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1、先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,1、先进制造技术的概念,先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于制造的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，取得理想技术经济效果的制造技术的总称。,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,2、制造战略的变迁,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,3、我国制造业现状,解放以来，我国已经能够生产机床、汽车、飞机、轮船等。80年代中期，建立了大量的与制造工程相关的国家重点实验室和工程中心，实施了863高新技术计划、攀登计划和攻关计
2、划，在制造技术的基础性研究和先进制造技术领域取得了瞩目的成就。,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,制造业的长进,制造业的差距,先进制造技术大部分依赖引进。以机械产品为例，据有关资料统计，近年来国内开发成功的92种典型机械产品中，自主开发的产品只占46%，国内机械工业的主导产品的技术主要来源于国外。我国机械产品的名义竞争力（出口额与进口额之比）1990年为0.466，1993年为0.376， 1994年为0.28，1993年机械产品的进口额高达388亿元，占全国外贸进口总额的37%。进出口逆差达242亿元。至今我国还没有自主版权的现代轿车的总体设计能力，三
3、峡工程举世瞩目，而我国却因技术原因无权参与水轮发电机组制造的投标，许多精密仪器、特大型铸锻件、不少机电产品的核心部件都依赖进口。一个以乘坐外国轿车和使用外国电器为骄傲的民族决不是一个伟大的民族，一个没有强大制造业的国家不可能是一个强大的国家！,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,近几年来，对制造技术的发展获得了重新认识，我国政府及有关领导对先进制造技术的发展给予了高度关注。国家科委主任宋健1995年在参加“先进制造技术发展战略研讨会”指出：“发展制造技术是国家目标、是国家利益、是全社会利益。”“先进制造技术是一个国家、一个民族赖以繁荣昌盛的重要手段。”“如果制造技术不发达，
4、这个国家、民族就不可能富裕。尤其在我们国家，制造技术上不去，就不可能支撑这么多的人口象样、体面地生活。所以，我们在相当长的时间内，发展制造技术是至关重要的。”1995年5月中共中央、国务院关于加速科技进步的决定中指出：为提高工业增长的质量和效益，要重点开发推广电子信息技术、先进制造技术、节能降耗技术、清洁生产和环保技术等共性技术。1995年9月中共中央关于制定国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标的建议中明确要大力采用先进制造技术。,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,重视制造业,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Adva
5、nced Manufacturing TechnologyAMT,4、主要的先进制造技术和相关术语简介,虚拟现实技术（Virtual RealityVR),以计算机仿真、建模为基础，集计算机图形学、智能技术、并行工程、人工现实技术和多媒体信息技术为一体，由多学科知识形成的综合系统技术。VR是一个人机交互式的计算机系统，它能逼真地模拟、重现现实世界，使用户能产生一种身临其境的感觉，故由译为“临境”或“灵境”技术。 VR技术的关键在于系统建模和虚拟环境的建立以及仿真技术的应用。VR技术在产品开发中的作用：虚拟原型 虚拟设计 虚拟装配 虚拟环境与虚拟合作欧洲客车公司率先采用虚拟制造及仿真技术，将空中
6、客车试制周期从4年缩短到2.5年，不仅提前投放市场，而且显著降低了研制费用和生产成本，大大增强了其全球竞争能力。,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,绿色设计与制造（Green Design & Manufacturing GD&M),绿色设计与制造是从产品的寿命循环周期角度考虑问题，在产品从市场调研、产品规划、产品设计、工艺设计、生产准备、加工制造、包装发运、安装维护、回收处理及再使用等各个环节采取措施，使产品在生产和使用过程中节省能源和资源、极小化对环境产生的污染，并保护操作者的安全和健康。绿色设
7、计与制造是以环境资源保护为核心概念的设计与制造过程，它要求在产品的整个寿命周期内把产品的基本属性和环境属性紧密结合，除满足产品的物理目标外，还应满足环境目标。绿色设计与制造也称清洁化生产，国外称寿命循环工程。,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,纳米技术（Vanotechnology、 Nano ST),纳米科学与技术是微米科学与技术向微观的进一步延伸。是将生产装置逐级缩小到可直接按需排布原子来制造产品，是加工精度或尺寸为100nm0.1nm量级的制造技术的总称。美国IBM公司首次采用NST实现原子排
8、布组成的“IBM”和美国地图，而后中国化学所排出“中国”和中国地图，其尺寸仅为200200nm。目前已能够加工出直径只有100m的金属齿轮。70年代微电子技术产生了信息革命，科学家预言，纳米技术将引起二十一世纪的又一次产业革命。,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,快速原型制造技术（ Rapid Prototyping & ManufacturingRP&M),综合利用计算机造型技术、控制技术、激光技术以及材料技术等，基于离散/堆积原理由CAD模型直接驱动来逐层累积式快速制造样品物理原型的先进制造技术
