《先進(jìn)制造技術(shù)（第2版）》 課件 第1、2章 先進(jìn)制造技術(shù)概述、現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)

第一章先進(jìn)制造技術(shù)概述1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)一、幾個(gè)基本概念1.制造

狹義制造指的是機(jī)械加工和裝配；廣義制造指的是機(jī)電產(chǎn)品壽命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、經(jīng)營管理、市場銷售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動(dòng)和工作的總稱。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)一、幾個(gè)基本概念

2.制造技術(shù)

制造技術(shù)是指按照人們所需的產(chǎn)品為目的，運(yùn)用知識(shí)和技能，利用客觀物質(zhì)工具，將原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品過程中所需的一切技術(shù)手段的總和。制造技術(shù)是將研發(fā)、發(fā)明與發(fā)現(xiàn)等成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的接口和橋梁，是提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力的根本保證。

在未來的競爭中，誰掌握了先進(jìn)的制造技術(shù)，誰就掌握了市場。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)一、幾個(gè)基本概念3.制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)是在制造過程中所涉及的硬件以及軟件所組成的具有特定功能的有機(jī)整體。其中硬件包括人員、生產(chǎn)設(shè)備、工具和材料、能源及各種輔助裝置；軟件包括制造理論、制造工藝和方法、各種制造信息等。

制造系統(tǒng)是制造業(yè)中形成制造生產(chǎn)的有機(jī)整體，具有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、發(fā)運(yùn)和銷售的一體化功能。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)一、幾個(gè)基本概念4.制造業(yè)

制造業(yè)是指制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術(shù)，通過制造過程，轉(zhuǎn)化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費(fèi)品的行業(yè)。制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)和綜合國力的支柱產(chǎn)業(yè)，一方面創(chuàng)造價(jià)值，生產(chǎn)物質(zhì)財(cái)富和新的知識(shí)，另一方面為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門包括國防和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步提供先進(jìn)的手段和裝備。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)一、幾個(gè)基本概念4.制造業(yè)

從制造業(yè)的發(fā)展歷史來看，主要有兩類制造業(yè)：一類是裝備制造業(yè)，一類是加工制造業(yè)。裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)和國家安全提供技術(shù)裝備的制造業(yè)的總稱，它覆蓋了機(jī)械、電子、武器彈藥制造業(yè)中生產(chǎn)投資類的各個(gè)領(lǐng)域；而加工制造業(yè)是自行采購原材料（或按委托人提供的材料）進(jìn)行大批量、標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)線式的加工，大批量、標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)線是加工制造業(yè)的最重要的特點(diǎn)；相對(duì)于裝備制造業(yè)來說，加工制造業(yè)最基本的競爭方式就是成本價(jià)格的競爭。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)一、幾個(gè)基本概念4.制造業(yè)

制造業(yè)直接體現(xiàn)了一個(gè)國家的生產(chǎn)力水平，是區(qū)別發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家的重要因素，制造業(yè)在世界發(fā)達(dá)國家（developedcountries）的國民經(jīng)濟(jì)中占有重要份額。在發(fā)達(dá)國家中，制造業(yè)創(chuàng)造了約60%的社會(huì)財(cái)富、約45%的國民經(jīng)濟(jì)收入。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)一、幾個(gè)基本概念5.先進(jìn)制造技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)是一個(gè)先進(jìn)制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)上不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料和現(xiàn)代管理科學(xué)等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于制造業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)總稱，也是取得理想經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合效果的制造技術(shù)的總稱。

先進(jìn)制造技術(shù)是一個(gè)相對(duì)的、動(dòng)態(tài)的概念，是為了適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)要求，對(duì)制造技術(shù)不斷優(yōu)化所形成的。

1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)二、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)

1.集成化

以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，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)等，將企業(yè)全部生產(chǎn)活動(dòng)中的信息流與物質(zhì)流有機(jī)集成，并實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。它強(qiáng)調(diào)信息的集成和共享，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫使企業(yè)的所有生產(chǎn)活動(dòng)緊密地聯(lián)系在一起，充分發(fā)揮技術(shù)、管理和人的作用，全面提高企業(yè)的管理水平、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)二、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)2.柔性化

