先进制造技术CAI34学时总结141150.pptx
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先进制造技术课件
工业机器人编程与操作实践
工业机器人概述
工业机器人是一种能够自动执 行工作任务的机器装置，具有 高度的灵活性、精确性和可靠 性，广泛应用于焊接、装配、 搬运、喷涂等领域。
工业机器人编程技 术
工业机器人编程是实现机器人 自动化作业的关键技术，包括 示教编程、离线编程和自主编 程等方式，通过编程实现对机 器人运动轨迹、作业顺序和作 业参数等控制。
05 精益生产与持续改进方法
精益生产理念及实施步骤
精益生产理念
追求卓越、消除浪费、持续改进、 全员参与。
实施步骤
明确目标、识别价值流、消除浪费、 持续改进。
关键成功因素
领导层的支持、员工的参与、持续 改进的文化。
价值流图分析和改善措施
价值流图分析
识别生产过程中的价值流和非价值流，找出浪费和瓶颈。
发展历程
从手工制造到机械制造，再到数字化、 智能化制造，先进制造技术经历了多 个发展阶段，不断推动着制造业的转 型升级。
特点及优势分析
特点
高精度、高效率、高柔性、集成化、 智能化等。
优势分析
先进制造技术能够显著提高生产效率 、降低生产成本、提高产品质量和一 致性，同时能够满足个性化、定制化 生产需求，提升企业竞争力。
循环经济模式
以资源节约和循环利用为特征， 通过废弃物回收、再生利用等手 段，将经济活动组织成一个“资 源-产品-再生资源”的反馈式流 程。
清洁生产技术与循环 经济的关系
清洁生产是实现循环经济的基础 和手段，而循环经济则为清洁生 产提供了更广阔的应用空间和政 策支持。
企业实施绿色制造战略路径选择
加强绿色技术创新
增材制造的应用领域
增材制造技术广泛应用于航空、医疗、汽车等领域，如制造飞机发动机零件、人体植入物 、汽车轻量化零件等。
先进制造技术的知识及其应用.ppt
3.工艺1机1.4器人工的业分机类器人
按系统功能分类： 专用机器人、通用机器人、示教再现机器人、智能机器人
按结构形式分类： 直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人、关节机器人。
按驱动方式分类：气压传动机器人、液压传动机器人、电力传动 机器人。
按承担工作任务性质可分为：搬运机器人和作业机器人。
虽然工业机器人品种繁多，但从设计与使用角度出发，工业机器 人的主要技术性能参数包括：运动自由度、工作空间、工作负荷、 运动速度、位置精度。
11.4 工业机器人
11.4.2 工业机器人的应用 工业机器人的最初应用主要是对人体有危险或危害的
操作环境。 今天，在现代制造业中，利用机器人能扩大机械制造
系统的功能和范围，以及提高自动化程度，是实现柔性 自动化的基本设备。
机 床 本 体
置
检测反馈装置
图11-2 数控机床的基本组成
11.1 数控加工技术
11.1.3 数控机床的分类
数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查，就 有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法：
按工艺用途分类 切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、 加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。 成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。 特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激 光加工机等。 其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。
11.1 数控加工技术
– 全闭环数控系统
• 全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直 接对运动部件的实际位置进行检测。
CNC 插补 指令
位置控制单元 + -
位置控制调节器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
机械执行部件
先进制造技术第五章课件
运筹学、排队论、线性规划、系统论得到应用； 日本丰田汽车公司推出及时生产生产方式。
10
现代生产管理阶段 时间段: 20世纪70年代至今。
