《先进制造技术概述(PPT-203页)课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《先进制造技术概述(PPT-203页)课件（204页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 绪论 1.1 1.1 制造业与制造技术制造业与制造技术 制造业是现代社会经济的支柱产业，包括机械装备制造、电子产制造业是现代社会经济的支柱产业，包括机械装备制造、电子产品制造、非金属制品制造、服装、食品、玩具等等。品制造、非金属制品制造、服装、食品、玩具等等。 制造业是将有关的制造资源（原材料、设备、工具、能源、资制造业是将有关的制造资源（原材料、设备、工具、能源、资 金、人才、技术以及信息）转化为有价值的、可供人们利用和消费的金、人才、技术以及信息）转化为有价值的、可供人们利用和消费的 产品与服务的行业。产品与服务的行业。 制造业的水平反映了一个国家的经济实力、科技和生活水平。工制造
2、业的水平反映了一个国家的经济实力、科技和生活水平。工 业化国家业化国家60608080的社会财富靠制造业制造，制造业占国际贸易总的社会财富靠制造业制造，制造业占国际贸易总 额额7575。所以制造业的水平代表一个国家的综合实力。所以制造业的水平代表一个国家的综合实力。 制造的定义：制造企业中所涉及产品设计、物料选择、生产计制造的定义：制造企业中所涉及产品设计、物料选择、生产计 划、生产质量保证、经营管理、市场营销和服务等一系列相关活动的划、生产质量保证、经营管理、市场营销和服务等一系列相关活动的 总称。总称。 制造技术：与制造业相关的一系列技术的总和。制造技术：与制造业相关的一系列技术的总和。
3、先进制造技术是在传统制造技术的基础上发展起来的。分界线大先进制造技术是在传统制造技术的基础上发展起来的。分界线大 体可划在体可划在2020世纪世纪5050年代。主要标志：电子计算机、数控机床、工业机年代。主要标志：电子计算机、数控机床、工业机 器人的出现。器人的出现。1.2 制造技术的发展过程19世纪：手工制造20世纪初：批量生产20世纪30年代：刚性自动化20世纪6080年代：CAD/CAM/CAE、 FMS、 JIT20世纪80年代：集成制造、并行工程20世纪90年代： 敏捷制造、虚拟制造、智能制造、绿色制造1.3 先进制造技术 1.3.11.3.1先进制造技术的主要领域先进制造技术的主要
4、领域 （5 5大领域）大领域）1.1. 系统总体技术系统总体技术 柔性制造（柔性制造（FMSFMS）、计算机集成制造（）、计算机集成制造（CIMSCIMS）、敏）、敏捷制造捷制造 ( (AMAM）、智能制造（）、智能制造（IMIM）。）。2.2. 设计制造一体化技术设计制造一体化技术 CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE、数控技术（、数控技术（NCNC）、并行工程）、并行工程（CECE）、虚拟制造（）、虚拟制造（VMVM）。）。3.3. 制造工艺与装备制造工艺与装备 材料生产工艺与装备、热加工工艺与装备、高速切材料生产工艺与装备、热加工工艺与装备、高速切削工艺与装备、精密削工艺与装备、
5、精密/ /超精密与纳米加工工艺与装备、特超精密与纳米加工工艺与装备、特种加工工艺与装备。种加工工艺与装备。 4.4. 管理技术管理技术 计算机辅助生产管理、物料需求计划、制造资源规计算机辅助生产管理、物料需求计划、制造资源规划、企业资源规划、供应链管理、质量管理、准时生产划、企业资源规划、供应链管理、质量管理、准时生产（JITJIT）、精益生产（）、精益生产（LPLP）、企业业务流程再造等。）、企业业务流程再造等。5.5. 支撑技术支撑技术 标准化技术、计算机技术、软件工程、数据库技标准化技术、计算机技术、软件工程、数据库技术、通讯技术、人工智能、多媒体、虚拟现实、人机术、通讯技术、人工智能、
6、多媒体、虚拟现实、人机工程学、环境科学。工程学、环境科学。1.3.2 1.3.2 先进制造技术分类先进制造技术分类 先进制造技术涉及范围广、技术领域复杂，为了便于先进制造技术涉及范围广、技术领域复杂，为了便于掌握其基本体系和主要内容，从制造技术的功能的角度，掌握其基本体系和主要内容，从制造技术的功能的角度，分成分成5 5大类：大类：1.1.现代设计技术现代设计技术 现代设计技术是先进制造技术的基础。现代设计技术是先进制造技术的基础。 随着微电子技术、信息技术、材料科学、机械制造、随着微电子技术、信息技术、材料科学、机械制造、优化理论、人机工程等学科的发展，现代设计技术的深优化理论、人机工程等学
7、科的发展，现代设计技术的深度、广度大大拓展，出现了优化设计、有限元分析、度、广度大大拓展，出现了优化设计、有限元分析、CADCAD、CAPPCAPP、CAACAA（计算机辅助装配）、计算机辅助夹（计算机辅助装配）、计算机辅助夹具设计、反求工程、产品生命全周期设计、基于网络的异具设计、反求工程、产品生命全周期设计、基于网络的异地设计、智能设计、虚拟设计、绿色设计。地设计、智能设计、虚拟设计、绿色设计。2.2.现代加工技术现代加工技术 先进切削加工技术、成形加工技术、表面工程技术、先进切削加工技术、成形加工技术、表面工程技术、特种加工技术和快速原型制造技术。特种加工技术和快速原型制造技术。3.3.
8、自动化技术自动化技术 数控加工技术、工业机器人技术、数控加工技术、工业机器人技术、FMSFMS、CIMSCIMS。4.4.制造管理技术制造管理技术 成组技术（成组技术（group technology GTgroup technology GT）、全面质量管）、全面质量管理（理（total quality management TQMtotal quality management TQM）、物料需求规）、物料需求规划划 (material requirement planning MRP)(material requirement planning MRP)、即时生产、即时生产（JITJIT
9、）、企业资源规划（）、企业资源规划（ERPERP）等管理方法。）等管理方法。5.5.先进制造技术先进制造技术 CIMSCIMS、并行工程（、并行工程（CECE）、精益生产（）、精益生产（LPLP）、敏捷）、敏捷制造（制造（AMAM）、虚拟制造（）、虚拟制造（VMVM）、绿色制造（）、绿色制造（GMGM），是），是制造技术、计算机技术、通信技术、自动化技术和管理科制造技术、计算机技术、通信技术、自动化技术和管理科学的各学科交叉。学的各学科交叉。 正朝着柔性化、集成化、网络化、虚拟化和清洁化的正朝着柔性化、集成化、网络化、虚拟化和清洁化的方向发展。方向发展。第二章 现代设计技术大连理工大学现代制造
10、研究所赵福令 教授2.1 概述 2.1.1 现代设计技术的概念 是根据产品功能要求及市场竞争要素（质是根据产品功能要求及市场竞争要素（质量、成本、服务、环保）的要求，综合现代科量、成本、服务、环保）的要求，综合现代科学技术，通过设计人员科学、规范和创造性的学技术，通过设计人员科学、规范和创造性的工作产生载有相应文字、数据、图形等信息的工作产生载有相应文字、数据、图形等信息的技术条件，制定用于产品制造的设计方案。技术条件，制定用于产品制造的设计方案。 现代设计技术使产品设计开发建立在科学现代设计技术使产品设计开发建立在科学技术基础之上。随着微电子信息、材料、系统技术基础之上。随着微电子信息、材料
11、、系统科学的发展，现代设计技术日新月异，新的设科学的发展，现代设计技术日新月异，新的设计理念不断涌现、新设计方法不断诞生。计理念不断涌现、新设计方法不断诞生。 特点：特点： 1. 1. 从单一目标规划向多目标规划转变从单一目标规划向多目标规划转变 目标目标 2. 2. 从传统的手工设计向计算机辅助设计过渡从传统的手工设计向计算机辅助设计过渡 手段手段 3. 3. 从传统的顺序设计从传统的顺序设计 并行设计并行设计 组织方式组织方式 4. 4. 从单纯的产品设计从单纯的产品设计 全生命周期设计全生命周期设计 环节环节 5. 5. 异地设计异地设计 地域地域 6. 6. 可持续发展的绿色设计可持续
12、发展的绿色设计 功能功能 现代设计技术十分重要。产品设计成本占产现代设计技术十分重要。产品设计成本占产品成本的品成本的15152020，但决定了产品成本的，但决定了产品成本的7070到到8080。 设计水平是衡量一个国家创新能力和竞争力设计水平是衡量一个国家创新能力和竞争力的主要因素。的主要因素。 2.1.2 现代设计方法 1. 优化设计方法 用数学方法和系统工程方法对产品结构和性用数学方法和系统工程方法对产品结构和性能进行分析、决策，以获取最优解的方法。近年能进行分析、决策，以获取最优解的方法。近年来优化设计与可靠性设计、模糊设计等方法相结来优化设计与可靠性设计、模糊设计等方法相结合形成了新
13、的优化设计方法。合形成了新的优化设计方法。 2. 有限元分析方法 将零件看成是由有限个元素组成，通过将零件看成是由有限个元素组成，通过对每一个元素求解（位移、应力）来获取零对每一个元素求解（位移、应力）来获取零件整体的解。广泛用于零件和结构的分析和件整体的解。广泛用于零件和结构的分析和计算中。计算中。 3. 计算机辅助设计 运用计算机强大的数据计算及信息处理功运用计算机强大的数据计算及信息处理功能来完成设计工作，应用最广泛。能来完成设计工作，应用最广泛。 4. 面向产品全生命周期的设计 将并行工程思想用于产品设计中，在设计将并行工程思想用于产品设计中，在设计阶段便综合考虑产品的整个生命周期中的
