國內(nèi)外機械制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

word文檔可自由復制編輯國內(nèi)外機械制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢學院：材料學院姓名：***學號：00000000摘要：機械制造業(yè)已經(jīng)熔入電子學、信息科學、材料學、生物學、管理科學等最新科學成就，現(xiàn)代制造技術的發(fā)展趨勢有三個方面：高精度、高效自動化和特種加工。關鍵詞：現(xiàn)代機械制造技術現(xiàn)代制造技術是以傳統(tǒng)制造技術與計算機技術、信息技術、自動控制技術等現(xiàn)代高新技術交叉融合的結(jié)果，是一個集機械，電子、信息、材料、能源與管理技術于一體的新型交叉學科，它使制造技術的內(nèi)涵和水平發(fā)生了質(zhì)的變化。因此，凡是那些能夠融合當代科技進步的最新成果，最能發(fā)揮人和設備的潛力，最能體現(xiàn)現(xiàn)代制造水平并取得理想技術經(jīng)濟效果的制造技術均稱為現(xiàn)代制造技術，它給傳統(tǒng)的機械制造業(yè)帶來了勃勃生機。一國外現(xiàn)代機械制造技術的現(xiàn)狀

在產(chǎn)品設計方面，普遍采用計算機輔助產(chǎn)品設計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術；在加工技術方面，巳實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術)、自動引導小車(AGV)等．近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計算機集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。

1.1計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

它是在自動化技術、信息技術和制造技術的基礎上，通過計算機及其軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預測、產(chǎn)品設計、加工工藝、制造、管理至售后服務以及報廢處理的全部活動．因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多，是一個復雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向。其次，在集成上，它涉及的自動化不是工廠各個環(huán)節(jié)自動化的簡單疊加，而是在計算機網(wǎng)絡和分布式數(shù)據(jù)庫支持下的有機集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術集成，即信息集成和功能集成。計算機集成制造系統(tǒng)的核心技術是CAD/cAM技術。

1.2智能制造系統(tǒng)(IMS)

是指將專家系統(tǒng)、模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能技術應用到制造系統(tǒng)中，以解決復雜的決策問題，提高制造系統(tǒng)的水平和實用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學習工程技術人員的實踐經(jīng)驗和知識，并用于解決生產(chǎn)中的實際問題，從而將工人、工程技術人員多年來積累起來的豐富而又寶貴的實踐經(jīng)驗保存下來，在實際的生產(chǎn)中長期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術是人工智能。

1.3并行工程(CE)又稱同步工程或同期工程，是針對傳統(tǒng)的產(chǎn)品串行開發(fā)過程而提出的概念和方法．并行工程是集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關各種過程的系統(tǒng)方法。該方法要求開發(fā)人員從設計開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中的所有因素，包括產(chǎn)品制造工藝、質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求等。并行工程通過組成多學科的產(chǎn)品開發(fā)群組協(xié)同工作，利用各種計算機輔助工具等手段，使產(chǎn)品開發(fā)的各個階段，既有一定的時序又能并行，同時采用上、下游的各種因素共同決策產(chǎn)品開發(fā)各階段工作的方式，在產(chǎn)品開發(fā)的早期就能及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程中的問題，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增加企業(yè)競爭能力．并行工程強調(diào)在集成環(huán)境下的并行工作，因此，它是CIMS進一步發(fā)展的方向。

