制造技術

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先進制造技術的內涵及特點

1．先進制造技術的內涵

目前對先進制造技術尚沒有一個明確的、一致公認的定義，經過近年來對發展先進制造技

術方面開展的工作，通過對其特征的分析研究，可以認為：先進制造技術是制造業不斷吸

收信息技術和現代管理技術的成果，并將其綜合應用于產品設計、加工、檢測、管理、銷售、

使用、服務乃至回收的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對

動態多變的市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱。

2．先進制造技術的特點

（1）先進制造技術的實用性先進制造技術最重要的特點在于，它首先是一項面向工業應

用，具有很強實用性的新技術。從先進制造技術的發展過程，從其應用于制造全過程的范圍，

特別是達到的目標與效果，無不反映這是一項應用于制造業，對制造業、對國民經濟的發

展可以起重大作用的實用技術。先進制造技術的發展往往是針對某一具體的制造業（如汽車

制造、電子工業）的需求而發展起來的先進、適用的制造技術，有明確的需求導向的特征；

先進制造技術不是以追求技術的高新為目的，而是注重產生最好的實踐效果，以提高效益

為中心，以提高企業的競爭力和促進國家經濟增長和綜合實力為目標。

（2）先進制造技術應用的廣泛性先進制造技術相對傳統制造技術在應用范圍上的一個很大

不同點在于，傳統制造技術通常只是指各種將原材料變成成品的加工工藝，而先進制造技

術雖然仍大量應用于加工和裝配過程，但由于其組成中包括了設計技術、自動化技術、系統

管理技術，因而則將其綜合應用于制造的全過程，覆蓋了產品設計、生產準備、加工與裝

配、銷售使用、維修服務甚至回收再生的整個過程。

（3）先進制造技術的動態特征由于先進制造技術本身是在針對一定的應用目標，不斷地

吸收各種高新技術逐漸形成、不斷發展的新技術，因而其內涵不是絕對的和一成不變的。反

映在不同的時期，先進制造技術有其自身的特點；也反映在不同的國家和地區，先進制造

技術有其本身重點發展的目標和內容，通過重點內容的發展以實現這個國家和地區制造技術

的跨越式發展。

（4）先進制造技術的集成性傳統制造技術的學科、專業單一獨立，相互間的界限分明；先

進制造技術由于專業和學科間的不斷滲透、交叉、融合，界線逐漸淡化甚至消失，技術趨于

系統化、集成化、已發展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新型交叉學科。

因此可以稱其為“制造工程”。

（5）先進制造技術的系統性傳統制造技術一般只能駕馭生產過程中的物質流和能量流。

隨著微電子、信息技術的引入，使先進制造技術還能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調

整的信息流動過程。先進制造技術是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統

工程。一項先進制造技術的產生往往要系統地考慮到制造的全過程，如并行工程就是集成地

并行地設計產品及其零部件和相關各種過程的一種系統方法。這種方法要求產品開發人員與

其他人員一起共同工作，在設計的開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢

處理等所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求等。一種先進的制造模式除了考慮

產品的設計、制造全過程外，還需要更好地考慮到整個的制造組織。

（6）先進制造技術強調的是實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產先進制造技術的核

心是優質、高效、低耗、清潔等基礎制造技術，它是從傳統的制造工藝發展起來的，并與新

技術實現了局部或系統集成，其重要的特征是實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產。

這意味著先進制造技術除了通常追求的優質、高效外，還要針對21世紀人類面臨的有限資

源與日益增長的環保壓力的挑戰，實現可持續發展，要求實現低耗、清潔。此外，先進制造

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技術也必須面臨人類在21世紀消費觀念變革的挑戰，滿足對日益“挑剔”的市場的需求，

