機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)電子教案(張世昌)-7

1、MMT1本章要點(diǎn)制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展精密加工與超精密加工非傳統(tǒng)加工方法先進(jìn)制造技術(shù)MMT2MMT3 表1-1 三種自動(dòng)化形式比較比較項(xiàng)目剛性自動(dòng)化柔性自動(dòng)化綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品制造周期 除左外，提高設(shè)計(jì)工作與管理工作效率和質(zhì)量，提高對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力控制對(duì)象物流物流物流，信息流特點(diǎn) 通過機(jī)、電、液氣等硬件控制方式實(shí)現(xiàn)，因而是剛性的，變動(dòng)困難 以硬件為基礎(chǔ)，以軟件為支持，改變程序即可實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)變，因而是柔性的 不僅針對(duì)具體操作和工人的體力勞動(dòng)，而且涉及腦力勞動(dòng)以及設(shè)計(jì)、經(jīng)營

2、管理等各方面典型系統(tǒng)與裝備 自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床，機(jī)械手，自動(dòng)生產(chǎn)線 NC機(jī)床，加工中心，工業(yè)機(jī)器人，DNC，F(xiàn)MC，F(xiàn)MS CAD/CAM系統(tǒng)，MRP，CIMS應(yīng)用范圍大批大量生產(chǎn)多品種、中小批量生產(chǎn)各種生產(chǎn)類型關(guān)鍵技術(shù) 繼電器程序控制技術(shù)，經(jīng)典控制論 數(shù)控技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制，GT，現(xiàn)代控制論 系統(tǒng)工程，信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，管理技術(shù)MMT4 圖7-1 汽車后橋齒輪箱加工自動(dòng)線剛性自動(dòng)化20年代MMT5 柔性自動(dòng)化50年代圖7-2 焊接機(jī)器人綜合自動(dòng)化70年代圖7-3 綜合自動(dòng)化MMT6123LCTTBQTBTT （7-1）式中 TTLC 生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需總時(shí)間； B 批數(shù)； Q 批量； T1

3、單件工時(shí)； T2 每批產(chǎn)品所需生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間（包括原材料訂 貨時(shí)間，制定生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)間，工藝裝備調(diào)整 時(shí)間 ）； T3 每種產(chǎn)品所需設(shè)計(jì)及生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間（產(chǎn)品設(shè) 計(jì)，工藝設(shè)計(jì)，工藝裝備設(shè)計(jì)與制造）。MMT7321LCTTTTQBQ（7-2）式中 TLC 生產(chǎn)每件產(chǎn)品所需平均時(shí)間 式（1-2）即為 Groover 產(chǎn)品壽命周期模型 TLC 是一個(gè)綜合指標(biāo)，減小 TLC 常被作為生產(chǎn)活動(dòng)追求的目標(biāo)式（1-1）兩邊除以 BQ ，得到：剛性自動(dòng)化：著眼降低 T1柔性自動(dòng)化：著眼降低 T1 和T2（部分）綜合自動(dòng)化：同時(shí)減小 T1、T2 、T3，特別是 T2 和 T3 ，因而在多品種、中小批量生產(chǎn)中具有重要意

4、義MMT8本節(jié)僅討論中小批量生產(chǎn)中廣泛使用的柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing SystemFMS） q 柔性制造系統(tǒng)的組成 圖7-4 FMS的組成自動(dòng)倉庫工廠計(jì)算機(jī)中央計(jì)算機(jī)物流控制計(jì)算機(jī)運(yùn)輸小車加工單元1加工單元2加工單元n信 息 傳 輸 網(wǎng) 絡(luò)工夾具站MMT9q 加工單元CNC（MC）機(jī)床工作臺(tái)架（暫存工件）機(jī)器人或托盤交換裝置檢測(cè)、監(jiān)控裝置設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測(cè)（圖7-5） 傳感器群信號(hào)采集預(yù)處理特征提取狀態(tài)識(shí)別診斷決策預(yù)維修決策監(jiān)控檢測(cè)報(bào)告正常狀態(tài)模式預(yù)診斷知識(shí)庫預(yù)維修知識(shí)庫學(xué)習(xí)訓(xùn)練匹配狀態(tài)異常報(bào)警預(yù)知故障報(bào)警輸出圖7-5 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測(cè)框圖MMT10

5、鉆頭破損檢測(cè)器內(nèi)存有以往采集的鉆頭破損的信號(hào)或鉆頭破損模擬信號(hào)，與檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)鉆頭破損被確認(rèn)后，發(fā)出換刀信號(hào)。加工過程監(jiān)控與檢測(cè)重點(diǎn)是刀具磨損、破損監(jiān)控與檢測(cè)。圖7-6為聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置示意圖。加工過程中，一旦鉆頭破損，聲發(fā)射傳感器檢測(cè)到鉆頭破損信號(hào)，將其送至鉆頭破損檢測(cè)器進(jìn)行處理。鉆頭破損檢測(cè)器圖7-6 聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置系統(tǒng)圖交換機(jī)床控制器工件折斷工作臺(tái)聲發(fā)射傳感器破損信號(hào)MMT11q 物料傳輸系統(tǒng)又稱立體倉庫或自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieva1 System一ASRS），由高層料架 、堆垛機(jī)、控制計(jì)算機(jī)和物料識(shí)別裝置等組成。具

6、有自動(dòng)化程度高、料位空間尺寸和額定存放重量大、料位總數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求擴(kuò)展、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。 自動(dòng)倉庫（圖7-7）圖7-7 自動(dòng)倉庫運(yùn)輸小車出入庫裝卸站堆垛機(jī)料架MMT12 傳輸裝置 滾式鏈?zhǔn)剑▊魉蛶в捎谌嵝圆睿壳拜^少使用）帶式有軌無軌（AGV）固定路線隨機(jī)路線電磁式（圖7-8）光電式（圖7-9）傳送帶運(yùn)輸小車機(jī)器人固定式機(jī)器人行走式機(jī)器人MMT13轉(zhuǎn)向舵比較放大電路信號(hào)拾取線圈引導(dǎo)電纜圖7-8 電磁引導(dǎo)原理在地面上埋設(shè)引導(dǎo)電纜，并通以510kHz的低壓電流。小車上裝有對(duì)稱的一組信號(hào)拾取線圈。當(dāng)小車偏向右方時(shí)，右方的感應(yīng)信號(hào)減弱，左方的增強(qiáng)，控制器根據(jù)這些信號(hào)的強(qiáng)弱，控制小車的舵輪。電磁導(dǎo)向

