ch18先进制造技术30

1、第十八章章先先进制造造技术第一节柔性自动动化加工工技术第二节现代集成成制造系系统第三节快速原型型制造技技术第四节先进制造造模式第十八章章先先进制造造技术现代科学学技术的的发展与与交叉融融合，不不仅给制制造技术术提出了了新的要要求，也也给制造造技术提提供了强强大的支支持。因因此，近近年来涌涌现出了了许多先先进制造造技术，主要分分为现代代设计技技术、先先进制造造工艺技技术、柔柔性自动动化制造造技术、系统管管理技术术四大研研究领域域。由于于教材篇篇幅所限限，此处处不能一一一介绍绍。根据据先进制制造技术术的发展展趋势，结合我我国国情情，本章章将扼要要介绍柔柔性自动动化加工工技术、现代集集成制造造系统、

2、快速原原型制造造技术和和先进制制造模式式四方面面的内容容。第一节柔性自动动化加工工技术制造自动动化是制制造业发发展的标标志，通常将制制造自动动化的发发展分为为五个阶阶段。从早期的的满足大大批大量量生产要要求的刚刚性自动动化，发发展到以以计算机机数控为为基础的的柔性自自动化，依靠了了许多基基础单元元技术、系统集集成技术术及其相相关装备备的长足足发展。其中，计算机机数字控控制技术术（CNC）、分布式数数字控制制技术（DNC）、柔性制造造系统（FMS）等的发展展，已能能较好地地解决多多品种、中小批批量的自自动化加加工问题题。图18-1制造自动动化发展展的五个个阶段一、数控控加工技技术数控机床床集传统

3、统的机械械制造技技术、计计算机技技术、现现代控制制技术、传感检检测技术术、信息息处理技技术、网网络通讯讯技术、液压气气动技术术、光机机电技术术于一体体，是现现代制造造技术的的基础。它的广广泛使用用给机械械制造业业的生产产方式、产品结结构、产产业结构构带来了了深刻的的变化。数控机机床是制制造业实实现自动动化、柔柔性化、集成化化生产的的基础，是关系系到国家家战略地地位和体体现国家家综合国国力的重重要基础础性产业业，其水水平的高高低及拥拥有量是是衡量一一个国家家工业现现代化水水平的重重要标志志。数控机床床的特点点如下：（1）加工精精度高、加工质质量稳定定（2）加工生生产率高高（3）减轻劳劳动强度度、

4、改善善劳动条条件（4）实应性性强、经经济效益益好（5）有利于于生产管管理的现现代化从经济角角度出发发，数控控机床适适用于加加工：1）多品种种小批量量零件；2）结构较较复杂，精度要要求较高高的零件件；3）需要频频繁改型型的零件件；4）价格昂昂贵，不不允许报报废的关关键零件件；5）需要最最小生产产周期的的急需零零件。二、计算机数数控（CNC）系统1、CNC系统的基基本原理理2、CNC系统的核核心3、CNC机床CNC系统是一一个位置置控制系系统，其其主要任任务是根根据加工工程序及及相关数数据，进进行刀具具与工件件的相对对运动控控制，完完成零件件的自动动加工。三、柔性性制造系系统柔性制造造系统FMS（

5、FlexibleManufacturing System）源于机械械加工领领域，其其兼顾了了生产效效率和柔柔性这对对矛盾，因此具有有强大的的生命力力。FMS是数控加加工设备备、物料料运储装装置和计计算机控控制系统统组成的的柔性自自动化制制造系统统。它包包括多个个柔性制制造单元元，能根根据制造造任务或或生产环环境的变变化迅速速进行调调整，适适用于多多品种、中等批批量生产产。所谓谓柔性就就是通过过编程或或稍加调调整就可可同时加加工不同同的工件件。图18-2 FMS的基本组组成2自动加工工系统加工系统统主要由由数控机机床、加加工中心心等加工工设备；工件清清洗、在在线检测测等辅助助设备构构成。加加工设

6、备备在工件件、刀具具和控制制三个方方面都具具有可与与其它子子系统相相连接的的标准接接口。加加工系统统的性能能直接影影响着FMS的性能，加工系系统也是是FMS中耗资最最多的部部分，因因此恰当当地配置置和选用用加工系系统是FMS成功与否否的关键键。3物流系统统在FMS中流动的的物料主主要包括括工件、刀具、夹具、切屑及及切削液液。物流流系统是是FMS从进口到到出口，实现对对上述物物料自动动识别、存储、分配、输送、交换和和管理的的系统。由于工工件和刀刀具的流流动频率率较高，故FMS的物流系系统主要要由工件件流系统统和刀具具流系统统两部分分组成。图18-3两种托盘盘交换器器第二节现现代集集成制造造系统C

