制造工程基础课件王孙彭绪论

1、绪论制造工程技术发展及应用北京航空航天大学2014年9月15日王延忠1一、制造技术发展趋势制造技术发展特点以微电子、信息、新材料、系统科学等为代表的新一代工程科学与技术的迅猛发展极大地拓展了制造活动的深度和广度。常规制造工艺的优化（高效化、精密化、清洁化、强韧化等）新型（非常规）方法的发展（激光、电磁、超塑及复合等）专业、学科间的界限逐渐淡化、消失工艺设计由经验定量分析、管理技术与工艺技术紧密结合传统制造技术先进制造技术系统性仅生产过程，物质流和能量流能生产过程，物质流、信息流和能量流广泛性仅指将原材料变为成品的工艺贯穿从设计、制造到销售的整个过程集学科专业单一、相互间界限分明专业和学科不断渗

2、透、交叉融合，其界限逐渐淡化甚至消失动态性不同时期、不同，其特点、重点、目标和内容不同实用性注重实践效果，促进增长，提高综合竞争力一、制造技术发展趋势制造技术产生背景1）发展消费需求：主题化、个性化和多样化，lll周期缩短全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基于实力的合作。快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场，引导市场2)科学技术发展l 制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密l 现代制造业成为技术密集、知识密集型产业)两个方向发展l 信息成为制造业决定性因素，Intranet/Internet对制造业产生影响3)可持续发展战略lll匮泛，污染严重环境问题不能以牺牲

3、今后几代人的利益为代价由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变3一、制造技术发展趋势4先进制造技术定义先进制造技术是在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、 理论、人工智能等)、能源、材料以及现代管理技术等方面的成果，并将其综合应用于 设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低 耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力并 取得理想 效果的制造技术总称。一、制造技术发展趋势制造技术l 现代设计技术（计算机辅助设计、性能优良设计、竞争优势创建、全周期设计等）l 先进制造工艺（精密洁净铸造成型、精确高效塑形成型、优质高效

4、焊接及切割、优质低耗洁净热处理、高效高精机加、特种工艺等）l 自动化技术（数控技术、工业制造等）人、柔性l 系统管理技术（精益生产CI MS、敏捷制造、VM等）5二、制造技术发展特征追求更高的制造精度制造精度（最高）：1mm（工业技术精度发展趋势曲线显示，超精密）10nm（2000年）将可能最终达到原子晶格级，制造精度的提高仍然是制造技术发展的重要趋势。6二、制造技术发展特征以高速实现高品质高效制造7现在高速切削的的生产水平：主轴转速在10 000r/min100 000r/min，功率在20kW以上（进给速度在几十米以上），速度正在向更快的方向发展，目前正在研制的高速切削中心，其主轴转速已达

5、到300 000r/min，直线进给速度达200m/min；随着机床技术和高速刀具技术的发展，高速切削技术的应用一定会越来越广泛。在美国、德国、等工业发达高速切削技术在大部分的模具公司都得到了广泛应用，85%左右的模具电火花成形工序已被高速所替代。 高速切削使得： 功率的金属切除率提高了30%40%，切削力降低了30%， 刀具的切削 提高了70%，留于工件的切削热大幅度降低，低阶切削振动几乎消失。由于高速主轴技术、直线电机技术、高速技术以及刀具技术的发展和进步，以的高速化实现的高品质、高效率已成为切削技术发展的重要特征。二、制造技术发展特征微细与纳米快速发展）8 纳米材料 技术不断成熟，纳米进