7、方式原理（圖7-8）MMT14沿小車預(yù)定路徑在地面上粘貼易反光的反光帶（鋁帶或尼龍帶），小車上裝有發(fā)光器和受光器。發(fā)出的光經(jīng)反光帶反射后由受光器接受，并將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)控制小車的舵輪。 光學(xué)引導(dǎo)方式原理（圖7-9）信號(hào)孔感光元件光道光源反光帶圖7-9 光學(xué)引導(dǎo)原理MMT15切屑處理系統(tǒng)斷屑 加工部位封閉排屑 機(jī)床、工夾具設(shè)計(jì)要便于排屑 冷卻液沖，或壓縮空氣吹切屑輸送（通常采用地下輸送管道）切屑再處理（打包）MMT16工廠計(jì)算機(jī)：制定、修改、更新生產(chǎn)（作業(yè)）計(jì)劃； 對(duì)中央計(jì)算機(jī)和物流計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。單元控制器：監(jiān)視與控制機(jī)床加工、檢測(cè)、上下料 物流計(jì)算機(jī)：根據(jù)工廠計(jì)算機(jī)制定的作業(yè)計(jì)劃對(duì)自動(dòng)

8、倉 庫、堆垛機(jī)、緩沖站、運(yùn)輸小車等進(jìn)行監(jiān) 視與控制。中央計(jì)算機(jī)：根據(jù)工廠計(jì)算機(jī)制定的作業(yè)計(jì)劃對(duì)各加工 單元進(jìn)行監(jiān)視與控制。信息傳輸網(wǎng)絡(luò)：在控制計(jì)算機(jī)與單元控制器之間進(jìn)行信 息傳遞。q 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)MMT17 JCS-FMS-1控制級(jí)結(jié)構(gòu)中央管理計(jì)算機(jī)FM-11AD2+物流控制計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)LAN文件庫自動(dòng)編程機(jī)單元控制機(jī)CNC車床CNC磨床單元控制機(jī)立式MC臥式MC單元控制機(jī)CNC車床管理級(jí)單元級(jí)設(shè)備級(jí)MMT18q FMS特點(diǎn)除毛坯準(zhǔn)備與毛坯安裝外全部自動(dòng)化可在不停機(jī)的條件下實(shí)現(xiàn)加工工件的自動(dòng)轉(zhuǎn)換24小時(shí)運(yùn)行，只一班有人生產(chǎn)零件的品種由4至100種不等（2030種居多）生產(chǎn)零件的批量由40至

9、2000件不等（50200件居多）大部分加工對(duì)象為相似零件（個(gè)別例外）可加工多種零件沒有固定的生產(chǎn)節(jié)拍故障可容（一臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)故障，其它機(jī)床可進(jìn)行擬補(bǔ)）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)劃、調(diào)度MMT19q FMS應(yīng)用品種圖7-11 零件品種、批量與自動(dòng)化加工方式010 100 1000 批量10,000 1000 100 10FMLFMCFMS數(shù)控機(jī)床通用機(jī)床剛性線生產(chǎn)柔性產(chǎn)量MMT20圖7-12 飛機(jī)零件加工FMS（ Cincinnati ）1裝卸站 2運(yùn)輸小車 3MC 4切屑處理站 5清洗站 6檢測(cè)站 7手工檢測(cè)站 8計(jì)算機(jī)室 9 小車維修站 10 包裝站q FMS實(shí)例（1）MMT21沖床圖7-13 沖

10、壓FMSq FMS實(shí)例（2）MMT22q 自動(dòng)檢測(cè)內(nèi)容 q 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)q 自動(dòng)檢測(cè)傳感技術(shù)q “十分之一” 與“三分之一”原則MMT23PROCAUTPROCAUTPROCAUTINSPMANPROCAUTINSPMAN反饋信號(hào)PROCAUTINSPMANSORTAUT分類指令q 離線與在線檢測(cè)MMT24q 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）a） b） c） d）圖7-15 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式MMT25 操作控制 編程方法 MMT26 CMM可完成測(cè)量項(xiàng)目 表7-2 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可完成的測(cè)量項(xiàng)目可完成的測(cè)量項(xiàng)目測(cè)量原理尺寸孔徑與孔中心線坐標(biāo)圓柱體軸心線與直徑球心坐標(biāo)與球面半徑平面度兩平面夾角兩平面

11、的平行度兩條線的交點(diǎn)與交角由兩個(gè)給定面坐標(biāo)的差值確定尺寸測(cè)量孔上3點(diǎn)，計(jì)算確定孔徑與孔中心線坐標(biāo)測(cè)量圓柱面上3點(diǎn)，計(jì)算確定軸心線與直徑測(cè)量球面上4點(diǎn)，計(jì)算確定球心坐標(biāo)與球面半徑用3點(diǎn)接觸法測(cè)定，與理想平面比較確定平面度按平面上3個(gè)觸點(diǎn)最小值規(guī)定平面，再計(jì)算夾角根據(jù)兩平面交角確定平行度先確定兩線夾角，再測(cè)定交點(diǎn)MMT27 實(shí)物照片 圖7-16 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)實(shí)物照片MMT28MMT29精密加工 在一定的發(fā)展時(shí)期，加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到較高程度的加工工藝。 超精密加工 在一定的發(fā)展時(shí)期，加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到最高程度的加工工藝。瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī) 鏜孔精度 1mm 20 世紀(jì) 40 年代 最高精度 1m

12、20 世紀(jì) 末 精密加工：0.1m，Ra 0.01m（亞微米加工） 超精密加工： 0.01m ，Ra 0.001m（納米加工）微細(xì)加工 微小尺寸的精密加工 超微細(xì)加工 微小尺寸的超精密加工MMT30 零件 加 工 精 度 表面粗糙度 激光光學(xué)零件 形狀誤差 0.1m Ra 0.010.05m 多面鏡 平面度誤差 0.04m Ra 0.02m 磁頭 平面度誤差 0.04m Ra 0.02m 磁盤 波度 0.01 0.02m Ra 0.02m 雷達(dá)導(dǎo)波管 平面度垂直度誤差 0.1m Ra 0.02m 衛(wèi)星儀表軸承 圓柱度誤差 0.01m Ra 0.002m 天體望遠(yuǎn)鏡 形狀誤差 0.03m Ra

