模具先進(jìn)制造

1、11、緒論1.1 模具與模具工業(yè)1.2 模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1.3 模具先進(jìn)制造技術(shù)1.4 我國模具先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展21.1 模具與模具工業(yè) 模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的進(jìn)步，模具技術(shù)又涉及到多學(xué)科的交叉。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國家創(chuàng)造水平的重要標(biāo)志之一。 現(xiàn)代化生產(chǎn)中，6090的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工。31.2 模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 模具制造的基本要求（1）制造精度高（2）使用壽命長（3）制造周期短（4）模具成本低41.2.2 傳統(tǒng)模具制造向現(xiàn)代模具制造的過渡傳統(tǒng)模具制造技術(shù)主要根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣用仿形加工、成形磨削以及電火花加工方法

2、來制造模具?，F(xiàn)代模具制造利用CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)有效地對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)制造過程進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，迅速獲得樣品，有利于爭取訂單、贏得客戶，同時(shí)節(jié)省大量的模具試制材料費(fèi)用，減少模具返修率，縮短生產(chǎn)周期，大大降低了模具成本。51.2.3 現(xiàn)代模具制造的特點(diǎn)1）質(zhì)量依賴于物化因素，再現(xiàn)能力強(qiáng)，整體水平容易控制。2）采用并行方式進(jìn)行。設(shè)計(jì)和制造基于共同的數(shù)學(xué)模型?？梢栽谀＞呖傮w工藝方案指導(dǎo)下通過公共數(shù)據(jù)庫并行通信，相互協(xié)調(diào)，共享信息，重復(fù)勞動(dòng)少，加工周期短。61.3 模具先進(jìn)制造技術(shù) 1.3.1 先進(jìn)制造技術(shù)的特征與內(nèi)涵1、實(shí)用性2、綜合性3、先進(jìn)性4、創(chuàng)新性5、系統(tǒng)性6、敏捷性7、

3、可持續(xù)性71.3.2 先進(jìn)制造技術(shù)的范疇1、現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)2、先進(jìn)制造工藝技術(shù)3、綜合自動(dòng)化技術(shù)4、現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)81.3.3 模具先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用1、信息技術(shù)在現(xiàn)代模具制造中的應(yīng)用 1）CAD技術(shù) 6）虛擬現(xiàn)實(shí) 2）CAE技術(shù) 7）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 3）CAPP技術(shù) 8）多媒體技術(shù) 4）CAM技術(shù) 9）智能化技術(shù) 5）仿真技術(shù)91.3.3 模具先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用2、自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代模具制造中的應(yīng)用1）數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)：如數(shù)控車、銑、超高速切削技術(shù)等。2）數(shù)控電加工技術(shù)：數(shù)控電火花加工技術(shù)、數(shù)控線切割技術(shù)等。3）數(shù)控特種加工技術(shù)：泛指新興的、應(yīng)用還不太廣的各種數(shù)控加工技術(shù)。如快速原型制造技

4、術(shù)。101.3.3 模具先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用3、現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在現(xiàn)代模具制造中的應(yīng)用1）集成化思想2）并行化思想3）協(xié)同設(shè)計(jì)思想與團(tuán)隊(duì)精神111.4 我國模具先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展1.4.1 我國制造業(yè)的現(xiàn)狀我國的制造技術(shù)與國際先進(jìn)水平差距具體表現(xiàn)為：1）產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)方法手段落后2）小而全、大而全的“莊園式企業(yè)”嚴(yán)重制 約了制造業(yè)發(fā)展3）管理落后 4）產(chǎn)品質(zhì)量有待進(jìn)一步提高 5）制造工藝與技術(shù)設(shè)備陳舊落后121.4.2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。近年來，我國模具

5、發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進(jìn)口逐漸下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步。131.4.3 模具先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)策1、三分技術(shù)、七分信息、十二分人才2、單一化組織與協(xié)作團(tuán)隊(duì)3、模糊的經(jīng)驗(yàn)與信息的精確表達(dá)4、全球化與區(qū)域經(jīng)濟(jì)142、現(xiàn)代模具加工方法概述根據(jù)對(duì)模具材料的作用方式不同，把現(xiàn)代模具加工方法歸納為 1、成形法 2、累加法 3、去除法152.1 成形法2.1.1 鑄造法制模 鑄造工藝可分為四種類型1、 砂型鑄造：用于制造達(dá)3t以上的模具。2、陶瓷鑄造：制造對(duì)精密表面的復(fù)制性要求較高的模具或型腔嵌件。3、壓力鑄造：制造對(duì)尺寸精度較高、尺寸較小的模具及

