先进制造技术导论.ppt

《先进制造技术导论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《先进制造技术导论.ppt（40页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、先先进进制制造造技技术术Advancedmanufacturingtechnology第一页，编辑于星期六：十六点二十三分。1.制造业的起源与发展n制造业的发展可以分为三个时代:古代、近代和现代。1)古代制造业的发展n古希腊的阿基米德螺旋泵造纸与印刷术第二页，编辑于星期六：十六点二十三分。2）近代制造业的发展n18世纪中叶，瓦特发明蒸气机。n19世纪末20世纪初，内燃机的发明第三页，编辑于星期六：十六点二十三分。3）.现代制造业的发展n1948年数字式计算机融入制造领域n1952年美国推出数控车床n1985年我国引进了第一条柔性制造系统n20世纪80年代，提出了TQCS，单元制造技术主要包括：

2、计算机辅助设计（计算机辅助设计（Computeraideddesign）计算机辅助工艺规划（计算机辅助工艺规划（Computeraidedprocessplanning，CAPP）计算机辅助工程（计算机辅助工程（Computeraidedengineering，CAE）计算机辅助制造（计算机辅助制造（Computeraidedmanufacturing，CAMCAM）现代数控机床、柔性制造系统（现代数控机床、柔性制造系统（Flexiblemanufacturingsystem，FMS）等）等第四页，编辑于星期六：十六点二十三分。n20世纪90年代是信息时代，尤其是网络技术的发展给世界带来了巨大

3、变化，产生了如：并行工程（CE)；敏捷制造(AM)、虚拟制造（VM）等制造系统模式。第五页，编辑于星期六：十六点二十三分。2.国内外制造业的现状国内外制造业的现状n几个问题的提出：n什么是世界制造中心？n中国是不是世界的制造中心？第六页，编辑于星期六：十六点二十三分。1、什么是世界的制造中心n一个世界制造中心，无论是一个国家还是一个地区，应当是面向全球市场最重要、最大的工业产品生产基地。从传统产业到高技术产业（尤其是后者）拥有一批优秀企业，其制成品在品牌、技术、质量、价格，以及生产效率和经营管理，应当在总体上代表着某个时代世界制造业最高水平，并在全球主要市场占有重要地位。第七页，编辑于星期六：

4、十六点二十三分。n在世界经济史上，英国是第一个被称为“世界制造中心”的国家，从1760年至1830年工业革命期间，英国制造业在全世界的比重从1.9%上升到9.5%，后来又达到19.9%，英国以占世界2%的人口控制了全世界工业生产的30%50%和接近五成的制成品贸易。当时，英国无论在贸易、商业、金融、技术和管理等方面在世界经济上都是第一位。特别是在1820年，英国的工业比重占全世界工业的50%，其进出口占世界贸易总量的27%。第八页，编辑于星期六：十六点二十三分。n第二个世界制造中心是美国。它是世界第二次工业革命的产物，两次世界大战使世界上的其它国家均受到了严重的破坏，而唯有美国的经济得到了空前

5、的发展。1860年美国制成品在世界上占第四位，在1894年后长期保持世界第一的位置，到1913年，美国工业生产产量相当于欧洲主要国家的总和，占全世界的1/3以上。1914年的工业生产总值为240亿美元，比南北战争爆发前1859年的不足20亿美元增长了12倍以上。1929年美国占全球制造业的比重达到了43.3%的最高值。第九页，编辑于星期六：十六点二十三分。n第三个世界制造中心是日本。二战后，日本仅用30多年时间就实现了从发展中国家到发达国家的经济飞跃，被称为经济发展的奇迹之一。1950至1973年，日本经济增值达到难以置信的715%，在这二三十年中，日本工业总产量占世界总量从过去2%3%上升到

6、10%左右。日本的钢铁、汽车、半导体、家用电器、机械设备、电子信息产品以及机器人等高技术产品，在制造技术、产量、质量方面都列入世界先进水平，并引导着世界潮流，在国际市场上展现出极强的竞争力。到20世纪80年代中期日本的总体科技水平已经接近美国并超过了西欧，许多工业制成品的产量都在世界前三名之列，在国际市场上具有很强的竞争力和很高的市场占有率，成为世界上家用电器、汽车、船舶和半导体的主要生产国。第十页，编辑于星期六：十六点二十三分。n根据以上对英、美、日三国分析可知，一国或地区作为世界制造中心至少应符合以下几个标准：n（1）国内生产总值（GDP）及出口量与产量标准。一国或地区的GDP在世界的比重