制造自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展大致過程是“剛性自動(dòng)化——可編程自動(dòng)化——綜合自動(dòng)化”，制造系統(tǒng)的柔性隨著這個(gè)過程也變得越來越大。進(jìn)一步的發(fā)展要求能快速實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的重組(包括企業(yè)內(nèi)部制造設(shè)備與工具系統(tǒng)重組，以及企業(yè)間的重組)。

模塊化設(shè)計(jì)是提高企業(yè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)柔性的重要策略和方法，它可以有效改善設(shè)計(jì)工作柔性和制造系統(tǒng)柔性，并能夠根據(jù)需要迅速實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的重組。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)二、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)3.網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展和普及給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動(dòng)帶來革命性的變革，可實(shí)現(xiàn)市場開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、零件加工和產(chǎn)品銷售等生產(chǎn)活動(dòng)的異地和跨國界活動(dòng)，極大地加快技術(shù)信息的交流，加強(qiáng)企業(yè)之間產(chǎn)品開發(fā)的生產(chǎn)合作，促進(jìn)企業(yè)之間的優(yōu)化和重組，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的市場競爭力。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)二、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)4.信息化

在信息技術(shù)條件下，將分布于世界各地的產(chǎn)品、設(shè)備、人員、資金、市場等企業(yè)資源有效地集成起來，采用各種類型的合作形式，建立以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的、高素質(zhì)員工系統(tǒng)為核心的敏捷制造企業(yè)運(yùn)作模式，打破小單位和行業(yè)的局限，深入開發(fā)、廣泛利用信息資源，建立敏捷制造網(wǎng)絡(luò)化工程，加速制造業(yè)數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)二、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)5.虛擬化

制造過程中的虛擬技術(shù)是面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬，檢驗(yàn)產(chǎn)品的可加工性和加工工藝的合理性，并進(jìn)行生產(chǎn)過程計(jì)劃、組織管理、車間調(diào)度等活動(dòng)的建模和仿真。

虛擬化的核心是計(jì)算機(jī)仿真。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)二、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)6.智能化

智能制造的主要策略是綜合利用各種學(xué)科、先進(jìn)技術(shù)和方法，例如人工智能、模糊控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息科學(xué)等來解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。

智能化制造系統(tǒng)的特點(diǎn)是應(yīng)具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和友好性。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)二、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)7.綠色化

日趨嚴(yán)酷的環(huán)境與資源約束，使綠色制造業(yè)顯得越來越重要，綠色制造技術(shù)也將得到快速發(fā)展，主要包括綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)、綠色制造技術(shù)、產(chǎn)品的回收和循環(huán)再造，使產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)符合環(huán)境保護(hù)、人類健康保護(hù)、能耗低、資源利用率高的要求，以及在制造過程中達(dá)到對(duì)環(huán)境負(fù)面影響小、廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小等要求。1.1先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)二、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)8.制造全球化

目前世界經(jīng)濟(jì)已經(jīng)步入全球化經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，一方面國際和國內(nèi)市場競爭越來越激烈，另一方面國內(nèi)外企業(yè)間的合作也在不斷加強(qiáng)，這就形成企業(yè)之間既合作又競爭的局面。上述兩方面的相互作用，成為全球化制造業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。

制造業(yè)和制造技術(shù)的全球化，是21世紀(jì)最重要的發(fā)展趨勢之一。1.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類一、先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)三個(gè)技術(shù)群相互聯(lián)系相互促進(jìn)，組成完整的體系。1.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)2.先進(jìn)制造工藝技術(shù)3.制造自動(dòng)化技術(shù)4.先進(jìn)制造生產(chǎn)模式1.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)

先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)是研究實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的設(shè)計(jì)理論、方法、環(huán)境和手段。研究的主要內(nèi)容有：1）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)；2）有限元分析技術(shù)；3）并行設(shè)計(jì)技術(shù)；4）綠色設(shè)計(jì)技術(shù)等。1.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進(jìn)制造技術(shù)的分類