9、。根据所使用的材料和建造技术的不同， 目前主要的RP&M技术有：光固化成型技术SL、叠层实体制造技术LOM、熔融沉积制造技术FDM和选择性激光烧结技术SLS等。快速原型制造设备相当于一台三维打印机，能够迅速地将CAD模型快速地“打印”出来，用于产品设计、评估、检验、测试和改进等，可大幅度缩短新产品开发和研制周期，具有显著的经济效益和时间效益。,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,计算机辅助设计和辅助制造（ CAD&CAM),计算机辅助设计和计算机辅助制造是以计算机作为主要技术手段，处理各种数字信息与图
10、形信息，辅助完成产品设计与制造中的各项活动的一门技术，简称CAD/CAM。在目前众多的先进制造技术中，CAD/CAM是较早在国内外得到重视和广泛应用的一项技术。国外许多先进企业，已经步入“三个三”（产品设计周期三周，试制周期三个月，生产周期三年），而国内不少企业仍停留在“产品十年一贯制”。要改变这一状况，亟待大力推广和应用CAD/CAM技术和其他高效、快捷的先进制造技术。,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,敏捷制造（ Agile Manufacturing AM),敏捷制造术语是1991年由美国里海
11、大学的几位学者提出，并被称为21世纪制造企业的生产模式，它主要是指制造企业采用现代信息技术和通讯手段，在全球范围内通过快速配置各种资源，以有效和协调的方式响应用户需求，实现制造的敏捷性。,计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing SystemCIMS),CIMS是70年代初提出的一种新的制造业发展模式，一般由技术信息系统（TIS）、制造自动化系统（MAS）和管理信息系统（MIS）组成。CIMS的核心内容是集成，其中信息集成是实现CIMS的基础和关键。工业发达国家CIMS在80年代中期得到迅速发展，我国从1994年开始在专家建议下，开始高度重视发展C
12、IMS。,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,并行工程（Concurrent EngineeringCE),并行工程是指集成地、并行地处理产品设计和制造及其相关过程的系统方法。并行工程要求在产品的设计阶段开发者就应考虑产品整个生命周期的所有因素。,柔性制造系统（Flexible Manufacturing SystemFMS),是以计算机为中心的自动完成加工、装卸、存储、运输、管理的系统，具有监视、诊断、修复、自动更换加工产品品种等功能，是制造技术向现代化发展成为具有智能制造和无人工厂特点的计算机集成
13、制造系统。FMS适合于多品种、小批量生产要求，可缩短产品制造周期、提高设备利用率和降低生产成本等。,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,微型机械加工技术（Micro Electro-Mechanical SystemsMEMS),微型机械是指可以批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通信电路和电源等于一体的微型器件或系统。,其主要特点有：体积小(特征尺寸范围为1nm10mm)、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大批量生产，降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响
14、应时间短；集约高技术成果，附加价值高等。,高度重视：美国的MIT、Berkeley、Stanford、AT&T和NSF的15名科学家在20世纪80年代未就提出“小机器、大机遇：关于新兴领域微动力学的报告”的国家建议书，声称“由于微动力学(微系统)在美国的紧迫性，应在这样一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面”，建议中央财政预支费用为5年5000万美元，得到美国领导机构重视，连续大力投资，并把航空航天、信息和MEMS作为科技发展的三大重点。,实例：上海冶金研究所研制出直径为400m的多晶硅齿轮、上海交通大学研制出2mm的电磁电动机,先进制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,
15、Advanced Manufacturing TechnologyAMT,可持续发展（Sustainable DevelopmentSD),“可持续性”的思想渊源已久，国际社会经过一系列对话和辩论，1987年世界环境与发展委员会向联合国第42届大会提交的研究报告我们共同的未来中正式提出“可持续发展”的定义为：既满足当代人的需要，又不对子孙后代满足其需要之能力构成危害的发展。,可持续发展三方面指标：技术、经济和生态环境应达到综合平衡，缺一不可。技术落后是产生环境问题的根源，依靠科技进步是解决环境问题的根本方法和途径，经济效益和市场需求是技术进步的动力和目标，生态环境则是这一目标的一种约束。,先进
16、制造技术,模具工程技术研究中心 METRC,补 充,Advanced Manufacturing TechnologyAMT,2mm工程（2mm Program),“2mm工程”是1991年美国密西根大学世界著名制造研究大师吴贤铭教授提出的旨在综合提高美国汽车制造质量以谋取在国际竞争中取胜的计划构想。 背景：车体制造综合误差：日本0.1mm 欧洲 1.251.5mm 而美国 2mm 实施： “2mm工程”的具体研究内容包括11个项目，美国政府和各参与公司共同投资1000多万美元资助。 效果：美国汽车制造业在很短的时间内已基本赶上了世界先进制造水平，目前已开始了“超”的进程。从观念上改变了各部门对制造过程中质量的重视程度。“2mm”的观念已远远超出了提高车体本身制造精度方面，其以客观实测数据为依据的质量控制方法已广泛应用于其他汽车制造过程中。 世界其他汽车制造公司已经开始关注“2mm工程”的计划及其影响。,
