先进制造技术

1、先进制造技术，先进制造技术目录，第1章导论，第2章先进设计技术，第3章先进制造工艺技术，第4章制造自动化技术，第5章先进制造模式，第6章先进管理技术，以及本课程的一般介绍。本书是根据目前模具与数控专业培养方案的指导思想和最新教学计划编写的。本书共分六章，包括导论、先进设计技术、先进制造技术、制造自动化技术、先进制造模式和先进管理技术等。本书重点介绍适用的先进制造技术的基本概念、应用领域和关键技术。本书不仅可以作为中等职业学校模具制造、数控技术应用及相关专业的教材，也可以作为高等职业学校机电专业的教材或相关岗位培训教材。本书是根据目前模具与数控专业培养方案的指导思想和最新教学计划编写的。本文主要

2、围绕中等职业学校模具设计与制造专业和数控技术应用专业应用型人才的培养，从先进设计技术、先进制造技术、制造自动化技术、先进制造模式和先进管理技术等方面系统地介绍了各种先进适用技术，阐述了各种技术的基本概念、应用领域和关键技术，拓宽了学生知识面，了解了各种制造技术的发展现状和趋势，从而加强了学生创新能力的培养。该书内容新颖实用，突出了中等职业教育的实用性和适用性，努力实现知识性和通俗性的统一。本书的主要特点是：1)注重系统性和完整性，章节之间相互联系、相互独立，便于教学。2)注重实际工程，引进典型先进制造技术。前面说过，3)结合典型应用案例，加强实用性和借鉴性。4)联系相关背景知识，拓宽知识面。这

3、门课的教学需要大约38个小时。工时分配见表0-1。第一章绪论，学习目标：通过本章的学习，我们应该对制造业的发展过程有一个初步的了解。了解先进制造技术的特点、发展历程、现状和未来发展趋势。第一部分是制造业发展概述。首先，概念(1)制造制造是根据社会需要，将材料、能源、资本、人力资源、信息和其他相关资源转化为新的、具有更高应用价值的有形物质产品和无形软件、服务和其他产品资源的行为和过程。国际生产工程研究学会(CIRP)的定义是：“制造业是一系列相关活动和工作的总称，涉及制造业中的产品设计、材料选择、生产计划、生产过程、质量保证、运营和管理、营销和服务”。(2)制造系统制造过程及其硬件(包括人员、生

4、产设备、材料、能源和各种辅助设备)和相关软件(包括制造理论、制造过程、制造方法和制造信息等)。)构成一个具有特定功能的有机整体，称为制造系统。CIRP的定义是：“制造系统是构成制造业生产的有机整体，在机电工程生产中，制造系统具有设计、生产、交付和销售的综合功能”。(3)制造技术(Manufacturing technology)制造技术(Manufacturing Technology)是根据人们的需要，利用知识、技能和客观的材料工具，将原材料转化为产品的总称。它也可以说是完成制造活动所需的所有手段的总和。(4)制造制造是与制造活动相关的所有实体或企业的总称。制造业的发展，各时代所达到的加工精

5、度，如图1-3所示。现代制造业的发展主要经历了三个阶段：(1)用机器代替手工劳动，由车间组成工厂。20世纪初，各种金属切削技术逐渐形成，现代制造技术已经成为一个系统。然而，机器(包括汽车)的生产方式是车间式单件生产，这种生产方式起源于英国，19世纪传到法国、德国和美国，并首先在美国形成了一个小型机械加工厂。两个美国人：弗雷德里克W泰勒和亨利福特正在推动这种从单件生产模式向大规模生产模式的根本性转变。泰勒首先提出了基于分工和计件工资制的科学管理，并成为制造工程科学的创始人。1913年，福特首先推广了零部件交换技术，建立了划时代的汽车装配生产线，实现了以刚性自动化为特征的大规模生产模式，在社会结构