2.先進(jìn)制造工藝技術(shù)

機(jī)械制造工藝是將各種原材料、半成品加工成產(chǎn)品的方法和過程。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其內(nèi)涵和面貌不斷變化和發(fā)展，先進(jìn)制造技術(shù)就是這種不斷變化和發(fā)展的制造技術(shù)，包括了優(yōu)化后的常規(guī)工藝以及新型加工工藝。研究的主要內(nèi)容有：1）精密與超精密加工技術(shù)；2）高速與超高速加工技術(shù)；3）特種加工技術(shù)；4）微細(xì)加工技術(shù)；5）虛擬制造技術(shù)；6）快速原型技術(shù)。1.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進(jìn)制造技術(shù)的分類3.制造自動(dòng)化技術(shù)

制造自動(dòng)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)制造全過程自動(dòng)化的技術(shù)，它是研究制造過程的規(guī)劃、運(yùn)行、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化的自動(dòng)化技術(shù)，以使產(chǎn)品制造過程實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時(shí)和潔凈的目標(biāo)。

研究的主要內(nèi)容有：1）數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床；2）工業(yè)機(jī)器人技術(shù)；3)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)；4）傳感、自動(dòng)控制及信號(hào)識(shí)別技術(shù)；5）過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制技術(shù)。1.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進(jìn)制造技術(shù)的分類4.先進(jìn)制造生產(chǎn)模式

先進(jìn)制造生產(chǎn)模式是在生產(chǎn)制造過程中，依據(jù)不同的制造環(huán)境，通過有效地組織各種制造要素形成的，可以在特定環(huán)境中達(dá)到良好制造效果的進(jìn)生產(chǎn)方法，是應(yīng)用于推廣先進(jìn)制造技術(shù)的組織形式。

研究的主要內(nèi)容有：1）智能制造（IM）；2)精益生產(chǎn)（LP）；3）敏捷制造（AM）；4）虛擬制造（VM）；5）柔性制造等。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢一、全球新一輪工業(yè)革命1.德國工業(yè)4.02.美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.中國制造20251.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0強(qiáng)大的制造業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)提出：工業(yè)4.0Industry4.0—德國高科技戰(zhàn)略計(jì)劃

兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0智慧工廠：重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。智能生產(chǎn)：主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)、3D打印以及增材制造等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0Industry4.0—德國高科技戰(zhàn)略計(jì)劃

兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)

三個(gè)設(shè)想：產(chǎn)品、設(shè)施、管理1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0產(chǎn)品：集成有動(dòng)態(tài)數(shù)字存儲(chǔ)器、感知和通信能力，承載著在其整個(gè)供應(yīng)鏈和生命周期中所必須的各種信息。設(shè)施：由整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值所集成，可實(shí)現(xiàn)自組織。管理：能根據(jù)當(dāng)前的狀況靈活決定生產(chǎn)過程。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0Industry4.0—德國高科技戰(zhàn)略計(jì)劃

兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)

三個(gè)設(shè)想：產(chǎn)品、設(shè)施、管理

智慧工廠的架構(gòu)：基于物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢2.美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新優(yōu)勢的互聯(lián)網(wǎng)+優(yōu)勢制造業(yè)提出：先進(jìn)制造技術(shù)伙伴

