先进制造技术-第二次教案(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上教案授课时间月 日 至 月 日课时数授课方式理论课 讨论课 习题课 实验课 上机课 技能课 其他授课单元第一章 制造业与先进制造技术（第三节 先进制造技术的内涵与体系结构）第二章 现代设计技术（ 第一节 现代设计技术的内涵与体系结构）目的与要求1掌握先进制造技术的定义和特点2. 掌握先进制造技术的体系结构和分类3. 了解先进制造技术的发展趋势和现代设计技术体系结构重点与难点重点：先进制造技术的定义和特点、先进制造技术的体系结构和分类难点：先进制造技术的体系结构主要内容第三节 先进制造技术的内涵与体系结构先进制造技术的内涵和特点；先进制造技术的体系结构及其分类 第一节

2、现代设计技术的内涵与体系结构 设计的概念和分类；现代设计技术的概念和特点、现代设计技术体系结构教学方法手段（教具）上课提问；讲授；多媒体和板书相结合；运用启发式、案例分析式教学方法讲授本节内容。参考资料1.盛晓敏著先进制造技术北京：机械工业出版社，2000。2.孙大涌著先进制造技术北京：机械工业出版社，1999。3.张根保著先进制造技术重庆：重庆大学出版社，1996。 4.中国机械工程、机械工程学报、制造技术与机床等科技核心期刊。思考题、作业讲稿第三节 先进制造技术的体系结构一、先进制造技术（AMT）定义和特征无明确的和一致公认的定义，通过对其特征的分析和多年的实践，可以认为： 先进制造技术A

3、MT：是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称。 要点：目标提高制造企业对市场的适应能力和竞争力；强调信息技术、现代管理技术与制造技术的有机结合；信息技术、现代管理技术在整个制造过程中综合应用。传统制造技术先进制造技术系统性仅驾驭生产过程物质流和能量流能驾驭生产过程物质流、信息流和能量流广泛性仅指将原材料变为成品的加工工艺贯穿从产品设计、加工制造到产品销售的整个过程集成性学科专业单一、独立，相互间界限分明专业和学科不断渗透、交叉融

4、合，其界限逐渐淡化甚至消失动态性不同时期、不同国家，其特点、重点、目标和内容不同实用性注重实践效果，促进经济增长，提高综合竞争力AMT 特征：AMT 是一项综合性技术：AMT不是一项具体的技术，而是将各种相关技术集合成一个整体，它特别强调计算机技术、信息技术和现代管理技术在整个制造过程中的综合应用，特别强调人的主体作用，强调人、技术、管理的有机结合。AMT 是一项动态技术： AMT 也不是一成不变的，而是动态发展的，它要不断地吸收和利用各种高新技术成果，并将其渗透到制造系统的各个部分和整个过程，使其不断趋于完善。 AMT 是面向工业应用的技术： AMT 是针对某一具体的制造需求而发展起来的先进

5、、实用的技术，有明显的需求导向。不以追求技术高新度为目的，重在实际效果。AMT 是面向全球竞争的技术： 通过提高企业综合效益和对市场的快速反应能力，达到提高竞争力的目标。AMT 是面向21世纪的技术： AMT是制造技术发展的新阶段，它保留了传统制造技术中有效要跃。 二、先进制造技术的体系结构、分类和发展趋势1.先进制造技术的体系结构 美国联邦政府科学、工程和技术协调委员会（FCCSET）于1994年提出AMT的分类目录，指出 “AMT 是制造技术和现代高技术结合而产生的一个完整的技术群”。 （1）主体技术群之一：设计技术群 产品、工艺设计，包括：计算机辅助设计（CAD）；适于加工和装配的设计（

6、DFM，DFA）工艺过程建模和仿真；计算机辅助工艺过程设计（CAPP）；工作环境设计；符合环保的设计 并行工程； 其它计算机辅助设计CAD-Computer Aided Design；计算机辅助制造CAM-Computer Aided Manufacturing；计算机辅助工艺规程设计 CAPP-Computer Aided Precess Planning （2）主体技术群之二：制造工艺技术群 材料生产工艺； 加工工艺，包括： 切削加工； 材料热处理； 表面涂层与改性； 复合材料工艺；铸、锻、压力加工；电子工艺（光刻/沉积、离子注入等微细加工） 连接与装配； 测试与检验； 环保技术； 维修技