6、型腔嵌件。4、實(shí)型鑄造：如泡沫塑料實(shí)型鑄造。162.1.2 擠壓法制模1、熱壓印法：將模塊加熱到鍛造溫度后，用預(yù)先準(zhǔn)備好的模芯壓入模塊而擠壓出型槽的方法。2、冷擠壓法：是一種不需去除材料而進(jìn)行模具或型腔加工的工藝。3、超塑性擠壓法：利用材料在超塑性狀態(tài)下，以成形沖頭將型腔擠壓成形的方法。172.2 累加法2.2.1 金屬噴涂 在高溫及低溫下的金屬噴涂，可用于小型實(shí)驗(yàn)性模具。1、 高溫噴涂：是將固化金屬加入到氧乙炔火焰中熔融 （火焰噴涂）。2、低溫噴涂：是將低熔點(diǎn)合金放人噴槍，在電熱元件作用下液化，并噴涂在模型表面。182.2.2 電鑄法電鑄法也稱電解沉積，即利用在模型上電解沉積金屬的辦法得到所

7、要求的型腔嵌件。電鑄工藝示意圖1懸掛線 2陰極 3工件 4電極 5電解液192.2.3 快速原型法快速原型法是一種基于離散和堆積原理的嶄新制造技術(shù)。快速模具制造工藝的特點(diǎn)在于用快速原型技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，互相補(bǔ)充，使模具的設(shè)計(jì)和制造周期縮短?？焖僦颇哪＞叩母拍钤O(shè)計(jì)到出模所需的時(shí)間約為傳統(tǒng)模具加工方法所需時(shí)間的1/3左右。202.3 去除法2.3.1 機(jī)械加工1、 切削傳統(tǒng)機(jī)加工切削手段車、銑、刨、鉆削等用于模具加工。利用主模型或靠模的仿形加工方法也常常用于模具制造。現(xiàn)代切削主要以數(shù)控銑削加工中心為重。2、磨削3、研磨及拋光212.3.2 電加工1、電火花線切割加工是利用火花放電使金屬熔化或氣

8、化，并把熔化或氣化了的金屬去除掉，從而實(shí)現(xiàn)各種形狀金屬零件的加工。2、型腔電火花加工是利用工具電極和工件之間在一定工作介質(zhì)中產(chǎn)生脈沖放電的電腐蝕作用而進(jìn)行的一種加工方法。2223242.3.2 電加工3、電解加工電解加工是基于電解作用原理對(duì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體工件材料加以溶解，即將作為陽極的工件相機(jī)床上的陰極插入電解液，在電流的作用下，陽極和陰極之間發(fā)生電荷和材料的交換，其結(jié)果使工件溶解。25262.3.3 化學(xué)腐蝕加工化學(xué)腐蝕加工的原理是基于金屬在酸、堿、鹽溶液中的可溶性。金屬材料由于其材料微觀區(qū)域之間的能差或創(chuàng)料與腐蝕溶劑之間的能差而發(fā)生溶解。腐蝕工藝有兩種：浸漬腐蝕：難去除反應(yīng)物噴涂腐蝕：易去除

9、反應(yīng)物273、數(shù)控加工技術(shù)與CAM編程 1、數(shù)控加工技術(shù) 2、數(shù)控編程技術(shù) 3、CAM自動(dòng)編程技術(shù)283.1 數(shù)控加工技術(shù)3.1.1 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類1、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 1）自動(dòng)化程度高 2）加工精度高 3）加工穩(wěn)定性好 4）生產(chǎn)效率高 5）生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短 6）便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造292、數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床種類很多，分類方法不一。最直觀的就是根據(jù)傳統(tǒng)金屬切削機(jī)床的類目法來區(qū)分?jǐn)?shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床至少可分為十六大類：數(shù)控車床（含有銑削功能的車削中心）、數(shù)控銑床（含銑削中心）、數(shù)控鏜床、以銑鏜削為主的加工中心、數(shù)控磨床（含磨削中心）、數(shù)控鉆床（臺(tái)鉆削中心）、數(shù)控拉床、數(shù)控刨床、數(shù)控切斷機(jī)床、數(shù)

10、控齒輪加工機(jī)床、柔性加工單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控電火花加工機(jī)床（含電加工中心）、數(shù)控鈑材成形加工機(jī)床、數(shù)控管料成形加工機(jī)床、其他數(shù)控機(jī)床。30數(shù)控立式銑床31數(shù)控立式銑床32數(shù)控立式銑床33數(shù)控立式銑床（升降臺(tái)式）34數(shù)控立式銑床（升降臺(tái)式）35數(shù)控龍門式銑床36數(shù)控龍門式銑床37數(shù)控龍門式銑床38數(shù)控臥式銑床39立臥兩用數(shù)控銑床40加工中心結(jié)構(gòu)41加工中心結(jié)構(gòu)42臥式加工中心43立式加工中心443.1.2 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu) 1）輸入裝置 2）控制系統(tǒng)：數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制裝置。 3）進(jìn)給系統(tǒng)：包括伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件。 4）數(shù)控機(jī)床的輔助