7、应超过10%，它的制造业产值占世界GDP的比重应在15%以上，制造业出口在世界的比重应超过10%。n（2）技术标准。一国或地区应具有较高的科技水平和较高的科研投入，其装备制造业应在12个主导制造领域形成较大的比较优势。n（3）跨国公司标准。在这一行业中存在一批技术开发能力强、核心业务突出的可以进入世界500强的大型企业或跨国公司，且应具有自己的世界品牌。第十一页，编辑于星期六：十六点二十三分。2、中国还不是世界制造业的中心n1）中国的GDP、产出和出口水平nGDP是反映一国经济实力的重要水平，也是一国能否为世界制造中心的判断标准之一。2003年全球总的GDP已经达到36万亿美元。其中有7个国家

8、的GDP超过了1万亿美元：美国居首位，GDP达到了10.9万亿美元；日本4.3万亿美元；德国2.4万亿美元；英国1.8万亿美元；中国只有1.4万亿美元，只占世界总额的3.9%。第十二页，编辑于星期六：十六点二十三分。第十三页，编辑于星期六：十六点二十三分。3.先进制造技术内涵和结构体系先进制造技术内涵和结构体系n技术内涵：n先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其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，以优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称。n先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清

9、洁等基础制造技术，它是从传统的制造工艺发展起来的，并与新技术实现局部或系统的集成，其重要特征是实现优质、高效、低耗、灵活、清洁生产。n先进制造技术最终的目标是要提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力。第十四页，编辑于星期六：十六点二十三分。先进制造技术的分类n第一个层次是基础技术。n第二个层次是新型单元技术。n第三个层次是系统集成技术第十五页，编辑于星期六：十六点二十三分。n第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术。铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术，这些基础工艺经过优化而形成的优质、高效、低耗、清洁基础制造技术是先进制造技

10、术的核心及重要组成部分。这些基础技术主要有精密下料、精密塑性成形、精密铸造、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效连接技术、功能性防护涂层及各种与设计有关的基础技术、各种现代管理技术。第十六页，编辑于星期六：十六点二十三分。n第二个层次是新型的制造单元技术。这是在市场需求及新兴产业的带动下，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新制造技术，如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、CADCAM、清洁生产技术、新材料成形加工技术、激光与高密度能源加工技术、工艺模拟及工艺设计优化技术等。第十七页，编辑于星

11、期六：十六点二十三分。n第三层是系统集成技术。是指应用信息技术、计算机技术和系统管理技术对上述两部分的技术局部或系统集成而形成的AMT的高级阶段。这一部分内容涉及制造企业的生产方式和生产组织方法，如FMS、CIMS、IMS等。n以上三层次都是先进制造技术的组成部分，但其中每一个层次都不等于先进制造技术的全部第十八页，编辑于星期六：十六点二十三分。加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展制造装备的方向发展(1)(1)超精密加工技术超精密加工技术 目目前前加加工工精精度度达达到到0.025m0.025m，表表面面粗粗糙糙度度达达0.

12、0045m0.0045m，已已进进入入纳纳米米级级加加工工时时代代。超超精精切切削削厚厚度度由由目目前前的的红红外外波波段段向向可可见见光光波波段段甚甚至至更更短短波段趋近；超精加工机床向多功能模块化方向发展波段趋近；超精加工机床向多功能模块化方向发展.(2)(2)超高速切削超高速切削 目目前前铝铝合合金金超超高高速速切切削削的的切切削削速速度度已已超超过过1600m/min1600m/min，铸铸铁铁为为1500m/min1500m/min，超超耐耐热热镍镍合合金金为为300m/min300m/min，钛钛合合金金200m/min200m/min。超超高高速速切切削的发展已转移到一些难加工材

13、料的切削加工。削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工。（3）新一代制造装备的发展）新一代制造装备的发展市场竞争和新产品、新技术、新材料的发展推动着新型加工设备的研究与市场竞争和新产品、新技术、新材料的发展推动着新型加工设备的研究与开发，其中典型的例子是开发，其中典型的例子是“并联桁架式结构数控机床并联桁架式结构数控机床”（或俗称（或俗称“六腿六腿”机床）的发展。它突破了传统机床的结构方案，采用六个轴长短的变化，机床）的发展。它突破了传统机床的结构方案，采用六个轴长短的变化，以实现刀具相对于工件的加工位置的变化。以实现刀具相对于工件的加工位置的变化。第十九页，编辑于星期六：十六点二十三分。第二

