先進(jìn)制造技術(shù) 課件 第一章 先進(jìn)制造技術(shù)概論

第一章先進(jìn)制造技術(shù)概論IntroductiontoAdvancedManufacturingTechnology先進(jìn)制造技術(shù)Contents1.1制造業(yè)的發(fā)展與地位1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位1.4本章小結(jié)1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類課程概況1.1先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology，簡稱為AMT）是指微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說，就是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。-4-數(shù)控激光切割超精密銑削半導(dǎo)體芯片制造機(jī)加工設(shè)備1.1課程概況第一章：先進(jìn)制造技術(shù)概論介紹了制造業(yè)的發(fā)展與地位、先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類，強(qiáng)調(diào)了先進(jìn)制造業(yè)的重要性。-5-先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域近年我國制造業(yè)增值情況1.1課程概況第二章：先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)深入探討了先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的核心理念、獨(dú)特屬性及其構(gòu)建的技術(shù)體系，詳細(xì)剖析了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、面向制造的優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、反求工程、綠色設(shè)計(jì)以及拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)等關(guān)鍵領(lǐng)域。-6-AUTOCAD拓?fù)鋬?yōu)化過程測(cè)量反饋1.1課程概況第三章：先進(jìn)成形技術(shù)介紹了先進(jìn)成形技術(shù)，其是現(xiàn)在制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，包括精密鑄造技術(shù)、精密塑性成形技術(shù)、先進(jìn)連接技術(shù)以及增材制造技術(shù)等。-7-精密鑄造零件注塑成型電阻點(diǎn)焊技術(shù)（連接技術(shù)）3D打印技術(shù)1.1課程概況第四章：先進(jìn)加工技術(shù)與工藝介紹了常見的先進(jìn)加工技術(shù)與工藝，總體闡述了先進(jìn)加工技術(shù)工藝的內(nèi)涵，以及現(xiàn)有技術(shù)的特點(diǎn)和未來發(fā)展趨勢(shì)，并全面、具體地介紹了各種加工工藝的原理、分類和實(shí)際應(yīng)用等。-8-精密超精密加工技術(shù)特種加工技術(shù)高速超高速技術(shù)微納加工技術(shù)綠色制造技術(shù)生物制造技術(shù)1.1課程概況第五章：先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)涵蓋了制造現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)技術(shù)、先進(jìn)制造中的現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)與設(shè)備、納米級(jí)測(cè)量技術(shù)及先進(jìn)測(cè)量儀器方面的現(xiàn)狀和制約。-9-三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)超聲波測(cè)厚儀光學(xué)影像測(cè)量儀AFM裝置設(shè)備STM裝置設(shè)備激光掃描熒光共焦顯微鏡1.1課程概況第六章：先進(jìn)制造系統(tǒng)主要介紹了智能制造系統(tǒng)(IM)、敏捷制造系統(tǒng)(AM)、并行工程、虛擬制造系統(tǒng)(VM)、精益生產(chǎn)系統(tǒng)(LP)、全能制造系統(tǒng)以及綠色制造系統(tǒng)，并對(duì)先進(jìn)制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。-10-先進(jìn)制造系統(tǒng)分類（按層次結(jié)構(gòu)）實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、智能化、柔性化、生態(tài)化生產(chǎn)，取得經(jīng)濟(jì)收益和市場(chǎng)效果蔚來汽車合肥生產(chǎn)基地1.1課程概況第七章：前沿制造理念面向最前沿的制造技術(shù)需求，以當(dāng)前前沿的高性能制造技術(shù)和極端制造技術(shù)內(nèi)容為例，探討了前沿制造理念及其技術(shù)內(nèi)涵與應(yīng)用。-11-海爾互聯(lián)工廠光刻機(jī)真空磁浮列車盾構(gòu)機(jī)制造1.1課程概況制造業(yè)的發(fā)展與地位1.21.2.1制造、制造技術(shù)和制造業(yè)1.2.2制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位1.2.3傳統(tǒng)制造業(yè)的困境與現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展1.制造(Manufacturing)按照需求，運(yùn)用主觀掌握的知識(shí)和技能借助手工或可以利用的客觀物質(zhì)工具，采用有效的方法，將原材料轉(zhuǎn)化為最終物質(zhì)產(chǎn)品，并投放市場(chǎng)的全過程。1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-13-制造、制造技術(shù)和制造業(yè)的定義2.制造技術(shù)(ManufacturingTechnology)完成制造活動(dòng)所需的一切手段的總和，是將原材料和其他生產(chǎn)要素經(jīng)濟(jì)合理地轉(zhuǎn)化為可直接使用的、具有較高附加值的成品/半成品和技術(shù)服務(wù)的技術(shù)群。-14-制造、制造技術(shù)和制造業(yè)的定義1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-15-3.制造業(yè)（manufacturingindustries）所有與制造有關(guān)的企業(yè)機(jī)構(gòu)的總體。是將制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、技術(shù)、信息和人力等），通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用與利用的工業(yè)品與生活消費(fèi)品的行業(yè)制造、制造技術(shù)和制造業(yè)的定義1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-16-人類文明的發(fā)展與制造業(yè)的進(jìn)步密切相關(guān)。