先进制造技术报告1.doc

先进制造技术总结通过对先进制造技术的学习我也了解了到很多先进的制造技术，下面我介绍一下我对先进制造技术的理解和感想，以及我对先进制造技术的概况谈谈自己的看法。几个星期的先进制造技术课程结束了，这几个星期中我们主要是理论和实践相结合。在几个星期中我们先后参观了英格刀具厂、5719厂、132。在这几次的参观中学到了很多东西。英格刀具厂坐落于成都，是一家生产数控机床、机械加工流水线使用的高性能车削、铣削、镗削等数控加工用可转位刀具、整体合金刀具和工具系统等产品的中外合资企业。在去参观的路上我们都对这个公司充满了无限的遐想，有好多数控机床，很大很整洁的车间。罗老师把我们带到一家公司门口，院子里长满了草，跟我们之前参观的420等差距很大，不免有些失望，后来走进车间，外面全是普通机床，也许是我还在想这种车床也能加工出数控刀具？我的疑问都在后面得到了最终的解答。 走进后面的车间里面全是数控机床，有车还有加工中心。在这里有专门记录空气湿度和温度的本子，湿度大约在80%，温度大约23。这是第一次走进有数控机床的工厂，这间车间是加工刀柄的。很多我们从来没见过的刀柄，有些我们曾天真的认为是加工废了的废品。我见到了一次可加工多个的夹具，一次可以夹5个，一个人看两台不同的机床，大大的提高了工作效率。郑老师给我们讲这家公司还可以生产非标准的刀柄，我们看过一把镗刀的刀柄一个刀柄上可以装多个刀片，这种非标的增加了加工的成本，所以老师说尽量选用国家标准的可大大降低成本。 在参观中，我看到了两个主要的先进测量工具。万工显能准确的测量工件的尺寸、角度、形状和位置等。可以测量各种道具的几何参数。这种高精密的先进测量设备对温度和湿度都有教高的要求。这种先进测量工具与传统的测量工具相比具有明显的优势。万工显带有功能强大的图像处理软件，可以完成复杂的测量工作，软件数据能与CAD通讯，完成测绘工作，采用精密光栅系统作为测量元件，具有发热量低，抗腐蚀，耐污染，耐震性好等优点。还采用半导体激光器作为指向器，用于快速确定测量部位，提高定位图像效率。软件采用数码图像技术，自动识别轮廓边界，减少人为误差，提高操作效率。保留目镜光学系统作为辅助观察口，并能快速切换。带有数显分度台和测高装置，角度和高度全部数显化，直观，方便。仪器使用公制和英制两种计量单位。计算精度分别达0.0001毫米和0.0001寸。仪器可对工作台滑座导轨的装配误差自动修正,进一步提高了测量精度。刀具预调仪是一种可预先调整和测量刀尖直径、装夹长度，并能将刀具数据输入加工中心NC程序的测量装置。随着装有多刀自动换刀装置的NC机床的普及使用，高精度、高效率刀具预调仪的市场正在持续扩大。在参观时看到的道具预调仪与网上查到的预调仪图片对比，因为没有看到铭牌，猜测是DTJ II 1540型刀具预调仪。它具有以下特点：它在X方向是滑动导轨，在Z方向上是滚动导轨、提拉式、微调。DTJ刀具预调仪系列产品适用于测量数控机床（包括加工中心和柔性制造单元等）上所使用的镗铣类刀具及车刀类刀具切削刃的精确坐标位置，并能检查刀具的刃口质量，测量刀尖角度，圆弧半径及盘类刀具的径向跳动等。仪器的X向、Z向或Y向坐标测量系统采用光栅数显读数。数显表具有公、英制转换及刀具半径与直径自动转换功能，并备有RS 232接口，可根据用户需求配备打印机或使用微机进行数据处理、储存、CRT显示及与CNC系统联机通讯。仪器精密轴系的锥孔锥度为7:24，适用于安装ISO40、45、50的各种刀柄。老师说在他们厂主要测量长度和刀具的角度。 在参观的不到一个小时的时间里，真的感觉看到了很多平时课堂上看不到的东西，有不懂得回到学校上网一查就能学到很多。我真正明白实践的重要性，以后的参观，我都会很用心。郑老师告诉我们5719厂是维修军用飞机的。之前老师对我们进行了严格的安全教育，进厂之前我们交上了自己的手机，这些工厂是要涉及到保密的。进入生活区，我们就被它优美的环境深深的吸引,停车场，居民楼，很大的人工湖，里面全是鱼，胡老师说每条有十斤。回廊上满是绿色。 进入厂区我最大的感受就是安静，整洁。我们两个班共分成四组，参观四个厂区。我们组由胡老师带领，首先参观的是装试车间，装试车间里硕大的发动机，工人师傅安装着复杂的发动机。拆开的发动机让我们对发动机的内部有更直观的了解。首先的感觉是复杂，太多的线，太多的叶片，我们又好多问题，一直在问带领我们的工程师。让我最佩服的是每个叶片的加工，这让我对机械加工更加的敬佩。