一章先进制造技术概论69

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,#,先进制造技术,Advanced Manufacturing Technology,河北工业大学机械学院,张建辉,回顾：20世纪是,一,一个伟,大,大的世,纪,纪,发明和,发,发展了,汽,汽车、,机,机床、,机,机器人,、,、飞机,、,、火箭,、,、芯片,、,、计算,机,机、电,视,视机等,成,成千上,万,万的机,电,电产品,，,，极大,地,地改变,了,了人类,的,的生产,方,方式和,生,生活方,式,式。,展望：,制,制造业,在,在21世纪将,出,出现奇,迹,迹,汽车:会跑，,会,会飞；,飞机:更快、,更,更安全,；,；,高速列,车,车和磁,悬,悬浮列,车,车；,智能仪,器,器装备,和,和智能,机,机器人:按照人,们,们的要,求,求高效,率,率、高,质,质量地,制,制造产,品,品；,微型机,器,器人:能进人,血,血管清,理,理垃圾,、,、修补,心,心脏；,分子组,装,装技术:组装出,理,理想性,能,能的微,器,器件；,掌上工,具,具:计算机,、,、可视,电,电话、,电,电视、,音,音响和,网,网络的,集,集成,会飞的,汽,汽车,磁悬浮,列,列车,微型机,器,器人战,队,队,机器人,大,大赛,机器狗,可视电,话,话,平板电,脑,脑,第1章,先,先,进,进制造,技,技术概,论,论,先进制,造,造技术,（,（AMT，,Advanced ManufacturingTechnology）,源于20世纪80年,代,代，指,在,在制造,过,过程和,制,制造系,统,统中融,合,合电子,、,、信息,和,和管理,技,技术，,以,以及新,工,工艺、,新,新材料,等,等现代,科,科学技,术,术，使,材,材料转,换,换为产,品,品的过,程,程更有,效,效、成,本,本更低,、,、更及,时,时满足,市,市场需,求,求的先,进,进的工,程,程技术,的,的总称,。,。,第1章,先,先,进,进制造,技,技术概,论,论,1.1,制,制,造,造、制,造,造系统,和,和制造,业,业,1.2,先,先,进,进制造,技,技术的,发,发展,1.3,先,先,进,进制造,技,技术的,内,内涵和,体,体系结,构,构,1.1,制,制,造,造、制,造,造系统,和,和制造,业,业,1.1,.,.1,制,制造,、,、制造,系,系统和,制,制造业,1.1,.,.2,制,制造,业,业的地,位,位和作,用,用,下一页,返回,1.1,制,制,造,造、制,造,造系统,和,和制造,业,业,1.1,.,.1,制,制造,、,、制造,系,系统和,制,制造业,制造（manufacturing）是,人,人类按,照,照市场,需,需求，,运,运用主,观,观掌握,的,的知识,和,和技能,，,，借助,于,于手工,或,或可以,利,利用的,客,客观物,质,质工具,，,，采用,有,有效的,工,工艺方,法,法和必,要,要的能,源,源，将,原,原材料,转,转化为,最,最终物,质,质产品,并,并投放,市,市场的,全,全过程,。,。制造,的,的概念,有,有广义,和,和狭义,之,之分：,狭,狭义的,制,制造，,是,是指生,产,产车间,内,内与物,流,流有关,的,的加工,和,和装配,过,过程；,而,而广义,的,的制造,，,，则包,含,含市场,分,分析、,产,产品设,计,计、工,艺,艺设计,、,、生产,准,准备、,加,加工装,配,配、质,量,量保证,、,、生产,过,过程管,理,理、市,场,场营销,、,、售前,售,售后服,务,务，以,及,及报废,后,后的回,收,收处理,等,等整个,产,产品生,命,命周期,内,内一系,列,列相互,联,联系的,生,生产活,动,动。制,造,造是人,类,类所有,经,经济活,动,动的基,石,石，是,人,人类历,史,史发展,和,和文明,进,进步的,动,动力。,下一页,返回,包括市场分,析,析、产,品,品设计,、,、加工,装,装配、,质,质量保,证,证、生,产,产管理,、,、市场,营,营销全,过,过程,原材料,产品,工艺能源,知识,技,技能工具,制造,与物流,有,有关的,加,加工和,装,装配过,程,程,狭义制,造,造,广义制,造,造,1.1,.,.1,制,制造,、,、制造,系,系统和,制,制造业,1.1,制,制,造,造、制,造,造系统,和,和制造,业,业,制造系,统,统,具有特,定,定功能,的,的有机,整,整体,制造过,程,程,硬件,制造过,程,程,软件,硬件,人员,经营规,划,划、开,发,发研制,、,、加工,制,制造和,控,控制管,理,理等过,程,程,生产设,备,备、工,具,具和材,料,料、能,源,源以及,各,各种辅,助,助装置,软件,制造理,论,论、制,造,造工艺,和,和方法,、,、各种,制,制造信,息,息等,制造系,统,统的物,质,质流与,信,信息流,误差流,物流,资金流,规划,控制,需求,信息流,实施,（车间或现场）,原材料,产品与服务,能源,能量流,制造系统的五种流,压力加工,油漆,车身装配,内部装饰,驱动桥装配,变速箱装配,轮胎装配,底盘装配,车身安装 