主要管理技术: 物料需求计划MRP用于生产计划与控制； 在MRP基础上发展成为集采购、库存、生产、销售、财 务等为一体的制造资源计划MRPII管理方法； 为适应全球经济发展，在MRPII的基础上又出现了以供 应链为核心的企业资源计划ERP管理模式。
22
3, 4, 6, 7, 8, 9周需求量为零, 而5, 10周需求量为90和30。所以这种需求不 连续是离散的, 并且各周消耗量又不同, 库存消耗是不稳定的。在这种情 况下, 第3,4, 6, 7, 8, 9周虽然没有需求, 库存甚至可以为零, 但实际上, 库 存仍然保持为100。显然, 库存产生了积压现象。因此, 离散需求物料运 用订货点方法是不合适的, 它将使库存量增大, 库存资金大量积压。所以 对于物料管理来说, 订货点方法只是其中一种技术而已, 不能将其用于所 有的物料管理
• 技术创新成为企业竞争的焦点。
12
第二节 现代生产管理信息系统
5.2.1 物料需求计划(MRP) 5.2.2 闭环MRP 5.2.3 制造资源计划(MRPII) 5.2.4 企业资源计划(ERP）
13
制造业管理面临的问题 企业可能拥有卓越的销售人员推销产品, 但是生产线上的工人却没有办法如 期交货 。 仓库库位饱和, 资金周转很慢 。 生产上所需要的原材料不能准时供应或供应不足 零部件生产不配套、积压严重 市场和客户需求多变和快速, 使企业的经营和计划系统难以适应 ……
安全库存［Safety Stock (62S）］: 20； 订货数量(Order Quantity): 90； 需求(Demand）: 15／周； 现有库存(On Hand）: 40； 计划收到(Scheduled Receipts): 第二周90。 求: (1)订货点OP。 (2)订货时间 (3)订货数量
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现代生产管理阶段 时间段: 20世纪70年代至今。
主要管理技术: 物料需求计划MRP用于生产计划与控制； 在MRP基础上发展成为集采购、库存、生产、销售、财 务等为一体的制造资源计划MRPII管理方法； 为适应全球经济发展，在MRPII的基础上又出现了以供 应链为核心的企业资源计划ERP管理模式。
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3, 4, 6, 7, 8, 9周需求量为零, 而5, 10周需求量为90和30。所以这种需求不 连续是离散的, 并且各周消耗量又不同, 库存消耗是不稳定的。在这种情 况下, 第3,4, 6, 7, 8, 9周虽然没有需求, 库存甚至可以为零, 但实际上, 库 存仍然保持为100。显然, 库存产生了积压现象。因此, 离散需求物料运 用订货点方法是不合适的, 它将使库存量增大, 库存资金大量积压。所以 对于物料管理来说, 订货点方法只是其中一种技术而已, 不能将其用于所 有的物料管理
• 技术创新成为企业竞争的焦点。
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第二节 现代生产管理信息系统
5.2.1 物料需求计划(MRP) 5.2.2 闭环MRP 5.2.3 制造资源计划(MRPII) 5.2.4 企业资源计划(ERP）
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制造业管理面临的问题 企业可能拥有卓越的销售人员推销产品, 但是生产线上的工人却没有办法如 期交货 。 仓库库位饱和, 资金周转很慢 。 生产上所需要的原材料不能准时供应或供应不足 零部件生产不配套、积压严重 市场和客户需求多变和快速, 使企业的经营和计划系统难以适应 ……
安全库存［Safety Stock (62S）］: 20； 订货数量(Order Quantity): 90； 需求(Demand）: 15／周； 现有库存(On Hand）: 40； 计划收到(Scheduled Receipts): 第二周90。 求: (1)订货点OP。 (2)订货时间 (3)订货数量
《先进制造技术》PPT课件
• 设计者的主导作用 计算机不可能完全取代人 进行设计作业；
• 主要辅助完成技术设计 不可能也没有必要涉 及产品设计的所有环节。
2021/3/26
10
第二章
2.2.2 计算机辅助设计的关键技术
产品的造型建模技术 • 线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表
结构； • 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构； • 实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信
