先进制造技术课件

先进制造技术主讲：魏效玲河北工程大学机电学院AdvancedManufacturingTechnology目录录第一章先进制造造技术概概述第二章先进制造造技术软软件应用用第三章先进制造造模式第四章先进制造造工艺技技术第五章现代生产产管理技技术第六章LGMAZAK加工中中心第一章先先进制造造技术1.1先进制造造技术的的定义及及特点1.2先进制造造技术的的分类1.3先进制造造技术的的发展趋趋势1.4制造业在在先进工工业化国国家的应应用1.5制造业面面临的竞竞争和挑挑战1.1先进制造造技术的的定义及及特点。1、先进制造造技术的的定义:制造业的的主要任任务是制制造人类类社会所所需的一一切产品品，工业业化国家家约70％～80％的物质质财富来来自制造造业。从从本质质上看，，可以说说：传统制造造技术+信息技术术+自动化技技术+现代管理理技术=先进制造造技术先进制造造技术（（advancedmanufacturingtechnology,,AＭT），是指指集机械械工程技技术、电电子技术术、自动动化技术术、信息息技术等等多种技技术为一一体,用于制造造产品的的技术、、设备和和系统的的总称,并将其综综合应用用于产品品设计、、加工、、检测、、管理、、销售、、使用、、服务乃乃至回收收的制造造全过程程，以实实现优质质、高效效、低耗耗、清洁洁、灵活活生产,提高对动动态多变变的市场场的适应应能力和和竞争能能力的制制造技术术总称。。第一章先先进制造造技术概概述第一章先先进制造造技术概概述2、先进制制造技术术的特点点（1）先进制制造技术术不是一一成不变变的，而而是个动动态技术术。它是是一个相相对的、、动态的的概念，，是为了了适应时时代要求求，提高高竞争能能力，对对制造技技术不断断优化所所形成的的。它要要不断吸吸收各种种高新技技术成果果（机械械、电子子、计算算机与通通信、控控制理论论、人工工智能等等、能源源及现代代系统管管理），，将其渗渗透到产产品的设设计、制制造、生生产管理理及市场场营销的的所有领领域及其其全部过过程，并并且实现现优质、、高效、、低耗、、清洁、、灵活的的生产。。第一章先先进制造造技术概概述2、先进制制造技术术的特点点（2）.先进制造造技术是是面向新新世纪的的技术系系统，它它的目的的很明确确，即提提高制造造业的综综合效益益（包括括经济效效益、社社会效益益和环境境生态效效益），，赢得激激烈的国国际市场场竞争。。（3）.先进制造造技术并并不抛弃弃传统技技术，而而是不断断用科技技新手段段去研究究它，并并运用科科技新成成果去改改造它，，充实它它。特别别是利用用先进技技术研究究传统工工艺的成成形原理理，建立立数学模模型，并并利用优优化设计计技术进进行传统统工艺方方法的优优化。第一章先先进制造造技术概概述2、先进制制造技术术的特点点（4）.先进制造造技术并并不仅限限于制造造过程本本身，它它涉及到到产品从从市场调调研、产产品设计计、工艺艺设计、、加工制制造、售售后售前前服务等等产品寿寿命周期期的所有有内容，，并将它它们结合合成一个个有机的的整体。。（5）.先进制造造技术特特别强调调计算机机技术、、信息技技术和现现代系统统管理技技术，在在产品设设计、制制造和生生产组织织管理等等方面的的应用。。（6）.先进制造造技术特特别强调调人的主主体作用用，强调调人、技技术、管管理三者者的有机机结合。。第一章先先进制造造技术概概述2、先进制制造技术术的特点点（7）.先进制造造技术不不是一项项具体技技术，它它是利用用系统工工程技术术将各种种相关技技术集成成的一个个有机整整体。（8）.先进制造造技术特特别强调调环境保保护，既既要求其其产品是是所谓的的“绿色商商品”，又要求求产品的的生产过过程是环环保型的的。第一章先先进制造造技术概概述3.先进制造造技术特特点的具具体体现现（1）.高效率在提高生生产效率率方面，，提高自自动化程程度是各各国致力力发展的的方向。。