現(xiàn)代先進制造技術(shù)

現(xiàn)代先進制造技術(shù)第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代制造技術(shù)：傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理技術(shù)的最新成果，將其綜合應(yīng)用于制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、清潔、靈活生產(chǎn)，取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)總稱。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代制造技術(shù)的特征：1、傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科、專業(yè)單一，界限分明，而現(xiàn)代制造技術(shù)的各學(xué)科、專業(yè)間不斷交叉融合，其界限逐漸淡化，甚至消失。2、傳統(tǒng)制造技術(shù)一般單指加工制造過程的工藝方法，而現(xiàn)代制造技術(shù)則貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修的全過程，以實現(xiàn)上市快、質(zhì)量好、成本低、服務(wù)好（TQCS），滿足不斷增長的多樣化需求。3、生產(chǎn)規(guī)模的擴大及最佳技術(shù)效果的追求，使現(xiàn)代制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，重視制造過程的簡化及合理化，產(chǎn)生了一系列技術(shù)與管理相結(jié)合的新的生產(chǎn)方式。4、現(xiàn)代制造技術(shù)應(yīng)能不斷被優(yōu)化和推陳出新，既有鮮明的時代特征，具有相對和動態(tài)的特點。第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月并行工程（CE）

CE(concurrentengineering)是一種企業(yè)組織、管理和運行的先進設(shè)計、制造模式；是采用多學(xué)科團隊和并行過程的集成化產(chǎn)品開發(fā)模式。它把傳統(tǒng)的制造技術(shù)與計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)和自動化技術(shù)相結(jié)合，在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段全面考慮產(chǎn)品生命周期中的各種因素，力爭使產(chǎn)品開發(fā)能夠一次獲得成功。從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品成本。第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月并行工程的核心內(nèi)容：1、產(chǎn)品開發(fā)隊伍重構(gòu)——將傳統(tǒng)的部門制或?qū)I(yè)組變成以產(chǎn)品為主線的多功能集成產(chǎn)品開發(fā)梯隊。它被賦予相應(yīng)的職責(zé)和權(quán)利，對所開發(fā)的產(chǎn)品負(fù)責(zé)。2、過程重構(gòu)——從傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開發(fā)流程轉(zhuǎn)變?yōu)榧傻摹⒉⑿械漠a(chǎn)品開發(fā)過程。并行過程不僅是活動的并發(fā)，更主要的是下游過程在產(chǎn)品開發(fā)早期參與設(shè)計的過程；另一方面是過程的改進，使信息流動與共享。3、數(shù)字化產(chǎn)品定義——包括兩方面，數(shù)字化產(chǎn)品模型和產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理；數(shù)字化工具定義和信息集成。4、協(xié)同工作環(huán)境——用于支持開發(fā)團隊協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)和計算機平臺。第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月逆向工程（RE）逆向工程(reverseengineering)也稱反求工程、反向工程，是在沒有原始圖樣、文檔或CAD模型數(shù)據(jù)的情況下，通過對已有的實物的工程分析和測量，得到重新制造產(chǎn)品所需的幾何模型、物理和材料特性等數(shù)據(jù)，從而復(fù)制出已有產(chǎn)品的過程。作用：產(chǎn)品仿制新產(chǎn)品設(shè)計舊產(chǎn)品的改進（改型）第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月基本步驟和關(guān)鍵技術(shù)：1、快速準(zhǔn)確測出實物零件或模型的三維輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)（表面數(shù)據(jù)化）2、根據(jù)三維輪廓數(shù)據(jù)重構(gòu)曲面。并建立完整、正確的CAD模型。流程圖：樣件——樣件三維數(shù)據(jù)獲得——數(shù)據(jù)處理——曲面生成——修整——NC代碼生成——NC加工——產(chǎn)品第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月敏捷制造(AM)它(AgileManufacturing)是一種戰(zhàn)略決策，指制造系統(tǒng)在滿足低成本和高質(zhì)量的同時，對變化莫測的市場需求的快速反應(yīng)。敏捷制造的提出背景敏捷制造的主要概念(全新企業(yè)概念全新的組織管理概念全新的產(chǎn)品概念全新的生產(chǎn)概念)敏捷制造主要特征——虛擬企業(yè)（公司）(功能的虛擬化組織的虛擬化地域的虛擬化)第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月精益生產(chǎn)(LeanProduction)

