先進(jìn)制造技術(shù)相關(guān)資料

1、第七章 先進(jìn)制造技術(shù) 一、教學(xué)目的 1深刻理解當(dāng)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向； 2深刻理解發(fā)發(fā)展超精加工工、微機(jī)電、超超高速加工技技術(shù)的重要意意義； 3熟悉了解制制造哲理與生生產(chǎn)模式制造造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)與評(píng)估； 4熟熟悉了解自動(dòng)動(dòng)化制造系統(tǒng)統(tǒng)、快速響應(yīng)應(yīng)制造及可持持續(xù)發(fā)展制造造戰(zhàn)略。 二、教學(xué)方法 課堂講講授。 三、教學(xué)手段 多媒體教教學(xué)。 四、學(xué)時(shí)分配 2學(xué)時(shí)時(shí)。 五、重點(diǎn)、難點(diǎn)點(diǎn) 1超精加工、微微機(jī)電、超高高速加工技術(shù)術(shù) 2自動(dòng)化制造造系統(tǒng)、快速速響應(yīng)制造及及可持續(xù)發(fā)展展制造 六、作業(yè)布置 1試論當(dāng)代機(jī)機(jī)械制造技術(shù)術(shù)的發(fā)展方向向？ 2分析超精加加工、超高速速加工基本原原理？ 3、分析自動(dòng)化化制造

2、系統(tǒng)、快快速響應(yīng)制造造及可持續(xù)發(fā)發(fā)展制造技術(shù)術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)。 七、輔導(dǎo)安排 每周55下午2：000在教學(xué)樓樓輔導(dǎo)答疑。 八、教學(xué)內(nèi)容 1、制造技術(shù)的的新發(fā)展 2、制造哲理與與生產(chǎn)模式 3、制造系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)與評(píng)估估 4、自動(dòng)化制造造系統(tǒng) 5、快速響應(yīng)制制造 6、可持續(xù)發(fā)展展制造 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的的發(fā)展與交叉叉融合，給制制造技術(shù)提出出了新的要求求，也給予了了強(qiáng)大支持。因此，涌涌現(xiàn)了許多先先進(jìn)制造技術(shù)術(shù)。超高速切切削、超精密密加工、微機(jī)機(jī)械制造等技術(shù)近年來(lái)來(lái)有了長(zhǎng)足的的發(fā)展。 制造系統(tǒng)主要由由物流、信息息流和資金流流組成。制造造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)主要對(duì)這三三個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)?？炜焖夙憫?yīng)制造造技術(shù)主要包包括產(chǎn)品的

3、快快速設(shè)計(jì)、快快速開發(fā)、快快速造及生產(chǎn)系統(tǒng)的的快速組成。先先進(jìn)制造技術(shù)術(shù)的許多重要要概念都與快快速響應(yīng)密切切關(guān)。其中主要有有快速成形制制造（RP&M，Rappid Prrototyyping & Mannufactturingg并行工程、虛擬擬制造、CIIMS、敏捷捷制造、動(dòng)態(tài)態(tài)聯(lián)盟與虛擬擬公司等。 可持續(xù)續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以以高技術(shù)努力力降低自然資資源消耗，把把環(huán)境保護(hù)與與自然資源籌考慮地發(fā)展。 7-1 制造造技術(shù)的新發(fā)發(fā)展 一、超精密加工工 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)之之所以要致力力于提高加工工精度，其主主要原因在于于：提高產(chǎn)品品性能和質(zhì)量，提提高其穩(wěn)定性性和可靠性，促促進(jìn)產(chǎn)品的小小型化，增強(qiáng)強(qiáng)零件的互換換性提

