先进制造技术概述_10

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1、先进制造技术导论,主讲：侯荣国 Email: 手机: 13053387019,先进制造技术 Advanced Manufacture Technology,本讲主要内容,课程学习方法 课程学习任务、问题和目标 课程主要内容 课程考核办法 第一章 绪论 课程相关实验设备介绍,学习方法,本课程具有专业技术前沿性、扩展性、时代性特点，所以本课程学习不拘泥于教材，不拘泥于课堂教学，需要扩展学习。 电子阅览室中查阅最新数字资源，网站最新动态，国家乃至国际有关制造业的最新动态。 纸质的参考书籍与科技期刊 主要教材： 先进制造技术.王润孝等.科学出版社 先进制造技术.盛晓敏等.机械工业出版社 理论与实验相

2、结合。 讨论会、报告会、展览会,课程学习要求,课堂纪律：禁止迟到、早退，注意课堂秩序； 作业要求：按时、保质保量的完成； 实验要求：按照分组要求认真对待； 考核办法：平时成绩（作业+课堂表现+实验成绩)20%+最后考试成绩80% 。,课程学习任务和问题,目前，采用那些现代设计方法进行产品设计？ 设计好的产品怎样采用什么先进的加工工艺制造出来？ 目前现代企业的采用哪些先进的生产模式？ 如何认识先进制造技术在现实中的应用？,课程学习目标,认识什么是先进制造技术，理解先进制造技术的特点。 了解现代设计方法、先进制造工艺、制造自动化及先进生产管理模式等各自的特点，以及它们的高效性、经济性等。 学会使用

3、搜索引擎，数字资源有效地找到所需信息。,1、绪论(2学时） 制造与制造业、先进制造技术的提出和进展、先进制造技术的内容、内涵和体系结构,2、现代设计技术 （6学时） 概述、数字化设计与数字化产品开发、现代设计方法,3、先进制造工艺技术 （18学时（包含4学时实验） 概述 、材料受迫成形工艺技术 、超精密加工技术 、高速加工技术、微细加工技术、优质清洁表面工程技术、现代特种加工技术、微米/纳米加工、快速原型制造技术 、虚拟制造技术,4、制造自动化技术（2学时） 概述 、工业机器人技术、并联加工机床、柔性制造技术,5、现代生产管理技术（2学时） 概述 、现代生产管理信息系统 、产品全生命周期管理、

4、物流系统管理、及时生产技术、现代质量保证技术,6、先进生产制造模式（2学时） 并行工程、精益生产、敏捷制造、智能制造系统,课程主要内容,现代设计方法与理论 （6学时）,现代设计技术概述（1学时） 并行设计与并行工程（1学时） 虚拟现实技术（2学时） 绿色设计（2学时）,先进制造工艺（18学时）,超高速加工（4学时（包括2学时实验） 精密加工与微纳米加工（8学时） 特种加工（4学时（包括2学时实验） 快速原型技术（2学时）,机器人技术（2学时） FMS及CIMS （2学时） 先进的管理模式（PDM、ERP)(2学时）,先进生产模式与信息化（6学时）,第一章 先进制造技术概述,一 制造与制造技术的

5、基本概念 二 先进制造技术的产生和发展 三 先进制造技术的内涵和结构体系 四 先进制造技术的特点和发展趋势,原材料,产品,工艺、能源,知识、技能、工具,制 造,一 制造与制造技术的基本概念,制造技术 将原材料物化为人类所需产品的工程技术，即：使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称,制造过程 产品从设计、生产、控制管理、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期,一 制造与制造技术的基本概念,制造系统 制造系统是制造业的基本组成实体。,一 制造与制造技术的基本概念,制造业 将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等），利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工