最后试验,发动机装配,发动机试验,机械加工,热处理,锻造,熔化,造型,浇铸,压铸,油漆,机械加工,自动线,热处理,汽车生,产,产物流,示,示意图,制造业,以制造,技,技术为,主,主导技,术,术进行,产,产品制,造,造的行,业,业，是,所,所有与,制,制造有,关,关的企,业,业群体,类别,构成比例,类别,构成比例,类别,构成比例,金属制品,3.395,食品工业,15.335,化 工,15.586,一般机械,8.625,纺 织,7.193,建 材,7.299,运输机械,6.424,服 装,5.018,黑色冶金,6.908,电器设备,5.125,家 具,1.542,有色冶金,2.120,电子设备,4.588,文教用品,4.292,其他制造,1.681,仪器仪表,0.998,油 加 工,3.870,我,国,制,造,分,类,和,构,成,第一产业,农业,林业,渔业,畜牧业,矿业,采石业,石油业,第二产业（52%）,制造业（45%）,航天航空,纺织、服装,汽车、装备、重型机械,冶金、钢铁、金属制品,食品、饮料,化工、石油精炼,计算机、半导体、电器,建筑、建材,日用消费品,玻璃、陶瓷、造纸,制药,橡胶、塑料制品,能源、电力,第三产业,银行、金融服务、保险,通讯、资讯,教育、医疗、保健,娱乐、旅馆、餐饮、旅游,政府,法律机构,房地产,修理与维护,商业（零售、批发）,交通、运输,表1.1第一、,二,二、三,产,产业的,划,划分,1.1,制,制,造,造、制,造,造系统,和,和制造,业,业,一个国,家,家经济,发,发展的支柱,国民经,济,济收入,的,的重要来,源,源,工业经,济,济年代,经,经济增,长,长的“发动机”,一个国,家,家经济,强,强大、,经,经济腾,飞,飞的重要基,础,础,制造业,地位,1.1,制,制,造,造、制,造,造系统,和,和制造,业,业,提供人们衣,、,、食、,住,住、行物质消,费,费,决定全社会,的,的长远效益和经济,的,的持续增长,国际商,品,品贸易,的,的保证（美国78%，日本96%，我国81%,-,-1995年）,农业基,础,础地位,的,的物质保,障,障，服务,业,业发展,的,的重要条,件,件,信息产,业,业发展,的,的物质基,础,础；,农业劳,动,动力转,移,移和就,业,业的重要途,径,径,为科技,和,和教育,发,发展提,供,供经费支,持,持和实验装,备,备,实现军事现,代,代化和,国,国家安,全,全的保障,制造业,的,的作用,制造是,人,人类文,明,明的物,质,质支柱,之,之一,直立和,劳,劳动创,造,造了人,类,类，而,劳,劳动是,从,从制造,工,工具开,始,始的。,恩格斯自然辩,证,证法,人猿相,揖,揖别，,只,只几个,石,石头磨,过,过，小,儿,儿时节,。,。,毛泽东贺新郎读史,人类社,会,会发展,所,所依赖,的,的物质,文,文明支,柱,柱除了,材,材料、,能,能源、,信,信息外,，,，还应,包,包括“,制,制造”,。,。,没有制,造,造，就,没,没有人,类,类。,制造是,“,“永远,不,不落的,太,太阳”,。,。,物质财,富,富是人,类,类社会,生,生存和,发,发展的,基,基础，,制,制造是,人,人类创,造,造物质,财,财富最,基,基本、,最,最重要,的,的手段,直接创,造,造国民,生,生产总,值,值的1/3,制造业,对,对国民,经,经济的,贡,贡献,占整个,工,工业生,产,产的4/5,为国家财政提供1/3以上的,收,收入,对出口,总,总额的,贡,贡献率90%,宇航,生物工,程,程,微电子,光电子,信息技术,核技术,空间技术,为科技,和,和教育,发,发展提,供,供经费支,持,持和实验装,备,备,-,-,-是国家,高,高新技,术,术产业,的,的基础,和,和载体,制造业,电子设,备,备IC成本：,军,军舰22%，战车24%，飞机33%，,导弹45%，航天,器,器66%,制造业,的,的作用,实现军事现,代,代化和,国,国家安,全,全的保障,现代武,器,器装备,是,是先进,制,制造技,术,术的载,体,体；,尖端制,造,造技术,和,和装备,一,一直是,西,西方国,家,家技术,封,封锁和,限,限制的,重,重点;,保证就,业,业率稳,定,定，缓,解,解就业,压,压力，,保,保障社,会,会稳定,。,。