或分布式数控、计算机数控、柔性制造单元/系统、工业机器人等。 在此期间,计算机集成制造系统、并行工程以及精益生产得到实践和推广,各种先
进的集成化、智能化加工技术和设备,如精密成型技术与设备、快速成型技术与系
制造业提高人们的物质消费水平,加快信息产业的发展,科学技术和教育事业
的发展,是农业劳动力转移和就业的重要途径,也是实现军事现代化和保障国家基 本安全的基本条件。
2.先进制造技术的地位及作用
2.先进制造技术的地位和作用:
机 械 工 程 学 院
《先进制造技术》--第一章-概论
第一章
第一章 制造业与先进制造技术
1.1 1.2 1.3 制造业的发展与挑战 先进制造技术的提出和进展 先进制造技术的内涵和体系结构
复习思考题
第一章
1.1 制造业的发展与挑战
1.1.1 制造与制造业
制造 原材料
工艺 能源
知识 技能 工具
产品
狭义制造
生产车间的加工和装配过程 包括市场分析、经营决策、产品设计 、工艺设计、加工装配、质量保证、生 产管理、市场营销、维修服务,以及产 品报废后的回收处理等整个产品周期
第一章 21世纪制造业的产品特征
•个性化和多样化 产品制造智能化 包括产品自身智能和生 产定制化、模块化,满足不同消费者喜好 •寿命周期不断缩短 摩尔定律-芯片性能每18个月提高1倍,
价格却保持不变
•智能化 包括产品自身智能和生产设施工具的智能 •绿色产品 全寿命周期无污染、低资源消耗和可回收利用
第一章
欧 共 体 • 尤里卡计划(EREKA):1988年用5亿美元资助16个欧洲 国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。 • 欧洲信息技术研究发展战略计划(ESPRIT):在13个成 员国向5500名研究人员提供了资助,明确设计原理、工 厂自动化、生产过程管理三大课题。 • 欧洲工业技术基础研究计划(BRITE):重点资助材料、 制造加工、设计以及工厂系统运作方式等研究。
的制造技术总称。
第一章
1.3.1 先进制造技术的特点
传统制造技术 先进制造技术
系统性
广泛性
仅控制生产过程 物质流和能量流
仅指将原材料变为成 品的加工工艺
能控制生产过程 物质流、信息流和能量流
贯穿从产品设计、加工制造 到产品销售的整个过程
先进制造技术完整名词解释 考试冲刺必备
1、狭义制造:生产车间的加工和装配过程。
广义制造:包括市场分析、经营决策、产品设计、工艺设计、加工装配、质量保证、生产管理、市场营销、维修服务,以及产品报废后的回收处理等整个产品周期。
2、先进制造技术的特点:先进性、广泛性、实用性、系统性、集成性、动态性、技术与管理更机密结合、先进技术强调的是实现优质高效低能清洁灵活生活、技术构成、基础技术、新型单元技术、集成技术。
3、先进制造技术的分类:现代设计技术、先进制造工艺、自动化技术、系统管理技术、发展趋势精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化4、现代设计技术:根据产品功能要求和市场竞争的需求,应用现代设计理论,结合经验,经过创造性的思维、规划及必要的设计计算,提出能满足用户、户对所需产品功能、性能要求可以用于制造的方案,并使方案付诸实施的技术。
包括计算机辅助工艺设计CAD、计算机辅助工程分析CAE、计算机辅助工艺规程设计CAPP、智能CAD 和概念、面向X的设计DFX、可靠性设计、优化设计、动态设计、有限元分析、健壮设计、精度设计、三次设计、外观造型设计、工作环境设计、模块化设计、防腐蚀设计、疲劳设计、快速原型法、价值工程、反求工程技术、质量功能配置、QFD、系统建模与仿真、虚拟设计、设计与制造集成、设计过程管理和工程数据库、创新设计、快速响应设计、并行设计、异地设计、绿色产品设计。
包括:优良性能设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计技术、绿色产品设计技术5、快速响应设计:TQCS的含义是:T-Time tomarker(产品上市时间),Q-Quality(质量),C-Cost(成本),S-Serve(服务)在这四个因素中,T是最为重要的因素。
快速响应的特点:①建立快速捕捉市场动态需求信息的决策机制②实现产品的快速设计③追求新产品的快速试制定型④推行快速响应制造的生产体系6、绿色产品:是指以环境和环境资源保护为核心概念而设计产生的可拆卸并分解的产品,起零部件经过翻新处理后,可以重新使用。
第七章先进制造技术第一、二、三节
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的立方氮化硼多晶体。
3.聚晶立方氮化硼
(PCBN/Polycrystalline Cubic Boron Nitride) 1970年问世
硬度/HV
◆ PCBN切削性能
5000