13、0.01m 表7-3 幾種典型精密零件的加工精度 幾種典型精密零件的加工精度（表7-3）精密加工與超精密加工的發(fā)展（圖7-17）MMT31圖7-17 精密加工與超精密加工的發(fā)展（Taniguchi，1983）普通加工精密加工超精密加工超高精密磨床超精密研磨機(jī)離子束加工分子對(duì)位加工車床,銑床卡尺加工設(shè)備測(cè)量?jī)x器精密車床磨床百分尺比較儀坐標(biāo)鏜床坐標(biāo)磨床氣動(dòng)測(cè)微儀光學(xué)比較儀金剛石車床精密磨床光學(xué)磁尺電子比較儀超精密磨床精密研磨機(jī)激光測(cè)長(zhǎng)儀圓度儀輪廓儀激光高精度測(cè)長(zhǎng)儀掃描電鏡電子線分析儀加工誤差（m）10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份MMT3

14、2精密與超精密加工技術(shù)是一個(gè)國家制造業(yè)水平重要標(biāo)志例：美國哈勃望遠(yuǎn)鏡形狀精度0.01m；超大規(guī)模集成電路最小線寬0.1m，日本金剛石刀具刃口鈍圓半徑達(dá)2nm精密加工與超精密加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)和關(guān)鍵例：美國陀螺儀球圓度0.1m，粗糙度Ra0.01m，導(dǎo)彈命中精度控制在50m范圍內(nèi)；英國飛機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片加工誤差從60m降至12m，發(fā)電機(jī)壓縮效率從89%提高到94%；齒形誤差從3-4m減小1m，單位重量齒輪箱扭矩可提高一倍精密加工與超精密加工技術(shù)是新技術(shù)的生長(zhǎng)點(diǎn)精密與超精密加工技術(shù)涉及多種基礎(chǔ)學(xué)科和多種新興技術(shù)，其發(fā)展無疑會(huì)帶動(dòng)和促進(jìn)這些相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展q 精密與超精密加工地位MMT33

15、結(jié)合加工 分類 加工機(jī)理 加工方法示例去除加工電物理加工 電火花加工（電火花成形，電火花線切割）電化學(xué)加工 電解加工、蝕刻、化學(xué)機(jī)械拋光力學(xué)加工 切削、磨削、研磨、拋光、超聲加工、噴射加工熱蒸發(fā)（擴(kuò)散、溶解） 電子束加工、激光加工附著加工注入加工化學(xué) 化學(xué)鍍、化學(xué)氣相沉積電化學(xué) 電鍍、電鑄熱熔化 真空蒸鍍、熔化鍍化學(xué) 氧化、氮化、活性化學(xué)反映電化學(xué) 陽極氧化熱熔化 摻雜、滲碳、燒結(jié)、晶體生長(zhǎng)力物理 離子注入、離子束外延連續(xù)加工熱物理 激光焊接、快速成形化學(xué) 化學(xué)粘接變形加工熱流動(dòng) 精密鍛造、電子束流動(dòng)加工、激光流動(dòng)加工粘滯流動(dòng) 精密鑄造、壓鑄、注塑分子定向 液晶定向表7-4 精密與超精密加工分

16、類MMT34?！斑M(jìn)化”加工原則背吃刀量小于晶粒大小，切削在晶粒內(nèi)進(jìn)行，與傳統(tǒng)切削機(jī)理完全不同。微量切削機(jī)理特種加工與復(fù)合加工方法應(yīng)用越來越多傳統(tǒng)切削與磨削方法存在加工精度極限，超越極限需采用新的方法。q 精密與超精密加工特點(diǎn)MMT35要達(dá)到加工要求，需綜合考慮工件材料、加工方法、加工設(shè)備與工具、測(cè)試手段、工作環(huán)境等諸多因素，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，難度較大。形成綜合制造工藝廣泛采用計(jì)算機(jī)控制、適應(yīng)控制、再線檢測(cè)與誤差補(bǔ)償技術(shù)，以減小人的因素影響，保證加工質(zhì)量。與自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)系緊密精密與超精密加工設(shè)備造價(jià)高，難成系列。常常針對(duì)某一特定產(chǎn)品設(shè)計(jì)（如加工直徑3m射電天文望遠(yuǎn)鏡的超精密車床，加工尺寸小于

17、1mm微型零件的激光加工設(shè)備）。與高新技術(shù)產(chǎn)品緊密結(jié)合加工與檢測(cè)一體化精密檢測(cè)是精密與超精密加工的必要條件，并常常成為精密與超精密加工的關(guān)鍵。MMT36波及工件內(nèi)層，可獲得高精度和好表面質(zhì)量照像機(jī)塑料鏡片、樹脂隱形眼鏡鏡片等應(yīng)用機(jī)理、特點(diǎn)MMT37加工設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)圖7-18 Moore金剛石車床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工件刀具主軸傳動(dòng)帶主軸電機(jī)空氣墊刀具夾持器MMT38車床主軸裝在橫向滑臺(tái)（X軸）上，刀架裝在縱向滑臺(tái)（Z軸）上?？山鉀Q兩滑臺(tái)的相互影響問題，而且縱、橫兩移動(dòng)軸的垂直度可以通過裝配調(diào)整保證，生產(chǎn)成本較低，已成為當(dāng)前金剛石車床的主流布局。 圖7-19 T形布局的金剛石車床X軸滑臺(tái)主軸刀架光路護(hù)罩基

18、座z軸滑臺(tái)周緣護(hù)板T形布局（圖7-19）MMT39金剛石車床主要性能指標(biāo)（表7-5）數(shù)控系統(tǒng)分辯率 /m40020050001000050000. 10.010. 2/1000. 10. 11/1502/100徑向1140軸向1020640720最大車削直徑和長(zhǎng)度 /mm最高轉(zhuǎn)速 r/mm最大進(jìn)給速度mm /min重復(fù)精度(2) / m主軸徑向圓跳動(dòng) / m滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的直線度 / m主軸前靜壓軸承（100mm）的剛度 /（N/m）主軸后靜壓軸承（80mm）的剛度 /（N/m）縱橫滑臺(tái)的靜壓支承剛度 /（N/m）表7-5 金剛石車床主要性能指標(biāo)主軸軸向圓跳動(dòng) / m橫滑臺(tái)對(duì)主軸的垂直度 / mMM