4、高裝配生產(chǎn)率率，并促進(jìn)自自動(dòng)化裝配。超超精密加工。它它是尖端技術(shù)術(shù)產(chǎn)品發(fā)展中中可缺少的關(guān)鍵加加工手段。精密、超精精密加工技術(shù)術(shù)的提高，有有力地推動(dòng)了了各種技術(shù)的發(fā)展。 精密和超精密加加工目前包含含三個(gè)領(lǐng)域： 超精密切削。如如超精密金剛剛石切削，可可加工各種鏡鏡面，它成功功地解決了高高精大型拋物面鏡的的加工，用于于激光光核聚聚變系統(tǒng)和天天體望遠(yuǎn)鏡。 精密和超精密密磨削研磨?？煽梢越鉀Q大規(guī)規(guī)模集成電路路基片的加工工和高精度硬硬磁的加工等。 精密特種加工工。如電子束束、離子束加加工，使美國(guó)國(guó)超大規(guī)模集集成電路線寬寬達(dá)0.1m(八八十年代水平平)。 二、微機(jī)械制造造技術(shù) 在機(jī)械械裝置的小型型化過(guò)程中出

5、出現(xiàn)兩類機(jī)械械，即小型機(jī)機(jī)械和微型機(jī)機(jī)械。可以樣劃分：10mmm1mmm為小型機(jī)械械,用精密加加工的方法可可以制造出來(lái)來(lái);1mm1um為型機(jī)械,需要用用硅微加工技技術(shù)或LIGGA技術(shù)等微微細(xì)加工方法法才能制造出出來(lái)；1umm1nm為納米機(jī)機(jī)械,是分子子級(jí)的零件,需采用生物物工程的方法法制造。 微型機(jī)機(jī)械不是傳統(tǒng)統(tǒng)機(jī)械的簡(jiǎn)單單微型化，而而是指集微型型機(jī)構(gòu)、微型型傳動(dòng)器以信號(hào)處理和控制制電路，甚至至外圍接口電電路、通訊電電路和電源等等于一體的微微型機(jī)系統(tǒng)。因此，微微型機(jī)械遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)統(tǒng)機(jī)械的概念念和范疇，是是基于現(xiàn)代科科學(xué)技術(shù)用嶄新的思維方方法指導(dǎo)的產(chǎn)產(chǎn)物。 三、超高速切削削通常把切削削速度比

6、常規(guī)規(guī)高5100倍以上的切切削叫做超高高速削。切削溫度通通常隨切削速速度升高而升升高，但超過(guò)過(guò)一定范圍后后，切削溫度度反而切削速度的升高高而下降。如圖示。超高速速切削的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：切屑形態(tài)將將從帶狀演變變?yōu)槠瑺罨蛩樗樾?；切削熱?5%將將被切屑帶走走；切削力至少少降低30%以上；工件非常精精密、光潔；工件表面的殘殘留應(yīng)力也小小,直接達(dá)到到精加工的要要求；單位時(shí)間材材料切削率增增加了6倍。超高高速切削目前前主要用于飛飛機(jī)、汽車及及模具工業(yè)。超超高速切削希希望刀具強(qiáng)度高、耐熱熱性能好。 超高速速機(jī)床，是實(shí)實(shí)現(xiàn)超高速切切削的前提條條件和關(guān)鍵因因素。超高速速切削對(duì)機(jī)床床的主要要求如下下： （1）要有一個(gè)個(gè)

7、適應(yīng)于超高高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主主軸部件及其其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 （2）要有一個(gè)個(gè)快速反應(yīng)的的數(shù)控伺服系系統(tǒng)和進(jìn)給部部件。 （3）高壓大流流量噴射冷卻卻系統(tǒng)。 （4）要有一個(gè)個(gè)三剛（靜靜剛度、動(dòng)剛剛度、熱剛度度）特性都很很好的機(jī)床支支承件。7-2 制造造哲理與生產(chǎn)產(chǎn)模式 在大批量制造模模式下，提高高工序效率，可可以顯著提高高生產(chǎn)率。因因此，制造技技術(shù)的許多研究，致致力于切削速速度的提高在在大批量生產(chǎn)產(chǎn)情況下，由由于生產(chǎn)準(zhǔn)備備終結(jié)時(shí)間占的比例很很少，加工的的輔助時(shí)間（如如裝卡、換刀刀時(shí)間）也經(jīng)經(jīng)過(guò)精確的設(shè)設(shè)計(jì)，因而基本加工時(shí)時(shí)間占比例較較大，提高切切削速度、加加大切深，這這些單工序優(yōu)優(yōu)化的措施，取得了良好好的效益