6、、分工、教育制度和经济发展中发挥了重要作用。零件交换技术在20世纪50年代达到顶峰，引发了工业技术的革命和创新，传统制造业及其庞大的工业体系得以建立并逐渐成熟。3柔性、集成化、智能化和网络化的现代制造技术自20世纪80年代以来，现代制造技术逐渐成为加工制造业的主要方法。随着现代加工技术的不断完善，其应用系统和技术也日趋成熟。主要发展方向是：1)传统制造技术的不断创新和拓展。2)非传统加工方法的应用。3)向精细化工发展。4)制造系统向柔性化、集成化、智能化和网络化发展。其中，制造业各阶段的具体生产模式和管理策略见表1-2。表1-2制造业各主要发展阶段的生产模式和管理策略，以及制造企业的运营模式，

7、如图1-4所示。制造业的发展趋势和特点随着计算机、微电子、信息和自动化技术的飞速发展，制造业在产品设计、工艺装备、生产管理和企业管理等方面都发生了巨大的变化，一系列新的制造技术和新的制造模式相继诞生，如表1-3所示。在新材料方面，随着高强度轻合金、工程塑料、复合材料、陶瓷材料、新合金等材料的应用，产品所用材料发生了显著变化，促进了新加工技术和成型方法的发展。精密加工、复合加工、特种加工和材料改性等多种新工艺的出现，提高了加工质量和效率。加工设备正朝着一机多用、粗加工与精加工相结合、加工与测试相结合、人机结合的方向发展，智能加工单元应运而生。专家预测，社会趋势将是一个接一个的纳米时代和生物时代。

8、以分子和原子为对象的纳米制造和以基因技术为核心的生物制药将会出现，制造的主要对象将扩展到遗传资源和微领域的各种资源。据预测，纳米技术将被用于“创造一个自然界不存在的新材料系统”；将使用基因技术来“重塑世界”。表1-3新制造技术和型号的名称和代码。总之，现代制造业将以先进制造技术为支撑，以资源和资源转化为目标，以现代制造科学技术为基础，以制造系统为载体，以信息化、网络化、生态化和全球化为环境和背景，追求社会经济的持续快速发展。基于互联网的供应链制造系统模型如图1-5所示。1弗雷德里克泰勒(1856-1915)是美国古典管理科学家和科学管理的主要倡导者，被誉为“科学管理之父”。工程哲学本质上，它是

9、“系列工程”(严格制定操作规则、动作、频率等。并计算在指定时间内用于管理的劳动量)。世界著名的“汽车之王”亨利福特(1863-1947)一生致力于汽车的研究和制造，让每个人都买得起汽车。福特首先推广了零部件交换技术，建立了汽车装配生产线，实现了大规模生产模式，对社会结构、分工、教育制度和经济发展产生了重大影响。一个人很容易失败，但只有当他付出一切并能做一切时，他才能成功。正因为如此，成功才如此艰难和珍贵。亨利福特，第2节先进制造技术概述。首先，先进制造技术是将传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术和管理科学相结合，并应用于制造工程而形成的学科体系。先进制造技术是在传统制造技术的基础上，

10、吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理的成果，并将其应用于产品设计、制造、测试、管理、销售、使用和服务的全过程制造，能够实现高质量、高效率、低消耗、清洁灵活的生产，提高市场的适应性和竞争力，取得理想的技术经济效果。因此，先进制造技术的特点是精确、灵活、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化和全球化。在以知识为基础、以创新为动力的新经济体系中，制造业面临着严峻的挑战和机遇。因此，研究和推广先进制造技术无疑是非常重要的。1994年初，联邦科学、工程和技术协调委员会工业和技术委员会的先进制造技术工作组提议将先进制造技术分为三个技术组：主要技术组，包括面向制造的设计技术组和制造过程技术组；支持技术

11、小组；制造基础设施(制造技术环境)。FCCSET提出的先进制造技术的体系结构和主要内容见表1-4。三。特征和功能1特征先进制造技术不仅具有精密性、灵活性、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化和全球化的特征，还具有以下特征：表1-4先进制造技术体系结构；(1)整合多学科成果，形成完整的制造系统先进制造技术是各种科学和方法的集成。然而，它绝不是几个独立学科的先进技术的简单积累，而是根据新的生产组织和管理哲学建立的一个体系。要实现其先进性，确保“时间、空间、人、物、信息、加工和决策”的正确性，先进的信息技术、自动化技术和先进的管理科学是不可或缺的，这些技术和科学应应用于制造工程，形成一个有机完整的