19、T40金剛石刀具a）4 次對(duì)稱軸和（100）晶面L4（100）（110）L2L3（111）b）2 次對(duì)稱軸和（110）晶面c）3 次對(duì)稱軸和（111）晶面圖7-20 八面體的晶軸和鏡晶面MMT41金剛石晶體的（111）晶面面網(wǎng)密度最大，耐磨性最好。（100）與（110）面網(wǎng)的面間距分布均勻；（111）面網(wǎng)的面間距一寬一窄（圖7-21）圖7-21 （111）面網(wǎng)C原子分布和解理劈開面劈開面在距離大的（111）面之間，只需擊破一個(gè)共價(jià)鍵就可以劈開，而在距離小的（111）面之間，則需擊破三個(gè)共價(jià)鍵才能劈開。在兩個(gè)相鄰的加強(qiáng)（111）面之間劈開，可得到很平的劈開面，稱之為“解理”。MMT42單晶金剛石

20、456.46.412AA66A-A35RR=1.6 4.86.46.45B16B-B110120RR=0.51.2B000000000圖7-22 金剛石刀具角度MMT43金剛石車床加工4.5mm陶瓷球圖7-23 金剛石車床及其加工照片MMT44砂輪材料：金剛石，立方氮化硼（CBN）特點(diǎn)：砂輪修整：MMT45進(jìn)給圖7-24 ELID磨削原理電源金剛石砂輪（鐵纖維結(jié)合劑）冷卻液冷卻液電刷ELID（Electrolytic In-Process Dressing）MMT46塑性（延性）磨削 MMT47接觸輪硬磁盤裝在主軸真空吸盤上圖7-25 砂帶磨削示意圖V砂帶砂帶輪卷帶輪F-徑向進(jìn)給f-徑向振動(dòng)精

21、密與超精密砂帶磨削MMT48MMT49幾種常見砂帶磨削方式（圖7-27）圖7-27 幾種砂帶磨削形式a）砂帶無心外圓磨削（導(dǎo)輪式） 工件導(dǎo)輪接觸輪 主動(dòng)輪砂帶工件 接觸輪主動(dòng)輪砂帶b）砂帶定心外圓磨削（接觸輪式）c）砂帶定心外圓磨削（接觸輪式）工件接觸輪主動(dòng)輪砂帶接觸輪砂帶工件d）砂帶內(nèi)圓磨削（回轉(zhuǎn)式）工件支承板主動(dòng)輪砂帶工作臺(tái)e）砂帶平面磨削（支承板式）f）砂帶平面磨削（支承輪式）支承輪工件砂帶接觸輪MMT50砂帶磨削特點(diǎn)1）砂帶與工件柔性接觸，磨粒載荷小，且均勻，工件受力、熱作用小，加工質(zhì)量好（ Ra 值可達(dá) 0.02m）。 3）強(qiáng)力砂帶磨削，磨削比（切除工件重量與砂輪磨耗重量之比）高，有

22、“高效磨削”之稱。 4）制作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用方便。5）可用于內(nèi)外表面及成形表面加工。磨粒規(guī)格涂層粘接劑基帶圖7-28 靜電植砂砂帶結(jié)構(gòu)2）靜電植砂，磨粒有方向性，尖端向上（圖7-28），摩擦生熱小，磨屑不易堵塞砂輪，磨削性能好。MMT51工件小間隙加壓拋光輪懸浮液微粉(磨粒)圖7-29 彈性發(fā)射加工原理拋光輪與工件表面形成小間隙，中間置拋光液，靠拋光輪高速回轉(zhuǎn)造成磨料的“彈性發(fā)射”進(jìn)行加工。游離磨料加工MMT52拋光工具圖7-30 液體動(dòng)力拋光小間隙工件工具運(yùn)動(dòng)方向拋光液磨粒拋光工具活性拋光液圖7-31 機(jī)械化學(xué)拋光小間隙工件工具運(yùn)動(dòng)方向加壓MMT53q 激光測(cè)量MMT54受射透鏡平行光管

23、透鏡邊緣傳感閘門電路計(jì)數(shù)器顯示圖震蕩器伺服系統(tǒng)掃描鏡工件測(cè)定區(qū)光檢測(cè)器激光發(fā)生器采用平行光管透鏡將激光準(zhǔn)確地調(diào)整到多角形旋轉(zhuǎn)掃描鏡上聚焦。通過激光掃描被測(cè)工件兩端，根據(jù)掃描鏡旋轉(zhuǎn)角、掃描鏡旋轉(zhuǎn)速度，透鏡焦距等數(shù)據(jù)計(jì)算出被測(cè)工件的尺寸。 圖7-32 激光掃描尺寸計(jì)量系統(tǒng)激光高速掃描尺寸計(jì)量系統(tǒng)（圖7-32）MMT55雙頻激光測(cè)量（圖7-33）固定反射棱鏡圖7-33 雙頻激光測(cè)量系統(tǒng)原理圖干涉測(cè)量?jī)xf2 +f2f1氦氖激光器軸向強(qiáng)磁場(chǎng)NS1/4波片分光鏡透鏡組f1 f2f1 f2移動(dòng)反射棱鏡f2f2 +f2偏振分光鏡f1f1ff +f2由于移動(dòng)反射棱鏡隨被測(cè)件移動(dòng)，頻率f2變成 f2f2 。兩路反

24、射回來的光經(jīng)偏振分光鏡匯合一起，再經(jīng)反射鏡和干涉測(cè)量?jī)x獲得拍頻信號(hào)，其頻率為：f1（ f2 f2 ）= f + f2 經(jīng)分光鏡，折射一小部分，經(jīng)干涉測(cè)量?jī)x獲得拍頻f（= f1 f2）的參考信號(hào)。大部分激光到偏振分光鏡：垂直線偏振光f1被反射，再經(jīng)固定反射棱鏡反射回來；水平線偏振光 f2全部透射，再經(jīng)移動(dòng)反射棱鏡反射回來。該信號(hào)與參考信號(hào)比較， 獲得f2 的具有長(zhǎng)度單位當(dāng)量的電信號(hào)。由于使用頻率差f 進(jìn)行測(cè)量，使其不受環(huán)境變化影響，可獲得高的測(cè)量精度和測(cè)量穩(wěn)定性。氦氖激光器發(fā)出的激光，在軸向強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生頻率 f1和f2旋向相反的圓偏振光，經(jīng)1/4波片形成頻率f1的垂直線偏振光和頻率f2的水