11、裝置 45數(shù)控機(jī)床的信息處理及結(jié)構(gòu)46數(shù)控系統(tǒng)(CNC)的硬件組成47數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的主要功能48進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)示意49進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)503.1.3 模具數(shù)控加工的工藝要求1、數(shù)控加工工藝的基本要求2、模具數(shù)控加工工藝規(guī)劃的影響因素3、粗加工原則“多快好省”4、精加工原則“保證質(zhì)量，提高效率”51數(shù)控銑削刀具加工示意52數(shù)控銑削刀具加工示意53數(shù)控銑削刀具加工示意543.2 數(shù)控編程技術(shù)3.2.1 數(shù)控編程基礎(chǔ)1、編制工藝文件1）零件的名稱、圖號(hào)、材料；2）加工程序的文件代號(hào)；3）所用數(shù)控設(shè)備型號(hào)及控制機(jī)型號(hào)；4）圖示工件相對(duì)于機(jī)床的坐標(biāo)方向和位置以及程序原點(diǎn)位置；5）數(shù)控加工順序及加工內(nèi)容；

12、6）刀具形狀參數(shù)和規(guī)格以及刀具代碼、半徑補(bǔ)償代碼、長度補(bǔ)償代碼、刀具輔具等；7）切削用量；8）一些需要特別說明的問題；9）驗(yàn)收要點(diǎn)及量檢器具。 552、加工坐標(biāo)系的確定編程時(shí)，工件坐標(biāo)原點(diǎn)（程序原點(diǎn)）的選擇原則是： 1）盡量使程序原點(diǎn)與工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合； 2）使編程運(yùn)算最簡單，避免出現(xiàn)尺寸鏈計(jì)算誤差； 3）加工誤差最?。?4）如果不和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相悖，程序原點(diǎn)應(yīng)選在容易找正、在加工中便于測(cè)量的位置； 5）如果零件的基準(zhǔn)很難定位，可考慮將程序原點(diǎn)設(shè)定在夾具基準(zhǔn)面或機(jī)床加工范圍的其一點(diǎn)上。563、刀具補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償57刀具長度補(bǔ)償583.2.2 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)程序段格式： 593.3 CAM自

13、動(dòng)編程技術(shù)3.3.1 自動(dòng)編程自動(dòng)編程是利用計(jì)算機(jī)專用軟件來編制數(shù)控加工程序。編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求，使用數(shù)控語言，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)算及后置處理，編寫出零件加工程序單，加工程序通過直接通信的方式送入數(shù)控機(jī)床，指揮機(jī)床工作。自動(dòng)編程使得一些計(jì)算繁瑣、手工編程困難或無法編出的程序能夠順利地完成。 603.3.2 CAM軟件用于數(shù)控自動(dòng)加工編程的CAM軟件平臺(tái)較多，比較常用的有UGNX、 CATIA、 Pro/E、Power Mill 、Cimatron、MasterCAM、CAXA、SurfCAM。雖然各自應(yīng)用流程略有差別，但是各系統(tǒng)提供的基本數(shù)控編程功能都比較相似。不同企業(yè)產(chǎn)品對(duì)

14、象不同，使用的CAM軟件有有所不同。6162634、模具快速成型制造技術(shù)1、快速成型制造技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2、典型的快速成型工藝與系統(tǒng)644.1 快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)4.1.1快速原型制造技術(shù)概念快速原型制造技術(shù)(RPM)在20世紀(jì)80年代后期源于美國，是近20年來世界制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破、RPM是機(jī)械上程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及材料科學(xué)等技術(shù)的集成，它能將已具數(shù)學(xué)幾何模型的設(shè)計(jì)迅速、自動(dòng)地物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或零件。654.1.2 快速原型制造技術(shù)的特征1、高度柔性2、技術(shù)的高度集中3、設(shè)計(jì)制造一體化4、快速性5、自由形狀制造6、材料的廣泛性664.2 典型的快速成型工藝與系

15、統(tǒng)4.2.1 光固化立體成形（SLA） 用特定波長與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點(diǎn)到線，由線到面順序凝固,完成一個(gè)層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺(tái)在垂直方向移動(dòng)一個(gè)層片的高度，再固化另一個(gè)層面，這樣層層疊加構(gòu)成一個(gè)三維實(shí)體。67681、 光固化成型法是最早出現(xiàn)的快速原型制造工藝，成熟度高，經(jīng)過時(shí)間的檢驗(yàn)。2、 由CAD數(shù)字模型直接制成原型，加工速度快，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，無需切削工具與模具。3、可以加工結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜或使用傳統(tǒng)手段難于成型的原型和模具。4、使CAD數(shù)字模型直觀化，降低錯(cuò)誤修復(fù)的成本。5、為實(shí)驗(yàn)提供試樣，可以對(duì)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證與校核。6、可聯(lián)機(jī)操作，可遠(yuǎn)程控制，利于生產(chǎn)

