对先进机械制造技术的分析及研究

对先进机械制造技术的分析及研究 这篇论文主要通过制造自动化、特种加工技术、虚拟制造技术及先进的测量技术等方面陈述了机械制造的先进性。机械制造业是国民经济发展的支柱产业，他的发展直接影响国民经济各部门的发展。而先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争出现的。先进制造技术（amt）是以人为主体，以计算机技术为支柱，以提高综合效益为目的，是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。本文将从以下几部分阐述机械制造的发展：制造自动化制造自动化是先进制造技术的重要组成部分，也是当今制造业中涉及面广，研究十分活跃的技术，它代替人的体力劳动，辅助人的脑力劳动、协调、管理、控制和优化制造系统中人、机及整个系统；他的功能目标也是多方面的，已形成一个有机的体系，不仅涉及到具体生产过程中，而且涉及到产品的生产周期所有的过程。制造自动化是动态概念，目前已在机床发展尤其是数控机床发展尤为明显，在不断提高机床性能的同时，出现了日益注意机床对环境的影响，最大限度地节能减排，力求生产系统的环境负荷最小化的绿色机床 。还有进一步发挥数控技术的潜力，借助传感和调节技术对加工过程全方位监控和优化，提高生产系统的性能和可靠性的聪明机床 。更有提高生产系统的自主管理能力以及与使用者的交互能力，使人-机关系更加和谐的e-机床。在今年的机床博览会上五轴联动系统的机床已经非常普遍，甚至六杆并联运动机床也已经得到应用。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。而在机床展会中德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由cnc系统控制或cad/cam直接或间接控制。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷花、制造网络化、制造智能化特种加工技术特种加工亦称非传统加工或现代加工方法，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。随着科学技术的发展和国防尖端产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，出现了各种新结构、新材料和复杂形状精密零部件，结构形状愈来愈复杂，材料性能愈来愈强韧，精度要求愈来愈高，表面完整性愈来愈严格，对机械制造部门提出了一系列要求。 现在利用特种加工已经加工出比头发丝还要小的齿轮如图1所示，它充分体现了特种加工精细巧的特点。为此，需要采用特种加工技术，以解决武器装备制造中用常规加工方法无法实现的加工难题，所以特种加工技术的主要应用领域是： 难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料、难加工零件、低刚度零件。 以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工。一大批先进技术和工艺不断发展和完善，并逐步获得实际应用，如快速凝固、定向凝固等，促进了传统材料的升级换代，加速了新材料的研究开发、生产和应用，解决了高技术领域发展对特种高性能材料的制备加工与组织性能精确控制的急需。虚拟制造技术及先进的测量技术虚拟制造技术技术是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。这样，可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程，以此来优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化和生产效率最高化，从而形成企业的市场竞争优势。如波音777，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，其开发周期从过去的8年缩短到5年；chrycler公司与ibm合作开发在虚拟制造环境用于其新型车的研制，在样车生产之前，即发现其定位系统及其他许多设计有缺陷，从而缩短了研制周期。近几年，有限元分析被广泛应用到我国先进制造业中。另外三坐标测量仪早就被广泛应用，但在软件开发方面这几年又提到用三坐标测量仪的逆向工程，所谓逆向工程是将实物转变成cad模型相关的数字化，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。在广泛应用ugnx电脑软件中ug是unigraphics的缩写，这是一个交互式cad/cam(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着pc硬件的发展和个人用户的迅速增长，在pc上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。在ug上画出立体图，然后利用三坐标测量仪上的逆向工程仿造出相同的实物，这是何等的先进，另外使用