25、平線偏振光。經(jīng)透鏡組成平行光束。MMT56圖7-34 雙頻激光測(cè)量系統(tǒng)MMT57要求：1 0.01 實(shí)現(xiàn)方法：大、小恒溫間+局部恒溫（恒溫罩，恒溫油噴淋）要求：相對(duì)濕度35%45%，波動(dòng)10% 1% 實(shí)現(xiàn)方法：采用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 要求：10000100級(jí)（100級(jí)系指每立方英尺空氣中所含大于0.5m塵埃個(gè)數(shù)不超過100） 實(shí)現(xiàn)方法：采用空氣過濾器，送入潔凈空氣要求：消除內(nèi)部、隔絕外部振動(dòng)干擾 實(shí)現(xiàn)方法：隔振地基，隔振墊層，空氣彈簧隔振器 q 精密與超精密加工環(huán)境MMT58MMT59熱流動(dòng)加工（火焰，高頻，熱射線，激光）壓鑄，擠壓，噴射，澆注微離子流動(dòng)加工熱表面流動(dòng)粘滯性流動(dòng)摩擦流動(dòng)變形加工(流動(dòng)

26、加工)化學(xué)鍍，氣相鍍（電鍍，電鑄）氧化，氮化（陽極氧化）（真空）蒸鍍，晶體增長(zhǎng)，分子束外延燒結(jié)，摻雜，滲碳，（侵鍍，熔化鍍）濺射沉積，離子沉積（離子鍍）離子濺射注入加工化學(xué)(電化學(xué))附著化學(xué)(電化學(xué))結(jié)合熱附著擴(kuò)散(熔化)結(jié)合物理結(jié)合注入結(jié)合加工(附著加工)車削，銑削，鉆削，磨削蝕刻，化學(xué)拋光，機(jī)械化學(xué)拋光電解加工，電解拋光電子束加工，激光加工，熱射線加工擴(kuò)散去除加工，熔化去除加工離子束濺射去除加工，等離子體加工機(jī)械去除化學(xué)分解電解蒸發(fā)擴(kuò)散與熔化濺射分離加工(去除加工)加工方法加工機(jī)理表7-6 微細(xì)與超微細(xì)加工機(jī)理與加工方法MMT60主要采用銑、鉆和車三種形式，可加工平面、內(nèi)腔、孔和外圓表面。

27、刀具：多用單晶金剛石 車 刀 、 銑 刀 （ 圖 7 -35）。銑刀的回轉(zhuǎn)半徑（可小到5m）靠刀尖相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線的偏移來得到。當(dāng)?shù)毒呋剞D(zhuǎn)時(shí)，刀具的切削刃形成一個(gè)圓錐形的切削面。圖7-35 單晶金剛石銑刀刀頭形狀MMT61微細(xì)機(jī)械加工設(shè)備FANUC ROBO nano Ui 型微型超精密加工機(jī)床（圖7-36） MMT62BX導(dǎo)軌B軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)空氣渦輪主軸刀具C軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工件Z導(dǎo)軌空氣油減振器C C圖7-36 FANUC 微型超精密加工機(jī)床MMT63直接線性驅(qū)動(dòng)（直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)）MMT64圖7-38 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)(YOKOGAWA公司） MMT65表7-7 直線驅(qū)動(dòng)與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)比較 性

28、能 伺服電機(jī)滾珠絲杠 直線驅(qū)動(dòng) 定位精度(m/300mm) 510 0.51.0 重復(fù)定位精度(m) 25 0.10.2 最高速度(m/min) 2050 60200 最大加速度(g) 12 210 壽命(h) 600010000 50000MMT66電極線沿著導(dǎo)絲器中的槽以510mm/min的低速滑動(dòng)，可加工圓柱形的軸（圖7-39）。如導(dǎo)絲器通過數(shù)字控制作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，還可加工出各種形狀的桿件（圖7-40 ）。線放電磨削法（WEDG）圖7-40 WEDG 可加工的各種截形桿圖7-39 WEDG工作原理工件金屬絲導(dǎo)絲器MMT67離子束4. 刻蝕（形成溝槽）5. 沉積（形成電路）6. 剝膜（去除光

29、致抗蝕劑）3. 顯影、烘片（形成窗口）窗口2. 曝光（投影或掃描）掩膜電子束圖7-41 電子束光刻大規(guī)模集成電路加工過程光刻加工（電子束光刻大規(guī)模集成電路）1. 涂膠（光致抗蝕劑）氧化膜光致抗蝕劑基片MMT68圖7-42 電致伸縮微動(dòng)工作臺(tái)XY0Py1Py2Px微動(dòng)工作臺(tái)X運(yùn)動(dòng)： Py1 Py2 Px長(zhǎng)度變化Y運(yùn)動(dòng)： Py1 Py2 Py1長(zhǎng)度變化Z轉(zhuǎn)動(dòng)： Py1 Py2 加工設(shè)備（電子束光刻大規(guī)模集成電路）MMT69利用氬（Ar）離子或其它帶有 10keV 數(shù)量級(jí)動(dòng)能的惰性氣體離子，在電場(chǎng)中加速，以極高速度“轟擊”工件表面，進(jìn)行“濺射”加工。圖7-43 離子碰撞過程模型被排斥Ar離子回彈濺射

30、原子位移原子格點(diǎn)間停留離子一次濺射原子Ar離子二次濺射原子Ar離子格點(diǎn)置換離子位移原子工件表面工件真空MMT70將被加速的離子聚焦成細(xì)束，射到被加工表面上。被加工表面受“轟擊”后，打出原子或分子，實(shí)現(xiàn)分子級(jí)去除加工。離子束濺射去除加工四種工作方式惰性氣體入口陰極中間電極電磁線圈陽極控制電極絕緣子引出電極離子束聚焦裝置擺動(dòng)裝置工件三坐標(biāo)工作臺(tái)圖7-44 離子束去除加工裝置加工裝置見圖2-26。三坐標(biāo)工作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)直線運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)繞水平軸的擺動(dòng)和繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。MMT71離子束濺射去除加工可用于非球面透鏡成形（需要5坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)），金剛石刀具和沖頭的刃磨（圖7-45），大規(guī)模集成電路芯片刻

