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1、简述先进制造工艺的定义与特点一、引言 先进制造技术 AMT(Advanced Manufacturing Technology) 是集机械，电子，信息，材料，能 源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术，它是发展国民经济的重要基础技术之一。 先进制造技术是制造业为提高竞争力以适应时代的要求而形成的- 一个高新技术群，经过发 展，已形成了完整的体系结构。先进制造技术是当今生产力的主要构成因素，是国民经济的 重要支柱。论文大全。它担负着为国民经济各部门和学技术的各个学科提供装备、具和检 测仪器的重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的重要手段。尤其是些尖端科 技，如航空、航天、微电子、光
2、电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如 果没有先进制造技术作为基础，是不可能实现的。二、先进制造技术的起源 “先进制造技术”一词源于美国。二战结束之前的制造技术，可以统称为传统的制造技术， 美国制造业在第二次世界大战以后，在当时国际环境背景下得到了空前的发展，并形成了支 强大的研究开发力量，强调基础和学研究的重要性，忽视制造技术的发展。至 20 世纪 70 年 代，随着日、德经济的恢复，美国制造业遇到了强有力的挑战，汽车业等行业的霸主地位， 遇到了强有力的冲击，出口产品的竞争力大大落后于日、德，美国经济滞胀，发展缓慢。而 日本在过去几十年内不断主动地采用制造新技术，已使其成为制造
3、业公认的世界领。在此背 景下,美国反思了制造技术同国民经济、技术与国力的至关重要的相互依赖关系，强调了制 造技术的重要性，明确了社会经济目标的关键是技术的重要性，制定了国家关键技术计划， 并对其技术政策作了重大调整。与此同时，以计算机为中心的新一代信息技术的发展，也全 面推动了制造技术的飞跃发展。由于经济和增强国防的需要，在剧烈的市场竞争的刺激 F, 各个国家和地区纷纷将传统的制造技术与新发展起来的科技成就相结合，先进制造技术的概 念逐步形成并发展。三、先进制造技术的内涵 先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果， 并将其综合应用于产品开发与设计、制造、
4、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、 高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。从本质上: 可以说，先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融 合。与传统的制造技术比较起来，当代先进的制造技术以其高效率、高质量和对于市场变化 的快速响应能力为主要特征。它贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过 程，成为“市场一产品设计一制造一市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。 先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最 新成果，各专业、学科间不断交叉、融合，其界限逐渐淡化甚至消失
5、。它是技术、组织与管 理的有机集成，特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。先进制造技术又可看作 是硬件、软件、人和支持网络(技术的与社会的) 综合与统一。先进制造技术并不追求高度 自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律的统一，最大限度地发挥人 的积极性、创造性和相互协调性。先进制造技术高度开放、具有高度自组织能力的系统，通 过大力协作，充分、合理地利用全球资源，不断生产出最具竞争力的产品。先进制造技术的 目的在于能够以最低的成本、最快的速度提供用户所希望的产品，实现优质、高效、低耗、 清洁、灵活生产，并取得理想的技术经济效果。四、先进制造技术的主要内容 信息技术和现代
6、管理技术是先进制造技术的两个支柱,而现代管理技术要以先进制造哲理为 基础。不同的时代具有不同的消费需求和科学技术，不同的消费需求和科学技术又会产生不 同的生产技术和生产方式，进而要求不同的管理与之相适应。先进制造哲理与信息技术和现 代管理技术的有机结合，是必然产生的生产模式。先进制造哲理、现代管理技术与先进生产 模式三位一体，共同构成了先进制造技术生长的软环境。自20 世纪 90 年代以来，人1 门在总结GT、FMS、JIT、MRPII、CIMS等生产模式经验和教训的基础上，提出了许多新的制 造概念和生产模式。例如，以组成多功能协同小组工作模式为特征的并行工程(CE),以简化 组织和强调人的能
7、动性为核心的精益生产(LP),以动态多变的且织结构和充分发挥技术、组 织人员的2度柔性集成为主导的敏捷制造(AM)。先进工程设计技术是先进制造技术的重要 组成部分。论文大全。产品生产首先从工程设计开始。工程设计包括需求分析、产品规划、 方案设计、总体设计、详细设计、工艺设计等 内容。工程设计结果直接影响产品的功能、怕能、质量、制造成本与交货期。据统计，产品 设计阶段决定了产品生产成本的 70%-80%。先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础。按 照设计方案，将原材料转化为实际产品的过程，称为制造工艺过程。论文大全。为实现这一 过程，需要采用各种有效的制造工艺方法对产品质量、成本、生产周期等具有
8、重要影响的因 素实施有效控制。先进制造技术的支撑技术是指支持主体技术( 设计和制造工艺)发展所需 的技术、工具、手段和系统集成的基础技术，它包括信息技术、标准框架、机床和工具技术、 传感与控制技术等。五、先进制造工艺的发展趋势先进制造技术的- 一个重要发展趋势是工艺设计从经验判断走向定量分析，其方法就是将 数值模拟技术与物理模拟和人工智能技术相结合，确定工艺参数，优化工艺方案，预测加工 质量，使生产过程从“理论-实验-生产”转变为“理论-计算机模拟- 生产”。随着人工智 能技术、计算机视觉技术、数字化信息处理技术、机器人技术的溶入，促使制造技术向着工 艺高效化，控制数字化、智能化以及生产过程机
9、器人化方向发展，如下几点有待攻破：(1) 制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力， 必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果,探索制造系统新的体系结构、 制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系 统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求 的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能 力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。(2) 为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品
