先进制造技术概论(PPT 50张)
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先进制造技术概述(PPT 128页)
微型机械远远超出了传统机械的概念和范畴， 是基于现代科学技术，用崭新的思维方法指导的产 物。
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
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
《先进制造技术概论》PPT课件
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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。
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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
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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。
先进制造技术概述(PPT30页).pptx
二、计算机数控（CNC）系统
1、CNC系统的基本原理 2、CNC系统的核心 3、CNC机床
CNC系统是一个位置控制系统，其主 要任务是根据加工程序及相关数据，进 行刀具与工件的相对运动控制，完成零 件的自动加工。
三、柔性制造系统
柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）源于机械加工领域， 其兼顾了生产效率和柔性这对矛盾，因此具有 强大的生命力。FMS是数控加工设备、物料运 储装置和计算机控制系统组成的柔性自动化制 造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制 造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用 于多品种、中等批量生产。所谓柔性就是通过 编程或稍加调整就可同时加工不同的工件。
3．物流系统
在FMS中流动的物料主要包括工件、刀 具、夹具、切屑及切削液。物流系统是 FMS从进口到出口，实现对上述物料自 动识别、存储、分配、输送、交换和管 理的系统。由于工件和刀具的流动频率 较高，故FMS的物流系统主要由工件流 系统和刀具流系统两部分组成。
图18-3 两种托盘交换器
第二节 现代集成制造系统CIMS
第一节 柔性自动化加工技术
制造自动化是制造业发展的标志，通常将 制造自动化的发展分为五个阶段。从早期的满 足大批大量生产要求的刚性自动化，发展到以 计算机数控为基础的柔性自动化，依靠了许多 基础单元技术、系统集成技术及其相关装备的 长足发展。其中，计算机数字控制技术 （CNC）、分布式数字控制技术（DNC）、 柔性制造系统（FMS）等的发展，已能较好地 解决多品种、中小批量的自动化加工问题。
图18-1 制造自动化发展的五个阶段
一、数控加工技术
数控机床集传统的机械制造技术、计算机技术、 现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、 网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于 一体，是现代制造技术的基础。它的广泛使用 给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结 构带来了深刻的变化。数控机床是制造业实现 自动化、柔性化、集成化生产的基础，是关系 到国家战略地位和体现国家综合国力的重要基 础性产业，其水平的高低及拥有量是衡量一个 国家工业现代化水平的重要标志。
先进制造技术概论47.ppt
制造业是现代国民经济的重要支柱，其生产总值一般占 一个国家国民生产总值的20％～55％，在一个国家的工业 生产力构成中制造技术的作用一般占60％左右。
制造业吸纳的劳动力比例很高，尤其在工业化国家中， 从事各种形式的制造活动的人口约占总人口的l／4。
我国从事制造业的人数预计到2050年将增加到1．7亿。 制造业为国民经济各部门提供所需的各种装备，为科学事 业和教育事业的发展提供重要的财力、物力支撑。
世界上各个国家经济的竞争，主要是制造业的竞争。一 个国家如果制造业发达，它的经济就强大。
1.2 先进制造技术发展史
纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的 因素是技术的推动和人类需求的牵引。科学技术的每次 重大进展都推动了制造技术的发展，而人类的需求不断 增长和变化，也促进了制造技术的不断进步。
1.2.2 先进制造技术的发展趋势
“精”是关键，“极”是焦点， “文”是新义，“数”是核心， “自”是条件，“集”是方法， “网”是道路，“智”是前景， “绿”是必然，“快”是动力， “省”是原则，“效”是追求。
这12点实质上指的就是产品、制造方法、制造过程3个不 同的方面：“精”的精确化，“极”的极端条件，“文”的人 文化，是对产品本身而言；“数”的数字化，“自”的自动化， “集”的集成化，“网”的网络化，“智”的智能化，是对所 采用的制造方法而言；而“绿”的绿色，“快”的速度，“省” 的节省，“效”的高效，是对制造过程而言。当然，源头决定 了活水，活水决定了清渠，而制造方法、制造过程与产品彼此 之间是有相互影响的。
• “精”是发展的关键——精确化
▪ 加工精度精密化
• 人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙 度等均达纳米级；
▪ 操作尺度细微化
先进制造技术概论(PPT84页)
11、 一 个 好 的 教师 ，是一 个懂得 心理学 和教育 学的人 。21.7.1306:49:3606:49Jul-2113-Jul-21
