先进制造技术在工程机械行业的应用

第一篇：先进制造技术在工程机械行业的应用

先进制造技术在工程机械行业的应用

简要阐述了先进制造技术的理论，提出了先进制造技术框图，并给出了工程机械领域应用先进制造技术的划分方法，以及在目前国情下国有工程机械企业优先发展先进制造技术的重点和方法。

自1995年国家将先进制造技术作为专项列入《全国科技发展“九五” 计划和到2010年长期规划》中以来，先进制造技术的理论研究和应用在我国得到了迅猛的发展。不同学者和研究人员针对各自领域提出了不同的观点和看法，也相应的提出了在不同领域和行业应用先进制造技术的方法和步骤。笔者在广泛查阅现有文献资料的基础上，针对工程机械这个典型行业在面对国内市场国际化竞争的残酷局面和新技术、新工艺的挑战中，探讨了先进制造技术如何在该领域的应用问题。1 先进制造技术理论 1.1 先进制造技术理论简介

先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。

随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈，顾客需求日趋多样化。制造企业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须解决TQCS难题，即以最快的上市速度（T—Tine to market），最好的质量（Q—Quantity），最低的成本（C— Cost），最优的服务（S—Service），来满足不同顾客的需求。

狭义的先进制造技术是指先进的制造技术、制造工艺，比如超高速加工技术、电火花加工、高能束加工、复合加工、快速原型制造技术等等。广义的先进制造技术是建立在现代计算机技术基础上的先进制造体系，包括以设计为中心的虚拟产品开发与设计，以制造为中心的虚拟制造，以管理、控制为中心的企业资源管理，以及建立在先进制造工艺基础上的先进制造工厂等等。根据前人的观点和行业的实际情况，笔者总结了“金字塔”形先进制造技术框图，如图1所示。1.2 先进制造技术的特点

先进制造技术与传统制造技术相比，其显着的特点是：

（1）先进制造技术以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高产品对动态多变市场的适应能力和竞争力为目标。

（2）先进制造技术不局限于制造工艺，而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务，以及回收再生的全过程。

（3）强调技术、人、管理和信息的四维集成，不仅涉及到物质流和能量流，还涉及到信息流和知识流，即四维集成和四流交汇是先进制造技术的重要特点。

（4）先进制造技术更加重视制造过程组成和管理的合理化和革新，它是硬件、软件、智能（人）与组织的系统集成。

作为先进制造技术一个重要组成部分的虚拟制造技术，计算机仿真是实现虚拟制造的主要手段。虚拟制造的最终实现就是利用不同层次的仿真手段来模拟和优化产品开发和制造过程，以实现最短的产品开发周期、最低的生产成本和最高的生产效率。

“金”字形先进制造技术框图

图1 “金”字形先进制造技术框图

1.3 先进制造技术在我国的发展状况和趋势 1.3.1 先进制造技术的发展现状

（1）计算机辅助设计（CAD）技术得到了普及，提高了企业的设计水平和产品开发能力。

（2）快速原型制造技术由起步迈向成熟，应用初具规模。精密成形与加工技术水平大幅度提高，在汽车零部件、重大装备制造中获广泛应用。激光加工在基础研究和技术开发方面有实质性进展，产业应用获得一定经济效益。

（3）热加工工艺模拟优化技术取得重要进展，使材料热加工逐步由“技艺”走向“科学”。

（4）数控技术取得重要进展，国内市场占有率有所提高。（5）现场总线智能仪表研究开发获重要进展，应用已有一定基础。

（6）微型机械研究进展迅速，标志着先进制造技术正向微观领域扩展。

（7）现代集成制造系统研究和应用取得突破，在国际上占有一席之地。

（8）新生产模式的研究和实践具有特色，推动了我国制造业的技术进步和管理现代化。

1.3.2 先进制造技术的发展趋势

（1）信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用。

（2）设计技术的不断现代化。

（3）成形技术向精密成形或净成形的方向发展。

（4）加工技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展。

（5）制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为企业装备的显着特点。

（6）虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用。

（7）智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向。

（8）以提高市场快速反应目标的制造技术将得到迅速发展和应用。

（9）绿色制造已成为21世纪制造业的重要特征。

（10）21世纪的企业面临管理创新。2 工程机械行业的特点

2.1 工程机械行业目前的发展形势

随着国家对基础建设投资的调控，工程机械行业从2003年、2004年的高速发展态势有所回落，整体需求量增长放缓。另外，根据对世界不同地区市场具体形势的分析，2OO6年世界工程机械市场的增长前景将明显减弱。中国市场继2004年明显减缓增长后，预计在2006年会继续减缓乃至出现下降，从而进入一个调整期。但是，鉴于中国经济的长期增长潜力和各类工程建设的长期需求，预计中国市场将在第十一个五年计划期间恢复增长。