8、。在在多品種、中中小批量生產(chǎn)產(chǎn)類型中，上上述措施的效效益就不再是那么顯著。因因?yàn)檩o助時(shí)間間占了較大的的比重，因此此必須在如何何縮短輔助時(shí)時(shí)間方面下功夫。 從系統(tǒng)觀點(diǎn)及資資金流（見本本章第三節(jié)）來(lái)來(lái)診斷制造過(guò)過(guò)程的瓶頸問(wèn)問(wèn)題。分析在在制品滯留時(shí)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)存在如如下問(wèn)題： 批量制造中，為為防止質(zhì)量事事故、設(shè)備故故障等因素的的超量投料。 工序進(jìn)度不平平衡，設(shè)備有有閑置時(shí)間。 生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間間長(zhǎng)，如消化化圖紙、準(zhǔn)備備工裝卡具、編編制及輸入數(shù)數(shù)控程序、對(duì)對(duì)刀等。工件裝夾時(shí)間。 工件在機(jī)床工工序間的運(yùn)輸輸時(shí)間。 工件檢測(cè)時(shí)間間。 計(jì)算機(jī)機(jī)集成制造系系統(tǒng)（CIMMS）更是將將制造中的的的信息（技術(shù)術(shù)、管理、控

9、控制等信息）集成保證證了統(tǒng)一的計(jì)計(jì)劃與調(diào)度，進(jìn)進(jìn)一步縮短了了在制品通過(guò)過(guò)時(shí)間和設(shè)備備利用率。然而制造造自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)需要巨額的的投資。800年代初期，人人們對(duì)以CIIMS 為代代表的自動(dòng)化制造造系統(tǒng)寄予了了很大的希望望，認(rèn)為它能能帶來(lái)巨大的的效益。但是是，統(tǒng)計(jì)表明，制造業(yè)采采用CIMSS 的實(shí)際效效益與期望值值尚有距離。 信息高速速公路的發(fā)展展大大縮短了了人們之間的的物理距離，使使基于網(wǎng)絡(luò)的的遠(yuǎn)程計(jì)及制造成為現(xiàn)現(xiàn)實(shí)。 虛擬公司司就是當(dāng)有了了好的產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)后（技術(shù)術(shù)及市場(chǎng)均占占優(yōu)的），不不需要像規(guī)的方法那樣組組織生產(chǎn)，而而是通過(guò)計(jì)算算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在在全球范圍內(nèi)內(nèi)，選取最優(yōu)優(yōu)的制資源組成聯(lián)盟或或稱虛擬公

10、司司，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、多多媒體等技術(shù)術(shù)的支撐來(lái)協(xié)協(xié)調(diào)計(jì)、制造、裝配配、銷售活動(dòng)動(dòng)。各加盟單單位根據(jù)貢獻(xiàn)獻(xiàn)和合同分享享利潤(rùn)，當(dāng)該該產(chǎn)品市場(chǎng)壽命結(jié)束了了，虛擬公司司就解體了。 7-3 制造造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)與評(píng)估 制造系統(tǒng)主要由由物流、信息息流和資金流流組成。制造造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)主要對(duì)這三三系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。物物流就是將毛毛坯（原料）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的的流運(yùn)過(guò)程。物物流系統(tǒng)的計(jì)主要是規(guī)劃制制造系統(tǒng)的硬硬件。 信息流主主要指制造系系統(tǒng)的決策、計(jì)計(jì)劃、管理、控控制和評(píng)估活活動(dòng)中發(fā)生的的信息控制信息使制造造活動(dòng)按照決決策和計(jì)劃進(jìn)進(jìn)行，管理和和評(píng)估則是發(fā)發(fā)現(xiàn)執(zhí)行狀態(tài)態(tài)與設(shè)的偏離，以圖保保證目標(biāo)的實(shí)實(shí)現(xiàn)。 資金流是是