石器時(shí)代青銅器、鐵器時(shí)代第一次工業(yè)革命傳統(tǒng)制造業(yè)及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位在石器時(shí)代，人類利用天然石料制作勞動(dòng)工具；到青銅器、鐵器時(shí)代，人們開始采礦、冶煉鑄鍛工具、織布；直到1765年，瓦特改良蒸汽機(jī)，紡織業(yè)、機(jī)器制造業(yè)才取得革命性的變化，引發(fā)了第一次工業(yè)革命-17-第二次工業(yè)革命：人類開始進(jìn)入電氣時(shí)代，并在信息革命、資訊革命中達(dá)到頂峰。發(fā)電站傳統(tǒng)制造業(yè)及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位第三次工業(yè)革命：人類進(jìn)入科技時(shí)代，生物克隆技術(shù)的出現(xiàn)，航天科技的出現(xiàn)，也即生物科技與產(chǎn)業(yè)革命。早期計(jì)算機(jī)-18-第四次工業(yè)革命是以人工智能、新材料技術(shù)、分子工程、石墨烯、虛擬現(xiàn)實(shí)、量子信息技術(shù)、可控核聚變、清潔能源以及生物技術(shù)為技術(shù)突破口的工業(yè)革命。傳統(tǒng)制造業(yè)及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-19-自然科學(xué)的進(jìn)步促進(jìn)了新技術(shù)的發(fā)展和傳統(tǒng)技術(shù)的革新、發(fā)展及完善，產(chǎn)生了各種新興技術(shù)新興材料技術(shù)新切割加工技術(shù)大型發(fā)電和傳輸技術(shù)核能技術(shù)微電子技術(shù)激光技術(shù)現(xiàn)代制造業(yè)及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-20-回顧制造技術(shù)的發(fā)展，從蒸汽機(jī)出現(xiàn)到今天，主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：機(jī)器代替手工作坊形成工廠單件生產(chǎn)到大量生產(chǎn)柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)現(xiàn)代制造業(yè)及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-21-傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)有如下特點(diǎn)：①單件小作坊式生產(chǎn)加高度的個(gè)人制造技巧，大量的機(jī)械化剛性規(guī)模生產(chǎn)加一體

化的組織生產(chǎn)模式，同時(shí)具有細(xì)化的專業(yè)分工。②制造技術(shù)的界限分明及其專業(yè)的相互獨(dú)立。③制造技術(shù)一般僅指加工制造的工藝方法。④制造技術(shù)一般只能控制生產(chǎn)過程中的物料流和能量流。現(xiàn)代制造業(yè)及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-22-現(xiàn)代制造及其技術(shù)的形成和發(fā)展有如下特點(diǎn)：1.在市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下，制造的生產(chǎn)規(guī)模沿著以下方向發(fā)展：2.在科技高速發(fā)展的推動(dòng)下，制造業(yè)的資源配置：3.生產(chǎn)方式上：小批量少品種大批量多品種變批量勞動(dòng)密集型設(shè)備密集型信息密集型知識(shí)密集型手工機(jī)械化單機(jī)自動(dòng)化剛性流水自動(dòng)化生產(chǎn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線智能自動(dòng)化現(xiàn)代制造及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-23-4.在制造技術(shù)和工藝方法上：①重視必不可少的輔助工序

②重視工藝裝備③重視物流、檢驗(yàn)、包裝及儲(chǔ)藏④不斷吸收微電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化等高新技術(shù)成果裝配組裝自動(dòng)化數(shù)字化工廠現(xiàn)代制造及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-24-5.引入工業(yè)工程和并行工程(ConcurrentEngineering，CE)概念，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)化及其技術(shù)和管理的集成，將技術(shù)和管理有機(jī)地結(jié)合在一起，引入先進(jìn)的管理模式，使制造技術(shù)及制造過程成為覆蓋整個(gè)產(chǎn)品生命周期。傳統(tǒng)系統(tǒng)工程與并行工程對(duì)比圖現(xiàn)代制造及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-25-先進(jìn)制造業(yè)具有制造技術(shù)水平高、產(chǎn)品附加值高、管理水平領(lǐng)先、整體競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯等顯著特征?，F(xiàn)代制造及其技術(shù)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-26-制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基，在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中一直處于十分重要的地位，是國民經(jīng)濟(jì)收入的重要來源。制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位2010-2019年中國制造業(yè)增加值記占GDP比重制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)增長的發(fā)動(dòng)機(jī)、是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的基本載體、吸納勞動(dòng)力的重要途徑、國際貿(mào)易的主力軍、是國家安全的重要保障、提高人民生活水平的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。-27-技術(shù)革命挑戰(zhàn)：需由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型、知識(shí)密集型轉(zhuǎn)變，推動(dòng)自動(dòng)化、智能化制造。技術(shù)密集型勞動(dòng)密集型傳統(tǒng)制造業(yè)的困境與現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位-28-市場(chǎng)需求變化：趨向柔性制造，從大批量向多品種、變批量生產(chǎn)，以適應(yīng)多樣化需求。柔性制造系統(tǒng)傳統(tǒng)制造業(yè)的困境與現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位信息時(shí)代影響：信息成為制造業(yè)主導(dǎo)因素，缺乏新型信息制造觀將導(dǎo)致淘汰。5G+制造傳統(tǒng)制造業(yè)的困境與現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展-29-環(huán)境保護(hù)挑戰(zhàn)：需注重污染防治，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降耗、減污，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。