2.2 在工程机械行业发展、应用先进制造技术的理由

由目前国内工程机械行业的主要配套件如发动机、液压马达、回转减速器等长期依赖进口，这对企业降低成本、加快上市时间带来不可预料的影响。而其他零部件在国内的生产方式也较为落后，设计手段和方法较之国外更差一大截。在国外企业争相利用现代计算机技术和信息技术改进设计手段，提高产品的人性化需求的时候，国内企业还在用价格战厮杀和争夺市场，在产品的技术升级换代上也落后于国外同行。

在国外工程机械领域，最先应用的是虚拟样机技术（VPT）。Caterpillar 公司是世界上最大的拖拉机、装载机和工程机械制造商之一。Caterpiliar公司VPT技术从根本上改进设计和试验步骤，实现了快速虚拟试验多种设计方案，从而使产品成本降低，性能却更加优越。同样，作为生产工程机械的着名厂商John Deere公司，为了解决工程机械在高速行驶时的蛇行现象及在重载下的自激振动问题，公司的工程师利用虚拟样机技术，不仅找到了原因，而且提出了改进方案，并且在虚拟样机的基础上得到了验证，从而大大提高了产品的高速行驶性能与重载作业性能。

因此，综合虚拟样机技术、先进制造工艺等多项先进技术的先进制造技术，它在工程机械领域的推广和应用，将加快缩短我国和国外工程机械的差距，提升国产配套件的质量，减少国外配套件对国产工程机械的束缚。这一点，已经得到国内工程机械行业的认同。

先进制造技术在工程机械行业的应用初探 3.1 结合工程机械行业国情。优先发展现代设计技术

先进制造技术是相对的，具有一定的功能和目的性。一定的先进制造技术必须在相应的环境中才能发挥其优异的先进性。先进制造技术的发展要结合国情及厂情，结合用户需求、市场导向、本单位的发展方向，根据现存的技术水平、生产水平和企业能力，考虑先进制造技术能否发挥其优越性，以及对方案的技术经济可行性进行多方论证，避免盲目地追求目前实施有一定困难的理想的先进制造技术，力求使方案优化并切实可行。

作为工程机械的标志性产品— —挖掘机，有太多的课题待解决，太多的现象值得思考。几乎所有国外着名品牌的挖掘机厂商都在中国投资，合资或提供技术，以便在中国庞大的市场中占领一席之地。面对国内挖掘机的巨大市场，中国品牌的挖掘机市场占有率不足10％，尤其是市场销量最大、竞争最为激烈的20t级挖掘机，中国品牌更是不足5％。虽然我们拥有廉价的劳动力成本，但是面对国外产品的技术壁垒，国产品牌只有价格战一条路可走。当可靠性成为用户的第一考虑因素而非价格因素时，国外品牌毫不谦虚的挤兑了国产品牌，原因很简单，国产挖掘机很少有自己的专有技术，而配套件基本上依赖进口则直接导致上市时间，受制于人。

综上所述，面对目前国情，只能依托“拿来主义”，积极运用目前逐渐成熟的先进制造技术武装国内的工程机械制造业，优先发展现代设计技术。随着国内机床业、装备业的发展，以及高素质人才的涌现，可以说，已经具备制造的优势。如果再把人才的优势利用起来，大力发展和应用先进制造技术，并优先发展“虚拟产品设计 ”，笔者认为必将有利于快速提高国内工程机械行业的技术水平和产品的技术档次。3.2 先进制造技术在液压挖掘机企业的应用

对于挖掘机行业来说，国内主要生产5大结构件、斗齿、驾驶室、履带等等，但是发动机、减速器、回转马达、减速马达等主要是进口。在整机设计方面，也通常是“照葫芦画瓢”，在原有机型的基础上修改，或者参考设计。对于整机的结构分析、动力学分析等做得很少。

笔者根据在挖掘机厂的工作经验，查阅相关文献基于以设计为中心的先进制造技术理论，提出图2所示液压挖掘机的虚拟样机研究框图。液压挖掘机的虚拟样机研究框图

图2 液压挖掘机的虚拟样机研究框图

在现阶段，国内企业一般都建立了自己的研发网络，并相应的采用了CAD、CAPP技术，可以说已经初步具备了VPD的基本条件。因此，在现有的条件下，应该首先倡导采用VPD技术，建立挖掘机的虚拟样机，并根据国内挖掘机的使用工况和操作者技术状态，通过虚拟样机分析，对挖掘机的整机性能和可靠性作研究，以弥补因缺少设计手段而忽略的整机分析。

在虚拟样机分析中，应采用专业的建模软件加专业的虚拟样机分析软件进行。比如用Pro／ENGINEER软件建模，用ADAMS软件作运动学和动力学分析，用ANSYS软件作结构分析较好，这样可以强强结合，得到比较满意的分析结果。