7、术； 其它 （3）支撑技术群 ： 指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性核心技术，包括： 信息技术： 接口和通信；数据库技术；软件工程；决策支持系统；集成框架；人工智能、专家系统、神经网络。 标准和框架 ： 数据标准； 产品定义标准；接口框架； 工艺标准、检验标准 机床和工具技术； 传感与控制技术； 其它 （4）管理技术群 质量管理： 用户/供应商交换作用； 工作人员培训和教育； 技术获取和利用； 全局监督与基准评测； 其它2.先进制造技术的分类（1）现代设计技术。应用现代技术和科学知识，制定设计方案的技术，目的是使产品设计建立在科学的基础上。促进产品功能不断完善，产品质量不断提高。 1）

8、现代设计方法。旨在缩短新产品开发周期的并行设计技术、快速设计技术等； 旨在降低新产品开发成本的价值工程、面向成本的设计技术、低成本设计技术等； 旨在保护生态环境的绿色设计技术、面向环境保护的设计技术、面向节省能源的设计技术、面向新型材料的设计技术、人机工程设计技术等。 反求工程设计技术 2）产品可信性设计。可信性、可靠性和维修保障性。可靠性设计、安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、防疲劳设计、耐环境设计、维修设计等。 3）设计自动化技术。计算机软硬件完成设计过程，产品的造型设计、工艺设计、有限元分析、优化设计、模拟仿真和虚拟设计。（2）先进制造工艺技术 1）高效精密成形技术。无余量或少余量

9、半成品工艺。精密洁净铸造成形工艺、精确高效塑性成形工艺、优质高效焊接及切割技术、优质低耗洁净热处理技术、快速成型制造技术。降低新产品制造成本和缩短新产品制造周期。 2）高效高精度切削加工工艺。精密和超精密加工、高速切削和磨削、复杂型面的数控加工等。提高新产品制造质量。 3）现代特种加工工艺。高能束加工：电子束、离子束、激光束。电加工、超声波加工、高压水射流加工、微细加工等。 4）表面改性、制膜和涂层技术。耐磨、耐蚀、耐辐射和抗疲劳。热喷涂技术、化学镀、表面强化处理技术等。（3）加工自动化技术 物料的存储、运输、加工、装配和检验等各环节的自动化。数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、传感技术、

10、自动检测技术、信号处理及识别技术。（4）现代生产管理技术 一系列的生产活动中使制造资源得到总体配置优化和充分利用，使用的技术的总称。计划、组织、控制和协调的方法。 现代生产管理信息系统、物流系统管理、工作流管理、产品数据管理、质量保障体系等。（5）先进制造生产管理模式及系统 面向企业生产全过程，使先进的信息技术与生产技术相结合的新思想，其功能覆盖生产的各个环节，是制造业的综合自动化的新模式。CIM CE AM IM LP3.先进制造技术的发展趋势（1）现代设计技术将迅速发展和不断完善 包括CAD，CAE，DFX，健壮设计，优化设计，智能设计，反求工程，面向全生命周期的设计等。（2）材料成形向精

11、密、低耗、清洁方向发展 材料成形技术将使毛坯从接近零件形状向直接制成工件精密成形或称净成形的方向发展。 塑性成形与磨削加工相结合，将取代大部分中小零件的切削加工。（3）加工技术向超精密、超高速方向发展（4）绿色制造将成为21世纪制造业重要特征 包括：绿色产品设计技术（产品在全生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求）； 绿色制造技术（在整个制造过程，对环境负面影响最小，废弃物和有害物质的排放最小，资源利用效率最高）；产品的回收和循环再制造（例如，汽车等产品的拆卸和回收技术，以及生态工厂的循环式制造技术等）。（5）虚拟制造将获得广泛应用 首先在虚拟制造环境中生成软产品原型（Soft

12、 Prototype）代替传统的硬样品（Hard Prototype）进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低成本，提高系统快速响应市场变化的能力。 第二章 现代设计技术第一节 现代设计技术的内涵与体系结构一、现代设计技术的内涵和特点1. 设计的概念和分类（1）设计的概念：是人类运用已有的知识和技术解决问题或创造新事物，以满足社会需要的一种技术活动。各种方法和手段。设计是一种创造性的智力活动； 设计是一个综合、决策、迭代、寻优的过程。（2）设计的分类：根据设计活动中创造性大小分常规设计（Routine design）：在功能和工作原理不变的情况下，变更现有

13、产品的结构配置、布置方式和尺寸，使之适应多方面的使用要求。20。革新设计（Innovation design）：在原理、方案基本保持不变前提下，对产品作局部变更设计，使之更能满足用户要求。55创新设计（Creative design）：运用成熟的科学技术，从工作原理和结构上设计过去没有的新型产品。25 设计技术就是在设计过程中解决具体设计问题的各种方法和手段。 传统设计技术是以“静态、经验、被动和手工”为特征的。 传统技术难以满足设计的要求。 （1）市场竞争激烈，要求创新性的产品；（2）新技术、新工艺的涌现，使产品功能与结构趋于复杂；（3）计算机技术的发展，推动了设计方法及设计手段的现代化。

