制造业与先进制造技术概论44786.pptx
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1、先进制造技术先进制造技术绪绪 论论先进制造技术先进制造技术一、本门课程的作用一、本门课程的作用二、制造业涉及的主体功能二、制造业涉及的主体功能三、本课程的有关说明 1.学时学时 本课程教材总学时大约本课程教材总学时大约45学时,课堂讲授学时,课堂讲授30学时。学时。2.特点特点 本门课程的特点可归纳为:新、多、杂、变几个字。本门课程的特点可归纳为:新、多、杂、变几个字。新是指本课程的内容大都是近新是指本课程的内容大都是近10余年发展起来的技术。多和杂是指本课程余年发展起来的技术。多和杂是指本课程内容多而且庞杂,结构不是十分清晰。变是指随着制造技术的发展,本教材中的内容多而且庞杂,结构不是十分清
2、晰。变是指随着制造技术的发展,本教材中的一些内容,甚至是概念都有可能发生变化。一些内容,甚至是概念都有可能发生变化。基于上述特点,同学们除了进行课堂学习之外,还需要进行适当时间的自基于上述特点,同学们除了进行课堂学习之外,还需要进行适当时间的自学,并要不断地了解先进制造技术新的发展。学,并要不断地了解先进制造技术新的发展。第一章第一章 制造业与先进制造技术概论制造业与先进制造技术概论先进制造技术先进制造技术第一章第一章 目录目录第一节第一节 制造行为的制造行为的“三域三域”活活动动 第二节第二节 制造理念的更新制造理念的更新第三节第三节 制造技术的创新策略制造技术的创新策略 第四节第四节 自适
3、应企业策略自适应企业策略 制造业是一切生产和装配成品的企业群体的总称,制造业共包括制造业是一切生产和装配成品的企业群体的总称,制造业共包括30行业行业。制造是指:制造是指:第一节第一节 制造行为的制造行为的“三域三域”活动活动制造过程中的行为活动制造过程中的行为活动 加工加工物流物流 信息流信息流三域三域 一、加工域活动 加工域活动是指直接改变零件形状、尺寸和性能的行为活动(工艺过程),加工域活动是指直接改变零件形状、尺寸和性能的行为活动(工艺过程),是制造行为的基础域活动。是制造行为的基础域活动。1.机械制造技术的主要类别机械制造技术的主要类别增量制造立体光刻SLA分层实体制造LOM选择性激
4、光烧结SLS熔融沉积成形FDM其它使用激光照射光敏树脂固化成形使用激光或刀片切割粘性层片层叠成形使用激光烧结粉末材料成形将热塑料通过喷嘴挤出后固化成形其它成形方式减量制造切削加工电火花加工电化学加工其它 通过去除材料,获得具有一定形状、尺寸和性能的零件。这一类别的制造方法,仍是目前机械制造中应用最为普遍的。等量制造轧制板料成形挤压锻造热轧、冷轧如弯曲、拉延、翻边等通过模具挤压成形通过塑性变形,形成所需要的毛坯相变过程铸造注塑成形热处理将熔化的金属注入铸型中凝固成形将熔融的塑料注入模腔成形通过热处理改变材料的性能表面处理镀层表面合金化改变残余应力状态离子溅射用化学或物理方法在基体表面镀上涂层如渗
5、碳、渗氮等如喷丸、表面挤压或滚压等用离子束从表面去除材料或注入材料固化联结粉末冶金复合材料焊接粘接金属粉末成形并烧结如碳纤维复合材料通过局部熔化而形成材料的连接使用粘接剂进行密封或连接仿生加工原子操作技术克隆制造定向生长这一类的技术涉及生物技术、生命科学、材料科学等多学科领域,是目前最前沿的技术领域之一,也是研究最为活跃的领域之一。在硅基板上定向生长的碳纳米管用48个铁原子排列在铜表面上形成一个圆形围栏 纳米小车纳米机器人纳米差分齿轮纳米泵 2.机械制造技术发展的主要特点机械制造技术发展的主要特点传统加工传统加工减材加工减材加工制造死物制造死物他成形他成形特种加工特种加工增材加工增材加工制造活
6、物制造活物自成形自成形 3.先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势 4.大制造的涵义大制造的涵义 由下图可知,制造已不仅仅指基本制造功能,还包含市场分析、生产计划、由下图可知,制造已不仅仅指基本制造功能,还包含市场分析、生产计划、营销、服务等功能,这就是所谓的大制造的涵义。营销、服务等功能,这就是所谓的大制造的涵义。人人/组织机组织机构构生产管生产管理局网理局网外网外网门户网站门户网站网络经营网络经营管理决策管理决策系统系统产品产品CAPP机床机床量仪量仪刀具刀具工具工具CAD/CAM/CAE二、物流域活动 物流是物料的流动。物流按物料的性质不同分为工件流、工具流和配套流三物流是物料的流
