先進(jìn)制造生產(chǎn)模式的發(fā)展?fàn)顩r

1、臨沂大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE I2013級 先進(jìn)制造技術(shù)（作業(yè)）先進(jìn)制造生產(chǎn)模式的發(fā)展?fàn)顩rDevelopment of advanced manufacturing forms小 組 3班02組 年 級 2013級 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 系（院） 汽車學(xué)院 指導(dǎo)教師 2014年 5月 22日先進(jìn)制造技術(shù)作業(yè)PAGE PAGE 2摘要線進(jìn)制造生產(chǎn)模式是應(yīng)用與推廣先進(jìn)制造技術(shù)的組織方式。在新的國際經(jīng)濟(jì)、科技形勢下，制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變和戰(zhàn)略目標(biāo)。探討了先進(jìn)制造生產(chǎn)模式有待解決的管理共性問題。在此基礎(chǔ)上簡述了敏捷制造、精益生產(chǎn)、并行工程、智能制造等先進(jìn)制造模式的定義、內(nèi)涵、特點(diǎn)、關(guān)鍵

2、技術(shù)等，從管理及信息集成的角度，為推動(dòng)制造模式的發(fā)展，闡述了計(jì)算機(jī)集成制造、企業(yè)資源計(jì)劃、虛擬制造、分散網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)等管理綜合自動(dòng)化技術(shù)的主要思路和要點(diǎn)。展望了制造業(yè)未來的競爭環(huán)境、競爭模式所面臨的主要挑戰(zhàn)和迎接這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵詞： 先進(jìn)制造 敏捷制造 并行工程 分散網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc388476640 第一章 緒論 PAGEREF _Toc388476640 h 1 HYPERLINK l _Toc388476641 1.1 制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景 PAGEREF _Toc388476641 h 1 HYPE

3、RLINK l _Toc388476642 1.2 我國先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc388476642 h 3 HYPERLINK l _Toc388476643 第二章 敏捷制造 PAGEREF _Toc388476643 h 4 HYPERLINK l _Toc388476644 2.1 敏捷制造提出的背景 PAGEREF _Toc388476644 h 4 HYPERLINK l _Toc388476645 2.2 敏捷制造的實(shí)質(zhì) PAGEREF _Toc388476645 h 5 HYPERLINK l _Toc388476646 2.3 敏捷制造的內(nèi)涵 PAGEREF

4、 _Toc388476646 h 5 HYPERLINK l _Toc388476647 2.4 敏捷制造的研究狀況 PAGEREF _Toc388476647 h 6 HYPERLINK l _Toc388476648 2.5 敏捷制造的應(yīng)用情況 PAGEREF _Toc388476648 h 7 HYPERLINK l _Toc388476649 第三章 我國汽車制造新技術(shù)、新工藝的發(fā)展 PAGEREF _Toc388476649 h 8 HYPERLINK l _Toc388476650 3.1 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 PAGEREF _Toc388476650 h 8 HYPERLINK l

5、_Toc388476651 3.2 我國焊接技術(shù)裝備在汽車制造業(yè)的作用 PAGEREF _Toc388476651 h 10 HYPERLINK l _Toc388476652 3.2.1 汽車工業(yè)所用的焊接方法及零部件的應(yīng)用情況 PAGEREF _Toc388476652 h 11 HYPERLINK l _Toc388476653 3.2.2 汽車工業(yè)中焊接新技術(shù)的應(yīng)用 PAGEREF _Toc388476653 h 12 HYPERLINK l _Toc388476654 3.3 工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用 PAGEREF _Toc388476654 h 14 HYPERLI

6、NK l _Toc388476655 3.4 汽車制造中沖壓工藝 PAGEREF _Toc388476655 h 15 HYPERLINK l _Toc388476656 第四章 先進(jìn)制造生產(chǎn)模式未來發(fā)展 PAGEREF _Toc388476656 h 16 HYPERLINK l _Toc388476657 4.1 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc388476657 h 16 HYPERLINK l _Toc388476658 4.2 先進(jìn)生產(chǎn)模式的目的 PAGEREF _Toc388476658 h 17 HYPERLINK l _Toc388476659 4.3 先進(jìn)制造

7、模式與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系 PAGEREF _Toc388476659 h 19 HYPERLINK l _Toc388476660 結(jié) 論 PAGEREF _Toc388476660 h 21 HYPERLINK l _Toc388476661 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc388476661 h 22 PAGE 23第一章 緒論1.1 制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景從17世紀(jì)初至1830年，在專業(yè)化協(xié)作分工、蒸汽動(dòng)力機(jī)和工具機(jī)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了制造企業(yè)的雛形工場式的制造廠，人類社會(huì)的生產(chǎn)率開始出現(xiàn)大幅度的飛躍。到了大約1900年，制造業(yè)成為一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)，其主要生產(chǎn)模式是“少品種單件小批生

8、產(chǎn)”。比如汽車行業(yè)，當(dāng)時(shí)處于世界領(lǐng)先地位的轎車公司P&L每年只制造幾百輛汽車，而且所造的汽車沒有兩輛是完全相同的，原因在于P&L所有的承包商都不采用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器具，裝配時(shí)，依靠裝配工的熟練，修整零件，使之配合良好。至1905年，歐洲已有幾百家這類公司采用單件生產(chǎn)方式少量地制作汽車，這些獨(dú)立承擔(dān)大部分生產(chǎn)任務(wù)的小工廠沒有能力開發(fā)新技術(shù)，產(chǎn)量低，成本高，且成本不隨產(chǎn)量而下降。這種生產(chǎn)模式當(dāng)然無法滿足市場需求。汽車制造過程如圖1-1所示： 圖1-1 汽車制造過程20年代，在Whitney提出的“互換性”和“大批大量生產(chǎn)”，Oliver 把傳送帶引進(jìn)制造系統(tǒng)和Taylor的“科學(xué)管理”支撐下，與當(dāng)時(shí)的

9、電氣化、標(biāo)準(zhǔn)化與系列化結(jié)合，Henry Ford開創(chuàng)了機(jī)械自動(dòng)流水線生產(chǎn)，出現(xiàn)了“少品種大批大量生產(chǎn)”的模式，又稱為底特律式自動(dòng)化，成為各國紛紛仿效的制造生產(chǎn)模式，制造業(yè)開始了第一次生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)換。這種新的生產(chǎn)模式大量生產(chǎn)方式及其技術(shù)支持零件的互換性帶給了制造業(yè)一場重大變革，它推動(dòng)了工業(yè)化的進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，為社會(huì)提供了大量的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品，促進(jìn)了市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。其主要特征是：少品種大批大量生產(chǎn)、塔形多層次的垂直領(lǐng)導(dǎo)和嚴(yán)格的產(chǎn)品節(jié)拍控制。其市場特征與少品種單件小批生產(chǎn)模式相同，都是賣方市場。剛性生產(chǎn)線大大提高了生產(chǎn)效率，從而降低了產(chǎn)品成本，但這是以損失產(chǎn)品的多樣性為代價(jià)的。到50年代，大量生產(chǎn)方式

