機(jī)械制造工藝?yán)碚摵图夹g(shù)的發(fā)展

本章要點(diǎn)先進(jìn)制造工藝?yán)碚撆c方法現(xiàn)代制造工藝方法先進(jìn)制造模式智能制造制造系統(tǒng)自動(dòng)化127.1.1制造工藝的重要性工藝是制造技術(shù)的靈魂、核心和關(guān)鍵

工藝是設(shè)計(jì)和制造的橋梁設(shè)計(jì)的可行性往往會(huì)受到工藝的制約應(yīng)該用廣義制造的概念將“設(shè)計(jì)〞和“工藝〞統(tǒng)一起來(lái)37.1.1制造工藝的重要性工藝是生產(chǎn)中最活躍的因素

457.2.1加工成形機(jī)理內(nèi)切削加工別離加工的一種，又稱套料加工可大的減少材料消耗分離加工的內(nèi)切削方式a）激光內(nèi)切削b）內(nèi)切削后切開(kāi)形成上下模a）b）激光光束工具－球被加工工件（透明塑料）上模工件下模67.2.1加工成形機(jī)理刀具材料出現(xiàn)了硬質(zhì)合金、人造金剛石、立方氮化硼、陶瓷等系列，以及涂層、多元共滲、氣相沉積等工藝，同時(shí)從濕切削開(kāi)展到無(wú)冷卻液的干切削(環(huán)保切削)和硬(齒)外表切削等工件材料從金屬開(kāi)展到非金屬、高分子材料、半導(dǎo)體、陶瓷和石材等。從而開(kāi)展了半導(dǎo)體、陶瓷和石材等多種加工工藝學(xué)使用能源77.2.2精度原理機(jī)械加工原則繼承性原那么——又稱“母性〞原那么、循序漸近原那么或“蛻化〞原那么,指加工用機(jī)床〔工作母機(jī)〕精度高于加工工件的精度創(chuàng)造性原那么——又稱“進(jìn)化〞原那么，可分為直接創(chuàng)造性原那么和間接創(chuàng)造性原那么直接創(chuàng)造性原那么——利用精度低于工件精度要求的機(jī)床，借助于工藝手段和特殊工具，直按加工出精度高于“工作母機(jī)〞的工件，如“以粗干精〞、“以小干大〞間接創(chuàng)造性原那么——用較低精度機(jī)床和工具，制造出加工精度能滿足工件要求的高精度機(jī)床和工具，再用這些機(jī)床和工具去加工工件定位原理尺寸鏈原理質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析原理8零件及產(chǎn)品分類編碼劃分零件組關(guān)鍵機(jī)床法順序分枝法聚類分析法編碼分類法勢(shì)函數(shù)法97.2.4工藝決策原理

數(shù)學(xué)模型決策——以建立數(shù)學(xué)模型并求解作為主要的決策方式。數(shù)學(xué)模型泛指公式、方程式和由公式系列構(gòu)成的算法等，可分為系統(tǒng)性數(shù)學(xué)模型、隨機(jī)性數(shù)學(xué)模型和模糊性數(shù)學(xué)模型三類。式中a、k

為常數(shù)，且0＜k＜1。其邊際生產(chǎn)率分別為：【例】輸入勞動(dòng)力L與資本K同輸出產(chǎn)品P的Cobb-Douglas函數(shù)：107.2.4工藝決策原理

邏輯性決策——常用決策樹(shù)與決策表形式E3（螺孔）E1（孔）E2（槽）E4（位置度公差≤0.05）E5（0.05＜位置度公差＜0.25）E6E7（直徑公差≤0.05）E8（0.05＜直徑公差＜0.25）E9（直徑公差≥0.25）（位置度公差≥0.25）A1—坐標(biāo)鏜A2—精鏜A3—半精鏜A4—粗鏜A5—銑A6—鉆孔/攻絲加工表面加工方法選擇決策樹(shù)決策樹(shù)——由樹(shù)根、節(jié)點(diǎn)、分支構(gòu)成；分支上方給出向一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的可能性或條件〔確定性條件〕條件滿足，繼續(xù)沿分支前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)邏輯“與”條件不滿足，回出發(fā)節(jié)點(diǎn)并轉(zhuǎn)向另一分支，實(shí)現(xiàn)邏輯“或”分支終點(diǎn)列出應(yīng)采取的行動(dòng)〔決策行動(dòng)〕117.2.4工藝決策原理決策表——用表格形式描述事件之間邏輯依存關(guān)系。表格分為4個(gè)區(qū)域，左上角為條件工程，右上角為條件組合，各條件之間為“與〞的關(guān)系，左下角列出決策工程，右下角為各列對(duì)應(yīng)的決策行動(dòng)，決策行動(dòng)之間也是“與〞的關(guān)系。決策表的每一列均可視為一條決策規(guī)那么。加工方法選擇決策表螺孔槽孔位置度公差≤0.050.05＜位置公差＜0.25位置度公差≥0.25直徑公差≤0.050.05＜直徑公差＜0.25直徑公差≥0.25粗鏜半精鏜精鏜坐標(biāo)鏜銑鉆孔，攻絲√√√√√√√√√√√√√√√××××××××××××××127.2.4工藝決策原理

智能思維決策137.2.4工藝決策原理機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的決策方法制造工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目決策方式數(shù)學(xué)模型邏輯推理智能思維加工工藝結(jié)構(gòu)工藝性檢查定位基準(zhǔn)選擇工藝路線設(shè)計(jì)工藝方法確定余量及工序間尺寸計(jì)算○○○○○工藝裝備通用機(jī)床、刀具、夾具、量具選擇專用機(jī)床、刀具、夾具、量具、輔具設(shè)計(jì)○○時(shí)間定額工時(shí)分析研究工時(shí)定額計(jì)算○○工廠、車間設(shè)計(jì)工廠布局設(shè)計(jì)車間工段設(shè)計(jì)工作地設(shè)計(jì)○○○供應(yīng)計(jì)劃材料供應(yīng)計(jì)劃生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)計(jì)劃工藝裝備供應(yīng)計(jì)劃勞動(dòng)力需求計(jì)劃○○○○生產(chǎn)周期生產(chǎn)周期設(shè)計(jì)節(jié)拍（時(shí)間）設(shè)計(jì)○○生產(chǎn)成本材料成本計(jì)算設(shè)備成本計(jì)算加工維持費(fèi)用計(jì)算勞動(dòng)工資計(jì)算○○○○147.2.5優(yōu)化原理優(yōu)化原理——將已有優(yōu)化方法應(yīng)用到工藝問(wèn)題優(yōu)化目標(biāo)——在保證質(zhì)量前提下，到達(dá)最高生產(chǎn)率、最低本錢(qián)或最大利潤(rùn)率核心問(wèn)題——建立和求解優(yōu)化問(wèn)題數(shù)學(xué)模型

兩參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題單件加工成本C切削速度v進(jìn)給ffcvc單參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題單件加工成本C切削速度vvc157.3

現(xiàn)代制造工藝方法ModernManufacturingMethods16特種加工概念17

特種加工特點(diǎn)特種加工方法主要不是依靠機(jī)械能，而是用其它能量〔如電能、光能、聲能、熱能、化學(xué)能等〕去除材料。特種加工方法由于工具不受顯著切削力的作用，對(duì)工具和工件的強(qiáng)度、硬度和剛度均沒(méi)有嚴(yán)格要求。一般不會(huì)產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。且工件加工部位變形小，發(fā)熱少，或發(fā)熱僅局限于工件表層加工部位很小區(qū)域內(nèi)，工件熱變形小，加工應(yīng)力也小，易于獲得好的加工質(zhì)量。加工中能量易于轉(zhuǎn)換和控制，有利于保證加工精度和提高加工效率。特種加工方法的材料去除速度，一般低于常規(guī)加工方法，這也是目前常規(guī)加工方法仍占主導(dǎo)地位的主要原因。18特種加工方法電火花加工原理圖進(jìn)給系統(tǒng)放電間隙工具電極工件電極工作液直流脈沖電源Real19電火花加工機(jī)床20工作要素脈沖寬度與間隔——影響加工速度、外表粗糙度、電極消耗和外表組織等。脈沖頻率高、持續(xù)時(shí)間短，那么每個(gè)脈沖去除金屬量少，外表粗糙度值小，但加工速度低。通常放電持續(xù)時(shí)間在2μs至2ms范圍內(nèi)，各個(gè)脈沖的能量2mJ到20J〔電流為400A時(shí)〕之間。21

電火花成形加工：主要指孔加工，型腔加工等RealReal電火花線切割原理圖XY儲(chǔ)絲筒導(dǎo)輪電極絲工件Real用連續(xù)移動(dòng)的鉬絲（或銅絲）作工具陰極，工件為陽(yáng)極。機(jī)床工作臺(tái)帶動(dòng)工件在水平面內(nèi)作兩個(gè)方向移動(dòng)，可切割出二維圖形（參見(jiàn)右圖）。同時(shí)，絲架可作小角度擺動(dòng)，可切割出斜面。Real22

快走絲：電極絲多用鉬絲，做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，走絲速度一般為2.5m/s~10m/s左右