每个叶片大概5乘以10cm那么大，上面有很多我们说不出原因的孔，我们在猜测孔的加工方法的时候，师傅告诉我们这个叶片内部是网状的。我不经感叹，这个只有几毫米厚度的叶片，内部竟然是网状的，是怎么实现的？我们是学数控的应该对加工更了解，但是这是怎样完成的？这样的高度才是我们更应该追求的。我们问了好多问题，例如螺钉外面为什么加铁丝？两边为什么要用白色的线？为什么叶片是大小不一的？在交流中，看的出同学们对发动机还是很感兴趣的，我们对发动机的气流走向有了初步的了解。师傅告诉我们这么大的发动机，在测跳动的时候他们还没发现比我们平时测更简单的方法，只能每个面一点点对测几次，更好的方法还得靠我们去思考。其次我们参观的是附件厂。附件厂中我们最感兴趣的还是温度和压力试验机。温度试验机分上下两层，上面一层是高温试验65，下面一层是-65。隔着厚厚的四层玻璃我们还是能感受到强烈的温度差距。下午我们参观的主要是测量厂。我们在这件厂房里看到了很多新鲜的量具，有万能长度测量机，还有量块检定室检测量块的，检定百分表的。最让我们见识的是三坐标测量机，我们组很荣幸看到了三坐标的检测过程，我们看到的是检测内孔，他们在一个内孔内一共取了5个圆周一共40个点。我们不得不佩服每项发明的不容易，三坐标测量机对环境的要求特别的高，在测量过程中整间屋子在20左右，师傅说每个小时房间内任何一个地方的温度差不能超过0.5。测量的主轴上还带有自我断电等防护措施，整个主轴是利用陶瓷做的，外面加了一圈圈的防护丝。出了测量厂，师傅跟我们说了一些她的想法，她告诉我们做任何是都要从基础做起，虽然现在的仪器都很先进，可以实现很多人工的计算，提高了效率，但是他们考的证都是考的最基础的，要我们踏实把基础学好。她说她始终觉得最聪明的是人脑，机器再怎样精准它始终是人发明的，所以她们厂的测量设备一般都是半自动的，可以发挥人的主动作用。 是的，我们无论什么时候都不应该丢掉最基础的东西，地基打不好，永远都建不起稳健的高楼。最后我们参观的132厂，我们看到的是很多先进的测量技术。和之前参观的最大的不同是，我们参观了它的无损检测厂，从渗透，磁粉，激光等各个不同的无损检测方法。出去参观真的会长好多见识，一天的参观，我们看到了很多学校没有的设备。从师父口中也了解了很多她们参加工作多年来对工作和人生的认识。学习就应该理论和实践相结合才会擦出智慧的火花。与参观比起来，课本上的理论知识大部分要我们自己去学习，在参观中看到的先进技术不懂得利用课后的时间，我们主动的学习。先进制造技术的产生不仅是科学技术范畴的事情，而且也是人类历史发展和文明进步的必然结果。无论是发达国家、新兴工业国家还是发展中国家，都将制造业的发展作为提高竞争力，振兴国家经济的战略手段来看待，先进制造技术应运而生。先进制造技术的产生和发展有其自身的社会经济、科学技术以及可持续发展的根源和背景。先进制造技术与传统制造技术相比，有以下特征。系统性、广泛性、集成性、动态性、实用性。先进制造技术主要包括：电火花成型加工技术、电火花线切割加工技术、逆向工程技术、微细加工技术、超精密加工技术、高速加工技术、逆向工程技术等。按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为六类。1、利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成型加工。2、利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工。3、利用细管冲注高压水基工作液，作简单轴向进给运动的小孔加工。4、利用金属丝或成型导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成型磨削的电火花磨削。5、用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等地电火花共轭回转加工。6、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。电火花成型加工的原理：电火花成型加工与传统的切削加工完全不同，加工过程是在液体介质中进行的，工件与工具分别与脉冲电源的两输出端相连，机床的自动进给调节装置使工件与工具电极之间保持适当的放电间隙，当工具电极和工具之间施加很强的脉冲电压时，会击穿介质绝缘强度最低处，产生局部火花放电。由于放电区域很小，放电时间极短，所以，能量高度集中，使放电区的温度瞬时高达1000012000，工件表面和工具电极表面的金属局部融化、甚至汽化蒸发。