16、的自動(dòng)化。SLA 的優(yōu)勢(shì)691、 SLA系統(tǒng)造價(jià)高昂,使用和維護(hù)成本過高。2、 SLA系統(tǒng)是要對(duì)液體進(jìn)行操作的精密設(shè)備，對(duì)工作環(huán)境要求苛刻。3、成型件多為樹脂類，強(qiáng)度，剛度，耐熱性有限，不利于長時(shí)間保存。4、預(yù)處理軟件與驅(qū)動(dòng)軟件運(yùn)算量大，與加工效果關(guān)聯(lián)性太高。5、軟件系統(tǒng)操作復(fù)雜，入門困難;使用的文件格式不為廣大設(shè)計(jì)人員熟悉。6、立體光固化成型技術(shù)被單一公司所壟斷。SLA 的缺點(diǎn)704.2.2 疊層實(shí)體制造法（LOM）LOM法是利用背面帶有粘膠帶箔材或紙材通過相互粘結(jié)成形的。LOM工藝成形速度快，成形材料便宜，無相變，無熱應(yīng)力，形狀和尺寸精度穩(wěn)定，但成形后廢料剝離費(fèi)時(shí)，適合于航空、汽車等行業(yè)中

17、體積較大的制件。71721）由于只需使激光束沿著物體的輪廓進(jìn)行切割，無需掃描整個(gè)斷面，所以這是一個(gè)高速的快速原型工藝，零件體積越大，效率超高。2）加工后零件可以直接使用，無需進(jìn)行后矯正。3）無需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。4）易于使用，無環(huán)境污染。LOM的優(yōu)勢(shì)731）可供應(yīng)用的原材料種類較少，盡管可選用若干原材料，例如紙、塑料、陶土以及合成材料。但目前常用的只是紙，其他箔樹尚在研制開發(fā)中。2）紙制零件很容易吸潮，必須立即進(jìn)行后處理、上漆。3）難以構(gòu)建精細(xì)形狀的零件，即儀限于結(jié)構(gòu)簡單的零件。4）由于難以（雖然并非不可能）去除里面的廢料，該工藝不宜構(gòu)建內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。5）當(dāng)加工室的溫度過高時(shí)常有火災(zāi)危

18、險(xiǎn)。LOM的缺點(diǎn)744.2.3 激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）SLS采用CO2激光器對(duì)粉未材料(塑料粉、陶瓷與粘結(jié)劑的混合粉、合屬與粘結(jié)劑的混合粉等)進(jìn)行選擇性燒結(jié)，是一種由離散點(diǎn)一層層堆積成三維實(shí)體的工藝方法。其工藝過程原理如圖所示。75761、與其他工藝相比能生產(chǎn)最硬的模具。2、可以采用多種原料：例如絕大多數(shù)工程用塑料、蠟、金屬、陶瓷等。3、零件構(gòu)建時(shí)間短，每小時(shí)高度可達(dá)到1in。4、無需對(duì)零件進(jìn)行后矯正。5、無需設(shè)計(jì)和構(gòu)造支撐。SLS的優(yōu)勢(shì)771）加熱，冷卻時(shí)間較長。2）表面粗糙度受粉末顆粒大小及激光點(diǎn)的限制。3）零件的表面一般是多孔性的，后續(xù)將空隙滲入填充物，其后處理較為復(fù)雜。4）需要對(duì)加工室

19、不斷充氮?dú)庖源_保燒保結(jié)過程的安全性，加工的成本高。5）該工藝產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境。SLS的缺點(diǎn)784.2.4 三維印刷（3D-P） 三維印刷與激光選區(qū)燒結(jié)有些相似，不同之處在于物理過程，它的成形方法是用粘結(jié)劑將粉末材料粘結(jié)，而不是用激光對(duì)粉末材料中以燒結(jié)，在成形過程中沒有能量的直接介入。由于它的工作原理與打印機(jī)或繪圖儀相似，所以通常稱為三維印刷（3D-P）。3D-P特別適合制作小型零件的原型。7980811、設(shè)備簡單、粉末材料價(jià)格較便宜，制作成本低。2、設(shè)備大小與復(fù)印機(jī)相似，工作過程沒有污染，可在辦公室條件下使用。3、成形速度快，高度方向可達(dá)2550mm/h。3D-P的優(yōu)點(diǎn)821）制成原型尺