14、设计、阶段便综合考虑产品的整个生命周期中的设计、加工、装配、测试、维修、销售及报废回收环加工、装配、测试、维修、销售及报废回收环节的影响因素，全面评价产品设计，达到开发节的影响因素，全面评价产品设计，达到开发周期短、成本低、质量高的目的。周期短、成本低、质量高的目的。 5. 5. 网络化异地设计网络化异地设计 随着网络和通讯技术的发展，实现远程、随着网络和通讯技术的发展，实现远程、异地的设计开发资源的共享与整合，极大地异地的设计开发资源的共享与整合，极大地拓展了设计工作的时空维度。拓展了设计工作的时空维度。 6. 反求工程 以先进产品的实物或软件（程序、图样、以先进产品的实物或软件（程序、图样
15、、文件资料）作为研究对象，综合运用现代工程文件资料）作为研究对象，综合运用现代工程设计的相关理论与方法，进行解剖、分析和研设计的相关理论与方法，进行解剖、分析和研究，进而开发出同类产品。究，进而开发出同类产品。 7. 绿色设计 将产品和环境作为一个系统，充分考虑产将产品和环境作为一个系统，充分考虑产品及其制造系统与环境相容性，做到对环境影品及其制造系统与环境相容性，做到对环境影响最小。响最小。2.2 计算机辅助设计（CAD）2.2.1 2.2.1 概述概述1. CAD1. CAD的发展过程的发展过程19501950年年MITMIT研制出研制出Whir/WindWhir/Wind可以显示简单的图
16、形。可以显示简单的图形。19581958年美国年美国CalcompCalcomp公司研制滚筒式绘图仪，公司研制滚筒式绘图仪，GerberGerber公司平板绘图公司平板绘图仪。仪。19621962年年MITMIT的的SutherlandSutherland提出了计算机图形学、交互技术、分层存提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构，为储符号的数据结构，为CADCAD技术发展打下了理论基础。技术发展打下了理论基础。19701970年美国年美国AppliconApplicon公司推出完整的公司推出完整的CADCAD系统。系统。上世纪上世纪8080年代年代CAD/CAMCAD/CAM技术
17、用于工程设计，图形接口、图形功能日技术用于工程设计，图形接口、图形功能日趋标准化，出现了由趋标准化，出现了由CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE构成的构成的CIMSCIMS，提高了设计自动，提高了设计自动化。化。2. CAD的功能工程与产品设计工程与产品设计 借助于计算机辅助技术，工程技术人员借助于计算机辅助技术，工程技术人员可以方便的完成某一工程或产品的方案选型、可以方便的完成某一工程或产品的方案选型、评估、详细设计、优化等工作，实现从零件评估、详细设计、优化等工作，实现从零件图到装配图、总装图、平面布置图、管道布图到装配图、总装图、平面布置图、管道布置图的自动绘制。置图的自动绘制。
18、仿真模拟仿真模拟 高性能的高性能的CADCAD系统可以真实地模拟产品系统可以真实地模拟产品的实际运动和变化过程，如机构的运动、零的实际运动和变化过程，如机构的运动、零件的加工、柔性制造系统的运行，汽车、飞件的加工、柔性制造系统的运行，汽车、飞机的行驶过程等。帮助设计人员正确地进行机的行驶过程等。帮助设计人员正确地进行方案论证、产品选型、性能评估等。方案论证、产品选型、性能评估等。事务管理 实现设计文档的计算机管理，有利于产品设计的成组化、标准化和系列化，减少了设计人员的重复工作量。 2.2.2 通常CAD的工作 1. 1. 信息管理信息管理 提供丰富的设计需要的信息。可以为设计提供丰富的设计需
19、要的信息。可以为设计人员提供有关客户的需求和改进意见、组织生人员提供有关客户的需求和改进意见、组织生产特定结构零件的成本核算、外购件的成本、产特定结构零件的成本核算、外购件的成本、原材料信息、生产装备、生产状况等，有利于原材料信息、生产装备、生产状况等，有利于更好的设计零件和产品。更好的设计零件和产品。 2. 智能CAD 计算机辅助设计技术与人工智能相结合，计算机辅助设计技术与人工智能相结合，用于产品概念设计，帮助设计人员进行决策、用于产品概念设计，帮助设计人员进行决策、分析和推理，更高效地进行方案设计。分析和推理，更高效地进行方案设计。 3. 计算机图形显示与几何造型 利用利用CADCAD系
20、统丰富多样的交互方法与造系统丰富多样的交互方法与造型工具，通过人机对话进行方案的构思与总型工具，通过人机对话进行方案的构思与总体设计。在计算机系统中建立产品的几何模体设计。在计算机系统中建立产品的几何模型，在显示器上展示产品的形状。型，在显示器上展示产品的形状。 4. 分析计算 对模型进行分析计算，包括工程计算、力对模型进行分析计算，包括工程计算、力学动态性能分析及物理特性分析，确定产品的学动态性能分析及物理特性分析，确定产品的几何、力学、物理等参数，评价设计的优劣，几何、力学、物理等参数，评价设计的优劣，并迅速修改和完善，达到最佳效果。并迅速修改和完善，达到最佳效果。 5. 自动绘图 自动绘
21、制工程图纸（效率高、质量好）。自动绘制工程图纸（效率高、质量好）。 6. 6. 工程数据管理工程数据管理 管理产品设计过程中产生和使用的各种数管理产品设计过程中产生和使用的各种数据、文字和图形，保持其良好的数据独立性、据、文字和图形，保持其良好的数据独立性、一致性和完整性，并提供标准化的数据转换接一致性和完整性，并提供标准化的数据转换接口。口。2.2.3 概念设计CAD 概念设计是产品设计过程中最具创造性的工作，根据市场和用户的需求，完成设计方案的制定、分析和选择，需要设计人员凭借丰富的专业知识和经验进行构思、推理和判断。采用专家系统来进行。 在概念设计阶段，专家系统主要协助设计人员进行评价、
22、选择和决策，自动生成设计方案。下图是专家系统CAD求解设计方案的一般过程。 此过程是一个此过程是一个“ “设设 计计评价评价再设再设计计” ”过程。由于设计过程。由于设计的需求是多方面的、的需求是多方面的、模糊的，有时是矛盾模糊的，有时是矛盾的可行性方案。一般的可行性方案。一般有一定的范围，需要有一定的范围，需要评价和选择，有时需评价和选择，有时需要人工判断。要人工判断。开始确定设计要求指定设计方案分析设计方案评价设计方案决策结束修改设计要求再设计NY 2.2.4 详细设计CAD 1. 二维设计 在机械制造中通常用一组工程图来表达在机械制造中通常用一组工程图来表达产品的形状和尺寸，每个视图都是
23、物体在某产品的形状和尺寸，每个视图都是物体在某一平面上的投影，反映产品几何形状的一个一平面上的投影，反映产品几何形状的一个侧面。因此需要二维设计，产生产品二维的侧面。因此需要二维设计，产生产品二维的几何轮廓。几何轮廓。2. 三维设计 二维视图需要人们通过思维才能推二维视图需要人们通过思维才能推测出视图与物体真实形象之间的关系，测出视图与物体真实形象之间的关系，很不直观，因此需根据二维信息构造三很不直观，因此需根据二维信息构造三维形体。维形体。 2.2.5 CAD技术的发展 随着随着CADCAD自身和相关技术的发展，自身和相关技术的发展，CADCAD技术正朝着集成化、网络化、智能化和可视化技术正
24、朝着集成化、网络化、智能化和可视化的方向发展。的方向发展。 1. CAD1. CAD系统的集成化系统的集成化 CADCAD技术是技术是CIMSCIMS的核心技术，而的核心技术，而CIMSCIMS的概念是把设计、制造、生产和管理连成一的概念是把设计、制造、生产和管理连成一体，不仅在设计和制造过程中用计算机辅助技体，不仅在设计和制造过程中用计算机辅助技术，而且在库存管理、生产计划、财务管理、术，而且在库存管理、生产计划、财务管理、销售等方面也使用计算机完成，通过计算机通销售等方面也使用计算机完成，通过计算机通信，控制实现信息共享和交换，使各部门协调信，控制实现信息共享和交换，使各部门协调一致，成为
25、一个整体。一致，成为一个整体。 2.CAD系统的网络化 基于网络技术的基于网络技术的CADCAD系统技术迅速发系统技术迅速发展，开放式、分布式计算机环境可以实现展，开放式、分布式计算机环境可以实现远程资源共享。网络化远程资源共享。网络化CADCAD系统可以全面系统可以全面统一考虑各个工作站的具体配置，从而用统一考虑各个工作站的具体配置，从而用最低的成本获得最好的效果。例如，可以最低的成本获得最好的效果。例如，可以只在个别工作站上配备某些昂贵的软硬件，只在个别工作站上配备某些昂贵的软硬件，其它工作站可以通过网络调用，不需要每其它工作站可以通过网络调用，不需要每个工作站上都具备齐全的资源。个工作站