局部融化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛入工作液中，并被冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，从而使工件表面形成一个微小的凹坑。一次放电后，介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工件表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极的形状，从而达到成型加工的目的。数控电火花线切割加工原理：电火花线切割加工利用钼丝或铜丝作工具电极进行切割，储丝筒使钼丝作正反向交替移动，加工能源由脉冲电源供给。早电极丝和工件之间浇注工作液介质，工作台在水平面两个坐标方向各自按预定的控制程序，根据火花间隙状态作伺服进给移动，从而合成各种曲线轨迹，把工件切割成型。根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床分为两大类：一类是快走丝电火花线切割机床。这类机床的电极丝作高速往复运动。另一类是慢走丝电火花线切割机床，这类机床的电极丝作低速单向运动。 先进 制造技术的概念来源于20世纪80年代。它是在制造过程中融合电子、信息和管理的技术，以及新工艺、新材料等现代科学技术，使材料转换成产品的过程更有效、成本更低、更及时满足市场需求的先进工程技术的总称。先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。可基本归纳为以下四个方面：一、先进的工程设计技术二、先进制造工艺技术三、制造自动化技术四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式五、发展。一、先进的工程设计技术先进的工程设计技术包括众多的现代设计理论与方法。包括CAD、CAE、CAPP、CAT、PDM、模块化设计、DFX、优化设计、三次设计与健壮设计、创新设计、反向工程、协同产品商务、虚拟现实技术、虚拟样机技术、并行工程等。（1）产品（投放市场的产品和制造产品的工艺装备（夹具、刀具、量检具等）设计现代化。 以CAD为基础（造型，工程分析计算、自动绘图并提供产品数字化信息等），全面应用先进的设计方法和理念。如虚拟设计、优化设计、模块化设计、有限元分析，动态设计、人机工程设计、美学设计、绿色设计等等；（2）先进的工艺规程设计技术与生产技术准备手段。 在信息集成环境下，采用计算机辅助工艺规程设计、即CAPP，数控机床、工业机器人、三坐标测量机等各种计算机自动控制设备设备的计算机辅助工作程序设计即CAM等。二、先进制造工艺技术（1）高效精密、超精密加工技术，包括精密、超精密磨削、车削，细微加工技术，纳米加工技术。超高速切削。精密加工一般指加工精度在100.1m（相当于IT5级精度和IT5级以上精度），表面粗糙度Ra值在0.1m以下的加工方法，如金刚车、金刚镗、研磨、珩磨、超精研、砂带磨、镜面磨削和冷压加工等。用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件加工，如精密丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工业中占有极重要的地位。 超精密加工是指被加工零件的尺寸公差为0.10.01m数量级，表面粗糙度Ra值为0.001m数量级的加工方法。此外，精密加工与特种加工 一般都是计算机控制的自动化加工。（2) 精密成型制造技术，包括高效、精密、洁净铸造、锻造、冲压、焊接及热处理与表面处理技术。（3）现代特种加工技术，包括高能束流（主要是激光束、以及电子束、离子束等）加工，电解加工与电火花（成型与线切割）加工、超声波加工、高压水加工等。电火花加工(Electrical discharge machining (EDM)电火花加工 electric spark machining )是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电蚀作用对工件进行的加工。能对任何导电材料加工而不受被加工材料强度和硬度的限制。可分为电火花成型加工(EDM)和电火花线切割加工(电火花线切割加工 electrical discharge wire cutting-EDW)两大类。