14、部分第二部分主要现代制造技术主要现代制造技术一、一、CAD/CAE/CAM技术技术二、虚拟设计制造技术二、虚拟设计制造技术三、柔性制造三、柔性制造四、其它先进制造技术四、其它先进制造技术第二十页，编辑于星期六：十六点二十三分。一、一、CAD/CAE/CAM技术技术1、CAD技术技术 计算机辅助设计（计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简称，简称CAD）是从）是从上世上世纪纪50年代开始，随着计算机技术及其外围设备的发展而形成的一门年代开始，随着计算机技术及其外围设备的发展而形成的一门新技术。如今，新技术。如今，CAD技术已广泛应用于电子、机械、航空、汽车、建筑技术已广泛应用

15、于电子、机械、航空、汽车、建筑以及环境工程等领域。以及环境工程等领域。今后今后CAD技术主要从以下方面发展：技术主要从以下方面发展：(1)CAD技术智能化技术智能化(2)实体造型与仿真实体造型与仿真(3)CAD系统的集成化系统的集成化第二十一页，编辑于星期六：十六点二十三分。减速机三维数字化模型减速机三维数字化模型第二十二页，编辑于星期六：十六点二十三分。2、CAE技术技术 计算机辅助工程分析（计算机辅助工程分析（ComputerAidedEngineering,CAE）技术，是指）技术，是指在零件或整机的数字化特征建模完成之后，运用有限元及边界元等数在零件或整机的数字化特征建模完成之后，运用

16、有限元及边界元等数值分析方法，对零件或整机对其未来的工作状态和运行行为进行结构、值分析方法，对零件或整机对其未来的工作状态和运行行为进行结构、动力、运动及各种物理场耦合等一系列分析、模拟的计算机辅助分析动力、运动及各种物理场耦合等一系列分析、模拟的计算机辅助分析方法方法,其目的是及早发现设计缺陷、优化结构并证实未来的产品功能和其目的是及早发现设计缺陷、优化结构并证实未来的产品功能和性能的可用性和可靠性。它与性能的可用性和可靠性。它与CAD和和CAM技术构成了当今计算机技术技术构成了当今计算机技术在机械设计及制造领域最重要的三大支撑技术。在机械设计及制造领域最重要的三大支撑技术。第二十三页，编辑

17、于星期六：十六点二十三分。托轮轴在载荷作用下的应力云图托轮轴在载荷作用下的应力云图第二十四页，编辑于星期六：十六点二十三分。3、CAM技术技术 计算机辅助制造（计算机辅助制造（Computer Aided ManufacturingComputer Aided Manufacturing）是指利用计算）是指利用计算机系统，通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，进行规划、设机系统，通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，进行规划、设计、管理和控制产品的生产制造过程。计、管理和控制产品的生产制造过程。关于关于CAMCAM的概念，有两种理解，一种是狭义的的概念，有两种理解，一种是狭义的CAMCAM

18、，指数控自动编程，指数控自动编程（NCPNCP）,包括包括NCNC代码生成、与数控机床数控装置的软件接口等。另一种代码生成、与数控机床数控装置的软件接口等。另一种是广义的是广义的CAMCAM，除自动编程外，还包括工艺过程设计（，除自动编程外，还包括工艺过程设计（CAPPCAPP）、制造）、制造过程仿真（过程仿真（MPSMPS）、自动化装配（）、自动化装配（FAFA）、车间生产计划控制）、车间生产计划控制(SFC),(SFC),制造制造过程检测与故障诊断等，凡涉及到零件加工与检验，产品装配与检验过程检测与故障诊断等，凡涉及到零件加工与检验，产品装配与检验的环节都属于广义的环节都属于广义CAMCA

19、M的范畴。的范畴。第二十五页，编辑于星期六：十六点二十三分。图形交互式自动编程的刀具选择及加工模拟图形交互式自动编程的刀具选择及加工模拟第二十六页，编辑于星期六：十六点二十三分。二、虚拟设计制造技术二、虚拟设计制造技术1 1、虚拟现实技术、虚拟现实技术 虚虚拟拟现现实实（Virtual Virtual RealityReality）技技术术是是2020世世纪纪8080年年代代末末9090年年代代初初崛崛起起的的一一种种实实用用技技术术。它它是是由由计计算算机机硬硬件件、软软件件以以及及各各种种传传感感器器构构成成的的三三维维信信息息的的人人工工环环境境虚虚拟拟环环境境，可可以以真真实实的的模模