6、业品或生活消费品的行业。,我 国 制 造 分 类 和 构 成,一 制造与制造技术的基本概念,制造业的地位和作用,提供人们衣、食、住、行物质消费 决定全社会的长远效益和经济的持续增长 国际商品贸易的保证 农业基础地位的物质保障，服务业发展的重要条件 信息产业发展的物质基础； 农业劳动力转移和就业的重要途径 为科技和教育发展提供经费支持和实验装备 实现军事现代化和国家安全的保障,制造业的地位和作用,国家经济发展的支柱、工业生产的技术支柱 制造业是国民经济的基础和重要的收入来源，国家实力的象征 工业经济年代经济增长的“发动机” 一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础,高新技术发展的平台，为高新技术发展

7、提供物质条件，高技术成果走向 应用的接口、桥梁、通道 提高企业国际竞争能力和技术创新能力的根本途径 在未来的竞争中，谁掌握了先进的制造技术谁就掌握了市场,制造业的地位和作用,21世纪制造业面临的挑战和特征,先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 面向“大制造业” 机械制造、电子产品制造、材料制备、石油、化工、冶金、民用消费品 任务：提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力,实现优质、 灵活、高

8、效、清洁生产,提供优质快捷服务 目 标：理想的经济利益。 “先进”的内涵：效益、相对、动态。,先进制造技术定义,先进制造技术的特点,1) 大制造、全过程、多学科的特点 先进制造技术已成为世界科技发展热点，并正在形成一门新兴工程科学，即现代机械制造，它具有“大制造、全过程、多学科”的新特点。大制造是一种广义制造的概念，包括产品制造、流程制造、材料制备等；全过程不仅包括毛坯到成品的加工过程，还包括产品的市场分析、设计、加工、销售、回收等；多学科是指微电子、计算机、自动化、网络通讯、管理、生命科学、材料科学与制造学科的交叉 2) 学科的交叉性和创新性 学科交叉推动了制造学科的发展。生物科学与制造科学

9、交叉产生生物制造或仿生制造；管理科学与制造科学交叉产生工业工程科学；信息科学与制造科学交叉产生制造信息学,先进制造技术的特点,3) 可持续发展的理念 强调实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，除优质、高效外，还考虑可持续发展，应对21世纪环境问题的挑战； 4) 应用的广泛性 覆盖了市场分析、设计、加工、装配、销售、维修、服务、回收等全过程； 5) 集成性和系统性 强调以人为中心和技术、人、管理、信息的集成以及硬件和软件的集成，更加重视制造过程的重组和管理改革； 6) 发展的动态性 不断吸收高新技术成果，因而其内涵不是一成不变的，不同时期、不同国家有不同特点。,先进制造技术的内涵,第二节 先进制

10、造技术产生的背景,一、制造技术的发展及目前的背景 制造技术的形成和发展是与制造业的诞生和发展相伴的，回顾200年的历史，制造业的发展经历了五个主要阶段： 工场式生产时期-18世纪后半叶，蒸汽机的发明开始了以机器为主导的制造业新纪元，完成手工作坊到以分工原则的工厂生产的转变 工业化规模生产时期-19世纪末内燃机的出现引发制造业革命，由福特开创了流水线、大批量生产模式和制造技术分工； 刚性自动化发展时期-20世纪初，以大批量生产为模式的刚性自动化 柔性自动化发展时期-二战之后，多品种小批量柔性自动化生产模式，包括NC、CNC、FMC、FMS等。 综合自动化发展时期-自80年代，CAD/CAM/CA

11、PP/CAE/CAT；MRP, MRP, ERP, CNC, FMC/FMS, ROBOT； CIMS, CE, LP,先进制造技术发展的背景,消费观念的变化 消费者的行为更具选择性；顾客化产品：批量生产的产品逐步被个性化、多样化产品 所代替； 制造业“服务”：产品生产与产品服务的界限越来越模糊，不满足感增加：“新三年、旧三年、缝缝补补又三年”的观念逐步消失； 对生产及产品的影响： 产品订货批量下降，单件、小批； 产品寿命周期减短：5-10年-3-5年甚至更短； 产品生产周期缩短。,先进制造技术发展的背景,制造全球化与贸易自由化 原因：世界自由贸易体制进一步完善；全球交通运输进一步完善；全球通