快走絲與慢走絲快走絲電火花線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)原理圖1-走絲溜板2-卷絲筒3-電極絲4-絲架5-下絲臂6-上絲臂7-導(dǎo)絲輪8-工作液噴嘴9-工件10-絕緣墊塊11、16伺服電機(jī)12-工作臺(tái)13-溜板14-伺服電機(jī)電源15-數(shù)控裝置16-脈沖電源23慢走絲：走絲作單方向運(yùn)動(dòng)，多用銅絲，為一次性使用，走絲速度一般低于0.2m/min，電極絲走絲平穩(wěn)無(wú)震動(dòng)，損耗小，因此加工精度高，外表粗糙度值低，但其導(dǎo)向、張緊機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。慢走絲電火花線切割機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理圖1-溜板2-絕緣墊塊3、13-伺服電機(jī)4-工作臺(tái)5-放絲卷筒6、11-導(dǎo)絲輪和旅緊機(jī)構(gòu)7-導(dǎo)向裝置8-工作液噴嘴9-工件10-脈沖電源12-收絲卷筒14-數(shù)控裝置15-伺服電機(jī)電源24電火花線切割加工加工過(guò)程顯示25電火花線切割機(jī)床（慢走絲）垂直走絲水平走絲26不受加工材料硬度限制，可加工任何硬、脆、韌、軟的導(dǎo)電材料。加工時(shí)無(wú)顯著切削力，發(fā)熱小，適于加工小孔、薄壁、窄槽、形面、型腔及曲線孔等，且加工質(zhì)量較好。脈沖參數(shù)調(diào)整方便，可一次裝夾完成粗、精加工。易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工。27電火花加工產(chǎn)品實(shí)例線切割加工產(chǎn)品實(shí)例 28

電解加工工作原理：工件接陽(yáng)極，工具〔銅或不銹鋼〕接陰極，兩極間加直流電壓6～24V，極間保持0.1～1mm間隙。在間隙處通以6～60m/S高速流動(dòng)電解液，形成極間導(dǎo)電通路，工件外表材料不斷溶解，溶解物及時(shí)被電解液沖走。工具陰極不斷進(jìn)給，保持極間間隙。電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽(yáng)極陰極進(jìn)給工具陰極29模具型腔、槍炮膛線、發(fā)電機(jī)葉片、花鍵孔、內(nèi)齒輪、小而深的孔加工，電解拋光、倒棱、去毛刺等

電解加工特點(diǎn)

電解加工應(yīng)用電解復(fù)合加工：充氣電解加工、振動(dòng)進(jìn)給脈沖電流電解加工、中間電極法電解加工、電解磨削等進(jìn)給陰極片電解液分度空心水套管葉片陰極片電解加工整體葉輪30

電解磨削工件與磨輪保持一定接觸壓力，突出的磨料使磨輪導(dǎo)電基體與工件之間形成一定間隙。電解液從中流過(guò)時(shí)，工件產(chǎn)生陽(yáng)極溶解，外表生成一層氧化膜，其硬度遠(yuǎn)比金屬本身低，易被刮除，露出新金屬外表，繼續(xù)進(jìn)行電解。電解作用與磨削作用交替進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)加工。電解磨削效率比機(jī)械磨削高，且磨輪損耗遠(yuǎn)比機(jī)械磨削小，特別是磨削硬質(zhì)合金時(shí)，效果更明顯。導(dǎo)電磨輪電解液電刷工作臺(tái)工件絕緣板導(dǎo)電基體磨料陽(yáng)極膜電解磨削原理圖31

超聲波加工工作原理：

變幅桿超聲波發(fā)生器超聲波加工原理圖振動(dòng)方向工具換能器工作液噴嘴工件視頻利用工具端面作超聲〔16～25kHz〕振動(dòng)，使工作液中的懸浮磨粒對(duì)工件外表撞擊拋磨來(lái)實(shí)現(xiàn)加工。超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，通過(guò)換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動(dòng)，此時(shí)振幅一般很小，再通過(guò)振幅擴(kuò)大棒〔變幅桿〕使固定在變幅桿端部的工具振幅增大到0.01～0.15mm。32超聲波加工機(jī)床超聲波加工樣件33超聲波加工特點(diǎn)及應(yīng)用34

電子束加工工作原理：真空條件下，利用電流加熱陰極發(fā)射電子束，經(jīng)控制柵極初步聚焦后，由加速陽(yáng)極加速，通過(guò)透鏡聚焦系統(tǒng)進(jìn)一步聚焦，使能量密度集中在直徑5～10μm斑點(diǎn)內(nèi)。高速而能量密集的電子束沖擊到工件上，被沖擊點(diǎn)處形成瞬時(shí)高溫〔幾分之一微秒時(shí)間內(nèi)升高至幾千攝氏度〕，工件外表局部熔化、氣化直至被蒸發(fā)去除。電子束加工原理圖控制柵極加速陽(yáng)極電子束斑點(diǎn)旁熱陰極聚焦系統(tǒng)工件工作臺(tái)35電子束加工特點(diǎn)及應(yīng)用電子束束徑小〔最小直徑可達(dá)0.01～0.05mm〕，而電子束長(zhǎng)度可達(dá)束徑幾十倍，故可加工微細(xì)深孔、窄縫。電子束加工的噴絲頭異形孔材料適應(yīng)性廣〔原那么上各種材料均能加工〕，特別適用于加工特硬、難熔金屬和非金屬材料。36

離子束加工工作原理：利用氬〔Ar〕離子或其它帶有10keV數(shù)量級(jí)動(dòng)能的惰性氣體離子，在電場(chǎng)中加速，以極高速度“轟擊〞工件外表，進(jìn)行“濺射〞加工。離子碰撞過(guò)程模型被排斥Ar離子回彈濺射原子位移原子格點(diǎn)間停留離子一次濺射原子Ar離子二次濺射原子Ar離子格點(diǎn)置換離子位移原子工件表面工件真空37將被加速的離子聚焦成細(xì)束，射到被加工外表上。被加工外表受“轟擊〞后，打出原子或分子，實(shí)現(xiàn)分子級(jí)去除加工。

離子束濺射去除加工

四種工作方式惰性氣體入口陰極中間電極電磁線圈陽(yáng)極控制電極絕緣子引出電極離子束聚焦裝置擺動(dòng)裝置工件三坐標(biāo)工作臺(tái)離子束去除加工裝置加工裝置如圖示。三坐標(biāo)工作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)直線運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)繞水平軸擺動(dòng)和繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。離子束濺射去除加工可用于非球面透鏡成形，金剛石刀具和沖頭的刃磨，大規(guī)模集成電路芯片刻蝕等。38

離子束濺射鍍膜加工用加速的離子從靶材上打出原子或分子，并將這些原子或分子附著到工件上，形成“鍍膜〞。濺射鍍膜可鍍金屬，也可鍍非金屬。由于濺射出來(lái)的原子和分子有相當(dāng)大的動(dòng)能，故鍍膜附著力極強(qiáng)〔與蒸鍍、電鍍相比〕。離子鍍氮化鈦，美觀耐磨。應(yīng)用在刀具上可提高壽命1-2倍。離子束源靶濺射材料濺射粒子工件真空離子束濺射鍍膜加工離子束加工金剛石制品離子束離子束r=0.01μm預(yù)加工終加工a)壓頭r=0.01μm離子束離子束預(yù)加工終加工b)刀具39用高能離子〔數(shù)十萬(wàn)KeV〕轟擊工件外表，離子打入工件表層，其電荷被中和，并留在工件中〔置換原子或填隙原子〕，從而改變工件材料和性質(zhì)?？捎糜诎雽?dǎo)體摻雜〔在單晶硅內(nèi)注入磷或硼等雜質(zhì)，用于晶體管、集成電路、太陽(yáng)能電池制作〕，金屬材料改性〔提高刀具刃口硬度〕等方面。

離子束濺射注入加工

離子束曝光用在大規(guī)模集成電路制作中，與電子束相比有更高的靈敏度和分辨率。40

激光加工工作原理：激光是一種受激輻射而得到的加強(qiáng)光。其根本特征：◎強(qiáng)度高，亮度大◎波長(zhǎng)頻率確定，單色性好◎相干性好，相干長(zhǎng)度長(zhǎng)◎方向性好，幾乎是一束平行光當(dāng)激光束照射到工件外表時(shí)，光能被吸收，轉(zhuǎn)化成熱能，使照射斑點(diǎn)處溫度迅速升高、熔化、氣化而形成小坑，由于熱擴(kuò)散，使斑點(diǎn)周圍金屬熔化，小坑內(nèi)金屬蒸氣迅速膨脹，產(chǎn)生微型爆炸，將熔融物高速噴出并產(chǎn)生一個(gè)方向性很強(qiáng)的反沖擊波，于是在被加工外表上打出一個(gè)上大下小的孔。激光器工件工作臺(tái)激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源激光加工41激光器：

固體激光器◎混合氣體：氦約80%，氮約15%，CO2約5%◎通過(guò)高壓直流放電進(jìn)行鼓勵(lì)◎波長(zhǎng)10.6μm，為不可見(jiàn)光◎能量效率5%～15%反射凹鏡反射平鏡電極放電管CO2氣體冷卻水進(jìn)口冷卻水出口激光高壓直流電源CO2激光器示意圖