,例：,东,东芝事,件,件(1982.121983.6,),),考克斯,报,报告 (90年代),控制高,技,技术机,床,床出口(2000,),),制造业,的,的作用,东芝事,件,件,多轴数,控,控机床改进核,潜,潜艇性,能,能,综上所,述,述,制造业,是,是国家,的,的战略,性,性产业,高度发,达,达的制,造,造业，,是,是实现,工,工业化,的,的必备,条,条件,高度发,达,达的制,造,造业，,是,是衡量,国,国家国,际,际竞争,力,力的重,要,要标志,高度发,达,达的制,造,造业，,是,是决定,国,国家在,经,经济全,球,球化进,程,程中国,际,际分工,地,地位的,关,关键因,素,素,制造业,战,战略地,位,位,1.2,先,先,进,进制造,技,技术的,发,发展,1.2,.,.1先进制,造,造技术,产,产生背,景,景,先进制,造,造技术,(,(AdvancedManufacturingTechnologyAMT),的,的产生,不,不仅是,科,科学技,术,术范畴,的,的事情,，,，而且,也,也是人,类,类历史,发,发展和,文,文明进,步,步的必,然,然结果,。,。无论,是,是发达,国,国家、,新,新兴工,业,业国家,还,还是发,展,展中国,家,家，都,将,将制造,业,业的发,展,展作为,提,提高竞,争,争力，,振,振兴国,家,家经济,的,的战略,手,手段来,看,看待，,先,先进制,造,造技术,应,应运而,生,生。先,进,进制造,技,技术的,产,产生和,发,发展有,其,其自身,的,的社会,经,经济、,科,科学技,术,术以及,可,可持续,发,发展的,根,根源和,背,背景。,下一页,返回,1.社会经,济,济发展,背,背景,消费需,求,求：主题化,、,、个性,化,化和多,样,样化，,产,产品寿,命,命周期,缩,缩短,全球性,产,产业结,构,构调整,：,：制造商,之,之间既,有,有激烈,竞,竞争，,又,又有基,于,于实力,的,的合作,。,。,快速响,应,应市场,：,：满足已,有,有和潜,在,在顾客,需,需求，,主,主动适,应,应市场,，,，引导,市,市场，,是,是赢得,竞,竞争，,获,获取最,大,大利润,的,的关键,1.2,.,.1先进制,造,造技术,产,产生背,景,景,制造技,术,术在向宏,观,观(制造系,统,统)和微观(超精密,加,加工)两个方,向,向发展,现代制,造,造业成为技,术,术密集,、,、知识,密,密集型,产,产业,信息成为制,造,造业决,定,定性因,素,素，Intranet/Internet对制造,业,业产生,重,重大影,响,响,2.科学技,术,术发展,背,背景,1.2,.,.1先进制,造,造技术,产,产生背,景,景,资源匮,泛,泛，污,染,染严重,环境问,题,题不能,以,以牺牲,今,今后几,代,代人的,利,利益为,代,代价,由粗放,经,经营、,掠,掠夺式,开,开发向,集,集约型,、,、可持,续,续发展,转,转变,3.可持续,发,发展战,略,略,1.2,.,.1先进制,造,造技术,产,产生背,景,景,1.2,先,先,进,进制造,技,技术的,发,发展,鉴于上,述,述社会,、,、经济,、,、科学,技,技术，,以,以及环,境,境资源,保,保护的,历,历史背,景,景，各,国,国政府,和,和企业,界,界都在,寻,寻求对,策,策，以,获,获取全,球,球范围,内,内的竞,争,争优势,，,，传统,的,的制造,技,技术已,变,变得越,来,来越不,适,适应当,今,今快速,变,变化的,形,形势，,而,而先进,的,的制造,技,技术，,尤,尤其是,计,计算机,技,技术和,信,信息技,术,术在制,造,造业中,的,的广泛,应,应用，,使,使人们,正,正在或,已,已经摆,脱,脱传统,观,观念的,束,束缚，,使,使人类,跨,跨人制,造,造业的,新,新纪元,。,。,先进制,造,造技术,作,作为一,个,个专用,名,名词的,出,出现，,却,却是在20世,纪,纪80,年,年代末,由,由美国,根,根据本,国,国制造,业,业面临,的,的挑战,与,与机遇,，,，对其,制,制造业,存,存在的,问,问题进,行,行深刻,反,反省，,为,为了加,强,强其制,造,造业的,竞,竞争力,和,和促进,本,本国国,民,民经济,的,的增长,而,而提出,来,来的。,先,先进制,造,造技术,的,的提出,是,是制造,业,业新技,术,术发展,实,实际进,程,程的反,映,映，它,一,一经提,出,出，立,即,即得到,欧,欧洲各,国,国、日,本,本、以,及,及亚洲,新,新兴工,业,业化国,家,家的响,应,应。,上一页,下一页,返回,1.2,先,先,进,进制造,技,技术的,发,发展,1.2,.,.2,制,制造,技,技术的,进,进步和,发,发展,制造技,术,术是制,造,造业所,使,使用的,一,一切生,产,产技术,的,的总称,，,，是将,原,原材料,和,和其他,生,生产要,素,素经济,合,合理地,转,转化为,可,可直接,使,使用的,具,具有较,高,高附加,值,值的成,品,品（半,成,成品）,和,和技术,服,服务的,技,技术群,。