第二節(jié)改變世界的制造技術

第三章

第二節(jié)

改變世界的制造技術

機器改變了世界

信息時代的制造業(yè)

精益求精的制造123一、機器改變了世界汽車制造業(yè)家電產(chǎn)業(yè)微納制造改變世界的制造業(yè)一、計時工具----圭表中國現(xiàn)存最早的圭表日晷日晷可分為：地平日晷赤道日晷、立晷、斜晷。

地平日晷垂直晷奧運會日晷銅壺滴漏沙漏擒縱機構擒縱機構擒縱機構擒縱機構擒縱機構記里鼓車二、車輪滾滾----汽車里程表二、車輪滾滾----汽車里程表二、車輪滾滾----汽車里程表二、車輪滾滾----汽車里程表三、計量水表三、計量水表三、計量水表IC卡水表四、照相機照相機是用于攝影的光學器械。被攝景物反射出的光線通過照相機鏡頭和控制曝光量的快門聚焦后，被攝景物在暗箱內(nèi)的感光材料上形成潛像，經(jīng)沖洗處理構成永久性的影像。暗箱的發(fā)展：

13世紀，歐洲出現(xiàn)映像暗箱（針孔成像）

1550年在此基礎上添加雙凸透鏡使映像更清晰

1558年加上光圈，清晰度大大提高

1665年可攜帶單鏡頭反光映像暗箱。公元前400年以前，針孔成像1822年，法國的涅普斯在感光材料上制出世界上第一張照片。1839年，法國的達蓋爾制成了第一臺實用的銀版照相機。1841年光學家沃哥蘭德發(fā)明了第一臺金屬機身的照相機。1860年英國的薩頓設計了帶有可轉動的反光鏡取景器的原始的單鏡頭反光照相機。1861年物理學家馬克斯威發(fā)明了世界上第一張彩色照片。1880年，英國貝克制成了雙鏡頭反光照相機。按用途分類：風光攝影照相機、印刷制版照相機、文獻微縮照相機、顯微照相機、水下照相機、航空照相機、高速照相機等數(shù)碼照相機微縮古董照相機寶麗來一次成像照相機拍立得-照相機照相機光路成像原理數(shù)碼照相機照相機快門二、信息時代的制造業(yè)自動化制造系統(tǒng)指在較少的人工直接或間接干預下，將原材料加工成零件或將零件組裝成產(chǎn)品，在加工過程中實現(xiàn)管理過程和工藝過程自動化。

自動化制造柔性制造剛性制造第二節(jié)信息時代的制造業(yè)采用自動生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品應有足夠大的產(chǎn)量，產(chǎn)品設計和工藝應先進、穩(wěn)定、可靠，并在較長時間內(nèi)保持基本不變。在大批量生產(chǎn)中采用自動線能提高勞動生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性。自動生產(chǎn)線應用范圍機械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機械裝配等自動線，也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動線。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)一、以柔克剛----告別剛性生產(chǎn)線

剛性生產(chǎn)線

柔性生產(chǎn)線工序之間無儲料裝置，工件的加工和傳送過程有嚴格的節(jié)奏性。工序之間設有儲料裝置，各工序之間節(jié)拍不必嚴格一致。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)剛性生產(chǎn)線舉例第二節(jié)信息時代的制造業(yè)柔性生產(chǎn)線舉例第二節(jié)信息時代的制造業(yè)自動線目前的發(fā)展方向：提高勞動生產(chǎn)率和增大多用性、靈活性，以適應多品種和變批生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線。數(shù)字控制機床、工業(yè)機器人和電子計算機等技術的發(fā)展，將使自動線的靈活性更大，可實現(xiàn)多品種、中小批生產(chǎn)的自動化。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)機器人焊接第二節(jié)信息時代的制造業(yè)機器人裝配第二節(jié)信息時代的制造業(yè)二、未來工廠----CIMS

computeintegratedmanufacturingsystem

計算機集成制造系統(tǒng)。CIMS是通過計算機硬軟件，綜合運用現(xiàn)代管理技術、制造技術、信息技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關的人、技術、經(jīng)營管理三要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行的復雜的大系統(tǒng)。

第二節(jié)信息時代的制造業(yè)其基本出發(fā)點：

1.企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營活動是不可分割的，要統(tǒng)一考慮。

2.整個生產(chǎn)制造過程實質(zhì)上是信息的采集、傳遞和加工處理的實現(xiàn)過程。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)CIMS構成框圖第二節(jié)信息時代的制造業(yè)CAM，計算機輔助制造系統(tǒng)NC，數(shù)控機床FMS，柔性制造系統(tǒng)CAD,計算機輔助設計系統(tǒng)CAPP，計算機輔助工藝設計系統(tǒng)MIS，管理信息系統(tǒng)CIMS相關子系統(tǒng)第二節(jié)信息時代的制造業(yè)新的含義

CIMScontemporaryintegratedmanufacturingsystem

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

將信息技術、現(xiàn)代管理技術、制造技術相結合應用于企業(yè)全生命周期各個階段，通過信息集成，過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流的集成和優(yōu)化運行，達到人、經(jīng)營和技術的集成，以加強企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)以及加快產(chǎn)品上市的時間、質(zhì)量、產(chǎn)品成本、服務、環(huán)境、靈活性為目標的生產(chǎn)管理模式，以提高企業(yè)的市場應變能力和競爭力。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)三、以假亂真----虛擬制造虛擬現(xiàn)實技術是使用感官組織仿真設備和真實或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實，使人能夠憑借直覺作用于計算機產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境。