较高的硬度和耐磨性: CBN晶体结构与金刚石相 似,化学键类型相同,晶 格常数相近。CBN粉末硬 度 HV8000 , PCBN 硬 度 3000-5000。切削耐磨材料 时,其耐磨性为硬质合金 刀具的50倍,涂层硬质合 金刀具的30倍,陶瓷刀具 的25倍。
2
零件成形方法
材料成形法——进入工艺过程物料初始重量近似等于 加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑 成形等,这些方法多用于毛坯制造,但也可直接成形零 件。
材料去除法——零件的最终几何形状局限在毛坯的初 始几何形状范围内,零件形状的改变是通过去除一部分 材料,减少一部分重量来实现的。如切削与磨削,电火 花加工、电解加工等特种加工等。
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超高速切削已用于加工多种零件,下图是几种加工零件实 例,可见多种不同材料的复杂结构零件,包含自由曲面的零件 等,都已可用高速切削技术加工。航空工业中的大型铝合金机 架,使用超高速铣削,提高了加工效率,效果非常明显。
高速加工虽具有众多的优点,但由于技术复杂,且对于 相关技术要求较高,使其应用受到限制。
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高速加 工实例
加工零件示意图
高速加工切削条件
毛坯材料
NAK 80 (HRC40)
使用刀具 Ø4 球头
主轴转速 进给速度 (r/min) (mm/min)
14000
2200
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4、 高速加工的应用
先进制造技术 王隆太 扬州大学 主编 第六章新
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计算机集成制造系统CIMS
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协同特征
•协同组织形式:群体小组(Teamwork)工作方式,小组 成员由设计、工艺、制造不同代表组成,有自己责、权 、利,有自身的工作计划和目标;
•协同设计思想:强调一体化、并行地进行产品及其相关 过程的协同设计;
•协同的效率:强调“1+1>2” ,强调“工”字钢协同强 度。
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6.3.1 精益生产的历史背景
背景 ①二战后日本汽车业开始起步,丰田公司总产 量不及福特公司一天的产量; ②以福特为代表的大量生产方式,以规模带动 低成本,有较强的竞争力; ③日本面临需求不足、技术落后和资金困难。
精益生产方式: 丰田公司根据自身的特点,创立了一种独特的 多品种、小批量、高质量和低消耗的生产方式, 强调集体与协作,杜绝一切浪费,从50年代到70 年代取得了显著的成就。
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CIMS/OSA 建模层次 • 需求定义层 按用户准则描述一个企业的需求定义模型; • 设计说明层 根据企业经营需求和系统能力,对用户需求 进行重构和优化; • 实施描述层 在设计说明层基础上,对企业生产过程及系 统制造技术元件和信息技术元件物理元件进行描述。
制造技术元件:包括CAD、CAM、MRP、DNC、FMC等; 信息技术元件--包括计算机、网络、数据库、各类系
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1、制造:所谓制造即为人类按照市场需求,运用主观掌握的知识和技能,借助于手工或可以利用的客观物质工具,采用有效的工艺方法和必要的能源,将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。
2、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。
3、制造业:指将制造资源,包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等,通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。
4、市场及特征:指一定期、一定地点的商品交易的场所。
特征:不确定性、国际化和全球化、新兴产业的崛起、市场质的短缺和动态的非均衡、虚拟市场和代理是未来市场的重要形式。
5、产品和特征:指提供给市场,满足人们某种欲望或需求的一切东西。
特征:个性化和多样化、寿命周期的趋短、智能化、绿色化。
6、价值工程:以产品的功能分析为核心,以科学的方法为工具,寻求功能与成本的最佳组合以获得最佳的产品价值。
V产品的价值:在价值工程中产品价值的通俗含义V=F/CF产品功能:功用、效能、作用、用途、目的等。
C产品成本:实现功能所支付的全部费用。
