機(jī)電先進(jìn)制造技術(shù)

1、先進(jìn)制造技術(shù) AMT:由微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來 的種種變化與新型系統(tǒng)，具體地說，就是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化 技術(shù)、信息技術(shù)等技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵：為了適應(yīng)時(shí)代要求，提高競爭力，對(duì)制造技術(shù)不斷進(jìn)行優(yōu) 化而形成的。先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和 現(xiàn)代管理技術(shù)等方面的成果，將其 綜合應(yīng)用與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測、管理、銷 售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活 生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭力的制造技術(shù)總稱。 其要點(diǎn)在于： 1）、 目標(biāo)是提高制造企業(yè)

2、對(duì)市場的適應(yīng)能力和競爭力；2）、強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合 ；3） 、注重信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)在整個(gè)制造過程 中的綜合應(yīng)用。 先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)：主體技術(shù)群、支撐技術(shù)群和制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施三部分。 其中，主體技術(shù)群是先進(jìn)制造技術(shù)的核心；支撐技術(shù)群包括支撐設(shè)計(jì)和制造工藝 兩方面取得進(jìn)步的一系列基礎(chǔ)性技術(shù)； 我國三層次先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)技術(shù)、新型制造單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技 術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)分類：現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)制造工藝、制造自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代生產(chǎn) 管理技術(shù)、先進(jìn)制造生產(chǎn)模式。先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概括 : 先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。它是以滿足產(chǎn)品的 質(zhì)量、性能、時(shí)間、成

3、本 / 價(jià)格綜合效益最優(yōu)為目的，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為主 體，以多種科學(xué)方法及技術(shù)為手段，研究、改進(jìn)、創(chuàng)造產(chǎn)品活動(dòng)過程所用到技術(shù) 群體的總稱。 先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)： 基礎(chǔ)技術(shù)、主體技術(shù)、支撐技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)。CAD的關(guān)鍵技術(shù)：產(chǎn)品建模技術(shù)、 單一數(shù)據(jù)庫與相關(guān)性設(shè)計(jì)、 NURBS曲面造型技術(shù)、 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與其他 CAX系統(tǒng)的集成技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。CAPP的基本概念：計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)是向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的幾何信 息和加工工藝信息等，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行編碼、編程直至最后輸出經(jīng)過優(yōu)化的零 件工藝規(guī)程的過程。派生型 CAPP系統(tǒng)的基本原理， 大多數(shù)派生型 CAPP系統(tǒng)都建在成組技術(shù)的基礎(chǔ)上，

4、 即將零件按其制造特征分為若干零件組，為每一零件組設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程， 將標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程存入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)編制一個(gè)新零件的工藝規(guī)程時(shí)先對(duì)要編 工藝規(guī)程的零件進(jìn)行分類編碼。當(dāng)把零件編碼輸入計(jì)算機(jī)后，便可檢索出相應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程。當(dāng)待編工藝規(guī)程的零件技術(shù)要求與標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程不同時(shí)，需要對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程進(jìn)行編輯修改。創(chuàng)成型 CAPP系統(tǒng)：在一個(gè) CAPP系統(tǒng)中沒有預(yù)先存入標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，將零件的工 藝規(guī)程不是依靠檢索方法生成的，而是由系統(tǒng)根據(jù)輸入零件的信息，依靠存儲(chǔ)的 信息、規(guī)則、邏輯推理和決策算法，在無人工干預(yù)的情況下自動(dòng)產(chǎn)生的。 模塊化設(shè)計(jì)概念：模塊化設(shè)計(jì)（ MD）是通過對(duì)一定范圍內(nèi)功能不同或

