先进制造技术及装备的发展现状及应用.docx

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除先进制造技术和装备的发展现状及应用摘要：机械制造业是国民经济的支柱产业，关乎一个国家的综合国力的强弱。随着社会的高速发展，各种先进制造技术相继产生，自建国以来，我国的机械制造业有了很大的提高，有了许多先进的制造技术，但和工业发达国家相比还存在着明显的差距。关键词：产生 特点 发展现状 应用随着社会的发展和人类文明进程的加快，与人类生产生活息息相关的制造业正发生着巨大的变革。从石器时代，经历青铜和铁器时代，到蒸汽机时代，再到内燃机的发明，每一次生产的技术变革都对人类的文明起到极大的推动作用。特别是到了近现代，随着通信技术的发展，电子计算机和集成电路

2、的出现，以及运筹学、现代控制理论、系统工程等技术的产生和发展，制造业又迎来了一次新的飞跃。制造已经不再是传统意义上简单地将原材料变为成品的过程，而是在先进工程技术的基础上，集成包括信息技术、网络技术等各项新兴技术在内的生产活动，而且越来越多地融入先进制造哲理、先进管理技 术以及先进生产模式。在近50年的发展过程中，逐渐形成了先进制造技术。在20世纪80年代末，国际上提出了先进制造技术的新概念，其最早起源于美国，美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，对其制造业存在的问题进行深刻的反省，为了加强其制造业的竞争力和促进国民经济的增长而提出来的，同时以计算机为中心的新一代信息技术的发展，推动了制造技术的

3、飞跃发展，从而有了先进制造技术的概念。然后，先进制造技术相继在诸多国家和地区得到广泛的应用。先进制造技术(AMT）是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。先进制造技术在发达国家已经达到了相当水平, 已经实现了机械制造系统自动化。产品设计普遍采用计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助产品工程(CAE) 和计算机仿真等手段, 企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段, 在加工技术方面也

4、已实现了底层的自动化, 包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV) 等。在这个基础上再提高制造系统的自动化水平, 对于改善企业的TQCS(T尽量缩短产品的交货时间或提早新产品上市时间、Q提高产品质量、C降低产品成本、S提高服务水平) 已无明显的作用。因此, 近10 余年来, 发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路, 提出了一系列新的制造系统，如计算机集成制造系统、智能制造系统、敏捷制造、并行工程等。我国的装备制造业经过数十年努力，也已具有相当规模，积累了大量的技术和经验。近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但和工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整

5、体上的差距。在管理体制方面，工业发达国家国有企业所占比重较小，绝大部分企业是规范的股份公司。而我国国有企业所占比重较大，装备制造业存在着根本性的问题，制造业的人均劳动生产率远远落后于发达国家，产业主体技术依靠国外。在企业经营管理方面，工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产（JIT）、灵敏制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数中小型企业仍处于经验管理阶段。在产品开发设计方面，工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CA

6、M），大型企业开始无图纸的设计和生产。而我国采用CAD/CAM 技术的比例较低。在应用技术及技术集成方面的能力较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后。在加工制造工艺方面，工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/ 纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。而我国普及率不高，尚在开发、学习阶段。例如：在高速超高速加工的各关键领域如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、陶瓷滚动轴承等方面总体水平同国外尚有较大差距；在超精密加工的效率、精度可靠性，特别是规格（大尺寸）和技术配套方面与国外比，还有相当大的差距。在加工机床和自动化技术方面

7、，工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。相比美国、德国和日本等机床发达国家，我国数控机床产品在设计水平、质量、精度、性能方面差距较大。在高级数控系统、高速精密主轴单元、高速滚动部件和数控动力刀架等核心零部件方面，我国仍无法国产化，主要依赖于进口。近年来,制造工程领域的新技术像雨后春笋般相继诞生,如计算机集成制造系统(CIMS),虚拟生产(VM),智能制造(IM),绿色制造(GM)等,这些新技术的产生和运

8、用决定了先进制造业未来的发展方向。首先，数字化是发展的核心。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势。它包含了三大部分：以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。对制造设备而言，其控制参数均为数字化信号。对制造企业和全球制造业而言，各种信息均以数字形式传递。这样，在数字制造环境下，在广泛领域乃至跨地区、跨国界形成一个数字化组成的网，企业、车间、设备、员工、经销商乃至有关市场均可成为网上的一个“结点”，在研究、设计、制造、销售、服务

9、的过程中，彼此交互，围绕产品所赋予的数字信息，成为驱动制造业活动的最活跃的因素。在此还应着重指出，制造知识（包括技能、经验）的获取、表达、存储、推理乃至系统化、公理化等，这是使制造技术发展到制造科学的关键，而这又与数字化不可分开。其次，精密化是发展的关键，它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高，另一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高。有了前者，才要求有后者；有了后者，才促使前者得以发展。20世纪初，超精密加工的误差是10微米，而现在超精密加工的精度是 0.10.01 微米。 然后，自动化是发展的条件。自动化是减轻人的劳动，强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。自动化总是伴随有关

10、机械或工具来实现的。可以说，机械是一切技术的载体，也是自动化技术的载体。自动化从自动控制、自动调节、自动补偿、自动辨识等发展到自动维护、自动修复等更高的自动化水平；而且今天自动控制的内涵与水平已远非昔比，从控制理论、控制技术、控制系统、控制元件，都有着极大的发展。自动化是先进制造技术发展的前提条件。接着，集成化是发展的方法。先进制造技术就是制造技术、信息技术、管理科学与有关科学技术的集成。“集成”就是“交叉”，就是“杂交”，就是取人之长，补己之短，这是发展的一大方法。目前，集成主要指：1、现代技术的集成。机电一体化是个典型，它是高技术装备的基础，如微电子制造装备，信息化、网络化产品及配套设备，

11、仪器、仪表、医疗、生物、环保等高技术设备。显然，在机电一体化技术中，关键往往是：检测传感技术，信息处理技术，自动控制技术，伺服传动技术，精密机械技术，系统总体技术。而这些技术又同许多学科有关，又是一个集成。2、加工技术的集成、特种加工技术及其装备是个典型，如增材制造、激光加工、高能束加工、超高速加工等等；当然，加工技术的集成只是现代技术集成的一个特殊部分。3、企业集成，即管理的集成，包括生产信息、功能、过程的集成；包括生产过程的集成。全寿命周期过程的集成；也包括企业内部的集成，企业外部的集成。最后，绿色化是发展的必然。绿色是从环境保护领域中引用来的。制造业的产品从构思开始，到设计阶段、制造阶段

12、、销售阶段、使用与维修阶段，直到回收阶段、再制造各阶段，都必须充分计及环境保护。所谓环境保护是广义的，不仅要保护自然环境，还要保护社会环境、生产环境，还要保护生产者的身心健康。在此前提与内涵下，还必须制造出价廉、物美、供货期短、售后服务好的产品。智能化是发展的前景。制造技术的智能化是制造技术发展的前景。近20年来，制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出某种智能，以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，因此，智能制造越来越受到高度的重视。与传统的制造相比，智能制造系统具有以下特点：1、人机一体化；2、自律能力；3、自组织与超柔性；4、学习能力与自我维护能力；5、在未来，具有更高级的类人思维的能力。无论若何，先进制造技术不是一门具体的、单一的科学技术，它是一个集成的、多学科的、综合的概念，并且它有一个相当长的发展过程，大家需要做的工作，是向其不断接近，使其不断完善。而我，想要成为里面的一个微小的部分，不论有没有作用。【精品文档】第 4 页