在图2中，各个模块是相互关联而不是独立的。挖掘机企业可在自身拥有的技术资源的基础上，先做最关心的模块如运动学分析、动力学分析模块等。4 结论

根据对中国工程机械市场和配套件市场的预期，未来5年国内工程机械行业将迎来21世纪发展和壮大的重大机遇。面对机遇和国外行业巨头的步步逼进。国内工程机械行业应该奋起直追，充分应用和发挥“先进制造技术”的优势，狠下苦功，提高自身设计和制造能力，才能在激烈的市场竞争中，在供货期与质量比价格更为重要的买方市场时代，占据一席之地并立于不败。

第二篇：先进制造技术应用试卷

继续教育《先进制造技术应用》试卷

单位

姓名

成绩

一、选择题（30分）

1.目前国际上最先进、最流行的玻璃内雕刻加工技术是采用()加工技术。A.等离子束 B.电火花 C.电子束 D.激光 2.精度从高到低依次是()。

A.液体静压轴承、球形空气静压轴承、圆柱空气静压轴承 B.圆柱空气静压轴承、球形空气静压轴承、液体静压轴承 C.球形空气静压轴承、圆柱空气静压轴承、液体静压轴承 D.液体静压轴承、圆柱空气静压轴承、球形空气静压轴承

3.电铸成型时，要求电铸层与原模分离，其厚度约为()mm。A.0.5—80 B.0.0015—0.5 C.0.05—8 D.0.15—5 4.激光加工下列材料时，效率最低的是()。A.金刚石 B.铝合金 C.有机玻璃 D.陶瓷

5.电火花慢走丝线切割加工尺寸精度可达()mm。A.0.0003 B.0.003 C.0.03 D.0.01 6.电解加工是特种加工中材料去除速度最快之一，约为电火花加工方法的()倍。

A.5—10 B.10—20 C.20—30 D.30—40 7.精密加工一般指加工精度在()微米。A.5 B.10 C.10—0.1 D.0.1—0.01 8.电火花加工中工具电极损耗越少越好，下列材料磨损比最低的是()。A.紫铜 B.钢 C.黄铜 D.钨

9.现在的FMS机床设备的配置形式大多采用()。A.互替式 B.互补式 C.互替和互补混合使用

10.电火花快走丝线切割加工尺寸精度可达()mm。A.0.0003 B.0.003 C.0.03 D.0.01 11.激光加工下列材料时，效率最低的是()。A.宝石 B.橡胶 C.铜合金 D.陶瓷 12.发动机气缸宜采用()加工。

A.珩磨 B.电火花 C.电子束 D.金刚石刀具

13.要得到3—6级淬硬齿轮，工艺路线为()。A.精滚—淬火—磨齿 B.精滚—磨齿—淬火 C.磨齿—淬火—精滚 D.磨齿—精滚—淬火

14.复杂零件和相似性较差的零件不适宜采用()CAPP系统。A.派生型 B.创成型 C.综合式 D.各种类型

15.按我国目前加工水平，超精密加工的加工精度为()微米数量级。A.10 B.10—0.1 C.0.1—0.01 D.0.01—0.001

二、判断题（20分）

()1.电解加工能加工导电材料和非导电材料，但较难加工窄缝、小孔及尖角。

()2.电刷镀是电镀技术的新发展，又称涂镀、刷镀或无槽电镀，是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的新技术。

()3.电解加工比电解磨削有更好的加工精度和表面质量，比机械磨削有更高的生产率。

()4.金刚石刀具的精密、超精密切削加工主要用于切削铜、铝及其合金。()5.磨料喷射加工应用范围广，加工成本低，一般用于脆性或韧性材料加工。

()6.在先进制造技术的发展过程中其内涵不是绝对一成不变的。()7.绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征。()8.现代制造技术发展过程，其内涵是不变的。

()9.对电火花加工表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量。

()10.变频空调开机后，压缩机先以低速运转制冷(暖)，一定时间后才达到高速运转，其达到设定温度的时间比普通空调慢一半左右。

()11.电解磨削比电解加工有更好的加工精度和表面质量，比机械磨削有更高的生产率。

()12.电解加工不能加工非导电材料，较难加工窄缝、小孔及尖角。()13.CAPP系统的成组技术的核心问题就是充分利用零件上的几何形状及加工工艺相似性进行设计和组织生产，以获得最大经济效益。()14.精良生产所追求的目标不是“零缺陷”，而是“尽可能好一些”。()15.电解加工不但能加工导电材料和非导电材料，而且还能加工较难加工窄缝、小孔及尖角。

()16.电火花加工用的工具电极，也可以采用电铸方法制造。()17.在现代制造技术的发展过程中其内涵不是一成不变的。

()18.AutoCAD由美国CNC Software公司开发，是一种应用广泛的中低档CAD/CAM软件。该软件操作简便实用，容易学习，但三维造型功能稍差。()19.电解加工比电解磨削有更好的加工精度和表面质量，比机械磨削有更高的生产率。