,。制造,技,技术的,发,发展是,由,由社会,、,、政治,、,、经济,等,等多方,面,面因素,决,决定的,。,。,纵观近,两,两百年,制,制造业,的,的发展,历,历程，,影,影响其,发,发展最,主,主要的,因,因素是,：,：,技术的,推,推动：人类科,学,学技术,的,的每次,革,革命必,然,然引起,制,制造技,术,术的不,断,断发展,；,；,市场的,牵,牵引：随着人,类,类的不,断,断进步,，,，人类,的,的需求,不,不断产,生,生变化,，,，因而,也,也推动,了,了制造,业,业的不,断,断发展,，,，促进,了,了制造,业,业的不,断,断进步,。,。,上一页,下一页,返回,1.2,先,先,进,进制造,技,技术的,发,发展,近两百,年,年来，,在,在市场,需,需求不,断,断变化,的,的驱动,下,下，,制造业,的,的生产,规,规模沿,着,着“小批量,少品,种,种大,批,批量,多,多品种,变,变批量”的方,向,向发展,。,。,在科学,技,技术高,速,速发展,的,的推动,下,下，制,造,造业的,资,资源配,置,置沿着,“,“劳动密,集,集设,备,备密集,信息,密,密集,知,知识密,集,集”的方,向,向发展,。,。,制造技,术,术的生,产,产方式,沿,沿着“手工,机,机械化,单机,自,自动化,刚性,流,流水自,动,动化,柔,柔性自,动,动化,智,智能自,动,动化”的方,向,向发展,。,。,自18,世,世纪以,来,来，制,造,造技术,的,的发展,经,经历了,五,五个发,展,展时期,。,。,上一页,下一页,返回,制造技,术,术的发,展,展阶段,工场式,生,生产时,期,期-18世纪后,半,半叶，,完,完成手,工,工作坊,到,到以分,工原则,的,的工厂,生,生产的,转,转变（,蒸,蒸汽机,和,和工具,机,机）,工业化,规,规模生,产,产时期-19世纪，,实,实现了,批,批量工,业,业化规,范,范,生产（,电,电气化,驱,驱动）,刚性自,动,动化发,展,展时期-20世纪初,，,，以大,批,批量生,产,产为模,式,式,的刚性,自,自动化,（,（内燃,机,机）,柔性自,动,动化发,展,展时期-二战之,后,后，多,品,品种小,批,批量柔,性,性自,动化生,产,产模式,，,，包括NC、CNC、FMC、FMS等。,综合自,动,动化发,展,展时期-自80年代,CAD/CAM/CAP,/,/CAE/CAT；,MRP,MRP,ERP,TQM；DNC,CNC,FMC/FMS,ROBOT；,CIMS,CE,LP,1.2,先,先,进,进制造,技,技术的,发,发展,1.2,先,先,进,进制造,技,技术的,发,发展,综上所,述,述，从,传,传统的,制,制造技,术,术发展,成,成为当,代,代的先,进,进制造,技,技术是,社,社会进,步,步与技,术,术进步,的,的必然,结,结果，,是,是世界,各,各民族,竞,竞争与,合,合作在,制,制造领,域,域的体,现,现，也,是,是制造,技,技术发,展,展的主,方,方向。90年,代,代以来,，,，各工,业,业发达,国,国家和,新,新兴工,业,业化国,家,家纷纷,调,调整其,技,技术政,策,策，大,力,力发展,先,先进制,造,造技术,，,，力图,在,在国际,大,大市场,中,中多分,享,享一份,。,。其中,具,具有代,表,表性的,是,是美国,的,的先进,制,制造技,术,术、关,键,键技术,（,（制造,）,）计划,、,、敏捷,制,制造使,能,能技术,计,计划（TEAM），,日,日,本,本的智,能,能制造,技,技术（IMS,）,），韩,国,国的高,级,级先进,制,制造技,术,术计划,(,(G-7)和,德,德国的,制,制造2000,计,计划等,。,。,上一页,下一页,返回,1.2,先,先,进,进制造,技,技术的,发,发展,1.2,.,.3,先,先进,制,制造技,术,术的发,展,展趋势,上一页,下一页,返回,“精”是发,展,展的关,键,键,“极”是发,展,展的焦,点,点,“文”是发,展,展的新,义,义,“绿”是发,展,展的必,然,然,“快”是发,展,展的动,力,力,“省”是发,展,展的原,则,则,“效”是发,展,展的追,求,求,“数”是发,展,展的核,心,心,“自”是发,展,展的条,件,件,“集”是发,展,展的方,法,法,“网”是发,展,展的道,路,路,“智”是发,展,展的前,景,景,制造产,品,品：,制造过,程,程：,制造方,法,法：,“精”是发,展,展的关,键,键精确化,加工精,度,度精密,化,化,人造卫,星,星的仪,表,表轴承,，,，其圆,度,度、圆,柱,柱度、,表,表面粗,糙,糙度等,均,均达纳,