先进制造技术研修报告.doc

先进制造技术研修报告一 概述1.1制造系统的基本概念制造业是奖可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人和社会使用和利用的工业产品活活生活消费品的行业，它涉及到国民经济的各个行业，如机械、轻工、食品、石油、能源、交通、军工和航空航天等。制造业是国民经济的基础行业，是创造社会财富的支柱产业。随着制造业的发展和学科间的交叉与渗透，现代制造过程及相应的制造理论、制造技术及组织管理模式的显著特征已明显的呈现出来：一是系统科学性，及设计系统理论和系统工程的方法越来越多。二是学科综合集成性，即现代制造过程和制造技术，不是任何一个单一学科知识能够支撑的，而依赖于多门学科知识的有机结合。三是技术发展的先进性，新技术的发展和涌现，并不断地向制造技术中的渗透，为制造技术的发展提供了良好的支持坏境，形成了制造技术新的发展理念和模式。制造业是所有与制造活动有关的实体或企业机构的总称。制造业是国民经济的支柱，这是因为一方面它创造价值、生产物质财富和新知识；另一方面，它为国民经济各部门包括国防和科学技术的进步和发展提供手段和装备。制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。“系统”是由相互作用和相互依赖的若干部分的有机结合，并具有特定功能的有机整体。根据上述定义，制造系统是由人、生产设备、生产工具、物料传输设备及其他辅助装置组成的硬件坏境，以及由生产信息、决策信息、生产方法、工艺手段和管理模式所形成的软件支持的条件所构成的有机整体，其根本目标是把制造资源转变成财富或产品。1.2制造自动化的发展可以预见未来制造自动化技术的发展用“七化”来描述，它们是：1） 制造集成化 21世纪奖从制造系统内部的信息和功能集成，发展到实现整个产品生产周期全过程的集成，最终发展到全球制造的全局集成。2） 制造智能化 有智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，将使制造系统具有自适应能力、自学习能力和自组织能力，以提高系统的响应速度和决策水平。3） 制造敏捷化 要求制造坏境和制造过程敏捷化。4） 制造虚拟化 以制造技术和计算机支持的系统建模技术和仿真技术为基础，集多项高新技术为一体，并通过系统建模奖实现制造坏境及制造过程映射到计算机及其相关技术支持的虚拟制造坏境中，对其制造系统行为和性能进行预测和评价的一种方法。5） 制造网络化 6） 制造全球化 7） 制造绿色化 1.3先进制造技术的概念与特点先进制造技术是以提高制造企业综合效益为目的，以人为主体，以计算机技术为支柱，综合利用信息、材料、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术，队传统制造过程中与产品在整个寿命周期中的使用、维护、回收利用等有关环节，进行研究并改造的所有使用技术的总称。先进制造技术有如下特点：1） 先进制造技术不是一成不变的，而是个动态技术。2） 先进制造技术是面向新世纪的技术系统，它的目的很明确，即提高制造业的综合效益，赢得激烈的国际市场竞争。3） 先进制造技术并不摒弃传统技术，而是不断用科技新手段去研究它，并运用科技新手段去改造它、充实它。特别是利用现金技术研究传统工艺的成型原理，建立数学模型，并利用优化设计技术进行传统工艺方法的优化。4） 先进制造技术并不仅限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售前售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。5） 先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术，在产品设计、制造和生产组织管理等方面的运用。6） 先进制造技术特别强调人的主体作用，强调人、技术、管理三者的有机结合。7） 先进制造技术不是一项具体技术，它是利用系统工程技术奖各种相关技术集成的一个有机整体。8） 先进制造技术强调个专业学科之间的相互渗透、融化和淡化，并最终消除它们之间的界限。9） 先进制造技术特别强调坏境保护，既要求其产品是所谓的“绿色产品”，有要求产品的生产过程是环保型的。二.制造自动化技术2.1 CAD/CAM集成CAD/CAM集成技术，是一项利用计算机帮助人完成设计与制造任务的新技术。它是随着计算机技术，制造工程技术的发展和需求，从早期的CAD、CAPP、CAM技术发展演进而来的。这种技术奖传统的设计与制造技术相对分离的任务作为一个整体来规划和开发，实现信息处理的高度一体化。同时，它也是制造自动化技术的方向CIMS的主要组成部分。2.2数控编程技术使用数控机床加工零件时，按照事先编制好的加工程序，自动地队被加工零件进行加工。编程人员把加工零件的工艺过程、运动轨迹、工艺参数以及辅助操作等信息，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编制加工程序，是数控机床进行自动加工。这种从分析零件图到获得控制节制的全过程叫数控程序的编制。目前变成方法主要有手工编程和自动编程两类。手动编程使用一般的计算工具，以各种数学方法，人工进行运算和编制指令。方法简单、易掌握、适应性大，但繁琐，速度慢。自动编程使用通用微型计算机和专用程序设计语言，自动运行运算和编制指令。速度快，是适应于复杂程度高、计算量大的零件程序编制。2.3 计算机集成制造CIM 是美国约瑟夫 哈林顿博士于1974年提出的，其中有两个基础观点：1） 企业生产的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务可以看做是数据的物质表现。