工業(yè)廢氣排放1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位傳統(tǒng)制造業(yè)的困境與現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展-30-全球化市場(chǎng)：跨國集團(tuán)威脅本土制造企業(yè)生存，需要應(yīng)對(duì)國際化競(jìng)爭(zhēng)。我國制造業(yè)近年發(fā)展1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位傳統(tǒng)制造業(yè)的困境與現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展-31-戰(zhàn)略應(yīng)對(duì)：政府和企業(yè)界正在進(jìn)行制造技術(shù)、模式和管理技術(shù)的劇烈變革?！笆濉背删脱捕Y1.2制造業(yè)的發(fā)展與地位先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類1.31.2.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出背景1.2.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)1.2.3先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成與分類先進(jìn)制造技術(shù)的提出背景1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類-33-先進(jìn)制造技術(shù)作為一個(gè)專用名詞出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代末。先進(jìn)制造技術(shù)是集機(jī)械工程技術(shù)、電子信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)等為一體的眾多先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類-34-主題化、個(gè)性化、多樣化需求市場(chǎng)動(dòng)態(tài)多變，產(chǎn)品更新速度加快生產(chǎn)模式向多品種、小批量、單件化、柔性化轉(zhuǎn)變消費(fèi)趨勢(shì)制造業(yè)進(jìn)步推動(dòng)全球參與形成全球大市場(chǎng)和激烈競(jìng)爭(zhēng)經(jīng)濟(jì)全球化加速產(chǎn)業(yè)國際分工全球產(chǎn)業(yè)調(diào)整更新技術(shù)，滿足消費(fèi)者需求適應(yīng)市場(chǎng)變化，贏得競(jìng)爭(zhēng)提高企業(yè)利潤，加強(qiáng)合作與協(xié)作制造業(yè)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景-35-制造業(yè)走向科學(xué)發(fā)展，吸收各領(lǐng)域成果實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)科學(xué)發(fā)展20世紀(jì)80年代起，高新技術(shù)不斷涌現(xiàn)計(jì)算機(jī)、微電子、信息、自動(dòng)化技術(shù)促進(jìn)了制造業(yè)發(fā)展高新技術(shù)應(yīng)用改變了現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、工藝裝備和管理體系制造業(yè)發(fā)展為技術(shù)密集型、知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型科學(xué)技術(shù)發(fā)展背景1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類-36-世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)(WCED)于1987年向聯(lián)合國42屆大會(huì)遞交的報(bào)告《我們共同的未來》正式提出了“可持續(xù)發(fā)展”的思路。其定義是：“既滿足當(dāng)代人的需求，又不對(duì)子孫后代滿足其需要的生存環(huán)境構(gòu)成危害的發(fā)展?！笔澜缳Y源研究所于1992年對(duì)可持續(xù)發(fā)展給出了更簡潔明確的定義：即建立產(chǎn)生極少廢料和污染物的工藝或技術(shù)系統(tǒng)。花園式電廠封閉煤場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類-37-“主體技術(shù)群、支撐技術(shù)群、制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施”三部分只有相互聯(lián)系、相互促進(jìn)，才能發(fā)揮整體的各功能效益，每個(gè)部分均不可或缺可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類-38-先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類-39-先進(jìn)設(shè)計(jì)方法與技術(shù)①有限元分析國家級(jí)綠色制造產(chǎn)業(yè)園先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)高性能制造中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)反求工程綠色設(shè)計(jì)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)②-40-先進(jìn)成型技術(shù)粉末冶金機(jī)械成形壓機(jī)激光選區(qū)熔化金屬3D打印先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類精密鑄造技術(shù)精密塑性成形技術(shù)先進(jìn)連接技術(shù)增材制造技術(shù)-41-超精密加工技術(shù)高速超高速切削技術(shù)特種加工技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)與工藝③車削飛秒激光微加工先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類微細(xì)及微納加工技術(shù)綠色制造技術(shù)生物制造技術(shù)④-42-精密測(cè)量技術(shù)無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用材料分析技術(shù)納米尺度的檢測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)超聲無損檢測(cè)激光干涉儀工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類儲(chǔ)能系統(tǒng)生產(chǎn)線⑥⑤-43-先進(jìn)制造系統(tǒng)先進(jìn)制造理念機(jī)器人正在全自動(dòng)化組裝電機(jī)先進(jìn)制造系統(tǒng)工程公共研發(fā)平臺(tái)先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.3先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)與分類本章小結(jié)1.41.4

本章小結(jié)-