26、上都具备齐全的资源。 3.CAD系统的可视化 可视化技术将科学计算过程中以及计算可视化技术将科学计算过程中以及计算结束后的数据和计算结果，借助计算机图形结束后的数据和计算结果，借助计算机图形学和图像处理技术，以图形图像的形式表达学和图像处理技术，以图形图像的形式表达出来，并进行交互处理。利用可视化技术可出来，并进行交互处理。利用可视化技术可以处理大量复杂的数据，控制和干涉计算分以处理大量复杂的数据，控制和干涉计算分析过程和设计过程。它与多媒体技术结合，析过程和设计过程。它与多媒体技术结合，能便捷、高效地处理信息。能便捷、高效地处理信息。 4.CAD系统的智能化 传统的传统的CADCAD系统缺乏
27、综合和选择能力，用户系统缺乏综合和选择能力，用户使用时，需要具备较高的专业知识和丰富的经验，使用时，需要具备较高的专业知识和丰富的经验，为此人们研制了人工智能专家系统。利用专家系为此人们研制了人工智能专家系统。利用专家系统辅助设计，可以使知识信息处理与一般数值信统辅助设计，可以使知识信息处理与一般数值信息结合起来，利用专家知识来求解专门的问题，息结合起来，利用专家知识来求解专门的问题，机器的智能可以通过知识的积累、存储、联想、机器的智能可以通过知识的积累、存储、联想、类比、分析、计算、论证、比较、优化等信息处类比、分析、计算、论证、比较、优化等信息处理过程，求得问题的解答。智能理过程，求得问题
28、的解答。智能CADCAD系统还不成系统还不成熟。熟。2.3 计算机辅助工艺规程（CAPP ） 通过计算机辅助技术，工艺人员采用系通过计算机辅助技术，工艺人员采用系统化、标准化的方法确定零件或产品从毛坯统化、标准化的方法确定零件或产品从毛坯到成品的制造方法的技术叫计算机辅助工艺到成品的制造方法的技术叫计算机辅助工艺规程设计（规程设计（computer aided process computer aided process planning CAPPplanning CAPP）。）。CAPPCAPP的一般过程是通的一般过程是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形过向计算机输入被加工零件的几何信
29、息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件。线和工序内容等工艺文件。 1. CAPP系统的主要功能 （1 1）接收或生成零件图上的几何及拓扑信息、工艺信息和）接收或生成零件图上的几何及拓扑信息、工艺信息和 测量信息；测量信息； （2 2）检索标准工艺文件；）检索标准工艺文件； （3 3）选择加工方法；）选择加工方法； （4 4）安排加工路线；）安排加工路线； （5 5）选择机床、刀具及夹具；）选择机床、刀具及夹具； （6 6）选择切削用量；）选择切削用量；
30、（7 7）计算切削参数、加工时间和加工费用；）计算切削参数、加工时间和加工费用； （8 8）进行工艺流程的优化及多工序、单工序切削用量的优）进行工艺流程的优化及多工序、单工序切削用量的优 化；化； （9 9）确定工序尺寸和公差，选择毛坯；绘制工序；）确定工序尺寸和公差，选择毛坯；绘制工序； （1010）产生刀具运动轨迹，自动进行数控加工编程；）产生刀具运动轨迹，自动进行数控加工编程； （1111）模拟加工过程、显示刀具运动轨迹。）模拟加工过程、显示刀具运动轨迹。2.CAPP系统的类型变异式方法 变异式方法的工作原理建立成组技术（变异式方法的工作原理建立成组技术（GTGT）基）基础上，利用零件的
31、相似性，建立具有相似的工艺规础上，利用零件的相似性，建立具有相似的工艺规程的一组零件的标准工艺，采用以成组技术（程的一组零件的标准工艺，采用以成组技术（GTGT）为基础的编码系统，标准工艺规程存储在计算机内，为基础的编码系统，标准工艺规程存储在计算机内，一个新零件的工艺规程是通过一个新零件的工艺规程是通过GTGT码检索系统中已有码检索系统中已有的相似零件的标准工艺规程加以筛选、编辑而成。的相似零件的标准工艺规程加以筛选、编辑而成。变异方法工作原理图输入零件GT编码及辅助信息零件族搜索和识别检索、编辑标准工艺路线检索、编辑标准加工路线输出工艺规程工艺过程结果信息的存储零件族矩阵文件工艺路线文件加
32、工工序文件其它应用程序 创成式方法 依靠自身的决策逻辑以及相关的产品数据进依靠自身的决策逻辑以及相关的产品数据进行加工工艺规划，通过向计算机输入描述零件信行加工工艺规划，通过向计算机输入描述零件信息，计算机系统依据其知识决策规则自动进行工息，计算机系统依据其知识决策规则自动进行工艺过程规划。艺过程规划。创成式方法工作原理图输入零件形状及其它信息零件特征分析分解工艺设计、分析和逻辑决策工艺设计结果的信息存储输出工艺规程数据库其它应用程序 人工智能人工智能 应用人工智能技术形成的应用人工智能技术形成的CAPPCAPP专家系统。专家系统。CAPPCAPP专家系统由知识库、推理机和用户输入专家系统由知
33、识库、推理机和用户输入3 3部分构成。它根据输入的零件信息去访问知识部分构成。它根据输入的零件信息去访问知识库，并通过推理机中的控制策略从知识库中搜库，并通过推理机中的控制策略从知识库中搜索能够处理零件当前状态的规则，然后去执行索能够处理零件当前状态的规则，然后去执行这条规则，并按照每一次执行规则得到的结论这条规则，并按照每一次执行规则得到的结论按先后次序记录下来，直到零件加工到终结状按先后次序记录下来，直到零件加工到终结状态，从而形成工艺规程。态，从而形成工艺规程。 专家系统方法代表发展趋势，但需完善。专家系统方法代表发展趋势，但需完善。专家系统方法工作原理图用户系统用户界面解释与推理系统推
34、理机推理控制专家知识采集系统知识库规则事实2.4全生命周期设计 1全生命周期设计 全生命周期设计技术是现代设计技术的重全生命周期设计技术是现代设计技术的重要内容。产品设计不仅进行产品的功能和结构要内容。产品设计不仅进行产品的功能和结构设计，而且对产品的全生命周期，包括产品的设计，而且对产品的全生命周期，包括产品的规划、设计、制造、销售、使用、维修直至报规划、设计、制造、销售、使用、维修直至报废、回收处理的全过程，进行系统的设计。这废、回收处理的全过程，进行系统的设计。这意味着在设计阶段就要考虑到产品生命历程的意味着在设计阶段就要考虑到产品生命历程的所有环节，以求产品全生命周期设计的综合优所有环
35、节，以求产品全生命周期设计的综合优化。化。 2全生命周期设计的特点 集成性：全生命周期设计依赖于各环节、各集成性：全生命周期设计依赖于各环节、各 部分的设计人员分工协作。部分的设计人员分工协作。 开放性：全生命周期设计涉及的人和领域复开放性：全生命周期设计涉及的人和领域复 杂，因此设计方案建立在开放的基杂，因此设计方案建立在开放的基 础上。础上。 前瞻性：为了保证制造的产品一次成功，在前瞻性：为了保证制造的产品一次成功，在 设计过程中，不仅考虑产品的功设计过程中，不仅考虑产品的功 能、造型的复杂性，而且要考虑产能、造型的复杂性，而且要考虑产 品的可靠性。品的可靠性。 分布式环境：由于工作地点的
36、分散性，每个设计分布式环境：由于工作地点的分散性，每个设计 人员都有自己的终端，所以为了保人员都有自己的终端，所以为了保 证设计工作的快速协作完成，必须证设计工作的快速协作完成，必须 有完善网络环境和分布式知识库来有完善网络环境和分布式知识库来 保证设计人员彼此之间的信息传递保证设计人员彼此之间的信息传递 和资源共享。和资源共享。标准数据管理：为保证数据的一致性和共享性，标准数据管理：为保证数据的一致性和共享性， 在产品数据交换标准（在产品数据交换标准（StandardStandard for the exchange of product for the exchange of produc
37、t model data model data， STEPSTEP）的支持下）的支持下 实现集成的并行的开发工作。实现集成的并行的开发工作。2.2.并行设计并行设计并行设计的提出并行设计的提出 传统的产品开发过程是：传统的产品开发过程是：市场调研产品计划产品设计试制样机修改设计工艺准备正式投产缺点：缺点： 设计阶段不能及早发现制造过程中和后设计阶段不能及早发现制造过程中和后续环节的问题，一旦出现问题，需要重新修续环节的问题，一旦出现问题，需要重新修改设计，后续阶段和与设计相关的环节也要改设计，后续阶段和与设计相关的环节也要随之改变。这种模式周期长，导致产品成本随之改变。这种模式周期长，导致产品
38、成本增加。增加。 随着产品种类和质量的提高，要求产品随着产品种类和质量的提高，要求产品研发周期短，因而提出了并行设计。研发周期短，因而提出了并行设计。 并行设计并行设计 并行设计是集成的并行的产品设计方法，强并行设计是集成的并行的产品设计方法，强调在产品开发的初期阶段就全面考虑产品生命周调在产品开发的初期阶段就全面考虑产品生命周期的各个阶段对产品设计的综合影响，从而实现期的各个阶段对产品设计的综合影响，从而实现产品全生命周期的优化设计。在并行设计中，产产品全生命周期的优化设计。在并行设计中，产品开发的各项活动尽可能在时间上平行进行。要品开发的各项活动尽可能在时间上平行进行。要实现这一目标，必须
39、依靠先进的组织形式和管理实现这一目标，必须依靠先进的组织形式和管理方法。在组织上，并行设计需要建立由各阶段专方法。在组织上，并行设计需要建立由各阶段专家组成的多功能设计小组，并采用全过程协调技家组成的多功能设计小组，并采用全过程协调技术。术。 并行设计通过及时改进产品设计方案，可使并行设计通过及时改进产品设计方案，可使早期生产中工程变动次数减少早期生产中工程变动次数减少5050以上，产品开以上，产品开发周期缩短发周期缩短40406060，成本降低，成本降低30304040。2.5绿色设计 1 1绿色设计的主要内容绿色设计的主要内容 （1 1）材料选择：不仅考虑产品的使用和性能，而且）材料选择：