12、系统。(2)先进制造技术的发展是一个动态过程。由于先进制造技术本身是针对一定的应用目标，不断吸收高新技术逐渐形成并不断发展的各种新技术，因此其内涵不是绝对的、一成不变的。具体体现在不同时期，先进制造技术有其自身的阶段性特征；体现在不同国家和地区，先进制造技术也有其自身的发展导向目标和内容。(3)先进制造技术的重要支撑是信息技术注入并融合到制造技术中，促进了制造技术的不断发展，使传统制造技术发生质的变化。目前，信息技术在制造技术的发展中起着首要的作用。信息技术促进了设计技术的现代化、加工和制造的精确性和快速性、自动化技术的灵活性和智能性以及整个制造过程的网络化和全球化。各种先进生产模式的发展，如

13、计算机集成制造系统、并行工程、敏捷制造、虚拟企业和虚拟制造等，也得到信息技术发展的支持。功能统计显示，制造业为工业化国家创造了60-80%的社会财富，是国际贸易中主要贸易商品的来源。纵观世界各国的发展历程，我们可以发现，如果一个国家的制造业发达，其经济就会强大，综合实力就会提高。人类社会的发展史，尤其是近几十年来世界经济的发展，就是一个有力的证明。高质量和高水平的制造业必须以先进的制造技术为后盾。世界工业化国家之间的经济竞争主要是制造技术的竞争。在各国企业生产力的构成中，制造技术的作用一般占5565。在很大程度上，一些亚洲国家(如日本、韩国等)的发展。)是因为他们重视制造技术，通过制造技术形成

14、产品，通过产品占领世界市场，从而实现经济乃至国力的快速崛起和腾飞。第三部分是先进制造技术的发展趋势。首先，先进制造技术向超精密和微精密领域发展，如微机械、纳米测量、微纳加工和制造，进一步扩大了制造工程科学的内容和范围，需要新的和更广泛的知识来解决这一领域的新问题。第二，制造过程的集成。产品的加工、测试、物流和装配过程正在一体化。计算机辅助设计、计算机辅助工程和计算机辅助制造的出现，使设计和制造融为一体。随着精密成形技术的发展，热加工可以直接提供接近最终形状和尺寸的零件。结合研磨，它可以覆盖大部分零件的加工，并淡化热加工和冷加工的界限；随着机器人加工工作站和柔性制造系统的出现，加工过程、检测过程

15、和物流过程融为一体；现代制造系统使得自动化技术与传统工艺密不可分。许多新材料是同时制备和形成的，因此很难在材料应用和制造技术之间划出明确的界限。这种趋势表现在生产中专业车间的概念逐渐淡化，将各种专业技术集成到一个设备、一条生产线、一个工段或车间中。第三，制造科学、制造技术和生产管理的整合制造科学是制造系统和制造过程知识的系统描述。它包括制造系统和过程的数学描述、仿真和优化、设计理论和方法、相关机构的运动学和动力学、结构强度、摩擦学等。事实证明，技术和管理是制造系统的两个轮子，它们通过生产方式结合起来，推动制造系统向前发展。在计算机集成制造系统、敏捷制造、虚拟制造等模式中，管理策略和方法是这些新

16、生产模式的灵魂。4.绿色制造将成为制造业的重要特征。绿色制造是一种现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期，对环境的负面影响最小，资源利用率最高，企业的经济效益和社会效益最高。在环境和资源的约束下，绿色制造业变得越来越重要，这是21世纪制造业的一个重要特征，并将实现快速发展。主要体现在绿色产品设计技术、绿色制造技术、产品回收和再利用。虚拟现实技术在制造业中的应用越来越多。虚拟现实技术主要包括虚拟制造技术和虚拟企业。虚拟制造技术将从根本上改变传统的设计、试制、设计修改和生产组织的制造模式。在虚拟manu中虚拟企业是为了快速响应一定的市场需求，通过信息高速公路，将产品所涉及的不同企业暂时建立成一个没有围墙、不受空间限制的合作经济实体，通过计算机网络连接起来，接受统一指挥。六.制造全球化先进制造技术的竞争正在导致世界制造业的重新分布和组合，新的制造模式将不断出现，更加强调实现高质量、高效率、低消耗、清洁和灵活的生产。随着制造业产品和市场的国际化、全球通信网