先进制造技术课件文字

第 一 章 概 述 工 业 设 计 是 艺 术 与 技 术 、 科 学 与 美 学的 结 合 。 工 业 设 计 与 制 造 技 术 的 发 展 相辅 相 成 。 工 业 设 计 依 托 高 水 平 的 制 造 技 术 ， 新技 术 的 涌 现 促 进 了 设 计 风 格 的 变 化 ， 而工 业 设 计 也 赋 予 了 技 术 一 种 视 觉 形 式 ，创 造 了 崭 新 的 现 代 生 活 方 式 ， 并 提 供 了一 系 列 表 现 现 代 化 确 切 含 义 的 符 号 。二 、 工 业 设 计 与 先 进 制 造 技 术 的 关 系 三 、 产 品 开 发 战 略 的 演 变 ： 60年 代 : “ 如 何 做 得 更 多 ” 。 70年 代 : “ 如 何 做 得 更 便 宜 ” 。 80年 代 ： “ 如 何 做 得 更 好 ” 。 90年 代 ： “ 做 得 更 快 ” 。 四 、 现 代 工 业 产 品 制 造 技 术 的 发 展 趋 势“数 ”“ 精 ” “ 极 ” “ 快 ”“ 集 ”“ 网 ” “ 智 ” “ 绿 ” 数字化精密化极端化快速化集成化网络化智能化绿色化 “ 数 ” ： 数 字 化 制 造 数 字 化 制 造 是 指 将 数 字 化 技 术 用 于 产 品 的制 造 过 程 ， 通 过 信 息 建 模 和 信 息 处 理 来 改 进 制造 过 程 ， 提 高 制 造 效 率 和 产 品 质 量 ， 降 低 制 造成 本 所 涉 及 的 一 系 列 活 动 的 总 称 。 制 造 信 息 的 数 字 化 ， 将 实 现 CAD CAPPCAM CAE的 一 体 化 ， 使 产 品 向 无 图 纸 制 造 方 向发 展 。 数 字 化 制 造 数 字 化 制 造 使 产 品 设 计 制 造 由部 分 定 量 、 部 分 经 验 、 定 性 化 逐 步转 向 全 面 数 字 定 量 化 ， 例 如 ， 产 品信 息 的 数 字 化 表 示 、 制 造 过 程 的 建模 与 仿 真 、 数 字 样 机 技 术 、 智 能 数控 技 术 等 。 将 数 字 技 术 用 于 制 造 过 程 ， 可大 大 提 高 制 造 过 程 的 柔 性 和 加 工过 程 的 集 成 性 ， 从 而 提 高 制 造 过程 的 质 量 和 效 率 。 三 维 扫 描 、 CAD、 CAE、 CAM等的 集 成 。 “ 精 ” ： 精 密 化 制 造 精 密 制 造 技 术 是 指 零 件 毛 坯 成 形后 余 量 小 或 无 余 量 、 零 件 毛 坯 加 工 后精 度 达 亚 微 米 级 的 生 产 技 术 总 称 。 一 般 认 为 ： 0.1nm-100nm为 纳 米 尺 度空 间 ， 100nm-1000nm为 亚 微 米 体 系 。 “ 精 ” ： 精 密 化 制 造 （ 微 纳 米 级 ） 20世 纪 初 ， 超 精 密 加 工 的 误 差 是 10微 米 ，30年 代 达 1微 米 ， 50年 代 达 0.1微 米 ， 70至 80年 代 达 0.01微 米 ， 至 今 达 0.001微 米 ， 即 1纳米 。 “ 极 ” ： 极 端 化 制 造 极 端 制 造 是 指 在 极 端 条 件 下 ，制 造 极 端 尺 度 或 极 高 功 能 的 器 件和 功 能 系 统 ， 集 中 表 现 在 微 细 制造 、 超 精 密 制 造 、 巨 系 统 制 造 等方 面 。 