31、蝕等。圖7-45 離子束加工金剛石制品離子束離子束r = 0.01m預(yù)加工終加工a) 金剛石壓頭r = 0.01m離子束離子束預(yù)加工終加工b) 金剛石刀具離子束濺射去除加工可加工金屬和非金屬材料。MMT72離子束濺射鍍膜加工用加速的離子從靶材上打出原子或分子，并將這些原子或分子附著到工件上，形成“鍍膜”。又被稱為“干式鍍”（圖7-46）離子束源靶濺射材料濺射粒子工件真空?qǐng)D7-46 離子束濺射鍍膜加工離子鍍氮化鈦，即美觀，又耐磨。應(yīng)用在刀具上可提高壽命1-2倍。濺射鍍膜可鍍金屬，也可鍍非金屬。由于濺射出來的原子和分子有相當(dāng)大的動(dòng)能，故鍍膜附著力極強(qiáng)（與蒸鍍、電鍍相比）。MMT73用高能離子（數(shù)十

32、萬KeV）轟擊工件表面，離子打入工件表層，其電荷被中和，并留在工件中（置換原子或填隙原子），從而改變工件材料和性質(zhì)?？捎糜诎雽?dǎo)體摻雜（在單晶硅內(nèi)注入磷或硼等雜質(zhì)，用于晶體管、集成電路、太陽能電池制作），金屬材料改性（提高刀具刃口硬度）等方面。離子束濺射注入加工離子束曝光用在大規(guī)模集成電路制作中，與電子束相比有更高的靈敏度和分辨率。MMT74通常指納米級(jí)（0.1nm100nm）的材料、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量和控制技術(shù)。納米技術(shù)涉及機(jī)械、電子、材料、物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。在達(dá)到納米層次后，決非幾何上的“相似縮小”，而出現(xiàn)一系列新現(xiàn)象和規(guī)律。量子效應(yīng)、波動(dòng)特性、微觀漲落等不可忽略，甚至成為主導(dǎo)

33、因素。納米技術(shù)研究的主要內(nèi)容MMT75q 掃描隧道顯微測(cè)量（STM）AMMT76STM圖7- 48 STM工作過程演示圖7- 47 STM實(shí)物照片 MMT77通過掃描隧道顯微鏡操縱氙原子用35個(gè)原子排出的“IBM”字樣 石墨三維圖像 圖7- 49 用STM移動(dòng)分子組成的IBM字樣圖7- 50 用STM觀察石墨原子排列MMT7824212220 kbaeUdkhej式中 h 普郎克常數(shù)； e 電子電量； ka，k0 系數(shù)。12d試件STM探針Ub圖7-51 STM隧道結(jié)MMT79兩種測(cè)量模式（2）恒電流測(cè)量模式（圖7-52b）：探針在試件表面掃描，使用反饋電路驅(qū)動(dòng)探針，使探針與試件表面之間距離（

34、隧道間隙）不變。此時(shí)探針移動(dòng)直接描繪了試件表面形貌。此種測(cè)量模式隧道電流對(duì)隧道間隙的敏感性轉(zhuǎn)移到反饋電路驅(qū)動(dòng)電壓與位移之間的關(guān)系上，避免了非線性，提高了測(cè)量精度和測(cè)量范圍。b）試件輸出運(yùn)動(dòng)軌跡驅(qū)動(dòng)電路掃描器檢測(cè)電路控制器圖7-52 STM工作原理掃描器檢測(cè)電路a）輸出試件運(yùn)動(dòng)軌跡（1）等高測(cè)量模式（圖7-52a）：探針以不變高度在試件表面掃描，隧道電流隨試件表面起伏而變化，從而得到試件表面形貌信息。MMT80關(guān)鍵技術(shù)：（1）STM探針金屬絲經(jīng)化學(xué)腐蝕，在腐蝕斷裂瞬間切斷電流，獲得尖峰，曲率半徑為10nm左右。圖7-53 STM針尖MMT81（2）隧道電流反饋控制（圖7-54）計(jì)算機(jī)差分比較積分

35、放大比例放大高壓放大A/DXYZ控制信號(hào)設(shè)定電壓前置放大對(duì)數(shù)放大（線性化）探針壓電陶瓷試件圖7-54 隧道電流反饋控制系統(tǒng)原理框圖D/AMMT82（3）納米級(jí)掃描運(yùn)動(dòng)壓電陶瓷掃描管（圖7-55）（4）信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理由軟件完成。XZ陶瓷管金屬膜+UX-UX-UY+UYUZa）LL0b）圖7-55 壓電陶瓷掃描管結(jié)構(gòu)及工作原理當(dāng)陶瓷管內(nèi)壁接地，X軸兩外壁電極電壓相反時(shí)，陶瓷管一側(cè)伸長(zhǎng)，另一側(cè)縮短，形成 X 方 向 掃 描 ( 圖 7 -55b ) 。若兩外壁電極電壓相同，則陶瓷管伸長(zhǎng)或縮短，形成Z方向位移。壓電陶瓷掃描管結(jié)構(gòu)見圖7-55 a ，其工作原理見圖7-55b。MMT83原子力顯微鏡（

36、AFM）A接觸式非接觸式MMT84AFM探針被微力彈簧片壓向試件表面，原子排斥力將探針微微抬起。達(dá)到力平衡。 AFM探針掃描時(shí)，因微力簧片壓力基本不變，探針隨被測(cè)表面起伏。 STM驅(qū)動(dòng)AFM掃描驅(qū)動(dòng)AFM探針STM探針試件微力簧片圖7-56 AFM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖在簧片上方安裝STM探針， STM探針與簧片間產(chǎn)生隧道電流，若控制電流不變，則STM探針與AFM探針（微力簧片）同步位移，于是可測(cè)出試件表面微觀形貌。MMT85圖7-57 AFM實(shí)物照片掃描探針磁盤圖像MMT86 1）以同步加速器放射的短波長(zhǎng)（1nm）X射線作為曝光光源，在厚度達(dá)0.5mm的光致抗蝕劑上生成曝光圖形的三維實(shí)體； 2）用曝光蝕刻

37、圖形實(shí)體作電鑄模具，生成鑄型； 3）以生成的鑄型作為模具，加工出所需微型零件。X射線曝光腐蝕溶解抗蝕劑電鑄鑄型注射成形零件圖7-58 LIGA制作零件過程MMT87圖7-59 LIGA工作現(xiàn)場(chǎng)MMT88 50 m 圖7-60 X射線刻蝕的三維實(shí)體LIGA特點(diǎn)LIGA代表產(chǎn)品及應(yīng)用MMT89MMT90MMT91q 非傳統(tǒng)加工方法特點(diǎn)MMT92機(jī)械過程q 非傳統(tǒng)加工方法分類按加工機(jī)理和采用的能源劃分）熱學(xué)過程電化學(xué)過程化學(xué)過程MMT93復(fù)合過程工件（陶瓷滾柱）磁性材料磁極振動(dòng)運(yùn)動(dòng)圖7-61 磁力拋光示意圖NSMMT94q 發(fā)展趨勢(shì)圖7-62 EI 收錄文章數(shù)比較70年代80年代90年代208411