10、達(dá)到了頂峰。從50年代開始，人們對“少品種大批大量生產(chǎn)方式”的優(yōu)缺點(diǎn)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。大批量生產(chǎn)模式產(chǎn)品的競爭表現(xiàn)為效率加上質(zhì)量的競爭。一方面，大批大量生產(chǎn)方式的規(guī)模效益使企業(yè)受益匪淺。比如在日本，由于政府的干預(yù)與調(diào)控，制造企業(yè)進(jìn)行管理改革，大量引進(jìn)和采用高新技術(shù)成果，狠抓商品化生產(chǎn)，發(fā)揮人的因素作用，發(fā)展企業(yè)間的合作，對外開拓國際市場，在汽車、家電、鋼鐵及微電子器件等產(chǎn)量大的行業(yè)，利用批量法則，以規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品和營銷優(yōu)勢迅速擴(kuò)大在國際市場的占有份額，發(fā)展成為能與美國抗衡的經(jīng)濟(jì)大國。另一方面，人們也認(rèn)識(shí)到剛性自動(dòng)流水線存在許多自身難以克服的缺點(diǎn)，市場的多變性和產(chǎn)品品種、過程的多樣性對剛性生產(chǎn)線

11、提出了挑戰(zhàn)，為此人們從技術(shù)角度形成成組技術(shù)和以計(jì)算機(jī)與系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)的制造自動(dòng)化，試圖改進(jìn)這一模式的不足。但是實(shí)踐證明，單純技術(shù)上的某些改進(jìn)不是振興制造業(yè)的良策。到了80年代，人們已經(jīng)將少品種大批大量生產(chǎn)模式的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到了極限，同時(shí)這種生產(chǎn)模式同市場需求變化間的矛盾愈來愈明朗，并且成為制約制造業(yè)發(fā)展的重要因素。解決這對矛盾的出路只能是進(jìn)行制造生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)換。從前面所述可知，生產(chǎn)模式的變革，是在市場需求推動(dòng)下，以相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)步為支持，生產(chǎn)管理模式和相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)步是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的2個(gè)方面。我們也看到，在近30年，信息技術(shù)對制造業(yè)所起的作用越來越大。產(chǎn)品由“大量生產(chǎn)”過渡到“中小批量生產(chǎn)”，我們可以

12、設(shè)想，當(dāng)最終又過渡到能完全滿足用戶需求且性能價(jià)格優(yōu)良的產(chǎn)品的單件小批生產(chǎn)時(shí)，會(huì)有一種新的生產(chǎn)模式和全方位的信息技術(shù)的支持。從80年代后期以來，美、日、加、澳等國及西歐各國都先后提出新模式的制造戰(zhàn)略、研究開發(fā)計(jì)劃。1988年美國GM公司和里海大學(xué)共同提出敏捷制造戰(zhàn)略，于1990年向社會(huì)半公開；1990年日、美、加、澳等國及西歐各國聯(lián)合進(jìn)行10年期的智能制造系統(tǒng)（IMS）的研究與開發(fā)；1992年德、美提出精益生產(chǎn)（Lean Production）；1994年德國人提出改變工業(yè)組織結(jié)構(gòu)的分形公司（Fractal Company）。上述模式中最有代表性、社會(huì)反響最大的是“敏捷制造”?！懊艚葜圃臁币鹆?/p>

13、廣泛關(guān)注，不僅在科技界，而且在企業(yè)界，也成為研究的熱點(diǎn)之一。智能制造系統(tǒng)如圖1-2所示：圖1-2 智能制造系統(tǒng)1.2 我國先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀先進(jìn)制造技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)和工業(yè)創(chuàng)新的集成和典范，是國家制造業(yè)水準(zhǔn)的主要標(biāo)志，是國家工業(yè)的基礎(chǔ)和支柱。目前，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家已充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的重要性和緊迫感，紛紛對此進(jìn)行廣泛深入的研究，展開了激烈的競爭。各種創(chuàng)新成果和先進(jìn)技術(shù)不斷涌現(xiàn)。它們主要包括: 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)( computer integrated manufacturing system，CIMS)，敏捷制造( agile Manu factor in，AM)，并行工程( conc

14、urrent engineer in，CE )，虛擬制造( virtue lmanufactur2ing，VM)以及可持續(xù)發(fā)展技術(shù)等等。CIMS是現(xiàn)代信息技術(shù)條件下的新一代制造系統(tǒng)。它以計(jì)算機(jī)來輔助制造系統(tǒng)的集成，以充分的、及時(shí)的信息交流或信息共享將企業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)車間以及供銷和管理部門集成為一個(gè)有機(jī)的整體，使他們相互協(xié)調(diào)地運(yùn)作，以提高產(chǎn)品品質(zhì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高生產(chǎn)效率，確保企業(yè)的整體效益，提高企業(yè)的競爭能力和生存能力。CE是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。在傳統(tǒng)的串行開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)中的問題或不足，要分別在加工、裝配或售后服

15、務(wù)中才能被發(fā)現(xiàn)，然后再修改設(shè)計(jì)，改進(jìn)加工、裝配或售后服務(wù)(包括維修服務(wù))。而CE就是將設(shè)計(jì)、工藝和制造結(jié)合在一起，利用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)并行作業(yè)，大大縮短生產(chǎn)周期。AM 是指企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷生產(chǎn)經(jīng)營的一種制造哲理和生產(chǎn)模式。AM包括產(chǎn)品制造機(jī)械系統(tǒng)的柔性、員工授權(quán)、制造商和供應(yīng)商關(guān)系、總體品質(zhì)管理及企業(yè)重構(gòu)。AM是借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有多個(gè)企業(yè)參加的/ VM0環(huán)境，以競爭合作的原則，在虛擬制造環(huán)境下動(dòng)態(tài)選擇合作伙伴，組成面向任務(wù)的虛擬公司，進(jìn)行快速和最佳生產(chǎn)。VM是虛擬現(xiàn)實(shí)( virtual reality，VR) 技術(shù)。在制造中的應(yīng)用。VM實(shí)際上是一種計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)1，以信息技術(shù)、

16、仿真技術(shù)、VR 技術(shù)為支柱，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)或制造系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)之前，就能使人體會(huì)到或感覺到未來產(chǎn)品的性能或者制造系統(tǒng)的狀態(tài)，從而可以做出前瞻性的決策與優(yōu)化實(shí)施方案。VM 技術(shù)是對真實(shí)制造過程的動(dòng)態(tài)模擬、仿真，是在計(jì)算機(jī)上制造數(shù)字化產(chǎn)品，在VM環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品進(jìn)行試驗(yàn)，對其性能和制造性進(jìn)行預(yù)測和評價(jià)，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)快速響應(yīng)市場變化的能力。VM技術(shù)是CE，AM，精益生產(chǎn)的支撐技術(shù)，是品質(zhì)工程實(shí)現(xiàn)的有力保證?？沙掷m(xù)設(shè)計(jì)是在生態(tài)哲學(xué)的指導(dǎo)下，將設(shè)計(jì)行為納入社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等人類的系統(tǒng)中，既實(shí)現(xiàn)社會(huì)價(jià)值又保護(hù)人與自然的共同繁榮，旨在平衡環(huán)境、社