14、现代设计技术在传统设计技术基础上发展来的，多学科和多专业交叉的基础科学。2. 现代设计技术的概念概念：根据产品功能要求和市场竞争的需要，应用现代技术和科学知识，经过设计人员创造性思维、规划和决策，制定可以用于制造的方案，并使方案实施的技术。设计的范畴不断扩大，从单纯产品设计全寿命周期设计； 设计的组织形式上，从传统的顺序设计方式并行设计方式；设计手段上，传统的手工设计现代化计算机辅助设计。从系统工程的观点分析，现代设计技术是一个由时间维、逻辑维和方法维共同组成的三维系统: 是反映按时间顺序的设计过程。产品规划-需求分析、市场预测、可行性分析、总体参数、制约条件和设计要求；方案设计-功能原理设计

15、，确定原理方案；技术设计-将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构；施工设计-指工程图绘制，工艺文件编写，说明书编写等。是解决问题的逻辑步骤。分析-明确设计任务本质；综合-综合各种因素，探求解决方案；评价-对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进；决策-确定最佳的设计方案是指设计过程中的各种思维方法和工作方法。 传统设计采用知觉法、类比法等经验为主的设计方法。现代设计技术采用各种先进的设计理论、方法和工具。新产品开发是一个技术创新和价值实现的过程，大致可分为市场分析、产品设计、产品制造和市场营销四个阶段 从图中可以看出，新产品开发过程有两个重要的特点： 1）新产品开发过程源于市场、

16、归于市场，也就是说，市场既是新产品开发的出发点，又是新产品开发的归宿，新产品开发成功与否，要接受市场的最终检验。2）新产品开发过程涉及企业内部众多部门，受到企业内部各种因素和企业外部各种条件的影响。 内部因素包括：企业本身的人员素质、管理水平、技术水平、经济实力等。 外部条件包括：相关技术的现实发展水平，当时当地所能提供的技术手段（材料、元件、设备等），以及国家的有关政策、法律等。 现代设计技术的核心因素现代设计的核心因素：质量、时间和成本： 质量：满足用户功能要求，符合有关法律、标准和生态环境要求，安全性、可靠性、合理寿命，方便使用和维护保养，用户培训、质量保证和维修服务； 成本：产品成本、

17、合理利润、一次性安装费用和经常性维修费用。 时间：设计开发的周期，供货的时间、方式等方面的适应能力；3. 现代设计技术的特点（1）系统性 强调用系统的观点处理设计问题。整体上把握涉及对象，考虑对象与人、环境的联系。 （2）动态性 要考虑产品的静态特性，和实际工作状态下的动态特性，考虑与周围环境的物资、能量及信息的交互。 （3）创造性 是建立在先进的设计理论及工具，能充分发挥设计者的创造性思维，运用各种手段和方法，开发出创造性的产品。 （4）计算机化 计算机已渗透到产品设计的各个环节，充分利用计算机的数值计算、严密的逻辑思维能力和巨大的信息存储及处理能力：优化设计、有限元分析和系统仿真等。 （5

18、）并行化、最优化、虚拟化和自动化 强调的是设计过程。综合考虑产品全生命周期中的所有因素，强调并行设计。 在设计过程中，用优化的理论与技术，对产品进行方案优选、结构优选和参数优选，达到整体优化。自动化主要依靠计算机辅助设计技术和自动建模技术。 依靠强大的商品化CAD软件的支撑，实现设计虚拟化。三维建模，能在虚拟的环境中观察和评价。 （6）主动性 现代设计在设计初期，就对产品全生命周期的各种可能做出准确预测，减少故障的发生，体现了主动性。二、现代设计技术体系（1）基础技术 传统的设计理论与方法。运动学、动力学等。（2）主体技术 计算机辅助设计技术。数值计算、对信息和知识的独特处理能力。CAD技术、优化设计、有限元分析、虚拟设计和工程数据库。（3）支撑技术 设计信息的处理、加工、推理与验证提供多种理论、方法和手段的支撑。 现代设计方法学：系统设计、模块化设计、反求工程、绿色设计、模糊设计和工业设计等。 可信性设计：可靠性设计、安全性设计、动态设计、疲劳设计、耐腐蚀设计、健壮设计和人机工程设计等。 设计试验技术：产品的性能试验、可靠性试验、数字仿真试验和虚拟试验等。（4）应用技术：针对实用的目的，解决各类具体产品设计领域的技术。机床、汽车、工程机械教学后记：专心-专注-专业