氣體激光器：CO2激光器1-全反射鏡2-諧振腔3、10-冷卻水4-工作物質(zhì)5-玻璃套管6-部分反射鏡7-激光束8-聚光器9-氙燈11-電源固體激光器結(jié)構(gòu)示意圖◎YAG〔結(jié)晶母材由釔、鋁和石榴石構(gòu)成〕激光器◎紅寶石激光器42激光加工特點(diǎn)：加工材料范圍廣，適用于加工各種金屬材料和非金屬材料，特別適用于加工高熔點(diǎn)材料，耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料。加工性能好，工件可離開(kāi)加工機(jī)進(jìn)行加工，可透過(guò)透明材料加工，可在其他加工方法不易到達(dá)的狹小空間進(jìn)行加工。非接觸加工方式，熱變形小，加工精度較高?？蛇M(jìn)行微細(xì)加工。激光聚焦后焦點(diǎn)直徑理論上可小至1μ以下，實(shí)際上可實(shí)現(xiàn)φ0.01mm的小孔加工和窄縫切割。加工速度快，效率高。激光加工不僅可以進(jìn)行打孔和切割，也可進(jìn)行焊接、熱處理等工作。激光加工可控性好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。加工設(shè)備昂貴。43激光加工應(yīng)用：激光打孔——廣泛應(yīng)用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、陶瓷、玻璃等非金屬材料，和硬質(zhì)合金、不銹鋼等金屬材料的小孔加工。激光打孔激光切割——激光切割具有切縫窄、速度快、熱影響區(qū)小、省材料、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并可以在任何方向上切割，包括內(nèi)尖角?？梢郧懈钿摪?、不銹鋼、鈦、鉭、鎳等金屬材料，以及布匹、木材、紙張、塑料等非金屬材料。激光切割激光焊接——與打孔相比，激光焊接所需能量密度較低，因不需將材料氣化蝕除，而只要將工件的加工區(qū)燒熔使其粘合在一起。激光焊接沒(méi)有焊渣，不需去除工件氧化膜，可實(shí)現(xiàn)不同材料之間的焊接，特別適宜微型機(jī)械和精密焊接。激光焊接44激光焊接激光切割457.3.2快速原型制造快速原型制造原理467.3.2快速原型制造快速原型制造過(guò)程噴粘結(jié)劑噴熱熔材料三維產(chǎn)品（樣品/模具）表面處理構(gòu)造三維模型模型近似處理切片處理激光噴射源固化樹(shù)脂切割箔材燒結(jié)粉末477.3.2快速原型制造a）b）傳統(tǒng)加工與快速成型比較模具模具設(shè)計(jì)鑄造焊接鍛壓毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工設(shè)計(jì)模具樣品快速成形487.3.2快速原型制造快速成型機(jī)床及快速成型件497.3.2快速原型制造快速原型制造特征由CAD模型直接驅(qū)動(dòng)；可快速成形任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體，不受傳統(tǒng)機(jī)械加工方法中刀具無(wú)法到達(dá)某些型面的限制；采用“分層制造〞方法，通過(guò)分層，將三維成形問(wèn)題變成簡(jiǎn)單的二維平面成形；成形設(shè)備為計(jì)算機(jī)控制的通用機(jī)床，無(wú)需專用工模具；成形過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)或很少人工干預(yù)；節(jié)省原材料。507.3.2快速原型制造快速原型制造應(yīng)用用快速原型直接制造產(chǎn)品樣品，一般只需傳統(tǒng)加工方法30～50%的工時(shí)，20～35%的本錢(qián)。這種樣品與最終產(chǎn)品相比，雖然材質(zhì)可能有所差異，但形狀與尺寸完全相同，且有較好的機(jī)械強(qiáng)度。經(jīng)適當(dāng)?shù)耐獗硖幚砗螅c真實(shí)產(chǎn)品一模一樣。不僅可供設(shè)計(jì)者和用戶進(jìn)行直觀檢測(cè)、評(píng)判、優(yōu)化，而且可在零件級(jí)和部件級(jí)水平上，對(duì)產(chǎn)品工藝性能、裝配性能及其他特性進(jìn)行檢驗(yàn)、測(cè)試和分析。例GM公司在97年推出的新車型中，使用RP生成的模型進(jìn)行車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)傳熱學(xué)試驗(yàn)，節(jié)省費(fèi)用40%以上。Chrysler那么直接利用RP制造的車體原型進(jìn)行高速風(fēng)洞流體動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，節(jié)省本錢(qián)達(dá)70%。RP是生產(chǎn)廠家與客戶或訂購(gòu)商的最正確交流手段，RP生成的模型亦是工程部門(mén)與非工程部門(mén)交流的理想中介物。RP利用材料累加法亦可用來(lái)直接制造塑料、陶瓷、金屬及各種復(fù)合材料零件。

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)517.3.2快速原型制造直接制作模具——快速成形件具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，且能承受一定的高溫〔約200℃〕，可直接用作某些模具，如砂型鑄造木模的替代模、低熔點(diǎn)合金鑄造模、試制用注塑模，以及熔模鑄造的蠟?zāi)５奶娲?，或蠟?zāi)５某尚文！?fù)制軟模具——用快速成形件作母模，可澆注蠟、硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨脂等軟材料，構(gòu)成軟模具；或先澆注硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂模〔蠟?zāi)３尚文！?，再澆注蠟?zāi)！Ｏ災(zāi)Ｓ糜谌勰ｈT造，硅橡膠模、環(huán)氧樹(shù)脂?？捎米髟囍朴米⑺苣?，或低熔點(diǎn)合金鑄造模。復(fù)制硬模具——用快速成形件作母模，或據(jù)其復(fù)制的軟模具，可澆注〔或涂覆〕石膏、陶瓷、金屬、金屬基合成材料，構(gòu)成硬模具〔如各種鑄造模、注塑模、蠟?zāi)５某尚文?、拉伸模等。制作電加工機(jī)床用電極——用快速成形件作母體，通過(guò)噴鍍或涂覆金屬、粉末冶金、精密鑄造、澆注石墨粉或特殊研磨，可制作金屬電極或石墨電極。

模具制造527.3.2快速原型制造

其他領(lǐng)域應(yīng)用53RPM應(yīng)用領(lǐng)域7.3.2快速原型制造

RPM應(yīng)用領(lǐng)域547.3.2快速原型制造

RPM應(yīng)用領(lǐng)域RPM行業(yè)占有率557.3.2快速原型制造快速原型制造方法分層實(shí)體制造〔LaminatedObjectManufacturing-LOM〕

分層實(shí)體制造示意圖1-激光器2-熱壓輥3-計(jì)算機(jī)4-供紙卷5-收紙卷6-塊體7-層框和碎小紙塊8-透鏡系統(tǒng)根據(jù)零件分層信息，用數(shù)控激光機(jī)在鋪上的一層箔材上切出本層輪廓，將該層非零件圖樣局部切成小塊，以便以后去除；再鋪上一層箔材，用加熱滾輾壓，以固化粘接劑，使新鋪上的一層箔材牢固地粘結(jié)在成形體上，再切割新層輪廓，如此反復(fù)直至加工完畢。使用材料為一種特殊的紙，也可用金屬箔等。567.3.2快速原型制造光固化立體造型〔StereoLithography-SL〕

又稱立體印刷〔StereoLithographyApparatus-SLA〕、激光立體光刻〔LaserPhotolithography-LP〕立體印刷示意圖1-成形零件2-紫外激光器3-環(huán)氧或丙烯酸光敏樹(shù)脂4-升降臺(tái)5-液面如圖示，液槽中盛有紫外激光固化液態(tài)樹(shù)脂，開(kāi)始成型時(shí)，工作臺(tái)臺(tái)面在液面下一層高度，聚焦的紫外激光光束在液面上按該層圖形進(jìn)行掃描，被照射的地方就固化，未被照射的地方仍然是液態(tài)樹(shù)脂。然后升降臺(tái)帶開(kāi)工作臺(tái)下降一層高度，第二層上布滿了液態(tài)樹(shù)脂，再按第二層圖形進(jìn)行掃描、新固化的一層被牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直至零件成型完畢。577.3.2快速原型制造選擇性激光燒結(jié)〔SelectedLaserSintering-SLS〕

又稱激光熔結(jié)〔LaserFusion-LF〕

選擇性激光燒結(jié)1-光柵掃描器2-激光束3-激光器4-已燒結(jié)粉末5-未燒結(jié)粉末6-新層7-水平輥8-前層如圖示，先在工作臺(tái)上鋪一層一定厚度的金屬粉末，用水平輥輾壓，使其具有很好密實(shí)度和平整度，將激光束聚焦在層面上，按所需層面圖樣進(jìn)行數(shù)控掃描，即可進(jìn)行激光燒結(jié)而形成層面，再在其上鋪上一層粉末，進(jìn)行另一層燒結(jié)，如此疊加形成一個(gè)粉末燒結(jié)零件。587.3.2快速原型制造熔融沉積成形〔FusedDepositionModeling-FDM〕

又稱熔融擠壓成形〔MeltedExtrusionModeling-MEM〕如圖示，將絲狀熱熔性材料加熱，由噴頭擠壓出絲，按層面圖樣要求沉積出一個(gè)層面，然后如法生成下一個(gè)層面，并與前一個(gè)層面熔接在一起，這樣層層掃描堆成三維零件。噴頭熔融擠壓成形料絲成形工件料絲輥XYZ597.3.2快速原型制造噴射印刷成形〔JetPrintingModeling-JPM〕

也可以在工作臺(tái)上鋪上一層均勻的密實(shí)的可粘接粉末，由噴頭噴射粘接劑而形成層面，再逐層疊加形成零件。噴頭可以是單個(gè)，也可以是多個(gè)〔可多達(dá)96個(gè)〕這種方法不采用激光，但成形設(shè)備要求較高〔需5軸聯(lián)動(dòng)〕。又稱三維打印〔ThreeDimensionPrinting-3DP〕將熱熔成形材料〔如工程塑料〕熔融后由噴頭噴出，掃描形成層面，經(jīng)逐層堆積而形成零件，如圖示。壓電噴射頭成形工件材料微粒噴射印刷成形支承升降臺(tái)607.3.2快速原型制造