2021/3/26
逻辑维
4
第二章
现代设计技术的时间维
• 产品规划--需求分析、市场预测、可行性分析、 总体参数、制约条件和设计要求；
• 方案设计--功能原理设计，确定原理方案； • 技术设计--将产品的功能原理具体化为机器产
品及其零部件的具体结构； • 施工设计--指工程图绘制，工艺文件编写，说
明书编写等。
2021/3/26
32
第二章
3）优化设计的步骤
• 设计对象的分析 • 设计变量和设计约束条件的确定 • 目标函数的建立、 • 合适的优化计算方法的选择 • 优化结果分析
2021/3/26
33
第二章
常用优化求解方法
一维搜索法
黄金分割法 多项式逼近法
梯度法（最速下降法）
无约束 非线性 规划算
法
间接法 直接法
目标函数
使极小化函数f(x1,x2, …..,xn)
满足约束条件
不等式约束条件
gu(x1,x2,…..,xn)≤0 hv(x1,x2,…..,xn)=0
(u=1,2,…m)
(v=1,2,…p)
等式约束条件
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第二章
（1）设计变量
• 主要辅助完成技术设计 不可能也没有必要涉 及产品设计的所有环节。
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第二章
2.2.2 计算机辅助设计的关键技术
产品的造型建模技术 • 线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表
结构； • 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构； • 实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信
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逻辑维
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第二章
现代设计技术的时间维
• 产品规划--需求分析、市场预测、可行性分析、 总体参数、制约条件和设计要求；
• 方案设计--功能原理设计，确定原理方案； • 技术设计--将产品的功能原理具体化为机器产
品及其零部件的具体结构； • 施工设计--指工程图绘制，工艺文件编写，说
明书编写等。
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第二章
3）优化设计的步骤
• 设计对象的分析 • 设计变量和设计约束条件的确定 • 目标函数的建立、 • 合适的优化计算方法的选择 • 优化结果分析
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第二章
常用优化求解方法
一维搜索法
黄金分割法 多项式逼近法
梯度法（最速下降法）
无约束 非线性 规划算
法
间接法 直接法
目标函数
使极小化函数f(x1,x2, …..,xn)
满足约束条件
不等式约束条件
gu(x1,x2,…..,xn)≤0 hv(x1,x2,…..,xn)=0
(u=1,2,…m)
(v=1,2,…p)
等式约束条件
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第二章
（1）设计变量
机械制造技术基础电子课件第7章先进制造技术
7.1.4 先进制造技术的特点
5. 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 和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。
7.1.4 先进制造技术的特点
7.1.2 先进制造技术的技术构成
由图7-1可见，先进制造技术主要包括以下三个层次。
图7-1 先进制造技术体系
7.1.2 先进制造技术的技术构成
1. 基础制造技术
铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机 械加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经 济适用的技术，这些基础工艺经过优化而形成的 优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术，是先 进制造技术的核心及重要组成部分。这些基础制 造技术主要有精密下料、精密成形、精密加工、 精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效 连接技术、功能性防护涂层等。
