第二節(jié)改變世界的制造技術(shù)

第三章

第二節(jié)

改變世界的制造技術(shù)

機(jī)器改變了世界

信息時(shí)代的制造業(yè)

精益求精的制造123一、機(jī)器改變了世界汽車制造業(yè)家電產(chǎn)業(yè)微納制造改變世界的制造業(yè)一、計(jì)時(shí)工具----圭表中國(guó)現(xiàn)存最早的圭表日晷日晷可分為：地平日晷赤道日晷、立晷、斜晷。

地平日晷垂直晷奧運(yùn)會(huì)日晷銅壺滴漏沙漏擒縱機(jī)構(gòu)擒縱機(jī)構(gòu)擒縱機(jī)構(gòu)擒縱機(jī)構(gòu)擒縱機(jī)構(gòu)記里鼓車二、車輪滾滾----汽車?yán)锍瘫矶?、車輪滾滾----汽車?yán)锍瘫矶④囕啙L滾----汽車?yán)锍瘫矶?、車輪滾滾----汽車?yán)锍瘫砣?、?jì)量水表三、計(jì)量水表三、計(jì)量水表IC卡水表四、照相機(jī)照相機(jī)是用于攝影的光學(xué)器械。被攝景物反射出的光線通過(guò)照相機(jī)鏡頭和控制曝光量的快門聚焦后，被攝景物在暗箱內(nèi)的感光材料上形成潛像，經(jīng)沖洗處理構(gòu)成永久性的影像。暗箱的發(fā)展：

13世紀(jì)，歐洲出現(xiàn)映像暗箱（針孔成像）

1550年在此基礎(chǔ)上添加雙凸透鏡使映像更清晰

1558年加上光圈，清晰度大大提高

1665年可攜帶單鏡頭反光映像暗箱。公元前400年以前，針孔成像1822年，法國(guó)的涅普斯在感光材料上制出世界上第一張照片。1839年，法國(guó)的達(dá)蓋爾制成了第一臺(tái)實(shí)用的銀版照相機(jī)。1841年光學(xué)家沃哥蘭德發(fā)明了第一臺(tái)金屬機(jī)身的照相機(jī)。1860年英國(guó)的薩頓設(shè)計(jì)了帶有可轉(zhuǎn)動(dòng)的反光鏡取景器的原始的單鏡頭反光照相機(jī)。1861年物理學(xué)家馬克斯威發(fā)明了世界上第一張彩色照片。1880年，英國(guó)貝克制成了雙鏡頭反光照相機(jī)。按用途分類：風(fēng)光攝影照相機(jī)、印刷制版照相機(jī)、文獻(xiàn)微縮照相機(jī)、顯微照相機(jī)、水下照相機(jī)、航空照相機(jī)、高速照相機(jī)等數(shù)碼照相機(jī)微縮古董照相機(jī)寶麗來(lái)一次成像照相機(jī)拍立得-照相機(jī)照相機(jī)光路成像原理數(shù)碼照相機(jī)照相機(jī)快門二、信息時(shí)代的制造業(yè)自動(dòng)化制造系統(tǒng)指在較少的人工直接或間接干預(yù)下，將原材料加工成零件或?qū)⒘慵M裝成產(chǎn)品，在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)管理過(guò)程和工藝過(guò)程自動(dòng)化。

自動(dòng)化制造柔性制造剛性制造第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)采用自動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持基本不變。在大批量生產(chǎn)中采用自動(dòng)線能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性。自動(dòng)生產(chǎn)線應(yīng)用范圍機(jī)械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動(dòng)線，也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗(yàn)和包裝等的綜合自動(dòng)線。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)一、以柔克剛----告別剛性生產(chǎn)線

剛性生產(chǎn)線

柔性生產(chǎn)線工序之間無(wú)儲(chǔ)料裝置，工件的加工和傳送過(guò)程有嚴(yán)格的節(jié)奏性。工序之間設(shè)有儲(chǔ)料裝置，各工序之間節(jié)拍不必嚴(yán)格一致。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)剛性生產(chǎn)線舉例第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)柔性生產(chǎn)線舉例第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)自動(dòng)線目前的發(fā)展方向：提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和增大多用性、靈活性，以適應(yīng)多品種和變批生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線。數(shù)字控制機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和電子計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，將使自動(dòng)線的靈活性更大，可實(shí)現(xiàn)多品種、中小批生產(chǎn)的自動(dòng)化。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)機(jī)器人焊接第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)機(jī)器人裝配第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)二、未來(lái)工廠----CIMS

computeintegratedmanufacturingsystem

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。CIMS是通過(guò)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)工程技術(shù)將企業(yè)生產(chǎn)全部過(guò)程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理三要素及其信息與物流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行的復(fù)雜的大系統(tǒng)。

第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)其基本出發(fā)點(diǎn)：

1.企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)是不可分割的，要統(tǒng)一考慮。

2.整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程實(shí)質(zhì)上是信息的采集、傳遞和加工處理的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)CIMS構(gòu)成框圖第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)CAM，計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)NC，數(shù)控機(jī)床FMS，柔性制造系統(tǒng)CAD,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAPP，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)MIS，管理信息系統(tǒng)CIMS相關(guān)子系統(tǒng)第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)新的含義

CIMScontemporaryintegratedmanufacturingsystem

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于企業(yè)全生命周期各個(gè)階段，通過(guò)信息集成，過(guò)程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流的集成和優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到人、經(jīng)營(yíng)和技術(shù)的集成，以加強(qiáng)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)以及加快產(chǎn)品上市的時(shí)間、質(zhì)量、產(chǎn)品成本、服務(wù)、環(huán)境、靈活性為目標(biāo)的生產(chǎn)管理模式，以提高企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)力。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)三、以假亂真----虛擬制造虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是使用感官組織仿真設(shè)備和真實(shí)或虛幻環(huán)境的動(dòng)態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實(shí)，使人能夠憑借直覺作用于計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境。