7、IMS信息化是是制造业业发展的的重要手手段。随随着计算算机技术术、自动动化技术术、科学学管理技技术、网网络技术术等的发发展，全全球市场场、全球球制造的的逐步形形成，制制造业信信息化、制造系系统集成成化技术术也有了了更加广广度和深深度的发发展，并并由此形形成了现现代集成成制造系系统。1计算机机集成制制造图18-4CIMS轮图（1985年SME发表）图18-5CIMS轮图（1993年SME发表）2、现代集集成制造造系统1998年，我国国863计划/CIMS主题专家家组根据据全球制制造业的的发展趋趋势和中中国国情情，提出出了现代代集成制制造系统统（ContemporaryIntegratedManu

8、facturing Systems，CIMS）的概念及及其相关关论点。现代集集成制造造系统是是一种基基于计算算机集成成制造理理念的、数字化化、信息息化、智智能化、绿色化化、集成成化的综综合制造造系统，是利用用现代信信息技术术、现代代管理技技术与制制造技术术，在全全球的制制造环境境范围内内，将产产品生命命周期各各阶段与与企业内内外部相相关的活活动和资资源集成成起来，力争使使企业的的运行相相对于优优化达到到其理想想运行状状态。图18-6现代集成成制造系系统第三节快速原型型制造技技术随着全球球市场一一体化的的形成，制造业业的竞争争十分激激烈，产产品的开开发速度度日益成成为竞争争的主要要矛盾。在这种种

9、情况下下，自主主快速产产品开发发（快速速设计和和快速工工模具）的能力力成为制制造业全全球竞争争的实力力基础。同时，制造业业为满足足日益变变化的用用户需求求，又要要求制造造技术有有较强的的灵活性性，能够够以小批批量甚至至单件生生产而不不增加产产品的成成本。因因此，产产品开发发的速度度和制造造技术的的柔性就就变得十十分关键键了。快速原型型制造技技术（RapidPrototypingManufacturing，RPM）就是在这这种社会会背景下下，于80年代后期期产生于于美国并并很快扩扩展到日日本及欧欧洲，是是近年来来制造技技术领域域的一项项重大突突破。一、快速速原型制制造技术术的原理理图18-7RP

10、M技术原理理二、RPM技术的典典型工艺艺方法RPM技术的具具体工艺艺有30余种，根根据采用用材料及及对材料料处理方方式的区区别，可可归纳为为以下4类方法。1选择性性液体固固化2选择性性层片粘粘接3选择性性粉末熔熔结粘粘接4挤压成成形图18-9分层实体体制造工工艺原理理图图18-10选择性激激光烧结结原理图图图18-11熔融挤压压成形方方法三、RPM的应用RPM在国民经经济极为为广阔的的领域得得到了应应用，并并且还在在向新的的领域发发展，除除在制造造业得到到应用外外，在医医学、康康复、考考古工程程、建筑筑工程等等领域均均有应用用。第四节先进制造造模式生产管理理是制造造业发展展的杠杆杆。世界界制造

11、业业的发展展经历了了少品种种小批量量生产、少品种种大批量量生产和多多品种小小批量生生产模式式的变化化，先后后出现了了物料需需求计划划（MaterialRequirementsPlanning，MRP）、准时制（Just in Time，JIT）生产、精精益生产产、敏捷捷制造、绿色制制造（GreenManufacturing，GM）等科学的的生产管管理理念念与制造造模式。一、敏捷捷制造敏捷制造造（AgileManufacturing，AM）是美国通通用汽车车公司和和里海大大学1991年提出的的一种新新型生产产模式，其应用用“竞争争合作作一协同同”机制制，使制制造系统统在满足足低成本本和高质质量的

12、同同时，对对变幻莫莫测的市市场需求求做出快快速反映映。敏捷捷制造企企业通过过采用现现代通信信技术，以敏捷捷、动态态、优化化的形式式，组织织新产品品开发，通过动动态联盟盟、先进进生产技技术和高高素质员员工的全全面集成成，快速速响应客客户需求求，及时时将开发发的新产产品投放放市场，提高企企业的竞竞争能力力，从而而赢得竞竞争的优优势。二、精益益生产美国曾以以福特方方法（即即用于汽汽车生产产的流水水线技术术）赢得得了全世世界制造造技术的的优势，但是，这种优优势因当当今市场场需求的的发生变变化而逐逐渐丧失失，而日日本的绝绝大多数数企业在在借鉴福福特方法法的基础础上，不不断更新新技术和和改进管管理，适适应了不不断变化化着的市市场需求求，创造造出了一一种“全企业的的灵活的的生产系系统”。三、绿色