噴射印刷成形617.3.2快速原型制造國(guó)內(nèi)主要RPM系統(tǒng)蠟粉，聚碳酸樹(shù)脂涂覆紙研制單位清華大學(xué)西安交大華中科大北京隆源公司工藝方法LOM+FDMSLALOMSLS設(shè)備型號(hào)M-PMS-ⅡLPS-600AHRP-ⅡASF-300工件尺寸600×400×500600×600×500600×600×500φ300×400成形材料涂覆紙，ABS，蠟光固化樹(shù)脂軟件所有CAD系統(tǒng)STL所有CAD系統(tǒng)STL所有CAD系統(tǒng)STL所有CAD系統(tǒng)STL成形精度±0.1mm±0.1mm±0.1mm±0.1mm627.3.3高速加工和超高速加工高速加工和超高速加工概念薩洛蒙曲線〔1931〕—切削溫度隨著切削速度的增大而提高，超過(guò)某一速度后，切削溫度反而降低。同時(shí)，切削力也會(huì)大幅度下降。Salomon切削溫度與切削速度曲線切削適應(yīng)區(qū)軟鋁切削速度v/(m/min)切削不適應(yīng)區(qū)06001200180024003000青銅鑄鐵鋼硬質(zhì)合金980℃高速鋼650℃碳素工具鋼450℃Stelite合金850℃16001200800400切削溫度/℃切削適應(yīng)區(qū)非鐵金屬637.3.3高速加工和超高速加工

高速加工定義

高速加工速度范圍10100100010000切削速度V（m/min）塑料鋁合金銅鑄鐵鋼鈦合金鎳合金車削：

700-7000m/min銑削：

300-6000m/min鉆削：200-1100m/min磨削：

50-300m/s647.3.3高速加工和超高速加工高速加工特點(diǎn)及應(yīng)用

高速加工特點(diǎn)切削力?。狠^常規(guī)切削至少降低30%，徑向力降低更明顯。有利于減小工件受力變形，適于加工薄壁件和細(xì)長(zhǎng)件。切削熱?。杭庸み^(guò)程迅速，95%以上切削熱被切屑帶走，工件積聚熱量極少，溫升低，適合于加工熔點(diǎn)低、易氧化和易于產(chǎn)生熱變形的零件。動(dòng)力學(xué)特性好：刀具激振頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)固有頻率，不易產(chǎn)生振動(dòng)，可獲得好的外表粗糙度可加工硬外表：高速切削可加工硬度HRC45-65的淬硬鋼鐵件，在一定條件下可取代磨削加工或某些特種加工環(huán)保：可實(shí)現(xiàn)“干切〞和“準(zhǔn)干切〞，防止冷卻液污染

加工效率高：進(jìn)給率較常規(guī)切削提高5～10倍，材料去除率可提高3～6倍。視頻視頻657.3.3高速加工和超高速加工高速5軸加工增壓器葉輪667.3.3高速加工和超高速加工

高速加工應(yīng)用

航空航天：

◎帶有大量薄壁、細(xì)筋的大型輕合金整體構(gòu)件加工，材料去除率達(dá)100-180cm3/min。

◎鎳合金、鈦合金加工，切削速度達(dá)200-1000m/min

汽車工業(yè)：

◎采用高速數(shù)控機(jī)床和高速加工中心組成高速柔性生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的高效生產(chǎn)

儀器儀表：

◎精密光學(xué)零件加工。677.3.3高速加工和超高速加工專用機(jī)床5軸×4工序=20軸（3萬(wàn)件/月）剛性（零件、孔數(shù)、孔徑、孔型固定不變）1234鉆孔表面倒棱內(nèi)側(cè)倒棱鉸孔表面和內(nèi)側(cè)倒棱高速鉆孔高速加工中心1臺(tái)1軸1工序（3萬(wàn)件/月）柔性（零件、孔數(shù)、孔徑、孔型可變）汽車輪轂螺栓孔高速加工實(shí)例（日產(chǎn)公司）687.3.3高速加工和超高速加工a）傳統(tǒng)模具加工過(guò)程b）高速模具加工過(guò)程兩種模具加工過(guò)程比較697.3.3高速加工和超高速加工采用高速加工縮短模具制作周期（日產(chǎn)汽車公司）與最終尺寸差值/mm加工時(shí)間100%1010.10.010.001粗加工精加工手工精修傳統(tǒng)加工方法高速切削少量手工精修對(duì)于復(fù)雜型面模具，模具精加工費(fèi)用往往占到模具總費(fèi)用的50%以上。采用高速加工可使模具精加工費(fèi)用大大減少，從而可降低模具生產(chǎn)本錢(qián)。707.3.3高速加工和超高速加工高速加工機(jī)理717.3.3高速加工和超高速加工高速加工體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)高速加工刀具工件高速加工工藝實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)工件材料定位夾緊動(dòng)平衡高速加工機(jī)床機(jī)床整體結(jié)構(gòu)機(jī)床主軸系統(tǒng)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)安全防護(hù)裝置數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)切削與磨削機(jī)理切削力切削熱切屑形態(tài)切削振動(dòng)切削方式路徑規(guī)劃加工參數(shù)選取工序、工步優(yōu)化設(shè)計(jì)刀具材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刀具使用壽命磨損、破損機(jī)理與在線檢測(cè)動(dòng)平衡刀具刃磨與修整72精密加工和超精密加工

精密加工和超精密加工概念精密加工——在一定的開(kāi)展時(shí)期，加工精度和外表質(zhì)量到達(dá)較高程度的加工工藝。超精密加工——在一定的開(kāi)展時(shí)期，加工精度和外表質(zhì)量到達(dá)最高程度的加工工藝。瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)——鏜孔精度1mm20世紀(jì)40年代——最高精度1μm20世紀(jì)90年代——精密加工：0.1～1μm，Ra＜0.1μm〔亞微米加工〕超精密加工：＜0.1μm，Ra＜0.01μm〔納米加工〕精密工程——精密加工與超精密加工統(tǒng)稱73

精密加工和超精密加工特點(diǎn)74

精密加工和超精密加工方法精密加工和超精密加工復(fù)合加工切削加工：車削、銑削、鏜削、鉆微孔高速加工工藝電火花加工：成形加工、線切割加工電化學(xué)加工：蝕刻加工、化學(xué)銑削超聲波加工微波加工電子束加工離子束加工：去除加工、附著加工、結(jié)合加工激光加工磨料加工磨削：砂輪磨削、砂帶磨削研磨：精密研磨、油石研磨超精加工精密珩磨砂帶研拋、超精研拋固結(jié)磨料加工游離磨料加工拋光：精密拋光、彈性發(fā)射、液體研磨、液體動(dòng)力拋光、擠壓研拋噴射加工75

金剛石刀具精密切削

金剛石刀具超精密切削機(jī)理

切削在晶粒內(nèi)進(jìn)行切削力＞原子結(jié)合力〔剪切應(yīng)力達(dá)13000N/mm2〕刀尖處溫度極高，應(yīng)力極大，普通刀具難以承受高速切削〔與傳統(tǒng)精密切削相反〕，工件變形小，表層高溫不會(huì)涉及工件內(nèi)層，可獲得高精度和好外表粗糙度用于銅、鋁及其合金的精密切削〔切鐵金屬，由于親合作用，產(chǎn)生“碳化磨損〞，影響刀具壽命和加工質(zhì)量〕加工各種紅外光學(xué)材料如鍺、硅、ZnS和ZnSe等加工有機(jī)玻璃和各種塑料典型產(chǎn)品：光學(xué)系統(tǒng)反射鏡、射電望遠(yuǎn)鏡主鏡面、大型投影電視屏幕、照像機(jī)塑料鏡片、樹(shù)脂隱形眼鏡鏡片等

金剛石刀具超精密切削應(yīng)用76

影響金剛石刀具超精密切削因素77

精密磨削

精密磨削機(jī)理

微刃的微切削作用，磨粒的微刃性和等高性〔見(jiàn)以下圖〕微刃的等高切削作用微刃的滑擠、摩擦、拋光作用。修整方法：?jiǎn)瘟＝饎偸拚⒔饎偸勰Y(jié)型修整器修整和金剛石超聲波修整

修整器安裝

精密磨削砂輪及其修整磨粒的微刃性和等高性78修整器安裝位置砂輪修整79

精密磨床結(jié)構(gòu)高幾何精度：如主軸回轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌直線度，以保證工件的幾何形狀精度要求；高精度的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)：以保證工件的尺寸精度，以及砂輪修整時(shí)的微刃性和等高性；低速穩(wěn)定性好的工作臺(tái)縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)：不能產(chǎn)生爬行、振動(dòng)，以保證砂輪的修整質(zhì)量和加工質(zhì)量。

影響精密磨削質(zhì)量因素砂輪選擇與修整磨床結(jié)構(gòu)與精度磨削工藝參數(shù)工作環(huán)境80

超硬磨料砂輪精密與超精密磨削

超硬磨料砂輪及應(yīng)用

指金剛石砂輪和立方氮化硼〔CBN〕砂輪加工難加工材料〔如硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體材料及石材等〕