11、從經(jīng)濟(jì)角度度分析評(píng)估制制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)、運(yùn)行的優(yōu)優(yōu)劣，診斷效效益的瓶環(huán)節(jié)。 一、制造系統(tǒng)的的設(shè)計(jì) 制造系系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目目標(biāo)一般是滿滿足一定的生生產(chǎn)任務(wù)要求求。制造系系統(tǒng)設(shè)計(jì)的序如下： (1)需求調(diào)研研與分析 (2)建立功能能模型 (3)規(guī)劃物流流 (4)建立信息息流模型 (5)規(guī)劃制造造設(shè)備配置 (6)規(guī)劃信息息支撐系統(tǒng)硬硬件配置 (7)規(guī)劃軟件件平臺(tái)及應(yīng)用用軟件開發(fā)內(nèi)內(nèi)容 (8)規(guī)劃建設(shè)設(shè)進(jìn)度 (9)系統(tǒng)運(yùn)行行仿真 (10)項(xiàng)目概概預(yù)算 (11)系統(tǒng)資資金流評(píng)估 (12)系統(tǒng)柔柔性及風(fēng)險(xiǎn)分分析 以上步驟驟要反復(fù)交叉叉進(jìn)行，直至至所設(shè)計(jì)出來(lái)來(lái)的系統(tǒng)較為為滿意為止。 二、制造系統(tǒng)的的評(píng)估 1.系統(tǒng)運(yùn)

12、行仿仿真 2.系統(tǒng)資金流流評(píng)估 （1）設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性評(píng)估 （2）設(shè)備投資資評(píng)估（3）庫(kù)存評(píng)估估 （4）工序經(jīng)濟(jì)濟(jì)性評(píng)估 7-4 自動(dòng)動(dòng)化制造系統(tǒng)統(tǒng) 一、柔性制造系系統(tǒng) FMSS 柔性制造系統(tǒng)（FFMS-Fllexiblle Mannufactturingg Systtem）是通通過(guò)局域網(wǎng)把把數(shù)控機(jī)床(加工中中心)、座標(biāo)標(biāo)測(cè)量機(jī)、物物料輸送裝置置、對(duì)刀儀、立立體刀庫(kù)、工工件裝卸站、機(jī)器人等設(shè)設(shè)備聯(lián)結(jié)起來(lái)來(lái)，在計(jì)算機(jī)機(jī)及控制軟件件的控制下，形形成一個(gè)加工工系統(tǒng)， 根據(jù)規(guī)模模大小的不同同，F(xiàn)MS還還可以分為： a. 柔性制造造單元FMCC：規(guī)模較小小，柔性較大大，由1臺(tái)或或25臺(tái)機(jī)機(jī)床組成。 b. 柔

13、性制造造系統(tǒng)FMSS：由幾臺(tái)到到幾十臺(tái)設(shè)備備組成。 c. 柔性生產(chǎn)產(chǎn)線FML： 適應(yīng)于大大批量生產(chǎn)，生生產(chǎn)不同規(guī)格格的同類型產(chǎn)產(chǎn)品。 根據(jù)FMMS的工藝特特點(diǎn)，可分為為： a. 機(jī)械加工工FMS b. 裝配FMMS c. 鈑金加工工FMS d. 激光加工工FMS e. 熱處理FFMS f. 焊接FMMS 二、計(jì)算機(jī)集成成制造系統(tǒng) CIMS 計(jì)算機(jī)技技術(shù)的發(fā)展為為企業(yè)信息的的集成提供了了有力的工具具。企業(yè)的技技術(shù)信息、管理信息與過(guò)程程控制的集成成，可以為企企業(yè)帶來(lái)高效效率的工作，可可以避免信息息的延誤、丟失，不一一致造成的各各種損失。信信息的集成使使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的的決策更科學(xué)學(xué)和快捷，提高了對(duì)市場(chǎng)的

14、的響應(yīng)速度，生生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)調(diào)度也得到充充分的優(yōu)化，在在保證質(zhì)量和和交貨期、降低成本本等綜合方面面都增強(qiáng)了企企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能能力。 CIMSS(Compputer Integraated MManufaacturiing Syystem)一般可以分分為以下四個(gè)個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)統(tǒng)：即管理信息子系統(tǒng)（MMIS）、技技術(shù)信息子系系統(tǒng)（TISS）、自動(dòng)化化制造子系統(tǒng)統(tǒng)（MAS）、質(zhì)量保證子系統(tǒng)統(tǒng)（CAQ）及及兩個(gè)支撐系系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)絡(luò). 三、數(shù)據(jù)庫(kù)管理理系統(tǒng) 7-5 快速速響應(yīng)制造 快速響應(yīng)制造技技術(shù)主要包括括產(chǎn)品的快速速設(shè)計(jì)、快速速開發(fā)、速制制快造及生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)的快速組成。先先進(jìn)制造技術(shù)術(shù)的許多重要要概念

