先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展背景

先進(jìn)制造技術(shù)機(jī)械制造及自動(dòng)化系

第一頁(yè)，共四十一頁(yè)。一、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展背景

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等，尤其是國(guó)防工業(yè)部門，要求尖端科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品向高精度、高速度、大功率、小型化發(fā)展，以及在高溫、高壓、重載荷或腐蝕環(huán)境下長(zhǎng)期有效的工作。第二頁(yè)，共四十一頁(yè)。機(jī)械制造中即待解決的問(wèn)題解決各種難切削材料的加工問(wèn)題解決各種特殊復(fù)雜型面的加工問(wèn)題解決各種超精密、光整零件的加工問(wèn)題特殊零件的加工問(wèn)題第三頁(yè)，共四十一頁(yè)。

要解決上述一系列問(wèn)題，僅僅依靠傳統(tǒng)的切削方法很難實(shí)現(xiàn)，有些根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在生產(chǎn)的迫切需求下，人們不斷研究和探索新的加工方法和手段。目前，先進(jìn)制造技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段之一，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視先進(jìn)制造技術(shù)的水平和發(fā)展，利用它進(jìn)行產(chǎn)品革新、擴(kuò)大生產(chǎn)和提高國(guó)家經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)能力。第四頁(yè)，共四十一頁(yè)。二、先進(jìn)制造技術(shù)主要內(nèi)容數(shù)控技術(shù)并行技術(shù)快速成形技術(shù)虛擬技術(shù)激光加工技術(shù)綠色加工技術(shù)第五頁(yè)，共四十一頁(yè)。1、數(shù)控技術(shù)高速，高精度技術(shù)5軸聯(lián)動(dòng)及復(fù)合加工機(jī)床柔性制造技術(shù)智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)

第六頁(yè)，共四十一頁(yè)。1。高速、高精加工技術(shù)

效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。第七頁(yè)，共四十一頁(yè)。

從EMO2001展會(huì)情況來(lái)看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國(guó)DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*1000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。第八頁(yè)，共四十一頁(yè)。2。五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。第九頁(yè)，共四十一頁(yè)。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。在EMO2001展會(huì)上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國(guó)DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動(dòng)加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。第十頁(yè)，共四十一頁(yè)。2、并行技術(shù)第十一頁(yè)，共四十一頁(yè)。并聯(lián)機(jī)床

并聯(lián)機(jī)床是空間機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械制造、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)高度結(jié)合的高科技產(chǎn)品。本文介紹了它的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，并總結(jié)出了并聯(lián)機(jī)床的八個(gè)研究方向。并聯(lián)機(jī)床(ParallelMachineTools)，又稱并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床(ParallelStructuredMachineTools)、虛擬軸機(jī)床(VirtualAxisMachineTools)，也曾被稱為六條腿機(jī)床、六足蟲(chóng)(Hexapods)。并聯(lián)機(jī)床是基于空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)Stewart平臺(tái)原理開(kāi)發(fā)的，是近年才出現(xiàn)的一種新概念機(jī)床，它是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)與機(jī)床結(jié)合的產(chǎn)物，是空間機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械制造、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)高度結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它克服了傳統(tǒng)機(jī)床串聯(lián)機(jī)構(gòu)刀具只能沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、刀具作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機(jī)動(dòng)性不夠等固有缺陷，可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配和測(cè)量多種功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工。自其1994年在美國(guó)芝加哥機(jī)床展上首次面世即被譽(yù)為是“21世紀(jì)的機(jī)床”，成為機(jī)床家族中最有生命力的新成員。第十二頁(yè)，共四十一頁(yè)。并聯(lián)機(jī)床的特點(diǎn)

整體而言，傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床，是屬于數(shù)學(xué)簡(jiǎn)單而機(jī)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)床，而相對(duì)的，并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床則機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單而數(shù)學(xué)復(fù)雜，整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)牽涉到相當(dāng)龐大的數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此虛擬軸并聯(lián)機(jī)床是一種知識(shí)密集型機(jī)構(gòu)。這種新型機(jī)床完全打破了傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)的概念，拋棄了固定導(dǎo)軌的刀具導(dǎo)向方式，采用了多桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，大大提高了機(jī)床的剛度，使加工精度和加工質(zhì)量都有較大的改進(jìn)。另外，由于其進(jìn)給速度的提高，從而使高速、超高速加工更容易實(shí)現(xiàn)。由于這種機(jī)床具有高剛度、高承載能力、高速度、高精度以及重量輕、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用，因此受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。由并聯(lián)、串聯(lián)同時(shí)組成的混聯(lián)式數(shù)控機(jī)床，不但具有并聯(lián)機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，而且在使用上更具實(shí)用價(jià)值。隨著高速切削的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)串聯(lián)式機(jī)構(gòu)構(gòu)造平臺(tái)的結(jié)構(gòu)剛性與移動(dòng)臺(tái)高速化逐漸成為技術(shù)發(fā)展的瓶頸，而并聯(lián)式平臺(tái)便成為最佳的候選對(duì)象，而相對(duì)于串聯(lián)式機(jī)床來(lái)說(shuō)，并聯(lián)式工作平臺(tái)具有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：第十三頁(yè)，共四十一頁(yè)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低機(jī)床機(jī)械零部件數(shù)目較串聯(lián)構(gòu)造平臺(tái)大幅減少，主要由滾珠絲杠、虎克鉸、球鉸、伺服電機(jī)等通用組件組成，這些通用組件可由專門廠家生產(chǎn)，因而本機(jī)床的制造和庫(kù)存成本比相同功能的傳統(tǒng)機(jī)床低得多，容易組裝和搬運(yùn)。