超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn)可用來(lái)加工各種高硬度、高脆性金屬和非金屬難加工材料〔對(duì)于鋼鐵等材料適用于用立方氮化硼砂輪磨削〕磨削能力強(qiáng)，耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)，易于控制加工尺寸及實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化磨削力小，磨削溫度低，加工外表質(zhì)量好磨削效率高加工綜合本錢(qián)低81分為整形〔Truing〕和修銳〔Sharpening〕兩個(gè)階段：整形是使砂輪到達(dá)一定幾何形狀的要求；修銳是去除磨粒間的結(jié)合劑，使磨粒突出結(jié)合劑一定高度〔一般為磨粒尺寸的1/3左右〕，形成足夠的切削刃和容屑空間。

超硬磨料砂輪修整修整方法：①用碳化硅砂輪〔或金剛石筆〕修整，獲得所需形狀②電解修銳〔適用于金屬結(jié)合劑砂輪〕，效果好，并可在線修整＋ELID磨削原理電源金剛石砂輪（鐵纖維結(jié)合劑）電解液電解液電刷－進(jìn)給82

精密與超精密砂帶磨削

砂帶磨削方式

砂帶：帶基材料為聚碳酸脂薄膜，其上植有細(xì)微砂粒。砂帶在一定工作壓力下與工件接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行磨削或拋光。有開(kāi)式〔見(jiàn)右圖〕和閉式兩種形式，可磨削平面、內(nèi)外圓外表、曲面等接觸輪硬磁盤(pán)—裝在主軸真空吸盤(pán)上砂帶磨削示意圖V砂帶砂帶輪卷帶輪F-徑向進(jìn)給f-徑向振動(dòng)83幾種砂帶磨削形式a）砂帶無(wú)心外圓磨削（導(dǎo)輪式）工件導(dǎo)輪接觸輪主動(dòng)輪砂帶工件接觸輪主動(dòng)輪砂帶b）砂帶定心外圓磨削（接觸輪式）c）砂帶定心外圓磨削（接觸輪式）工件接觸輪主動(dòng)輪砂帶接觸輪砂帶工件d）砂帶內(nèi)圓磨削（回轉(zhuǎn)式）工件支承板主動(dòng)輪砂帶工作臺(tái)e）砂帶平面磨削（支承板式）f）砂帶平面磨削（支承輪式）支承輪工件砂帶接觸輪84

砂帶磨削特點(diǎn)

砂帶與工件柔性接觸，磨粒載荷小，且均勻，工件受力、熱作用小，加工質(zhì)量好〔Ra值可達(dá)0.02μm〕。靜電植砂，磨粒有方向性，尖端向上〔見(jiàn)圖〕，摩擦生熱小，磨屑不易堵塞砂輪，磨削性能好。強(qiáng)力砂帶磨削，磨削比〔切除工件重量與砂輪磨耗重量之比〕高，有“高效磨削〞之稱。制作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用方便?？捎糜趦?nèi)外外表及成形外表加工。靜電植砂砂帶結(jié)構(gòu)磨粒規(guī)格涂層粘接劑基帶85

精密研磨拋光

磁性研磨

工件放在兩磁極之間，工件和極間放入含鐵的剛玉等磁性磨料，在直流磁場(chǎng)的作用下，磁性磨料沿磁力線方向整齊排列，如同刷子一般對(duì)被加工外表施加壓力，并保持加工間隙。研磨壓力的大小隨磁場(chǎng)中磁通密度及磁性磨料填充量的增大而增大，因此可以調(diào)節(jié)。研磨時(shí)，工件一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸線方向振動(dòng)，使磁性磨料與被加工外表之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。工件（陶瓷滾柱）磁性材料磁極振動(dòng)運(yùn)動(dòng)磁力研磨原理NS這種方法可研磨軸類零件內(nèi)外圓外表，也可以用來(lái)去毛刺。86

軟質(zhì)磨粒拋光

軟質(zhì)磨粒拋光的特點(diǎn)是可以用較軟的磨?！踩鏢iO2、ZrO2〕來(lái)拋光。它不產(chǎn)生機(jī)械損傷，可減少一般拋光中所產(chǎn)生的微裂紋、磨粒嵌入、洼坑、麻點(diǎn)、附著物、污染等缺陷，獲得好的外表質(zhì)量。工件小間隙加壓拋光輪懸浮液微粉(磨粒)彈性發(fā)射加工原理典型的軟質(zhì)磨粒拋光是彈性發(fā)射加工〔ElasticEmissionMachining-EEM〕,它利用水流加速微小磨粒，磨粒以很大的動(dòng)能撞擊工件外表，使表層不平處的原子晶格受到很大剪切力，致使這些原子被移去。拋光液的入射角〔與水平面的夾角〕要盡量小以增加剪切力，拋光器為聚氨酯球，拋光時(shí)拋光器與工件不接觸。87微細(xì)加工技術(shù)

微細(xì)加工概念及特點(diǎn)88

微細(xì)加工方法微細(xì)加工方法89

光刻加工離子束4.刻蝕（形成溝槽）5.沉積（形成電路）6.剝膜（去除光致抗蝕劑）3.顯影、烘片（形成窗口）窗口2.曝光（投影或掃描）掩膜電子束光刻加工過(guò)程1.涂膠（光致抗蝕劑）氧化膜光致抗蝕劑基片901〕以同步加速器放射的短波長(zhǎng)〔＜1nm〕X射線作為曝光光源，在厚度達(dá)0.5mm的光致抗蝕劑上生成曝光圖形的三維實(shí)體；2〕用曝光蝕刻圖形實(shí)體作電鑄模具，生成鑄型；3〕以生成的鑄型作為模具，加工出所需微型零件。X射線曝光腐蝕溶解抗蝕劑電鑄鑄型注射成形零件LIGA制作零件過(guò)程

LIGA由深層同步X射線光刻、電鑄成形、塑注成形組合而成。包括三個(gè)主要工序：91LIGA工作現(xiàn)場(chǎng)92

50μmX射線刻蝕的三維實(shí)體

LIGA特點(diǎn)用材廣泛，可以是金屬及其合金、陶瓷、聚合物、玻璃等可以制作高度達(dá)0.1～0.5mm，高寬比大于200的三維微結(jié)構(gòu)〔見(jiàn)圖〕，形狀精度達(dá)亞微米可以實(shí)現(xiàn)大批量復(fù)制，本錢(qián)較低

LIGA代表產(chǎn)品及應(yīng)用微傳感器、微電機(jī)、微機(jī)械零件、微光學(xué)元件、微波元件、真空電子元件、微型醫(yī)療器械等廣泛應(yīng)用于加工、測(cè)量、自動(dòng)化、電子、生物、醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域93

集成電路芯片制造集成電路芯片的主要工藝方法a）外延生長(zhǎng)b）氧化c）光刻d）選擇擴(kuò)散e）真空鍍膜94

印刷電路板制造印刷電路板a）單面板b）雙面板c）雙面板電路結(jié)構(gòu)d)多層板電路結(jié)構(gòu)9596微機(jī)電系統(tǒng)〔MicroElectroMechanicalSystems-MEMS〕微機(jī)電系統(tǒng)又稱為微型機(jī)械〔Micromachine〕，或微型系統(tǒng)〔Microsystem〕，是指集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號(hào)處理、控制電路、接口、通訊、電源等于一體的微型機(jī)電器件或綜合體。微機(jī)電系統(tǒng)可以認(rèn)為是一個(gè)產(chǎn)品，其特征尺寸范圍1μm~1mm〔包括當(dāng)前尺寸在1~10mm的小型機(jī)械和將來(lái)利用生物工程和分子組裝可實(shí)現(xiàn)的1nm~1μm的納米機(jī)械或分子機(jī)械〕。微型機(jī)電系統(tǒng)由輸入、傳感器、信號(hào)處理、執(zhí)行器等獨(dú)立的功能單位組成，其輸入是力、光、聲、溫度、化學(xué)等物化信號(hào)，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬或數(shù)字信號(hào)處理后，由執(zhí)行器與外界作用。各個(gè)微型機(jī)電系統(tǒng)可以采用光、磁等物理量的數(shù)字或模擬信號(hào)，通過(guò)接口與其它微型機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行通訊。97光力聲溫度化學(xué)其他傳感器模擬信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理接口其他微機(jī)電系統(tǒng)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)能量信息其他微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)98意大利氣動(dòng)機(jī)器人（用于胃腸道檢驗(yàn)）997.4

制造單元和制造系統(tǒng)ManufacturingCellandManufacturingSystem1007.4.1制造單元和制造系統(tǒng)的自動(dòng)化

目的與舉措

制造單元與制造系統(tǒng)自動(dòng)化目的加大質(zhì)量本錢(qián)的投入，提高或保證產(chǎn)品的質(zhì)量。提高對(duì)市場(chǎng)變化的響應(yīng)速度和競(jìng)爭(zhēng)能力，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。減少人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，減少人為因素對(duì)生產(chǎn)的影響。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。減少生產(chǎn)面積、人員，節(jié)省能源消耗，降低生產(chǎn)本錢(qián)。

制造單元與制造系統(tǒng)自動(dòng)化舉措

單一品種大批量生產(chǎn)自動(dòng)化通用機(jī)床的自動(dòng)化改造半自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床數(shù)控機(jī)床、加工中心自動(dòng)生產(chǎn)線柔性生產(chǎn)線1017.4.1制造單元和制造系統(tǒng)的自動(dòng)化