7.1.4 先进制造技术的特点
4. 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，界限逐渐淡化甚至消 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，它可以称为“制造工程”。
7.1.4 先进制造技术的特点
3. 动态性
由于先进制造技术本身是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； 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。
《先进制造技术概论》PPT课件
2021/6/10
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3. FMF柔性制造工厂
FMF是FMS扩大达到全厂范围内的生产管理过程。机械加工过程和物料 储运过程全盘自动化。它的主要特点是： （1）分布式多级计算机系统，生产计划、日生产进度计划的生产管理 的主计算机，它与CAD/CAM系统相联，以取得自动编制加工用的数控程 序数据。 （2）FMF全部的日程计划进度和作业可以由主计算机和各级计算机通 过在线控制系统进行调整，并可以进行无人化加工。 （3）CNC机床的数量一般在十几台到几十台。可以是各种形式的加工 中心、车削中心、CNC机床等。 （4）系统可以全自动地加工各种形状、尺寸和材料的工件。全部刀具 可以自动交换、自动检测磨损或损坏的刀具，能自动更新废旧刀具。 （5）物料储运系统必须包括自动立体仓库，以满足存取为数众多的工 件和刀具的需求。系统可以从自动立体仓库中提取所需的坯料，并以 最有效的途径实现物流和进行加工。
后者是CAD模块与CAM模块的无缝集成，其系统内部通过中性 文件获取其它CAD系统的图形信息。
2021/6/10
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数控编程的内容与步骤
进行工艺处理 数值计算 编制工件的数控加工程序 制备控制介质 校核加工程序
2021/6/10
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7.2 成组技术（GT）
市场竞争日趋激烈，产品更新换代越来越快，产品品种 增多，而每种产品的生产数量却并不很多。世界上75％~80％ 的机械产品是以中小批生产方式制造的。
码位组成，每一码位包括从0到9的10个特征项号，详见图
12-1和表12-1、12-2、12-3、12-4、12-5。
➢JLBM-1系统的特点是零件类别按名称类别矩阵划分，便于
检索，码位适中，又有足够的描述信息的容量。
➢202日1/6/本10 KK系统。
《先进制造技术》PPT课件 (2)
薄层成形时收缩大,易翘曲变形; 成形薄层强度低,不同方向组织均匀性差。
X
第二章 加工域活动中的先进工艺
1. Tri-Hatch扫描法
这是一种三角形扫描固化法,扫描后三角形内部不固化,总固化面积为50%。 这种方法的特点是能极大缩短零件的制造时间,特别适合制作大零件;缺点 是固化后会引起较大的扭曲变形,最终生成零件的精度不高。
CT或MRI
CAD
STL
STL、IGES、STEP……
RP系统
第二章 加工域活动中的先进工艺
三、原型制作时的扫描路径
薄层制造是通过扫描路径的规划和控制来实现的。激光按一定的扫描模式使 材料固化或烧结,生成薄层。
SLA和SLS中普遍采用的是长线扫描方式。
优点
方式简单,计算方便; 数据存储量小。
Y
缺点
IGES 的特点
优点 支持广泛 提供全面的实体信息来精确描述3D模型。
缺点 包含大量冗余信息 不支持网格模型 基于IGES的切片算法复杂。
第二章 加工域活动中的先进工艺
②HP/GL HP/GL(Hewlett- Packard graphics language)格式图形绘图仪的标准。它 也属于面片模型。
1 . STL ( Stereo Lithography interface specification )格式
STL 最初是用于美国30Systems 公司生产的SLA 快速原型系统的一 种文件格式，目前是快速原型系统与CAD 系统之间的准行业数据交换 标准。一个STL 模型如图8 一1 所示。