結(jié)構(gòu)剛度高由于采用了封閉性的結(jié)構(gòu)(closed-loopstructure)使其具有高剛性和高速化的優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)負(fù)荷流線短，而負(fù)荷分解的拉、壓力由六只連桿同時(shí)承受，以材料力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在外力一定時(shí)，懸臂量的應(yīng)力與變形都最大，兩端插入(build-in)次之，再來(lái)是兩端簡(jiǎn)支撐(simply-supported)，其次是受壓的二力結(jié)構(gòu)，應(yīng)力與變形都最小的是受張力的二力結(jié)構(gòu)，故其擁有高剛性。其剛度重量比高于傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。第十四頁(yè)，共四十一頁(yè)。加工速度高慣性低如果結(jié)構(gòu)所承受的力會(huì)改變方向，(介于張力與壓力之間)，兩力構(gòu)件將會(huì)是最節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)，而它的移動(dòng)件重量減至最低且同時(shí)由六個(gè)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，因此機(jī)器很容易高速化，且擁有低慣性。

加工精度高由于其為多軸并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成，六個(gè)可伸縮桿桿長(zhǎng)都單獨(dú)對(duì)刀具的位置和姿態(tài)起作用，因而不存在傳統(tǒng)機(jī)床(即串聯(lián)機(jī)床)的幾何誤差累積和放大的現(xiàn)象，甚至還有平均化效果(averagingeffect)；其擁有熱對(duì)稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此熱變形較??；故它具有高精度的優(yōu)點(diǎn)。多功能靈活性強(qiáng)由于該機(jī)床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單控制方便，較容易根據(jù)加工對(duì)象而將其設(shè)計(jì)成專用機(jī)床，同時(shí)也可以將之開(kāi)發(fā)成通用機(jī)床，用以實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、磨削等加工，還可以配備必要的測(cè)量工具把它組成測(cè)量機(jī)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的多功能。這將會(huì)帶來(lái)很大的應(yīng)用和市場(chǎng)前景，在國(guó)防和民用方面都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。第十五頁(yè)，共四十一頁(yè)。使用壽命長(zhǎng)

由于受力結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)動(dòng)部件磨損小，且沒(méi)有導(dǎo)軌，不存在鐵屑或冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌內(nèi)部而導(dǎo)致其劃傷、磨損或銹蝕現(xiàn)象。變換坐標(biāo)系方便

由于沒(méi)有實(shí)體座標(biāo)系，機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換全部靠軟件完成，非常方便。

第十六頁(yè)，共四十一頁(yè)。3、快速成形技術(shù)第十七頁(yè)，共四十一頁(yè)。快速成形技術(shù)

快速成形技術(shù)又稱快速原型制造簡(jiǎn)稱RPM技術(shù)，誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來(lái)制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。即，快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過(guò)快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型。第十八頁(yè)，共四十一頁(yè)?？焖俪尚渭夹g(shù)的特點(diǎn)

(1)制造原型所用的材料不限，各種金屬和非金屬材料均可使用；

(2)原型的復(fù)制性、互換性高；

(3)制造工藝與制造原型的幾何形狀無(wú)關(guān)，在加工復(fù)雜曲面時(shí)更顯優(yōu)越；

(4)加工周期短，成本低，成本與產(chǎn)品復(fù)雜程度無(wú)關(guān)，一般制造費(fèi)用降低50%，加工周期節(jié)約70%以上；

(5)高度技術(shù)集成，可實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)制造一體化；第十九頁(yè)，共四十一頁(yè)。RP技術(shù)產(chǎn)生背景

(1)隨著全球市場(chǎng)一體化的形成，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度日益成為主要矛盾。在這種情況下，自主快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)(快速設(shè)計(jì)和快速工模具)的能力(周期和成本)成為制造業(yè)全球競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力基礎(chǔ)。