17、會(huì)、經(jīng)濟(jì)三方面的設(shè)計(jì)實(shí)踐和設(shè)計(jì)管理?？沙掷m(xù)設(shè)計(jì)包含并超越了傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并代表了人類對傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的新思考，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)科的新的發(fā)展方向。目前可持續(xù)設(shè)計(jì)并不成熟，主要設(shè)計(jì)工具有生命周期評價(jià)(LCA)；面向環(huán)境的設(shè)計(jì)(DFE)；面向材料選擇的設(shè)計(jì)(DFMS)；面向拆裝的設(shè)計(jì)(DFD)；面向回收的設(shè)計(jì)(DFR)等，可持續(xù)設(shè)計(jì)可以說是人類文明的巨大進(jìn)步?？沙掷m(xù)設(shè)計(jì)理念如圖1-3所示： 圖1-3 可持續(xù)設(shè)計(jì)理念第二章 敏捷制造2.1 敏捷制造提出的背景從70年代開始到80年代初，由于片面強(qiáng)調(diào)第三產(chǎn)業(yè)的重要而忽視了制造業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的保障作用，美國的制造業(yè)嚴(yán)重地衰退，逐步喪失了其世界霸主的地位，

18、出現(xiàn)巨額的貿(mào)易赤字。1986年，在國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）和企業(yè)界支持下，美國麻省理工學(xué)院（MIT）的“工業(yè)生產(chǎn)率委員會(huì)”開始深入研究衰退原因和振興對策。研究的結(jié)論是：“一個(gè)國家要生活得好，必須生產(chǎn)得好”，重申作為人類社會(huì)賴以生存的物質(zhì)生產(chǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)制造業(yè)的社會(huì)功能，提出以技術(shù)先進(jìn)、有強(qiáng)大競爭力的國內(nèi)制造業(yè)奪回生產(chǎn)優(yōu)勢，振興制造業(yè)的對策。在所提出的一系列制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中，1988年由美國通用汽車公司和美國里海大學(xué)工業(yè)工程系共同提出的一種新的制造企業(yè)戰(zhàn)略“敏捷制造”最受重視，為此成立了國家制造科學(xué)中心和制造資源中心，得到國家科學(xué)基金會(huì)、國防部、商業(yè)部和許多公司的支持，經(jīng)國會(huì)聽證后向聯(lián)邦政府提出建議

19、，現(xiàn)已成為政府部門主持，企業(yè)和大學(xué)共同參與，有重要影響的研究、開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域，被稱為“21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略”。20世紀(jì)90年代， HYPERLINK /view/3226.htm t _blank 信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，信息化的浪潮洶涌而來，許多國家制訂了旨在提高自己國家在未來世界中的競爭地位、培養(yǎng)競爭優(yōu)勢的先進(jìn)的制造計(jì)劃。為重新奪回美國制造業(yè)的世界領(lǐng)先地位，美國政府把制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)瞄向21世紀(jì)。美國通用汽車公司（GM）和里海（Leigh）大學(xué)的雅柯卡（Iacocca）研究所在國防部的資助下，組織了百余家公司，由通用汽車公司、波音公司、IBM、德州儀器公司、AT&T、摩托羅拉等15家著名大公司

20、和國防部代表共20人組成了核心研究隊(duì)伍。此項(xiàng)研究歷時(shí)三年，于1994年底提出了21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略。在這份報(bào)告中，提出了既能體現(xiàn)國防部與工業(yè)界各自的特殊利益，又能獲取他們共同利益的一種新的生產(chǎn)方式，即敏捷制造2.2 敏捷制造的實(shí)質(zhì)敏捷制造2是美國針對當(dāng)前各項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展、滲透，國際市場競爭日益激烈的形勢，為維護(hù)其世界第一大國地位，維持美國人民的高生活水準(zhǔn)而提出的一種制造生產(chǎn)組織模式和戰(zhàn)略計(jì)劃。敏捷制造思想的出發(fā)點(diǎn)是基于對市場發(fā)展和未來產(chǎn)品以及自身狀況的分析。一方面，隨著生活水準(zhǔn)的不斷提高，人們對產(chǎn)品的需求和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將從質(zhì)量、功能的角度轉(zhuǎn)為最大客戶滿意、資源保護(hù)、污染控制等，產(chǎn)品市場總的發(fā)展趨勢

21、將從當(dāng)今的標(biāo)準(zhǔn)化和大批量到未來的多元化和個(gè)人化；另一方面，在工業(yè)界存在一個(gè)普遍而重要的問題，那就是商務(wù)環(huán)境變化的速度超過了企業(yè)跟蹤、調(diào)整的能力；再有，美國的信息技術(shù)系統(tǒng)比較發(fā)達(dá)。因此，提出敏捷制造這一思想應(yīng)用于制造業(yè)，旨在以變應(yīng)變。敏捷制造系統(tǒng)如圖2-1所示：圖 2-1 敏捷制造系統(tǒng)2.3 敏捷制造的內(nèi)涵敏捷性意指企業(yè)在不斷變化、不可預(yù)測的經(jīng)營環(huán)境中善于應(yīng)變的能力，它是企業(yè)在市場中生存和領(lǐng)先能力的綜合表現(xiàn)。敏捷制造是指制造企業(yè)采用現(xiàn)代通信手段，通過快速配置各種資源（包括技術(shù)、管理和人），以有效和協(xié)調(diào)的方式響應(yīng)用戶需求，實(shí)現(xiàn)制造的敏捷性。敏捷制造依賴于各種現(xiàn)代技術(shù)和方法，而最具代表性的是敏捷虛擬

22、企業(yè)（簡稱虛擬企業(yè)）的組織方式和虛擬制造的開發(fā)手段。虛擬企業(yè)（也叫動(dòng)態(tài)聯(lián)盟）競爭環(huán)境快速變化，要求做出快速反應(yīng)。而現(xiàn)在產(chǎn)品越來越復(fù)雜，對某些產(chǎn)品一個(gè)企業(yè)已不可能快速、經(jīng)濟(jì)地獨(dú)立開發(fā)和制造其全部。因此，根據(jù)任務(wù)，由一個(gè)公司內(nèi)部某些部門或不同公司按照資源、技術(shù)和人員的最優(yōu)配置，快速組成臨時(shí)性企業(yè)即虛擬企業(yè)，才有可能迅速完成既定目標(biāo)。這種動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的虛擬企業(yè)組織方式可以降低企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，使生產(chǎn)能力前所未有地提高，從而縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，減少相關(guān)的開發(fā)工作量，降低生產(chǎn)成本。組成虛擬企業(yè)，利用各方的資源優(yōu)勢，迅速響應(yīng)用戶需求是21世紀(jì)生產(chǎn)方式社會(huì)集成的具體表現(xiàn)。實(shí)際上，敏捷虛擬企業(yè)并不限于制造，但制造卻是最令

23、人感興趣又是最困難的領(lǐng)域，它更清晰地體現(xiàn)了過程的集成，且控制概念在運(yùn)行結(jié)構(gòu)中占有重要地位，使虛擬企業(yè)的形成更具挑戰(zhàn)性。虛擬制造（也稱虛擬產(chǎn)品開發(fā)）它綜合運(yùn)用仿真、建模、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，提供三維可視交互環(huán)境，對從產(chǎn)品概念產(chǎn)生、設(shè)計(jì)到制造全過程進(jìn)行模擬實(shí)現(xiàn)，以期在真實(shí)制造之前，預(yù)估產(chǎn)品的功能及可制造性，獲取產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)方法，從而大大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，降低產(chǎn)品開發(fā)、制造成本。其組織方式是由從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、仿真、制造和支持等方面的人員組成“虛擬”產(chǎn)品設(shè)計(jì)小組，通過網(wǎng)絡(luò)合作并行工作；其應(yīng)用過程是用數(shù)字形式“虛擬”地創(chuàng)造產(chǎn)品，即完全在計(jì)算機(jī)上建立產(chǎn)品數(shù)字模型，并在計(jì)算機(jī)上對這一模型產(chǎn)生的形式、配合和功能