38、04232142244424214441321252353316激光加工 電火花加工 超聲加工 電化學(xué)加工圖7-62反映了學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)幾種非傳統(tǒng)加工方法的關(guān)注程度。MMT95q 工作原理：利用工具電極與工件電極之間脈沖性火花放電，產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，工件材料被熔化和氣化。同時(shí)，該處絕緣液體也被局部加熱，急速氣化，體積發(fā)生膨脹，隨之產(chǎn)生很高的壓力。在這種高壓作用下，已經(jīng)熔化、氣化的材料就從工件的表面迅速被除去（圖7-63）。 4個(gè)階段： 1）介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道； 2）火花放電產(chǎn)生熔化、氣化、熱膨脹； 3）拋出蝕除物； 4）間隙介質(zhì)消電離（恢復(fù)絕緣狀態(tài)）。 圖7-63 電火花加工原理圖進(jìn)給

39、系統(tǒng)放電間隙工具電極工件電極直流脈沖電源工作液RealMMT96圖7-64 電火花加工機(jī)床MMT97q 工作要素MMT98q 電火花加工類型圖7-65 電火花線切割原理圖XY儲(chǔ)絲筒導(dǎo)輪電極絲工件RealRealRealMMT99 圖7-66 快走絲電火花線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)原理圖1-走絲溜板 2-卷絲筒 3-電極絲 4-絲架 5-下絲臂 6-上絲臂 7-導(dǎo)絲輪 8-工作液噴嘴 9-工件 10-絕緣墊塊 11、16伺服電機(jī) 12-工作臺(tái) 13-溜板 14-伺服電機(jī)電源 15-數(shù)控裝置 16-脈沖電源MMT100走絲作單方向運(yùn)動(dòng)，多用銅絲，為一次性使用，走絲速度一般低于0.2m/min，電極絲走絲平穩(wěn)無

40、震動(dòng)，損耗小，因此加工精度高，表面粗糙度值低，但其導(dǎo)向、張緊機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。圖7-67 慢走絲電火花線切割機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理圖1-溜板 2-絕緣墊塊 3、13-伺服電機(jī) 4-工作臺(tái) 5-放絲卷筒 6、11-導(dǎo)絲輪和旅緊機(jī)構(gòu) 7-導(dǎo)向裝置 8-工作液噴嘴 9-工件 10-脈沖電源 12-收絲卷筒 14-數(shù)控裝置 15-伺服電機(jī)電源 MMT101電火花線切割機(jī)床（快走絲）圖7-68 電火花線切割加工加工過程顯示MMT102電火花線切割機(jī)床（慢走絲）垂直走絲水平走絲MMT103q 電火花加工特點(diǎn)q 電火花加工應(yīng)用MMT104工作原理：工件接陽極，工具（銅或不銹鋼）接陰極，兩極間加直流電壓624V，極間保持

41、0.11mm間隙。在間隙處通以 660m/S高速流動(dòng)電解液，形成極間導(dǎo)電通路，工件表面材料不斷溶解，溶解物及時(shí)被電解液沖走。工具陰極不斷進(jìn)給，保持極間間隙。 圖7-69 電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽極陰極進(jìn)給工具陰極MMT105q 電解加工特點(diǎn)q 電解加工應(yīng)用MMT106 q 電解磨削（圖7-70）導(dǎo)電磨輪電解液電刷工作臺(tái)工件絕緣板導(dǎo)電基體磨料陽極膜圖7-70 電解磨削原理圖MMT107圖7-71 電子束加工原理圖控制柵極加速陽極電子束斑點(diǎn)旁熱陰極聚焦系統(tǒng)工件工作臺(tái)工作原理（圖7-71）MMT108q 特點(diǎn)及應(yīng)用MMT109q 工作原理（圖7-72）電源RealMMT110混合氣體：氦

42、約80%，氮約15%， CO2 約5%通過高壓直流放電進(jìn)行激勵(lì)波長(zhǎng)10.6m，為不可見光能量效率5% 15%反射凹鏡反射平鏡電極放電管CO2氣體冷卻水進(jìn)口冷卻水出口激光高壓直流電源圖7-73 CO2激光器示意圖q 激光器MMT111q 激光加工特點(diǎn)MMT112q 激光加工應(yīng)用圖7-74 焦點(diǎn)位置對(duì)孔形狀影響RealMMT113RealRealMMT114圖7-76 激光焊接圖7-75 激光切割MMT115q 工作原理（圖7-77） 變幅桿超聲波發(fā)生器圖7-77 超聲波加工原理圖振動(dòng)方向工具換能器工作液噴嘴工件RealMMT116圖7-78 超聲波加工機(jī)床圖7-79 超聲波加工樣件MMT117q

43、 超聲波加工特點(diǎn)及應(yīng)用MMT118q 工作原理：q 加工裝置（圖7-80）q 噴嘴材料及工作條件（表7-11） 項(xiàng)目 材料 孔徑/mm 至工件距離/mm 噴射角度/ 參數(shù)金剛石，藍(lán)寶石，淬火鋼0.0750.42.550030表7-11 噴嘴材料及工作條件圖7-80 水噴射加工裝置示意圖噴嘴閥控制器蓄能器供水器過濾器泵增壓器液壓裝置排水器工件射流d利用超高壓水（或水與磨料的混合液）對(duì) 工 件 進(jìn) 行 切 割（或打孔），又稱高 壓 水 切 割 ， 或“水刀”。MMT119q 工藝參數(shù)（表7-12，表7-13） 表7-12 水噴射加工常用工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 常用值 工藝參數(shù) 常用值 壓力/MPa 7

44、0450 噴射力/N 45135 流速/m/s 300900 功率/kW 1040 流量/L/s 2.5 7.5 磨料耗量/kg/min 0.10.3工藝參數(shù)、效率、精度 石材 玻璃 ABS塑料 皮革 工件厚度/mm 25 12 2.8 4.45 噴嘴孔徑/mm 0.3 0.3 0.1 0.1 流體壓力/MPa 400 400 258 300 切割速度/m/min 0.1 0.1 0.85 0.55 切縫寬度/mm 0.5 0.5 0.2 0.2 切割精度/mm 0.05 0.05 表面粗糙度/m Ra12.5 Ra12.5 表7-13 幾種材料高壓水切割參數(shù)MMT120MMT121AMT首先