與德國工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)的“硬”制造不同，軟件和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)達(dá)的美國更側(cè)重于在“軟”服務(wù)方面推動(dòng)新一輪工業(yè)革命，希望通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的力量提升整個(gè)工業(yè)的價(jià)值創(chuàng)造能力。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢2.美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要包括三種關(guān)鍵元素：智能機(jī)器、高級(jí)分析、工作人員。智能機(jī)器是現(xiàn)實(shí)世界中的機(jī)器、設(shè)備、設(shè)施和系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通過先進(jìn)的傳感器、控制器和軟件應(yīng)用程序以嶄新的方式連接起來形成的集成系統(tǒng)；高級(jí)分析是使用基于物理的分析法、預(yù)測算法、關(guān)鍵學(xué)科的深厚專業(yè)知識(shí)來理解機(jī)器和大型系統(tǒng)運(yùn)作方式的一種方法；建立各種工作場所的人員之間的實(shí)時(shí)連接，能夠?yàn)楦又悄艿脑O(shè)計(jì)、操作、維護(hù)以及高質(zhì)量的服務(wù)提供支持與安全保障。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢3.中國制造2025完備的制造業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新（互聯(lián)網(wǎng)+制造，制造業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)）提出：中國制造20251.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢3.中國制造2025指導(dǎo)思想：堅(jiān)持走中國特色新型工業(yè)化道路，以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國防建設(shè)對(duì)重大技術(shù)裝備的需求為目標(biāo)，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類型人才培養(yǎng)體系，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，培育有中國特色的制造文化，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史跨越。智能制造是“中國制造2025”的主攻方向1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢1.企業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生重大變革中心：以產(chǎn)品為中心-》以市場為中心-》以顧客為中心；組織形式：金字塔組織-》扁平化組織；工作方式：順序工作方式（市場分析-設(shè)計(jì)-工藝-制造）-》行工作方式1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢2.綠色制造將成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征1）綠色設(shè)計(jì)制造2）清潔生產(chǎn)技術(shù)3）拆卸回收技術(shù)4）生態(tài)工廠的循環(huán)制造技術(shù)5）ISO14000環(huán)保管理標(biāo)準(zhǔn)1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢3.設(shè)計(jì)技術(shù)不斷現(xiàn)代化1）設(shè)計(jì)方法和手段的現(xiàn)代化2）新的設(shè)計(jì)思想和方法不斷出現(xiàn)3）由簡單的、具體的、細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向復(fù)雜的總體設(shè)計(jì)和決策4）由單純考慮技術(shù)轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢4.成型制造技術(shù)向精密成型或凈成型的方向發(fā)展1）精密鑄造技術(shù)2）精密塑性成型技術(shù)3）精密連接技術(shù)1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢5.加工制造技術(shù)向著超精密、超高精度以及新一代制造裝備的方向發(fā)展1）超精密加工技術(shù)2）超高速切削3）新一代制造裝備的發(fā)展1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢6.新型加工方法以及復(fù)合工藝不斷發(fā)展1）激光、電子束、離子束、等離子體、微波、超聲波、電液、電磁、高壓水束等新能源或能源載體的引入，形成了多種嶄新的特種加工及高密度能束切割、焊接、熔煉、鍛壓、熱處理，表面保護(hù)等加工工藝。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢6.新型加工方法以及復(fù)合工藝不斷發(fā)展2）超硬材料、高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷、非晶微晶合金、功能材料等新型材料的應(yīng)用，擴(kuò)展了加工對(duì)象、導(dǎo)致某些嶄新加工技術(shù)的產(chǎn)生。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢7.應(yīng)用快速型原型制造技術(shù)的快速制造技術(shù)得到快速發(fā)展和應(yīng)用1）基于三維曲面設(shè)計(jì)的快速設(shè)計(jì)技術(shù)；2）快速三坐標(biāo)測量技術(shù)；3）快速原型制造技術(shù)；4）快速零件制造技術(shù)；4）并行工程。1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢8.虛擬技術(shù)廣泛應(yīng)用1）虛擬設(shè)計(jì)2）虛擬制造

3）虛擬研究開發(fā)中心4）虛擬企業(yè)1.3國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢9.工藝模擬技術(shù)得到迅速發(fā)展10.技術(shù)創(chuàng)新將成為21世紀(jì)企業(yè)競爭的焦點(diǎn)思考與練習(xí)1-1先進(jìn)制造技術(shù)有什么特點(diǎn)？1-2試闡述先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。1-3先進(jìn)制造技術(shù)可分為哪幾類？1-4先進(jìn)制造有哪些關(guān)鍵技術(shù)？第二章現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)2.1設(shè)計(jì)發(fā)展的基本歷程設(shè)計(jì)發(fā)展階段序號(hào)名稱序號(hào)名稱序號(hào)名稱1設(shè)計(jì)方法學(xué)9綠色設(shè)計(jì)17三次設(shè)計(jì)2優(yōu)化設(shè)計(jì)10模塊化設(shè)計(jì)18人機(jī)工程3可靠性設(shè)計(jì)11相似設(shè)計(jì)19健壯設(shè)計(jì)4計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)12虛擬設(shè)計(jì)20精度設(shè)計(jì)5動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)13疲勞設(shè)計(jì)21工程遺傳算法6有限元法14智能工程22設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)7反求工程設(shè)計(jì)15價(jià)值工程23摩擦學(xué)設(shè)計(jì)8工業(yè)造型設(shè)計(jì)16并行設(shè)計(jì)24人工神經(jīng)元計(jì)算方法現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的主要內(nèi)容現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的特點(diǎn)