24、進(jìn)行評審、修改，這樣常常只需作一次最終的實(shí)物原形，并可使新產(chǎn)品開發(fā)一次獲得成功。虛擬制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：圖2-2 虛擬制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)可以說，以上兩項(xiàng)方法和技術(shù)是敏捷制造區(qū)別于其它生產(chǎn)方式的顯著特征。但敏捷制造的精髓在于提高企業(yè)的應(yīng)變能力，所以對于一個(gè)具體的應(yīng)用，并不是說必需具備這兩方面內(nèi)容才算實(shí)施敏捷制造，而應(yīng)理解為通過各種途徑提高企業(yè)響應(yīng)能力都是在向敏捷制造前進(jìn)。2.4 敏捷制造的研究狀況從1991年開始，以美國為首的各發(fā)達(dá)國家對敏捷制造進(jìn)行了大量廣泛的研究。1992年，由美國國會(huì)和工業(yè)界在里海大學(xué)建立了美國敏捷制造企業(yè)協(xié)會(huì)（AMEF）。該協(xié)會(huì)每年召開一次有關(guān)敏捷制造的國際會(huì)議

25、。1993年，美國國家自然科學(xué)基金會(huì)和國防部聯(lián)合在New York，Illinois Texas等州建立了3個(gè)敏捷制造國家研究中心，分別研究電子工業(yè)、機(jī)床工業(yè)和航天國防工業(yè)中的敏捷制造問題。除此之外，還配套支持了工業(yè)界進(jìn)行的7項(xiàng)敏捷化商務(wù)實(shí)踐（Agile Business Practice），4項(xiàng)敏捷企業(yè)決策支持研究（Agile Enterprise Decision Support），8項(xiàng)敏捷化智能設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)3（Agile Intelligent Design and Manufacturing System）和10項(xiàng)敏捷供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（Agile Supply Chain Manage

26、ment）。從1994年開始，由AMEF牽頭，有近百家公司和大學(xué)研究機(jī)構(gòu)就敏捷制造的6個(gè)領(lǐng)域（集成產(chǎn)品與過程開發(fā)/并行過程、人的問題、虛擬企業(yè)、信息與控制、過程與設(shè)備、法律障礙）進(jìn)行了研究與實(shí)踐相結(jié)合的深入工作。此外，在其他國家也開展了大量敏捷制造的研究，如日本發(fā)起的MATIC計(jì)劃，以汽車、電子和服裝為典型對象產(chǎn)品開展敏捷制造的研究。迄今為止，敏捷制造的研究是在兩個(gè)層次上進(jìn)行的，第一層側(cè)重從企業(yè)組織、結(jié)構(gòu)和管理、營銷策略的角度研究敏捷制造的實(shí)現(xiàn)；第二層則側(cè)重從技術(shù)的角度研究敏捷制造的實(shí)現(xiàn)方法和關(guān)鍵使能技術(shù)。最初，敏捷制造的研究大多集中于第一層的研究，到90年代中，獲得了一批較為成熟的研究成果，

27、提出了一系列新的制造概念與模式，如企業(yè)重組、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟、虛擬組織等；另一方面，90年代信息技術(shù)的飛速發(fā)展（如：分布式計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)4、萬維網(wǎng)技術(shù)），為實(shí)施新的制造概念和模式提供了更有效的手段，一些技術(shù)有可能突破原有第一層研究的限制，為創(chuàng)造更新一代的制造思想和模式提供了空間。近幾年來，第二層次的研究在美國已經(jīng)展開，一個(gè)例子是美國NIIIP（National Industrial Information Infrastructure Protocols）正在從事的關(guān)于虛擬企業(yè)方面的研究工作，研究企業(yè)間合作的方案，使得合作者之間消除由于不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、不同的過程和不同的計(jì)算環(huán)境所造成的障礙。該

28、項(xiàng)研究認(rèn)為虛擬企業(yè)的組成單位就如同屬于一個(gè)組織一樣，協(xié)同工作，資源共享，完成任務(wù)，而實(shí)質(zhì)上這些組成單位是彼此獨(dú)立的公司，遍布美國各地。該項(xiàng)研究的一個(gè)演示系統(tǒng)就是基于INTERNET，CORBA，STEP，WORKFLOW的一個(gè)應(yīng)用范例。國內(nèi)學(xué)術(shù)界有關(guān)敏捷制造的研究起步于90年代初，主要在企業(yè)組織和結(jié)構(gòu)層次上，研究取得了一定的成果，但在技術(shù)層次上的研究還未見報(bào)導(dǎo)。2.5 敏捷制造的應(yīng)用情況目前，美國已有上百個(gè)公司、企業(yè)在進(jìn)行敏捷制造的實(shí)踐活動(dòng)。歐洲也有不少公司進(jìn)行企業(yè)改造和重組。舉實(shí)例如下：美國Ingersoll-R公司主要生產(chǎn)工業(yè)壓縮機(jī)，原來開發(fā)新產(chǎn)品僅設(shè)計(jì)就耗時(shí)812個(gè)月，從樣機(jī)制造到試驗(yàn)評

29、定耗時(shí)1年到1年半，耗資50萬美元。1988年建立動(dòng)態(tài)公司采用敏捷制造過程后，開發(fā)技術(shù)水平更高的壓縮機(jī)只需原來的1/31/2時(shí)間，花費(fèi)只是12.5萬到25萬美元。工業(yè)壓縮機(jī)如圖2-3所示：圖2-3 工業(yè)壓縮機(jī)沒國康柏公司1996年啟動(dòng)虛擬生產(chǎn)計(jì)劃，與臺(tái)灣制造商形成合作關(guān)系，由臺(tái)灣制造商在其深圳分廠附近建設(shè)新廠，其產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)、研究開發(fā)、運(yùn)送、存貨都要符合康柏公司全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，連員工的技術(shù)水平和工作態(tài)度也要達(dá)到其要求。這種虛擬生產(chǎn)方式使其計(jì)算機(jī)產(chǎn)品每臺(tái)成本平均降低57美元。這種虛擬生產(chǎn)、全球運(yùn)籌的策略使這些財(cái)力大、品牌知名度高、市場基礎(chǔ)成熟、分銷渠道完善的大公司更成功地經(jīng)營，而沒有品牌行銷能力

30、但能有效生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)制造商得到巨額訂單，賺取穩(wěn)定可觀的利潤。這正是敏捷制造所提倡的優(yōu)勢集成組織原則的應(yīng)用。遙測裝置生產(chǎn)的敏捷制造示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目采用虛擬企業(yè)方式，聯(lián)盟了聯(lián)合信號公司堪薩斯城分部，加利福尼亞的圣地亞國家實(shí)驗(yàn)室和新墨西哥的圣地亞國家實(shí)驗(yàn)室以及機(jī)械主箱、印刷電路板的供應(yīng)商。這些聯(lián)盟企業(yè)為產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)設(shè)備原料等支持，彌補(bǔ)了單一企業(yè)資源的不足。生產(chǎn)時(shí)間減少50%，生產(chǎn)效益提高了好幾倍。第三章 我國汽車制造新技術(shù)、新工藝的發(fā)展3.1 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床是一種高度自動(dòng)化的機(jī)床。隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高，改型頻繁。機(jī)械加工中，多品種、小批量加工