20、寸精度較低，約為0.10.2mm2）制成原型的強(qiáng)度較低。3D-P的缺點(diǎn)834.2.5 熔積成形（FDM）熔積成形的原理是，加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息，作XY平面運(yùn)動(dòng)，熱塑性絲材由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱和熔化成半液態(tài)，然后被擠壓出來，有選擇性地涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層薄片輪廓。這種工藝方法適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念建模以及產(chǎn)品的功能測(cè)試。84851、制造系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境，沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)。2、工藝干凈、簡單、易于操作且不產(chǎn)生垃圾。3、可快速構(gòu)建瓶狀或中空零件。4、原付料以卷軸線的形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換。5、原材科費(fèi)用低。6、可選用多種材料，

21、如可染色的ABS和醫(yī)用ADS、澆鑄用蠟和人造橡膠FDM的優(yōu)點(diǎn)861、精度較低，難以構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。2、垂直方向強(qiáng)度小。3、速度較慢，不適合構(gòu)建大型零件。FDM的缺點(diǎn)875、模具高速切削技術(shù)5.1 高速切削原理5.2 高速切削的關(guān)鍵技術(shù)5.3 電火花銑削加工5.4 超高速加工技術(shù)885.1 高速切削原理5.1.1 高速切削的定義 對(duì)于高速切削的討論在一定程度上仍是混亂的。如何定義高速切削(HSM)，目前有許多觀點(diǎn)和許多方法： 高切削速度切削 高主軸速度切削 高進(jìn)給切削 高速和高進(jìn)給切削 高生產(chǎn)率切削891、材料切除率高2、切削力低3、減少熱變形4、加工效率高5、實(shí)現(xiàn)高精度加工6、增加機(jī)床結(jié)構(gòu)

22、穩(wěn)定性7、良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益5.1.2 高速切削的優(yōu)越性90915.2 高速切削關(guān)鍵技術(shù)5.2.1 高速切削機(jī)床實(shí)現(xiàn)高速切削的最關(guān)鍵技術(shù)是研究開發(fā)性能優(yōu)良的高速切削機(jī)床。機(jī)床應(yīng)具有：1、高速切削機(jī)床基本結(jié)構(gòu)2、高速主軸3、高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)4、高速CNC控制系統(tǒng)5、高速切削機(jī)床冷卻系統(tǒng)6、高速切削機(jī)床安全防護(hù)與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)7、高速切削機(jī)床換刀裝置8、高速切削機(jī)床溫控系統(tǒng)925.2.2 高速切削刀具技術(shù)高速切削刀具技術(shù)：1、高速切削刀具材料2、高速切削刀具結(jié)構(gòu)3、高速切削刀具幾何參數(shù)4、高速切削刀柄系統(tǒng)935.2.2 高速切削工藝 高速切削具有加工效率高、加工精度高、單件加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。高速加工和傳

23、統(tǒng)加工工藝有所不同。傳統(tǒng)加工認(rèn)為，高效率來自低轉(zhuǎn)速、大切深、緩進(jìn)給、單行程。在高速加工中，高轉(zhuǎn)速、中切深、快進(jìn)給、多行程則更為有利。目前，Cimatron、UG、MasterCAM等CAM軟件已添加了適合于高速切削的編程模塊。94 高速機(jī)床直接加工車燈模具，可以替代8085%的電火花機(jī)床的加工，加工的周期大大縮短，降低了成本。955.2.3 高速切削原理 高速切削時(shí)，存在著連續(xù)切屑和斷續(xù)切屑兩種類型：高速切削高導(dǎo)熱性、低硬度金屬或合金（如低碳鋼、鋁合金等）時(shí)易于形成連續(xù)切屑；高速切削低導(dǎo)熱性、密排六方多晶體結(jié)構(gòu)、高硬度材料（如鈦合全、超耐熱鎳合金、高硬度合金鋼）時(shí)易于形成斷續(xù)切屑。965.3

24、電火花銑削加工電火花銑削加工具有電極制造簡單、更換電極方便和電極損耗易補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)。電火花銑削加工改善了傳統(tǒng)電火花加工存在的加工速度、電極損耗和表面質(zhì)量之間的矛盾，并大大地簡化了電火花工藝過程的控制，從而進(jìn)一步降低了加工成本，使電火花加工技術(shù)在激烈的市場競爭中處于有利地位。9798高速加工模具電極高速加工模具電極高速高效加工銅、石墨等材料的電極高速高效加工銅、石墨等材料的電極,薄壁、復(fù)雜形狀加工精度高，變形小。薄壁、復(fù)雜形狀加工精度高，變形小。Haas Automation991005.4 超高速加工技術(shù)超高速加工是一種用比常規(guī)高的多(一般指10倍左右)的速度對(duì)零件進(jìn)行加工的先進(jìn)技術(shù)，它以高加工

