先進制造技術(shù)(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第十一章 現(xiàn)代制造技術(shù)簡介本章主要介紹以下內(nèi)容：1概述       2現(xiàn)代制造系統(tǒng)物流技術(shù)       3現(xiàn)代制造生產(chǎn)管理技術(shù)     課時分配：1、2、3，共兩學時重點：難點：略現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展與交叉融合，給制造技術(shù)提出了新的要求，也給予了強大支持。因此，涌現(xiàn)了許多先進制造技術(shù)。超高速切削、超精密加工、微機械制造等技術(shù)近年來有了長足的發(fā)展。    制造系統(tǒng)主要由物流、信息流和資金流組成。制造系統(tǒng)的設(shè)計主要對這三個系統(tǒng)進行設(shè)計?？焖夙憫圃旒夹g(shù)主要包括產(chǎn)品的

2、快速設(shè)計、快速開發(fā)、快速制造及生產(chǎn)系統(tǒng)的快速組成。先進制造技術(shù)的許多重要概念都與快速響應密切相關(guān)。其中主要有快速成形制造（RP&M，Rapid Prototyping & Manufacturing），并行工程、虛擬制造、CIMS、敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與虛擬公司等。    可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以高技術(shù)努力降低自然資源消耗，把環(huán)境保護與自然資源統(tǒng)籌考慮地發(fā)展111制造技術(shù)的新發(fā)展制造技術(shù)的新發(fā)展一、超精密加工現(xiàn)代機械工業(yè)之所以要致力于提高加工精度，其主要原因在于：提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，提高其穩(wěn)定性和可靠性，促進產(chǎn)品的小型化，增強零件的互換性，提高裝配生產(chǎn)率，

3、并促進自動化裝配。超精密加工。它是尖端技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展中不可缺少的關(guān)鍵加工手段。精密、超精密加工技術(shù)的提高，有力地推動了各種新技術(shù)的發(fā)展。精密和超精密加工目前包含三個領(lǐng)域：超精密切削。如超精密金剛石切削，可加工各種鏡面，它成功地解決了高精度大型拋物面鏡的加工，用于激光光核聚變系統(tǒng)和天體望遠鏡。 精密和超精密磨削研磨。可以解決大規(guī)模集成電路基片的加工和高精度硬磁盤的加工等。 精密特種加工。如電子束、離子束加工，使美國超大規(guī)模集成電路線寬達0.1m(八十年代水平)。二、微機械制造技術(shù)在機械裝置的小型化過程中出現(xiàn)兩類機械，即小型機械和微型機械?？梢赃@樣劃分：10mm1mm為小型機械,用精密加工的方法可以

4、制造出來;1mm1um為微型機械,需要用硅微加工技術(shù)或LIGA技術(shù)等微細加工方法才能制造出來；1um1nm為納米機械,是分子級的零件,需采用生物工程的方法制造。微型機械不是傳統(tǒng)機械的簡單微型化，而是指集微型機構(gòu)、微型傳動器以及信號處理和控制電路，甚至外圍接口電路、通訊電路和電源等于一體的微型機電系統(tǒng)。因此，微型機械遠遠超出了傳統(tǒng)機械的概念和范疇，是基于現(xiàn)代科學技術(shù)，用嶄新的思維方法指導的產(chǎn)物。三、超高速切削通常把切削速度比常規(guī)高510倍以上的切削叫做超高速切削。切削溫度通常隨切削速度升高而升高，但超過一定范圍后，切削溫度反而隨切削速度的升高而下降。如圖示。超高速切削的優(yōu)點：切屑形態(tài)將從帶狀演變

5、為片狀或碎屑；切削熱的95%將被切屑帶走；切削力至少降低30%以上；工件非常精密、光潔；工件表面的殘留應力也小,直接達到精加工的要求；單位時間材料切削率增加了6倍。超高速切削目前主要用于飛機、汽車及模具工業(yè)。超高速切削希望刀具強度高、耐熱性能好。超高速機床，是實現(xiàn)超高速切削的前提條件和關(guān)鍵因素。超高速切削對機床的主要要求如下：（1）要有一個適應于超高速運轉(zhuǎn)的主軸部件及其驅(qū)動系統(tǒng)。（2）要有一個快速反應的數(shù)控伺服系統(tǒng)和進給部件。（3）高壓大流量噴射冷卻系統(tǒng)。（4）要有一個"三剛"（靜剛度、動剛度、熱剛度）特性都很好的機床支承件。112制造哲理與生產(chǎn)模式制造哲理與生產(chǎn)模式在大批