31、約占80。這樣，對機(jī)床不僅要求具有高的精度和生產(chǎn)效率，而且還要具備“柔性”，即靈活通用，能迅速適應(yīng)加工零件的變更。數(shù)控機(jī)床較好地解決了形狀復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題，具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種靈活而高效的自動(dòng)化機(jī)床。隨著電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和精密測試等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位將更加重要。數(shù)控機(jī)床如圖3-1所示：圖 3-1 數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)除用來控制金屬切削機(jī)床以外.還普遍用于控制諸如線切割機(jī)、沖床之類的簡單機(jī)器直至機(jī)器人之類的復(fù)雜設(shè)備。在要求可靠性高、柔性強(qiáng)和實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化等方面對之都有廣泛的需要。數(shù)控機(jī)床的程序編制應(yīng)包含以下內(nèi)容

32、：首先分析零件圖樣，根據(jù)零件的材料、形狀尺寸、精度、表面質(zhì)量、毛坯種類和熱處理要求等擬定工藝方案，確定加工路線，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到數(shù)控機(jī)床所需輸人的數(shù)據(jù)；再加上所需的工藝指令，就可以編寫程序單，作為制作數(shù)控帶的依據(jù)。在穿孔機(jī)上制成的數(shù)控帶須經(jīng)仔細(xì)校對，以防出錯(cuò)。數(shù)控車床編程實(shí)例如圖3-2所示：圖 3-2 數(shù)控車床編程實(shí)例機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，應(yīng)首先輸人根據(jù)加工零件具體要求縮制的零件加工程序：然后，數(shù)控系統(tǒng)對輸入的零件程序數(shù)據(jù)段進(jìn)行相應(yīng)的處理，把數(shù)據(jù)段插補(bǔ)出理想的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，并將插補(bǔ)結(jié)果輸出到執(zhí)行部件，使刀具加工出所需要的零件。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)主要由幾個(gè)部分組成：零件加工程序的輸入、數(shù)據(jù)處

33、理、插補(bǔ)計(jì)算和伺服機(jī)構(gòu)的控制。應(yīng)用計(jì)算機(jī)的數(shù)控機(jī)床是綜合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器和測量技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)等領(lǐng)域的最新成就發(fā)展起來的，它使得機(jī)械加工達(dá)到了更高的水平。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩大部分組成。系統(tǒng)控制軟件配合系統(tǒng)硬件合理地組織、管理數(shù)控系統(tǒng)的輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)和輸出信息與控制執(zhí)行部件，使數(shù)控機(jī)床按照操作者的要求，有條不紊地進(jìn)行加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)工作時(shí)，操作者根據(jù)被加工零件的圖樣要求，編制零件加工程序。通常零件加工程序通過鍵盤手動(dòng)輸入，亦可由上級計(jì)算機(jī)編程器將零件加工程序直接通過輸入接口輸入到控制系統(tǒng)中。由于數(shù)控機(jī)床成本較高，目前，多用于形狀復(fù)雜、精度要求高的中小

34、批量零件加工。隨著數(shù)控技術(shù)的普及電子器件成本的降低，尤其是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)與微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的適用范圍正在不斷地?cái)U(kuò)展，加工精度不斷提高，成本不斷降低。數(shù)控機(jī)床發(fā)展至今已有40多年的歷史，它與電子技術(shù)、特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。將在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。在數(shù)控機(jī)床的早期產(chǎn)品中，數(shù)控裝置是專用的。近年來，數(shù)控裝置中的邏輯電路已被計(jì)算機(jī)所取代，因而實(shí)現(xiàn)了控制多樣化和多功能化。從復(fù)臺(tái)化技術(shù)的觀點(diǎn)來看，增強(qiáng)控制功能，使得操作機(jī)床自動(dòng)化，不是最終目的?？刂乒δ軕?yīng)達(dá)到最佳控制和自適應(yīng)控制，為此應(yīng)增加診斷功能。通過傳感器反饋，實(shí)現(xiàn)加工智能化，并保證系統(tǒng)的可靠性。3.2 我國焊接技術(shù)裝備在

35、汽車制造業(yè)的作用焊接是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中一種必要的工藝方法，在汽車制造中得到廣泛的應(yīng)用。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車橋、車架、車身、車廂六大總成都離不開焊接技術(shù)的應(yīng)用。本文詳細(xì)介紹了汽車制造中焊接新技術(shù)的應(yīng)用情況與總體發(fā)展趨勢。汽車焊接如圖3-3所示：圖 3-3 汽車焊接焊接是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中一種必要的工藝方法，在汽車制造中得到廣泛的應(yīng)用。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車橋、車架、車身、車廂六大總成都離不開焊接技術(shù)的應(yīng)用。在汽車零部件的制造中，點(diǎn)焊、縫焊、焊條電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、氬弧焊、氣焊、釬焊、摩擦焊、電子束焊和激光焊等各種焊接方法中，由于點(diǎn)焊、氣體保護(hù)焊、釬焊具有生產(chǎn)量大，自動(dòng)化程度高，高速、低

36、耗、焊接變形小、易操作的特點(diǎn)，所以對汽車車身薄板覆蓋零部件特別適合，因此，在汽車生產(chǎn)中應(yīng)用最多。在投資費(fèi)用中點(diǎn)焊約占75%，其他焊接方法只占25%。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車車身焊裝生產(chǎn)線也在逐漸向全自動(dòng)化方向發(fā)展，為了趕上國際水平，在提高產(chǎn)量的同時(shí)，要求努力提高汽車制造質(zhì)量。眾所周知，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的前提是零部件的制造精度要很高，希望焊接變形最小，焊接部位外觀要清爽，故要求焊接技術(shù)越來越高。我國面臨加入WTO的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，焊接方面新技術(shù)的推廣應(yīng)用對汽車工業(yè)的品牌提升有著極其重要的作用。3.2.1 汽車工業(yè)所用的焊接方法及零部件的應(yīng)用情況汽車制造業(yè)是焊接應(yīng)用面最廣的行業(yè)之一，所用的焊接方法也種類繁多

37、，其應(yīng)用情況如下：1、電阻焊（1）點(diǎn)焊主要用于車身總成、地板、車門、側(cè)圍、后圍、前橋和小零部件等。（2）多點(diǎn)焊用于車身底板、載貨車車廂、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和行李箱蓋等。（3）凸焊接和滾凸焊用于車身零部件、減震器閥桿、制動(dòng)蹄、螺釘、螺帽和小支架等。（4）縫焊用于車身頂蓋雨檐、減震器封頭、油箱、消聲器和機(jī)油盤等。（5）對焊用于鋼圈、排進(jìn)氣閥桿、刀具等。各種電阻焊如圖3-4所示：圖 3-4 各種電阻焊示意圖2、電弧焊（1）CO2保護(hù)焊用于車箱、后橋、車架、減震器閥桿、橫梁、后橋殼管、傳動(dòng)軸、液壓缸和千斤頂?shù)鹊暮附?。?）氬弧焊用于機(jī)油盤、鋁合金零部件的焊接和補(bǔ)焊。（3）焊條電弧焊用于厚板零部件如支架、備