10、开发和制造的 关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD / CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人 学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问 题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题; 在测量和机器人路径规划及零件 的寻位(如Localizat ion) 等方面，存在C-空间(配置空间Configuration Space)的几 何计算和儿何推理问题; 在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、 装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理。制造过程 中物理和力学现象的几何化研究
11、形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课 题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科-计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。(3) 在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的 驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系 统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多 维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处 理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。(4) 各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一
12、类 基于生:物进化算法的计算智能I具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中受 到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突 破问题规模的制约。制造智能还表现在: 智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智 能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也 是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品 创新的基础研究体系。1. 采用模拟技术，成形、改性与加工是机械制造工艺的主要工序，是将原材料 （主要是金属 材料）制造加工成毛坯或零部件的过程。这些工艺过程特别是热加工过程是极其复杂的高温
13、、 动态、瞬时过程，其间发生一系列复杂的物理、化学、治金变化，这些变因而多年来，热加 工工艺设计只能化不仅不能直接观察，间接测试也十分困难，凭“经验”。近年来，应用计 算机技术及现代测试技术形成的热加工工艺模拟及优化设计技术风靡全球，成为热加工各个 学科最为热门的研究热点和跨世纪的技术前沿。应用模拟技术，可以虚拟显示材料热加工（铸 造、锻压、焊接、热处理、注塑等）的工艺过程，预测工艺结果（组织性能质量），并通过不同 参数比较以优化工艺设计，确保大件一次制造成功; 确保成批件一次试模成功。模拟技术同 样已开始应用于机械加工、特种加工及装配过程，并已向拟实制造成形的方向发展，成为分 散网络化制造、
14、数字化制造及制造全球化的技术基础。2. 成形精度向近无余量方向发展 毛坯和零件的成形是机械制造的第一道工序。金属毛坯和零件的成形一般有铸造、锻造、冲 压、焊接和轧材下料五类方法。随着毛坯精密成形工艺的发展，零件成形的型成形的形状尺 寸精度正从近净成形（Near Net Shape Forming）向净即近无余量成形方向发展。毛坯”与“零 件”的界成形（Net Shape Forming :限越来越小。有的毛坯成形后，已接近或达到零件的最终 形状和尺寸，磨削后即可装配。主要方法有多种形式的精铸、精锻、精神、冷温挤压、精焊 接及切割。如在汽车生产中，“接近零余量的敏捷及精密冲压系统”及“智能电阻焊
15、系统” 正在研究开发中。4. 机械加工向超精密、超高速方向发展超精密加工技术目前已进入纳米加工时代，加工精度达0.025p m,表面粗糙度达0.0045p m。精切削加工技术由目前的红处波段向加工可见光波段 或不可见紫外线和 X 射线波段趋近; 超精加工机床向多功能模块化方向发展; 超精加工材 料由金属扩大到非金属。目前起高速切削铝合金的切削已超过1600m/min; 铸铁为1500m/min; 超高速切削已成为解决一些难加工材料加工问题的一条途径。5. 采用新型能源及复合加工。解决新型材料的加工和表面改性难题激光、电子束、离子束、 分子束、等离子体、微波、超声波、电液、电磁、高压水射流等新型
16、能源或能源载体的引入， 形成了多咱崭新的特种加工及高密度能切割、焊接、熔炼、锻压、热处理、表面保护等加工 工艺或复合工艺。其中以多种形式的激光加工发展最为迅速。这些新工艺不仅提高了加工效 率和质量，同时还解决了超硬材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷等新型材料的加工难 题。6. 采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制微电子、计算机、自动化技术与工艺设备相结 合，形成了从单机到系统，从刚性到柔性，从简单到复杂等不同档次的多种自动化成形加工 技术，使工艺过程控制方式发生质的变化，其发展历程及趋势为:1） 应用集成电路、可编 程序控制器、微机等新型控制元件、装置实现工艺设备的单机、生产线或系统的自动化控制。2） 应用新型传感、无损检测、理化检验及计算机、微电子技术，实时测量并监控工艺过程 的温度、压力、形状、尺寸、位移、应力、应变、振动、声、像、电、磁及合金与气体的成 分、组织结构等参数，实现在线测量、测试技术的电子化、数字化、计算机及工艺参数的闭 环控制，进而实现自适应控制。3）将计算机辅助工艺编程（CAPP
