(完整版)先進制造技術(第三版)知識點總結

1、第一章概述 1、 先進制造技術的特點：先進性、廣泛性、實用性、集成性、系統(tǒng)性、動態(tài)性。 2、 先進制造技術分為三個技術群：主體技術群、支撐技術群、制造技術環(huán)境。 3、 主體技術：面向制造的設計技術群（ 1）產(chǎn)品、工藝設計 （2）快速成形技術 （3 ）并行工程 制造工藝技術群：（1）材料生產(chǎn)工藝 （2）加工工藝 （3）連接與裝配 I （ 4）測試和檢測（5）環(huán)保技術（6）維修技術（7）其他 支撐技術：（1 ）信息技術 （2）標準和框架 （3）機床和工具技術 （4）傳感器和控制技術 4、 先進制造技術研究的四大領域： （1） 現(xiàn)代設計技術 （2） 先進制造工藝技術 （3） 制造自動化技術 （4）

2、系統(tǒng)管理技術 4、美國的先進制造技術發(fā)展概況 P10 美國先進制造技術發(fā)展概況：美國政府在 20世紀90年代初提出了一系列制造業(yè)的振 興計劃，其中包括先進制造技術計劃” 和“制造技術中心計劃”。 先進制造技術計劃 美國的發(fā)展目標： 1、 為美國人創(chuàng)造更過高技術、高工資的就業(yè)機會，促進美國經(jīng)濟增長。 2、 不斷提高能源效益，減少污染，創(chuàng)造更加清潔的環(huán)境。 3、 使美國的私人制造業(yè)在世界市場上更具有競爭力，保持美國的競爭地位。 4、 使教育系統(tǒng)對每位學生進行更有挑戰(zhàn)性的教育。 5、 鼓勵科技界把確保國家安全以及提高全民生活質量作為核心目標 三個重點領域的研究： 1、 成為下一代的“智能”制造系統(tǒng)

3、2、 為產(chǎn)品、工藝過程和整個企業(yè)的設計提供集成的工具 3、 基礎設施建設 第二章柔性制造系統(tǒng)（FMS）技術 1、 柔性制造系統(tǒng)（FMS）的特點： （1） 主要特點：柔性和自動化 （2） 設備利用率高，占地面積小 （3） 減少直接勞動工人數(shù) （4） 產(chǎn)品質量高而穩(wěn)定 （5） 減少在制品庫存量 （6） 投資高、風險大，開發(fā)周期長，管理水平要求高 2、 FMS與傳統(tǒng)的單一品種自動生產(chǎn)線（即剛性自動生產(chǎn)線，其物流設備和加工工藝是相對 固定的，只能加工一個零件，或加工幾個相互類似的零件） 缺點：改變加工產(chǎn)品的品種，剛性自動線做較大改動，投資和時間方面耗資大，難以男 足市場要求。 （不適應變化，維修成本高

4、） 優(yōu)點：剛性自動線設備利用率高，生產(chǎn)率高 3、FMS的組成： （ 1）加工系統(tǒng)：加工系統(tǒng)的功能是以任意順序自動加工各種元件，并能自動地更換工 件 和刀具。 （2）運輸系統(tǒng)：包含傳送帶、有軌小車、無軌小車、搬運機器人、上下料托盤、交換工作 臺等機構，能對刀具、工件和原材料等物料進行自動裝卸和運輸。 （3）計算機控制系統(tǒng)：能夠實現(xiàn)對 FMS 的運行控制、刀具管理。質量控制，以及 FMS 的 數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡通信。 4、自動導向小車 AGV 的類型（工作原理、適用范圍）： （1） 線導小車： 線導小車是利用電磁感應制導原理進行導向的， 小車除有驅動系統(tǒng)以 外， 在前部還裝有一對掃描線圈。 當埋入地溝