米,米级；,操作尺,度,度细微,化,化,基因操,作,作机械,，,，其移,动,动距离,为,为纳米,级,级，移,动,动精度,为,为0.1纳米级,物理性,能,能精确,化,化,物理,性,性能、,力,力学性,能,能、化,学,学性能,、,、生化,性,性能等,等,等,控制要,求,求纳米,化,化,发展趋,势,势制造产,品,品：“精”“极”,电子制,造,造中,高精度,：,：控制,趋,趋于纳,米,米级,加工趋,于,于亚纳,米,米级,超微细,：,：芯片,线,线宽100nm,运动副,间,间隙12nm,高加速,度,度：封,装,装运动,12g,高可靠,性,性：芯,片,片千小,时,时失效,率,率1/10,9,发展趋,势,势制造产,品,品：“精”“极”,超精密,加,加工,20世纪初,：,：10微米,30年代：1微米,50年代：0.1微米,70-80年代：0.01微米,目前：0.001微米,（纳米,加,加工）,发展趋,势,势制造产,品,品：“精”“极”,“极”是发,展,展的焦,点,点极端、,极,极限,几何形,体,体上，,极,极大、,极,极小、,极,极厚、,极,极薄、,极,极平、,极,极柔、,极,极圆、,极,极方、,奇,奇形怪,状,状；,在物理,性,性能上,，,，极高,硬,硬度、,极,极高塑,性,性、极,大,大弹性,、,、极大,脆,脆性、,极,极强磁,性,性、极,强,强辐射,性,性、极,强,强腐蚀,性,性，奇,性,性怪能,；,；,MEMS（Micro-Electro-Mechanical_System)技术和,产,产品是,典,典型极,端,端、极,限,限技术,和,和产品。,发展趋,势,势制造产,品,品：“,精,精”“极”,关于微,电,电子芯,片,片制造,1.巨大的,投,投资,建一座,生,生产1000兆位存,储,储器的,芯,芯片制,造,造厂，,需,需要投,资,资150亿美元,2.当前的,芯,芯片制,造,造设备,（1）超净,：,：尘埃,颗,颗粒直,径,径0.1微米,颗粒数0.1个/立方英,尺,尺空气,（2）超纯,：,：有害,杂,杂质含,量,量达到ppb（十亿分,之,之一）,（3）超精,加,加工：,钠,钠米级,我国的,“,“龙芯,”,”。,日本日,立,立公司,（,（2006）报导,：,：集成,电,电路小,如,如尘粒,：,：,长、宽150m，厚7.5m,发展趋,势,势制造产,品,品：“,精,精”“极”,2002年,原子级,纳,纳米“,晶,晶体管,”,”（电,极,极相距1nm）,2003年,世界最,小,小的电,动,动机纳米电,动,动机（,直,直径500nm）,量子计,算,算机基,本,本电路,（,（1/500mm，近K工作）,2004年,能停或,暂,暂停的,分,分子马,达,达,用核磁,共,共振观,测,测到单,个,个电子,2005年,超大容,量,量纳米,级,级信息,存,存储材,料,料,2006年,世界最,小,小的发,电,电机纳米发,电,电机,发展趋,势,势制造产,品,品：“,精,精”“极”,“绿”是发,展,展的必,然,然绿色,“天人,合,合一”,与,与,“,“无为,”,”；,“保护,环,环境，,就,就是保,护,护生产,力,力；改,善,善环境,，,，就是,发,发展生,产,产力”江泽民,制造各,阶,阶段都,必,必须充,分,分计及,环,环境保,护,护：自,然,然环境,，,，社会,环,环境、,生,生产环,境,境、生,产,产者的,身,身心健,康,康；,制造必,然,然要走,向,向“绿,色,色”制,造,造，这,是,是实现,国,国民经,济,济可持,续,续发展,的,的重要,条,条件。,纲要制造业,发,发展思,路,路有三,，,，其一,就,就是“,积,积极发,展,展绿色,制,制造”.,发展趋,势,势制造过,程,程：“绿”,“数”是发展,的,的核心数字化,“信息,化,化”的,核,核心是,“,“数字,化,化”,数字制,造,造是制,造,造技术,与,与信息,技,技术（,包,包含计,算,算机技,术,术、网,络,络技术,）,）等交,叉,叉、发,展,展与应,用,用的结,果,果,数字化,设,设计、,数,数字化,控,控制、,数,数字化,管,管理以,及,及贯穿,始,始终的,“,“虚拟,”,”技术,数字化,技,技术必,将,将导致,制,制造技,术,术的重,大,大发展,与,与变革,发展趋,势,势制造方,法,法：“数”“自”,“,“集”,“,“网”,“,“智”,“自”是发展,的,的条件自动化,自动化,是,是强化,、,、延伸,甚,甚至取,代,代人劳,动,动（体,力,力、脑,力,力）的,技,技术或,手,手段,自动控,制,制、自,动,动调节,、,、自动,补,补偿、,自,自动辨,识,识等发,展,展到自,学,学习、,自,自组织,、,、自维,护,护、自,修,修复等,更,更高水,平,平的自,动,动化,发展趋,势,势制造方,法,法：“,数,数”“自”“集”,“,“网”,“,“智”,1870-1980：,加工过,程,程效率20倍,管理效,率,率1.8,-,-2.2倍,设计效,率,率1.2倍,CAX技术脑力劳,动,动自动,化,化。