近些年年来，计算机数数控（CNC）、计算机辅辅助设计计与制造造（CAD∕∕CAM）、柔性制造造系统（（FMS）和计算机集集成制造造系统（（CIMS）发展非常常迅速。。各种新新理论层层出不穷穷，如敏敏捷制造造、快速速原型制制造、并并行工程程、及时时生产、、虚拟制制造，集集成相关关信息和和资源，，其本质质均是实实现高效效率、自自动化生生产的思思想。就就应用于于实践的的CNC、FMC、FMS来看，已已有力地地显示出出其有柔柔性化、、自动化化、资源源共享和和高效率率的强大大生命力力。第一章先先进制造造技术概概述（2）、高精度度在提高精精度方面面，从精精密加工工发展到到超精密密加工，，这是世世界各主主要工业业发达国国家致力力发展的的方向。。例如，，超大规规模集成成电路、、导弹火火控系统统、惯导导陀螺、、精密仪仪器、精精密雷达达、精密密机床等等都需要要采用超超精密加加工技术术。众所所周知，，在飞机机、潜艇艇等军事事设施中中使用的的精密陀陀螺、复复印机的的磁鼓、、大型天天文望远远镜以及及大规模模集成电电路的硅硅片等高高新技术术产品都都需要超超精密加加工技术术的支持持。精密加工工是指加加工精度度在0.1--1µm之间，表表面粗糙糙度Ra在0.1µµm以下的加加工方法法；而加工精度度控制在在0.1µµm以下，表表面粗糙糙度Ra在0.02µm以下的加加工方法法则称为为超精密密加工。。第一章先先进制造造技术概概述（3）、多样化化随着难加加工材料料（高强强度、高高韧性、、高脆性性、耐高高温及磁磁性材料料）及精精密、细细小、形形状复杂杂的零件件需求迅迅速发展展，与此此相适应应的制造造技术出出日新月月异并多多样化。。许多产产品要求求具备很很高的强强度重量量比；有有些产品品在精度度、工作作速度、、功率及及小型化化方面要要求很高高；有些些产品则则要求在在高温、、高压和和腐蚀环环境中能能可靠地地进行工工作。为为了适应应上述要要求，新新结构、、新材料料和复杂杂形状的的精密零零件不断断出现，，其结构构形状愈愈来愈复复杂，材材料韧性性愈来愈愈强，零零件精度度愈来愈愈高。这这些需求求使激光加工工、电子子束和离离子束加加工等新方法法应运而而生，并并得到迅迅速发展展。第一章先先进制造造技术概概述近年来，，以本身身形状尺尺寸微小小或操作作尺度极极小为特特征的微微机械的的研究和和应用受受到了广广泛的重重视并得得到了快快速的发发展。微微机械具具有很多多特点，，如体积积小、精精度高、、重量轻轻；性能能稳定，，可靠性性高；能能耗低，，灵敏性性和工作作效率高高；多功功能和智智能化；；制造成成本低廉廉，适于于大批量量生产等等。正是是由于微微机械能能够在狭狭小空间间进行作作业，又又不扰乱乱工作环环境和对对象，因因而在航航空天、、精密仪仪器和生生物医学学等领域域具有广广阔应用用的潜力力。第一章先先进制造造技术概概述（4）、综合化化当前，制制造技术术正沿着着综合化化方向发发展。例例如，在在切削区区引入声声、光、、电、磁磁等能量量之后，，可以形形成超声声振动切切削、激激光辅助助切削、、带电切切削、磁磁化切削削等组合化特特种切削削工艺。对最基基本的切切削工艺艺加以复复合，可可以组成成诸如电电化学与与机械加加工的复复合、电电火花与与机械加加工复合合、电化化学与超超声波加加工复合合、电化化学与电电火花加加工复合合等。不不同的特特种工艺艺出可能能相互复复合。复合工艺艺的特点点在于发发挥各自自的优势势，不仅仅提高了了质量，，而且提提高了工工效，并并求得加加工能力力和经济济效益的的统一。大力研研究和应应用特种种工艺，，尤其是是复合工工艺，对对于航空空、航天天、精密密仪器材材料加工工难度越越来越大大，零件件形状越越来越复复杂，质质量要求求越来越越高的待待业有着着十分重重要的意意义。4、先进制制造技术术的内容容先进制造造技术包包括数控控技术、、激光技技术、新新型材料料、机器器人、微微型机械械、纳米米技术、、CAD／CAPP/CAM技术、精精益生产产、柔性性制造系系统、虚虚拟装配配和网络络化制造造、计算算机集成成制造系系统CIMS、智能制制造系统统、并行行工程CE、敏捷制制造AM以及利用用计算机机进行生生产任务务和各种种管理技技术等内内容。