5、內的導線通以低頻率變電流時， 在導線周 圍便形成一個環(huán)形磁場。 當導線從小車前部兩個掃描 線圈中間通過時， 兩個掃描線圈中的感應電勢相等。 當小車偏離軌道時， 掃描線圈就會 產(chǎn)生感應電動勢差， 其中勢差經(jīng)過放大后給轉向制導電機， 使 AGV 朝向減少誤差的方向 偏轉， 直至電動勢差消除為止， 從而保證小車始終沿著導線方向進行。 （2） 光導小車： 光導小車是采用光電制導原理進行導向的。 沿小車預定路徑在地面上粘 貼易反光的反光帶， 還安裝有發(fā)光器和受光器。發(fā)出的光經(jīng)反光帶反射后由受光器接收， 并將該光信號轉換成電信號控制小車的舵輪。 3） 遙控制導小車： 這種小車沒有傳送信息的電纜， 而是使用

6、無線電或激光發(fā)送和接收 設備來傳送控制命令和信息。 小車的頂部裝有一個可沿 360 按一定頻率發(fā)射激光的裝 置， 同時在小車運行范圍的四周一些固定位置上放置反射鏡片。 受到從已知位置反射來的激光束， 經(jīng)過運算后確定小車的位置， 第三章 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）技術 1、 CIMS系統(tǒng)包括人、經(jīng)營、技術 三要素。 2、 CIMS技術的發(fā)展從系統(tǒng)集成優(yōu)化發(fā)展的角度來劃分為三個階段： 信息集成、過程集成、 企業(yè)集成。 3、 CIMS的主要功能分系統(tǒng)及各部分作用： （1） 管理信息系統(tǒng) ：管理信息系統(tǒng)是 CIMS 的神經(jīng)中樞，指揮與控制著其他各部分有條不 紊地工作。 （2） 工程設計系統(tǒng) ： 工

7、程設計系統(tǒng)實際上是指在產(chǎn)品開發(fā)過程中引用計算機技術， 使產(chǎn) 品開發(fā)活動更高效、 更優(yōu)質、更自動地進行。通常的有 CAD、 CAPP、 CAM 三大部分。 （3） 制造自動化系統(tǒng) ：制造自動化系統(tǒng)是 CIMS 的信息流和物料流的集合點， 是 CIMS 最 終產(chǎn)生經(jīng)濟效益的聚集地，通常由CNC機床、加工中心、柔性制造單元（FMC）或FMS等 組成。 （4） 質量保證系統(tǒng) ： 除了要具有直接實施檢測的功能外， 還要采集、 存儲和處理企業(yè) 的質量數(shù)據(jù)， 并以此為基礎進行質量分析、評價、控制、規(guī)劃、和決策。 （5） 計算機通信網(wǎng)絡系統(tǒng) - 支撐分系統(tǒng)之一 ：計算機網(wǎng)絡是用通信線路將分散在不同地 點，并具

8、有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)互相連接， 按照網(wǎng)絡協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信， 并實現(xiàn)共享 資源的計算機以及線路與設備的集合。 4、 敏捷制造的組織形式是企業(yè)針對某特定產(chǎn)品，建立企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟，即所謂虛擬企業(yè)。 虛擬企業(yè)：為了完成某一種產(chǎn)品，多個企業(yè)聯(lián)合其智力資源與生產(chǎn)設備而組成的聯(lián)盟。 當小車運行時， 不斷接 從而實現(xiàn)導航引導。 第四章 快速原型制造技術（ RPM） 1、快速原型制造技術基本過程及特點： 基本原理：快速原型制造技術徹底擺脫了傳統(tǒng)的“去除” 加工法，而基于“材料逐層 堆積” 的制造理念， 將復雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合， 它能在 CAD 模 型的直接驅動下， 快速制造任意復雜形

9、狀的三維實體，是一種全新的制造技術。 過程：（ 1）產(chǎn)品的 CAD 建型 （2）三維模型的近似處理 （3）三維模型的 Z 向離合化（即分層處理） （4）處理層片信息，生成數(shù)控代碼 （5）逐層堆積制造 （6）后處理 特點：（ 1）高速柔性化 （2）技術高度集成化 （3）設計制造一體化 （4）大幅度縮短新產(chǎn)品的開發(fā)成本和周期 （5）制造自由成型化 （6）材料使用廣泛性 2、快速原型制造技術的四種工藝方法（特點、方法）： 一、 光固化成型工藝（ SLA）： 1、 工藝原理： SLA 工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。 液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂， 紫外激光束在偏轉鏡作用下，能在液體表面上進行掃描