5、者工程相同 而性能和規(guī)格不同的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，從而劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通 過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求的設(shè)計(jì)方法。 機(jī)械模塊化設(shè)計(jì)的分類：橫系列模塊化設(shè)計(jì)、縱系列模塊化設(shè)計(jì)、跨系列模塊化 設(shè)計(jì)、全系列模塊化設(shè)計(jì)。逆向工程的內(nèi)涵：很多場合，產(chǎn)品的初始信息狀態(tài)并不是CAD模型，而是各種形式的物理模型或?qū)嵨飿蛹?，要進(jìn)行仿制或再設(shè)計(jì) ，必須以設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo)，以 現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和 創(chuàng)新思維，對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造，使之成為新產(chǎn)品。 逆向工程設(shè)計(jì)的基本方法：實(shí)物反求法、軟件反求法、影像反求法。 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的

6、類型：開發(fā)設(shè)計(jì)、變異設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)。創(chuàng)新思維模式：聯(lián)想思維、形象與抽象思維、多向性思維、綜合性思維、正向、 側(cè)向、逆向和迂回思維。優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型由設(shè)計(jì)變量、約束條件、目標(biāo)函數(shù)三個(gè)基本要素組成。在價(jià)值工程中， 產(chǎn)品價(jià)值 V與產(chǎn)品功能 F和產(chǎn)品成本 C之間的關(guān)系可表示為 V=F/C 零件成型：受迫成形、去除成形、堆積成形、生成成形。先進(jìn)制造工藝的內(nèi)容：精密、超精密加工技術(shù)，精密成形制造技術(shù)，特種加工技 術(shù)，表面工程技術(shù)。加工精度的劃分： 普通加工（10010um）、精密加工（ 103um）、高精密加工（ 30.1um）、 超精密加工（ 0.10.005um ）、極超精密加工（ =0.005um）

7、 天然金剛石刀具是目前最主要的超精密切削工具，由于它的刃口形狀會(huì)被直接反 映到被加工材料的表面上，因此金剛石刀具刃磨技術(shù)是超精密切削中的一項(xiàng)重要 技術(shù)。刃磨技術(shù)包括晶面的選擇、刃口刃磨工藝以及刃磨后刃口半徑的測量等三 個(gè)方面。研磨加工機(jī)理： 在剛性研具里注入 1um至十幾微米大小的氧化鋁和碳化硅等磨料， 在一定壓力下，通過研具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，借助磨料的微切削作用，除去微量 的工件材料，已達(dá)到高的幾何精度和低的表面粗糙度的加工方法。拋光加工機(jī)理：拋光使用的磨粒是 1um 以下的微細(xì)磨粒，微小的磨粒被拋光器彈 性夾持并研磨工件，以磨粒的微小塑性切削生成切屑為主，磨粒和拋光器與工件 的流動(dòng)摩擦使工

8、件表面的凹凸變平，同時(shí)加工液對(duì)工件有化學(xué)性溶析作用，而工 件和磨粒之間受局部高溫作用有直接的化學(xué)反應(yīng)，有助于拋光的進(jìn)行。 微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù)四種方法：離子束濺射（去除加工） 、鍍膜、注入、離子束 曝光微細(xì)加工技術(shù)：微細(xì)切削加工、微細(xì)特種加工、光刻加工直接線性驅(qū)動(dòng)： 載流導(dǎo)體在電場 （或磁場） 作用產(chǎn)生微小形變， 并轉(zhuǎn)化為微位移。 納米加工工藝主要由以下幾種： 1）、 X 射線刻蝕點(diǎn)鑄模技術(shù) ,X 射線刻蝕電鑄模技 術(shù)的特點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面： X 射線具有良好的平行性， 顯影分辨力和穿透性能， 克 服了光刻法制造的零件厚度過薄的不足；原材料的多元性，幾何圖形的任意性， 高深寬比、高精度； X 射