38、胎架、車架等。（4）埋弧焊用于半橋套管、法蘭、天然氣汽車的壓力容器等。手工電弧焊示意圖如圖3-5所示：圖 3-5 手工電弧焊示意圖3、特種焊（1）摩擦焊用于汽車閥桿、后橋、半軸、轉(zhuǎn)向桿和隨車工具等。（2）電子束焊用于齒輪、后橋等。（3）激光焊割用于車身底板、齒輪、零件下料及修邊等。4、氧乙炔焊用于車身總成的補(bǔ)焊。5、釬焊用于散熱器、銅和鋼件、硬質(zhì)合金的焊接。3.2.2 汽車工業(yè)中焊接新技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)今，汽車工業(yè)中的先進(jìn)焊接技術(shù)很多，這里只列舉出與車身焊接相關(guān)的焊接新技術(shù)。1、電阻焊的節(jié)能及控制技術(shù)（1）聯(lián)體懸掛式點(diǎn)焊機(jī)汽車工業(yè)中應(yīng)用最多的是懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，一個(gè)車間往往是幾十或上百臺(tái)，其容量大多在1

39、00kVA以上，在汽車薄板的焊接中得到了廣泛的應(yīng)用。（2）電阻焊機(jī)目前電阻焊機(jī)大量使用交流50Hz的單相交流電源，容量大、功率因數(shù)低。發(fā)展三相低頻電阻焊機(jī)、三相次級整流接觸焊機(jī)（已在普通型點(diǎn)焊機(jī)、縫焊機(jī)、凸焊機(jī)中應(yīng)用）和IGBT逆變電阻焊機(jī)，可以解決電網(wǎng)不平衡和提高功率因數(shù)（可達(dá)0.9以上）的問題。同時(shí)還可進(jìn)一步節(jié)約電能，利于實(shí)現(xiàn)參數(shù)的微機(jī)控制，可更好地適用于焊接鋁合金、不銹鋼及其他難焊金屬的焊接。另外還可進(jìn)一步減輕設(shè)備重量。（3）電阻焊的控制西南交通大學(xué)針對工廠鋁合金車圈利用對焊研制成車圈焊接PLC（可編程控制器）智能控制器，對原機(jī)進(jìn)行了改造，解決了鋁合金車圈的焊接質(zhì)量問題，提高了焊接生產(chǎn)率

40、。后又同一工廠研制了PLC縫焊控制器，解決了對于清理要求制件的縫焊問題。通過這兩項(xiàng)控制器的研制，證明了PLC比單片微機(jī)控制器抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；比工控機(jī)控制器體積小、成本低，使用通用的單相工頻交流電阻焊機(jī)完成了高難度的對縫及縫焊工作。2、氣體保護(hù)焊接技術(shù)（1）表面張力過渡的波形控制法方法的關(guān)鍵是用2個(gè)電流脈沖完成1個(gè)熔滴過渡，第1個(gè)電流脈沖形成熔滴，并使之長大，直至熔滴與工件短路；第2個(gè)電流脈沖是1個(gè)短時(shí)窄脈沖并不斷檢測其電流變化率，同時(shí)控制電流脈沖值，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾姶攀湛s力，使熔滴頸部收縮變細(xì)，最后靠熔池表面張力拉斷，完成1個(gè)熔滴過渡而不產(chǎn)生飛濺。（2）逆變電源波形控制利用逆變電源良好的

41、動(dòng)特性和靈活的可控性，采用波形控制，在短路階段初期抑制電流上升，以減少電磁力在剛形成小橋時(shí)熔滴過渡的阻礙，減少大顆粒飛濺，并利于熔滴在熔池?cái)傞_；當(dāng)熔滴在熔池?cái)傞_后，使電流迅速上升，以加速形成縮頸，以后再慢速上升到較低峰值，使小橋爆斷時(shí)飛濺減少。（3）氬弧焊新技術(shù)氬弧焊有非熔化極（TIG）和熔化極（MIG）兩種，均用于汽車工業(yè)有色金屬和高合金鋼焊接中。為了改善CO2氣體保護(hù)焊的成形和減少飛濺，采用加入80%或20%Ar的混合氣體保護(hù)焊。氣體保護(hù)焊接如圖3-6所示：圖 3-6 氣體保護(hù)焊接示意圖3、高能束熱源焊接及加工技術(shù)高能束熱源是指能量密度已大于5108W/m2的熱源（電子束、離子束和激光），

42、在汽車工業(yè)中均有應(yīng)用，目前國外發(fā)展的新技術(shù)有：（1）激光和電弧復(fù)合加熱焊接激光焊接可焊出窄而深的焊縫，電弧焊接可焊出寬而淺的焊縫；前者投資大，后者成本低，兩者特性組合，會(huì)大大提高焊接效率。激光和電弧復(fù)合加熱焊接的焊炬設(shè)計(jì)特別重要，兩熱源的夾角要盡可能小，焊炬也設(shè)計(jì)成激光+雙電弧電源。該方法已在48mm厚的鋼結(jié)構(gòu)中使用，正擬用于更薄的汽車部件生產(chǎn)和鋁合金焊接中。激光除了在焊接及精密切割中應(yīng)用外，還在摩擦面形成儲(chǔ)油細(xì)花紋或重熔復(fù)合層，以提高耐磨性方面應(yīng)用。（2）等離子體的應(yīng)用氬氣保護(hù)的等離子焊接切割早已在各行業(yè)應(yīng)用，主要用于合金鋼和有色金屬加工。目前空氣等離子切割已普遍應(yīng)用于一般鋼鐵和有色金屬的切

43、割，國內(nèi)鐵路客車廠引進(jìn)了水下等離子切割，以減少變形和提高精度。發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥體早已采用填充圈等離子焊接。近十幾年來粉末等離子堆焊有很大發(fā)展，可進(jìn)行小熔合比的薄層料精細(xì)堆焊，能堆焊各種特種合金表面。高能束熱源焊接如圖3-7所示：圖 3-7 高能束熱源焊接3.3 工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的重要的現(xiàn)代制造業(yè)自動(dòng)化裝備。工業(yè)機(jī)器人焊接如圖3-8所示：圖 3-8 工業(yè)機(jī)器人焊接當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域主要有弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、檢測、碼垛、研磨拋光和激光加工等復(fù)雜作業(yè)。汽車工業(yè)是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)

44、了解，美國60%的工業(yè)機(jī)器人用于汽車生產(chǎn)；全世界用于汽車工業(yè)的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)達(dá)到總用量的37%，用于汽車零部件的工業(yè)機(jī)器人約占24%。目前，焊接工業(yè)機(jī)器人在上汽、沈陽中順、金杯通用、重慶長安、湖南長豐等整車制造企業(yè)廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)每輛汽車車身上，大約有30004000個(gè)電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)，電阻點(diǎn)焊技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了汽車車身制造的量產(chǎn)化與自動(dòng)化。多年來，我國汽車零部件生產(chǎn)一直是手工焊、專機(jī)焊占據(jù)焊接生產(chǎn)的主導(dǎo)地位，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境惡劣，焊接質(zhì)量不易保證，而且生產(chǎn)的柔性也很差，無法適應(yīng)現(xiàn)代汽車生產(chǎn)的需要。近年來由于焊接機(jī)器人的大量應(yīng)用，提高了零部件生產(chǎn)的自動(dòng)化水平及生產(chǎn)效率，同時(shí)使生產(chǎn)更具有柔性，焊接