6、量制造模式下，提高工序效率，可以顯著提高生產(chǎn)率。因此，制造技術(shù)的許多研究，致力于切削速度的提高在大批量生產(chǎn)情況下，由于生產(chǎn)準備終結(jié)時間占的比例很少，加工的輔助時間（如裝夾、換刀時間）也經(jīng)過精確的設(shè)計，因而基本加工時間占比例較大，提高切削速度、加大切深，這些單工序優(yōu)化的措施，取得了良好的效益。在多品種、中小批量生產(chǎn)類型中，上述措施的效益就不再是那么顯著。因為輔助時間占了較大的比重，因此必須在如何縮短輔助時間方面下功夫。 從系統(tǒng)觀點及資金流（見本章第三節(jié)）來診斷制造過程的瓶頸問題。分析在制品滯留時間，發(fā)現(xiàn)存在如下問題：批量制造中，為防止質(zhì)量事故、設(shè)備故障等因素的超量投料。 工序進度不平衡，設(shè)備有閑

7、置時間。 生產(chǎn)準備時間長，如消化圖紙、準備工裝卡具、編制及輸入數(shù)控程序、對刀等。 工件裝夾時間。 工件在機床工序間的運輸時間。 工件檢測時間。計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）更是將制造中的的信息（技術(shù)、管理、控制等信息）集成保證了統(tǒng)一的計劃與調(diào)度，進一步縮短了在制品通過時間和設(shè)備利用率。然而制造自動化系統(tǒng)需要巨額的投資。80年代初期，人們對以CIMS為代表的自動化制造系統(tǒng)寄予了很大的希望，認為它能帶來巨大的效益。但是，統(tǒng)計表明，制造業(yè)采用CIMS的實際效益與期望值尚有距離。信息高速公路的發(fā)展大大縮短了人們之間的物理距離，使基于網(wǎng)絡的遠程設(shè)計及制造成為現(xiàn)實。虛擬公司就是當有了好的產(chǎn)品設(shè)計后（技術(shù)及

8、市場均占優(yōu)的），不需要像常規(guī)的方法那樣組織生產(chǎn)，而是通過計算機網(wǎng)絡，在全球范圍內(nèi)，選取最優(yōu)的制造資源組成聯(lián)盟或稱虛擬公司，通過網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、多媒體等技術(shù)的支撐來協(xié)調(diào)設(shè)計、制造、裝配、銷售活動。各加盟單位根據(jù)貢獻和合同分享利潤，當該產(chǎn)品的市場壽命結(jié)束了，虛擬公司就解體了。113制造系統(tǒng)的設(shè)計與評估制造系統(tǒng)的設(shè)計與評估制造系統(tǒng)主要由物流、信息流和資金流組成。制造系統(tǒng)的設(shè)計主要對這三個系統(tǒng)進行設(shè)計。物流就是將毛坯（原料）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的流運過程。物流系統(tǒng)的設(shè)計主要是規(guī)劃制造系統(tǒng)的硬件。信息流主要指制造系統(tǒng)的決策、計劃、管理、控制和評估活動中發(fā)生的信息?？刂菩畔⑹怪圃旎顒影凑諞Q策和計劃進行，管理和評估則是

9、發(fā)現(xiàn)執(zhí)行狀態(tài)與設(shè)計的偏離，以圖保證目標的實現(xiàn)。資金流是從經(jīng)濟角度分析評估制造系統(tǒng)設(shè)計、運行的優(yōu)劣，診斷效益的瓶頸環(huán)節(jié)。一、制造系統(tǒng)的設(shè)計 制造系統(tǒng)設(shè)計的目標一般是滿足一定的生產(chǎn)任務要求。制造系統(tǒng)設(shè)計的程序如下： (1)需求調(diào)研與分析 (2)建立功能模型 (3)規(guī)劃物流 (4)建立信息流模型 (5)規(guī)劃制造設(shè)備配置 (6)規(guī)劃信息支撐系統(tǒng)硬件配置 (7)規(guī)劃軟件平臺及應用軟件開發(fā)內(nèi)容 (8)規(guī)劃建設(shè)進度 (9)系統(tǒng)運行仿真 (10)項目概預算 (11)系統(tǒng)資金流評估 (12)系統(tǒng)柔性及風險分析以上步驟要反復交叉進行，直至所設(shè)計出來的系統(tǒng)較為滿意為止。二、制造系統(tǒng)的評估 1.系統(tǒng)運行仿真2.系統(tǒng)資

10、金流評估（1）設(shè)計經(jīng)濟性評估 （2）設(shè)備投資評估 （3）庫存評估 （4）工序經(jīng)濟性評估114自動化制造系統(tǒng)一、柔性制造系統(tǒng)FMS   柔性制造系統(tǒng)（FMS-Flexible Manufacturing System）是通過局域網(wǎng)把數(shù)控機床(加工中心)、座標測量機、物料輸送裝置、對刀儀、立體刀庫、工件裝卸站、機器人等設(shè)備聯(lián)結(jié)起來，在計算機及控制軟件的控制下，形成一個加工系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)模大小的不同，F(xiàn)MS還可以分為：a. 柔性制造單元FMC：規(guī)模較小，柔性較大，由1臺或25臺機床組成。b. 柔性制造系統(tǒng)FMS：由幾臺到幾十臺設(shè)備組成。c. 柔性生產(chǎn)線FML： 適應于大批量生產(chǎn)，生