7、价值工程分析对象选择的基本方法综合加权评分法、ABC分类法、价值系数分析法8、反求工程:以已有的产品为基础,进行消化、吸收并进行创新改进,使之成为新产品。
9、反求工程设计的基本步骤:分析阶段、再设计阶段、反求产品的制造阶段。
10、模型重构:根据所采用的样本几何数据在计算机内重构样本模型的技术。
11、样本重构的基本步骤:数据预处理、网格模型生成、网格模型后处理12、绿色产品:指以环境和环境资源保护为核心概念而设计产生的、可以拆卸和分解的产品,其零部件经过翻新处理后可以重新利用。
13、机械工艺流程:毛坯的成形准备阶段、车削加工阶段、表面改性处理阶段14.机械零件成形方法:受迫成形、去除成形、堆积成形15、超精密加工:包括了所有能使零件成形、位置和尺寸精度到微米和亚微米范围的机械加工方法。
16、超精密车削对刀具的要求:极高的硬度、耐用度和弹性模量,以保证刀具有很长的寿命和很高的尺寸耐用度刃口能磨得及其锋锐,人口半径p值极小,能实现超薄的切削厚度刀刃无缺陷,因切削时刃形将复印在加工表面上,而不能得到超光滑的镜面与工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低,能得到极好的加工表面完整性17、超精密切削最小切削厚度:u=0.12时,hDmin=0.322pu=0.26时,hDmin=0.249p17、超精密磨削砂轮:立方氮化硼砂轮磨削较好,立方氮化硼比金刚石有较好的热稳定性和较强的化学惰性,其热稳定性可达1250~1350℃,金刚石磨料只有700~800℃18、床身和精密导轨床身是机床的基础部件,应具有抗衰减能力强、热膨胀系数低、尺寸稳定性好的要求。
超精密床身多用人造花岗岩材料制造。
机床导轨要求有极高的直线运动精度,不能有爬行,导轨偶合面不能有磨损,因而液体静压导轨、和空气静压导轨,均具有运动平稳,无爬行,摩擦因数接近于0的热点。
19、超精密加工的支撑环境:净化的空气环境、较好的抗震动干扰环境、恒定的稳定环境。
20、高速切削加工的关键技术:高速主轴、快速进给系统、先进的机床结构、高速切削的刀具系统。
21、高速磨削加工特点:尽可能地提高切削速度、既可以用于精加工又可以用于粗加工。
22、RPM的技术原理:设计人员—CAD造型系统—CAD模型—数据文件分层切片—RPS—产品三维实体—三位数字化仪—23、RPM工艺方法:光敏液相固化法、选区片层粘结法、选区激光烧结法。
34、微细加工工艺方法:超微机械加工、光刻加工、体刻蚀加工、面刻蚀加工、LIGA技术、封接技术、分子装配技术。
35、LIGA技术工艺过程:深层同步辐射X射线光刻,把从同步辐射源放射出的具有短波长和很高平行度的X射线作为曝光光源,可在最大厚度达500um的光致抗蚀剂上生成曝光图形的三维实体、电铸成形,用曝光蚀的图形实体作为电铸用胎膜,用点沉积方法在胎膜上沉积金属以形成金属微结构零件、注射,将电铸制成的金属微结构作为注射成型的模具,即能加工出所需的微型零件。
36、表面改性技术:指采用某种工艺手段使在零件表面来改变基体表面状态,化学成分、组织结构和应力状态等,使基体表面具有不同于基体的某种特殊性能,从而达到特定使用要求的一项应用技术。
方法:激光表面改性、电子束表面改性、离子注入表面改性、37、激光加工原理和特点:原理:通过光学系统可将激光束聚焦成直径为几十微米的极小光斑,从而获得极高的能量密度。
当激光照射到工件表面时,光能被工件迅速吸收并转化为热能,致使光斑区域的金属蒸气迅速膨胀,压力突然增大,熔融物以爆炸式高速高速喷射出来,在工件内部形成方向性很强的冲击波。
激光加工就是工件在光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合过程。
特点:功率密度高,几乎可以加工任何材料、激光光斑大小可以聚焦到微米级,输出功率可以调节,因此可以精密微细加工、激光加工属于非接触加工,没有明显的机械力,没有工具损耗,可加工易变形的薄板和橡胶等弹性零件、加工速度快,热影响区域小,并可通过透明体进行加工、是属于一种瞬时的局部熔化和气化的热加工方法,其影响因素很多。
38、超声波加工基本原理:频率超过16000HZ的声波,超声波加工是利用工具端面作超声振动,通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种加工方法。
39、超声波加工装置组成:超声波发生器、超声振动系统、机床、磨料工作液及其循环系统。
应用:型腔抛磨加工、超声清洗、超声波复合加工。
40、水射流切割加工基本原理:高压水射流切割技术是以水作为携带能量的载体,用高速水射流对各种材料进行切割的一种工艺方法。
水射流切割加工设备组成:增压系统、蓄能器、喷嘴、控制系统及其辅助系统。
41、制造自动化技术内涵:狭义:生产车间内产品的机械加工和装配检验过程的自动化包括切削自动化、工件装卸自动化、工件储运自动化、零件与产品清洁及检验自动化、断削与排削自动化、装配自动化、机械故障诊断自动化。
