先进制造技术概述

1、第一章 绪 论,1.1 先进制造技术及其主要特点 1.2 先进制造技术的构成及分类 1.3 先进制造技术的现状及发展趋势 复习思考题,包括市场分析、产品设计、加工装配、质量保证、生产管理、市场营销全过程,原材料,产品,工艺 能源,知识 技能 工具,制造,与物流有关的加工和装配过程,狭义制造,广义制造,1.1 先进制造技术及其主要特点 1.1.1 制造、制造技术、制造业与现代制造业背景,制造系统,具有特定功能的有机整体,制造过程,硬件,制造过程,软件,硬件,人员,经营规划、开发研制、加工制造和控制管理等过程,生产设备、工具和材料、能源以及各种辅助装置,软件,制造理论、制造工艺和方法、各种制造信息

2、等,制造业,可供人们使用和消费的产品行业，是所有与制造有关的企业群体,我 国 制 造 分 类 和 构 成,制造业的地位和作用,三大产业,农林牧业,工业，服务业,工业（52%）,制造业（45%）、建筑业、采掘业以及电力、煤气、水的生产供应业,农林牧业,农业、林业、蓄禽业、水产业,服务业,商业、金融、房地产、经贸等,一个国家经济发展的支柱 国民经济收入的重要来源 工业经济年代经济增长的“发动机” 一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础,制造业 地位,提供人们衣、食、住、行物质消费 决定全社会的长远效益和经济的持续增长 国际商品贸易的保证（美国78%，日本96%，我国81%-1995年） 农业基础地位

3、的物质保障，服务业发展的重要条件 信息产业发展的物质基础； 农业劳动力转移和就业的重要途径 为科技和教育发展提供经费支持和实验装备 实现军事现代化和国家安全的保障,制造业的作用,1.1.2 先进制造技术的定义 先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology，AMT)是一个相对的、动态的概念，是为了适应时代要求，提高竞争能力，对制造技术不断优化所形成的。 定义：“先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、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、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优

4、质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技术总称。”,1.1.3 先进制造技术的特点,1.2 先进制造技术的构成及分类,1.2.1 先进制造技术的构成 先进制造技术对我国而言，它是一个多层次的技术群。先进制造技术的内涵、层次及其技术构成如图1-1所示。图中从内层到外层分别为基础技术、新型单元技术和集成技术，下面将分别论述。,1. 基础技术 图1-1的最内层是优质、高效、低耗、少或无污染(清洁)的基础制造技术。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基础制

5、造技术是先进制造技术的核心及重要组成部分。,2. 新型单元技术 中间层是新型的先进制造单元技术。它是在市场需求及新兴产业的带动下，将制造技术与电子、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的制造技术，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、先进技术基础方法、清洁生产技术、新材料成型与加工技术、激光等特种加工技术、工艺模拟及工艺设计优化技术等。,3. 集成技术 最外层是先进制造集成技术。它是应用信息、计算机和系统管理技术对上述两个层次的技术局部或系统集成而形成的先进制造技术的高级阶段，如FMS、CIMS、IMS等。 国际上，将先进

6、制造技术分为三个技术群：主体技术群；支撑技术群；制造技术环境。,表1-1 先进制造技术体系结构,1.2.2 先进制造技术的分类,现代设计技术:现代设计方法、产品可信性设计、设计自动化技术 先进制造工艺:高效精密成形技术、高效高精度切削加工工艺、现代特种加工工艺、现代表面工程技术。 加工自动化技术:数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术 现代生产管理技术:MRPIIERPPDMJIM,手工机械化单机自动化刚性自动化柔性自动化智能自动化,制造技术的进步和发展,制造业 生产方式,制造业 资源配置,劳动密集设备密集信息密集 知识密集,制造技术,小批量少品种大批量多品种变批量,1.3 先进制造技术的现状

7、及发展趋势,制造技术的发展阶段,工场式生产时期-18世纪后半叶，完成手工作坊到以分 工原则的工厂生产的转变 工业化规模生产时期-19世纪，实现了批量工业化规范 生产 刚性自动化发展时期-20世纪初，以大批量生产为模式 的刚性自动化 柔性自动化发展时期-二战之后，多品种小批量柔性自 动化生产模式，包括NC、CNC、FMC、FMS等。 综合自动化发展时期-自80年代,CAD/CAM/CAP/CAE/CAT； MRP,MRP,ERP,TQM；DNC,CNC,FMC/FMS,ROBOT； CIMS,CE,LP,先进制造技术计划：1994年预算14亿美元，围绕“智能制造系统”、“集成工具”、“基础设施建

8、设”三个重点领域开展研究； 制造技术中心计划：在一个地区设立一个制造技术中心，建立技术拥有者与需要者之间的桥梁，为中小企业展示新制造技术和装备、组织培训、帮助企业了解和选用最新技术和装备。,美 国,1.3.1世界制造业现状,日 本,1990年提出了智能制造计划，由美国、欧共体、加拿大、澳大利亚等国参加，投资10亿美元实施 智能制造计划目的：通过国际共同研究，使制造业在接受订货、开发、设计、生产、物流直至经营管理的全过程中，做到生产设备自律化 生产设备自律化：能够根据环境变化自主判断并及时决策变更作业过程,欧 共 体,尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲国家、600家公司

9、的165个合作性高科技研究开发项目。 欧洲信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、生产过程管理三大课题。 欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材料、制造加工、设计以及工厂系统运作方式等研究。,1.3.2 先进制造技术在我国的发展 1. 我国制造业相对优势与先进制造技术的发展 (1) 我国制造技术经建国以来50余年的发展已形成较完整的技术体系。 (2) 通过对引进技术的消化吸收和对企业现有技术的深化改造，不少企业已经掌握了一批相对先进的制造技术和管理方法，不少产品已成功地打入国际市场。,(3) 在制造技术基础研

10、究的许多方面我国已具有很高水平，制造学科已发展成为一个重要的支柱学科。近百所高等工科院校设有机械制造、机电一体化等相关专业；国家有关部委也设有制造工艺与技术研究所。,(4) 先进制造技术应用情况。 1993年国家科委组织实施“CAD应用工程”，原机械部又将1997年定为CAD推广年，现在机械工业系统的骨干企业中CAD应用的普及率达到35，但绝大多数只是“甩图板”。 1958年开始研制数控机床，到20世纪80年代通过引进、消化、吸收国外成熟技术开发出具有自主知识产权的数控系统；到80年代中期，已开始引进和自行研制柔性制造系统，数控机床的生产也实现了产业化。但在金属切削机床总产量中，数控化率只有5

11、%左右。, 我国在20世纪70年代中期研制成功了直接数控(群控)系统并应用于生产，现在已拥有柔性制造系统和柔性制造单元等自动化制造系统。, 我国在20世纪80年代末就注意引进先进管理模式。据有关资料报导，我国企业已先后投入大约80亿元购买了MRP软件来建立现代生产管理系统或MIS系统。,2. 我国机械制造业的差距 (1) 产品品种少、档次低。 (2) 制造工艺落后，装备陈旧。 (3) 生产专业化水平低。 (4) 管理技术落后。,1.3.3 先进制造技术的发展趋势,当前先进制造技术的发展方向大致有以下九个方面： (1) 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式将得到不断发展； (2) 设计技术与手段更现代化； (3) 成型及制造技术精密化，制造过程实现低消耗； (4) 形成新型特种加工方法