20、拟拟现现实实世世界界，可可以以实实现现的的（甚甚至至是是不不可可实实现现的的）物物理理上上的的、功功能能上上的的事事物物和和环环境境。用用户户投投入入到到这这种种环环境境中中，立立即即有有“亲亲临临其其境境”的的感感觉觉，并并可可亲亲自自操作、实践，与虚拟的环境交互作用。操作、实践，与虚拟的环境交互作用。第二十七页，编辑于星期六：十六点二十三分。虚拟现实系统重要的三个特征n沉浸感（沉浸感（Immersion）n交互性（交互性（Interaction）n想象性（想象性（Imagination）“VR三角形”第二十八页，编辑于星期六：十六点二十三分。虚拟现实技术是建立在三维计算机图形学技术、多功能

21、虚拟现实技术是建立在三维计算机图形学技术、多功能传感及交互接口技术、高清晰度显示技术等一系列新技传感及交互接口技术、高清晰度显示技术等一系列新技术的基础上。虚拟现实系统主要由计算机、显示设备、术的基础上。虚拟现实系统主要由计算机、显示设备、位置跟踪设备及其他交互设备等硬件及相关软件构成位置跟踪设备及其他交互设备等硬件及相关软件构成。头盔显示器头盔显示器数据手套数据手套位置跟踪器位置跟踪器第二十九页，编辑于星期六：十六点二十三分。VR技术应用领域n工程应用（如制造、航空、石化、核能、汽车）n视景娱乐、文化教育 n城市景观规划n医疗（如手术、心理治疗、药理学）n微观/纳米级工程n各种各样的培训n战

22、争防卫系统n数据可视化等等第三十页，编辑于星期六：十六点二十三分。第三十一页，编辑于星期六：十六点二十三分。2 2、虚拟设计制造、虚拟设计制造 虚虚拟拟制制造造系系统统(Virtual(Virtual manufacturing manufacturing system)system)由由虚虚拟拟信信息息系系统统(Virtual(Virtual information information system)system)和和虚虚拟拟物物理理系系统统(Virtual(Virtual physical physical system)system)组组成成。虚虚拟拟信信息息系系统统也也叫叫虚虚拟拟

23、逻逻辑辑系系统统，主主要要是是用用来来模模拟拟处处理理设设计计、管管理理、计计划划调调度度等等制制造造活活动动中中的的信信息息；而而虚虚拟拟物物理理系系统统是是计计算算机机对对实实际际的的加加工工车车间间、包包括括机机床床、材材料料、工工人人等等进进行行建建模模，并在此模型的基础上进行仿真实际制造的过程。并在此模型的基础上进行仿真实际制造的过程。第三十二页，编辑于星期六：十六点二十三分。某某产产品生品生产线产线的虚的虚拟设计拟设计第三十三页，编辑于星期六：十六点二十三分。三、柔性制造系统（FMS）第三十四页，编辑于星期六：十六点二十三分。第三十五页，编辑于星期六：十六点二十三分。四、其他先进制

24、造技术先进制造技术1.绿色制造绿色制造绿色制造将成为绿色制造将成为绿色制造将成为绿色制造将成为2121世纪制造业的重要特征世纪制造业的重要特征世纪制造业的重要特征世纪制造业的重要特征 日趋严格的环境与资源的约束，使绿色制造业显得越来越重要，它将是21世纪制造业的重要特征，与此相应，绿色制造技术也将获得快速的发展。主要体现在：（1）绿色产品设计技术使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求。（2）绿色制造技术在整个制造过程，使得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。绿色制造技术主要包含了绿色资源、绿色生产过程和绿色产品三方面的内容。（3）产品的回收

25、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。它主要包括生产系统工厂致力于产品设计和材料处理、加工及装配等阶段，恢复系统工厂主要对产品（材料使用）生命周期结束时的材料处理循环。第三十六页，编辑于星期六：十六点二十三分。第三十七页，编辑于星期六：十六点二十三分。2.精益生产（制造）n精益生产，英文原意是“瘦型”生产方式。字面含义就是简化生产的各个环节，使之更完善、更周密，使产品的品质更好的生产模式，对生产过程进行“减肥”。其中心思想就是在工厂的各个环节去掉一切无用的东西，每个员工及其岗位的安排原则必须保证增值，不能增值的岗位必须加以撤除。第三十八页，编辑于星期六：十六点二十三分。参考文献：n李梦群等.先进制造技术导论.国防工业出版社，2005年1月第1版n宾鸿赞等.先进制造技术.高等教育出版社，2006年1月第1版n杨叔子.我国发展先记制造技术新途径.http:/articles.e-n袁哲俊.先进制造技术新进展.http:/articles.e-第三十九页，编辑于星期六：十六点二十三分。谢谢大家！第四十页，编辑于星期六：十六点二十三分。