12、 要 记 住 ， 你不 仅是教 课的教 师，也 是学生 的教育 者，生 活的导 师和道 德的引 路人。 06:49:3606:49:3606:49Tuesday, July 13, 2021
展望：制造业在21世纪将出现奇迹
➢ 汽车:会跑，会飞； ➢ 飞机:更快、更安全（20倍音速,13000km/h）； ➢ 高速列车（575km/h）和磁悬浮列车430 km/h； ➢ 智能仪器装备和智能机器人:按照人们的要求高效
率、高质量地制造产品； ➢ 微型机器人:能进人血管清理垃圾、修补心脏； ➢ 分子组装技术:组装出理想性能的微器件； ➢ 掌上工具:计算机、可视电话、电视、音响和网络
第三产业33%-64%
银行、金融服务、保险 通讯、资讯 教育、医疗、保健 娱乐、旅馆、餐饮、旅游 政府 法律机构 房地产 修理与维护 商业（零售、批发） 交通、运输
1.1 制造、制造系统和制造业
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
飞机:更快、更安全
磁悬浮列车
微型机器人
机器人
可视电话
平板电脑
第1章 先进制造技术概论
先进制造技术（AMT， ——Advanced Manufacturing Technology）
源于20世纪80年代，指在制造过程和制造系统 中融合电子、信息和管理技术，以及新工艺、新材料 等现代科学技术，使材料转换为产品的过程更有效、 成本更低、更及时满足市场需求的先进的工程技术的 总称。
40_《先进制造技术概论》第一章ppt课件
●高性能的整车不断要求零部件生产企业提 升技术水平——拉动行业发展
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1.4.3 教科书和参考书
1 教材 王隆太 主编 先进制造技术 机械工业出版社，2010
2 参考书 1）（美）P.K. 迈利克 等著，于京诺等译.汽车轻量化
——材料、设计与制造 机械工业出版社，2012 2）刘光复 刘志峰等编著. 绿色设计与绿色制造.机械工
科学技术发展背景
•制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两个方向发展 •现代制造业成为技术密集、知识密集型产业 •信息成为制造业决定性因素，Intranet/Internet对制造业产生重大影响
可持续发展战略
• 资源匮泛，污染严重 • 环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价 • 由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变
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制造业
可供人们使用和消费的产品行业， 是所有与制造有关的企业群体
类别 构成比例 类别 构成比例 类别 构成比例
我
国
金属制品 3.395 食品工业 15.335 化 工 15.586
制
一般机械 8.625 纺 织 7.193 建 材 7.299
造
分
运输机械 6.424 服 装 5.018 黑色冶金 6.908
生产要素：知识、资本和劳动力
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制造业面临的六大挑战
• 快速响应市场能力的挑战－全部制造环节并行实现 • 打破组织、地域和时间壁垒的挑战－技术资源的集成 • 信息时代的挑战－信息向知识的转变（信息的收集、 储存、分析、发布和应用） • 有限的资源和日益增长的环保压力的挑战－可持续发 展（减少污染、合理资源利用） • 制造全球化和贸易自由化的挑战－可重组工程 • 技术创新的挑战－全新制造工艺和产品的开发
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1.4.3 教科书和参考书
1 教材 王隆太 主编 先进制造技术 机械工业出版社，2010
2 参考书 1）（美）P.K. 迈利克 等著，于京诺等译.汽车轻量化
——材料、设计与制造 机械工业出版社，2012 2）刘光复 刘志峰等编著. 绿色设计与绿色制造.机械工
科学技术发展背景
•制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两个方向发展 •现代制造业成为技术密集、知识密集型产业 •信息成为制造业决定性因素，Intranet/Internet对制造业产生重大影响
可持续发展战略
• 资源匮泛，污染严重 • 环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价 • 由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变
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制造业
可供人们使用和消费的产品行业， 是所有与制造有关的企业群体
类别 构成比例 类别 构成比例 类别 构成比例
我
国
金属制品 3.395 食品工业 15.335 化 工 15.586
制
一般机械 8.625 纺 织 7.193 建 材 7.299
造
分
运输机械 6.424 服 装 5.018 黑色冶金 6.908
生产要素：知识、资本和劳动力
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制造业面临的六大挑战
• 快速响应市场能力的挑战－全部制造环节并行实现 • 打破组织、地域和时间壁垒的挑战－技术资源的集成 • 信息时代的挑战－信息向知识的转变（信息的收集、 储存、分析、发布和应用） • 有限的资源和日益增长的环保压力的挑战－可持续发 展（减少污染、合理资源利用） • 制造全球化和贸易自由化的挑战－可重组工程 • 技术创新的挑战－全新制造工艺和产品的开发
先进制造技术概述共56页PPT
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