,制造业,中,中NC的重大,基,基础作,用,用。,发展趋,势,势制造方,法,法：“,数,数”“自”“集”,“,“网”,“,“智”,“集”是发展,的,的方法集成化,技术集,成,成、管,理,理集成,、,、技术,与,与管理,集,集成,本质：,知,知识和,信,信息集,成,成，集,成,成也包,含,含了“,交,交叉”,现代制,造,造科学,技,技术的,发,发展离,不,不开“,集,集成”,和,和“交,叉,叉”,CIMS，从实,际,际情况,与,与发展,前,前景来,看,看，整,个,个产品,的,的生产,确,确系一,个,个计算,机,机集成,生,生产系,统,统，而,且,且与网,络,络化不,可,可分割,。,。,发展趋,势,势制造方,法,法：“,数,数”“,自,自”“集”“网”,“,“智”,传感技,术,术,信号处,理,理技术,控制技,术,术,随动技,术,术,精密机,械,械技术,系统集,成,成技术,发展趋,势,势制造方,法,法：“,数,数”“,自,自”“集”“网”,“,“智”,机电一,体,体化,“网”是发展,的,的道路网络化,现代新,型,型制造,模,模式实,施,施的基,础,础设施,，,，现代,制,制造企,业,业生产,活,活动必,不,不可少,运,运行环,境,境,网络化,既,既是制,造,造企业,信,信息化,、,、集成,化,化的基,础,础，又,是,是企业,信,信息化,、,、集成,化,化的进,一,一步发,展,展,网络化,将,将制造,业,业走向,全,全球化,、,、整体,化,化、有,序,序化,发展趋,势,势制造方,法,法：“,数,数”“,自,自”“,集,集”“网”“智”,“知识经,济,济”的本质,是,是“智,力,力经济,”,”,本世纪,核,核心学,科,科发展,的,的趋势,：,：从信,息,息科学,到,到生命,科,科学（21世纪中,叶,叶）转,向,向认知,科,科学（21世纪70年代）,制造智,能,能制造系,统,统/单元/装备适,应,应环境,变,变化的,能,能力，,处,处理海,量,量信息,、,、不完,整,整信息,、,、不确,定,定信息,、,、错误,信,信息的,能,能力，,自,自诊断,、,、自修,复,复能力,，,，自组,织,织、自,重,重构能,力,力，主,动,动协调,和,和协同,能,能力，,非,非逻辑,处,处理能,力,力等。,智能化各行各,业,业发展,的,的趋向,，,，如：,智,智能计,算,算机、,智,智能车,辆,辆、智,能,能机器,、,、智能,仪,仪表、,智,智能控,制,制、智,能,能材料,，,，甚至,智,智能大,厦,厦等。,网络化,的,的实质,是,是走向,智,智能化,发展趋,势,势制造方,法,法：“,数,数”“,自,自”“,集,集”“,网,网”“智”,“智”是发,展,展的前,景,景智能化,1.3,先,先,进,进制造,技,技术的,内,内涵和,体,体系结,构,构,先进制,造,造技术,的,的内涵,下一页,返回,先进制,造,造技术,是,是制造,业,业不断,吸,吸收信,息,息,技术和,现,现代管,理,理技术,的,的成果,，,，并将,其,其综合,应用于,产,产品设,计,计、加,工,工、检,测,测、管,理,理、销,售、使,用,用、服,务,务乃至,回,回收的,制,制造的,全,全过程,，,，,以实现,优,优质、,高,高效、,低,低耗、,清,清洁、,灵,灵活生,产，提,高,高对动,态,态多变,的,的市场,的,的适应,能,能力和,竞争能,力,力的制,造,造技术,的,的总称,。,。,内,涵,先进制,造,造技术,的,的三个层次,第一层,次,次：基,础,础技术,优质、,高,高效、,低,低耗、,清,清洁基,础,础制造,技,技术,第二层,次,次：新,型,型单元,技,技术,新型的,先,先进制,造,造单元,技,技术,第三层,次,次：集,成,成技术,先进制,造,造集成,技,技术,1.3,.,.1先进制,造,造技术,的,的内涵,及,及技术,构,构成,优质、,高,高效、,低,低耗,清洁基,础,础制造,技,技术（,基,基础技,术,术）,MRPII,CAD,CAM,数控,技术,机器人,技术,FMC,清洁生,产,产,技,术,术,并行,工程,质量与,可,可,靠性技,术,术,系统管,理,理,技,术,术,集成技,术,术,CIMS,IMS,FMS,新型产,业,业及市,场,场需求,带,带动,（重大,装,装备、,高,高新技,术,术产业,、,、社会,协,协调发,展,展）,系,统,工,程,及,管,理,科,学,激光等,新,新能源,的,的技术,微,电,子,及,计,算,机,应,用,技,术,新材料,技,技术,1.3,.,.