實現靈活生產。

（7）先進制造技術最終的目標是要提高對動態多變的產品市場的適應能力和競爭能力為確

保生產和經濟效益持續穩步的提高，能對市場變化做出更靈捷的反應，以及對最佳技術效益

的追求，提高企業的競爭能力，先進制造技術比傳統的制造技術更加重視技術與管理的結

合，更加重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化，從而產生了一系列先進的制造模

式。隨著世界自由貿易體制的進一步完善，以及全球交通運輸體系和通信網絡的建立，制

造業將形成全球化與一體化的格局，新的先進制造技術也必將是全球化的模式。

列舉當前常用的增材制造的工藝方法，敘述工藝方法的工藝過程及其特點

一是材料單元的控制技術。即如何控制材料單元在堆積過程中的物理與化學變化是一個難點，

例如金屬直接成型中，激光熔化的微小熔池的尺寸和外界氣氛控制直接影響制造精度和制件

性能。

二是設備的再涂層技術。增材制造的自動化涂層是材料累加的必要工序，再涂層的工藝方法

直接決定了零件在累加方向的精度和質量。分層厚度向0.01mm發展，控制更小的層厚及其

穩定性是提高制件精度和降低表面粗糙度的關鍵。

三是高效制造技術。增材制造在向大尺寸構件制造技術發展，例如金屬激光直接制造飛機上

的鈦合金框睴結構件，框睴結構件長度可達6m，制作時間過長，如何實現多激光束同步制

造，提高制造效率，保證同步增材組織之間的一致性和制造結合區域質量是發展的難點。

此外，為提高效率，增材制造與傳統切削制造結合，發展材料累加制造與材料去除制造復合

制造技術方法也是發展的方向和關鍵技術。

請給出高速加工的速度范圍。分析高速加工所需的關鍵技術

高速切削是一個相對概念,迄今尚未有一個確切的界定。高速切削通常指比常規切削速度和

進給速度高出5~10倍的切削加工,有時也稱為超高速切削。也有將主軸轉速達到

10000~60000r/min,快速進給速度40m/min以上,平均進給速度10m/min以上,加速度大于1g

的切削加工定義為高速切削。對于不同的工件材料和加工工藝,高速切削速度范圍也不同。

按工件材料劃分,當切削速度對鋼材達到380m/min以上，鑄鐵700m/min以上、銅材

1000m/min以上、鋁材1100m/min以上、塑料1150m/min以上時,被認為是合適的高速切削

速度范圍;按加工工藝劃分,高速切削速度范圍為:車削700~7000m/min,銑削300~6000m/min,

鉆削200~1100m/min,磨削5000~10000m/min。

高速切削的關鍵技術:機床技術、刀具技術和工藝技術。

請寫出常用的CAPP系統工作方式并簡述其工作原理

計算機輔助工藝設計的基本原理正是基于人工設計的過程及需要解決的問題而提出的：首先，

產品零件的數據信息應能利用，并建立零件信息的數據庫；其次，工藝人員的工藝經驗、工

藝知識能夠得到充分的利用和共享；第三，制造資源、工藝參數等以適當的形式建立制造資

源和工藝參數庫；第四，充分利用標準（典型）工藝生成新的工藝文件。

CAPP的步驟，共分為5步：1）輸入產品圖紙信息；2）擬定工藝路線和工序內容；3）確定

加工設備和工藝裝備；4）計算工藝參數；5）輸出工藝文件。

分析FMS結構組成，功能特點和適用范圍

FMS的組成：

(1)加工系統

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加工設備主要由加工中心和數控機床、柔性制造單元、工業機器人及其他設備組成。

(2)物料儲運系統

包括工件儲運系統和刀具儲運系統，由工件裝卸站、自動化倉庫、自動化小車、機器

人、托盤緩沖站、托盤交換裝置、傳送帶、刀具庫系統、交換工作臺、夾具系統、換刀機械

手等組成，儲存和搬運系統搬運的的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等。運輸

路線可粗略分為直線式、環形封閉式、網狀式和直線隨機式四類。儲存物料的方法有平面布

置的托盤庫，也有儲存量較大的桁道式立體倉庫。

(3)計算機信息管理系統

(4)計算機信息管理系統負責系統中各部分的協調工作，包括設計規劃、工程分析、生

產調度、系統管理、質量控制、數據管理和網絡通訊等。

的特點

柔性主要包括

1)機器柔性當要求生產一系列不同類型的產品時，機器隨產品變化而加工不同零件

的難易程度。

2)工藝柔性一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力；二是制造系統

柔性制造技術的現狀及發展趨勢內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。

3)產品柔性一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品

的能力；二是產品更新后，對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。

4）維護柔性采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。

5）生產能力柔性當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織

生產的制造系統,這一點尤為重要。

6）擴展柔性當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更

大系統的能力。

7）運行柔性利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產

品,換用不同工序加工的能力。

適用范圍

FMS是兼顧數控機床的靈活性和剛性自動生產線高效率兩者的優點，他的適用范圍也

不同于以上兩種加工方式，對單件小批生產來說，FMS比不上數控機床，資源利用很不充分；

對大批大量生產來說，他的效率比不上剛性自動線，他的優越性在體現在多品種、變批量生

產和市場相應快。

FMS是一項投資巨大的工程，是否選擇和選擇什么樣規模的FMS，一定要根據具體情況

作周密的技術、經營等分析，不可盲目實施。

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