在 几 何 形 体 上 ， 极 大 、 极 小 、极 厚 、 极 薄 、 极 平 、 极 柔 、 极 圆 、极 方 以 及 奇 形 怪 状 ； 在 物 理 性 能上 ， 极 高 硬 度 、 极 高 塑 性 、 极 大弹 性 、 极 大 脆 性 、 极 强 磁 性 、 极强 辐 射 性 、 极 强 腐 蚀 性 ， 奇 性 怪能 。 美 国 赖 斯 大 学 的 科 学 家 2005年 利 用 纳 米技 术 制 造 出 了 世 界 上 最 小 汽 车 。极 端 制 造 （ 纳 米 技 术 ） 极 端 性 能 喷 墨 打 印 时 加 热 器 在 十 万 分 之 一 秒内 升 温 至 三 百 多 度 ， 使 喷 嘴 内 形 成 约100大 气 压 。 由 此 从 喷 嘴 中 喷 出 直 径 为 1微 米 、 体 积 为 4微 微 升 （ 最 小 墨 滴 量 仅为 1.3微 微 升 ） 的 墨 滴 ， 速 度 每 秒 24000滴每 个 喷 嘴 的 直 径 只 有 1微 米 ， 相 当 于 一根 头 发 的 1/70。 “ 智 ” ： 智 能 化 制 造 所 谓 智 能 制 造 系 统 是 一 种 由 智 能 机器 和 人 类 专 家 共 同 组 成 的 人 机 一 体 化 智能 系 统 ， 它 在 制 造 过 程 中 能 进 行 智 能 活动 ， 诸 如 分 析 、 推 理 、 判 断 、 构 思 和 决策 等 。 “ 智 ” ： 智 能 化 制 造 智 能 制 造 技 术 的 宗 旨 在 于 通 过 人与 智 能 机 器 的 合 作 共 事 ， 去 扩 大 、 延伸 和 部 分 地 取 代 人 类 专 家 在 制 造 过 程中 的 脑 力 劳 动 ， 以 实 现 制 造 过 程 的 优化 。 将 智 能 技 术 注 入 先 进 制 造 技 术 和产 品 ， 可 使 之 具 有 智 慧 ， 能 部 分 代 替人 的 脑 力 劳 动 。 “ 网 ” ： 网 络 化 制 造 网 络 化 制 造 是 以 覆 盖 全 球 的 计 算 机 网络 为 基 础 ， 通 过 数 字 化 、 信 息 化 技 术 的 引入 ， 实 现 制 造 过 程 相 关 资 源 跨 地 域 、 跨 行业 的 互 通 和 共 享 ， 促 进 企 业 间 动 态 、 高 效的 协 作 互 动 ， 形 成 众 多 企 业 共 享 信 息 化 资源 的 新 机 制 ， 达 到 降 低 成 本 ， 提 高 效 率 ，增 强 竞 争 力 的 一 种 制 造 模 式 。 网 络 化 制 造 特 点 ：(1) 制 造 环 境 内 部 的 网 络 化 ， 实 现 制 造 过程 的 集 成 。 （ 制 造 、 装 配 、 检 测 等 的 集 成 ） (2) 制 造 环 境 与 整 个 制 造 企 业 的 网 络 化 ，实 现 制 造 环 境 与 企 业 中 工 程 设 计 、 管 理 信息 系 统 等 各 子 系 统 的 集 成 。 （ 结 构 、 设 计 、 维修 、 回 收 等 的 集 成 ） (3) 企 业 与 企 业 间 的 网 络 化 ， 实 现 企 业 间的 资 源 共 享 、 组 合 与 优 化 利 用 。 (4) 通 过 网 络 ， 实 现 异 地 制 造 。 “ 集 ” ： 集 成 化 制 造 “ 集 成 化 ” 是 技 术 的 集 成 ， 是 管 理 的 集 成 ，是 技 术 与 管 理 的 集 成 。 