10、 ,掃描的 軌跡及激光的有無均按零件的各分層截面信息由計算機控制， 光點掃描到的地方， 液體就固 化。 成型開始時， 工作平臺在液面下一個確定的深度 ,聚焦后的光斑在液面上按計算機的 指令逐點掃描， 即逐點固化。 當一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。 然后 升降臺帶動工作臺沿 Z軸下降一層的高度（約 0.1 mm）,已成型的層面上又布滿一層液態(tài) 樹脂，之后刮平器將黏度較大的樹脂液面刮平，在進行下一層的掃描， 新固化的一層牢固 地粘在前一層上, 如此重復知道整個零件制造完畢, 得到一個三維實體原型。 2、 工藝特點： （ 1 ） 尺寸精度高 （ 2） 表面質量好 （ 3）成型過程自動化

11、程度高 （4） 原材料利用率高 （ 5） 能制造形狀特別復雜、特別精細的零件 （ 6 ）制造出來的原型件可快速翻制各種模具。 不足：成型過程中需要支撐,否則也會引起制件變形：設備運轉及維護成本高等。 二、 疊層實體制造工藝（ LOM）： 1 、 工藝原理： LOM 工藝采用薄片材料, 如紙、 塑料薄膜等作為成型材料, 片材表面 事先涂覆上一層熱熔膠。加工時, 用 CO2 激光器（或刀） 在計算機控制下按照 CAD 分 層模型軌跡切割片材, 然后通過熱壓輥熱壓, 使當前層與下面已成型的工件層粘連, 從而 堆積成型。 2、工藝特點： （ 1 ）生產(chǎn)效率高 （ 2）零件精度較高 （ 3）無需設計和制

12、作支撐結構 （ 4）后處理工藝簡單 （ 5）原型制作成本低 （6）制件能承受高達 200 C的高溫，有較高的硬度和較好的力學性能，可 以進行各種切削加工。 不足：工件（薄壁件）的抗拉強度和彈性不夠好：工件易吸濕膨脹,因此成型后應盡快做表 面防潮處理。 三、 選擇性激光燒結工藝（ SLS） ： 1 、工藝原理：此法采用 CO2 激光器作能源。加工時,在工作臺上均勻鋪上一層很薄 （0.1mm-0.2mm ）的粉末，再用平整輥將粉末滾平、 壓實，每層粉末的厚度均對應于 CAD 模型的切片厚度。 激光束在剛鋪的新層上以一定速度和能量密度在計算機的控制下按照零 件分層輪廓有選擇性地進行燒結， 得到零件的

13、截面， 一層完成后， 再鋪上新的一層粉末， 選 擇地再進行下一層燒結， 并與下面已成型的部分連接， 如此反復直到整個零件加工完畢。 全 部燒結后去掉多余的粉末，再進行打磨、烘干等處理便獲得零件。 2、工藝特點： （1）采用多種材料 （2）無需支撐。 （3）制作具有較好的力學性能，可直接用作功能測試或小批量使用的產(chǎn)品。 （4） 材料利用率高。 四、熔融沉積造型工藝（ FDM）： 1、工藝原理： FDM 工藝是利用熱塑性材料的熱熔性、粘結性，在計算機控制下層層堆積 成型。材料先抽成絲狀， 通過送絲機構送進噴頭， 在噴頭內被加熱熔化， 噴頭沿零件截 面輪廓和填充軌跡運動， 同時將熔化的材料加熱擠出，

14、迅速固化并與周圍的材料粘接，層 層堆積成型。 2、工藝特點： （1） 由于該工藝無需激光系統(tǒng)，因此設備使用、維護簡便，成本較低，其設備成本往往只 是 SLA 設備成本的 1/5 。 （2） FDM 設備系統(tǒng)可以在辦公室環(huán)境下使用。 （3）用蠟成型的零件原型可以直接用于失蠟鑄造。 （4）原材料在成型過程中無化學變化，制作翹曲變形小。 （5）當使用水溶性支撐材料時，支撐去除方便快捷，且效果較好。 不足之處在于成型精度比其他 RP 工藝的低，成型時間較長。 第五章 工業(yè)機器人 1、現(xiàn)代工業(yè)機器人一般由 機械系統(tǒng)（執(zhí)行機構）、控制系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、智能系統(tǒng) 4 大部 分 組成。 2、工業(yè)機器人的集中典型

