先進制造技術(shù)課件第一章

先進制造技術(shù)主講：魏效玲河北工程大學(xué)機電學(xué)院AdvancedManufacturingTechnology目錄

第一章先進制造技術(shù)概述

第二章先進制造技術(shù)軟件應(yīng)用第三章先進制造模式第四章先進制造工藝技術(shù)第五章現(xiàn)代生產(chǎn)管理技術(shù)第六章LGMAZAK加工中心第一章先進制造技術(shù)1.1先進制造技術(shù)的定義及特點1.2先進制造技術(shù)的分類1.3先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.4制造業(yè)在先進工業(yè)化國家的應(yīng)用1.5制造業(yè)面臨的競爭和挑戰(zhàn)

1.1先進制造技術(shù)的定義及特點。1、先進制造技術(shù)的定義:

制造業(yè)的主要任務(wù)是制造人類社會所需的一切產(chǎn)品，工業(yè)化國家約70％～80％的物質(zhì)財富來自制造業(yè)。從本質(zhì)上看，可以說：傳統(tǒng)制造技術(shù)+信息技術(shù)+自動化技術(shù)+現(xiàn)代管理技術(shù)=先進制造技術(shù)先進制造技術(shù)（advancedmanufacturingtechnology,AＭT），是指集機械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體,用于制造產(chǎn)品的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱,并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn),提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)總稱。第一章先進制造技術(shù)概述第一章先進制造技術(shù)概述2、先進制造技術(shù)的特點（1）先進制造技術(shù)不是一成不變的，而是個動態(tài)技術(shù)。它是一個相對的、動態(tài)的概念，是為了適應(yīng)時代要求，提高競爭能力，對制造技術(shù)不斷優(yōu)化所形成的。它要不斷吸收各種高新技術(shù)成果（機械、電子、計算機與通信、控制理論、人工智能等、能源及現(xiàn)代系統(tǒng)管理），將其滲透到產(chǎn)品的設(shè)計、制造、生產(chǎn)管理及市場營銷的所有領(lǐng)域及其全部過程，并且實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。

第一章先進制造技術(shù)概述2、先進制造技術(shù)的特點（2）.先進制造技術(shù)是面向新世紀的技術(shù)系統(tǒng)，它的目的很明確，即提高制造業(yè)的綜合效益（包括經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境生態(tài)效益），贏得激烈的國際市場競爭。（3）.先進制造技術(shù)并不拋棄傳統(tǒng)技術(shù)，而是不斷用科技新手段去研究它，并運用科技新成果去改造它，充實它。特別是利用先進技術(shù)研究傳統(tǒng)工藝的成形原理，建立數(shù)學(xué)模型，并利用優(yōu)化設(shè)計技術(shù)進行傳統(tǒng)工藝方法的優(yōu)化。第一章先進制造技術(shù)概述2、先進制造技術(shù)的特點（4）.先進制造技術(shù)并不僅限于制造過程本身，它涉及到產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、加工制造、售后售前服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容，并將它們結(jié)合成一個有機的整體。（5）.先進制造技術(shù)特別強調(diào)計算機技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計、制造和生產(chǎn)組織管理等方面的應(yīng)用。（6）.先進制造技術(shù)特別強調(diào)人的主體作用，強調(diào)人、技術(shù)、管理三者的有機結(jié)合。第一章先進制造技術(shù)概述2、先進制造技術(shù)的特點（7）.先進制造技術(shù)不是一項具體技術(shù)，它是利用系統(tǒng)工程技術(shù)將各種相關(guān)技術(shù)集成的一個有機整體。