2） 整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程。最终形成的产品可以看做是数据的物质表现。CIM模式将成为工业企业新一代生产租住方式，并成为21世纪的主要生产方式。我国863计划CIMS专家组将它定义为：“CIMS是通过计算机硬件和软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，奖企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物流有机地集成并优化运行的复杂的大系统。”2.4 柔性制造系统概述柔性制造系统FMS是一个以网络为基础、面向车间的开放式集成制造系统，是实现CIMS的基础，它具有CAD、数控编程、分布式数控、工夹具管理、数据采集和质量管理等功能。根据系统所含机床数量、机床的结构不同，可将系统分为三类：柔性制造装置（FMU）、柔性加工单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）。柔性制造装置是以一台加工中心为主的系统。它装备托盘库、自动化托盘交换站或机器人。一个自动化工具叫唤装置。柔性加工单元有多种配置形式，但至少有一台加工中心、托盘库、自动托盘交换站、每台机床的刀具交换装置。柔性制造系统至少有两个FMC组成，通过一个自动化传输系统自动导向车、计算机控制搬运机等，把各个单元连接起来。2.5 FMS的定义及基本组成 在我国有关标准中，FMS被定义为：柔性制造系统是由数控加工设备、物流储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。国外有关专家对FMS进行了更为直观的定义：柔性制造系统是至少由两台机床、一套物料运储系统和一套计算机控制系统所组成的制造系统，它通过简单地改变软件的方法便能制造处多种零件中任何一种零件。FMS主要由以下三部分组成：多工位的数控加工系统、自动化的物料储运系统和计算机控制的信息系统。2.6 FMS的主要功能常见的FMS一般具有以下功能：1） 自动制造功能，在柔性制造系统中，由数控机床这类设备承担制造任务。2） 自动交换工件和刀具的功能3） 自动输运工件和刀具的功能4） 自动保管毛坯、工件、半成品、工夹具、模具的功能5） 自动监视功能，自动补偿，自诊断等6） 作业计划与调度2.7 FMS的优点及效益从FMS的构成和功能可以看出，FMS具有以下的优点和效益：1） 有很强的柔性制造能力2） 提高设备利用率3） 减少设备成本与占地面积4） 减少直接生产工人，提高生产效率5） 减少在制品数量，提高对市场的反应能力6） 产品质量提高7） FMS可以逐步地实现实施计划三 先进制造工艺技术3.1 概述工艺技术是指将原材料转化成具有一定几何形状、一定材料性能和精度要求的可用零件的一切过程和方法的总称。一般制造工艺过程有离散工艺过程和连续工艺过程。按对零件的作用效果可分为形状形态的工艺过程、改变性态的工艺过程和改变外观性能的工艺过程等；按零件的精密程度可分为普通工艺过程、精密工艺过程以及超精密工艺过程；按使用的工具及能量形式不同，又可分为常规工艺、特种工艺、复合工艺以及快速制造工艺等。由此可把工艺制造方法归纳为以下几种：1）成型工艺 成型工艺主要指将不定形的原材料转化成所需形状的工艺2）变形工艺 变形工艺主要包括使工件的原始几何形状从一种状态改变成另一种状态3）切削工艺 切削与磨削加工时用刀具或砂轮在工件表层切去一层余量，使工件达到要求的尺寸精度、形状、位置精度和表面质量的加工方法。4）联接工艺 联接工艺只要指将单个工件联接成组件或最终产品。5）材料改性工艺及表面处理工艺 是指不改变几何形状、仅改变工件材料性能，从而获得所希望指标的工艺。6）特种加工工艺 特种加工是利用化学、电化学、物理等方法对材料进行加工。它主要包括以下特点：（1）不用机械能，与加工对象的机械性能无关（2）非接触加工，不一定需要工具（3）微细加工，工件表面质量高（4）不存在加工中机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙的，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好（5）两种或两中以上不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用（6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件的结构工艺性等产生积极的影响主要的特种加工类型如下：1） 光加工 激光加工时利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度靠光热效应来加工各种材料的2） 光刻蚀技术 所谓光刻蚀就是利用电磁波频谱中的光束或电子、X射线和离子等射线，将光致抗蚀剂形成规定图形的微细加工方法3） 电子束加工 利用电子束的热效应对工件进行加工的方法称为电子书加工，而利用电子束的化学效应进行光刻的技术成为电子束光刻4） 离子束加工 利用惰性气体或其他元素的离子在电场中加速成高速离子束流，以实现各种微细加工的方法称为离子束加工5） 超声加工 超声加工时利用超声波作为动力，带动工具做超声振动，通过工具与工件之间加入的磨料悬浮液冲击工件表面而进行加工的一种成型加工方法6） 振动切削 振动切削是在普通切削加工的基础上，人为地给工具或工件施加一个有规律的振动，改变了刀具和工件之间的瞬时运动关系，是切削过程在动态下进行的一种复合加工方法。3.2 微米技术1）微小尺度的设计理论研究2）微细加工技术3）精密测试技术4）微系统技术3.3 纳米技术1）纳米电子技术2）纳米机械技术3）纳