()20.Cimatron是模具行业CAD/CAM软件，由以色列开发。

三、术语解释（20分）

1.CIMS

2.FMS

3.机器人自由度

4.并行工程技术(CE)

5.现代制造系统

四、问答题（30分）

1.超声波加工中变幅杆有何作用？其外形有几种？简要说明各自主要特点。

2.简要说明等离子加工的基本原理及特点。

3.说明影响电火花加工电蚀量及加工精度的主要因素。

4.说明FMS对加工设备的要求及机床配置形式。

5.试论述精密圆柱齿轮的加工工艺路线，其主要加工方法有哪些？

第三篇：《先进制造技术及其应用》总结报告

《先进制造技术及其应用》总结报告

这学期接触了《先进制造技术及其应用》这一门新的学科，这一门学科包含的知识很广泛。先进制造技术就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：先进加工技术、计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。作为机械制造专业的学生，我们更注重了解先进加工技术。下面是我通过《先进制造技术及其应用》学习和网上资料的一些查询，对制造与生产的一些浅谈：

一、制造与制造技术

一、生产与制造

1、生产：一个将生产要素转变为经济财 富，并创造效益的输入输出系统。生产系统的输入：生产要素，即5M要素。生产系统的输出：生产财富和效益。其中5M要素包括：

1、作为生产对象的原材料（Material)

2、作为直接生产资料的设备、工具、机器（Machine）和间接生产资料的厂房、道路等）

3、作为劳动力的主体人（Man）

4、资金（Money）

5、作为支持生产活动的知识、方法、信息（Message）、情报等。

2、生产企业: 第一产业：直接利用自然资源的种植业、养殖业和采矿业。第二产业：将第一产业生产的原料转化为产品的企业。第三产业：金融和服务行业。

二、制造系统

1、制造系统具有的子系统： 1）经营管理2）市场与销售 3）研究与开发4）工程设计 5）生产管理6）采购供应 7）质量控制8）财务 9）人事 10）车间制造

2、制造系统具有一般系统的共性：

1）结构特性

制造系统可视为在生产信息、制造技术等软件的支持下，若干硬件（生产设备、工具、运输装置、厂房、劳动力等）的集合体。

2）转变特性

从技术的角度出发，制造是通过加工和装配把原材料转变为产品的过程。从经济的角度出发，制造过程的转变为通过改变物料形态或性质而使其不断增值的过程。

3）程序特性

制造系统可视为一个生产产品的工作程序。

三、制造技术

1、制造技术：

为了有效地完成制造活动所施行的一切手段的总和。包括运用的知识、技能，操纵可利用的物质、工具，采取的策略、方法等。

2、科学与技术的差别：

科学：采用分析的方法来认识世界，得到各种发现和揭示。技术：采用综合的方法来改造世界，得出发明、创造和改进。

四、制造业在国民经济中的地位

在先进的工业化国家中，国民经济总收入的60%以上来源于制造业。从就业人口比例看，约有1/4的人口从事于制造业，而在非制造业部门中，又有约半数人员的工作性质与制造业密切相关。而在企业生产力构成中，制造技术的作用约占62%。

二、先进制造技术产生的背景

一、制造技术的发展

18世纪70年代，蒸汽机的改进和纺纱机的诞生，引发了第一次工业革命，产生了近代工业化的生产方式，手工劳动逐渐被机器生产所代替。19世纪中叶，电磁场理论的建立为发电机和电动机的产生奠定了基础，迎来了电气化时代，同时互换性原理和公差制度应运而生，制造业得以快速发展。20世纪初，内燃机的发明，使汽车进入欧美家庭，引发了制造业的又一次革命，进入了大批量生产时代。二战后，通信技术的发展，计算机和集成电路的出现，数控机床的应用，使制造业产生了一次新的飞跃。多品种、中小批量生产成为制造业的主流生产方式。

二、先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology—AMT）的提出首先由美国于20世纪80年代提出。20世纪80年代，美国政府开始认识到制造技术和制造能力的重要性。20世纪80初期，美国的有识之士对美国制造业的衰退进行了反思，强调了制造业的重要性。克林顿政府提出了两个重要的口号：“为美国的利益发展技术”、“技术是经济的发动机”。美国的先进制造技术在这样的背景下出台了。1988年，美国政府投资进行大规模“21世纪制造企业战略”研究，不久提出先进制造技术发展目标，制定并实施了“先进制造技术计划（ATP）”和“制造技术中心计划(MTC)”。