第一章先先进制造造技术概概述第一章先先进制造造技术概概述1、先进设设计技术术设计方法法现代化化产品可靠靠性可维护性性及安全全设计产品优化化设计快速响应应设计创新设计计智能设计计产品动态态分析和和设计仿真与虚虚拟设计计价值工程程设计模块化设设计1、2先先进进制造技技术的分分类设计手段段计算机机化有限元法法优化设计计计算机辅辅助设计计反求工程程技术CAD//CAM一体化技技术工程数据据库向全寿命命周期设设计发展展由单纯考考虑技术术因素转转向综合合考虑技技术、经经济和社社会因素素第一章先先进制造造技术概概述2、先进制制造工艺艺技术精密、超超精密加加工技术术精密加工工：精度度为3～0.3μmRa0..3～0.03μm超精密加加工：精精度为0.3～0.03μmRa0.3～0.005μm纳米加工工：精度度高于0.03μmRa小于0.3～0.005μm精密成型型制造技技术从制造工工件的毛毛坯、从从接近零零件形状状向直接接制成工工件的方方向发展展特种加工工技术高能束流流加工（（电子束束、离子子束、激激光束））电加工（（电解和和电火花花)超声波加加工高压水加加工多种能源源的组合合加工第一章先先进制造造技术概概述3、制造自自动化技技术数控技术术数控装置置进给系统统主轴系统统NC程序编制制工业机器器人机器人操操作机控制系统统传感器生产线总总线控制制柔性制造造系统加工系统统物流系统统调度与控控制故障诊断断自动检测测与信号号识别技技术信号识别别数据获取取数据处理理特征提取取与识别别过程设备备工况监监测与控控制过程监视视系统在线反馈馈质量控控制第一章先先进制造造技术概概述4、先进制制造系统统先进制造造生产模模式计算机集集成制造造系统CIMS敏捷制造造系统AMS智能制造造系统IMS精良生产产LP并行工程程CE集成管理理技术企业资源源管理ERP基于作业业的成本本管理ABC现代质量量保障体体系生产率工工程制造资源源快速有有效集成成生产组织织方法虚拟公司司理论与与组织企业组织织结构的的变革以人为本本的团队队建设企业重组组工程第一章先先进制造造技术概概述1.3先进制造造技术的的发展趋趋势发展趋势势：精密化柔柔性性化网网络化化虚虚拟化化智能化清清洁洁化集集成化化全全球化化1、集合多多学科成成果形成成一个完完整的制制造体系系传统制造造技术、、信息技技术、计计算机技技术、自自动化技技术、先先进的管管理科学学2、先进制制造技术术的动态态发展过过程不断断地吸收收各种高高新技术术逐渐形形成，不不同时期期、不同同区域有有各自的的重点和和内容。。3、信息技技术对先先进制造造技术的的发展作作用越来来越重要要。CIMS、CE、AM、虚拟企企业、虚虚拟制造造；4、向超精精微细领领域扩展展，上世世纪初精精密加工工的误差差是10μm，至今达达0.001μm，而且不不断向超超精微细细领域扩扩展。如如：微微型机械械，纳米米测量、、微米/纳米加工工制造；；5、制造过过程集成成化产品的设设计、加加工、检检测、物物流、装装配过程程一体化化。CAD//CAE/CAPP//CAM/PDM(产品数据据管理)/ERP(企业资源源管理)集成精密成形形工艺6、制造科科学与制制造技术术、生产产管理的的融合制造科学学是制造造系统和和制造过过程知识识的系统统描述。。数字描述述、仿真真、优化化、设计计理论和和方法、、运动学学、动力力学、结结构强度度、摩擦擦学制造技术术包含在在制造科科学之中中，制造造科学体体现在制制造技术术里，技技术和管管理由生生产模式式结合在在一起。。