一般都采用CNC控制。（4）快速成型制造（RPM).快速成形技术是在计算机控制下，基于离散堆积原理采用不同方法堆积材料最终完成零件的成型与制造的技术。从成型角度看，零件可视为“点” 或“面” 的叠加而成。从CAD电子模型中离散得到点、面的几何信息，再与成型工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。(5)先进制造工艺发展趋势 1）采用模拟技术，优化工艺设计； 2）成形精度向近无余量方向发展；3）成形质量向近无“缺陷”方向发展；4）机械加工向超精密、超高速方向发展； 5）采用新型能源及复合加工，解决新型材料的加工和表面改性难题；6）采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制；7）采用清洁能源及原材料，实现清洁生产；8）加工与设计之间的界限逐渐谈化，并趋向集成及一体化； 9）工艺技术与信息技术、管理技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断发展。三、制造自动化技术一句话：计算机控制自动化技术（1）数控技术与数控机床；数控加工技术是为了实现机床控制自动化要求而发展的。它是指用代码化的数字、字母及符号表示加工要求、零件尺寸及其参数、加工步骤等，通过控制介质，输入到控制装置，经过微机进行处理与计算，发出各种控制信号与数据，使机床各部件自动协调运动，实现自动加工的技术。采用数控加工技术的机床，称为数控机床。数控加工的主要特点是：加工的零件精度高；生产效率高；特别适合加工形状复杂的轮廓表面；有利于实现计算机辅助制造；对操作者（不含编程人员）技术水平的要求相对较低；初始投资大、加工成本高。此外，数控机床是技术密集型的机电一体化产品，数控加工技术的复杂性和综合性加大了维修工作的难度，需要配备素质较高的维修人员和维修设备。（2）工业机器人（用于物流与加工）及物流设备；工业机器人是一种可编程的智能型自动化设备，是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自动化系统。最近，联合国标准化组织采用的机器人的定义是：“一种可以反复编程的多功能的、用来搬运材料、零件、工具的操作机”。在无人参与的情况下，工业机器人可以自动按不同轨迹、不同运动方式完成规定动作和各种任务。机器人和机械手的主要区别是：机械手是没有自主能力，不可重复编程，只能完成定位点不变的简单的重复动作；机器人是由计算机控制的，可重复编程，能完成任意定位的复杂运动。（3）柔性制造系统（FMC,FMS,FML）：包括加工设备（CNC机床）、检测设备、物料输送（工业机器人、自动交换托盘（APC）、自动输送台车（RGV、AGV）等）和储存设备（立体仓库等）；数柔性制造系统（FMS）是现代机械制造业中的新型自动化生产设备，它是为填补占机械制造中70的中小批量生产自动化而发展起来的。它主要包括若干台数控机床和加工中心（或其他直接参加产品零部件生产的自动化设备），用一套自动物料（包括工件和刀具）搬运系统连接起来，由分布式多级计算机系统进行综合管理与控制，以适应柔性的高效率零件加工（或零部件生产）。所谓柔性的零件加工是指能够同时地和交替地加工不同的但是同系统的零件。柔性制造系统的适用范围很广，它主要解决了单件小批生产的自动化和中大批多品种的自动化加工。它把高柔性、高质量、高效率结合和统一起来，在当今具有很强的生命力（4）计算机集成制造（CIM）和工厂自动化（FA）。计算机集成制造系统（CIMS）是由计算机管理系统、计算机辅助设计与制造CAD/CAM以及柔性制造系统FMS（还可能有其他生产单元）组成。CIMS是产品生产过程的各子系统的完美集成，即把工程设计、生产制造、市场分析和其他支持功能合理地通过计算机网络有机地集合成一个整体，以实现生产的柔性化、优化、自动化和集成化，达到高效率、高质量、低成本而灵活生产的目的。 四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式包括先进制造生产模式、集成管理技术和生产组织方法等。以计算机辅助生产管理为核心，研究和应用先进的生产管理系统和技术。