多品種單件小批量生產(chǎn)自動(dòng)化1027.4.1制造單元和制造系統(tǒng)的自動(dòng)化

計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)中央管理制造過(guò)程控制編目（庫(kù)存）分配（供應(yīng)）發(fā)貨（出廠）生產(chǎn)控制維修制造說(shuō)明書(shū)規(guī)范數(shù)控編程工具準(zhǔn)備研究與開(kāi)發(fā)研究與開(kāi)發(fā)資料選擇草圖設(shè)計(jì)試驗(yàn)生產(chǎn)工程分析設(shè)計(jì)市場(chǎng)調(diào)查財(cái)務(wù)模型財(cái)會(huì)與供銷生產(chǎn)管理與控制工程分析與設(shè)計(jì)供銷財(cái)會(huì)財(cái)務(wù)計(jì)劃制造、裝配機(jī)械質(zhì)量控制計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)1037.4.1制造單元和制造系統(tǒng)的自動(dòng)化

制造單元和生產(chǎn)單元制造單元是制造系統(tǒng)的根底，制造系統(tǒng)是制造單元的集成可分為裝配、加工、傳輸、檢測(cè)、儲(chǔ)存、控制等單元，強(qiáng)調(diào)各單元獨(dú)立運(yùn)行、并行決策、綜合功能、分布控制、快速響應(yīng)和適應(yīng)調(diào)整制造單元的這種結(jié)構(gòu)使生產(chǎn)具有柔性，易于解決單件小批多品種的生產(chǎn)自動(dòng)化。制造單元〔ManufacturingCell-MC〕生產(chǎn)是一個(gè)系統(tǒng)工程，企業(yè)的功能依次為銷售－設(shè)計(jì)－工藝設(shè)計(jì)－制造－裝配，把銷售放在第一位從功能結(jié)構(gòu)上看，制造系統(tǒng)是生產(chǎn)系統(tǒng)的一局部，可以認(rèn)為制造系統(tǒng)是一個(gè)生產(chǎn)單元，今后的生產(chǎn)單元是一個(gè)閉環(huán)自律式系統(tǒng)。生產(chǎn)單元〔ProductionCell-PC〕1047.4.2自動(dòng)生產(chǎn)線

組成自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)床和工藝裝備系統(tǒng)工件傳輸系統(tǒng)控制系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)輔助系統(tǒng)機(jī)床刀具夾具量具輔具工件傳輸裝置儲(chǔ)料裝置上下料裝置上下料機(jī)械手全線工作循環(huán)控制裝置故障尋檢、工作循環(huán)監(jiān)視裝置信號(hào)裝置精度檢測(cè)加工面檢測(cè)切屑清除裝置清洗裝置1057.4.2自動(dòng)生產(chǎn)線

加工箱體零件的組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線1－控制臺(tái)2－立式組合機(jī)床3－鼓輪4－夾具5－切屑輸送裝置6－液壓油泵站7－平臥雙面組合機(jī)床8－雙面臥式組合機(jī)床9－轉(zhuǎn)臺(tái)10－工件傳送帶11－傳送帶傳動(dòng)裝置1067.4.2自動(dòng)生產(chǎn)線

244FM摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸加工自動(dòng)線1077.4.2自動(dòng)生產(chǎn)線

設(shè)計(jì)要點(diǎn)生產(chǎn)節(jié)拍——根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定，按節(jié)拍擬訂零件的工藝過(guò)程，安排工序、工位、工步和走刀。全線分段——對(duì)于比較長(zhǎng)的自動(dòng)線，按工藝可將其分成假設(shè)干段，每段設(shè)備6～10臺(tái)，每段之間配置儲(chǔ)料裝置，便于分段維修，以免因故障造成全線停工而帶來(lái)的重大損失。定位和安裝——多采用單一基準(zhǔn)原那么，工件在機(jī)床夾具上直接定位夾緊，或采用隨行夾具〔托盤(pán)〕，工件連同隨行夾具一起在自動(dòng)線上傳輸，由隨行夾具在機(jī)床上進(jìn)行單一基準(zhǔn)定位夾緊。結(jié)構(gòu)布局形式——結(jié)構(gòu)布局形式應(yīng)考慮零件工藝過(guò)程、機(jī)床數(shù)量、廠房面積大小和形狀等因素，有直線形、折線形、框形和環(huán)形等；機(jī)床可排列在線的一邊，也可排列在線的二邊。應(yīng)用

大批大量生產(chǎn)1087.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕概念、特點(diǎn)及適應(yīng)范圍柔性制造系統(tǒng)由多臺(tái)加工中心或數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)上、下料裝置、儲(chǔ)料和輸送系統(tǒng)等組成，沒(méi)有固定的加工順序和節(jié)拍，在計(jì)算機(jī)及其軟件系統(tǒng)的集中控制下，能不停機(jī)調(diào)整、更換工件和工夾具，實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化，在時(shí)間和空間〔多維性〕上都有高度的柔性，是一種計(jì)算機(jī)直接控制的自動(dòng)化可變加工系統(tǒng)。

定義具有高度柔性，能實(shí)現(xiàn)多種不同工藝要求不同“類〞的零件加工，自動(dòng)更換工件、夾具、刀具和自動(dòng)裝夾。具有高度的自動(dòng)化程度、穩(wěn)定性和可靠性，能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)人自動(dòng)連續(xù)工作〔如連續(xù)24小時(shí)工作〕。提高設(shè)備利用率，減少調(diào)整、準(zhǔn)備終結(jié)等輔助時(shí)間。具有高生產(chǎn)率。降低直接勞動(dòng)費(fèi)用，減小占地面積，增加經(jīng)濟(jì)收益。

特點(diǎn)1097.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕

應(yīng)用品種零件品種、批量與自動(dòng)化加工方式0101001000

批量10,000100010010FMLFMCFMS數(shù)控機(jī)床通用機(jī)床剛性線生產(chǎn)柔性產(chǎn)量1107.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕FMS類型柔性制造單元〔FlexibleManufacturingCell-FMC〕柔性制造單元是一個(gè)可變加工單元，由單臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的加工中心或數(shù)控機(jī)床、環(huán)形〔圓形、角形或長(zhǎng)圓形等〕托盤(pán)輸送裝置或機(jī)器人所組成，采用切削監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，不停機(jī)更換工件進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。FMC是組成柔性制造系統(tǒng)的根本單元。1117.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕數(shù)控車床和機(jī)器人組成的柔性制造單元1127.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕交換托盤(pán)裝置Rogont加工中心，配置可自動(dòng)交換水平和垂直主軸頭1137.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕CincinnatiHMC柔性制造單元，可實(shí)現(xiàn)高速、高精度加工（重復(fù)定位精度±1μReal1147.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕柔性制造系統(tǒng)〔FlexibleManufacturingSystem-FMS〕由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的加工中心、數(shù)控機(jī)床或柔性制造單元所組成，配置有自動(dòng)輸送裝置〔有軌、無(wú)軌輸送車或機(jī)器人〕、工件自動(dòng)上、下料裝置〔托盤(pán)交換或機(jī)器人〕和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等，并有計(jì)算機(jī)遞階控制功能、數(shù)據(jù)管理功能、生產(chǎn)方案和調(diào)度管理功能，以及實(shí)時(shí)監(jiān)控功能等。通常所說(shuō)的柔性制造系統(tǒng)就是指的這種類型。柔性制造系統(tǒng)1157.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕飛機(jī)零件加工FMS（Cincinnati）1—裝卸站2—運(yùn)輸小車3—MC4—切屑處理站5—清洗站6—檢測(cè)站7—手工檢測(cè)站8—計(jì)算機(jī)室9—小車維修站10—包裝站6123457891033361167.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕沖床沖壓FMS1177.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕柔性制造自動(dòng)線〔FlexibleTransmissionLine-FTL〕由假設(shè)干臺(tái)加工中心組成，但物料系統(tǒng)不采用自動(dòng)生產(chǎn)線所用的上、下料裝置，如各種送料槽等，不追求高度的柔性和自動(dòng)化程度。這種柔性制造系統(tǒng)又稱之為準(zhǔn)柔性制造系統(tǒng)。可變生產(chǎn)線〔VariableProductionLine-VPL〕由假設(shè)干臺(tái)帶有可更換部件的加工中心或控機(jī)床組成，用于成批生產(chǎn)。當(dāng)加工工件變化時(shí)，可更換機(jī)床的某些部件〔如主軸箱〕，進(jìn)行另一種零件的自動(dòng)加工。是一種有限柔性制造系統(tǒng).可重組生產(chǎn)線〔ReconfigurableProductionLine-RPL〕生產(chǎn)線設(shè)備按所加工范圍內(nèi)零件工藝過(guò)程安排，機(jī)床布局確定后不再變動(dòng)。加工不同的零件時(shí)，根據(jù)該零件工藝過(guò)程由計(jì)算機(jī)調(diào)度在所要加工的機(jī)床上加工。實(shí)際上是一種柔性物料輸送的制造系統(tǒng)。

1187.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕FMS組成和結(jié)構(gòu)

組成結(jié)構(gòu)物質(zhì)系統(tǒng)FMS數(shù)控機(jī)床加工中心機(jī)床自動(dòng)換刀裝置自動(dòng)換夾具自動(dòng)換工件自動(dòng)換主軸箱自動(dòng)更換裝置加工系統(tǒng)物流系統(tǒng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)機(jī)床輸送帶自動(dòng)輸送車工業(yè)機(jī)器人運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)械手工業(yè)機(jī)器人裝卸系統(tǒng)加工控制物料控制自動(dòng)采集數(shù)據(jù)自動(dòng)處理數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)信息系統(tǒng)能量系統(tǒng)能量自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能量自動(dòng)分配輸送系統(tǒng)1197.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕

控制系統(tǒng)工作內(nèi)容1207.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕典型柔性制造線FMS實(shí)例分析1217.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕典型柔性制造系統(tǒng)1227.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕1237.4.3柔性制造系統(tǒng)〔FMS〕中央管理計(jì)算機(jī)FM-11AD2+物流控制計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)LAN文件庫(kù)自動(dòng)編程機(jī)單元控制機(jī)CNC車床CNC磨床單元控制機(jī)立式MC臥式MC單元控制機(jī)CNC車床管理級(jí)單元級(jí)設(shè)備級(jí)JCS-FMS-1控制級(jí)結(jié)構(gòu)1247.5

先進(jìn)制造模式AdvancedManufacturingModels1257.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)〔ComputerIntegratedManufacturingSystem-CIMS〕概念

CIMS提出1974年美國(guó)J.Harrington博士在“ComputerIntegratedManufacturing〞一書(shū)中首先提出CIM概念，其兩個(gè)根本觀點(diǎn)：企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后效勞是一個(gè)統(tǒng)一的不可分割的整體。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可以視為一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過(guò)程，最終產(chǎn)品可視為數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn)。1267.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕

CIM定義

CIM與CIMS1277.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIMS體系結(jié)構(gòu)NetworkDBBMPMMMLMFMMIS，，，，…QISCAICATCAQCCMM∶原材料，能源產(chǎn)品市場(chǎng)信息生產(chǎn)過(guò)程信息CIMS組成技術(shù)信息EISCADCAECAPPNCPCATD∶銷售服務(wù)信息MASCNC,MC,FMS,ROBOT,AA…1287.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)——CAD、CAE、CAPP、NCP、CATD…

制造自動(dòng)化分系統(tǒng)——CNC、MC、FMC、FMS、AGV、ROBOT、AA…

質(zhì)量信息分系統(tǒng)——CAI、CAT、CAQC、CMM…

管理信息分系統(tǒng)——MRPⅡ、BM、PM、LM、MM、FM…

計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)——采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)機(jī)、異構(gòu)局網(wǎng)互連數(shù)據(jù)庫(kù)——支持各CIMS分系統(tǒng)，并包括企業(yè)全部信息；在邏輯上統(tǒng)一，物理上分布

CIMS各分系統(tǒng)1297.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIMS層次〔分級(jí)〕結(jié)構(gòu)工廠車間1車間2車間M…單元1單元2單元N…銑削工作站檢驗(yàn)工作站物料儲(chǔ)運(yùn)工作站機(jī)器人銑床零件存儲(chǔ)器工廠層車間層單元層工作站層設(shè)備層CIMS遞階控制結(jié)構(gòu)1307.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CAD/CAPP/CAM集成1317.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕

CAD/CAPP/CAM集成途徑

采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相互間的直接交換初始圖形交換標(biāo)準(zhǔn)〔InitialGraphicsExchangeSpecification-IGES〕美國(guó)制定的中性格式數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，可以用它來(lái)進(jìn)行信息集成，但由于缺少工藝信息，因此不能滿足CAD/CAPP集成要求。解決的方法是在CAPP中，自行開(kāi)發(fā)符合IGES的工藝信息，提供給計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)進(jìn)行集成。產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)〔StandardfortheExchangeofProductModelData-STEP〕是近年來(lái)由ISO制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)正在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)中，它采用應(yīng)用層〔信息結(jié)構(gòu)〕、邏輯層〔數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)〕、物理層〔數(shù)據(jù)格式〕三級(jí)模式，定義了EXPRESS語(yǔ)言作為描述產(chǎn)品數(shù)據(jù)的工具；它包含了幾何信息、制造信息、檢測(cè)和商務(wù)信息等，從根本上解決了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與工藝過(guò)程設(shè)計(jì)之間的信息集成問(wèn)題。采用統(tǒng)一的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是解決信息集成的根本出路。1327.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕

采用數(shù)據(jù)格式變換模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換在兩個(gè)集成環(huán)節(jié)之間，開(kāi)發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)格式變換模塊，并通過(guò)它進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。例如：CAD之后，開(kāi)發(fā)一個(gè)后置處理模塊，或在CAPP之前，開(kāi)發(fā)一個(gè)前置處理模塊，進(jìn)行相互間的數(shù)據(jù)格式變換。這一方法是可行的，有效的，但比較麻煩。集成環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)交換a）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換b）基于中性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換133

CIMS環(huán)境下的CAPP1347.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕在CIMS環(huán)境下的CAPP功能模塊圖1357.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕

CIMS環(huán)境下的CAM在CIMS環(huán)境下的CAM功能模塊圖1367.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIM的開(kāi)展和應(yīng)用CIM的開(kāi)展137

CIMS實(shí)例分析CIMS-ERC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)138CIMS-ERC制造系統(tǒng)單元層平面布置7.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕1397.5.1計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIMS-ERC獲1994年CASA/SME頒發(fā)的“UniversityLEADAward”1407.5.2并行工程〔CE〕并行工程〔ConcurentEngineering-CE〕概念1417.5.2并行工程〔CE〕順序方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的弊端產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃加工裝配市場(chǎng)需求無(wú)法加工裝配困難1427.5.2并行工程〔CE〕并行工程體系結(jié)構(gòu)過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)劃管理過(guò)程控制過(guò)程管理與控制過(guò)程質(zhì)量管理質(zhì)量功能配置過(guò)程控制質(zhì)量管理與控制過(guò)程管理與控制計(jì)算機(jī)輔助工程面向工程的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)支持環(huán)境計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)與通訊集成框架系統(tǒng)群組工作框架生產(chǎn)制造生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度設(shè)備運(yùn)行工況監(jiān)視快速制造技術(shù)并行工程1437.5.2并行工程〔CE〕并行工程應(yīng)用和發(fā)展

波音777并行工程1447.5.2并行工程〔CE〕波音777客機(jī)——無(wú)圖紙制造1457.5.2并行工程〔CE〕

復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)件并行工程針對(duì)某航天典型復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)件的并行工程并行工程的體系結(jié)構(gòu)由管理與質(zhì)量、工程、制造、支持環(huán)境4個(gè)分系統(tǒng)組成協(xié)同工作環(huán)境由計(jì)算機(jī)與操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)、集成框架系統(tǒng)、群組工作集成框架、應(yīng)用系統(tǒng)等層次構(gòu)成效益：產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期縮短了60%、工藝檢查周期減少50%、工裝準(zhǔn)備周期減少30%、降低本錢(qián)20%。某航天復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)件并行工程體系結(jié)構(gòu)1467.5.3精良生產(chǎn)〔LP〕精良生產(chǎn)（LeanProduction——LP）的由來(lái)1477.5.3精良生產(chǎn)〔LP〕強(qiáng)調(diào)人的作用，以人為中心：工人是企業(yè)的主人，生產(chǎn)工人在生產(chǎn)中享有充分的自主權(quán)。所有工作人員都是企業(yè)的終身雇員，企業(yè)把雇員看作是比機(jī)器更為重要的固定資產(chǎn)。要充分發(fā)揮職工的創(chuàng)造性。以“簡(jiǎn)化〞為手段去除生產(chǎn)中一切不增值的工作：要簡(jiǎn)化組織機(jī)構(gòu)、簡(jiǎn)化與協(xié)作廠的關(guān)系，簡(jiǎn)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程、生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品檢驗(yàn)過(guò)程，減少非生產(chǎn)費(fèi)用，強(qiáng)調(diào)一體化質(zhì)量保證。精益求精，以“盡善盡美〞為最終目標(biāo)：持續(xù)不斷地改進(jìn)生產(chǎn)、降低本錢(qián)、力爭(zhēng)無(wú)廢品、無(wú)庫(kù)存和產(chǎn)品品種多樣化。所以精良生產(chǎn)不僅是一種生產(chǎn)方式，而且是一種現(xiàn)代制造企業(yè)的組織管理方法。精良生產(chǎn)要點(diǎn)1487.5.3精良生產(chǎn)〔LP〕“看板〞〔Konban〕管理出發(fā)點(diǎn)——后序驅(qū)動(dòng)示意圖“看板”管理n乙n工序n-1乙n-1工序n甲n-1甲n-1工序n工序1取貨存件箱23a3b4567a7b傳件看板生產(chǎn)看板JIT

要求：嚴(yán)格管理；各環(huán)節(jié)、各工序均處于良好運(yùn)行狀態(tài)；人員素質(zhì)高，多面手，且處于高度緊張狀態(tài)。1497.5.3精良生產(chǎn)〔LP〕LP與MP比較比較項(xiàng)目大量生產(chǎn)精良生產(chǎn)追求目標(biāo)高效率、高質(zhì)量、低成本完善生產(chǎn)，消除一切浪費(fèi)工作方式專業(yè)分工，相互封閉責(zé)、權(quán)、利統(tǒng)一的工作小組，協(xié)同工作，團(tuán)隊(duì)精神組織管理寶塔式，組織機(jī)構(gòu)龐大權(quán)利下放，扁平式組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)品特征標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品面向用戶的多樣化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式串行模式并行模式生產(chǎn)特征大批量、高效率生產(chǎn)變批量、柔性化生產(chǎn)供貨方式大庫(kù)存緩沖JIT方式，接近0庫(kù)存質(zhì)量保證靠機(jī)床設(shè)備，事后把關(guān)靠生產(chǎn)人員保證，追求零缺陷雇員關(guān)系雇傭關(guān)系，合同約束終身雇用，風(fēng)雨同舟用戶關(guān)系靠產(chǎn)品質(zhì)量、成本取勝用戶滿意，需求驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)銷售供應(yīng)商合同關(guān)系，短期行為長(zhǎng)期合作，利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)1507.5.4敏捷制造和虛擬制造