1先进制,造,造技术,的,的内涵,及,及技术,构,构成,先进制,造,造技术,的,的内涵,、,、层次,及,及其技,术,术构成,示,示意图,1.3,.,.2先进制,造,造技术,的,的特点,传统制造技术,先进制造技术,系统性,仅驾驭生产过程,物质流和能量流,能驾驭生产过程,物质流、信息流和能量流,广泛性,仅指将原材料变为成品的加工工艺,贯穿从产品设计、加工制造,到产品销售的整个过程,集成性,学科专业单一、独立，相互间界限分明,专业和学科不断渗透、交叉融合，其界限逐渐淡化甚至消失,动态性,不同时期、不同国家，,其特点、重点、目标和内容不同,实用性,注重实践效果，促进经济增长，提高综合竞争力,1.3,.,.3先进制,造,造技术,的,的体系,结,结构及,分,分类,面向制,造,造的设,计,计技术,群,群,产品/工艺设,计,计,计算机,辅,辅助设,计,计,工艺过,程,程建模,和,和仿真,工艺规,程,程设计,系统工,程,程基础,快速成,型,型技术,并行工,程,程,制造工,艺,艺技术,群,群,材料生,产,产工艺,加工工,艺,艺,联接与,装,装配,测试和,检,检测,环保技,术,术,维修技,术,术,其他,信息技,术,术,接口技,术,术,集成技,术,术,人工智,能,能,数据库,软件工,程,程,决策支,持,持,标准和,框,框架,数据标,准,准,工艺标,准,准,接口框,架,架,产品定,义,义和标,准,准,检验标,准,准,机床和,工,工具技,术,术,传感器,和,和控制,技,技术,质量管,理,理,用户/供应商,交,交互作,用,用,工作人,员,员培训,和,和教育,全国监,督,督和基,准,准评测,技术获,取,取和利,用,用,主,体,技,术,群,支撑,技术群,管理,技术群,1、体系,结,结构,1.3,.,.3先进制,造,造技术,的,的体系,结,结构及,分,分类,2、先进,制,制造技,术,术的分,类,类,根据先,进,进制造,技,技术的,功,功能和,研,研究对,象,象，可,将,将先进,制,制造技,术,术归纳,为,为如下,几,几个大,类,类。,现代设计技术,先进制造工艺,加工自动化技术,现代生产管理技术,先进制造生产模式及系统,现代设计技术,现代设,计,计方法,。,。包括,有,有模块,化,化设计,、,、系统,化,化设计,、,、价值,工,工程、,模,模糊设,计,计、面,向,向对象,的,的设计,、,、反求,工,工程、,并,并行设,计,计、绿,色,色设计,、,、工业,设,设计等,。,。,产品可,信,信性设,计,计。包,括,括可靠,性,性设计,、,、安全,性,性设计,、,、动态,分,分析与,设,设计、,防,防断裂,设,设计、,防,防疲劳,设,设计、,耐,耐环境,设,设计、,健,健壮设,计,计、维,修,修设计,和,和维修,保,保障设,计,计等。,设计自,动,动化技,术,术。包,括,括产品,的,的造型,设,设计、,工,工艺设,计,计、工,程,程图生,成,成、有,限,限元分,析,析、优,化,化设计,、,、模拟,仿,仿真虚,拟,拟设计,、,、工程,数,数据库,等,等内容,。,。,1.3,.,.3先进制,造,造技术,的,的体系,结,结构及,分,分类,高效精,密,密成形,技,技术,精密洁,净,净铸造,成,成形工,艺,艺；精确高,效,效塑性,成,成形工,艺,艺 ；,优质高,效,效焊接,及,及切割,技,技术；优质低,耗,耗洁净,热,热处理,技,技术；,快速成,形,形和制,造,造技术,先进制造工艺,现代特,种,种加工,工,工艺,高能束,加,加工；电加工；超声波,加,加工；,水射流,加,加工；纳米技,术,术及微,细,细加工,。,。,高效高,精,精度切,削,削加工,工,工艺,精密和,超,超精密,加,加工；高速切,削,削和磨,削,削；,复杂型,面,面的数控加,工,工；游离磨,粒,粒的高,效,效加工,。,。,1.3,.,.3先进制,造,造技术,的,的体系,结,结构及,分,分类,表面改,性,性、制,膜,膜和涂,层,层技术,化学镀,层,层处理,；,；非晶态,合,合金技,术,术；节能表,面,面涂装,技,技术,表面强,化,化处理,技,技术；热喷涂,技,技术；激光表,面,面熔复,处,处理技,术,术,等离子,化,化学气,相,相沉积,技,技术,61,精密成,形,形制造,技,技术,指从制,造,造工件,的,的毛坯,、,、从接,近,近零件,形,形状向,直,直接制,成,成工件,即,即精密,成,成形或,称,称净成,形,形的方,向,向发展,。,。,据国际,机,机械加,工,工技术,协,协会预,测,测，到21世纪初,，,，塑性,成,成形与,磨,磨削加,工,工相结,合,合，将,取,取代大,部,部分中,小,小零件,的,的切削,加,加工。,改,改性技,术,术主要,包,包括热,处,处理及,表,表面工,程,程各项,技,技术。