11、產(chǎn)不同規(guī)格的同類型產(chǎn)品。根據(jù)FMS的工藝特點，可分為：a. 機械加工FMSb. 裝配FMSc. 鈑金加工FMSd. 激光加工FMSe. 熱處理FMSf. 焊接FMS一、 計算機集成制造系統(tǒng)CIMS  計算機技術(shù)的發(fā)展為企業(yè)信息的集成提供了有力的工具。企業(yè)的技術(shù)信息、管理信息與過程控制的集成，可以為企業(yè)帶來高效率的工作，可以避免信息的延誤、丟失，不一致造成的各種損失。信息的集成使企業(yè)領(lǐng)導的決策更科學和快捷，提高了對市場的響應速度，生產(chǎn)計劃與調(diào)度也得到充分的優(yōu)化，在保證質(zhì)量和交貨期、降低成本等綜合方面都增強了企業(yè)的競爭能力。   CIMS(Computer

12、Integrated Manufacturing System)一般可以分為以下四個應用子系統(tǒng)：即管理信息子系統(tǒng)（MIS）、技術(shù)信息子系統(tǒng)（TIS）、自動化制造子系統(tǒng)（MAS）、質(zhì)量保證子系統(tǒng)（CAQ）及兩個支撐系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡。三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)115 快速響應制造快速響應制造技術(shù)主要包括產(chǎn)品的快速設(shè)計、快速開發(fā)、速制快造及生產(chǎn)系統(tǒng)的快速組成。先進制造技術(shù)的許多重要概念都與快速響應密切相關(guān)。其中主要有快速成形制造（RP&M，Rapid Prototyping & Manufacturing）、并行工程、虛擬制造、CIMS、敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與虛擬公司等。一、產(chǎn)品快速開發(fā)系

13、統(tǒng)1.并行工程2.虛擬制造3.快速成形制造快速成形制造包括快速原型制造（RP）、基于RP的快速模具制造（RT，Rapid Tooling）、快速精鑄（Quick Casting）和快速反求工程（Reverse Engineering）。二、制造系統(tǒng)的快速重組制造業(yè)在由市場適應生產(chǎn)轉(zhuǎn)變到生產(chǎn)適應市場，就要求有足夠的柔性。從信息的角度講，制造過程實際上是制造信息的物化過程，我們是否可以利用信息的重組來達到制造系統(tǒng)的高度柔性呢？90年代以來，全球經(jīng)濟一體化的進程打破了傳統(tǒng)的地域經(jīng)濟發(fā)展模式，高速信息公路使世界越來越小，但對于單個企業(yè)來說，市場則更加廣闊?；贗NTERNET/INTRANET的設(shè)計和

14、制造使制造業(yè)達到適合市場的高度柔性。11。6可持續(xù)發(fā)展制造戰(zhàn)略以前的經(jīng)濟增長方式主要以自然資源和勞動力為投入手段。這種粗放型經(jīng)濟增長方式不僅消耗浪費了地球上大量不可再生的寶貴資源，而且資源消耗和工業(yè)廢棄物造成的環(huán)境污染破壞了自然界生態(tài)系統(tǒng)，直接威脅人類的生存。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以高技術(shù)努力降低自然資源消耗，把環(huán)境保護與自然資源統(tǒng)籌考慮地發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展是人類應享有追求健康而富有生產(chǎn)成果的生活權(quán)利，也應該堅持與自然相和諧統(tǒng)一的方式，而不是憑借人們手中的技術(shù)和投資，采取耗竭資源，破壞生態(tài)平衡和污染環(huán)境的方式追求這種發(fā)展權(quán)利。我們應該在創(chuàng)造當代發(fā)展與消費的時候，努力作到使自己的機會與后代人的機會平等，不能片面自私地追求自身的發(fā)展與消費，而剝奪后代人本應享有的發(fā)展與消費的平等機會。目前看來，可持續(xù)制造戰(zhàn)略主要包含以下內(nèi)容： 1綠色產(chǎn)品 產(chǎn)品的原材料是易回收的或重利用的，或者易分解而不致在報廢后造成對環(huán)境的污染產(chǎn)品在使用運行時，不造成對環(huán)境的污染，如應是低噪聲的，不排出有害氣體的，運行時是節(jié)能的。 產(chǎn)品所