學(xué)科前沿講座報(bào)告
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學(xué)術(shù)前沿講座
----先進(jìn)制造技術(shù)
一、 21世紀(jì)的先進(jìn)制造技術(shù)概述
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：知識(shí)-->技術(shù)-->產(chǎn)品的時(shí)間越來(lái)越來(lái)短、 結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。
產(chǎn)品的批量特點(diǎn)： 小批量，越來(lái)越小。 產(chǎn)品價(jià)格的特點(diǎn)： 取決于獨(dú)占知識(shí)的含量 。 產(chǎn)品的市場(chǎng)特點(diǎn) ： 顧客對(duì)產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量、服務(wù)的要求不斷提高 , 參與全球競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈 。
1、先進(jìn)制造制造技術(shù)(AMT)的定義
先進(jìn)制造技術(shù),AMT,(Adanced Manufacturing Technology) 是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理技術(shù)等方面的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過(guò)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)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱，也是取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的制造技術(shù)的總稱。
當(dāng)前的金融危機(jī)也許還會(huì)催生新的先進(jìn)制造制造技術(shù)，特別在生產(chǎn)管理技術(shù)方面。
2、先進(jìn)制造技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容
先進(jìn)制造技術(shù)不是一般單指加工過(guò)程的工藝方法，而是橫跨多個(gè)學(xué)科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個(gè)產(chǎn)品生命周期全過(guò)程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計(jì)、工藝、加工自動(dòng)化、管理以及特種加工等多個(gè)領(lǐng)域，并逐步融合與集成?？苫練w納為以下四個(gè)方面：
1>、先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)技術(shù)
2>、先進(jìn)制造工藝技術(shù)
3>、制造自動(dòng)化技術(shù)
4>、先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)、制造哲理與生產(chǎn)模式
二、先進(jìn)制造工藝技術(shù)
1、 超精密加工技術(shù)和納米加工技術(shù)
基本概念
（1）精密制造技術(shù)：精密制造技術(shù)是指零件毛坯成形后余量小或無(wú)余量、零件毛坯加工后精度達(dá)亞微米級(jí)的生產(chǎn)技術(shù)總稱。它是近凈成形與近無(wú)缺陷成形技術(shù)、超精密加工技術(shù)與超高速加工技術(shù)的綜合集成。
（2）近凈成形與近無(wú)缺陷成形技術(shù)改造了傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使機(jī)械產(chǎn)品毛坯成形實(shí)現(xiàn)由粗放到精化的轉(zhuǎn)變，使外部質(zhì)量作到無(wú)余量或接近無(wú)余量，內(nèi)部質(zhì)量作到無(wú)缺陷或接近無(wú)缺陷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、輕量化、低成本的成形。該項(xiàng)技術(shù)涉及到鑄造成形、塑性成
形、精確連接、熱處理改性、表面改性、高精度模具等專業(yè)領(lǐng)域。
（3）精密加工：加工精度在3～0.3μm（相當(dāng)于IT5級(jí)精度和IT5級(jí)以上精度），表面粗糙度3~0.3μm.