敏捷制造（AgileManufacturing-AM）

敏捷制造提出

敏捷制造要點(diǎn)1517.5.4敏捷制造和虛擬制造

動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)企業(yè)K+1企業(yè)1企業(yè)2企業(yè)K企業(yè)K+2企業(yè)N協(xié)調(diào)信息服務(wù)…企業(yè)3企業(yè)4…“虛擬制造”環(huán)境與虛擬企業(yè)企業(yè)1企業(yè)3企業(yè)K企業(yè)K+2“虛擬制造〞環(huán)境與虛擬企業(yè)1527.5.4敏捷制造和虛擬制造

Internet（Intranet）客戶供應(yīng)商企業(yè)1設(shè)計(jì)計(jì)劃銷售單元1單元n單元2企業(yè)n企業(yè)2虛擬企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)虛擬企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1537.5.4敏捷制造和虛擬制造

AM與LP比較精良生產(chǎn)敏捷制造充分利用和增強(qiáng)大批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)采用大量定制生產(chǎn)方式追求零缺陷，使用戶完全滿意整個(gè)產(chǎn)品壽命周期用戶滿意變批量、柔性生產(chǎn)模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模塊化制造系統(tǒng)注重技術(shù)與操作，實(shí)行連續(xù)改進(jìn)注重組織與人員，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重組終身聘用、工齡工資基于信任的雇傭關(guān)系，“社會(huì)合同”多功能小組，協(xié)同工作基于任務(wù)的組織與管理，多學(xué)科項(xiàng)目組工廠級(jí)范圍涵蓋整個(gè)企業(yè)范圍，并擴(kuò)展到企業(yè)之間與供應(yīng)商利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)競(jìng)爭(zhēng)、合作策略，組建虛擬公司資源有效利用，消除冗余在連續(xù)和不可預(yù)測(cè)變化的環(huán)境下發(fā)展準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)準(zhǔn)時(shí)信息系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)制造平穩(wěn)進(jìn)度計(jì)劃，小批量、“零”庫(kù)存承認(rèn)并快速響應(yīng)市場(chǎng)變化154虛擬制造7.5.4敏捷制造和虛擬制造

1557.5.4敏捷制造和虛擬制造

虛擬裝配1567.5.4敏捷制造和虛擬制造

挖掘機(jī)動(dòng)畫(huà)仿真1577.5.5大規(guī)模定制

158指眾多生產(chǎn)相同或相似產(chǎn)品的企業(yè)在某個(gè)地區(qū)內(nèi)聚集的現(xiàn)象7.5.6企業(yè)集群制造

企業(yè)集群制造概念企業(yè)集群制造是通過(guò)企業(yè)集群制造系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，企業(yè)集群制造系統(tǒng)是企業(yè)虛擬化和集群化的結(jié)果。企業(yè)虛擬化使產(chǎn)品的制造過(guò)程分解成多個(gè)獨(dú)立的制造子過(guò)程，企業(yè)集群化使每個(gè)制造子過(guò)程都聚集了大量的同構(gòu)企業(yè)并形成企業(yè)族。企業(yè)集群制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

企業(yè)集群制造系統(tǒng)1597.5.6企業(yè)集群制造

企業(yè)集群制造要點(diǎn)160綠色制造是是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源利用的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品在從市場(chǎng)需求、設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的全生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源利用率最高。

7.5.7綠色制造

綠色制造〔GreenManufacturing-GM〕概念制造是永恒的，產(chǎn)品的生產(chǎn)會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染和破壞，人類的生存環(huán)境面臨日益增長(zhǎng)的產(chǎn)品廢棄物危害和資源日益匱乏的局面，要以產(chǎn)品全生命周期來(lái)考慮，從市場(chǎng)需求開(kāi)始，進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造，不僅要考慮它如何滿足使用要求，而且要考慮當(dāng)生命終結(jié)時(shí)如何處置它，使它對(duì)自然界的污染和破壞最小，而對(duì)自然資源的利用最大。

環(huán)境保護(hù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選擇可再生材料，產(chǎn)品報(bào)廢后，要考慮資源的回收和再利用問(wèn)題。為此，機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開(kāi)始就要考慮拆卸的可能性與經(jīng)濟(jì)性，在產(chǎn)品建模時(shí)，不僅要考慮加工、裝配結(jié)構(gòu)工藝性，而且要考慮拆卸結(jié)構(gòu)工藝性，把拆卸作為計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

資源利用1617.5.7綠色制造

清潔生產(chǎn)清潔生產(chǎn)的內(nèi)容節(jié)省資源制造技術(shù)環(huán)保型制造技術(shù)再制造技術(shù)清潔生產(chǎn)清潔化制造過(guò)程綠色產(chǎn)品節(jié)能節(jié)省資源環(huán)保便于回收利用對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程而言，綠色制造滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過(guò)程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒原材料，將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開(kāi)生產(chǎn)過(guò)程之前。

對(duì)于產(chǎn)品而言，綠色制造覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，即從原材料提取到產(chǎn)品的最終處置，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、流通、消費(fèi)及報(bào)廢等，減少對(duì)人類和環(huán)境的不利影響1627.5.7綠色制造

綠色產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)全壽命周期成本設(shè)計(jì)制造銷售使用處理回收需求產(chǎn)品壽命周期設(shè)計(jì)易于制造環(huán)境保護(hù)工作條件資源優(yōu)化產(chǎn)品性能企業(yè)政策綠色產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)1637.5.7綠色制造

1641657.6.1智能制造涵義

基于人的智能制造〔HumanIntelligence-BasedManufacturing-HIM〕或基于智能性技能的制造〔IntelligentSkill-BasedManufacturing-ISM〕和以人為中心的制造〔HumanCenteredManufacturing-HCM〕1667.6.2智能制造方法

專家系統(tǒng)〔ExpertSystem–ES〕

什么是專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，它可以以人類專家的水平來(lái)處理和解決專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜問(wèn)題。專家系統(tǒng)的建立最早由知識(shí)工程師與領(lǐng)域?qū)＜夜餐瓿?。?0世紀(jì)70年代以后，開(kāi)展了專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，可以幫助領(lǐng)域?qū)＜抑苯由勺约旱膶＜蚁到y(tǒng)。專家系統(tǒng)具有啟發(fā)性、透明性和靈活性特征。專家系統(tǒng)主要用于處理現(xiàn)實(shí)世界中提出的需要由專家來(lái)分析和判斷的復(fù)雜問(wèn)題。1677.6.2智能制造方法

專家系統(tǒng)組成知識(shí)庫(kù)——存貯從領(lǐng)域?qū)＜也杉闹R(shí)經(jīng)，整理分解為事實(shí)與規(guī)那么推理機(jī)——根據(jù)知識(shí)進(jìn)行推理和做出決策數(shù)據(jù)庫(kù)——存放事實(shí)和由推理得到的事實(shí)知識(shí)獲取設(shè)施〔工具〕——采集領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)輸入／輸出接口——與用戶進(jìn)行聯(lián)系的窗口。專家系統(tǒng)的構(gòu)成知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)推理機(jī)知識(shí)獲取專家用戶接口1687.6.2智能制造方法

專家系統(tǒng)工作過(guò)程明確所要解決的問(wèn)題提取知識(shí)庫(kù)中相應(yīng)的事實(shí)與規(guī)那么進(jìn)行推理，做出決策

推理方式正向推理——從初始狀態(tài)向目標(biāo)狀態(tài)的推理，從一組事實(shí)出發(fā)，一條條地執(zhí)行規(guī)那么，且不斷參加新事實(shí)，直至問(wèn)題的解決，適用于初始狀態(tài)明確，而目標(biāo)狀態(tài)未知的場(chǎng)合。反向推理——從目標(biāo)狀態(tài)向初始狀態(tài)的推理，從已定的目標(biāo)出發(fā)，通過(guò)一組規(guī)那么，尋找支持目標(biāo)的各個(gè)事實(shí)，直至目標(biāo)被證明為止，適用于目標(biāo)狀態(tài)明確，而初始狀態(tài)不清楚的場(chǎng)合混合推理——多用于一些復(fù)雜問(wèn)題的推理中。模糊推理——屬于不精確推理，用于解決一些不易確定現(xiàn)象或要用經(jīng)驗(yàn)感知決策的場(chǎng)合1697.6.2智能制造方法

知識(shí)表達(dá)謂詞邏輯、框架、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)生式系統(tǒng)等其中產(chǎn)生式系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，根本形式為IF〈條件1〉A(chǔ)ND〈條件2〉OR〈條件3〉

…THEN〈結(jié)論1〉可信度a%〈結(jié)論2〉可信度b%例：麻花鉆鉆孔對(duì)應(yīng)的工作范圍，可以用IF…THEN…表達(dá)DMAX=2″DMIN=0.0625″ES=0.007√D+0.003″