12、讯网络建立；国际经济合作与交往日益紧密；经济全球化 导致：全球产业界结构大调整，世界逐步形成一个统一的大市场 使得：任何国家、地区，不论实行怎样的社会制度，都不可能离开世界市场而独立谋求发展；制造业发展进入国家目标层次，促进经济增长；供应与需求全国化、国际化，不同时间、地区、国家，市场需求有波动；对于同一用户、同一产品，可供选择的市场国际化、竞争国际化,先进制造技术发展的背景,科技进步与信息社会 从微电子、信息（计算机与通信、控制理论、人工智能等）、新材料、系统科学为代表的新一代工程科学与技术的迅猛发展在制造领域中的广泛渗透、应用、衍生，极大的拓展了制造活动的深度和广度，急剧的改变了现代设计方

13、法、产品结构、生产方式、生产工艺、设备以及生产组织结构，产生了一大批新的制造技术和制造模式。,先进制造技术发展的背景,高新技术的综合作用促进了制造技术在宏观（制造系统集成）和微观（精密、超精密、微纳米加工检测）两个方向上的蓬勃发展，成为一门涵盖整个生产过程的各个环节（市场分析、产品设计、工艺规划、加工准备、制造装配、监控检测、质量保证、生产管理、售后服务、回收再利用等）、包括人、机器、能量、信息等多种资源的组织、控制与管理，横跨多个学科的集成技术。,先进制造技术发展的背景,环境保护意识的增强与可持续发展 环境问题： 大量消耗资源和破坏环境的传统工业发展模式与工艺技术系统引起了严重的环境问题。

14、可持续发展思想： 重视环境方面对制造业及其产品的制约： 结论: 面向可持续发展的生态安全型和资源节约型的制造技术将是制造领域中亟待解决的一个重要问题。,二、先进制造技术的提出 Advanced Manufacturing TechnologyAMT首先由美国于20世纪80年代提出。 20世纪80年代，美国政府开始认识到制造技术和制造能力的重要性。 1988年，美国政府投资进行大规模21世纪制造企业战略研究，不久提出先进制造技术发展目标，制定并实施了先进制造技术计划（ATP）和制造技术中心计划(MTC)。,1、先进制造技术计划（ATP） ATP由美国联邦政府科学、工程和技术协调委员会（FCCSE

15、T）提出。 研究内容：现代设计方法与技术、先进制造工艺与技术、先进制造过程的支撑技术与辅助技术、制造基础设施。 目标：促进经济增长；提高能源效益，减少污染；使制造业在世界市场更具竞争力；使教育系统对每个学生进行更富有挑战性的教育。鼓励科学界把确保国家安全和提高国民生活质量作为核心目标。,2、制造技术中心计划（MTC） 又称“合作伙伴计划”，由美国国家标准与技术研究院制定并实施。 目标：面向美国35万家中小企业。 主要内容：在技术拥有者（通常为政府的研究机构、国家实验室和大学）与需要这些技术的中小企业之间建立合作的桥梁。 方法：由国会拨款设立地区性的制造技术中心，为中小企业展示新的制造技术和设备

16、并进行培训，帮助他们选用。,三、先进制造技术的实施及效果 美国在AMT实施过程中建立了由5个层次组成的研究开发与推广体系。 1、国家研究与协调机构 主要指NIST，负责ATP和MTC两项计划的组织与实施。 2、地区性组织与协调机构 组织企业进行合作研究开发。 3、大学研究机构 与企业协作，主持或参与重大课题的研究。 4、制造技术中心 从事推广和培训工作。 5、企业技术开发机构 企业自身的研究开发机构，也可承担国家的研究课题。,“2mm”工程： 美国在汽车生产中实施的研究项目，联合多家汽车公司、大学和研究机构，对汽车覆盖件的制造技术进行综合研究，最终使轿车覆盖件的制造误差控制在2mm之内，从而使轿车车身的制造精度达到了日本丰田公司的水平。至1994年，美国汽车产量重新超过日本，并重新占领欧美市场。,1、FCCSET先进制造技术体系结构 美国联邦政府科学、工程和技术协调委员会（FCCSET）下属的工业和