程式性創(chuàng)造性系統(tǒng)性最優(yōu)性綜合性數(shù)字性2.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign，CAD）：以計(jì)算機(jī)為工具，處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的技術(shù)。CAD技術(shù)包含：①利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品的造型、裝配、工程圖繪制，以及相關(guān)文檔的設(shè)計(jì)；②進(jìn)行產(chǎn)品渲染、動(dòng)態(tài)顯示；③對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工程分析，如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真等。CAD技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展

20世紀(jì)50年代——CAD技術(shù)的萌芽期

20世紀(jì)60年代——CAD技術(shù)的成長期

20世紀(jì)70年代——CAD技術(shù)的發(fā)展期

20世紀(jì)80年代——CAD技術(shù)的普及期

20世紀(jì)90年代——CAD技術(shù)集成化期

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)圖形處理的基本知識(shí)計(jì)算機(jī)輔助圖形處理利用計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存、生成處理和顯示圖形

圖形處理的基本知識(shí)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)按工作方式分為：靜態(tài)自動(dòng)繪圖系統(tǒng)動(dòng)態(tài)交互式繪圖系統(tǒng)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)的組成：硬件：計(jì)算機(jī)主機(jī)、外存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備軟件：圖形軟件、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫及圖形庫、應(yīng)用程序表面模型

線框模型實(shí)體建模CAD系統(tǒng)幾何造型技術(shù)（a）線框模型（b）表面模型（c）實(shí)體模型主要模型類型邊界表示法實(shí)體模型CSG法實(shí)體模型特征造型

特征造型：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)幾何建模+工藝信息（零件的材料、加工精度、表面質(zhì)量、形位誤差等）。其內(nèi)容有：

1)零件的幾何形狀信息；

2)作為加工對(duì)象的孔、溝槽及面等形面特征；

3)有關(guān)形面特征的位置、尺寸及其公差；

4)對(duì)于形面特征的加工規(guī)定(如表面拋光、發(fā)黑等)；

5)形面特征之間的關(guān)聯(lián)；

6)各加工面的表面粗糙度。造型建模技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)1.產(chǎn)品的幾何造型技術(shù)：線框模型、表面（曲面）模型、實(shí)體模型、特征造型2.單一數(shù)據(jù)庫與相關(guān)性設(shè)計(jì)3.CAD與其他CAX系統(tǒng)的集成技術(shù)：CAD與CAE集成、CAD與CAPP/CAM集成、CAD與PDM集成、CAD與ERP集成4.標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)：產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型交換標(biāo)準(zhǔn)”（StandardfortheExchangeofProductModelData，STEP）；ISO標(biāo)準(zhǔn)及其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)1.提高設(shè)計(jì)質(zhì)量2.節(jié)省時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率3.較大幅度地降低成本4.減少設(shè)計(jì)人員工作量計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件與應(yīng)用

CAD系統(tǒng)的軟件分為三個(gè)層次系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、圖形接口及接口標(biāo)準(zhǔn)

支撐軟件：計(jì)算機(jī)分析軟件、集成化CAD/CAM軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件應(yīng)用軟件：二次開發(fā)專用軟件CAD/CAPP/CAM集成技術(shù)CAD/CAM集成系統(tǒng)模式