25、速度、高加工精度為主要特征具有非常高的生產(chǎn)效率。1015.4.1 超高速加工的優(yōu)越性和應(yīng)用范圍1）隨著進(jìn)給速度的提高（510倍），單位時(shí)間內(nèi)材料的切除率可以增加6倍，可以大幅度縮短零件加工的切削工時(shí)，顯著地提高了生產(chǎn)效率。2）切削力至少可以降低30以上，切削過程變得比較輕松，尤其是徑向切削力大幅度減小，特別是有利于提高薄壁件、細(xì)長杠等剛度差零件的加工精度。3）切削過程極其迅速，95以上的切削熱被切屑帶走，來不及傳給工件，因而在超高速加工中，工件基本可以保持冷態(tài)，因而特別適合加工容易熱變形的零件。4）機(jī)床作高速運(yùn)轉(zhuǎn)，振動(dòng)頻率特別高，遠(yuǎn)離了“機(jī)床一工件一刀具”工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍，工作平穩(wěn)振動(dòng)小

26、，因而能加工非常精密、非常光潔的零件，同時(shí)，由于切屑被飛快地切離工件，殘留在零件表面上的應(yīng)力很小，故可以省去超高速車削、銑削后的精加工工序。1026、先進(jìn)制造戰(zhàn)略、理念、模式1、柔性制造技術(shù) 8、網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)2、計(jì)算機(jī)集成制造 9、綠色制造3、并行工程 10、生物制造4、敏捷制造 11、可重構(gòu)制造5、虛擬制造 12、虛擬軸制造6、精益生產(chǎn) 13、微機(jī)電系統(tǒng)7、智能制造1036.1 柔性制造技術(shù)（FMT） 是一種主要用于多品種小批量或變品種生產(chǎn)的制造自動(dòng)化技術(shù)，它是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象進(jìn)行有效地適應(yīng)性轉(zhuǎn)化為成品的各種技術(shù)總稱。 是集數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)以及現(xiàn)代管理技術(shù)為一體的現(xiàn)代

27、制造技術(shù)。104柔性制造系統(tǒng)1056.1.2 柔性制造的關(guān)鍵技術(shù)1）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 未來CAD技術(shù)發(fā)展將會(huì)引專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復(fù)雜的問題。2) 模糊控制技術(shù) 模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。在控制過程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)地對(duì)控制量作調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為改善。 3) 人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù) 4) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。1066.1.3 柔性制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1) FMC將成為發(fā)展和應(yīng)用的熱門技術(shù)這是因?yàn)镕MC的投資比FMS少得多而經(jīng)濟(jì)效益相接近

28、，更適用于財(cái)力有限的中小型企業(yè)。目前國外眾多廠家將列為發(fā)展之重。 2) 發(fā)展效率更高的FML多品種大批量的生產(chǎn)企業(yè)如汽車及拖拉機(jī)等工廠對(duì)的需求引起了FMS制造廠的極大關(guān)注。采用價(jià)格低廉的專用數(shù)控機(jī)床替代通用的加工中心將是的發(fā)展趨勢(shì)。 3) 朝多功能方向發(fā)展由單純加工型FMS進(jìn)一步開發(fā)以焊接、裝配、檢驗(yàn)及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。1076.2 計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）6.2.1計(jì)算機(jī)集成制造概念計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）的概念最早是出美國約瑟夫哈林頓博士在1973年提出的。CIM概念基于兩個(gè)觀點(diǎn)： (1)制造過程是一個(gè)整體，企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)是個(gè)不可分割的，需要統(tǒng)一考

29、慮； (2)整個(gè)生產(chǎn)制造過程實(shí)質(zhì)上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程，最終形成的產(chǎn)品可視為信息的物質(zhì)表現(xiàn)。108國內(nèi)研究者對(duì)CIM和CIMS的定義是： CIM是一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)生產(chǎn)的新哲理，它借助計(jì)算機(jī)硬、軟件，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)丁程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理子要素及其信息流與物流有機(jī)地集成并優(yōu)化運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)、低耗、上市快，從而使企業(yè)贏得市場競爭。 CIMS是通過計(jì)算機(jī)硬、軟件，并綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系列工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息與物流有機(jī)集

30、成并優(yōu)化運(yùn)行的復(fù)雜的大系統(tǒng)。109 CIM是一種組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的哲理，CIMS則是這種哲理的實(shí)現(xiàn)，企業(yè)的類型不同，或同一行業(yè)的企業(yè)，由于不同的生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)，不個(gè)同的基礎(chǔ)條件等因素都使得各企業(yè)中實(shí)現(xiàn)CIMS的規(guī)模、組成、實(shí)現(xiàn)途徑及運(yùn)行模式等方方面有所差異。 隨著人們對(duì)CIMS認(rèn)識(shí)的逐漸深入，已拋棄了早期的“全盤自動(dòng)化”，取而代之的是“適應(yīng)自動(dòng)化”。并且強(qiáng)調(diào)了人在CIMS中的作用，因此，國內(nèi)更傾向于把CIMS定義為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(Contemporary Integrated Manufacturing System)。1106.2.2 計(jì)算機(jī)集成制造關(guān)鍵技術(shù)1）快速進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的CAD/CAE

