模块一单元一 制造技术的发展历程 - 副本

模块一现代制造技术概况单元一制造技术的发展历程现代制造技术与检测学习目标知识目标了解制造及制造技术的概念；掌握现代制造技术的发展与内涵。能力目标能理制造技术的概念；能阐述现代制造技术的学科内容。素养目标通过了解制造技术的发展历程，使学生深刻理解学习的重要性和持续创新的必要性，树立学生积极学习的心态。一、制造业与制造技术•制造是一个不断发展的概念，早期指的是产品的机械加工过程，随着技术、工艺、装备等的发展，如今制造的概念更为广泛，不单指具体的加工工艺过程，还包括市场调研、产品立项、产品设计、生产过程、工艺过程、检验装配、质量控制、销售售后等产品的生命全周期•同时其涉及了机械、化工、电子、军工、航空航天等关系国民经济的各个行业•1990年，国际生产工程科学院(CIRP)给出了“制造”的定义，即制造是包括产品的设计、材料选择、生产计划、生产过程、质量保证、管理和市场销售服务的一系列相关活动和工作的总称•制造技术是指将原材料和其他资源转化为成品的技术和方法，旨在满足人们的需求和要求图1-1生产规模变化二、现代制造技术的内涵和技术构成•现代制造技术是站在传统制造技术的基础上，通过不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理方法等的成果，将其应用于产品的设计、制造、检验、管理、销售、售后、服务等的全生命过程中实现优质、高效、低能耗、灵活、清洁的生产，提高市场适应能力和竞争...2.现代制造技术的内涵及技术构成•现代制造技术所包含的领域和内容非常广泛，通常采用“技术群”的概念来描述，美国机械科学研究院提出了一种强调现代制造技术是由一个多层次的技术群所构成的体系，其内涵及层次和技术构成如图1-2所示•1）基础制造技术图1-2现代制造技术多层次技术群结构二、现代制造技术的内涵和技术构成•3）先进制造集成技术•‌这一层次涉及应用信息技术和交流管理技术，‌通过网络与数据库对前两层次的技术进行集成•‌这是通过信息技术和交流管理技术的应用，‌实现制造技术的集成和创新，‌提高制造效率和产品质量，‌是现代制造技术发展的高级阶段•这三个层次共同构成了现代制造技术的多层次技术群结构，‌每一层次都是不可或缺的部分，‌共同推动制造业的创新和发展图1-3现代制造技术体系结构二、现代制造技术的内涵和技术构成•图1-3现代制造技术体系结构三、现代制造技术的学科内容•现代制造技术已经是横跨多学科，涵盖了从产品设计、加工制造到产品销售、售后服务等整个生命周期的全部相关技术，涉及设计、加工工艺、产品制造自动化、现代企业管理以及特种加工等多个领域•现代制造技术可归纳为以下几个学科方面•现代制造设计技术的主要内容和发展趋势为：•（1）设计方法现代化设计方法包括并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、让算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计等。三、现代制造技术的学科内容•（2）设计手段数字化设计过程中大量使用计算机辅助设计、有限元法、CAD/CAM技术、数据库技术等数字化手段，随着人工智能、大数据以及现代产品建模理论的发展，使得设计向着智能化方向发展。•（3）全寿命周期设计新产品是一个具有很强时间性、地域性和资源性的相对观念，全寿命周期要求设计产品不仅设计产品的功能和结构，并且要设计产品的规划、生产、营销运营、维修保养甚至回收再处置的整个寿命周期。这就意味着在设计阶段就要考虑产品寿命历程的所有环节，并将相关因素在产品设计阶段就得到综合规划和优化。•（4）绿色设计也称为环境设计,环境意识设计。在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性，可回收性、可维护性、可重复利用性等）并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。