先进制造技术计划（ATP）由美国联邦政府科学、工程和技术协调委员会（FCCSET）提出。研究内容：现代设计方法与技术、先进制造工艺与技术、先进制造过程的支撑技术与辅助技术、制造基础设施。目标：促进经济增长；提高能源效益，减少污染；使制造业在世界市场更具竞争力；使教育系统对每个学生进行更富有挑战性的教育。鼓励科学界把确保国家安全和提高国民生活质量作为核心目标。

制造技术中心计划（MTC）又称“合作伙伴计划”，由美国国家标准与技术研究院制定并实施。目标：面向美国35万家中小企业。主要内容：在技术拥有者（通常为政府的研究机构、国家实验室和大学）与需要这些技术的中小企业之间建立合作的桥梁。方法：由国会拨款设立地区性的制造技术中心，为中小企业展示新的制造技术和设备 并进行培训，帮助他们选用。

三、先进制造技术的特点和发展趋势

一、先进制造技术的特点

1、是一项综合性技术；

2、是一项动态发展技术；

3、是面向工业应用的技术；

4、是面向全球竞争的技术；

5、是面向21世纪的技术。

二、先进制造技术的发展趋势

1、制造自动化技术向纵深方向发展20世纪，制造自动化经历了刚性自动化、可编程自动化、综合自动化的发展过程。当前，信息技术的高速发展以及信息技术不断向制造技术的注入和融合，使制造自动化技术向着纵深方向发展。具有代表性的发展方向为：集成化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化。

1）集成化

集成是综合自动化的一个重要特征。集成化符合系统工程的思想。CAD/CAPP/CAM系统的出现，使设计与制造得以集成；FMC、FMS的发展，使加工过程、检测过程、控制过程、物流过程实现集成。CIM的核心是通过信息集成，使一个个自动化孤岛有机地联系在一起；CE强调产品及其相关过程设计的集成。制造自动化为集成化提供了有利条件，而集成化是制造自动化深入发展的必然结果。

2）柔性化

柔性化的进一步发展，是要求能够快速实现制造系统的重组，包括企业内部制造设备与工具系统的重组，以及企业之间的重组。

模块化技术，是提高制造自动化系统柔性的重要策略和方法。包括硬件和软件的模块化设计、模块化产品设计和模块化制造系统。

4）虚拟化

虚拟制造（VM）：以系统建模技术和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多

媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造将现实制造环境及制造过程，通过建立系统模型，映射到计算机及相关技术所支持的虚拟环境中，在虚拟环境中模拟显示制造环境及制造过程的一切活动及产品制造全过程，从而对产品设计、制造过程及制造系统进行预测和评估。

5）智能化

智能制造系统，要求在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统以柔性的方式集成起来，在多品种、中小批量生产条件下，实现“完善生产”。智能制造系统的特点：A、对于制造过程，实现柔性化和模块化；B、对于人，强调安全性和友好性；C、对于环境，做到无污染、省能源、资源回收和再利用；D、对于社会，提倡合理的协作与竞争。

2、传统制造技术不断改进，新型制造技术迅速发展主要表现在产品设计和零件制造两个方面。

1）产品设计

传统制造技术的改进：CAD和CAE技术的全面应用。新设计思想和设计方法：并行设计、面向“X”的设计、健壮设计、优化设计、反求工程设计等。

2）零件机械加工技术的改进：

主要表现在强力切削/磨削与高速切削/磨削技术的迅速发展。特别是高速切削与超高速切削技术的发展可以实现“以切代磨”不仅可以极 大地提高生产效率，而且可以获得较高加工精度，还可以实现难加工材料的切削加工。超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理；超高速主轴单元与进给单元制造技术；超高速加工用刀具制造技术；超高速加工在线自动检测与控制技术等。

3）新型零件制造方法

又称特种加工方法，是二次世界大战后发展起来的有别于传统切削与磨削的加工方法总称。特种加工方法将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上，从而使材料被去

除、累加、变形或改变性能等。特种加工方法使用场合：难加工材

料的加工；复杂形面、薄壁、小孔、窄缝等特殊工件的加工等。

3、精密制造技术在制造技术中占有突出的位置。

精密制造技术包括：

1）精密与超精密加工：指在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高与最高程度的加工工艺。目前，超精密加工的尺寸精度已达

到0.025微米，表面粗糙度Ra达到0.005微米，所用机床定位精度达到0.01微米，纳米加工技术已接近实现。

2）微细与超微细加工以及微型机械：微细加工：通常指1mm以下微小尺寸零件的加工。超微细加工：通常指1微米以下超微细尺寸零件的加工。目前，微细与超微细加工的精度已达到纳米级（0.1nm——100nm)。纳米技术：现象和规律。量子效应、波动特性、微观涨落等不可忽略，甚至成为主导因素。在这种情况下，必须从机械、电子、材料、物理、化学、生物、医学等多方面进行综合研究，故又称为“纳米技术”。主要研究内容：纳米级精度和表面形貌测量及表面层物理、化学性能检测，纳米级加工，纳米材料，纳米级传感与控制技术，微型与超微型机械等。