广义:产品设计自动化、企业管理自动化、加工过程自动化和质量控制自动化等产品制造全过程以及各个环节综合集成自动化,以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时、洁净目的。
42、刚性自动化:表现在半自动和自动机床、组合机床,解决了单一品种大批量生产自动化的问题,特点:生产效率高,加工品种单一。
43、柔性自动化:满足多种小批量甚至单件生产自动化的需要。
数控技术、计算机数控、柔性制造单元、柔性制造系统等。
44、综合自动化:计算机集成系统、并行工程、精益生产、敏捷制造、45、制造自动化发展趋势:敏捷化、网络化、虚拟化、智能化、全球化、绿色化。
46、数控系统的组成及功能原理组成:数控装置、可编程控制器、进给伺服驱动装置、主轴伺服驱动装置、输入输出接口,以及机床控制面板和人机界面组成。
功能:运动轴控制和多轴控制联动功能,准备功能,即用来设定机床动作方式,包括直线插补、圆弧插补、抛物线插补等。
辅助功能:即用来规定主轴的启停、转向,冷却润滑的通断、刀库的启停等;补偿功能:刀具半径、长度、反间间隙、螺距、温度补偿等。
47、数控加工编程一般步骤:工艺处理、数值计算、编制零件加工程序单、输入数控程序、程序检验。
48、计算机辅助数控加工编程:数控语言自动编程、CAD/CAM系统数控编程49、机器人的概念组成:工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统以及位置检测机构等几个部分组成。
执行机构包括:手部、腕部、臂部、机身、机座及行走机构。
50、工业机器人的性能指标:自由度、工作空间、提取重力、运动速度、位置精度。
51、工业机器人编程技术:示教编程、离线编程、52、柔性制造系统基本概念:由两台以上加工设备、物料运储和控制系统组成,通过改变软件程序适应多品种、中小批量生产自动化制造系统组成:加工系统、工件运储系统、刀具运储系统、控制系统、其他。
53、FMS的加工系统功能要求:•工序集中,减轻物流负担,减少装夹次数;•控制功能强、扩展性好;•高刚度、高精度、高速度;•自保护与自维护性好;•使用经济性好;•对环境的适应性与保护性好。
54、加工系统的辅助装置:机床夹具、托盘、自动上下料装置。
55、FMS工件运储系统组成:工件装卸站、托盘缓冲站、自动化仓库、物料运载装置。
56、刀具运储系统的组成:刀具预调站、刀具装卸站、刀具库系统、刀具运载交换装置、计算机控制管理系统。
57、物料需求计划MRP基本思想:在需要的时间,向需要的部门,按照需要的数量,提供该部门所需的物料。
基本目标:最大限度地减少库存,降低库存成本。
工作流程:从主生产计划出发,按照产品结构展开,推算每个零部件和原材料的需求量,并根据现有库存和生产/采购过程所需的提前期,最终确定具体的生产投放和物料采购时间。
58、MRP 的信息来源:主生产计划,物料清单,库存状态文件以及用户零部件订货的独立需求。
59、MRP的输出信息包括:1下达计划订单,2计划日程改变的通知,3由于生产进度的取消或暂停,而下达订货取消或暂停通知,4输出库存状态报告,5未来一段时间的计划订单。
60、mrp的计算逻辑量有:总需求量、现有库存量、计划到货量、净需求量、计划交付量、计划投放量61、MRP2的指导思想是:把企业作为一个整体,从最优的角度出发,通过运用科学方法吧企业各种资源和产、供、销、财各个环节进行计划组织、控制和协调。
62、MRP2可分为:生产的计划控制、物流管理、财务管理三大子系统。
63、PDM(产品数据管理)的体系结构由:用户层、功能层、对象层、支持层4层组成。
64、物流系统的基本活动包括:物料加工、包装、装卸、搬运、运输、储存、流通、配送及其物流信息处理等。
65、物流配送中心是指:专门从事配送工作的物流据点,是物质的集散地。
66、物流配送一般流程:1备货2储存3分拣4加工与在包装5配送67、及时生产的目标:零库存,零废品,零故障,零准备时间,其最终目标是获取最大利益。
68、全面质量管理的内容:1产品设计过程中的质量管理2产品制造过程中的质量管理3辅助生产过程中和生产服务过程的质量管理4产品使用过程中的质量管理第六章1、计算机集成制造CIM:①企业的各个生产环节是一个不可分离的整体,需要统一考虑。
②整个企业生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工处理的过程,最终形成的产品可看做是信息的物质表现。
国际标准化组织奖CIM定义为:CIM是将企业所有人员、功能、信息和组织等诸方面集成为一个整体的生产方式。
2、计算机集成制造系统CIMS:是基于CIM历年二组成的系统,是CIM的具体实现。
3、CIMS的组成:一般认为CIMS可由经营管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自动化系统和质量保证信息系统四个功能分系统,以及计算机网络和数据库管理两个分系统组成。