15、控制方法： P107 機器人的 位置伺服控制 、自適應控制 和力控制 等集中典型控制方法。 第六章 先進制造生產(chǎn)模式 1、 并行工程CE是對產(chǎn)品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設 計的一種系統(tǒng)化的工作模式。 運行特性： （ 1 ）并行特性 （ 2）整體特性 （ 3）協(xié)同特性 （ 4）集成特性 2、 智能制造系統(tǒng)（IMS）：是一種智能化的制造系統(tǒng)，是由智能機器人和人類專家共同組 成的人機一體化的智能系統(tǒng)， 它將智能技術融入制造系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)， 通過模擬人類的智能 活動，取代人類專家的部分智能活動，使系統(tǒng)具有智能特征。 3、 智能制造系統(tǒng)的特征： （ 1 ）自組織能力 （ 2

16、）自律能力 （ 3）學習能力和自我維護能力 （ 4）人機一體化 4、 智能制造系統(tǒng)的主要支撐技術： （ 1 ）人工智能技術 （ 2）并行工程 (3) 虛擬制造技術 (4) 信息網(wǎng)絡技術 5、 綠色制造GM的兩個實現(xiàn)目標： 資源優(yōu)化 和環(huán)境保護。 6、 虛擬制造系統(tǒng)VMS的體系結構由三層構成： 經(jīng)營決策層、產(chǎn)品決策層、生產(chǎn)決策層。 7、 精良生產(chǎn)LP的核心內容是準時制生產(chǎn) JIT。 第七章其他先進制造技術 1、 水噴射加工的原理： 利用液體增壓原理，通過特定的裝置(增壓器或高壓泵)，將動力 源(電動機)的機械能轉換成壓力能，具有巨大壓力能的水再通過小孔噴嘴將壓力能轉變成 動能，從而形成高速射流，

17、噴射到工件表面，從而達到去除材料的加工目的。 2、 水噴射加工的特點： (1)適應范圍廣 (2)加工質量高 (3)加工時對材料無熱影響，共建不會產(chǎn)生熱變形和熱影響區(qū)， 對加工熱敏感材料有利， 切削無火花， 同時由于水的冷卻作用，工件溫度較低，非常適合對易燃易爆物件的加工。 (4 )加工清潔，不產(chǎn)生有害人體的物質，對環(huán)境無污染，提高了操作人員的安全性。 (5) 加工“刀具”為高速高壓水流，加工過程中不會變鈍，減少了刀具準備、刃磨等時間， 生產(chǎn)效率高。 3、 高速切削的關鍵技術： (1) 高速主軸 (2) 高速切削機床結構 (3) 高速切削的刀具系統(tǒng)。 4、 高精度加工范疇內，根據(jù)精度水平的不同，

18、分三個層次： (1) 精密加工 加工精度為3卩m0.3卩m，粗糙度為0.3卩m0.03卩m (2) 超精密加工(亞微米加工) 加工精度0.3卩m0.03卩m,粗糙度0.03卩m0.005卩m 3)納米加工 加工精度為0.03卩m，粗糙度由于0.005卩m以上。 AMT (Adva need Manu facturi ng Tech no logy )先進制造技術 FMS ( Flexible Manufacturing System )柔性制造系統(tǒng) FMC ( Flexible Manufacturing Cell )柔性制造單元 AGV (Automatic Guided Vehicle )自動引導小車 CIMS (Computer Integrated Manufacturing System )計算機集成制造系統(tǒng) CE (Concurrent Engineering )并行工程 MRP n ( Manufacturing Resource Planning n)制造資源計劃(物料管理) RPM (Rapid Prototype Manufacturing )快速原型制造 SLA (Stereo Lithography Apparatus )光固化成型工藝 LOM ( Laminated Object Manufacturing )疊層實體制造工藝