STL 文件格式中每一个三角面片由四个数据项表示，即三个顶点 坐标和面片的法矢，而STL 文件就是所有三角面片的集合.STL 文件格 式有ASCll 码和二进制码两种输出形式.二进制码输出形式所占用的文 件空间比ASCll 码输出形式的小得多，但是ASCll 码输出形式直观明了、 便于检查
先进制造技术培训课程.pptx
个字。新是指本课程的内容大都是近10余年发展起 来的技术。多和杂是指本课程内容多而且庞杂，结 构不是十分清晰。变是指随着制造技术的发展，本 教材中的一些内容，甚至是概念都有可能发生变化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一章
第一章 制造业与先进制造技术
1.1 制造业的发展与挑战 1.2 先进制造技术的提出和进展 1.3 先进制造技术的内涵和体系结构 复习思考题
第一章
先进制造技术
李艳
第一章
教学内容安排
本书共有六章节 第一章 制造业与先进制造技术 第二章 现代设计技术 第三章 先进制造工艺技术 第四章 制造自动化技术 第五章 现代生产管理技术 第六章 先进生产制造模式
第一章
本课程的有关说明
1. 学时 本课程教材总学时40学时，课堂讲授40学时。
2. 特点 本门课程的特点可归纳为：新、多、杂、变几
工业化规模生产时期--19世纪，实现了批量工业化规范 生产
刚性自动化发展时期--20世纪初，以大批量生产为模式 的刚性自动化
柔性自动化发展时期--二战之后，多品种小批量柔性自 动化生产模式，包括NC、CNC、FMC、FMS等。
综合自动化发展时期-自80年代,CAD/CAM/CAP/CAE/CAT； MRP,MRPⅡ,ERP,TQM；DNC,CNC,FMC/FMS,ROBOT； CIMS,CE,LP
三大产业 农林牧业
工业 （52%） 服务业
农林牧业,工业，服务业
农业、林业、蓄禽业、水产业
制造业（45%）、建筑业、采掘业以 及电力、煤气、水的生产供应业 商业、金融、房地产、经贸等
第一章
制造业 地位
一个国家经济发展的支柱 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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一章
第一章 制造业与先进制造技术
1.1 制造业的发展与挑战 1.2 先进制造技术的提出和进展 1.3 先进制造技术的内涵和体系结构 复习思考题
第一章
先进制造技术
李艳
第一章
教学内容安排
本书共有六章节 第一章 制造业与先进制造技术 第二章 现代设计技术 第三章 先进制造工艺技术 第四章 制造自动化技术 第五章 现代生产管理技术 第六章 先进生产制造模式
第一章
本课程的有关说明
1. 学时 本课程教材总学时40学时，课堂讲授40学时。
2. 特点 本门课程的特点可归纳为：新、多、杂、变几
工业化规模生产时期--19世纪，实现了批量工业化规范 生产
刚性自动化发展时期--20世纪初，以大批量生产为模式 的刚性自动化
柔性自动化发展时期--二战之后，多品种小批量柔性自 动化生产模式，包括NC、CNC、FMC、FMS等。
综合自动化发展时期-自80年代,CAD/CAM/CAP/CAE/CAT； MRP,MRPⅡ,ERP,TQM；DNC,CNC,FMC/FMS,ROBOT； CIMS,CE,LP
三大产业 农林牧业
工业 （52%） 服务业
农林牧业,工业，服务业
农业、林业、蓄禽业、水产业
制造业（45%）、建筑业、采掘业以 及电力、煤气、水的生产供应业 商业、金融、房地产、经贸等
第一章
制造业 地位
一个国家经济发展的支柱 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
《先进制造技术》课件(全套)
26
河南省精品课程“先进制造技术”
第1章
概述
Introduction
1.3 先进制造技术的特点和发展趋势
Characteristics of Advanced Manufacturing Technology And Its Developing Trend
……
与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也 有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的 各个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产 品概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息 处理系统。
8
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重基石