31、/CAM/PDM技術(shù)；2）促進(jìn)企業(yè)現(xiàn)代化管理的MRP/ERP技術(shù)；3）信息技術(shù)引入到生產(chǎn)加工，提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、快速響應(yīng)的數(shù)控、快速原型制造、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等；4）基于設(shè)計(jì)過程重組和優(yōu)化的并行工程技術(shù)；5）加快產(chǎn)品開發(fā)的虛擬制造技術(shù)；6）基于網(wǎng)絡(luò)的異地設(shè)計(jì)、制造的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、協(xié)同生產(chǎn)技術(shù)；7）基于企業(yè)、企業(yè)間物流優(yōu)化的供應(yīng)鏈管理技術(shù)、電子商務(wù)技術(shù)；8）系統(tǒng)運(yùn)行的先進(jìn)控制技術(shù)。1116.3 并行工程（CE）6.3.1 并行工程的概念1988年美國國家防御分析研究所完整地提出，并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。1126.3.2 并行工程的目標(biāo)提

32、高新產(chǎn)品開發(fā)全過程，包括設(shè)計(jì)、工藝、制造、銷售服務(wù)等的質(zhì)量，降低新產(chǎn)品的整體生命周期的成本，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、發(fā)送、支持、客戶使用乃至產(chǎn)品報(bào)廢等成本，縮短新產(chǎn)品研制開發(fā)周期，包括減少設(shè)計(jì)反復(fù)，降低設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造及投放市場的時(shí)間等。1136.3.3 并行工程在先進(jìn)制造技術(shù)中的地位與作用主要體現(xiàn)在兩方面：1、并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來分別進(jìn)行的工作在時(shí)間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當(dāng)前迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的優(yōu)秀成果，使其成為先進(jìn)制造技術(shù)中的基礎(chǔ)。2、在并行工程中為了達(dá)到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實(shí)現(xiàn)不同部

33、門人員的協(xié)同工作；為了達(dá)到產(chǎn)品的一次設(shè)計(jì)成功，減少反復(fù)，它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展方向是虛擬制造。1146.4 敏捷制造（AM）6.4.1 敏捷制造的概念敏捷制造是在具有創(chuàng)新精神的組織和管理結(jié)構(gòu)、先進(jìn)制造技術(shù)（以信息技術(shù)和柔性智能技術(shù)為主導(dǎo)）、有技術(shù)有知識(shí)的管理人員三大類資源支柱支撐下得以實(shí)施的，也就是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、有技術(shù)有知識(shí)的勞動(dòng)力與能夠促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間合作的靈活管理集中在一起，通過所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)迅速改變的市場

34、需求和市場進(jìn)度作出快速響應(yīng)。敏捷制造比起其它制造方式具有更靈敏、更快捷的反應(yīng)能力。1156.4.2 敏捷制造的特點(diǎn) 1、從產(chǎn)品開發(fā)到產(chǎn)品生產(chǎn)周期的全過程滿足要求； 2、采用多變的動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)； 3、戰(zhàn)略著眼點(diǎn)在于長期獲取經(jīng)濟(jì)效益； 4、建立新型的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、管理和人的集成； 5、最大限度地調(diào)動(dòng)、發(fā)揮人的作用。 1166.4.3 敏捷制造的關(guān)鍵技術(shù)1、一個(gè)跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地域的信息技術(shù)框架； 2、一個(gè)支持集成化產(chǎn)品過程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)模型和工作流控制系統(tǒng)； 3、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)和企業(yè)資源管理系統(tǒng)； 4、各類設(shè)備、工藝過程和車間調(diào)度的敏捷化；5、敏捷性的評(píng)價(jià)體系 。1171186.5 虛擬制

35、造（VM）6.5.1 虛擬制造的概念虛擬制造(VM)又叫擬實(shí)制造，它利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力的目的 。1196.5.2 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù) 虛擬制造的實(shí)現(xiàn)主要依賴于CAD/CAE/CAM和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，可以看做是CAD/CAE/CAM發(fā)展的更高階段。虛擬制造不僅要考慮產(chǎn)品，還要考慮生產(chǎn)過程；不僅要建立產(chǎn)品模型，還要建立產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境模型；不僅要對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行仿真，還要對(duì)產(chǎn)品加工、裝配和生產(chǎn)過程進(jìn)