虛擬制造技術是制造技術與仿真技術相結合的產(chǎn)物，它可以對想象中的制造活動進行仿真，不消耗現(xiàn)實資源和能量，所進行的過程是虛擬過程，生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬產(chǎn)品。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)主要作用：

1.運用軟件對制造系統(tǒng)中的要素全面仿真，使之達到前所未有的高度集成，為先進制造技術的進一步發(fā)展提供更廣大的空間，推動相關技術的不斷發(fā)展和進步。

2.可加深人們對生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的認識和理解，有利于更好的指導實踐。

3.在虛擬制造和現(xiàn)實制造的相互影響和作用過程中，可全面改進企業(yè)組織管理工作。4.可加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)以生產(chǎn)為中心以控制為中心以設計為中心.虛擬制造虛擬制造第二節(jié)信息時代的制造業(yè)四、大腦的延伸----智能制造智能制造是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)。在制造過程中能進行智能活動，如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，擴大、延伸和部分取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)使制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。可逐步設計出智能設計、智能管理等，再加上信息集成，全局優(yōu)化，逐步提高系統(tǒng)的智能化水平，最終建立智能制造系統(tǒng)。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)智能制造第二節(jié)信息時代的制造業(yè)機器人手機第二節(jié)信息時代的制造業(yè)五、神醫(yī)妙手----故障診斷診斷的目的是對于機械制造過程或者其他過程中產(chǎn)生的各種故障進行獲取、傳輸、處理、分析和解決。其工作過程：使用傳感器接收信號傳輸、處理質(zhì)量檢測故障診斷報警第二節(jié)信息時代的制造業(yè)前提了解故障模式故障分析在機械生產(chǎn)系統(tǒng)可應用于自動生產(chǎn)線、數(shù)控機床、柔性制造單元及計算機集成制造系統(tǒng)。第二節(jié)信息時代的制造業(yè)故障診斷性能指標：1）故障檢測的及時性：2）早期檢測的靈敏度：3）故障的誤報率和漏報率：4）故障分離能力：5）故障辨識能力：6）魯棒性：7）自適應能力：第三節(jié)精益求精的制造超精密加工是指被加工零件的尺寸誤差小于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm以及所用機床定位精度的分辨率和重復性高于0.01μm的加工技術，也稱為亞微米級加工技術，并向納米級加工技術發(fā)展。第三節(jié)精益求精的制造一、超精密加工技術的地位起源于美國20世紀60年代初，是為了適應現(xiàn)代高科技發(fā)展需要而興起的一種機械加工新工藝。

綜合了機械技術發(fā)展的新成果及現(xiàn)代電子技術、計算機技術和測量技術等。在航天運載工具、武器研制、衛(wèi)星研制中有重要作用。第三節(jié)精益求精的制造陀螺儀陀螺儀被廣泛用于航空、航天和航海領域。這是由于它的兩個基本特性：一為定軸性，另一是進動性，這兩種特性都是建立在角動量守恒的原則下應用。當陀螺轉子以高速旋轉時，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時，陀螺儀的自轉軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變，即指向一個固定的方向；同時反抗任何改變轉子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。當轉子高速旋轉時，若外力矩作用于外環(huán)軸，陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉動；若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸，陀螺儀將繞外環(huán)軸轉動。其轉動角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性，叫做陀螺儀的進動性。導彈陀螺儀原理導彈陀螺儀原理導彈陀螺儀原理導彈陀螺儀原理第三節(jié)精益求精的制造二、超精密加工的技術現(xiàn)狀處于領先地位的有：美國、英國、日本。他們的超精密加工技術不僅總體成套水平高，而且商品化程度也很高。第三節(jié)精益求精的制造美國

20世紀50年代末，由于航天等尖端技術發(fā)展的需要，美國首先發(fā)展了金剛石刀具的超精密切削技術，稱為“SPDT技術”并發(fā)展了相應的空氣軸承主軸的超精密機床。用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術導彈及載人飛船用球面非球面大型零件等。第三節(jié)精益求精的制造第三節(jié)精益求精的制造英國克蘭菲爾德技術學院所屬的克蘭菲爾德精密工程研究所是當今世界上精密工程的研究中心之一，是英國超精密加工技術水平的獨特代表。第三節(jié)精益求精的制造哈勃望遠鏡第三節(jié)精益求精的制造日本相對于美國、英國起步較晚，但發(fā)展速度最快。其主要研究對象為民用產(chǎn)品。在用于聲、光、圖像、辦公設備中的小型、超小型電子和光學零件的超精密加工技術方面，更加先進具有優(yōu)勢。第三節(jié)精益求精的制造中國在20世紀80年代出現(xiàn)具有世界水平的超精密機床和部件?？傮w來說，我國在超精密加工的效率、精度可靠性、加工大尺寸及技術配套性方面與國外比，還有很大的差距。第三節(jié)精益求精的制造三、面向21世紀的超精密加工技術

1.不斷探索新型超精密加工方法的機理