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硬件
软件
制造系统特性
转变特性
原材料 供应者 原材料 库存 零件 加工 零件 库存 转变阶段 成品 库存 最终 用户
装配
获取阶段
分配阶段
ห้องสมุดไป่ตู้
研究制造系统转变特性，主要从技术角度出发，如何使转 变过程更有效进行。
汽车生产物流示意图
压力加工
车身装配
油漆
内部装饰
变速箱装配 锻造
热处理
机械加工
熔化
自动线
发动机装配
第一章
1.1 1.2
绪论
有关制造的几个基本概念 制造业的发展及其在国民经济中的地位
1.3 先进制造技术的内涵和特点
1.1
有关制造的几个基本概念
生产与制造
制造：人类所有经济活动的基石，人类历史发展和文明进步的动力。
狭义：生产过程中从原材料→成品直接起作用的那部分工作内 容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、检验、包装等具体操 作（物质流）。 广义：制造 = 生产
制造系统结构
经营管理 用 户 、 市 场 与 外 部 环 境 财务 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
经营管理信息流 生产管理信息流 技术信息流 物质流
车间制造 （加工、装配、检 验、输送、 存储 … ）
制造系统特性
结构特性 制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分发挥效 能，必须有软件支持。
发动机试验
浇铸 造型
油漆
机械加工 热处理 驱动桥装配
底盘装配
车身安装 最后试验
压铸
轮胎装配
制造系统特性
程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤
生产 技术 信息 产品 设计 信息 工艺 过程 计划 工艺 过程 信息
产品 设计
需求 订货 信息
综合 生产 计划
生产 计划 信息
生产 进度 计划
AdvancedManufacturi ngTechnology
2010.11
课程介绍
先进制造技术概论 先进制造技术的提出、构成、特点等 先进制造加工技术 精密与超精密加工技术 超高速加工技术 制造自动化技术 微机械及其微细加工技术 先进制造新概念 先进制造模式、制造理念
课程介绍
学习方式 课堂讲授——讲授重点、难点 自学——课程内容50％自学 实践环节——收集资料并自选题目演讲、讨论 考核方法 考试或小论文
能源
制造系统的五种流
1.2 制造业的发展及其在国民经济中的地位
制造业创造了人类
1）人从猿进化而来, 人猿分离, 是由于人学会双足行走和用手制 造并使用工具。 2）中国的元谋人（170万年前的南方古猿）、非洲人早在160 万年前即开始用火，石料开采和加工，形成了原始制造业。 饮食改善促进了脑的发展。200万年前的猿人 脑容量约为 700毫升，100万年前的直立人脑容量约为1000毫升，50 万年前增加到1200毫升，1929年发现的57万年前的北京 （直立）猿人为1050毫升， 而现代人的脑容量平均为 1450毫升，现代人的大脑皮层褶皱面积为 1700-2200平 方厘米，是黑猩猩的3倍。 3）恩格斯指出：“直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工 具开始的。动物所做到的最多是收集,而人则从事生产。”
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
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。
制造系统的物质流与信息流
需求 规划 误差流 原材料 物流 能 量 流 信息流 实施 （车间或现场） 资金流 控制 产品与服务
手段包括
制造业和制造系统
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。 如机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等
制造系统是制造业的基本组成实体
第一、二、三产业的划分 第一产业 农业 林业 渔业 畜牧业 矿业 采石业 石油业 第二产业 航天航空 纺织、服装 汽车、装备、重型机械 冶金、钢铁、金属制品 食品、饮料 化工、石油精炼 计算机、半导体、电器 建筑、建材 日用消费品 玻璃、陶瓷、造纸 制药 橡胶、塑料制品 能源、电力 出版 第三产业 银行、金融服务、保险 通讯、资讯 教育、医疗、保健 娱乐、旅馆、餐饮、旅游 政府 法律机构 房地产 修理与维护 商业（零售、批发） 交通、运输
生产过程
生产要素 生产对象 （原材料） 生产资料 （直接、间接） 能源 资金 劳动力 信息（知识、技能、情报…） 生产财富
效益
有形 （产品）
无形 （服务）
+ -
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。 运用一定的知识、技能 操纵可以利用的物质、工具 采取有效的方法 ……
CIRP（国际生产工程学会1990年）定义： 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。
生产的定义
从系统的观点，生产可以定义为将生产要素转变成生产财 富并创造效益的输入输出系统。
转变效率：生产率 = 输出/输入 输入 输出
制造业在国民经济中的地位
制造业是产业革命的主力军
制造业发展的历史
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……
教材和参考文献
参考教材 王润孝主编.先进制造技术导论.科学出版社， 2004年 参考文献 [1] 张根保等.先进制造技术.重庆大学出版社，1996 [2] Mikell P. Groover. Fundamentals of Modern Manufacturing. JOHN WILEY & SONS, INC. 2002 [3] 屈贤民主编.先进制造技术.机械工业出版社， 2000 [4] 其它有关先进制造技术的文献资料