40、不仅考虑产品的使用和性能，而且考虑其对环境的影响。选用无毒、无污染和易回收、可考虑其对环境的影响。选用无毒、无污染和易回收、可重用、易降解材料。重用、易降解材料。 （2 2）产品可拆卸性设计：设计的结构易于拆卸，因）产品可拆卸性设计：设计的结构易于拆卸，因而维护方便，在产品报废以后可重用部分能有效地回收而维护方便，在产品报废以后可重用部分能有效地回收和重复使用，达到节约资源和能源的目的。和重复使用，达到节约资源和能源的目的。 （3 3）产品可回收性设计：设计初期充分考虑零件材）产品可回收性设计：设计初期充分考虑零件材料回收的可能性。回收价值大小，回收处理方法和相关料回收的可能性。回收价值大小，
41、回收处理方法和相关问题，实现材料资源和能源利用的最大化和对环境污染问题，实现材料资源和能源利用的最大化和对环境污染最小。最小。 （4 4）绿色产品的成本分析：绿色产品的）绿色产品的成本分析：绿色产品的成本分析和传统产品成本分析不同，由于产成本分析和传统产品成本分析不同，由于产品设计初期考虑了产品的回收、再利用和环品设计初期考虑了产品的回收、再利用和环保问题，因而降低了环保费用。保问题，因而降低了环保费用。 （5 5）绿色产品设计数据库：数据库主要）绿色产品设计数据库：数据库主要内容包括产品生命周期中与环境、经济等有内容包括产品生命周期中与环境、经济等有关的数据，还包含产品制造、装配、销售、关的
42、数据，还包含产品制造、装配、销售、使用过程中所生产的附加物数量及对环境的使用过程中所生产的附加物数量及对环境的影响值，以及对环境评估准则所需的各种判影响值，以及对环境评估准则所需的各种判断准则。断准则。2 2绿色设计的关键技术绿色设计的关键技术 面向材料的设计技术面向材料的设计技术 传统设计：选择材料时较少考虑对环境的影传统设计：选择材料时较少考虑对环境的影响，包括材料本身对环境的影响。材料加工过程响，包括材料本身对环境的影响。材料加工过程对环境的影响，材料报废对环境环境的影响。对环境的影响，材料报废对环境环境的影响。 绿色设计：在产品的整个生命周期，以材料绿色设计：在产品的整个生命周期，以材
43、料对环境的影响为控制目标，在实现产品功能要求对环境的影响为控制目标，在实现产品功能要求同时，使材料对环境污染最小，能源消耗最少。同时，使材料对环境污染最小，能源消耗最少。（1 1）面向材料设计技术的主要内容）面向材料设计技术的主要内容产品计划阶段：采用产品的技术性、经济性和环保性三产品计划阶段：采用产品的技术性、经济性和环保性三维指标进行产品设计的可行性分析，确定与环境协调的维指标进行产品设计的可行性分析，确定与环境协调的方案。方案。方案设计阶段：对产品各种可行性方案评定时，除了考方案设计阶段：对产品各种可行性方案评定时，除了考虑产品性能和经济性之外，还要评定材料的环境。虑产品性能和经济性之外
44、，还要评定材料的环境。结构设计阶段：结构具有应用的功能，良好的工艺性，结构设计阶段：结构具有应用的功能，良好的工艺性，同时满足易于拆卸和回收。同时满足易于拆卸和回收。详细设计阶段：对产品所用的材料及其拆卸、回收性能详细设计阶段：对产品所用的材料及其拆卸、回收性能和可重复利用性能进行统计建库。和可重复利用性能进行统计建库。（2 2）对材料选择的要求）对材料选择的要求 对材料提出更高的要求：不仅满足产品的对材料提出更高的要求：不仅满足产品的基本性能要求，还应有利于环保。基本性能要求，还应有利于环保。减少产品所用材料种类减少产品所用材料种类选用废弃后能自然分解并为自然吸收选用废弃后能自然分解并为自然
45、吸收选用不加涂镀的原材料，便于回收选用不加涂镀的原材料，便于回收选用再生材料，便于循环利用选用再生材料，便于循环利用（3 3）面向材料的设计技术发展趋势）面向材料的设计技术发展趋势建立系统的面向材料设计技术的基础理论和方法建立系统的面向材料设计技术的基础理论和方法搜索、整理面向材料设计所需的数据资料，进而指导搜索、整理面向材料设计所需的数据资料，进而指导设计设计建立绿色材料的评价体系，评价模型和评价标准建立绿色材料的评价体系，评价模型和评价标准建立适合绿色设计的材料管理方法和数据库建立适合绿色设计的材料管理方法和数据库开发基于绿色设计的材料选择专家系统开发基于绿色设计的材料选择专家系统 面向能
46、源的设计技术面向能源的设计技术 采用对环境影响最小和资源消耗最少的能源采用对环境影响最小和资源消耗最少的能源供给方式支持产品的整个生命周期。供给方式支持产品的整个生命周期。（1 1）基本要求：）基本要求：在设计理念上采用合适的能源供给方式在设计理念上采用合适的能源供给方式在满足功能的前提下，尽量减小能量消耗在满足功能的前提下，尽量减小能量消耗充分预见各环节的能量消耗形式，寻求合理、高充分预见各环节的能量消耗形式，寻求合理、高效、经济的回收和再利用方法效、经济的回收和再利用方法使产品加工过程能量消耗最少使产品加工过程能量消耗最少（2 2）发展趋势）发展趋势对可用的新能源建立与设计相结合的技术规范
47、对可用的新能源建立与设计相结合的技术规范和标准。和标准。建立面向能源设计的数据库、模型库和运行环建立面向能源设计的数据库、模型库和运行环境标准。境标准。寻求合理的设计参数，控制材料应用和环境影寻求合理的设计参数，控制材料应用和环境影响方面的变化，从而达到设计的绿色化。响方面的变化，从而达到设计的绿色化。面向拆卸的设计技术（面向拆卸的设计技术（design for design for disassemblydisassembly，DFDDFD） 在设计过程中，将可拆卸性作为设计目标在设计过程中，将可拆卸性作为设计目标之一，使产品的结构不仅便于制造，而且便于之一，使产品的结构不仅便于制造，而且便
48、于装配、拆卸、维修和回收。其基本准则：装配、拆卸、维修和回收。其基本准则： （1 1）拆卸工作量少）拆卸工作量少 包括零件合并原则，减少零件所用种类，材料相容包括零件合并原则，减少零件所用种类，材料相容性原则和有害材料集成原则。性原则和有害材料集成原则。 （2 2）结构可拆卸）结构可拆卸 采用易于拆卸和未破坏的联结方法，紧固件少原则，采用易于拆卸和未破坏的联结方法，紧固件少原则，简化拆卸运动原则，装配及拆卸可达性原则。简化拆卸运动原则，装配及拆卸可达性原则。 （3 3）拆卸易操作）拆卸易操作 （4 4）易于分离）易于分离 包括一次表面原则，便于识别零部件标准化，模块包括一次表面原则，便于识别零
49、部件标准化，模块化原则。化原则。 （5 5）产品结构的可预估性。）产品结构的可预估性。 避免将易老化、易腐蚀的材料与需要拆卸、回收的避免将易老化、易腐蚀的材料与需要拆卸、回收的材料零件组合，防止要拆卸回收的零件被腐蚀。材料零件组合，防止要拆卸回收的零件被腐蚀。面向回收的设计技术（面向回收的设计技术（design for design for recovering & recyclingrecovering & recycling，DFRRDFRR） （1 1）重用）重用（2 2）再加工）再加工（3 3）高级回收：重新处理以后被用于更高价值）高级回收：重新处理以后被用于更高价值 的产品中的产品中
50、（4 4）次级回收：回收零件用于低价值产品中）次级回收：回收零件用于低价值产品中（5 5）三级回收：化合分解，生产新材料）三级回收：化合分解，生产新材料（6 6）四级回收：燃烧回收，用作燃料发电）四级回收：燃烧回收，用作燃料发电（7 7）处理（）处理（disposaldisposal） （填埋）（填埋）第三章 现代加工技术 大连理工大学现代制造研究所 赵福令 教授1.现代加工技术( (1）.定义及内容定义及内容 各种加工方法和制造工艺的总称。包 括先进切削加工技术、成形加工技术、变 形加工技术、联接加工技术、材料性能调 整技术和特种加工技术。 切削加工内容切削加工技术：（包括车、铣、刨、钻、磨
51、、拉等）切削加工技术：（包括车、铣、刨、钻、磨、拉等） 效率高、成本低是精加工和最后成形的重要手段。效率高、成本低是精加工和最后成形的重要手段。成形加工：铸造、粉末冶金、塑料成型。成形加工：铸造、粉末冶金、塑料成型。 变形加工：锻造、钣金、轧制、挤压、拉拔变形加工：锻造、钣金、轧制、挤压、拉拔联接加工：机械联接（螺钉，螺栓）、焊接、粘接和联接加工：机械联接（螺钉，螺栓）、焊接、粘接和 装配装配材料性能调整：热处理和其它表面处理技术材料性能调整：热处理和其它表面处理技术 特种加工：化学、电化学、电火花、超声、激光、特种加工：化学、电化学、电火花、超声、激光、RPRP等等（2 2）现代加工技术的特