4、绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征绿色制造技术：指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的一种现代制造模式。

对于制造而言，要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒原材料，将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，绿色制造覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，减少对人类和环境的不利影响。

以上加粗的也是我们这学期重点学习的，主要了解了高速加工技术及应用（高速加工最常用最普遍的刀柄：HSK刀柄），精密、超精密加工技术及应用，干切削加工技术及其应用，硬切削加工技术及其应用。

四、心得体会

通过对本门课程的学习了解让我感受到：当今日新月异的科学技术发展，展现出了更多的科学发现和技术发明前景。信息科技、生命科学和生物技术、纳米科技的突飞猛进与相互交织影响，成为新一轮科技革命的重要标志。高技术的迅猛发展，同样对制造业的发展起到了推动、提升和改造的作用。高技术对制造业的改变是全面的和连续不断的，包括影响制造业未来的发展方向、重心领域、科技前沿、核心要素等。

先进制造技术的应用引起了企业组织管理模式的重大变革。批量生产方式下, 企业的组织管理模式主要是功能专业化, 采用刚性生产线, 各个部门各司其职。当今, 机械制造业的生产方式正向着中、小批量生产方式转变, 更强调企业的生产柔性，因而企业的组织和管理模式也必须与之相适应。由于先进制造技术在机械制造业中的应用, 企业的组织管理模式发生了多方面的转变：1 的顺序工作方式向并行工作方式转变;2 能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组组织形式转变;3 金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变;4 质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;5 以技术为中心向以人为中心转变。

进入21世纪，我们必须清醒地认识：制造业在新时期的地位和前景，而不是笼统看待制造业。80年代的美国制造业和20世纪末的美国制造业远不是一个概念；现在中国“世界第一”的制造业和德国的精准制造业差别何止千里；发展来料加工的制造业和创造性的装备制造业无论在技术难度、运行机制和产业政策上是不能相提并论的。而存在于这些差别中的根本性问题则是制造业和高技术的关系。这个问题不解决，制造大国永远不可能成为制造强国。我们为之奋斗的制造强国绝不是仅仅基于传统技术和产品的强国，而必须是适应新时代、掌握新技术、满足新需求的制造强国。中国不仅要拥有强大的以家电和电子元器件为代表的轻型的规模产品制造能力，还要拥有强大的以发电设备、冶金石化设备和汽车生产装备为代表的重型的重大装备制造能力，更要拥有强大的以微电子、光电子制造设备、微机电系统和生物工程为代表的新型的高技术装备制造能力。

第四篇：先进制造技术

先进制造技术

定义:先进制造技术是制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。特点: 1.动态性2.广泛性3.实用性4.集成性5.系统性6.高效灵活性7.先进性

构成: 从内层到外层分别为基础技术、新型单元技术、集成技术。

分类:（1）现代设计技术（2）先进制造工艺技术（3）自动化技术（4）产品数据管理技术 发展趋势: 1.集成化2.智能化3.网络化4.信息化5.自动化6.柔性化7.数字化8.虚拟化

9.极端制造10.精密化11.绿色制造

自动化技术

制造技术的自动化包括产品设计自动化、企业管理自动化、加工过程自动化和质量控制过程自动化。制造系统的自动化 突出特点是采用信息技术，实现产品全生命周期中的信息集成，人、技术和管理三者的有效集成。

问: 制造自动化技术的研究现状?

答: 1）制造系统中的集成技术和系统技术已成为制造自动化研究中热点问题；

2）更加注重研究制造自动化系统中人的作用的发挥；

3）单元系统的研究仍然占有重要的位置；

4）制造过程的计划和调度研究十分活跃，实用化的成果不多；

5）柔性制造技术的研究向着深度和广义发展；

6）适应现代生产模式的制造环境的研究正在兴起；

7）底层加工系统的智能化和集成化研究越来越活跃。

柔性制造系统定义: 我国国家军用标准 “柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。”

柔性制造系统的特点：（柔性和自动化）

（1）适应市场需求，以利于多品种、中小批量生产。

（2）提高机床利用率，缩减辅助时间，以利于降低生产成本。

（3）缩短生产周期，减少库存量，以利于提高市场响应能力。

（4）提高自动化水平，以利于提高产品质量、降低劳动强度、改善生产环境。柔性制造系统一般由三个子系统组成：加工系统、物流系统和控制与管理系统。加工系统的配置

互替形式（并联）、互补形式（串联）和混合形式（并串联）三种。常见的物料存储装置有立体仓库、水平回转型自动料架、垂直回转型自动料架和缓冲料架。柔性制造系统中的数据流,实质上就是信息的流动.数据类型:基本数据、控制数据和状态数据。

柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上发展起来的.计算机集成制造

定义:基于企业资源的一种先进制造模式是计算机集成制造系统，简称CIMS。信息集成和总体优化是集成制造系统与一般制造系统的最主要区别之一。

组成: 人与机构、经营、技术三要素。

从功能角度看，一般可以将CIMS分为四个功能分系统和两个支撑分系统。

四个功能系统: 1）工程设计自动化分系统

2）管理信息分系统（MIS）

3）CIMS制造自动化分系统(MAS)

4)CIMS质量保证分系统 质量保证分系统的目标: a.保证用户对产品的需求；

b.使这些要求在实际生产的各环节得到实现。两个支撑分系统: 计算机网络分系统 , 数据库分系统

数据库：就是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起存放在计算机存储器上形成的、能为多个用户共享的、与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。

先进制造工艺技术

特点: 具有优质、高效、低耗、洁净和灵活五个方面的显著特点 特种加工技术

定义：是用非常规的切削加工手段，利用电、磁、声、光、热等物理及化学能量直接施加于被加工工件部位，达到材料去除、变形以及改变性能等目的的加工技术。

特种加工与传统切削加工的不同特点主要有：

①不是主要依靠机械能，而是用其他的能量（如电能、热能、光能、声能以及化学能等）去除工件材料；

②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，例如在激光加工、电子束加 工、离于束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具； 激光加工

定义：激光加工是利用材料在激光聚焦照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，使被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料去除地加工技术。

基本原理和特点：利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应加工各种材料。基本设备包括：激光器、电源、光学系统、冷却系统及机械系统等。

激光加工技术的应用：（1）激光打孔（2）激光切割(3)激光焊接(4)激光表面处理等加工制造领域。

电子束加工

离子束加工分为离子刻蚀、离子溅射沉积、离子镀及离子注入 4类。

激光加工、电子束加工、离子束加工都是利用高能量密度的束流作为热源，对材料或构件进行加工的技术，又称为高能束加工。

超声波加工 主要是磨粒的撞击作用

超声波加工 适合于加工硬脆材料，尤其是不导电的非金属材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石)微细加工技术 是指微小尺寸零件的生产加工技术。

包括三级：微米级

亚微米级

纳米级

快速原型制造技术 原理：基于“材料逐层堆积”的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的材料二维添加的组合。

RPM技术的特点：（1）可以制造任意复杂的三维几何实体，不受传统机械加工中刀具无法达到某些型面的限制。

（2）成形过程中无人干预或较少干预，大大减少了对熟练技术工人的需求。

（3）任意复杂零件的加工只需在一台设备上完成，也不需要专用的工装、夹具和模具。

快速堆积成形

快速成形系统根据切片的轮廓和厚度要求，用片材、丝材、液体或粉末材料制成所要求的薄片，通过一片片的堆积，最终完成三维实体原型的制备。

选择性激光烧结则使用粉末材料。

超高速加工技术

常用的刀具材料有：涂层刀具 金属陶瓷刀具 立方氮化硼（CBN）刀具

聚晶金刚石（PCD）刀具 超高速切削机床 电主轴采用陶瓷滚动球轴承 磁悬浮轴承

PDM技术的发展可以分为以下三个阶段：配合CAD工具的PDM系统、专业PDM系统 产生和PDM的标准化阶段。

PDM系统标准化包括:管理对象的标准化和管理过程的标准化

第五篇：先进制造技术

简述先进制造技术及其现代

集成制造系统

概述：综述先进制造技术的概念、内涵、特点、主要内容等，结合现代集成制造系统理解先进制造技术及其发展历程

1先进制造技术概述 2 先进制造技术的内涵 3 先进制造技术的特点 4现代集成制造系统

1先进制造技术概述

先进制造技术是系统的工程技术，可以划分为三个层次和四个大类。三个层次：一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。这一层次的技术是先进制造技术 的核心，主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础 工艺优化而成。二是新型的制造单元技术。这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。这是运用信息技术 和系统管理技术，对上述两个层次进行技术集成的结果，系统驾驭生产过程中的物质流、能 量流和信息流。如成组技术（CT）、系统集成技术（SIT）、独立制造岛（AMI）、计算机集 成制造系统（CIMS）等。四个大类：一是现代设计技术，是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案 并使方案付诸实施的技术。它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代 设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术等；二是先进制造工艺技术，主要包括精密和超精密加工技术、精密成刑技术、特种加工技术、表而改性、制模和 涂层技术；三是制造自动化技术，其中包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计 算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等； 四是系统管理技术，包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式（如精 益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等 生产组织方法。关于先进制造技术的体系结构。2先进制造技术的内涵

目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造 技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸 收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动 态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。3 先进制造技术的特点