•现代制造工艺技术包括超精密加工、精密成形与特种加工技术等方面三、现代制造技术的学科内容•（1）超精密加工技术•超精密加工技术是为适应大规模集成电路、核能、激光和航空航天等尖端技术的需要而发展的加工技术。目前加工尺寸精度、形状精度和表面粗糙度均已经达到纳米级别。超精密加工主要有超精密车削、镜面磨削和研磨等技术，在超精密车床上使用经过精细研磨的单晶金刚石车刀进行微量车削,切削厚度仅1微米左右，常用于加工有色金属•（2）精密成形技术•精密成形技术是指利用利用熔化、结晶、塑性变形、扩散、他变等物理化学变化，按预定的设计要求成形机械构件，目的在于使成形的制品，达到或接近最后要求的形状或尺寸。目前某些中小零件的精密成形已经达到不经切削加工或者加工余量极小。三、现代制造技术的学科内容•（3）特种加工技术•特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是对传统加工工艺方法的重要补充与发展,仍在继续研究开发和改进。特种加工的发展方向主要是：提高加工精度和表面质量，提高生产率和自动化•制造自动化技术是使用机械使系统或生产过程自动化，用机电设备工具替代或增强人的体力甚至部分智力，自动完成指定的作业，其包括物料的仓储、运输、加工、装配、检验等各个环节的自动化•最终目标是通过增加生产能力或降低成本来提高效率，通常两者兼而有之三、现代制造技术的学科内容•其中的数控技术、工业机器人技术及柔性制造技术是制造自动化的重要基础技术之一•（1）数控技术•数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。•（2）工业机器人技术三、现代制造技术的学科内容•工业机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备，涵盖了人工智能、机器视觉、传感器技术等相关先进技术的知识，在先进制造技术领域发挥着重要作用。•（3）柔性制造系统•柔性自动化生产技术简称柔性制造技术，它以工艺设计为先导，以数控技术为核心，是自动化地完成企业多品种、多批量的加工、制造、装配、检测等过程的先进生产技术。柔性自动化生产技术的高效性、灵活性和缩短投产准备时间等特性使其成为实施敏捷制造、并行工程、精益生产和智能制造等先进制造系统的基础。•随着制造技术从传统的“福特”生产模式向精益生产、并行工程、敏捷制造、虚拟制造等新型生产模式转变，制造管理模式也在发生新的变革三、现代制造技术的学科内容•（1）集成管理技术•集成管理是一种效率和效果并重的管理模式，突出一体化的整合思想，提高企业知识含量，激发知识的潜在效力，其核心是运用集成的思想和理念指导企业的管理行为。•（2）生产组织方式•生产组织方式是指生产者对所投入的资源要素、生产过程以及产出物的有机、有效结合和运营方式的一种通盘概括，是对生产与运作管理中的战略决策、系统设计和系统运行管理问题的全面综合。生产组织方式有成组生产、准时化生产和计算机集成制造。三、现代制造技术的学科内容•【拓展阅读】进入21世纪，智能制造作为新一代信息技术与先进制造技术深度融合的新型生产方式，已然成为新一轮工业革命的核心驱动力•从自动化生产线到智能机器人，从大数据分析到物联网技术，从机器学习到人工智能的运用，智能制造正在不断推进传统制造业进入一个更加智能、高效、可持续的制造新时代•2017-2023年，中国科协智能制造学会联合体（IMAC）连续开展“中国智能制造科技进展案例研究”，共遴选出70项“中国智能制造科技进展”案例•成果领域涵盖高档数控机床与基础制造装备、工业机器人、汽车、航空航天、新一代信息技术、纺织、轨道交通、船舶及海工装备、能源装备、工程机械、农业机械、纺织、建筑焊接等制造业重点领域三、现代制造技术的学科内容•技术领域涉及工业物联网平台、大数据管理系统、人工智能技术在工厂应用、智能制造设备、柔性智能制造产线、云制造系统、智能工厂、大规模定制平台等•案例：离子束设备与工艺解决方案的国产化替代•离子源及离子束装备是纳米级极端微纳加工的基础核心设备，广泛应用于消费电子、航空航天、国防军工、光通信、泛半导体等多行业领域，但核心技术与高端产品长期被美国、日