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、提 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。
生产 技术 信息 产品 设计 产品 设计 信息 工艺 过程 计划 工艺 过程 信息
需求 订货 信息
综合 生产 计划
生产 计划 信息
生产 进度 计划
进度 计划 信息
作业 计划
作业 计划 信息
生产 实施
生产 结果 数据
生产 控制
生产 控制 信息
计划阶段
实施阶段
控制阶段
图1-6 制造系统的程序特性
研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使 生产活动达到最佳化。
制造业是国家安全的重要保障
美国在一段相当长时间内忽视了制造技术的发展，结果 导致经济衰退，竞争力下降，出现在家电、汽车等行业不 敌日本的局面。20世纪80年代，发生了轰动一时的“东芝 事件” 。美国重新关注制造业的发展，至 1994 年美国汽 车产量重新超过日本。
先进制造技术课件第一章28
第十七页，共27页。
第一章先进制造(zhìzào)技术概述
4、先进(xiānjìn)制造系统 先进(xiānjìn)制造生产模式 计算机集成制造系统CIMS 敏捷制造系统AMS 智能制造系统IMS 精良生产LP 并行工程CE 集成管理技术 企业资源管理ERP 基于作业的成本管理ABC
现代质量保障体系 生产率工程 制造资源快速有效集成
第十二页，共27页。
第一章先进制造技术(jìshù)概 述
（4） 、综合化 当前，制造技术正沿着综合化方向发展。例如，在切削区引入声、光、电、磁等
能量之后，可以形成超声振动切削、激光辅助切削、带电切削、磁化切削等组合化 特种切削工艺。对最基本的切削工艺加以复合，可以组成诸如电化学与机械加工的 复合、电火花与机械加工复合、电化学与超声波加工复合、电化学与电火花加工复 合等。不同的特种工艺出可能相互复合。复合工艺的特点在于发挥各自的优势，不 仅提高了质量，而且提高了工效，并求得加工能力和经济效益的统一(tǒngyī)。大力 研究和应用特种工艺，尤其是复合工艺，对于航空、航天、精密仪器材料加工难度 越来越大，零件形状越来越复杂，质量要求越来越高的待业有着十分重要的意义。
第十页，共27页。
第一章先进(xiānjìn)制造技术概 （3） 、多样述化
随着难加工材料(cáiliào)（高强度、高韧性、高脆性、耐高温及 磁性材料(cáiliào)）及精密、细小、形状复杂的零件需求迅速发展， 与此相适应的制造技术出日新月异并多样化。许多产品要求具备很 高的强度重量比；有些产品在精度、工作速度、功率及小型化方面 要求很高；有些产品则要求在高温、高压和腐蚀环境中能可靠地进 行工作。为了适应上述要求，新结构、新材料(cáiliào)和复杂形状 的精密零件不断出现，其结构形状愈来愈复杂，材料(cáiliào)韧性 愈来愈强，零件精度愈来愈高。这些需求使激光加工、电子束和离 子束加工等新方法应运而生，并得到迅速发展。
先进制造技术ppt课件
有液体静压导轨、空气静压导轨。
15
铸造过程计算机模拟
铸造过程计算机仿真 在计算机上进行虚拟浇铸，分析预测 铸液充填及凝固过程，预测不合理铸造工艺缺陷，对不同铸 造工艺方案作出最优的选择。 铸造过程仿真发展 • 60年代丹麦学者开始用计算机对铸件凝固过程进行模拟 • 随后工业国家相继开发了铸造过程计算机模拟软件，如：
德国 MACMAsoft 软件， 英国 Procast 软件， 清华大学 Flsoft 软件等。
超塑性 气压成形
19
精密冲裁 呈纯剪切分离冲裁工艺，通过模具改进提高 精度，可达IT6-9级，Ra1.6-0.4µm。
椭圆凹模
圆角凹模
三种光洁冲裁凹模结构
倒角刃口
20
精密冲裁
负间隙冲裁
带齿圈压板精冲
21
辊轧工艺 用轧辊对坯料连续变形加工工艺，生产率 高、质量好、材料消耗少。
辊锻轧制
辗环轧制
22
气冲造型
12
消失模铸造 利用泡沫塑料作为铸造模型，并在其四 周填砂，不分上下模，泡沫塑料在浇注过程中气化。
• 可避免砂型溃散 • 可消除起模斜度，减小铸件壁厚 • 能够获得表面光洁、尺寸精确 • 无飞边、少无余量精密铸件
泡沫塑料模 造型
浇注过程
铸件
13
特种铸造技术 类型：压力铸造、低压铸造、熔模铸造
9
机械零件成形方法：
• 受迫成形 在特定边界和外力约束下 成形，如铸造、锻压、粉末冶金和注射 成形等； • 去除成形 将材料从基体中分离出去 成形，如车、铣、刨、磨、电火花、激 光切割； • 堆积成形 将材料有序地合并堆积成 形，如快速原形制造、焊接等。