现 代 的 制 造 技 术 就 是集 成 的 技 术 ， 先 进 制 造 技 术 就 是 制 造 技 术 、信 息 技 术 、 管 理 科 学 与 有 关 科 学 技 术 的 集 成 。 “ 快 ” ： 敏 捷 化 制 造 即 指 对 市 场 的 快 速 响 应 ， 对 生 产 的 快 速重 组 ， 这 两 个 快 速 必 然 要 求 生 产 模 式 有 高度 柔 性 与 高 度 敏 捷 性 敏 捷 制 造 、 动 态 联 盟 、 快 速 成 型 技 术 、快 速 模 具 技 术 等 。 绿 色 制 造 “ 绿 ” ： 绿 色 制 造 又 称 清 洁 制 造 ， 其 目 标 是 使 产 品 从 设 计 、生 产 、 运 输 到 报 废 处 理 的 全 过 程 对 环 境 的 负面 影 响 达 到 最 小 ” .其 内 涵 是 产 品 生 命 周 期的 全 过 程 均 具 有 绿 色 性 。 我 国 改 革 开 放 取 得 巨 大 成 就 ， 保 持 着 世 界 上 最快 的 经 济 发 展 速 度 ， 但 是 仍 然 沿 袭 着 粗 放 型 的 经济 增 长 模 式 。 例 如 近 年 我 国 年 GDP约 占 全 世 界 GDP的 4%。 但 各 类 资 源 消 费 总 量 约 合 50亿 吨 。 其 中 钢铁 、 煤 炭 、 水 泥 分 别 占 全 世 界 总 消 费 量 的 30%、31%和 40%。 绿 色 制 造 当 今 的 设 计 与 制 造 已 上 升 到 对 人 类 生 存 环 境 的 关 心 ，绿 色 设 计 与 制 造 将 作 为 新 的 规 范 。 欧 盟 报 废 电 子 电 气 设 备 指 令 从 2005年 8月 13日正 式 实 施 。 “ 指 令 ” 要 求 生 产 商 负 责 回 收 、 处 理 进 入 欧盟 市 场 的 废 弃 机 电 产 品 ， 并 在 投 放 市 场 的 产 品 上 加 贴 回收 标 志 。 欧 盟 将 据 此 对 进 入 当 地 市 场 的 机 电 产 品 额 外 征收 回 收 费 用 。 欧 盟 电 子 电 机 设 备 中 危 害 物 质 禁 用 指 令 则 要 求 2006年 7月 1日 以 后 投 放 欧 盟 市 场 的 电 器 和 电 子 产品 不 得 含 有 铅 、 汞 、 镉 等 6种 有 害 物 质 。 绿 色 设 计 与 制 造 回 收 费 让 成 本 涨 一 成 ， 冰 箱 最 高 回 收 费 用 为20欧 元 /件 、 洗 衣 机 和 空 调 的 回 收 费 用 为 10欧 元 /件 、 微 波 炉 的 回 收 费 用 为 5欧 元 /件 、 其 他 小 家 电的 回 收 费 用 为 1欧 元 /件 。 对 于 当 前 平 均 利 润 不 足 10%的 家 电 出 口 企 业 来说 ， 这 就 意 味 着 中 小 家 电 企 业 将 面 临 新 一 轮 “ 洗牌 ” 。 如 ： 制 造 水 壶 、 咖 啡 壶 、 面 包 机 等 用 的 含 铅焊 锡 材 料 只 要 110120元 ， 但 无 铅 焊 锡 材 料 成 本则 达 到 250260元 。 第 二 章 快 速 成 型 技 术（ 也 称 RP 绿 色 生 产 过 程 ; 绿 色 产 品 。 一 个 产 品 的 生 命 周 期 要 做 到 “ 五 绿 ” : 绿 色 设 计 绿 色 材 料 绿 色 工 艺 绿 色 包 装 绿 色 回 收 处 理 。