精益生產(chǎn)的出現(xiàn)----豐田汽車公司概念：在準(zhǔn)時制生產(chǎn)方式、成組技術(shù)以及全面質(zhì)量管理的基礎(chǔ)上逐步完善的，它強調(diào)以社會需求為驅(qū)動，以人為中心，以簡化為手段，以技術(shù)為支撐，以盡善盡美為目標(biāo)。主張消除不產(chǎn)生附加價值的活動和資源，從系統(tǒng)觀點出發(fā)將企業(yè)中所有的功能合理地組合；以利用最少的資源、最低的成本向顧客提供高質(zhì)量的產(chǎn)品服務(wù)，使企業(yè)獲得最大利潤和最佳的應(yīng)變能力。第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月綠色制造一、綠色制造的提出與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略二、綠色產(chǎn)品1、概念：在其生命過程（設(shè)計、制造、使用和銷毀過程）中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對環(huán)境無害或危害極少，資源利用率最高，能源消耗最低的產(chǎn)品。2、主要特征：小型化，多功能；使用安全和方便，可回收利用。3、“綠色度”——未來產(chǎn)品設(shè)計主要考慮的因素三、綠色制造綜合考慮環(huán)境影響和資源利用率的現(xiàn)代制造模式。其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期內(nèi)，廢棄資源和有害排放物最少。第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1、核心內(nèi)容：用綠色材料，綠色能源，經(jīng)過綠色的生產(chǎn)過程生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品。2、追求目標(biāo)：（1）通過資源綜合利用、短缺資源的代用、可再生資源的利用、二次能源的利用及節(jié)能降耗措施延緩資源能源的枯竭，實現(xiàn)持續(xù)利用；（2）減少廢料和污染物的生成和徘放，提高工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程和和消費過程中與環(huán)境的相容程度，降低整個生產(chǎn)活動給人類和環(huán)境帶來的風(fēng)險，最終實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的最優(yōu)化。3、實施的關(guān)鍵：技術(shù)設(shè)計企業(yè)管理第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月快速原型制造技術(shù)（RPM）一、概述1、RPM(RapidPrototypingManufacturing)：是一種基于離散/堆積原理的先進制造技術(shù)，是在計算機的控制和管理下，直接根據(jù)零件的CAD模型，采用材料堆積的方法制造原型或零件的技術(shù)。2、起源及發(fā)展趨勢二、基本原理先有CAD系統(tǒng)構(gòu)造出所需零件，然后據(jù)工藝要求，將CAD模型離散化為一定厚度的層片，在對層片進行一定處理，加入加工參數(shù)，生產(chǎn)數(shù)控代碼，最后在計算機的控制下，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式，有順序地連續(xù)加工出每個片層，并使它們自動粘接而逐步堆積成形。第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月包含四個過程：CAD數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)處理原型制造物性轉(zhuǎn)換——走向工業(yè)實際應(yīng)用的重要橋梁。包括精密鑄造、金屬噴涂制模、硅膠模鑄造、快速EDM電極、陶瓷型鑄造等多項配套制造技術(shù)，這些技術(shù)與RPM技術(shù)結(jié)合，形成快速鑄造、快速模具制造技術(shù)。三、特點及應(yīng)用1、特點（1）是一種“數(shù)字制造”（2）制造的快速性——即時制造第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）制造技術(shù)的高度集成化：集成了計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學(xué)、光學(xué)和機電加工等技術(shù)。“直接CAD制造”（4）制造的自由性（5）制造過程的高度柔性2、應(yīng)用：（1）設(shè)計校驗（2）可制造性分析和供貨詢價（3）功能驗證（4）快速工裝或直接制造實際零件第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月快速成形制模法第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月四、典型快速原型制造工藝1、光固化立體造型（SLA）2、分層物件制造（LOM）3、選擇性激光燒結(jié)（SLS）4、熔融沉積造型（FDM）5、三維印刷（3D-P）第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月光固化立體造型（SLA）

立體平版印刷固化成形示意圖1—激光發(fā)生器；2—激光束；3—軸升級臺；4—托盤；5—樹脂槽；6—光敏樹脂；7—制成件第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月分層物件制造（LOM）