45、質(zhì)量也得到了保證。近年來，焊接機(jī)器人在大連華克、上海華克、上海龍馬神、長春佛吉亞、上海匯眾等零部件及配件生產(chǎn)企業(yè)也有著典型的應(yīng)用。在汽車零部件的生產(chǎn)中廣泛采用了點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、對焊以及電弧焊等焊接工藝。例如：橫梁總成托架點(diǎn)焊，傳動(dòng)軸平衡片凸焊，汽車燃油箱縫焊，汽車輪圈連續(xù)閃光對焊，汽車轉(zhuǎn)向臂、消聲器、凈化器殼體的電弧焊等。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展和對自動(dòng)化水平要求的不斷提高，將為焊接機(jī)器人市場的快速增長提供了一個(gè)良好的機(jī)會(huì)。預(yù)計(jì)國內(nèi)企業(yè)對焊接機(jī)器人的需求量將以30%以上的速度增長。從機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢看，焊接機(jī)器人不斷向智能化方向發(fā)展，完全實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中機(jī)器人的群體協(xié)調(diào)和集成控制，從而達(dá)到更高

46、的可靠性和安全性。而采用焊接機(jī)器人的汽車生產(chǎn)企業(yè)在高技術(shù)、高質(zhì)量、低成本條件下必將獲得高速發(fā)展，也必將為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來新的生機(jī)。3.4 汽車制造中沖壓工藝汽車制造中有60%-70%的金屬零部件需經(jīng)塑性加工成形，沖壓加工是完成金屬塑性成形的一種重要手段，它是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加工方法之一。所謂沖壓工藝性是指沖壓件對工藝品的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的沖壓件在尺寸大小、尺寸精度與基準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)形狀等是否符合沖壓加工的工藝要求?，F(xiàn)代沖壓成形發(fā)展和研究的重大課題包括有：（1）模塊式?jīng)_壓及其控制；（2）新材料及復(fù)合材料沖壓加工新工藝；（3）特種沖壓成形技術(shù)；（4）計(jì)算機(jī)模擬沖壓成形及虛擬試模技術(shù)；（5）

47、模具制造技術(shù)；（6）沖壓成形過程自動(dòng)監(jiān)控及失穩(wěn)機(jī)理分析等項(xiàng)。模塊式?jīng)_壓的突出優(yōu)點(diǎn)在于能把沖壓加工系統(tǒng)的柔性與高效生產(chǎn)有機(jī)的結(jié)合在一起。柔性的含義較廣，如沖壓件的幾何形狀的多種要求，只要通過自由編程就可獲得，體現(xiàn)了加工形狀的柔性。又如既適用于大批量單品種沖壓件的生產(chǎn)，更對小批量多品種加工發(fā)揮優(yōu)勢，也表現(xiàn)出柔性。概括而言，模塊式?jīng)_壓的持點(diǎn)是：（1）在沖壓成形過程中可快速更換組合模具以提高生產(chǎn)效率；（2）由于具有帶材的供帶和矯帶裝置，可省卻另設(shè)上料下料工序；（3）實(shí)現(xiàn)了大工件的不停機(jī)加工；（4）既能獨(dú)立又能成系列的控制組合沖模動(dòng)作，能連續(xù)進(jìn)行沖壓加工；（5）沖模具有可編和的柔性特點(diǎn)。特種沖壓成形技術(shù)

48、現(xiàn)代汽車沖壓件的技術(shù)要求朝著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分塊尺寸增大、相關(guān)邊的零部件較多、承載能力變大和內(nèi)應(yīng)力限制嚴(yán)格等方向發(fā)展。這要求并促進(jìn)特種沖壓成形技術(shù)如液壓成形、精密成形、爆炸成形、旋壓成形、無模成形、激光成形和電磁成形技術(shù)5的發(fā)展。限于本文篇幅，這里主要介紹內(nèi)壓成形和電磁成形兩項(xiàng)技術(shù)?，F(xiàn)代汽車沖壓件的技術(shù)要求朝著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分塊尺寸增大、相關(guān)邊的零部件較多、承載能力變大和內(nèi)應(yīng)力限制嚴(yán)格等方向發(fā)展。這要求并促進(jìn)特種沖壓成形技術(shù)如液壓成形、精密成形、爆炸成形、旋壓成形、無模成形、激光成形和電磁成形技術(shù)的發(fā)展。第四章 先進(jìn)制造生產(chǎn)模式未來發(fā)展4.1 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢先進(jìn)的制造業(yè)是將物料、能源、設(shè)備、資金

49、、技術(shù)、信息和人力等制造資源通過先進(jìn)的制造技術(shù)、先進(jìn)的管理技術(shù)和先進(jìn)的制造過程轉(zhuǎn)變成人類需求產(chǎn)品的行業(yè)。行業(yè)追求的目標(biāo)是：高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動(dòng)力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品，因此， 21世紀(jì)的機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢6體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、精密化精密加工、特種加工、超精密加工技術(shù)、微型機(jī)械是現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術(shù)包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復(fù)合加工(如機(jī)械化學(xué)研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領(lǐng)域。超精密加工技術(shù)己經(jīng)向納米(l nm=10-3m)技術(shù)發(fā)展。納米技術(shù)己在納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)和納米材料技術(shù)得到了應(yīng)用。

50、因此，它促進(jìn)了機(jī)械科學(xué)、光學(xué)科學(xué)、測量科學(xué)和電子科學(xué)的發(fā)展。2、自動(dòng)化自動(dòng)化技術(shù)自20世紀(jì)初出現(xiàn)以后，經(jīng)歷了由剛性自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化的發(fā)展過程，自動(dòng)化技術(shù)的成功應(yīng)用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人去完成危險(xiǎn)場合的工作。對于批量較大的生產(chǎn)自動(dòng)化，可通過機(jī)床自動(dòng)化改裝、應(yīng)用自動(dòng)機(jī)床、專用組合機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線來完成。小批量生產(chǎn)自動(dòng)化可通過NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等來完成。在未來的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施過程中，將更加重視人在自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用。3、信息化信息、物質(zhì)和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。制造過程的實(shí)質(zhì)是對制造過程中各種信

51、息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)，因此可以把信息看作是一種產(chǎn)業(yè)，包括在制造之中。為此一些企業(yè)開始利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)異地生產(chǎn)。使生產(chǎn)分散網(wǎng)絡(luò)化，以適應(yīng)高柔性生產(chǎn)的需要。4、柔性化隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個(gè)制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設(shè)備有關(guān)。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務(wù)，完成數(shù)量和時(shí)間要求的適應(yīng)能力。設(shè)備柔性是指機(jī)床