9、線同步輻射源比較昂貴。 2）、掃描隧道顯微加工技術(shù)，通 過掃描隧道顯微鏡的探針來操縱試件表面的單個(gè)原子，可實(shí)現(xiàn)單個(gè)原子的和分子 的搬遷、去除、增添和原子排列重組，從而實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)。3）、原子力顯微鏡機(jī)械刻蝕加工，通過增加針尖與試件表面之間的作用力，使二者接觸區(qū)域產(chǎn)生局部 結(jié)構(gòu)變化，即通過針尖對(duì)試件表面的機(jī)械刻蝕作用進(jìn)行納米加工。 4）、原子力顯 微鏡陽極氧化法加工，該工藝早期采用掃描隧道顯微鏡，后來多采用原子力顯微 鏡，主要是由于原子力顯微鏡法利用氧化反應(yīng)，操作簡單易行，刻蝕處的結(jié)構(gòu)性 能穩(wěn)定。高速加工技術(shù)的概念：是指超硬材料刀具和磨具，利用高速、高精度、高自動(dòng)化 和高柔性的制造設(shè)備，以達(dá)到提

10、高切削速度、材料切除率和加工質(zhì)量目的的先進(jìn) 加工技術(shù)激光加工技術(shù)是利用激光束對(duì)材料的光熱效應(yīng)來進(jìn)行加工的一門技術(shù)， 是涉及光、 機(jī)、電、材料及檢測等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)。離子束加工原理是在真空條件下，使離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速度聚焦后撞擊 到工件表面的加工方法，離子帶正電，其質(zhì)量比電子大數(shù)千數(shù)萬倍，一旦加速到 較高速度時(shí)， 離子束比電子束具有更大的撞擊動(dòng)能， 它是靠微觀的機(jī)械撞擊能量， 而不是靠動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能來加工的。離子束加工的特點(diǎn)： 1）離子刻蝕可達(dá)到納米級(jí)的加工精度。 2）污染少，特別用 于對(duì)易氧化的金屬，合金材料和高純度半導(dǎo)體材料加工。3）加工應(yīng)力、熱變形等極小，加工質(zhì)量高， 適合

11、對(duì)各種材料和低剛度零件加工 4）離子束加工設(shè)備價(jià)格高、 加工成本高而效率低，因此其應(yīng)用受到一定的限制。離子束加工的應(yīng)用： 目前用于改變零件尺寸和表面物理力學(xué)性能的離子束加工有： 用于在工件上做去除加工的離子刻蝕加工； 用于給工件表面涂覆的離子鍍膜加工； 用于表面改性的離子注入加工等?？焖俪尚椭圃旒夹g(shù)的基本原理：先用三維CAD軟件設(shè)計(jì)出所需要零件的計(jì)算機(jī)三維曲面或?qū)嶓w模型；然后根據(jù)工藝要求，將計(jì)算機(jī)內(nèi)的三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分層切 片，得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)據(jù)此信息控制激光束有選擇性地切割一層 一層的紙，或燒結(jié)一層接一層的粉末材料，或固化一層又一層的液態(tài)光敏樹脂， 或用噴嘴噴射一層又一層的熱熔

12、材料或粘接劑，形成一系列具有一個(gè)微小厚度的 片狀實(shí)體；在采用溶結(jié)、聚合、黏結(jié)等手段使其逐層堆積成一體，便可以制造出 所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品樣件、模型或模具?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)的特點(diǎn)：制造過程柔性化、產(chǎn)品開發(fā)快速化、可以制造任意復(fù) 雜的三維幾何實(shí)體、制造過程中實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化、材料來源廣泛、發(fā)展的可持續(xù) 性?？焖俪尚拖到y(tǒng)可以分為兩大類：基于激光或其他光源的成形技術(shù)，如立體光刻SLA）、分層實(shí)體制造 （ LOM）、選擇性激光燒結(jié) （ SLS）等；基于噴射的成型技術(shù)，如熔融沉積成形（ FDM）、三維印刷（ 3DP）等。 綠色制造技術(shù)的概念：綠色制造技術(shù)（ MFE）是在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的 前提下，綜合考