（8）.先進制造技術(shù)特別強調(diào)環(huán)境保護，既要求其產(chǎn)品是所謂的“綠色商品”，又要求產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是環(huán)保型的。第一章先進制造技術(shù)概述3.先進制造技術(shù)特點的具體體現(xiàn)（1）.高效率在提高生產(chǎn)效率方面，提高自動化程度是各國致力發(fā)展的方向。近些年來，計算機數(shù)控（CNC）、計算機輔助設(shè)計與制造（CAD∕CAM）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）發(fā)展非常迅速。各種新理論層出不窮，如敏捷制造、快速原型制造、并行工程、及時生產(chǎn)、虛擬制造，集成相關(guān)信息和資源，其本質(zhì)均是實現(xiàn)高效率、自動化生產(chǎn)的思想。就應(yīng)用于實踐的CNC、FMC、FMS來看，已有力地顯示出其有柔性化、自動化、資源共享和高效率的強大生命力。第一章先進制造技術(shù)概述（2）

、高精度在提高精度方面，從精密加工發(fā)展到超精密加工，這是世界各主要工業(yè)發(fā)達國家致力發(fā)展的方向。例如，超大規(guī)模集成電路、導(dǎo)彈火控系統(tǒng)、慣導(dǎo)陀螺、精密儀器、精密雷達、精密機床等都需要采用超精密加工技術(shù)。眾所周知，在飛機、潛艇等軍事設(shè)施中使用的精密陀螺、復(fù)印機的磁鼓、大型天文望遠鏡以及大規(guī)模集成電路的硅片等高新技術(shù)產(chǎn)品都需要超精密加工技術(shù)的支持。精密加工是指加工精度在0.1-1μm之間，表面粗糙度Ra在0.1μm以下的加工方法；而加工精度控制在0.1μm以下，表面粗糙度Ra在0.02μm以下的加工方法則稱為超精密加工。第一章先先進制造造技術(shù)概概述（3）、多樣化化隨著難加加工材料料（高強強度、高高韌性、、高脆性性、耐高高溫及磁磁性材料料）及精精密、細細小、形形狀復(fù)雜雜的零件件需求迅迅速發(fā)展展，與此此相適應(yīng)應(yīng)的制造造技術(shù)出出日新月月異并多多樣化。。許多產(chǎn)產(chǎn)品要求求具備很很高的強強度重量量比；有有些產(chǎn)品品在精度度、工作作速度、、功率及及小型化化方面要要求很高高；有些些產(chǎn)品則則要求在在高溫、、高壓和和腐蝕環(huán)環(huán)境中能能可靠地地進行工工作。為為了適應(yīng)應(yīng)上述要要求，新新結(jié)構(gòu)、、新材料料和復(fù)雜雜形狀的的精密零零件不斷斷出現(xiàn)，，其結(jié)構(gòu)構(gòu)形狀愈愈來愈復(fù)復(fù)雜，材材料韌性性愈來愈愈強，零零件精度度愈來愈愈高。這這些需求求使激光加工工、電子子束和離離子束加加工等新方法法應(yīng)運而而生，并并得到迅迅速發(fā)展展。第一章先先進制造造技術(shù)概概述近年來，，以本身身形狀尺尺寸微小小或操作作尺度極極小為特特征的微微機械的的研究和和應(yīng)用受受到了廣廣泛的重重視并得得到了快快速的發(fā)發(fā)展。微微機械具具有很多多特點，，如體積積小、精精度高、、重量輕輕；性能能穩(wěn)定，，可靠性性高；能能耗低，，靈敏性性和工作作效率高高；多功功能和智智能化；；制造成成本低廉廉，適于于大批量量生產(chǎn)等等。正是是由于微微機械能能夠在狹狹小空間間進行作作業(yè)，又又不擾亂亂工作環(huán)環(huán)境和對對象，因因而在航航空天、、精密儀儀器和生生物醫(yī)學(xué)學(xué)等領(lǐng)域域具有廣廣闊應(yīng)用用的潛力力。第一章先先進制造造技術(shù)概概述（4）、綜合化化當前，制制造技術(shù)術(shù)正沿著著綜合化化方向發(fā)發(fā)展。例例如，在在切削區(qū)區(qū)引入聲聲、光、、電、磁磁等能量量之后，，可以形形成超聲聲振動切切削、激激光輔助助切削、、帶電切切削、磁磁化切削削等組合化特特種切削削工藝。對最基基本的切切削工藝藝加以復(fù)復(fù)合，可可以組成成諸如電電化學(xué)與與機械加加工的復(fù)復(fù)合、電電火花與與機械加加工復(fù)合合、電化化學(xué)與超超聲波加加工復(fù)合合、電化化學(xué)與電電火花加加工復(fù)合合等。不不同的特特種工藝藝出可能能相互復(fù)復(fù)合。