52、能在短期內(nèi)適應(yīng)新零件的加工能力。5、集成化集成是綜合自動(dòng)化的一個(gè)重要特征。集成的作用是將原來獨(dú)立運(yùn)行的多個(gè)單元系統(tǒng)集成一個(gè)能協(xié)調(diào)工作的和功能更強(qiáng)的新系統(tǒng)。集成不是簡單的連接，是經(jīng)過統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關(guān)系并進(jìn)行優(yōu)化重組而實(shí)現(xiàn)的。集成化的目的是實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成，同時(shí)還要強(qiáng)調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運(yùn)行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運(yùn)行機(jī)制、管理模式都與人有關(guān)，因此在技術(shù)上集成的同時(shí)，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)管理與人的集成。6、智能化智能化是制造技術(shù)的發(fā)展趨勢7之一。智能制造技術(shù)(IMT)是將人工智能融入制造

53、過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，在整個(gè)制造過程中貫徹智力活動(dòng)，使系統(tǒng)柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動(dòng)，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動(dòng)，在制造過程中系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)，在受到外界干擾或內(nèi)部激勵(lì)能自動(dòng)調(diào)整其參數(shù)，以達(dá)到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。智能化汽車生產(chǎn)線如圖4-1所示： 圖4-1 智能化汽車生產(chǎn)線4.2 先進(jìn)生產(chǎn)模式的目的制造生產(chǎn)模式是制造業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、市場競爭力、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)速度，以完成特定的生產(chǎn)任務(wù)而采取的一種有效的生產(chǎn)方式和一定的生產(chǎn)組織形式。制造生產(chǎn)模式具有鮮明的時(shí)代性?，F(xiàn)代先進(jìn)制造生產(chǎn)模式是從傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)模式中發(fā)展、深化和逐步創(chuàng)新的過程而來。工業(yè)化時(shí)代的福特大批量

54、生產(chǎn)模式是以提供廉價(jià)的產(chǎn)品為主要目的；信息化時(shí)代的柔性生產(chǎn)模式、精益生產(chǎn)模式、敏捷制造模式等是以快速滿足顧客的多樣化需求為主要目的；未來發(fā)展趨勢是知識(shí)化時(shí)代的綠色制造生產(chǎn)模式，它是以產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中有利于環(huán)境保護(hù)減少能源消耗為主要目的。 在傳統(tǒng)制造技術(shù)逐步向現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展、滲透、交匯和演變的過程中，形成了先進(jìn)制造技術(shù)的同時(shí)，出現(xiàn)了一系列先進(jìn)制造模式。根據(jù)國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）近10年的統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國家所涌現(xiàn)的先進(jìn)制造系統(tǒng)和先進(jìn)制造生產(chǎn)模式就多達(dá)33種。發(fā)達(dá)國家制造業(yè)企業(yè)，特別是跨國公司和創(chuàng)新型中小企業(yè)已廣泛采用了一些新的制造模式和制造系統(tǒng)，如：柔性制造系統(tǒng)（FMS）；計(jì)算機(jī)集成制造系

55、統(tǒng)（CIMS）；精益生產(chǎn)模式（LP）；清潔生產(chǎn)模式（CP）；高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)；虛擬制造模式（VM）等。目前，正在開發(fā)下一代制造和生產(chǎn)模式，如：并行工程和協(xié)同制造（HM）、生物制造（BM）、網(wǎng)絡(luò)化制造和下一代制造系統(tǒng)（MNGS）等。一、柔性生產(chǎn)模式由英國莫林斯公司首次提出的柔性生產(chǎn)模式，在20世紀(jì)70年代末得到推廣應(yīng)用。該模式主要依靠有高度柔性的以計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床為主的制造設(shè)備來實(shí)現(xiàn)多品種小批量的生產(chǎn)，以增強(qiáng)制造業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，可縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備使用效率和員工勞動(dòng)生產(chǎn)率且改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。 二、智能制造模式該模式是在制造生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)用智能制造技術(shù)和系統(tǒng)，以一種高度柔性和高度

56、集成的方式，通過計(jì)算機(jī)模擬專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，以便取代或延伸制造過程中人的部分腦力勞動(dòng)，并對人類專家的制造智能進(jìn)行了完善、繼承和發(fā)展。因智能制造可實(shí)現(xiàn)決策自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制造生產(chǎn)的信息化和自動(dòng)化。三、精益生產(chǎn)模式該生產(chǎn)模式是由1990年美國麻省理工學(xué)院在總結(jié)第二次世界大戰(zhàn)后以豐田汽車為代表的日本制造工業(yè)的經(jīng)驗(yàn)時(shí)提出的。這種模式以改革企業(yè)生產(chǎn)管理為特點(diǎn)，其基本要求是企業(yè)在生產(chǎn)過程中要同時(shí)獲得極高的生產(chǎn)率、最好的產(chǎn)品質(zhì)量和極大的生產(chǎn)柔性，使所生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有精益特點(diǎn)。它可消除制造企業(yè)因采用大量生產(chǎn)方式所造成的過于臃腫和浪費(fèi)的缺點(diǎn)

57、，實(shí)施“精簡、消腫”的對策，以及“精益求精”的管理思想。該模式要求產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，且充分考慮人的因素，采用靈活的小組工作方式和強(qiáng)調(diào)合作的并行工作方式；在生產(chǎn)技術(shù)上是采用適度的自動(dòng)化技術(shù)，使制造企業(yè)的資源能夠得到合理的配置、充分的利用。 四、敏捷制造模式產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代后期的敏捷制造模式與虛擬制造生產(chǎn)模式一起被美國政府作為具有劃時(shí)代意義的“21世紀(jì)制造企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略”。該模式是將柔性制造的先進(jìn)技術(shù)、熟練掌握的生產(chǎn)技能、有素質(zhì)的勞動(dòng)力，以及促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間的靈活管理三者集成在一起，利用信息技術(shù)對千變?nèi)f化的市場機(jī)遇做出快速響應(yīng)，最大限度地滿足顧客的要求。這種模式促進(jìn)了傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)生根本性變化

58、，以因特網(wǎng)為代表的信息技術(shù)導(dǎo)致制造企業(yè)的管理體制和生產(chǎn)模式發(fā)生根本變化。敏捷制造生產(chǎn)模式的新概念和新理論不斷出現(xiàn)，推動(dòng)著制造科學(xué)發(fā)展，例如分形制造、生物制造8、全球制造、全能制造和智能制造等新概念的問世。五、高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式該模式是在對柔性生產(chǎn)、精益生產(chǎn)和敏捷制造這三種制造生產(chǎn)模式的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行比較、綜合和創(chuàng)新之后，于1995年提出的，目前已開始推廣應(yīng)用。高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式是上述三種模式的理論和實(shí)踐在更高層次上的有機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是對市場的靈活快速反應(yīng)的制造資源的有效集成。六、極端制造模式，現(xiàn)代制造技術(shù)正在從常規(guī)制造、傳統(tǒng)制造向非常規(guī)制造及極端制造發(fā)展，因而出現(xiàn)了極端制造模式。極端制造是指在極端條件或環(huán)境下，制造極端尺度或極高功能的器件和功能系統(tǒng)。當(dāng)前，極端制造已成為制造技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，極端制造集中表現(xiàn)在微細(xì)制造、超精密制造9、巨系統(tǒng)制造和強(qiáng)場（如強(qiáng)能量場）制造，例如：制造空天飛行器、超常規(guī)動(dòng)力裝備、超大型冶金和石油化工裝備等極大尺寸和極強(qiáng)功能的重大裝備，制造微納米電子器件、微納米機(jī)電系統(tǒng)等極小尺度和極高精度的產(chǎn)品。4.3 先進(jìn)制