52、点）现代加工技术的特点）现代加工技术的特点）现代加工技术的特点：加工精度高：加工精度高： 尺寸精度、形状精度和表面粗糙度均达到纳米级尺寸精度、形状精度和表面粗糙度均达到纳米级加工效率高：加工效率高： 超高速切削、磨削技术使效率大大提高超高速切削、磨削技术使效率大大提高加工材料范围广：加工材料范围广： 超硬材料、超塑材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷等超硬材料、超塑材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷等加工设备先进：加工设备先进： 采用采用CAD/CAMCAD/CAM技术、柔性好、可加工复杂形状技术、柔性好、可加工复杂形状切削加工低能耗：切削加工低能耗： 切削力为原来的切削力为原来的1/31/
53、3，能耗低。，能耗低。2.超高速加工技术（1）定义）定义 指采用超硬材料刀具、磨具和高速运动的设备加工零件的现代加工技术。通过极大的提高切削、磨削速度，提高加工质量、加工精度和降低成本。超高速加工的切削速度为普通的切削的超高速加工的切削速度为普通的切削的1010倍。倍。钢为钢为600m/min600m/min，铸铁，铸铁900 m/min900 m/min5000m/min5000m/min， 铝合金铝合金2000 m/min2000 m/min7500m/min7500m/min，钛合金，钛合金150 m/min150 m/min1000m/min1000m/min，纤维增强材料，纤维增强材
54、料2000 m/min2000 m/min9000 9000 m/minm/min各种加工工序的切削速度的范围：各种加工工序的切削速度的范围：车削：车削：700 m/min700 m/min7000 m/min7000 m/min，铣削，铣削300 m/min300 m/min6000 m/min6000 m/min，磨削，磨削150m/s150m/s以上，钻削以上，钻削200 m/min200 m/min1100m/min1100m/min主轴转速主轴转速 日本日本 FANVC 5500r/minFANVC 5500r/min，意大利，意大利FIDIA FIDIA 7500r/min7500
55、r/min定位精度达到定位精度达到 0.5um0.5um0.05um 0.05um 快进速度快进速度404060m/min60m/min国内水平，主轴转速国内水平，主轴转速10000r/min10000r/min，快进速度，快进速度30 m/min30 m/min（2）超高速加工的应用领域）超高速加工的应用领域大批量生产大批量生产 如汽车如汽车刚度较小的元件刚度较小的元件 如薄壁（厚度如薄壁（厚度1mm1mm）零件（航空航天）零件（航空航天）复杂曲面复杂曲面 磨具磨具超精密加工超精密加工超硬材料，超塑材料超硬材料，超塑材料（3）使用刀具）使用刀具 PCDPCD、CBNCBN、SiNSiN（氮化
56、硅）、涂层刀具、（氮化硅）、涂层刀具、TiNTiN、 TiAlNTiAlN（氮化铝钛）（氮化铝钛）（4）超高速加工单元制造技术）超高速加工单元制造技术 、超高速主轴单元制造技术、超高速主轴单元制造技术 超高速主轴单元是超高速加工机床的关键超高速主轴单元是超高速加工机床的关键 部件。包括主轴动力源、主轴轴承和机架四个部件。包括主轴动力源、主轴轴承和机架四个 部分。涉及的研究内容有：主轴材料、结构、部分。涉及的研究内容有：主轴材料、结构、 轴承、超高速主轴系统动态特性及热态特性。轴承、超高速主轴系统动态特性及热态特性。 柔性主轴及其轴承的弹性支撑技术，润滑与冷却。柔性主轴及其轴承的弹性支撑技术，润
57、滑与冷却。电主轴部件电主轴部件 电主轴由转子、轴承、外壳、电机组件和测角系统组电主轴由转子、轴承、外壳、电机组件和测角系统组成。并配备冷却系统、润滑系统和变频驱动电气装置，形成。并配备冷却系统、润滑系统和变频驱动电气装置，形成一个独立的单元，可以直接装配到各种加工中心和超高成一个独立的单元，可以直接装配到各种加工中心和超高速磨床上，实现无中间环节的直接传动。速磨床上，实现无中间环节的直接传动。 电动机一般为感应式集成主轴电机。目前开发出一种电动机一般为感应式集成主轴电机。目前开发出一种使用铌的永磁电机，其效率高，功率大，扭矩大，易于对使用铌的永磁电机，其效率高，功率大，扭矩大，易于对使用中产生
58、的温升在线控制，冷却简单，体积小，结构紧使用中产生的温升在线控制，冷却简单，体积小，结构紧凑，所以有可能取代感应式集成主轴电动机。凑，所以有可能取代感应式集成主轴电动机。滚珠轴承高速主轴（转速达滚珠轴承高速主轴（转速达90000r/min90000r/min） 高速切削机床上的主轴多数为滚珠轴承电高速切削机床上的主轴多数为滚珠轴承电动主轴，压力角为动主轴，压力角为1515或或2525的角接触滚珠轴的角接触滚珠轴承，精度为承，精度为C C级或级或B B级。润滑方式为油脂润滑、级。润滑方式为油脂润滑、油雾润滑、喷油润滑。主轴精度取决于轴承。油雾润滑、喷油润滑。主轴精度取决于轴承。目前，市场上高速主
59、轴的回转精度可达目前，市场上高速主轴的回转精度可达0.5um0.5um。液体静压轴承高速主轴（转速达液体静压轴承高速主轴（转速达30000r/min30000r/min） 与滚珠轴承相比，径向刚度较低，轴向刚度与滚珠轴承相比，径向刚度较低，轴向刚度高，宜于轴向切削力较大的场合。此外，液体静高，宜于轴向切削力较大的场合。此外，液体静压轴承的油膜阻尼大，动态刚度高，适合于铣削压轴承的油膜阻尼大，动态刚度高，适合于铣削的断续切削过程。特点：运动精度高，回转误差的断续切削过程。特点：运动精度高，回转误差小于小于0.2um0.2um，因而可以提高刀具使用寿命、加工，因而可以提高刀具使用寿命、加工精度和降
60、低表面粗糙度。精度和降低表面粗糙度。空气静压轴承高速主轴空气静压轴承高速主轴 进一步提高主轴转速和回转精度。转进一步提高主轴转速和回转精度。转速达速达100000r/min100000r/min，回转精度，回转精度50nm50nm，可，可采用金刚石刀具进行镜面铣削，加工工件采用金刚石刀具进行镜面铣削，加工工件形状精度和表面粗糙度要求高的场合。形状精度和表面粗糙度要求高的场合。缺点：承载能力低，维护费用高缺点：承载能力低，维护费用高磁悬浮高速主轴磁悬浮高速主轴 磁浮主轴的转子由两个径向和两个轴向轴承磁浮主轴的转子由两个径向和两个轴向轴承支撑，转子与支撑间隙一般在支撑，转子与支撑间隙一般在0.1m
61、m0.1mm左右。磁左右。磁浮主轴可采用较大轴径，因而刚性较大，承载能浮主轴可采用较大轴径，因而刚性较大，承载能力强。回转精度可达力强。回转精度可达0.2um0.2um。（回转精度取决于。（回转精度取决于主轴内的位移传感器的精度和灵敏度及控制电路主轴内的位移传感器的精度和灵敏度及控制电路的控制精度）的控制精度）优点：精度高，转速高，刚性好优点：精度高，转速高，刚性好缺点：机械结构复杂，需要一套传感器和控制缺点：机械结构复杂，需要一套传感器和控制 电路，所以价格高，必须有很好的冷却电路，所以价格高，必须有很好的冷却 系统。系统。 超高速加工进给单元制造技术超高速加工进给单元制造技术关键技术关键技
62、术 超高速加工进给单元是超高速加工机床的重要超高速加工进给单元是超高速加工机床的重要组成部分。包括：伺服驱动技术、滚动元件技术、组成部分。包括：伺服驱动技术、滚动元件技术、检测单元技术和诸如：防尘、防噪声、冷却润滑、检测单元技术和诸如：防尘、防噪声、冷却润滑、安全等周边技术。要求能达到高速和瞬间加速及瞬安全等周边技术。要求能达到高速和瞬间加速及瞬时准停性。时准停性。 关键技术：高速位置环芯片的研制，高速精密关键技术：高速位置环芯片的研制，高速精密交流伺服系统及电机的研究，直线伺服电机的研制，交流伺服系统及电机的研究，直线伺服电机的研制，加减速控制技术，超高速进给系统的优化设计、虚加减速控制技术
63、，超高速进给系统的优化设计、虚拟设计，高精度滚珠丝杠副及大导程滚珠丝杠副的拟设计，高精度滚珠丝杠副及大导程滚珠丝杠副的研制，高精度导轨，新型导轨摩擦副的研究等。研制，高精度导轨，新型导轨摩擦副的研究等。超高速进给单元的技术指标超高速进给单元的技术指标 滑台驱动系统：进给速度达滑台驱动系统：进给速度达60m/min60m/min 直线电机驱动：进给速度达直线电机驱动：进给速度达200m/min200m/min 由于直线电机与滑台连在一起，无间隙，由于直线电机与滑台连在一起，无间隙， 惯性小，刚度大而无磨损。通过控制电路可惯性小，刚度大而无磨损。通过控制电路可 以实现高速和高精度驱动。以实现高速和
64、高精度驱动。直线电机的特点直线电机的特点 （a a）高速响应（系统中取消了一些惯性大的机械传动）高速响应（系统中取消了一些惯性大的机械传动 件）件）（b b）定位精度高（取消了由于丝杠等机构间隙和误差）定位精度高（取消了由于丝杠等机构间隙和误差）（c c）传动刚度高（由于）传动刚度高（由于“ “直接驱动直接驱动” ”，避免了启动、变速，避免了启动、变速 和换向时系统的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造和换向时系统的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造 成的运动滞后）成的运动滞后）（d d）速度快、加减速过程短：直线电机最早用于磁悬）速度快、加减速过程短：直线电机最早用于磁悬 浮列车（时速浮列车（时速50