7、动。物流按物料的性质不同分为工件流、工具流和配套流三种。种。1.物流的概念物流的概念 工件流由原材料、半成品、成品构成工具流由刀具、夹具等构成配套流由托盘、辅助材料、备件等构成 2.物流的发展趋势物流的发展趋势 物流的物流的5个个“优优”(right)服务:)服务:把好的产品把好的产品(The right product)在规定的时间内在规定的时间内(At the right time)规定的地点规定的地点(In the right place)以需要的数量以需要的数量(In the right quantity)合适的价格合适的价格(At the right price)客户客户 3.物流域
8、活动的主要装备物流域活动的主要装备 夹具夹具 夹具是用来对工件进行定位和夹紧的,这一过程称为安装或装夹。夹具的发夹具是用来对工件进行定位和夹紧的,这一过程称为安装或装夹。夹具的发展方向是高精、高效、模块、组合、通用、经济。展方向是高精、高效、模块、组合、通用、经济。连续输送装置连续输送装置 连续输送装置是用来将物料沿固定路线连续移动的装置。如带式输送系统、连续输送装置是用来将物料沿固定路线连续移动的装置。如带式输送系统、槽式输送系统、辊子输送系统、随行夹具返回装置等。槽式输送系统、辊子输送系统、随行夹具返回装置等。吊车和卷扬机吊车和卷扬机 吊车和卷扬机是高架设备,可在有限范围内间歇地移动物品,
9、如行车、悬臂吊车和卷扬机是高架设备,可在有限范围内间歇地移动物品,如行车、悬臂吊、卷扬机等。吊、卷扬机等。运货车运货车 手推车或机动车能沿可变线路移动物料,如手推车、叉车、电瓶车等。手推车或机动车能沿可变线路移动物料,如手推车、叉车、电瓶车等。自动导向小车(自动导向小车(AGV)自动导向小车(自动导向小车(AGV Automated Guided Vehicles)是一种由计算机控制并)是一种由计算机控制并按一定程序自动完成运输任务的运输工具。按一定程序自动完成运输任务的运输工具。AGV的的4项性能指标:最大载重、最高行驶速度、准停精度和制导方式。项性能指标:最大载重、最高行驶速度、准停精度和
10、制导方式。自动化仓库自动化仓库 柔性物流系统以自动化中央仓库为中心,依据计算机管理系统的信息,实现柔性物流系统以自动化中央仓库为中心,依据计算机管理系统的信息,实现毛坯、半成品、成品、配套件和工具等的自动存储、自动检索、自动输送等功能。毛坯、半成品、成品、配套件和工具等的自动存储、自动检索、自动输送等功能。使用自动仓库的优势:降低仓储成本、提高保管质量、增强市场响应能力、使用自动仓库的优势:降低仓储成本、提高保管质量、增强市场响应能力、有利于环境保护。有利于环境保护。机器人机器人 物流中应用机器人可用于装卸工件、传输物料等物流中应用机器人可用于装卸工件、传输物料等三、信息域活动 处在信息化时代
11、的制造业及制造系统将会最大限度的处在信息化时代的制造业及制造系统将会最大限度的“数字化数字化”,信息域活,信息域活动亦可认为是数字化活动。动亦可认为是数字化活动。1.设计过程的信息域活动设计过程的信息域活动 设计的概念设计的概念什什么么是是设设计计?物体任一部物体任一部分的设计都分的设计都应满足功能应满足功能需求,且基需求,且基于艺术与工于艺术与工程的结合。程的结合。设计是创造设计是创造一个迄今尚一个迄今尚不存在的产不存在的产品(硬件、品(硬件、软件或一个软件或一个系统)的过系统)的过程。程。设计设计是一是一个决个决策过策过程。程。设计就是设计就是制作原始制作原始计划、草计划、草图和方案图和方