（4）超精密加工：尺寸精度位于0．3~0.03μm，表面粗糙度0．03~0.005μm，也稱亞微米加工。
（5）納米（nm）加工：尺寸精度為0.03μm（30納米），表面粗糙度優(yōu)于0.005μm。
（6）常用超精密加工方法有:車、磨、研、拋和某些特種加工方法。
包括：超精密車削技術(shù)、精密和超精密磨削、納米加工技術(shù)、超高速加工技術(shù)、
2、非傳統(tǒng)加工技術(shù)（ 特種加工）
非傳統(tǒng)加工技術(shù)（ 特種加工）是指直接利用電能、聲能、光能、電化學(xué)能、熱能以及特殊機(jī)械能對(duì)材料進(jìn)行加工。它與傳統(tǒng)的切削加工方法相比具有許多特點(diǎn)：在加工過(guò)程中工具與工件之間沒(méi)有顯著的切削力；加工用的工具材料硬度可以低于被加工材料的硬度；能用
簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)加工出復(fù)雜的型面。
包括：電火花加工（EDM）、電火花線切割加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、射流加工（水刀切割）、
三、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)CAD
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，用各自的專業(yè)知識(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程分析、自動(dòng)繪圖和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱
現(xiàn)代CAD技術(shù)可以表述如下：現(xiàn)代CAD技術(shù)是指在復(fù)雜的大系統(tǒng)環(huán)境下，支持產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理論和方法、設(shè)計(jì)環(huán)境、設(shè)計(jì)工具等各相關(guān)技術(shù)的總稱，它們能使設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本和縮短設(shè)計(jì)周期的目的。
四、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM)
1、（1）狹義CAM：而從狹義的角度講，CAM僅指數(shù)控程序的自動(dòng)編制，包括零件的幾何建模、刀具路徑的確定、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC代碼的生成等。
（2）廣義CAM：從廣義的角度講，CAM指利用計(jì)算機(jī)輔助從毛坯到產(chǎn)品制造過(guò)程中的直接和間接的活動(dòng)，包括計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)、計(jì)算機(jī)數(shù)控編程、計(jì)算機(jī)控制加工過(guò)程（柔性自動(dòng)化加工）等內(nèi)容。
(3) 在CIMS中，一般把計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備的程序的自動(dòng)編制及控制技術(shù)等作為CAM的功能。
2、數(shù)控加工的自動(dòng)編程。包括：一般有數(shù)控語(yǔ)言型，人機(jī)交互圖像編程和數(shù)字化編程三種類型。
數(shù)控語(yǔ)言型：采用某種高級(jí)語(yǔ)言，對(duì)零件任何形狀及走刀線路進(jìn)行定義，由計(jì)算機(jī)完成復(fù)雜的幾何運(yùn)算，或通過(guò)工藝數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)刀具夾具及切削用具進(jìn)行選擇。這是早期計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程的主要方法。比較著名的數(shù)控編程系統(tǒng)，如APT(Automatically Programmed Tools)系統(tǒng)及其及其小型化版本如EXAPT，F(xiàn)APT等。
這種方法在我國(guó)普及率較低，已逐漸被人機(jī)交互圖形編程所取代
數(shù)字化編程：用測(cè)量機(jī)或掃描儀對(duì)零件圖紙或?qū)嵨锏男螤詈统叽邕M(jìn)行測(cè)量或掃描，然后經(jīng)
計(jì)算機(jī)處理后自動(dòng)生成數(shù)控加工程序。這種方法十分方便，但成本較高，僅用一些特殊場(chǎng)合。
人機(jī)交互圖形編程：人機(jī)交互圖形編程是直接利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)所生成的零件圖像，利用圖形屏幕的光標(biāo)在零件圖形上選擇加工部位，定義走刀路線，輸入有關(guān)工藝參數(shù)后，便自動(dòng)生成數(shù)控加工程序，而且還可方便地進(jìn)行圖形仿真檢驗(yàn)。具有直觀、高效，能實(shí)現(xiàn)信息集成等優(yōu)點(diǎn)
3、柔性制造技術(shù)
以數(shù)控加工為基礎(chǔ), 應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)，將數(shù)控機(jī)床、加工中心、物料自動(dòng)儲(chǔ)存?zhèn)魉脱b置和輔助控制裝置等在計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制下，形成柔性加工自動(dòng)生產(chǎn)線，既柔性制造系統(tǒng)。
包括：設(shè)備柔性：指制造系統(tǒng)中能加工不同類型零件所具備的轉(zhuǎn)換能力，其中包括刀具轉(zhuǎn)換、夾具轉(zhuǎn)換等。CNC機(jī)床，柔性?shī)A具。工藝柔性：能以多種工藝方法加工某一零件組的能力。如鏜、銑、鉆、鉸、攻螺紋等加工。工序柔性：能自動(dòng)改變零件加工工序的能力。
路徑柔性：能自動(dòng)更變零件加工路徑。如遇到系統(tǒng)中某臺(tái)設(shè)備的故障,能自動(dòng)將工件轉(zhuǎn)換到另一臺(tái)設(shè)備上加工。可以根據(jù)負(fù)荷,自動(dòng)改變加工路線,提高利用率,減少等待時(shí)間。產(chǎn)品柔性：產(chǎn)品改變時(shí)能經(jīng)濟(jì)、迅速的轉(zhuǎn)產(chǎn)。批量柔性：能在不同批量下運(yùn)行都能獲取經(jīng)濟(jì)效益。擴(kuò)展柔性：能根據(jù)生產(chǎn)的需要組建和擴(kuò)展生產(chǎn)能力