虛擬制造技術(shù)是制造技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它可以對(duì)想象中的制造活動(dòng)進(jìn)行仿真，不消耗現(xiàn)實(shí)資源和能量，所進(jìn)行的過(guò)程是虛擬過(guò)程，生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬產(chǎn)品。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)主要作用：

1.運(yùn)用軟件對(duì)制造系統(tǒng)中的要素全面仿真，使之達(dá)到前所未有的高度集成，為先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供更廣大的空間，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。

2.可加深人們對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和制造系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，有利于更好的指導(dǎo)實(shí)踐。

3.在虛擬制造和現(xiàn)實(shí)制造的相互影響和作用過(guò)程中，可全面改進(jìn)企業(yè)組織管理工作。4.可加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)以生產(chǎn)為中心以控制為中心以設(shè)計(jì)為中心.虛擬制造虛擬制造第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)四、大腦的延伸----智能制造智能制造是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)。在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過(guò)人與智能機(jī)器的合作共事，擴(kuò)大、延伸和部分取代人類專家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)使制造自動(dòng)化的概念更新，擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化。可逐步設(shè)計(jì)出智能設(shè)計(jì)、智能管理等，再加上信息集成，全局優(yōu)化，逐步提高系統(tǒng)的智能化水平，最終建立智能制造系統(tǒng)。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)智能制造第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)機(jī)器人手機(jī)第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)五、神醫(yī)妙手----故障診斷診斷的目的是對(duì)于機(jī)械制造過(guò)程或者其他過(guò)程中產(chǎn)生的各種故障進(jìn)行獲取、傳輸、處理、分析和解決。其工作過(guò)程：使用傳感器接收信號(hào)傳輸、處理質(zhì)量檢測(cè)故障診斷報(bào)警第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)前提了解故障模式故障分析在機(jī)械生產(chǎn)系統(tǒng)可應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線、數(shù)控機(jī)床、柔性制造單元及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。第二節(jié)信息時(shí)代的制造業(yè)故障診斷性能指標(biāo)：1）故障檢測(cè)的及時(shí)性：2）早期檢測(cè)的靈敏度：3）故障的誤報(bào)率和漏報(bào)率：4）故障分離能力：5）故障辨識(shí)能力：6）魯棒性：7）自適應(yīng)能力：第三節(jié)精益求精的制造超精密加工是指被加工零件的尺寸誤差小于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm以及所用機(jī)床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于0.01μm的加工技術(shù)，也稱為亞微米級(jí)加工技術(shù)，并向納米級(jí)加工技術(shù)發(fā)展。第三節(jié)精益求精的制造一、超精密加工技術(shù)的地位起源于美國(guó)20世紀(jì)60年代初，是為了適應(yīng)現(xiàn)代高科技發(fā)展需要而興起的一種機(jī)械加工新工藝。

綜合了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的新成果及現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量技術(shù)等。在航天運(yùn)載工具、武器研制、衛(wèi)星研制中有重要作用。第三節(jié)精益求精的制造陀螺儀陀螺儀被廣泛用于航空、航天和航海領(lǐng)域。這是由于它的兩個(gè)基本特性：一為定軸性，另一是進(jìn)動(dòng)性，這兩種特性都是建立在角動(dòng)量守恒的原則下應(yīng)用。當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時(shí)，陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變，即指向一個(gè)固定的方向；同時(shí)反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，若外力矩作用于外環(huán)軸，陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸，陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性，叫做陀螺儀的進(jìn)動(dòng)性。導(dǎo)彈陀螺儀原理導(dǎo)彈陀螺儀原理導(dǎo)彈陀螺儀原理導(dǎo)彈陀螺儀原理第三節(jié)精益求精的制造二、超精密加工的技術(shù)現(xiàn)狀處于領(lǐng)先地位的有：美國(guó)、英國(guó)、日本。他們的超精密加工技術(shù)不僅總體成套水平高，而且商品化程度也很高。第三節(jié)精益求精的制造美國(guó)

20世紀(jì)50年代末，由于航天等尖端技術(shù)發(fā)展的需要，美國(guó)首先發(fā)展了金剛石刀具的超精密切削技術(shù)，稱為“SPDT技術(shù)”并發(fā)展了相應(yīng)的空氣軸承主軸的超精密機(jī)床。用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及載人飛船用球面非球面大型零件等。第三節(jié)精益求精的制造第三節(jié)精益求精的制造英國(guó)克蘭菲爾德技術(shù)學(xué)院所屬的克蘭菲爾德精密工程研究所是當(dāng)今世界上精密工程的研究中心之一，是英國(guó)超精密加工技術(shù)水平的獨(dú)特代表。第三節(jié)精益求精的制造哈勃望遠(yuǎn)鏡第三節(jié)精益求精的制造日本相對(duì)于美國(guó)、英國(guó)起步較晚，但發(fā)展速度最快。其主要研究對(duì)象為民用產(chǎn)品。在用于聲、光、圖像、辦公設(shè)備中的小型、超小型電子和光學(xué)零件的超精密加工技術(shù)方面，更加先進(jìn)具有優(yōu)勢(shì)。第三節(jié)精益求精的制造中國(guó)在20世紀(jì)80年代出現(xiàn)具有世界水平的超精密機(jī)床和部件?？傮w來(lái)說(shuō)，我國(guó)在超精密加工的效率、精度可靠性、加工大尺寸及技術(shù)配套性方面與國(guó)外比，還有很大的差距。第三節(jié)精益求精的制造三、面向21世紀(jì)的超精密加工技術(shù)

1.不斷探索新型超精密加工方法的機(jī)理