1.4敏捷制造(AM)又稱靈捷制造、迅速制造和靈活制造等，它是將柔性生產(chǎn)技術、熟練掌握生產(chǎn)技能和知識的勞動力與促進企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起，通過所建立的共同基礎結(jié)構(gòu)，對迅速改變或無法預見的消費者需求和市場時機作出快速響應。敏捷制造的基本原理是采用標準化和專業(yè)化的計算機網(wǎng)絡和信息集成基礎結(jié)構(gòu)，以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè)，構(gòu)成虛擬制造環(huán)境，以競爭合作為原則，在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動態(tài)選擇合作伙伴，并通過組成虛擬企業(yè)來適應持續(xù)多變、無法預料的市場變化．敏捷制造的核心是虛擬公司，虛擬公司映射為虛擬制造系統(tǒng)，虛擬制造系統(tǒng)是敏捷制造的關鍵．敏捷制造是一種戰(zhàn)略決策，它是能使各合作伙伴既保證各自的利益，又能獲得共同利益的一種全新的生產(chǎn)組織模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在發(fā)展研究中[1]．二我國先進機械制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀近年來，雖然我國的制造業(yè)不斷采用先進的制造技術，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍然存在一定差距。主要表現(xiàn)為：(1)制度落后。工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推動了準時生產(chǎn)、敏捷制造、精益生產(chǎn)、并行工程等新的管理思想和技術。我國只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計算機輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗管理階段。(2)設計方法落后。工業(yè)發(fā)達國家不斷更新設計數(shù)據(jù)和準則。采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD／CAM)，大型企業(yè)開始無圖紙的設計和生產(chǎn)。我國采用CAD／CAM技術的比例較低。(3)制造工藝落后。工業(yè)發(fā)達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工等加工方法，以及納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型技術手段。我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。(4)自動化程度低。工業(yè)發(fā)達國家普遍采用數(shù)控機床、加工中心及柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)，實現(xiàn)了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。(5)管理方面。工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準時生產(chǎn)、敏捷制造、精益生產(chǎn)、并行工程等新的管理思想的技術。我國只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計算機輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗管理階段。三、現(xiàn)代機械制造技術的主要發(fā)展方向現(xiàn)代先進制造技術是制造技術的最新發(fā)展階段，是由傳統(tǒng)的制造技術發(fā)展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領域及其全部過程。隨著宇航、電子、激光等現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，對機械加工技術提出了越來越高的要求。現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個方向上：一是精密工程技術。以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表。將步入微型機械電子技術和微型機器人的時代；二是機械制造的高度自動化，以CIMS和敏捷制造等的進一步發(fā)展為代表。具體來說，現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢有：1)精密制造技術。精密制造技術包括精密加工和超精密加工技術、微細加-I二和超微細加1：技術、微型機械等。精密加?！竞统芗庸さ闹饕椒ㄊ蔷芮邢骱途苣ハ骷夹g等．其加工精度已由微米級(“In)向納米級(tim)發(fā)展。目前，已研制成功納米管、極小的微電機系統(tǒng)、微型機器人等。在精密制造技術中．納米技術是目前最先進的技術．它對于2l世紀科學的發(fā)展提供了—個新的技術基礎。微細加工和超微細加工是一種特殊的精密加工，不僅精度高．而且尺寸十分微小，其豐要工藝方法是光刻(蝕)、沉淀、擴散、離子注入等。微型機械是機械技術和電子技術在納米級水平上相融合的產(chǎn)物，它將是2l世紀的核心技術。2)制造系統(tǒng)的自動化、柔性化、集成化和智能化。現(xiàn)代制造技術的發(fā)展．使高質(zhì)量和高效率成為可能?，F(xiàn)代制造系統(tǒng)的發(fā)展是：NC(數(shù)控)一FMS(柔性制造系統(tǒng))一CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))一IMS(智能制造系統(tǒng))。計算機集成制造系統(tǒng)是一個工廠全盤集成制造系統(tǒng)，它借助計算機將經(jīng)營決策、產(chǎn)品設計、生產(chǎn)準備、零件加工、產(chǎn)品裝配、檢查和銷售等各個自動化子系統(tǒng)有機地綜合集成起來。成為高效益、高柔韌性自動化、智能化的生產(chǎn)系統(tǒng)。先進工業(yè)國的柔性制造系統(tǒng)已相當廣泛。我國起步晚，佩數(shù)控技術和柔性制造技術也已得到較廣泛的應用。CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))的研究已取得了相當?shù)某删?，并開始在全國進行試點、推廣，取得了良好的效果和效益。3)特種加工技術。隨著社會發(fā)展的需要．很多機械設備都有高溫、高壓、高速和高精度的要求，因而不斷產(chǎn)用了一些新材料來制造零件．如淬火鋼、耐熱合金、硬質(zhì)合金、硅、鍺、寶石和金剛石等難加工材料。同時很多零件的形狀也越來越復雜，如小孔、深孔、型孔、窄縫、彎孔和剎腔等。用通常的金屬切削加r方法來加工這些零件已十分困難，有的就無法加工。這就需要探索新的加工工藝方法；特種加1：技術是一種直接利用電能、熱能、光能、化學能、聲能、電化學能來進行加工的方法。它可以加工高強度、高硬度、高脆性、耐高溫等難切削材料．以及精密細小和復雜形狀的零件。4）綠色化趨勢。近幾年來，如何有效地利用有限資源和最低限度地產(chǎn)生廢物是當前制造科技領域面臨的最大問題，綠色制造由此產(chǎn)生。綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，它要求人們追求的目標由時間(Time)、質(zhì)量(Quality)、成本(Cost)和服務(Service)這四個變成五個，即：時間(Time)、質(zhì)量(Quality)、成本(Cost)、服務(Service)和環(huán)境(Environment)，其中Environment就是指環(huán)境影響。同時。綠色制造涉及到產(chǎn)品的整個生命周期和多個生命周期，因為某些產(chǎn)品和零部件報廢后還可以直接或經(jīng)整修后，用于新產(chǎn)品中，所以有多個生命周期。產(chǎn)品多