(2)制造業(yè)為滿足日益變化的用戶需求，要求制造技術(shù)有較強(qiáng)的靈活性，能夠以小批量甚至單件生產(chǎn)而不增加產(chǎn)品的成本。因此，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度和制造技術(shù)的柔性就十分關(guān)鍵。

(3)從技術(shù)發(fā)展角度看，計(jì)算機(jī)科學(xué)、CAD技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)的發(fā)展和普及為新的制造技術(shù)的產(chǎn)生奠定了技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)。第二十頁(yè)，共四十一頁(yè)。RP技術(shù)基本原理

快速成形技術(shù)是在計(jì)算機(jī)控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為“點(diǎn)”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點(diǎn)”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過(guò)激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。第二十一頁(yè)，共四十一頁(yè)。RP技術(shù)的類型

近十幾年來(lái)，隨著全球市場(chǎng)一體化的形成，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速普遍和CAD/CAM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得RP技術(shù)得到了異乎尋常的高速發(fā)展，表現(xiàn)出很強(qiáng)的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。快速成形技術(shù)發(fā)展至今，以其技術(shù)的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速發(fā)展。目前，快速成形的工藝方法已有幾十種之多，其中主要工藝有四種基本類型：光固化成型法、分層實(shí)體制造法、選擇性激光燒結(jié)法和熔融沉積制造法。第二十二頁(yè)，共四十一頁(yè)。4、虛擬技術(shù)第二十三頁(yè)，共四十一頁(yè)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR-virtualreality）,也稱虛擬實(shí)境或靈境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的、具有視、聽(tīng)、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過(guò)使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺(jué)的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)相比，其主要特征是：操作者能夠真正進(jìn)入一個(gè)由計(jì)算機(jī)生成的交互式三維虛擬環(huán)境中，與之產(chǎn)生互動(dòng)，進(jìn)行交流。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過(guò)使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個(gè)環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)是人與計(jì)算機(jī)的通信技術(shù)，它幾乎可以支持任何人類活動(dòng)，適用于任何領(lǐng)域。第二十四頁(yè)，共四十一頁(yè)。虛擬制造技術(shù)（VM）虛擬制造技術(shù)（virtualmanufacturingtechnology，VMT）是以虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程統(tǒng)一建模，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、加工和裝配、檢驗(yàn)、使用整個(gè)生命周期的模擬和仿真。這樣，可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就模擬出產(chǎn)品及其性能和制造過(guò)程，以此來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造過(guò)程，優(yōu)化生產(chǎn)管理和資源規(guī)劃，以達(dá)到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和成本的最小化，產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化和生產(chǎn)效率最高化，從而形成企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如波音777，其整機(jī)設(shè)計(jì)、部件測(cè)試、整機(jī)裝配以及各種環(huán)境下的試飛均是在計(jì)算機(jī)上完成的，其開(kāi)發(fā)周期從過(guò)去的8年縮短到5年；Chrycler公司與IBM合作開(kāi)發(fā)在虛擬制造環(huán)境用于其新型車的研制，在樣車生產(chǎn)之前，即發(fā)現(xiàn)其定位系統(tǒng)及其他許多設(shè)計(jì)有缺陷，從而縮短了研制周期。盡管虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)只有短短的幾年時(shí)間，虛擬制造的應(yīng)用將會(huì)對(duì)未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。第二十五頁(yè)，共四十一頁(yè)。三項(xiàng)核心技術(shù)

1建模技術(shù)2仿真技術(shù)3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)第二十六頁(yè)，共四十一頁(yè)。VM可以在不使用原材料，也沒(méi)有生產(chǎn)出真實(shí)產(chǎn)品之前，對(duì)新產(chǎn)品及其全生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真，以達(dá)到一次性生產(chǎn)成功，減少了材料的浪費(fèi)，優(yōu)化了生產(chǎn)過(guò)程，它為綠色制造提供了一種實(shí)現(xiàn)手段虛擬制造技術(shù)有巨大的應(yīng)用潛力。

基于產(chǎn)品的數(shù)字化模型，實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、制造到檢驗(yàn)全過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬。虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)產(chǎn)品與制造過(guò)程的擬實(shí)仿真。目前軟件的開(kāi)發(fā)是虛擬制造的重要研究?jī)?nèi)容。第二十七頁(yè)，共四十一頁(yè)。5、激光加工技術(shù)第二十八頁(yè)，共四十一頁(yè)。

激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工等的一門技術(shù)。激光加工作為先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、自動(dòng)化、無(wú)污染、減少材料消耗等起到愈來(lái)愈重要的作用。第二十九頁(yè)，共四十一頁(yè)。