65、0km/h500km/h）可获得高的加速度，一）可获得高的加速度，一 般可达般可达 2g2g10g10g。一般滚珠丝杠最大加速度只有。一般滚珠丝杠最大加速度只有 0.1g0.1g0.5g0.5g。（e e）行程长度不受限制）行程长度不受限制（f f ）噪声低（取消了丝杠等传动）噪声低（取消了丝杠等传动）（g g）效率高（无中间传动环节）效率高（无中间传动环节）超高速加工刀具和磨具超高速加工刀具和磨具 PCDPCD、CBNCBN、Si3N4Si3N4、涂层刀具、涂层刀具、TiNTiN、TiAlNTiAlN等等3.超精密加工技术（1）概述 超精密加工指尺寸精度0.1um0.01um，Ra：0.02
66、5um0.01um，包括：金刚石刀具超精密车削、超精密磨料加工、超精密特种加工和复合加工、超精密测量。目前，正在朝纳米级工艺水平发展。 加工对象：激光聚焦腔、高密度磁盘、磁鼓、加工对象：激光聚焦腔、高密度磁盘、磁鼓、 雷达、陀螺、雷达、陀螺、ICIC相关技术相关技术 加工技术：方法和机理加工技术：方法和机理 材料技术：工具材料和工件材料材料技术：工具材料和工件材料 加工设备：精度、刚度、稳定性、自动化加工设备：精度、刚度、稳定性、自动化 测量及误差补偿技术：测量及误差补偿技术： 环境：温度环境：温度1 10.020.02 甚至甚至0.00050.0005 湿度湿度55556060，洁净度，洁净
67、度10001000级级100100级级 100100指每立方英尺空气中大于指每立方英尺空气中大于0.5um0.5um的尘的尘埃埃100100个个（2）超精密切削加工超精密铣床超精密铣床 关键部件：高精度主轴、低摩擦高平稳性滑关键部件：高精度主轴、低摩擦高平稳性滑台。主轴采用气体静压支撑，滑台采用气体静压台。主轴采用气体静压支撑，滑台采用气体静压系统支撑系统支撑超精密金刚石车床超精密金刚石车床 主轴采用气体静压轴承，轴向和径向运动误主轴采用气体静压轴承，轴向和径向运动误差差50nm50nm，滑台采用高刚性、高阻尼和高稳定，滑台采用高刚性、高阻尼和高稳定性的液体静压支撑。性的液体静压支撑。（3 3
68、）超精密磨削和磨料加工）超精密磨削和磨料加工超精密砂轮磨削技术：超精密砂轮磨削技术：加工精度加工精度0.1um0.1um，表面粗糙度，表面粗糙度Ra0.025umRa0.025um砂轮，砂轮，CBNCBN磨料，砂轮线速度磨料，砂轮线速度60m/s60m/s以上，以上， 工件工件 进给速度进给速度5m/min5m/min以上以上超精密砂带磨削技术：超精密砂带磨削技术：切削速度切削速度35m/min35m/min，表面粗糙度，表面粗糙度Ra0.043umRa0.043um双端面精密磨削技术：双端面精密磨削技术：为平面磨削，工件既公转又自传，磨料粒度为平面磨削，工件既公转又自传，磨料粒度 30003
69、00080008000，用于磁盘基片等零件的超精密加，用于磁盘基片等零件的超精密加 工。工。电泳磨削技术电泳磨削技术 电泳：带电粒子在电场中向与自身带电相反电泳：带电粒子在电场中向与自身带电相反的电极运动的现象。的电极运动的现象。 机理：在加工过程中，磨粒在电场力的作用机理：在加工过程中，磨粒在电场力的作用下向磨具表面运动，并在磨具表面沉积形成下向磨具表面运动，并在磨具表面沉积形成一层细磨粒吸附层，利用该吸附层对工件进一层细磨粒吸附层，利用该吸附层对工件进行磨削加工，同时新的磨粒又不断补充，使行磨削加工，同时新的磨粒又不断补充，使磨粒微刃保持锋利。如果磨粒表面凹凸不平，磨粒微刃保持锋利。如果磨
70、粒表面凹凸不平，凹陷处电流大，新磨粒更容易在凹陷处沉积，凹陷处电流大，新磨粒更容易在凹陷处沉积，从而保证沉积层平整。从而保证沉积层平整。超精密研磨与抛光技术超精密研磨与抛光技术 （a a）超精密研磨技术）超精密研磨技术 精度精度0.1um0.1um，RaRa0.02um0.02um 用于：块规、球面空气轴承、半导体硅用于：块规、球面空气轴承、半导体硅 片、光学镜头。片、光学镜头。（b b）电解研磨（电化学机械）电解研磨（电化学机械）（4）超精密特种加工 激光、电子束、离子束（三束）、 微细EDM，用于IC芯片刻线，0.1um 线芯。电化学加工技术 a.a.原理阳极溶解原理原理阳极溶解原理 Na
71、ClNaClNaNaClCl H2OH2OH H+OH+OH 阳极可能发生的电化学反应阳极可能发生的电化学反应 若阳极为若阳极为FeFe，在外电源的作用下，在外电源的作用下 放出放出 3 3个（或个（或2 2个）电子，形成三价个）电子，形成三价 或二价的铁离子或二价的铁离子Fe-2eFe-2eFeFe2 2 E=-0.59VE=-0.59VFe-3eFe-3eFeFe3 3 E=-0.323VE=-0.323V4OH4OH4e4eOO2 2 E=0.867V E=0.867V 2Cl2Cl2e2eClCl2 2 E=1.334V E=1.334V 根据电极反应的基本原理，电极电位最负的物质根据
72、电极反应的基本原理，电极电位最负的物质首先在阳极反应。因此，在阳极首先首先在阳极反应。因此，在阳极首先FeFe2 2溶解，最大溶解，最大可能出现可能出现FeFe3 3。FeFe2 2与与OHOH化合形成氧化亚铁（绿色絮状物）化合形成氧化亚铁（绿色絮状物）FeFe2 22OH2OHFe(OH)Fe(OH)2 2 Fe(OH)Fe(OH)2 2被空气中的被空气中的OO2 2氧化成氢氧化铁黄褐色沉淀物氧化成氢氧化铁黄褐色沉淀物4Fe(OH)4Fe(OH)2 22H2H2 2OOOO2 24Fe(OH)4Fe(OH)3 3 阴极上可能发生的反应阴极上可能发生的反应2H2H2e H2e H2 2 E=-
73、0.42V E=-0.42VNaNae Na E=-2.69Ve Na E=-2.69V 据电极反应原理，在阴极上电极电位最高的物质据电极反应原理，在阴极上电极电位最高的物质先反应，因此，在阴极上全析出氢气先反应，因此，在阴极上全析出氢气。 电化学加工原理图电化学加工原理图b.b.电化学加工设备示意图电化学加工设备示意图电化学加工设备示意图电化学加工设备示意图 1 1直流电源直流电源直流电源直流电源 9 924V24V2 2工具阴极工具阴极工具阴极工具阴极3 3工具阳极工具阳极工具阳极工具阳极4 4电解液泵电解液泵电解液泵电解液泵5 5电解液电解液电解液电解液c. c. 应用应用应用应用枪炮的
74、来复线枪炮的来复线枪炮的来复线枪炮的来复线飞机发动机叶片飞机发动机叶片飞机发动机叶片飞机发动机叶片d. d. 电化学抛光电化学抛光电化学抛光电化学抛光 原理：阳极溶解原理：阳极溶解原理：阳极溶解原理：阳极溶解 用途：表面光整加工 电极与工件距离几十到几百毫米，电流密度小，表面微观不平引起电场畸变，凸凹处电力线密度大场强大首先溶解，达到表面平整的目的。关键：电解液的配方，电参数，温度。e. e. 电化学机械光整加工电化学机械光整加工原理：阳极溶解机械切削原理：阳极溶解机械切削使用钝性电解液使用钝性电解液 NaNO3NaNO3阳极溶解后会在工件上形阳极溶解后会在工件上形成钝化膜，阻止进一步溶成钝化
75、膜，阻止进一步溶解砂条用机械力刮掉钝化解砂条用机械力刮掉钝化膜，露出新鲜金属，促使膜，露出新鲜金属，促使进一步阳极溶解。进一步阳极溶解。电化学机械抛光轧辊电化学机械抛光轧辊 f. ELIDf. ELID磨削磨削 砂轮在线修整工艺砂轮在线修整工艺超声波加工 a. a. 原理原理 利用工具端面做超声振动，通过磨料悬浮工作利用工具端面做超声振动，通过磨料悬浮工作液加工硬脆材料液加工硬脆材料 超声波超声波1.6KHz1.6KHz左右，纵波。左右，纵波。组成：（组成：（1 1）电源：提供高变电压的能量）电源：提供高变电压的能量 （2 2）换能器：将交变电压变换成机械振动）换能器：将交变电压变换成机械振动
76、 （3 3）变幅杆：将换能器输出的振动放大到振）变幅杆：将换能器输出的振动放大到振 幅，振幅幅，振幅0.050.050.1mm0.1mm （4 4）工具：钛合金）工具：钛合金 （5 5）磨粒悬浮工作液）磨粒悬浮工作液 （6 6）工件：硬脆材料，玻璃陶瓷等）工件：硬脆材料，玻璃陶瓷等超声波机床b. b. 关键技术关键技术：变幅杆：变幅杆c.c.用途用途 不导电的硬脆材料加工，微细加工不导电的硬脆材料加工，微细加工超声波焊接，食品，医药，塑料制品超声波焊接，食品，医药，塑料制品超声波复合加工：超声波车削、磨削、超声波复合加工：超声波车削、磨削、 挤压，超声波电火花挤压，超声波电火花 激光加工激光加
77、工 a. a. 激光的产生：激光的产生： 处于基态处于基态E1E1的钕离子吸收氙灯的很高范围的光谱而被的钕离子吸收氙灯的很高范围的光谱而被激发到激发到E4E4能级，在能级，在E4E4能级的寿命很短。通过无辐射跃迁到能级的寿命很短。通过无辐射跃迁到E3E3能级，能级，E3E3能级寿命较长达到能级寿命较长达到3x103x104s4s，形成了，形成了E3E3和和E2E2能级的粒子数反转，当能级的粒子数反转，当E3E3能级粒子回到能级粒子回到E2E2能级时发出波长能级时发出波长为为1.06um1.06um的红外激光。的红外激光。 此红外线照射工作物质又是更多的此红外线照射工作物质又是更多的E3E3能级