6、给工作台已形成批量生产能力，纳米切削机床已经诞生。这些技术的发展不仅极大地丰富了纳米 技术的内涵，而且为纳米加工技术的发展提供了良好的基础。随着现代化 技术的进步，微细 和纳米加工技术有着广阔的发展前景。 微细 技术由于其 对象尺度小到微米级，所 的 公差及形位公差小至数十纳米，表面粗糙度则低达纳米级，所以它往往兼具微小和超精密 的特征， 和纳米 逐渐融合。微细技术的发展促进了微型机械的系统化，从而催生出了微机电系统（MEMS 技术。在传感器制造中采用MEMS技术，将传感器和电路蚀刻在一起，不仅大大减小了其体积，而且可以大幅度降低成本。如：汽车安全气囊中的传感器制造， 采用MEMS技术后可以将

7、其成本降到原来的40%。二、制造技术发展特征追求制造智能化9 目前，真正的智能制造系统还没有建立起来，但是由于机床熟练操作 在世界范围内的缺乏以及工业对制造技术提出越来越高的要求，因此，提高 的智能化水平势在必行， 的智能化是先进制造技术发展的必然趋势。智能是一种基于多传感融合以及知识处理理论和技术的方式，以满足人 们所要求的高效益、低成本、操作简便等需求，解决过程中众多不确定性的、要求人工干预才能解决的问题。它的最终目的是要由计算机取代或延伸过程 中人的部分脑力劳动，实现过程中的决策、监测与的自动化。 随着自动化技术、现代 技术、计算机技术以及人工智能技术的发展，智能在制造中的应用越来越受到

8、学术界和企业界的重视，智能制造技术与系统的研究已在世界范围内开展。二、制造技术发展特征更加注重制造的绿色化10 先进制造技术必须注重绿色环保，这样才能实现可持续发展，才能最终实现人与自然的真正和谐。随着科学技术的发展和人类 的进步， 制造的绿色化已经成为必然的要求和趋势。绿色制造理念和绿色技术是在追求生产过程中，采用先进的少、无污染制造方法，并尽可能地节省。它的主要特征表现为：节能、低耗和无废排放。 在制造过程中，常会产生对 有害的气体和噪声。例如，在切削 中冷却液的雾化、气化，电 中电解液、电镀液的分解、蒸发，激光 中有害气体的产生，还有各种 噪音等都对操作者和环境造成危害。在 结束后，还有

9、废液、废渣的排放等环境问题。三、制造技术的技术前沿可重组制造系统（研究方面：制造工艺与工装、基础理论、新的制造系统、建模与、和通信）无浪费工艺（研究方面：废弃物的减少和利用、设计和分析）新的材料工艺（研究方面：创新的工艺过程、设计和分析方法、理论基础）生物制造技术企业建模和（研究方面：通信与、建模工具）满足多层次用户需求的及工艺设计方法增强型人机界面劳动力教育和培训智能协作系统软件11四、制造工艺技术定义先进制造工艺技术就是机械制造工艺不断变化和发展所形成的制造工艺技术，包括了常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型方法。其主要技术体系有先进成形技术、现代表面技术等技术及先进制造技术。

10、技术地位先进制造工艺技术是先进制造技术的和基础，任何高级的自动一个系统都无法取代先进制造工艺技术的作用。可以说，的制造工艺水平的高低在很大程度上决定其制造业的技术水平。12五、制造工程基础课程的内容与方法学时：58学时。讲课50学时，实验8学时。1、课程目标2、课程内容3、学习方法4、5、方式与参考书五、制造工程基础课程的内容与方法1、课程目标通过本门课程的学习，使学生掌握机械理论和系统。使学生了解基本类型零件的基本原理、方法、基础方法，具备机床、刀具的正确选择能力；以及工艺过程分析、工艺设计的初步能力。五、制造工程基础课程的内容与方法2.课程内容切削原理、典型机床及刀具、艺规程设计公差和互换性质量、制造工五、制造工程基础课程的内容与方法3.学习方法理论学习为主，实验为辅。4.方式作业20%，实验报告20%，期末60%五、制造工程基础课程的内容与方法5.与参考书1机械制造工程原理，冯之敬 主编，2003年第四版，2008年第一版2 互换性与技术测量，周玉凤 杜向阳 主编