2.3計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)CAPP技術(shù)2.3.1CAPP概述傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)存在缺點(diǎn)：對(duì)工藝設(shè)計(jì)人員要求高；工作量大，效率低下；無法利用CAD的圖形、數(shù)據(jù)；難以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；信息不能共享。發(fā)展史：最早研究的國家是挪威。1969年正式推出世界上第一個(gè)CAPP系統(tǒng)AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是CAM-I于1976年推出的CAM-I’SAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)。CAPP（computeraidedprocessplanning,計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)）CAPP概述CAPP作用：通過向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程。系統(tǒng)名稱適用零件類型系統(tǒng)功能開發(fā)者時(shí)間CAPP回轉(zhuǎn)、菱形工藝過程美國CAM-11976MIPLAN回轉(zhuǎn)、菱形工藝過程、NC程序荷蘭1980TIPPS菱形工藝過程美國普度大學(xué)1984IDEF回轉(zhuǎn)體工藝過程西班牙赫羅納大學(xué)2007國外一些著名的CAPP系統(tǒng)國內(nèi)CAPP研究動(dòng)態(tài)武漢開目CAPP軟件，基于知識(shí)決策的智能化工藝設(shè)計(jì)軟件；清華天河CAPP軟件系統(tǒng)，采用交互式的設(shè)計(jì)方式，對(duì)于數(shù)據(jù)的管理和集成更重視；金葉CAPP系統(tǒng)，以結(jié)構(gòu)化、模型化的產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)為核心、工藝設(shè)計(jì)與管理一體化的CAPP系統(tǒng)；天喻的“InteCAPP”及上海SIPM公司的“SIPM-CAPP”；華天軟件

WIT-CAPPCAPP系統(tǒng)基本原理派生式：利用零件的相似性來檢索已有工藝規(guī)程的一種軟件系統(tǒng)創(chuàng)成式：能綜合零件加工信息，自動(dòng)為—個(gè)新零件創(chuàng)造工藝規(guī)程的軟件系統(tǒng)綜合式：也稱半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，它綜合了派生式CAPP與創(chuàng)成式CAPP方法和原理，采取派生與自動(dòng)決策相結(jié)合的方法生成工藝規(guī)程，即采用派生法生成零件加工工藝流程，采用創(chuàng)成法自動(dòng)進(jìn)行各加工工序的決策CAPP系統(tǒng)發(fā)展趨勢①集成化趨勢：除了與CAD和CAM集成，還應(yīng)能與制造自動(dòng)化系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)以及質(zhì)量檢測與控制系統(tǒng)等集成②通用化趨勢：使CAPP系統(tǒng)各工藝設(shè)計(jì)模塊與系統(tǒng)所需的工藝數(shù)據(jù)與知識(shí)完全獨(dú)立③智能化趨勢：專家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)元理論、模糊理論、黑板推理與實(shí)例推理等方法用于CAPP系統(tǒng)的開發(fā)CAM技術(shù)CAM是計(jì)算機(jī)輔助制造（ComputerAidedManufacturing）的簡稱，是指利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備管理控制和操作，完成產(chǎn)品的加工制造。CAM有狹義和廣義的兩個(gè)概念。CAM技術(shù)狹義CAM指的是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)，它包括CAPP、NC編程、工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂等。廣義CAM指利用計(jì)算機(jī)輔助從毛坯到產(chǎn)品制造全過程的所有直接與間接的活動(dòng)，包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、物流過程的運(yùn)行控制、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制、物料需求計(jì)劃、成本控制、庫存控制等。CAD/CAM集成系統(tǒng)CAD／CAM集成系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)CAD／CAM系統(tǒng)集成方式①專用數(shù)據(jù)交換接口方式②中性文件數(shù)據(jù)交換接口方式：IGES、STEP標(biāo)準(zhǔn)格式文件③基于工程數(shù)據(jù)庫的集成方式④基于PDM系統(tǒng)的集成方式基于工程數(shù)據(jù)庫的集成方式CAD／CAM系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)①產(chǎn)品建模技術(shù)②產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)③產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)①IGES標(biāo)準(zhǔn)②STEP標(biāo)準(zhǔn)IGES數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)1.國外軟件Unigraphics（UG）Pro/Engineer(Creo)