激光技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)，傳統(tǒng)上看，它的研究范圍一般可分為：

1.激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。

2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微調(diào)等各種加工工藝。

3.激光焊接：汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。

4.激光切割：汽車行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。第三十頁(yè)，共四十一頁(yè)。

5.激光打標(biāo)：在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。

6.激光打孔：激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國(guó)內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些準(zhǔn)分子激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。

第三十一頁(yè)，共四十一頁(yè)。

7.激光熱處理：在汽車工業(yè)中應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時(shí)在航空航天、機(jī)床行業(yè)和其它機(jī)械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。我國(guó)的激光熱處理應(yīng)用遠(yuǎn)比國(guó)外廣泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器為主。

8.激光快速成型：將激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成。多用于模具和模型行業(yè)。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。

9.激光涂敷：在航空航天、模具及機(jī)電行業(yè)應(yīng)用廣泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主第三十二頁(yè)，共四十一頁(yè)。6、綠色加工技術(shù)第三十三頁(yè)，共四十一頁(yè)。在中國(guó)，制造業(yè)的繁榮在為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供貢獻(xiàn)的同時(shí)，資源浪費(fèi)和環(huán)境污染也隨之而來(lái)，其造成的后果已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái)。現(xiàn)在，在繼續(xù)保持工業(yè)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的同時(shí)，如何減小或避免對(duì)環(huán)境帶來(lái)進(jìn)一步地破壞，成為全社會(huì)共同關(guān)心的話題，綠色制造自然也就引起了更多人的關(guān)注。要想獲得正常生產(chǎn)和節(jié)能減排的“雙贏”，還得要從制造過(guò)程中尋找解決之道，綠色切削技術(shù)作為可持續(xù)發(fā)展的制造模式成為制造企業(yè)的選擇之一。第三十四頁(yè)，共四十一頁(yè)。

我國(guó)“十一五”規(guī)劃綱要第一次提出了“節(jié)能減排”這一概念?！肮?jié)能減排”符合綠色環(huán)保發(fā)展理念，從國(guó)家層面上確定了發(fā)展方向，這對(duì)工業(yè)制造領(lǐng)域有何影響呢？

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，有70%的環(huán)境污染物來(lái)自制造業(yè)?，F(xiàn)代制造業(yè)給人類帶來(lái)空前物質(zhì)文明的同時(shí)，也給社會(huì)帶來(lái)了更多的廢氣、廢渣、廢液等廢棄物。

從某種角度來(lái)說(shuō)，工業(yè)制造領(lǐng)域在“節(jié)能減排”這一大趨勢(shì)下受到的影響顯然是最大的。如此大的壓力轉(zhuǎn)嫁到工業(yè)制造企業(yè)本身，單純地通過(guò)限制企業(yè)數(shù)量和影響正常生產(chǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)疑是不現(xiàn)實(shí)的。畢竟，以犧牲工業(yè)制造企業(yè)的數(shù)量和規(guī)模實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)只能解決一時(shí)之癢，無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。

那么，在國(guó)家提倡“節(jié)能減排”大環(huán)境下，要想獲得正常生產(chǎn)和節(jié)能減排的“雙贏”，還得要從制造過(guò)程中尋找解決之道，綠色切削技術(shù)作為可持續(xù)發(fā)展的制造模式成為制造企業(yè)的選擇之一?！肮?jié)能減排”下的大勢(shì)所趨第三十五頁(yè)，共四十一頁(yè)。傳統(tǒng)制造模式對(duì)環(huán)境影響大

傳統(tǒng)的制造模式之所以不能滿足“節(jié)能減排”的要求，是因?yàn)榧庸み^(guò)程中大量使用切削液，給環(huán)境和人體本身帶來(lái)危害。

在機(jī)械加工領(lǐng)域，使用切削液產(chǎn)生的廢棄液體是主要的污染產(chǎn)物，直到現(xiàn)在，傳統(tǒng)金屬切削加工中仍舊以大量使用切削液的濕切削加工為主。

使用切削液可以實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑、冷卻、清洗、輔助排屑及防銹性能，對(duì)提高切削加工質(zhì)量和效率、減少刀具磨損等有著顯著效果。而切削液發(fā)展到今天，在機(jī)械加工業(yè)中應(yīng)用廣泛，使用量很大，成為種類眾多，門類齊全的工業(yè)產(chǎn)品。第三十六頁(yè)，共四十一頁(yè)。但同時(shí)切削液的使用也對(duì)環(huán)境和人體健康造成了危害。切削液的廢液如果處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)水資源造成嚴(yán)重污染，它的生物降解性差，長(zhǎng)期停留在水和土壤中。即使嚴(yán)格處理過(guò)的廢液