36、行仿真。因此，虛擬制造涉及的技術(shù)領(lǐng)域極其廣泛。 VM的關(guān)鍵技術(shù)主要有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)、可制造性評(píng)價(jià)等。1206.5.3 虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)分為六個(gè)層次：1、界面層2、框架層3、應(yīng)用層4、數(shù)據(jù)層5、協(xié)議層6、網(wǎng)絡(luò)層虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)121凸輪設(shè)計(jì)122虛擬制造系統(tǒng)產(chǎn)品演示123虛擬制造在復(fù)雜曲面五軸聯(lián)動(dòng)124 6.6.1 精益生產(chǎn)基本概念6.6 精益生產(chǎn)精益生產(chǎn)簡練的含義就是運(yùn)用多種現(xiàn)代管理方法和手段，以社會(huì)需求為依托，以充分發(fā)揮人的作用為根本，有效配置和合理使用企業(yè)資源為企業(yè)謀求經(jīng)濟(jì)效益的一種新型的企業(yè)生產(chǎn)方式。精益生產(chǎn)方式的資源配置原則，是以徹底消除無效勞動(dòng)和浪費(fèi)為目

37、標(biāo)。125 6.6.2 精益生產(chǎn)主要內(nèi)容1、主查制的開發(fā)組織，并行式的開發(fā)程序2、拉動(dòng)式的生產(chǎn)管理3、以人為本管理為根本的勞動(dòng)組織體制4、簡化產(chǎn)品檢驗(yàn)環(huán)境，強(qiáng)調(diào)一體化的現(xiàn)場質(zhì)量管理5、總裝廠與協(xié)作廠之間的相互依存6、以顧客為中心的銷售策略1266.6.3 精益生產(chǎn)基本特征與思維特點(diǎn)基本特征4方面：1、簡化企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)2、簡化產(chǎn)品的開發(fā)過程3、簡化零部件的制造過程4、簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)思維特點(diǎn)3方面：1、逆向思維方式2、逆境中的拼搏精神3、無止境的盡善盡美追求127 智能制造系統(tǒng)是指基于智能制造技術(shù)，并綜合應(yīng)用人工智能技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技制造技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和系統(tǒng)工程理論方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)制造系統(tǒng)中

38、的經(jīng)營決策、產(chǎn)品設(shè)生產(chǎn)規(guī)劃、制造裝配和質(zhì)量保證等各個(gè)子系統(tǒng)的智能化，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)集成的自動(dòng)化制造系智能制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向，也被認(rèn)為是智能化的CIMS。6.7 智能制造 6.7.1智能制造系統(tǒng)128(1)自組織能力 系統(tǒng)中各種智能裝備能夠按照工作任務(wù)的要求自行集結(jié)成一種最合適的結(jié)構(gòu)，并按最優(yōu)的方式運(yùn)行。(2)自律能力 系統(tǒng)中各個(gè)自律化的裝備能根據(jù)周圍環(huán)境的變化和自身工作的狀況自主地進(jìn)行決策并及時(shí)地加以必要的調(diào)整，使得系統(tǒng)做到整體協(xié)調(diào)，具備良好的抗干擾和容錯(cuò)能力，柔性地克服生產(chǎn)中的問題。(3)自學(xué)習(xí)能力 系統(tǒng)能在運(yùn)行過程中不斷進(jìn)行自學(xué)習(xí)以完善知識(shí)庫和推理、控制能力。(4)自維護(hù)能力

39、 系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部故障進(jìn)行自我診斷、排錯(cuò)及修復(fù)的能力。 6.7.2智能制造系統(tǒng)特征129130 網(wǎng)絡(luò)化制造是指通過采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、制造技術(shù)及其其它相關(guān)技術(shù), 構(gòu)建面向企業(yè)特定需求的基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng), 并在系統(tǒng)的支持下, 突破空間對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營范圍和方式的約束, 開展覆蓋產(chǎn)品整個(gè)生命周期全部或部分環(huán)節(jié)的企業(yè)業(yè)務(wù)活動(dòng)(如產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、銷售、采購、管理等) , 實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的協(xié)同和各種社會(huì)資源的共享與集成, 高速度、高質(zhì)量、低成本地為市場提供所需的產(chǎn)品和服務(wù)。6.8 網(wǎng)絡(luò)化制造131可分為5類：1、面向獨(dú)立企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)；2、面向企業(yè)集團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)；3、面向行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)；4、面向

40、區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)；5、面向動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)。6.8.1網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1326.8.2 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)綜合技術(shù)：產(chǎn)品生命周期管型、協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)、大批量定制、并行工程等；使能技術(shù)：CAD/CAE/CAM/CAPP/CRM/SRM/ERP/MES/SCM/PDM基礎(chǔ)技術(shù)：標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、產(chǎn)品建校技術(shù)、知識(shí)管理技術(shù)等支撐技術(shù)：計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)133綠色制造，又稱環(huán)境意識(shí)制造（Environmentally Conscious Manufacturing）、面向環(huán)境的制造（Manufacturing For Environment）等。它是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效益的現(xiàn)代化制