復(fù)合工藝藝的特點點在于發(fā)發(fā)揮各自自的優(yōu)勢勢，不僅僅提高了了質(zhì)量，，而且提提高了工工效，并并求得加加工能力力和經(jīng)濟濟效益的的統(tǒng)一。大力研研究和應(yīng)應(yīng)用特種種工藝，，尤其是是復(fù)合工工藝，對對于航空空、航天天、精密密儀器材材料加工工難度越越來越大大，零件件形狀越越來越復(fù)復(fù)雜，質(zhì)質(zhì)量要求求越來越越高的待待業(yè)有著著十分重重要的意意義。4、先進進制造技技術(shù)的內(nèi)內(nèi)容先進制造造技術(shù)包包括數(shù)控控技術(shù)、、激光技技術(shù)、新新型材料料、機器器人、微微型機械械、納米米技術(shù)、、CAD／CAPP/CAM技術(shù)、、精益生生產(chǎn)、柔柔性制造造系統(tǒng)、、虛擬裝裝配和網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化制制造、計計算機集集成制造造系統(tǒng)CIMS、智智能制造造系統(tǒng)、、并行工工程CE、敏捷捷制造AM以及及利用計計算機進進行生產(chǎn)產(chǎn)任務(wù)和和各種管管理技術(shù)術(shù)等內(nèi)容容。第一章先先進制造造技術(shù)概概述第一章先先進制造造技術(shù)概概述1、先進進設(shè)計技技術(shù)設(shè)計方法法現(xiàn)代化化產(chǎn)品可靠靠性可維護性性及安全全設(shè)計產(chǎn)品優(yōu)化化設(shè)計快速響應(yīng)應(yīng)設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計計智能設(shè)計計產(chǎn)品動態(tài)態(tài)分析和和設(shè)計仿真與虛虛擬設(shè)計計價值工程程設(shè)計模塊化設(shè)設(shè)計1、2先先進進制造技技術(shù)的分分類設(shè)計手段段計算機機化有限元法法優(yōu)化設(shè)計計計算機輔輔助設(shè)計計反求工程程技術(shù)CAD/CAM一體化化技術(shù)工程數(shù)據(jù)據(jù)庫向全壽命命周期設(shè)設(shè)計發(fā)展展由單純考考慮技術(shù)術(shù)因素轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向綜合合考慮技技術(shù)、經(jīng)經(jīng)濟和社社會因素素第一章先先進制造造技術(shù)概概述2、先進進制造工工藝技術(shù)術(shù)精密、超超精密加加工技術(shù)術(shù)精密加工工：精度度為3～～0.3μmRa0.3～～0.03μμm超精密加加工：精精度為0.3～～0.03μmRa0.3～0.005μm納米加工工：精度度高于0.03μmRa小小于0.3～0.005μμm精密成型型制造技技術(shù)從制造工工件的毛毛坯、從從接近零零件形狀狀向直接接制成工工件的方方向發(fā)展展特種加工工技術(shù)高能束流流加工（（電子束束、離子子束、激激光束））電加工（（電解和和電火花花)超聲波加加工高壓水加加工多種能源源的組合合加工第一章先先進制造造技術(shù)概概述3、制造造自動化化技術(shù)數(shù)控技術(shù)術(shù)數(shù)控裝置置進給系統(tǒng)統(tǒng)主軸系統(tǒng)統(tǒng)NC程序序編制工業(yè)機器器人機器人操操作機控制系統(tǒng)統(tǒng)傳感器生產(chǎn)線總總線控制制柔性制造造系統(tǒng)加工系統(tǒng)統(tǒng)物流系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)度與控控制故障診斷斷自動檢測測與信號號識別技技術(shù)信號識別別數(shù)據(jù)獲取取數(shù)據(jù)處理理特征提取取與識別別過程設(shè)備備工況監(jiān)監(jiān)測與控控制過程監(jiān)視視系統(tǒng)在線反饋饋質(zhì)量控控制第一章先先進制造造技術(shù)概概述4、先進進制造系系統(tǒng)先進制造造生產(chǎn)模模式計算機集集成制造造系統(tǒng)CIMS敏捷制造造系統(tǒng)AMS智能制造造系統(tǒng)IMS精良生產(chǎn)產(chǎn)LP并行工程程CE集成管理理技術(shù)企業(yè)資源源管理ERP基于作業(yè)業(yè)的成本本管理ABC現(xiàn)代質(zhì)量量保障體體系生產(chǎn)率工工程制造資源源快速有有效集成成生產(chǎn)組織織方法虛擬公司司理論與與組織企業(yè)組織織