78、的粒子跃迁能级的粒子跃迁到到E2E2。b. b. 应用应用打孔打孔切割切割焊接焊接热处理热处理电子束加工电子束加工 a. a. 电子枪系统电子枪系统 获得电子束包括发射阴极，控制栅极和加速阳极获得电子束包括发射阴极，控制栅极和加速阳极b b真空系统真空系统 维持维持1.33x101.33x102 21.33x101.33x104 4PaPac. c. 控制系统和电源控制系统和电源 控制系统包括：控制系统包括： 束流聚焦控制束流聚焦控制提高电子束的能量（电磁提高电子束的能量（电磁 透镜）透镜） 束流位置束流位置改变电子束方向（磁偏转）改变电子束方向（磁偏转） 束流强度束流强度 工作台移动工作台移
79、动d. 应用打孔，加工玻璃、陶瓷、宝石喷丝头异形孔（直径0.030.07mm）光刻弯孔离子束加工 灼热的灯丝发射电子，在阳极的作用下灼热的灯丝发射电子，在阳极的作用下向下运动。同时受到电磁线圈的作用，变成螺向下运动。同时受到电磁线圈的作用，变成螺旋运动。氩气从上口注入电离室，在电子的作旋运动。氩气从上口注入电离室，在电子的作用下被电离成等离子体。阴极和引出板各有数用下被电离成等离子体。阴极和引出板各有数百个百个0.3mm0.3mm的小孔，上下对齐，在引出电板的小孔，上下对齐，在引出电板的作用下形成数百条准直离子束打到工件上。的作用下形成数百条准直离子束打到工件上。应用刻蚀粒子注入加工4快速成型
80、制造技术（RP）（1）概述 RP技术是制造技术领域的革命性进展，可以与数控技术相比，RP综合运用了计算机技术、CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术，可以自动、直接、快速精确低将设计思想物化为具有一定功能的原型或零件。原理：采用离散/堆积成形原理过程：由3D CAD软件设计零件的3D实体模 型，然后根据工艺要求，将3D实体模型按一定的厚度分层，将3D模型转化为2D信息，再将分层后的分层信息进行处理，产生数控代码；数控系统以平面加工的方式，有序地连续加工出每个薄层，并将它们连接起来。 RP RP原理图原理图 设计方案3D CAD3D模型模型处理快速成型机三维实体3D扫描产品原型（2 2）RPR
81、P工艺工艺光刻工艺光刻工艺SLASLA（stereo lithography apparatusstereo lithography apparatus） 分层实体制造工艺分层实体制造工艺LOMLOM（laminated object laminated object manufacturingmanufacturing）： 熔融沉积工艺熔融沉积工艺FDMFDM（fused deposition fused deposition modelingmodeling）选择性激光烧结工艺选择性激光烧结工艺SLSSLS（select laser select laser sinteringsinter
82、ing） 与与SLASLA相似，区别在于相似，区别在于SLASLA材料是液态材料是液态的紫外光敏可凝固树脂，而的紫外光敏可凝固树脂，而SLSSLS使用粉末材使用粉末材料。料。3D3D打印粘结工艺打印粘结工艺3DP3DP（threethreedimensional dimensional printingprinting） 5.电火花加工技术第四章第四章制造自动化技术制造自动化技术制造自动化技术制造自动化技术4.1概述4.2数控加工技术4.3工业机器人4.4柔性制造系统4.5计算机集成制造系统CIMS主要内容主要内容: :4.1概述 制造自动化技术是先进制造技术中重要的组成部分。 制造自动化的任
83、务是研究对制造过程的规划、管理、组织、控制与协调优化等环节的自动化，以实现制造过程的高效优质低耗和洁净的目标。4.1概述主要内容:制造自动化的内涵制造自动化技术的发展趋势4.1.1制造自动化的内涵 形式形式: :通过制造系统通过制造系统代替人的体力劳动代替人的体力劳动代替或辅助人的脑力劳动代替或辅助人的脑力劳动实现人、机器及整个系统的协实现人、机器及整个系统的协 调、管理、控制和优化调、管理、控制和优化4.1.1制造自动化的内涵 T (time):T (time):通过自动化技术，提高市场响应能力缩短通过自动化技术，提高市场响应能力缩短产品生产周期产品生产周期Q (quality):Q (qu
84、ality):通过自动化技术，提高产品质量通过自动化技术，提高产品质量C (cost):C (cost):通过自动化技术，降低成本通过自动化技术，降低成本S (service):S (service):通过自动化技术，通过自动化技术， 做好客户服务，减轻做好客户服务，减轻体力、脑力劳动体力、脑力劳动 功能功能: :可通过可通过T、Q、C、S、E等功能目等功能目标描述标描述功能目标包括功能目标包括: :4.1.1制造自动化的内涵 产品研发自动化:CAD/CAPP/CAM一体化技术、并行工程、虚拟现实等生产过程自动化:数控加工技术、工业机器人、FMS、CIMS 范围范围: :4.1.2制造自动化技
85、术的发展趋势 敏捷化敏捷化网络化网络化虚拟化虚拟化智能化智能化全球化全球化绿色化绿色化主要包括一下几个方面主要包括一下几个方面: :4.1.2制造自动化技术的发展趋势 指产品的整个制造周期具备敏捷性和指产品的整个制造周期具备敏捷性和主动的综合应变能力。主动的综合应变能力。敏捷化敏捷化: :柔性柔性: :机械柔性、工艺柔性、运行柔性、机械柔性、工艺柔性、运行柔性、扩展扩展( (柔性柔性) )功能、劳动柔性。功能、劳动柔性。( (主要靠主要靠数控技术数控技术) )重构能力重构能力: :产品模块化产品模块化 实现快速重组重构实现快速重组重构增强对新产品开发的快速响应能力增强对新产品开发的快速响应能力
86、集成制造工艺集成制造工艺4.1.2制造自动化技术的发展趋势 制造环境内部的网络化、实现制造过程的集成(车间)制造环境与制造企业的网络化 实现企业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成(企业)企业之间的网络化实现企业之间的资源共享、组合与优化利用；通过网络实现异地制造 网络化网络化: :4.1.2制造自动化技术的发展趋势 虚拟化虚拟化: : 基于数字化技术基于数字化技术uu主要包括:虚拟现实、虚拟产品开发 虚拟制造、虚拟企业 制造虚拟化以制造技术和计算机技术支持的系统建模技术制造虚拟化以制造技术和计算机技术支持的系统建模技术和仿真技术为基础集现代制造工艺、计算机图形学、并行工程、和仿真技术为基
87、础集现代制造工艺、计算机图形学、并行工程、人工智能、虚拟现实技术和多媒体技术为一体，由多学科知识人工智能、虚拟现实技术和多媒体技术为一体，由多学科知识形成的一种综合系统技术。它将现实制造环境及其制造过程通形成的一种综合系统技术。它将现实制造环境及其制造过程通过建立系统模型映射到计算机及其相关技术所支撑的虚拟制造过建立系统模型映射到计算机及其相关技术所支撑的虚拟制造全过程，并对产品制造及制造系统的行为进行预测和评价。全过程，并对产品制造及制造系统的行为进行预测和评价。 虚拟制造是实现敏捷制造的重要关键技术。虚拟制造是实现敏捷制造的重要关键技术。 4.1.2制造自动化技术的发展趋势 智能化智能化:
88、 : 智能化是制造系统在柔性化和集成化智能化是制造系统在柔性化和集成化基础上的发展和延伸，宗旨在于通过人与基础上的发展和延伸，宗旨在于通过人与智能机器的合作去扩大、延伸和部分取代智能机器的合作去扩大、延伸和部分取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，实现人类专家在制造过程中的脑力劳动，实现制造过程的优化。制造过程的优化。4.1.2制造自动化技术的发展趋势 全球化全球化: :市场国际化形成全球产品销售网络市场国际化形成全球产品销售网络产品开发、设计的国际合作及产品制造跨国化产品开发、设计的国际合作及产品制造跨国化制造企业在世界范围内重组与集成制造企业在世界范围内重组与集成( (如企业动如企业动态联盟
89、态联盟) )资源的跨地区、跨国家的协调、共享、优化资源的跨地区、跨国家的协调、共享、优化和和利用利用逐渐形成全球制造的体系结构逐渐形成全球制造的体系结构4.1.2制造自动化技术的发展趋势 绿色化绿色化: :在整个过程中最有效地利用资在整个过程中最有效地利用资 源和最低限度地生产废物源和最低限度地生产废物包括包括: :绿色资源、绿色生产过程、绿色产品绿色资源、绿色生产过程、绿色产品 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，目标是使产品从设计、制造、包装、现代制造模式，目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个过程生命周期内
90、，对环运输、使用到报废处理的整个过程生命周期内，对环境的影响最小，资源利用率最好。境的影响最小，资源利用率最好。 绿色制造是全球可持续发展战略对制造业地具体绿色制造是全球可持续发展战略对制造业地具体要求和体现。要求和体现。4.2数控加工技术 数控加工技术是指高效、优质地实现产品特别是数控加工技术是指高效、优质地实现产品特别是复杂形状零件加工的有关理论、方法与实现技术。它复杂形状零件加工的有关理论、方法与实现技术。它是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础与关键技术。与关键技术。 特点是特点是: :具有复杂形状的加工能力具有复杂形状的加工能力高