10
3.2.1 精密洁净铸造成形
15
铸造过程计算机模拟
铸造过程计算机仿真 在计算机上进行虚拟浇铸，分析预测 铸液充填及凝固过程，预测不合理铸造工艺缺陷，对不同铸 造工艺方案作出最优的选择。 铸造过程仿真发展 • 60年代丹麦学者开始用计算机对铸件凝固过程进行模拟 • 随后工业国家相继开发了铸造过程计算机模拟软件，如：
德国 MACMAsoft 软件， 英国 Procast 软件， 清华大学 Flsoft 软件等。
超塑性 气压成形
19
精密冲裁 呈纯剪切分离冲裁工艺，通过模具改进提高 精度，可达IT6-9级，Ra1.6-0.4µm。
椭圆凹模
圆角凹模
三种光洁冲裁凹模结构
倒角刃口
20
精密冲裁
负间隙冲裁
带齿圈压板精冲
21
辊轧工艺 用轧辊对坯料连续变形加工工艺，生产率 高、质量好、材料消耗少。
辊锻轧制
辗环轧制
22
气冲造型
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消失模铸造 利用泡沫塑料作为铸造模型，并在其四 周填砂，不分上下模，泡沫塑料在浇注过程中气化。
• 可避免砂型溃散 • 可消除起模斜度，减小铸件壁厚 • 能够获得表面光洁、尺寸精确 • 无飞边、少无余量精密铸件
泡沫塑料模 造型
浇注过程
铸件
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特种铸造技术 类型：压力铸造、低压铸造、熔模铸造
9
机械零件成形方法：
• 受迫成形 在特定边界和外力约束下 成形，如铸造、锻压、粉末冶金和注射 成形等； • 去除成形 将材料从基体中分离出去 成形，如车、铣、刨、磨、电火花、激 光切割； • 堆积成形 将材料有序地合并堆积成 形，如快速原形制造、焊接等。
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3.2.1 精密洁净铸造成形
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*1.1 制造和制造业
制造：
把原材料变换成所希望的有用产品的过程，包括市场 分析、规划设计、加工装配、营销服务和回收处理。
制造系统三要素:
硬件、软件、人员
制造业：
制造业是指对制造资源（物料、能源、设备、工具、 资金、技术、信息和人力等），按照市场要求，通过 制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业品与生 活消费品的行业。
第1章 绪论
*1.2 先进制造技术的概念与特点
先进制造技术定义 是不断吸收机械、电子、信息、能源和现代系统管 理等方面的成果，并将其应用于产品的全生命周期 中 ， 以 实 现 高 效 (Time) 、 优 质 (Quality) 、 低 耗 (Cost)、及时(Service) 、清洁(Environment) ， 提高对市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总 称。 先进制造技术的特点
*
•CAE系统的核心思想
是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规 则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散 体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对 实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解 决而理论分析又无法解决的复杂问题。
•有限元分析
是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷 工况）进行模拟。它利用简单而又相互作用的单元元 素，用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系 统。
何法（CSG）、边界表示法（B-rep）。
•特征造型：包含精度、材料、热处理、装配、性能分析等制造信
息的造型方法。 工程特征定义： 狭义工程特征：三维模型具有实体体素的拓扑关系的特征。 广义工程特征：三维模型具有几何、拓扑、精度、材料、热处理 装配、性能分析等信息的特征。
•参数造型：用尺寸约束、拓扑约束、工程（应力、性能）约束等
3.1 计算机技术在工艺设计中的应用
•工艺规划定义
也叫生产工艺流程，是指在生产过程中，利用生产工具将各 种原材料、半成品通过一定的设备、按照一定的顺序连续进 行加工，最终使之成为成品的方法与过程。