45、由美國于20世紀(jì)80年代末提出長(zhǎng)期以來，美國政府只對(duì)基礎(chǔ)研究、衛(wèi)生健康、國防技術(shù)等給予經(jīng)費(fèi)支持，而對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)不予支持，主張產(chǎn)業(yè)技術(shù)通過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，由企業(yè)自主發(fā)展20世紀(jì)70年代，一批美國學(xué)者不斷鼓吹美國已進(jìn)入“后工業(yè)化社會(huì)”，認(rèn)為制造業(yè)是“夕陽工業(yè)”，主張經(jīng)濟(jì)重心由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)結(jié)果：導(dǎo)致美國在經(jīng)濟(jì)上競(jìng)爭(zhēng)力下降，貿(mào)易逆差巨增，日本家電、汽車大量涌入并占領(lǐng)了美國市場(chǎng)。（20世紀(jì)60年代美國汽車產(chǎn)量占世界汽車總產(chǎn)量的2/3，而到了80年代下降到不足1/3）MMT122 20世紀(jì)80年代,美國政府開始認(rèn)識(shí)到問題的嚴(yán)重性白宮一份報(bào)告稱“美國經(jīng)濟(jì)衰退已威脅到國家安全”MIT 的一份報(bào)告寫到

46、“經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是制造技術(shù)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng)”，“一個(gè)國家要生活好，必須生產(chǎn)好”，表明美國知識(shí)界與政府之間取得了共識(shí)1988年,美國政府投資進(jìn)行大規(guī)?！?1世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略”研究,并于其后不久提出了“先進(jìn)制造技術(shù)”發(fā)展目標(biāo)，制定并實(shí)施了“先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃（ATP）”和“制造技術(shù)中心計(jì)劃（MTC）”1991年，白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室發(fā)表“美國國家關(guān)鍵技術(shù)”報(bào)告，重新確立了制造業(yè)的地位MMT123 “制造業(yè)仍是美國的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，美國曾多年是制造業(yè)的世界領(lǐng)袖，不受挑戰(zhàn)。但近十年我們的實(shí)力每況愈下，美國公司仍擅于作出新的突破，如IBM的高溫超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，但往往不能很好地貫徹到底，即把技術(shù)既迅速又便宜地轉(zhuǎn)化為

47、新產(chǎn)品和新工藝。美國企業(yè)和政府對(duì)制造技術(shù)投資不足，與其它外國競(jìng)爭(zhēng)者相比，美國公司在整個(gè)研究開發(fā)計(jì)劃中忽視了與工藝有關(guān)的研究開發(fā)。我們也忽視了現(xiàn)有技術(shù)和訣竅的傳播，現(xiàn)在已有的新的制造技術(shù)和方法，只有少數(shù)美國公司開始采用，大部分公司仍是慢吞吞的。這個(gè)問題在雇有800萬工人的35萬家小型制造商中最為尖銳，他們往往缺乏取得這些技術(shù)的資源和能力”1993年，克林頓在硅谷發(fā)表題為“促進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的技術(shù) 增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的新方向”的演說，對(duì)制造業(yè)給予了實(shí)質(zhì)性強(qiáng)有力的支持。MMT124 MMT125 又稱“合作伙伴計(jì)劃”，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）牽頭目標(biāo)：面向 35 萬家中小企業(yè)(他們不像大企業(yè)有

48、自己的開發(fā)能力，且資金不足)，在技術(shù)擁有者（通常為政府的研究機(jī)構(gòu)、國家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)）與需要這些技術(shù)的中小企業(yè)之間建立合作的橋梁，使中小企業(yè)掌握先進(jìn)制造技術(shù)，或使他們具有識(shí)別、選擇適用于自己企業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)的能力方法：一個(gè)地區(qū)設(shè)立一個(gè)中心（至 95 年已建立了 30 個(gè)中心），為中小企業(yè)展示新的制造技術(shù)和設(shè)備，并進(jìn)行培訓(xùn)，幫助他們選用經(jīng)費(fèi)：國會(huì)撥款MMT126 MMT127 愛國者導(dǎo)彈愛國者導(dǎo)彈MMT128 至今尚無明確的和一致公認(rèn)的定義，通過對(duì)其特征的分析和多年的實(shí)踐，可以認(rèn)為： AMT是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃

49、至回收的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)力的制造技術(shù)的總稱。要點(diǎn)：MMT129 美國聯(lián)邦政府科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)（FCCSET）于1994年提出AMT的分類目錄，指出 “AMT 是制造技是制造技術(shù)和現(xiàn)代高技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一個(gè)完整的技術(shù)群術(shù)和現(xiàn)代高技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一個(gè)完整的技術(shù)群”。其結(jié)構(gòu)體系見圖7-81。面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群（產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)技術(shù)群）制造工藝技術(shù)群（加工和裝配技術(shù)群）圖7-81 AMT結(jié)構(gòu)體系MMT130 產(chǎn)品、工藝過程和工廠設(shè)計(jì)，包括： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD） 適于加工和裝配的設(shè)計(jì)（DFM，DFA） 工藝過程建模和仿

50、真 計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)（CAPP） 工作環(huán)境設(shè)計(jì) 符合環(huán)保的設(shè)計(jì) 快速原型制造技術(shù)（快速原形法） 并行工程 其它主體技術(shù)群之一：面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群 MMT131 主體技術(shù)群之二：制造工藝技術(shù)群 材料生產(chǎn)工藝 加工工藝，包括： 切削加工 材料熱處理 表面涂層與改性 復(fù)合材料工藝 鑄、鍛、壓力加工、模塑成形 電子工藝（光刻/沉積、離子注入等微細(xì)加工） 連接與裝配 測(cè)試與檢驗(yàn) 環(huán)保技術(shù) 維修技術(shù) 其它MMT132 信息技術(shù) 接口和通信 數(shù)據(jù)庫技術(shù) 軟件工程 決策支持系統(tǒng) 集成框架 人工智能、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)準(zhǔn)和框架 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品定義標(biāo)準(zhǔn) 接口框架 工藝標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)床和工具技術(shù) 傳感與控制技術(shù) 其它支撐技術(shù)群 指支持設(shè)計(jì)