結(jié)構(gòu)的的變革以人為本本的團隊隊建設(shè)企業(yè)重組組工程第一章先先進制造造技術(shù)概概述1.3先先進制制造技術(shù)術(shù)的發(fā)展展趨勢發(fā)展趨勢勢：精密化柔柔性性化網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化化虛虛擬化化智能化清清潔潔化集集成化化全全球化化1、集合合多學(xué)科科成果形形成一個個完整的的制造體體系傳統(tǒng)制造造技術(shù)、、信息技技術(shù)、計計算機技技術(shù)、自自動化技技術(shù)、先先進的管管理科學(xué)學(xué)2、先進進制造技技術(shù)的動動態(tài)發(fā)展展過程不不斷地吸吸收各種種高新技技術(shù)逐漸漸形成，，不同時時期、不不同區(qū)域域有各自自的重點點和內(nèi)容容。3、信息息技術(shù)對對先進制制造技術(shù)術(shù)的發(fā)展展作用越越來越重重要。CIMS、CE、AM、虛擬擬企業(yè)、、虛擬制制造；4、向超超精微細細領(lǐng)域擴擴展，上上世紀初初精密加加工的誤誤差是10μm，至今今達0.001μm，，而且不不斷向超超精微細細領(lǐng)域擴擴展。如如：微微型機械械，納米米測量、、微米/納米加加工制造造；5、制造造過程集集成化產(chǎn)品的設(shè)設(shè)計、加加工、檢檢測、物物流、裝裝配過程程一體化化。CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM(產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)管理)/ERP(企企業(yè)資源源管理)集成精密成形形工藝6、制造造科學(xué)與與制造技技術(shù)、生生產(chǎn)管理理的融合合制造科學(xué)學(xué)是制造造系統(tǒng)和和制造過過程知識識的系統(tǒng)統(tǒng)描述。。數(shù)字描述述、仿真真、優(yōu)化化、設(shè)計計理論和和方法、、運動學(xué)學(xué)、動力力學(xué)、結(jié)結(jié)構(gòu)強度度、摩擦擦學(xué)制造技術(shù)包含含在制造科學(xué)學(xué)之中，制造造科學(xué)體現(xiàn)在在制造技術(shù)里里，技術(shù)和管管理由生產(chǎn)模模式結(jié)合在一一起。第一章先進制制造技術(shù)概述述第一章先進制制造技術(shù)概述述7、綠色制造造，是綜合考考慮環(huán)境影響響和資源效率率的現(xiàn)代制造造模式，目標標是使產(chǎn)品從從設(shè)計、制造造、包裝、運運輸、使用到到報廢處理的的整個生命周周期中，對環(huán)環(huán)境的影響（（負作用）最最小，資源使使用效率最高高。如：綠色產(chǎn)品品設(shè)計技術(shù)。。綠色制造技術(shù)術(shù)產(chǎn)品的回收和和循環(huán)再制造造8、虛擬現(xiàn)實實技術(shù)，是以以系統(tǒng)建模和和仿真技術(shù)為為基礎(chǔ)，由多多學(xué)科知識形形成的一種綜綜合系統(tǒng)技術(shù)術(shù)。如：虛擬擬制造技術(shù)；；虛擬企業(yè)。。9、制造全球球化，隨著““網(wǎng)絡(luò)全球化化”、“市場場全球化”、、“競爭全球球化”、“經(jīng)經(jīng)營全球化””的出現(xiàn)，全全球化制造的的研究和應(yīng)用用發(fā)展迅速。。制造企業(yè)在世世界范圍內(nèi)的的重組與集成成制造技術(shù)信息息和知識的協(xié)協(xié)調(diào)、合作和和共享全球制造的體體系結(jié)構(gòu)、制制造產(chǎn)品及市市場的分布及及協(xié)調(diào)。第一章先進制制造技術(shù)概述述1.4制造造業(yè)在先進工工業(yè)化國家的的應(yīng)用1、美國1)上個世世紀70年代代,美國不重重視制造業(yè),把制造業(yè)稱稱為“夕陽工工業(yè)”,結(jié)果果導(dǎo)致美國80年代的經(jīng)經(jīng)濟衰退。2)80年年代后期，美美國的一些國國會議員、政政府要員紛紛紛要求政府出出面，協(xié)調(diào)和和支持制造產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，，1991年年，布什政府府期間，美國國白宮科學(xué)技技術(shù)政策辦公公室發(fā)表了總總數(shù)為22項項的美國國家家關(guān)鍵技術(shù)，，其中制造技技術(shù)占4項，，標志著美國國科技政策的的轉(zhuǎn)變。