包括成组技术、全面质量管理、精益生产与JIT、敏捷制造、并行工程、柔性制造、计算机集成制造、虚拟制造、智能制造、网络化制造、绿色制造、生物制造、可重构制造、MRP、MRPII、ERP、SCM、CRM、计算机辅助后勤支援（Computer Aided Logistic Support,CALS）、电子商务、知识管理。 五、发展当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面：1、信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用2、设计技术不断现代化产品设计是制造业的灵魂。现代设计技术的主要发展趋势是：(1)设计手段的计算机化在实现了计算机计算、绘图的基础上，当前突出反映在数值仿真或虚拟现实技术在设计中的应用，以及现代产品建模理论的发展上，并且向智能化设计方向发展。(2)新的设计思想和方法不断出现 (3)向全寿命周期设计发展 (4)设计过程由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素设计不只是单纯追求某项性能指标的先进和高低、而是注意考虑市场、价格、安全、美学、资源、环境等方面的影响。3、成形及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向发展成形制造技术是铸造、塑性加工、连接、粉末冶金等单元技术的总称。4、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5、工艺由技艺发展为工程科学，工艺模拟技术得到迅速发展先进制造技术的一个重要发展趋势是，工艺设计由经验判断走向定量分析，加工工艺由技艺发展为工程科学。6、专业、学科间的界限逐渐淡化、消失7、绿色制造将成为21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。8、虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用虚拟现实技术(Virtual Reality Technology)主要包括虚拟制造技术和虚拟企业两个部分。9、 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断发展，造业在经历了少品种小批量-少品种大批量、-多品种小批量生产模式的过渡后，70年代、80年代开始采用计算机集成制造系统(CIMS)进行制造的柔性生产的模式，并逐步向智能制造技术(IMT)和智能制造系统(IMS)的方向发展。精益生产(LP)、灵捷制造(AM)等先进制造模式相继出现，预计21世纪初，先进制造模式必将获得不断发展。然后我谈谈精密切削加工。所谓精密加工，是指加工精度和表面质量达到极高程度的加工工艺。 精密加工技术是一项涉及内容广泛的综合性技术，实现精密加工，不仅需要精密的机械设备和工具，也需要稳定的环境条件，还需运用计算技术进行实时检测和反馈补偿。只有将各个领域的技术成果集成起来，才有可能实现和发展精密加工。精密切削加工机理：金属切削过程，就其本质而言，是材料在刀具的作用下，产生剪切断裂、摩擦挤压和滑移变形的过程，精密切削过程也不例外。但在精密切削中，由于采用的是微量切削方法，一些对普通切削影响不显著的因素将成为影响精密切削过程的主要因素。超精密切削的历史。60年代初，由于宇航用的陀螺，计算机用的磁鼓、磁盘，光学扫描用的多面棱镜，大功率激光核聚变装置用的大直径非圆曲面镜，以及各种复杂形状的红外光用的立体镜等等各种反射镜和多面棱镜精度要求极高，使用磨削、研磨、抛光等方法进行加工，不但加工成本很高，而且很难满足精度和表面粗糙度的要求。为此，研究、开发了使用高精度、高刚度的机床和金刚石刀具进行切削加工的方法加工。超精磨切削的刀具超精密切削对刀具的要求1) 刀具刃口锋锐度能磨得极其锋锐，刃口圆弧半径极小，能实现超薄切削厚度，减小切削表面弹性恢复和表面变质层。与切削刃的加工方位有关，普通刀具530m，金刚石刀具10nm；从物理学的观点，刃口半径有一极限。2) 切削刃的粗糙度。切削时切削刃的粗糙度将决定加工表面的粗糙度。普通刀刃的粗糙度Ry0.35 m，金刚石刀具刀刃的粗糙度Ry0.10.2 m，特殊情况Ry1nm，很难。3) 极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，保证长的刀具寿命。4) 刀刃无缺陷，足够的强度，耐崩刃性能。5) 化学亲和性小、与工件材料的抗粘结性好、摩擦系数低，能得