物體迭層制造法示意圖1—掃描系統(tǒng)；2—光路系統(tǒng)；3—激光器；4—加熱輥;5—薄層材料；6—供料滾筒；7—工作平臺;8—回收滾筒；9—制成件；10—制成層；11—邊角料第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月熔融沉積造型（FDM）

熔絲沉積制造法示意圖1—熔絲材料；2—滾輪；3—加熱噴嘴；4—半熔狀絲料；5—制成件；6—工作臺第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇性激光燒結(jié)（SLS）選擇性激光燒結(jié)法示意圖1—粉末材料；2—激光束；3—掃描系統(tǒng)；4—透鏡；5—激光器；6—刮平器；7—工作臺；8—制成件第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月高速切削加工技術(shù)1、概述:高速切削加工是面向21世紀(jì)的一項高新技術(shù)，它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造和儀器儀表等行業(yè)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟效益，是當(dāng)代先進制造技術(shù)的重要組成部分。

第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月高速切削加工的技術(shù)特征:

高速切削是實現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù)，工序的集約化和設(shè)備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率?？梢哉f，高速切削加工是一種不增加設(shè)備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)。其技術(shù)特征主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

1）切削速度很高，通常認(rèn)為其速度超過普通切削的5～10倍：

2）機床主軸轉(zhuǎn)速很高，一般將主軸轉(zhuǎn)速在10000～20000r/min以上；

3）進給速度很高，通常達(dá)15～50m/min，最高可達(dá)90m/min

4）對于不同的切削材料和所采用的刀具材料，高速切削的含義也不盡相同；

5）切削過程中，刀刃的通過頻率（ToothPassingFreqnency）接近于“機床-刀具-工件”系統(tǒng)的主導(dǎo)自然頻率（DominantNaturalFrequency）。

第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1992年，德國Darmstadt工業(yè)大學(xué)的H.Schulz教授在CIRP上提出了高速切削加工（HighSpeedManufacturing，HSM）的概念及其涵蓋的范圍，如圖所示。認(rèn)為對于不同的切削對象，圖中所示的過渡區(qū)（Transition）即為通常所謂的高速切削范圍，這也是金屬切削工藝相關(guān)的技術(shù)人員所期待的或者可望實現(xiàn)的切削速度。第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月與傳統(tǒng)加工相比，由于高速切削顯著地提高了切削速度，從而導(dǎo)致工件與前刀面的摩擦增大并導(dǎo)致切屑和刀具接觸面溫度的提高。在該接觸點，摩擦帶來的高溫能達(dá)到工件材料的熔點，使得切屑變軟甚至液化，因而大大減小了對切削刀具的阻力，也就是減小了切削力，使得切削變得輕快，切屑的產(chǎn)生更加流暢。同時由于加工產(chǎn)生的熱量的70%～80%都集中在切屑上，而切屑的去除速度很快，所以傳導(dǎo)到工件上的熱量大大減少，提高了加工精度。高速切削加工技術(shù)的優(yōu)點主要在于：提高生產(chǎn)效率；提高加工精度和表面質(zhì)量；降低切削阻力。

第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2.汽車覆蓋件及零件模具的高速切削加工高速銑削技術(shù)在加工三維自由曲面、超硬材料方面的具有顯著優(yōu)勢。

汽車零件模具：一種型號的汽車往往需上千副模具，為了盡快適應(yīng)新車型的需要，汽車外、內(nèi)覆蓋件模具和樹脂防沖擋的成形模具等均必須縮短制作周期和降低生產(chǎn)成本。因此，高速切削加工是此類模具加工制造的首選工藝方案。模具經(jīng)過高速、少切削精加工后，鉗工修模工作量大為減少，模具制造周期可縮短40%。例如對安全門鎖的注塑模采用高速銑削加工，材料硬度為HRC54左右的模具鋼，可使用的最小刀具直徑為（φ0.6mm，最大切深可達(dá)4.8mm，加工時間為3h，表面粗糙度達(dá)Ra0.4μm，不再需要鉗工工序，大大縮短了加工時間。

第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車覆蓋件模具：汽車的內(nèi)、外覆蓋件、儀表盤等大都采用注塑模具批量制造，而這些注塑模具一般都是復(fù)雜型腔和薄殼結(jié)構(gòu)，普通的切削加工往往不能同時滿足表面粗糙度、彎曲度的精度要求，為此還需施以適當(dāng)?shù)氖止ぞ藜庸?。而采用高速切削加工，能夠帶來多方面的好處?）與傳統(tǒng)的精加工相比，進一步實現(xiàn)高精度化；2）高速切削加工的每次切除量相當(dāng)小，可以高速地實現(xiàn)多次精密切削加工，從而大大減少了人工修整的工作量，大大提高了覆蓋件模具的加工效率；3）由于切削速度極大提高，與過去的精加工工序相比，加工周期大幅度縮短。