3)克林頓頓上臺后，對對制造業(yè)大力力支持，他把把先進制造技技術(shù)列為六大大國防關(guān)鍵技技術(shù)之首。結(jié)結(jié)果美國在機機械工業(yè)、汽汽車工業(yè)、航航空工業(yè)及信信息產(chǎn)業(yè)等方方面取得了明明顯的進展，，使美國的經(jīng)經(jīng)濟連續(xù)8年年取得了2-3%的增長長率，而且還還同時保持低低通脹率和低低失業(yè)率。這這就是克林頓頓雖發(fā)生丑聞聞而未被彈劾劾的主要原因因。第一章先進制制造技術(shù)概述述1.4制造造業(yè)在先進工工業(yè)化國家的的應(yīng)用2、日本1）在上個世世紀70-80年代，日日本非常重視視制造業(yè)，特特別大抓了汽汽車制造和微微電子制造，，結(jié)果日本的的汽車和家用用電器占領(lǐng)了了全世界的市市場，特別是是大舉進入了了美國市場。。2）日本的微微電子芯片成成為美國高技技術(shù)產(chǎn)品的關(guān)關(guān)鍵元件。1991年海海灣戰(zhàn)爭結(jié)束束后，日本人人說美國贏得得這場戰(zhàn)爭是是依靠的日本本的芯片，是是“日本的芯片打打敗了伊拉克克的鋼片”。第一章先進制制造技術(shù)概述述1.4制造造業(yè)在先進工工業(yè)化國家的的應(yīng)用3、東南亞經(jīng)經(jīng)濟危機的啟啟示1）1998年爆發(fā)的東東南亞經(jīng)濟危危機，從另一一個側(cè)面反映映了一個國家家發(fā)展制造業(yè)業(yè)的重要。一一個國家，如如果把經(jīng)濟的的基礎(chǔ)放在股股票、旅游、、金融、房地地產(chǎn)、服務(wù)業(yè)業(yè)上，而無自自己的制造業(yè)業(yè)，這個國家家的經(jīng)濟就容容易形成泡沫沫經(jīng)濟，一有有風(fēng)吹草動就就會產(chǎn)生經(jīng)濟濟危機。2）新加坡、、臺灣都有自自己的制造業(yè)業(yè)，因此受經(jīng)經(jīng)濟危機的影影響小一些。。第一章先進制制造技術(shù)概述述1.4制造造業(yè)在先進工工業(yè)化國家的的應(yīng)用4、瑞士依依靠什么使人人均產(chǎn)值居世世界第一？1）瑞士是一一個僅700萬人口的小小國，但瑞士士的制造業(yè)十十分發(fā)達，瑞瑞士的精密機機械產(chǎn)品的出出口量是我國國的8倍，瑞瑞士的手表世世界第一，連連小小的軍刀刀，也風(fēng)靡全全世界。2）現(xiàn)在瑞士士的年人均國國民生產(chǎn)總值值達到4.3萬美元以上上,居世界第第一。第一章先進制制造技術(shù)概述述1.5制制造業(yè)面臨臨的競爭和挑挑戰(zhàn)1、國際形形勢的變化90年代以來來，世界出現(xiàn)現(xiàn)了多級化的的新格局：政治冷戰(zhàn)→經(jīng)經(jīng)濟、軍事綜綜合熱戰(zhàn)國際競爭和對對抗的焦點由由軍備競賽轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向全球范圍圍內(nèi)的以科技技為先導(dǎo)，經(jīng)經(jīng)濟為基礎(chǔ)、、軍事為后盾盾的綜合國力力的較量；產(chǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)和經(jīng)經(jīng)濟實力成為為政治對抗的的重要資本；；不計生產(chǎn)成本本和代價的軍軍品生產(chǎn)模式式不適于新形形勢下的生產(chǎn)產(chǎn)；“戰(zhàn)略伙伴””關(guān)系中經(jīng)濟濟、軍事色彩彩突出提高制造業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品競爭能力力，發(fā)展高技技術(shù)，尤其是是獨具知識產(chǎn)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)技技術(shù)成為未來來搶占經(jīng)濟制制高點、振興興國家經(jīng)濟的的焦點；掌握握和擁有高端端技術(shù)裝備成成為各國之間間軍事較量的的致命點。第一章先進制制造技術(shù)概述述2制造業(yè)市市場競爭的新新特點1）知識－技技術(shù)－產(chǎn)品更更新的周期更短；2）產(chǎn)品批量量更??；汽車生產(chǎn)：大大批量生產(chǎn)→→大批量定制制生產(chǎn)；3）顧客對