第一章先先进制造造技术概概述第一章先先进制造造技术概概述7、绿色制制造，是是综合考考虑环境境影响和和资源效效率的现现代制造造模式，，目标是是使产品品从设计计、制造造、包装装、运输输、使用用到报废废处理的的整个生生命周期期中，对对环境的的影响（（负作用用）最小小，资源源使用效效率最高高。如：绿色色产品设设计技术术。绿色制造造技术产品的回回收和循循环再制制造8、虚拟现现实技术术，是以以系统建建模和仿仿真技术术为基础础，由多多学科知知识形成成的一种种综合系系统技术术。如：：虚拟制制造技术术；虚拟拟企业。。9、制造全全球化，，随着““网络全全球化””、“市市场全球球化”、、“竞争争全球化化”、““经营全全球化””的出现现，全球球化制造造的研究究和应用用发展迅迅速。制造企业业在世界界范围内内的重组组与集成成制造技术术信息和和知识的的协调、、合作和和共享全球制造造的体系系结构、、制造产产品及市市场的分分布及协协调。第一章先先进制造造技术概概述1.4制造业在在先进工工业化国国家的应应用1、美国1)上个世纪纪70年代,美国不重重视制造造业,把制造业业称为““夕阳工工业”,结果导致致美国80年代的经经济衰退退。2)80年代后期期，美国国的一些些国会议议员、政政府要员员纷纷要要求政府府出面，，协调和和支持制制造产业业的发展展，1991年，布什什政府期期间，美美国白宫宫科学技技术政策策办公室室发表了了总数为为22项的美国国国家关关键技术术，其中中制造技技术占4项，标志志着美国国科技政政策的转转变。3)克林顿上上台后，，对制造造业大力力支持，，他把先先进制造造技术列列为六大大国防关关键技术术之首。。结果美美国在机机械工业业、汽车车工业、、航空工工业及信信息产业业等方面面取得了了明显的的进展，，使美国国的经济济连续8年取得了了2-3%%的增长率率，而且且还同时时保持低低通胀率率和低失失业率。。这就是是克林顿顿虽发生生丑闻而而未被弹弹劾的主主要原因因。第一章先先进制造造技术概概述1.4制造业在在先进工工业化国国家的应应用2、日本1）在上个个世纪70-80年代，日日本非常常重视制制造业，，特别大大抓了汽汽车制造造和微电电子制造造，结果果日本的的汽车和和家用电电器占领领了全世世界的市市场，特特别是大大举进入入了美国国市场。。2）日本的的微电子子芯片成成为美国国高技术术产品的的关键元元件。1991年海湾战战争结束束后，日日本人说说美国赢赢得这场场战争是是依靠的的日本的的芯片，，是“日本的芯芯片打败败了伊拉拉克的钢钢片”。第一章先先进制造造技术概概述1.4制造业在在先进工工业化国国家的应应用3、东南亚亚经济危危机的启启示1）1998年爆发的的东南亚亚经济危危机，从从另一个个侧面反反映了一一个国家家发展制制造业的的重要。。一个国国家，如如果把经经济的基基础放在在股票、、旅游、、金融、、房地产产、服务务业上，，而无自自己的制制造业，，这个国国家的经经济就容容易形成成泡沫经经济，一一有风吹吹草动就就会产生生经济危危机。2）新加坡坡、台湾湾都有自自己的制制造业，，因此受受经济危危机的影影响小一一些。第一章先先进制造造技术概概述1.4制造业在在先进工工业化国国家的应应用4、瑞士士依靠什什么使人人均产值值居世界界第一？？1）瑞士是是一个仅仅700万人口的的小国，，但瑞士士的制造造业十分分发达，，瑞士的的精密机机械产品品的出口口量是我我国的8倍，瑞士士的手表表世界第第一，连连小小的的军刀，，也风靡靡全世界界。2）现在瑞瑞士的年年人均国国民生产产总值达达到4.3万美元以以上,居世界第第一。第一章先先进制造造技术概概述1.5制造业面面临的竞竞争和挑挑战1、国际际形势的的变化90年代以来来，世界界出现了了多级化化的新格格局：政治冷战战→经济济、军事事综合热热战国际竞争争和对抗抗的焦点点由军备备竞赛转转向全球球范围内内的以科科技为先先导，经经济为基基础、军军事为后后盾的综综合国力力的较量量；产业业技术和和经济实实力成为为政治对对抗的重重要资本本；不计生产产成本和和代价的的军品生生产模式