12、案等。等。设计过程信息域活动的内容设计过程信息域活动的内容 设计过程信息域活动就是将概念、构思映射成数字化物理模型的过程,这需设计过程信息域活动就是将概念、构思映射成数字化物理模型的过程,这需要要CAD系统的支持。系统的支持。2.加工过程的信息域活动加工过程的信息域活动 加工过程就是将设计对象物化的过程,在这一过程中,会产生大量诸如力、加工过程就是将设计对象物化的过程,在这一过程中,会产生大量诸如力、热、变形、误差等物理信息。对这些信息进行采集、处理和控制的过程就是加工热、变形、误差等物理信息。对这些信息进行采集、处理和控制的过程就是加工过程信息域的活动。过程信息域的活动。CNC技术是目前最主
13、要的先进制造设备,其原理如下图所示:技术是目前最主要的先进制造设备,其原理如下图所示:零件设计图编制零件加工程序CNC伺服驱动X轴伺服驱动Y轴伺服驱动Z轴手工自动 加工过程信息域的活动还包括虚拟加工中的数字化仿真与分析。加工过程信息域的活动还包括虚拟加工中的数字化仿真与分析。3.物流过程的信息域活动物流过程的信息域活动 物流过程的信息域活动,包括对传输装置数量与布局的信息、被传输物料信物流过程的信息域活动,包括对传输装置数量与布局的信息、被传输物料信息、经济效益信息等的监控与管理。具体内容如下:息、经济效益信息等的监控与管理。具体内容如下:系统布局及设备、人员配备系统运行模式经济效益评估物流设
14、备的类型、数量及布局;自动化中央仓库的类型、库容及布局刀库、工件缓冲站的大小及布局;加工设备的类型、数量及布局物料的运输路线;工件运输的调试策略系统内托盘的最大数量运输设备故障率;系统的持续运行时间系统的投资规模;系统的资金周转;刀具、夹具、托盘的投资生产成本信息;投资效益评估等 4.管理中的信息域活动管理中的信息域活动 管理中的信息域活动就是利用管理信息系统(管理中的信息域活动就是利用管理信息系统(MIS)对各种管理信息进行收)对各种管理信息进行收集、传输、加工、存储和使用的过程。集、传输、加工、存储和使用的过程。制造企业的管理信息可分为三大类:制造企业的管理信息可分为三大类:企业管理人力资
15、源管理财务管理物业资源管理人力资源管理培训计划绩效评估报酬管理人力资源管理人事管理人力资源测评财务管理固定资产管理成本管理工资管理总账管理物业资源管理计划管理车间管理制造技术管理库存管理采购管理质量管理设备管理销售管理四、先进制造技术的内涵与特征 先进制造技术(先进制造技术(Advanced manufacturing technology,AMT)尚无统一的定)尚无统一的定义,一般可以认为:义,一般可以认为:AMT是制造业不断吸收机械、电子、信息、能源及现代系统是制造业不断吸收机械、电子、信息、能源及现代系统管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使管理等方面的成
16、果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用及服务乃至回收的全过程的新的制造技术的总称。用及服务乃至回收的全过程的新的制造技术的总称。AMT的主要特征是:的主要特征是:集成性多学科渗透、交叉、融合动态性每一域的先进技术都在继续发展数字化指模型数字化、信号数字化等可持续性能实现低消耗及绿色生产第二节第二节 制造理念的更新制造理念的更新一、制造模式 制造模式指的是制造系统的构成及运作方式。制造系统的构成及运作方式,制造模式指的是制造系统的构成及运作方式。制造系统的构成及运作方式,依赖于制造技术的进步,也依赖于制造理念的更新。依赖于制造技术的进步,也依赖于制造理念的更新。可以把制造业的
17、发展划分为可以把制造业的发展划分为3个阶段:传统制造、现代制造、后现代制造。个阶段:传统制造、现代制造、后现代制造。其生产理念也随之不断更新。其生产理念也随之不断更新。对比制造业的发展现代制造阶段后现代制造阶段传统制造阶段以“产”为本的理念以“人”为本的理念以环境为本的理念制造理念制造理念以生产为本以人为本以环境为本生产方式生产方式以减量制造为主等量制造比例加大增量制造比例加大生产目标生产目标经济效益经济效益、社会效益生态效益、社会效益、经济效益竞争优势竞争优势规模效益、价格质量、市场响应速度可持续发展资源配置方式资源配置方式自然资源、劳动、设备信息、资本技术、知识资源利用率资源利用率低较高很
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