,主,主要发,展,展趋势,是,是通过,各,各种新,型,型精密,热,热处理,和,和复合,处,处理达,到,到零件,组,组织性,能,能精确,、,、形状,尺,尺寸精,密,密以及,获,获得各,种,种特殊,性,性能要,求,求的表,面,面(涂)层，同,时,时大大,减,减少能,耗,耗及完,全,全消除,对,对环境,的,的污染,。,。,精密加,工,工和超,精,精密加,工,工技术,精密、,超,超精加,工,工和超,精,精密加,工,工技术,是,是指对,工,工件表,面,面材料,进,进行去,除,除，使,工,工件的,尺,尺寸、,表,表面性,能,能达到,产,产品要,求,求所采,取,取的技,术,术措施,。,。根据,加,加工的,尺,尺寸精,度,度和表,面,面粗糙,度,度，可,大,大致分,为,为三个,不,不同的,层,层次：,尺寸精度/m,表面粗糙度/m,精密加工,30.3,0.,30.03,超精密加工（亚微米加工）,0.,30.03,0.,30.005,纳米加工,0.03,0.005,表2,精,精密,加,加工的,尺,尺寸精,度,度和表,面,面粗糙,度,度,63,(3)特种加,工,工技术,指那些,不,不属于,常,常规加,工,工范畴,的,的加工,，,，如高,能,能束流,(,(电子,束,束、离,子,子束、,激,激光束,),)加工,，,，电加,工,工(电,解,解和电,火,火花加,工,工、超,声,声波加,工,工、高,压,压水加,工,工以及,多,多种能,源,源的组,合,合加工,。,。,加工自动化技术,数控技,术,术,：包括,数,数控装,置,置，进,给,给系统,和,和主轴,系,系统，,数,数控机,床,床的程,序,序编制,。,。,工业机,器,器人技,术,术:,包括机,器,器入操,作,作机，,机,机器人,控,控制系,统,统，机,器,器人传,感,感器，,机,机器人,生,生产线,总,总体控,制,制。,柔性制,造,造系统:,包括加,工,工系统,，,，物流,系,系统，,调,调度与,控,控制，,故,故阵诊,断,断。,自动检,测,测及信,号,号识别,技,技术：,包括自,动,动检测CAT，信号,识,识别系,统,统，数,据,据获取,，,，数据,处,处理，,特,特征提,取,取、识,别,别。,过程设,备,备工况,监,监测与,控,控制：,包括过,程,程监视,控,控制系,统,统，在,线,线反馈,质,质量控,制,制。,1.3,.,.3先进制,造,造技术,的,的体系,结,结构及,分,分类,柔性制,造,造系统FMS,FMS,的组成,自动仓库,工厂计算机,中央计算机,物流控制计算机,运输小车,加工单元,1,加工单元,2,加工单元,n,信 息 传 输 网 络,工夹具站,现代生产管理技术,制造型,企,企业在,从,从市场,开,开发、,产,产品设,计,计、生,产,产制造,、,、质量,控,控制到,销,销售服,务,务等一,系,系列的,生,生产经,营,营活动,中,中，为,了,了使制,造,造资源,（,（材料,、,、设备,、,、能源,、,、技术,、,、信息,以,以及人,力,力资源,）,）得到,总,总体配,置,置优化,和,和充分,利,利用，,使,使企业,的,的综合,效,效益（,质,质量、,成,成本、,交,交货期,）,）得到,提,提高而,采,采取的,各,各种计,划,划、组,织,织、控,制,制及协,调,调的方,法,法和技,术,术的总,称,称。,现代管,理,理信息,系,系统；,物流系,统,统管理,；,；,工作流,管,管理；,产品数,据,据管理,；,；,质量保,障,障体系,。,。,1.3,.,.3先进制,造,造技术,的,的体系,结,结构及,分,分类,先进制造生产模式,计算机,集,集成制,造,造（CIM）:,通过计,算,算机网,络,络将企,业,业的各,个,个生产,和,和管理,环,环节的,数,数据集,成,成管理,，,，从而,达,达到降,低,低库存,、,、提高,生,生产效,率,率和管,理,理水平,。,。,并行工,程,程（CE）,敏捷制,造,造（AM,）,智能制,造,造（IM）,精良生,产,产（LP）,1.3,.,.3先进制,造,造技术,的,的体系,结,结构及,分,分类,并行工,程,程串行,工,工程示,意,意图,需求分,析,析,产品设,计,计,过程设,计,计,原型试,制,制,需求分,析,析,产品设,计,计,过程设,计,计,原型试,制,制,并行工,程,程,串行工,程,程,本课程,的,的主要,内,内容,现代设,计,计技术,现代设,计,计与传,统,统设计,；,；设计,过,过程、,概,概念设,计,计,先进制,造,造工艺,RPM,、,、超精,密,密加工,、,、特种,加,加工,工业机,器,器人原,理,理及应,用,用,数控技,术,术,CAD,/,/CAM技术,先进制,造,造模式,CIMS、并,行,行工程,、,、敏捷,制,制造、,精,精益生,产,产,