•工艺规划的原则
技术先进和经济上的合理。
•CAPP
CAPP借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行 数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工 艺过程。
定义和修改几何模型的方法。---基于特征、全尺寸约束、全数 据相关。
*2.３ 仿真分析技术
•仿 真 分 析 技 术 通 称 为 计 算 机 辅 助 工 程 CAE (Computer
Aided Engineering）。 是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈 曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等 力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一 种近似数值分析方法。
第1章 绪论
*第2章 现代产品开发设计技术
2.1 产品设计概述 2.2 数字化造型技术 2.3 仿真分析技术
*
设计是指为了完成某项工作而制定的计划和意图。
思维方式和基本规律
设计具体指Байду номын сангаас和依据
方
理
法
论
产品设计
系统化设计理论 公理化设计理论 通用化设计理论 TRIZ理论
手段
设计工具和技术
计算机辅助设计 优化设计 可靠性设计 有限元设计 工业艺术造型设计 反求工程设计 模块化设计 相似设计 健壮设计 三次设计
*3.5 CAPP技术的发展趋势
各类CAPP的特点对比
CAPP类型 修订式 生成式
专家系统
原理
适用条件
按零件形状相似特征划 零件族数较少，
分零件族,由工艺属性 族内零件项数较多，
制定标准工艺规程
零件种类和批量相对稳定。
将的推理和决策方法转 系统自动化程度较高, 换成决策模型、算法及 智能化程度较高。 程序代码，自动生成零 件的工艺规程。
* 系统性、集成性、动态发展性、前瞻性
第1章 绪论
*1.3 先进制造技术的体系与分类
先进制造技术的体系 包括设计、制造技术的主技术群；支撑技术群；制造技术 环境。 先进制造技术的分类 * 按技术等级分类 基础技术、新型单元技术、集成技术 * 按学科分类 现代设计技术、先进制造技术、自动化技术、系统管理技术
2.2 数字化造型技术
•数字化设计：
用数学方法在计算机中表达物体的形状、属性及其相互关系和 模拟特定状态 。
•数字化设计的核心内容：
产品造型——形体在计算机内部的表示——以一定结构的数据 来描述和表示三维物体的几何信息和拓扑信息。
•几何形状：用数学方法在计算机中表达物体的形状和大小。 •拓扑信息：表达几何实体中顶点、边、面的连接关系。
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*先进制造技术
总结
二零一四年十一月
*目 录
第1章 绪论 第2章 现代产品开发设计技术 第3章 现代工艺规划技术 第4章 计算机辅助制造技术 第5章 生产规划制定 第6章 柔性制造和智能制造系统 第7章 高速加工技术 第8章 非传统加工技术
*第1章 绪 论
1.1 制造业发展现状 1.1.1 制造和制造业 1.1.2 制造业的发展历程及目标 1.2 先进制造技术的概念与特点 1.2.1 先进制造技术的定义 1.2.2 先进制造技术的特点 1.3 先进制造技术的体系与分类 1.3.1 先进制造技术的体系结构 1.3.2 先进制造技术的分类 1.4 先进制造技术的目标是获得竞争优势
模拟人类专家解决问题 智能化程度高, 的推理方式和思维过程，解决复杂而专门的问题， 对现实中的问题作出判 没有确定的算法。 断和决策。
2.2 数字化造型技术
•三维造型： •线框造型：用一系列空间直线、圆弧和点描述模型的轮廓，在计
算机中生成三维映像的方法。---数据存储量小,计算量少,但图 形含意不确切,不能反映体积、面积、惯性矩等几何特征。
•曲面造型：用曲线和曲面来拟合和逼近物体表面的方法。 •实体造型：以几何造型为基础的实体造型方法。---构造实体几
2.３ 仿真分析技术
*有限元分析计算步骤 物体离散化 单元特性分析和计算 单元组集 求解方程 *有限元应用
用于工程中的复杂问题求解，如设计中的静 态分析、动态分析、热特性分析等。
*通用程序：NASTARN, ANSYS, ASKA, SAP。
第3章 现代工艺规划技术（CAPP）
3.1 计算机技术在工艺设计中的应用 3.2 修订式CAPP系统 3.3 生成式CAPP系统 3.4 专家系统CAPP 3.5 CAPP技术的发展趋势