13、慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品在設(shè) 計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品周期中，對(duì)環(huán)境的影響（負(fù) 面）最小，資源效率追高。 綠色制造涉及的三個(gè)問題：一是制造問題，包括產(chǎn)品壽命周期全過程；二是環(huán)境 保護(hù)問題；三是資源優(yōu)化利用問題。 綠色加工可分為節(jié)約資源的加工技術(shù)和環(huán)保型加工技術(shù)；綠色加工技術(shù)主要從選 材、生產(chǎn)加工方法、加工設(shè)備三個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)。 干式切削的刀具材料只要有超細(xì)硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石等超 硬度材料。數(shù)控機(jī)床的組成：一般由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、強(qiáng)電控制柜 、機(jī)床 本體和各類輔助裝置組成。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床和傳統(tǒng)機(jī)床的比較：并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床

14、具有剛度高、動(dòng)態(tài)性能好、機(jī)床 的模塊化程度高、易于重構(gòu)以及機(jī)械機(jī)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，是新一代機(jī)床結(jié)構(gòu)的重要 發(fā)展方向。工業(yè)機(jī)器人的性能特征：運(yùn)動(dòng)自由度、工作空間、提取重力、運(yùn)動(dòng)速度、位置精 度。機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成：由控制計(jì)算機(jī)、示教盒、操作面板、存儲(chǔ)器、檢測傳感 器、 I/O 接口、通信接口等部分組成。柔性制造系統(tǒng)的定義：柔性制造系統(tǒng)就是由若干臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)輸裝置 和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，并能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)品種的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，以 適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。 加工系統(tǒng)常用配置形式：互替式機(jī)床配置、互補(bǔ)式配置、混合式配置。 雙臂機(jī)器手：鉤手、抱手、伸縮手、叉手工件裝卸站在

15、 FMS入口處 刀具運(yùn)載交換工具：換刀機(jī)械手、換刀機(jī)器人、運(yùn)載小車 自動(dòng)導(dǎo)向小車：有軌小車、線導(dǎo)小車、光導(dǎo)小車、遙控小車 柔性制造系統(tǒng)中的刀具交換通常由換刀機(jī)器人或刀具輸送小車來完成。 自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)組成：傳感器、測量電路、顯示記錄裝置調(diào)節(jié)、執(zhí)行裝置和電源。 傳感器由敏感元件、傳感元件及測量轉(zhuǎn)換電路三部分組成。物料需求計(jì)劃（ MRP）、制造資源規(guī)劃（ MRP）2 物料需求計(jì)劃是針對(duì)改善傳統(tǒng)的 庫存計(jì)劃與控制而提出的一種新的思想。經(jīng)過進(jìn)一步發(fā)展，又增加了生產(chǎn)能力計(jì) 劃于生產(chǎn)活動(dòng)控制等功能，并且集成了企業(yè)中生產(chǎn)、財(cái)務(wù)、銷售、技術(shù)、采購等 子系統(tǒng)，逐漸形成了一個(gè)閉環(huán)的反饋系統(tǒng)。此時(shí)物料需求計(jì)劃的含義已轉(zhuǎn)變成制 造資源規(guī)劃，該系統(tǒng)是一種以計(jì)劃控制為主體的計(jì)算機(jī)輔助企業(yè)管理系統(tǒng)。 企業(yè)資源規(guī)劃 ERP定義為：一種進(jìn)行高效規(guī)劃與控制全部所所需資源的獲取、制 作、采購的方法，并在制造、分配或服務(wù)過程中考慮顧客的訂單。準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)（JIT ）又稱為準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)或及時(shí)生產(chǎn)， 它原本是物料管理中的一個(gè)概念， 指的是必要的零件、以必要的數(shù)量、在必要的時(shí)間送到生產(chǎn)位置，并且只把所需 要的零件、只以所需要的數(shù)量、只在正好需要的時(shí)間送到生產(chǎn)位置。管理軟件 PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理定