第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、高速切削機床

在刀具直徑確定的情況下提高切削線速度，則無疑需要較高的主軸轉(zhuǎn)速；為了通過高速使得刀具的每個齒都獲得適當(dāng)?shù)倪M給率，則高的進給速度和加速度也是必須的。這一切需要全新的機床制造技術(shù)的應(yīng)用，如高速電主軸，高進給率的大螺距滾珠絲杠等。同時，為了將產(chǎn)生熱源的切屑盡快地去除，并更好地潤滑前后刀面，油霧潤滑冷卻裝置的應(yīng)用也尤為重要。顯然，為了滿足高速切削工藝的要求，首先是對機床本身提出了非常高的要求：高速切削機床必須具備足夠高的主軸轉(zhuǎn)速、高的動力學(xué)性能、以及高剛度和吸振性能。

第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月如瑞士米克朗公司開發(fā)的5軸聯(lián)動高速加工機床HSMU系列，采用了新型的人造大理石床身材料，整體成型的封閉O形結(jié)構(gòu)，為機床的吸振性和剛性打下了良好的基礎(chǔ)。大螺距的滾珠絲杠由水冷的伺服電機驅(qū)動，保證了高進給速度下機床的穩(wěn)定性。標(biāo)準(zhǔn)配置的機上激光對刀儀保證了高轉(zhuǎn)速下刀具尺寸的測量精確性，從而保證了加工精度。我國浙江萬向集團、煙臺霍富汽車鎖公司和長春一汽富奧等汽車制造及汽車零部件制造企業(yè)已引進了米克朗的高速加工中心及高速5軸聯(lián)動加工中心。第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月近十年來，上海暨華東地區(qū)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，為高速切削加工提供了巨大的市場需求。上汽集團旗下的大眾、通用、匯眾、上柴、拖內(nèi)、荻原等公司正在組建高速切削柔性生產(chǎn)線或高速銑、鏜、鉆削加工單元，用于汽車內(nèi)外覆蓋件模具及汽車發(fā)動機的切削加工。比較常用的切削參數(shù)是：主軸轉(zhuǎn)速8000～12000r/min，進給速度40～80m/min，切削深度0.01～0.05mm：毛坯材料為鑄鋼、鍛材、灰鑄鐵或鋁合金等；采用的刀具主要有高速工具鋼、硬質(zhì)合金、CBN、PCD、鈦涂層刀具或陶瓷刀具。因此，上述參數(shù)范圍內(nèi)的機床設(shè)備及刀具材料具有較大的市場需求。第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月本課程平時成績評分原則：1、平時成績占課程總評成績的比例：30%2、平時成績的構(gòu)成：課堂考勤（10%）、課后作業(yè)及平時表現(xiàn)（10%）、實驗（10%）3、具體評分方法：根據(jù)同學(xué)的每項平時成績的具體情況進行評分，如：缺勤次數(shù)、作業(yè)完成情況（是否準(zhǔn)時交及完成的質(zhì)量等）、實驗報告等。第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)要點第一章：1、了解我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2、提高模具的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化意義3、模具制造的基本要求和特點4、熟悉模具制造的工藝路線5、掌握模具的主要加工方法第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章：1、了解一般機械加工方法在模具中的應(yīng)用。（結(jié)合具體的一些模具零件加工過程，能夠運用恰當(dāng)方法）2、了解仿形加工及其控制方式；熟悉仿形銑削加工銑刀的結(jié)構(gòu)類型及各自的使用場合；仿形銑削加工的基本形式。3、坐標(biāo)鏜床加工孔系的工藝過程4、熟悉成形磨削的基本原理、成形磨削的方法；夾具成形磨削的夾具及其各自應(yīng)用場合；5、萬能夾具成形磨削的工藝尺寸換算6、處理凸模成形磨削時的磨削順序第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章：1、基本概念：生產(chǎn)過程

工藝過程

機械加工工藝過程

工序

工步

進給