先进制造技术最重要的特点在于，它是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。与传统制造技术相比，先进制造技术更具有系统性、集成性、广泛性、高精度性。先进制造 技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但在其制造过程中还综合应用了设计技术、自动化 技术、系统管理技术等。先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加 重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化，从产生了一系列先进的制造模式，并能 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。先进制造技术主要有如下特征：

1）系统性 由于计算机技术，信息技术，传感技术，自动化技术，和先进管理等等技术的应用，并与传统的制造技术相结合，使先进制造技术成为能够驾驶在生产过程中的物质流，信息流，和能量流的系统工程

2）广泛性 传统制造技术通常只是将原材料变成成品的各种工艺加工，而先进制造技术贯穿了从生产设计，加工制造到产品销售及使用维修的整个过程，“成为市场——设计开发——加工制造——市场”的大系统

3）集成性 传统制造技术的学科专业单一，独立相互界限分明。而先进制造技术由于专业和学科的不断深入，交叉，融合其界限逐渐淡化和消失，技术系统化，集成化的现代交叉性制造系统工程。

4）动态性 先进制造技术是针对一定的应用目标不断吸收各种高新技术逐渐形成和发展起来的新技术因而其内涵不是绝对的和一成不变的。

5）实用性 先进制造技术的发展是针对某一具体的制造要而发展起来的先进实用技术，有着明确的需求方向 4现代集成制造系统

1）现代集成制造系统的含义与定位

现代集成制造系统是计算机集成制造系统新的发展阶段，在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上，它不断吸收先进制造技术中相关思想的精华，从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展，在先进制造技术中处于核心地位。具体地说，它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机地结合，通过计算机技术使企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化，达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。从集成的角度看，早期的计算机集成制造系统侧重于信息集成，而现代集成制造系统的集成概念在广度和深度上都有了极大的扩展，除了信息集成外，还实现了企业产品全生命周期中的各种业务过程的整体优化，即过程集成，并发展到企业优势互补的企业之间的集成阶段。

现代集成制造系统的研究范围应该介于国家攀登计划和国家攻关计划之间。与攀登计划研究项目相比较，它更注重成果的应用性，尽可能将技术产业化，并推动我国制造业的现代化进程；与国家攻关计划相比较，它更注重解决我国制造业发展中的关键的共性问题、前瞻性问题和示范性问题。2）现代集成制造系统的技术构成

先进制造技术(AMT Advanced Manufacturing Technology)作为一个专有名词至今还没有一个明确的、一致公认的定义。通过对其内涵和特征的研究，目前共同的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：

从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要；

从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥；

从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节；

从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量；

从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。

通过对先进制造技术的定义和特点的分析发现，现代集成制造系统拥有先进制造技术的绝大部分特点，只不过先进制造技术所涉及的范围要比现代集成制造系统大，因此通过对先进制造技术的综合考察，提出了一个现代集成制造系统的技术构成模式。在先进制造技术中，现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统的优秀成果的基础上，继续推动并行工程、虚拟制造、敏捷制造和动态联盟的研究工作深入进行，并不断吸收先进制造技术中的成功经验和先进思想，将它们进行推广应用，由此使现代集成制造系统成为先进制造技术的核心。3）我国现代集成制造系统的发展策略

在市场竞争的推动下，先进制造技术发展十分迅速，新思想、新概念层出不穷，通过对现代集成制造系统与先进制造技术关系的分析，我们认为在制定我国现代集成制造系统的发展策略时，应该注重以人为本的思想，运用并行工程的哲理，使各种先进制造技术相互衔接、协调发展，并不断吸收先进制造技术的成熟成果，为先进制造技术在我国的广泛应用起到促进的作用。

目前，在美国并行工程已到了推广应用阶段，在虚拟制造方面也有商品化软件投入市场，在这方面我们存在巨大的差距，主要表现在：研究工作方面，科研经费紧缺，科研力量分散，科研成果难以推广应用，人才流失严重；企业方面，企业的整体素质不高，管理工作落后，科研能力薄弱，当面临国际竞争时大多难以为继，很难在现代集成制造系统方面花费过多，而且受企业人员素质的制约，一些先进的技术还不易取得立竿见影的效果，这些都挫伤了企业应用先进制造技术的热情；国家政策方面，虽然国家对制造业十分重视，但是，由于我国当前正处在改革过程中，多种机制同时运行，多方利益难以协调，在资金使用上往往顾此失彼，而且国家财政困难，也难以使用重金支持现代集成制造系统的研究。

综上所述，发展我国的现代集成制造系统应该以企业的需求为动力，通过政府的政策和计划的协调，继续深入开展并行工程、虚拟制造、敏捷制造和绿色制造的研究与应用，并利用分布式网络化研究中心，组织各地区的科研力量，集中突破与现代集成制造系统密切相关的如STEP标准的应用、CORBA规范的推广、企业过程重构理论的研究等具有重大战略意义的理论研究工作，逐步使现代集成制造系统成为我国制造业的灵魂。