15、都與快快速響應(yīng)密切切相關(guān)。其中中主要有快速成形制造造（RP&MM，Rapiid Proototypping & Manuufactuuring）、并并行工程、虛擬制造、CIIMS、敏捷捷制造、動(dòng)態(tài)態(tài)聯(lián)盟與虛擬擬公司等。 一、產(chǎn)品快速開開發(fā)系統(tǒng) 1.并行工程 2.虛擬制造3.快速成形制制造 快速成成形制造包括括快速原型制制造（RP）、基基于RP的快快速模具制造造（RT，RRapid Toolingg）、快速精精鑄（Quiick Caastingg）和快速反反求工程（RReversse Enggineerring）。 二、制造系統(tǒng)的的快速重組 制造業(yè)在由市場(chǎng)場(chǎng)適應(yīng)生產(chǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變到生產(chǎn)適適應(yīng)市場(chǎng)，就就要

16、求有足夠夠的柔性。從從信息的角度講，制制造過(guò)程實(shí)際際上是制造信信息的物化過(guò)過(guò)程，我們是是否可以利用用信息的重組來(lái)達(dá)到制造造系統(tǒng)的高度度柔性呢？990年代以來(lái)來(lái)，全球經(jīng)濟(jì)濟(jì)一體化的進(jìn)進(jìn)程打破了傳統(tǒng)的地域經(jīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式式，高速信息息公路使世界界越來(lái)越小，但但對(duì)于單個(gè)企企業(yè)來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)則更加加廣闊?；谟贗NTERRNET/IINTRANNET 的設(shè)設(shè)計(jì)和制造使使制造業(yè)達(dá)到到適合市場(chǎng)的高度柔性性。 7-6 可持持續(xù)發(fā)展制造造戰(zhàn)略 以前的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)長(zhǎng)方式主要以以自然資源和和勞動(dòng)力為投投入手段。這這種粗放型經(jīng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式不僅消消耗浪費(fèi)了地地球上大量不不可再生的寶寶貴資源，而而且資源消耗耗和工業(yè)廢棄物造成的環(huán)

17、環(huán)境污染破壞壞了自然界生生態(tài)系統(tǒng)，直直接威脅人類類的生存。 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略略以高技術(shù)努努力降低自然然資源消耗，把把環(huán)境保護(hù)與與自然資源統(tǒng)統(tǒng)籌考慮地發(fā)展?？煽沙掷m(xù)發(fā)展是是人類應(yīng)享有有追求健康而而富有生產(chǎn)成成果的生活權(quán)權(quán)利，也應(yīng)該堅(jiān)持與自自然相和諧統(tǒng)統(tǒng)一的方式，而而不是憑借人人們手中的技技術(shù)和投資，采采取耗竭資源，破壞壞生態(tài)平衡和和污染環(huán)境的的方式追求這這種發(fā)展權(quán)利利。我們應(yīng)該該在創(chuàng)造當(dāng)代發(fā)展與消費(fèi)費(fèi)的時(shí)候，努努力作到使自自己的機(jī)會(huì)與與后代人的機(jī)機(jī)會(huì)平等，不不能片面自私地追求自身身的發(fā)展與消消費(fèi)，而剝奪奪后代人本應(yīng)應(yīng)享有的發(fā)展展與消費(fèi)的平平等機(jī)會(huì)。 目前看來(lái)，可持持續(xù)制造戰(zhàn)略略主要包含以以下內(nèi)容： 1綠色產(chǎn)品 產(chǎn)品的原材料料是易回收的的或重利用的的，或者易分分解而不致在在報(bào)廢后造成成對(duì)環(huán)境的污染。 產(chǎn)品在使用運(yùn)運(yùn)