91、质量高质量高效率高效率高柔性高柔性4.2数控加工技术 数控加工技术主要内容数控加工技术主要内容: :数控技术数控技术数控机床数控机床4.2.1数控技术 数控技术是制造自动化和柔性化的一项重要基础技术，广泛用于各类数控机床。目前的数控技术采用开放式结构，建立在统一标准的系统平台上，具有模块化、可重新配置的特点，可运行在各种不同的系统平台上，可根据用户的特殊需要进行配置。 4.2.2.1数控机床的分类 数控机床、数控铣床、数控钻床、数控磨床等，加工中心数控冲床、弯管机等控电火花加工机床、数控线切割、激光、水刀等按工艺分:4.2.2.1数控机床的分类 点位控制系统:只控制刀具相对于工件空位点的坐标，
92、对轨迹无要求，仅要求空位准确，例如:数控钻、镗、冲、激光。直线控制系统:除空位要求之外，还要求进给运动沿平行于坐标方向直线移动进行切削加工，或控制两个坐标轴以同样速度同时运动，沿45斜线进行加工，例如:数控车、铣、镗、加工中心等轮廓控制系统:能同时控制两个或两个以上坐标轴联动，使刀具和工件按任意直线、平面曲线或空间曲面轮廓运动，加工任意形状地复杂零件。按运动形式分:4.2.2.1数控机床的分类按伺服控制系统分:A开环控制系统B闭环或半闭环控制系统4.2.2.1数控机床的分类A开环控制系统的原理图:数控系统数控系统控制电路控制电路步进电机步进电机工作台工作台传动系统传动系统输入信号输入信号4.2
93、.2.1数控机床的分类 A开环控制系统的特点: 无反馈。 数控系统根据要求的进给速度和位置输出一定的指令，经过驱动电路放大，经传动系统驱动工作台运动。 缺点:精度低、响应速度慢、功率小。优点:结构简单、运动稳定、成本低、使用维护方便，用于经济性数控机床上。4.2.2.1数控机床的分类 B闭环控制和半闭环控制系统原理图:数控系统数控系统控制电路控制电路步进电机步进电机工作台工作台速度检测元件速度检测元件位置检测元件位置检测元件输入信号输入信号信号路径 半闭环反馈 闭环反馈4.2.2.1数控机床的分类 B闭环控制和半闭环控制: 具有位置和速度检测元件，数控系统将位移指令与位置检测元件检测的实际位置
94、进行实时比较，其差值与给定指令速度按一定关系转换得到伺服驱动的速度指令。同时，速度检测元件测得的实际速度的反馈信号与速度指令比较，并对电机的转速进行实时校正。利用这种位置和速度控制的双回路控制，可以获得比开环控制系统精度高、响应更快、驱动功率更大的特性。4.2.2.1数控机床的分类 闭 环:直接测量移动部件输出的被控量作为反馈量。 例如:光栅尺测量直线位移。半闭环:采用间接测量被控量作为反馈量。 例如:测量电机或丝杠的角位移。B闭环和半闭环控制系统的区别: 由于角位移和直线位移之间有一个机械传动环节，因而半闭环比闭环控制精度低，但是位移检测元件结构简单，安装方便，稳定性好，价格低，易调整，因而
95、广泛被应用。4.2.2.2数控机床的组成数控机床的主要组成部分:数控机床主体:包括:床身、主轴及进给机构。根据数控机床技术的要求机床主体较传统机床由很大变化。控制系统(CNC):数控机床的核心 4.2.2.2数控机床的组成 控制系统原理图 位置控制单元位置控制单元位置控制单元位置控制单元PLCPLC附加装置附加装置机床主轴机床主轴通通信信接接口口其他其他外设外设接口接口CPUROM/RAM键盘键盘/ /显示器接口显示器接口键键 盘盘显示器显示器伺服电伺服电机机busbus4.2.2.2数控机床的组成 控制系统各部分介绍CPU由运算器和控制器组成，实现数据的算术运算、逻辑运算和指令的操作控制，控
96、制数控机床坐标轴的运动。BUS由数据总线、地址总线、和控制总线组成，实现计算机各部分之间信号的传递。A 微处理器及总线: (CPU)和(BUS)是CNC的核心4.2.2.2数控机床的组成 控制系统各部分介绍B 输入装置: 把加工程序输入计算机直接输入存储器:通过对有关参数的设定，直接读入加工程序。手工输入:使用机床的键盘输入加工程序。4.2.2.2数控机床的组成 控制系统各部分介绍只读存储器(ROM):存放系统程序随机存储器(RAM):存放运算中间结果，加工零件程序、数据和参数C 存储器: 用于存放CNC的数据参数和程序 4.2.2.2数控机床的组成 控制系统各部分介绍D 位置控制单元: 比较
97、指令给定值与位置测量元件测得的实际值，将结果送入控制单元，对进给机构的运动进行控制。 4.2.2.2数控机床的组成 控制系统各部分介绍E 可编程控制器(PLC): 代替传统机床的强电控制线路，控制机床的切削液供给、停止、刀具的自动交换、工作台的自动交换等 4.2.2.2数控机床的组成 控制系统各部分介绍F 通信接口: 便于与编程机及上级计算机连接，实现通信功能。4.2.2.2数控机床的组成 控制系统各部分介绍G 伺服系统: 接受CNC的指令，并按指令要求，拖动机床的移动部件完成零件加工。包括:伺服控制电路、功放电路、检测电路和伺服电机。 4.2.2.2数控机床的组成 控制系统各部分介绍H 附加
98、装置: 自动换刀装置、自动交换工作台装置及切屑处理装置。 4.3工业机器人 工业机器人由操作机工业机器人由操作机( (机械本体机械本体) )、控、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。自动化生产设备。 它对稳定、提高产品质量，提高生产它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。代起着十分重要的作用。 4.3.1工
99、业机器人的定义 定义: 工业机器人是一种拟人功能的机械电子装置。 工业机器人有很多定义，国内专家建工业机器人有很多定义，国内专家建议如下议如下: : 4.3.2工业机器人的分类按功能分按功能分: : 专用机器人:以固定程序在固定地点工作的机器人。功能少、工作对象单一、结构简单、价格便宜，适用于大批量生产系统中。通用机器人:具有独立的控制系统，动作灵活。通过改变程序可以完成各种作业。工作范围大，定位精度高、通用型强。结构复杂，适用于柔性制造系统中。4.3.2工业机器人的分类按驱动方式分按驱动方式分: : 气动气动电动电动液压传动液压传动复合传动复合传动4.3.2工业机器人的分类按控制方式分按控制
100、方式分: : 固定程序控制:采用固定程序的继电器，固定逻辑控制器组成控制系统，按预先设定的顺序、条件和位置，逐次完成相应的动作可编程控制:利用可编程方式改变机器人的动作顺序和位置，具有程序选择环节来调用系统相应的程序。适用于复杂的工作场合。 4.3.3工业机器人的应用 工业机器人作为机械制造系统的一个组成部分，可与其它装备协调工作。工业机器人可以与数控机床组成一个柔性加工系统(FMS)机器人机器人数控车数控车加工加工中心中心数控铣数控铣数控钻数控钻4.4 柔性制造系统(FMS)柔性制造系统的定义柔性制造系统的组成柔性制造系统的工作原理 柔性制造系统主要包括如下内容柔性制造系统主要包括如下内容:
101、 :4.4.1 柔性制造系统(FMS)的定义 柔性制造系统柔性制造系统(FMS):(FMS): 由计算机控制系统和物流系统连接起来并由计算机控制系统和物流系统连接起来并具有一系列自动化加工设备和辅助设备，对加具有一系列自动化加工设备和辅助设备，对加工对象、工艺过程、工序内容和生产节拍等可工对象、工艺过程、工序内容和生产节拍等可以自动调整的自动化制造系统。以自动调整的自动化制造系统。 4.4.2 柔性制造系统(FMS)的组成 柔性制造系统主要组成部分柔性制造系统主要组成部分: :柔性制造系统柔性制造系统(FMS)数控加工系统数控加工系统物流系统物流系统控制系统控制系统过程监视过程监视过程控制过程
102、控制输送输送搬运搬运存储存储4.4.2 柔性制造系统(FMS)的组成 柔性制造系统主要组成部分柔性制造系统主要组成部分: :加工系统: 由若干台数控机床组成，能按照计算机控制系统的指令自动加工各种工件，并能自动更换刀具和工件。4.4.2 柔性制造系统(FMS)的组成 柔性制造系统主要组成部分柔性制造系统主要组成部分: :物流系统: 包括工件装卸工作站、自动化仓库、无人运输小车等，负责毛坯的入线,半成品、成品的存储、输送和搬运。 4.4.2 柔性制造系统(FMS)的组成 柔性制造系统主要组成部分柔性制造系统主要组成部分: :控制系统: 包括过程控制和过程监视两个子系统。实现加工系统和物流系统的自
103、动控制，以及在线状态数据自动采集和处理。4.4.3 柔性制造系统的工作原理FMSFMS主要包括两部分主要包括两部分: :硬件:制造单元(CNC机床 工业机器人)和辅助设备(随行工作台和工具夹具站)以及物流系统(无人输送小车、自动化仓库)软件:产品制造信息、CNC加工程序以及其它计算机控制程序。4.4.3 柔性制造系统的工作原理工作原理框图工作原理框图: :主计算机主计算机物流控制计算机物流控制计算机加工控制计算机加工控制计算机工具工具夹具夹具站站无人输送小车无人输送小车随行工作台随行工作台自自动动化化仓仓库库制造制造单元单元制造制造单元单元制造制造单元单元4.4.3 柔性制造系统的工作原理各部
104、分介绍各部分介绍: :主计算机: 用于企业生产计划、原材料购入、计算机辅助设计、人力资源管理、客户管理，并对下一级控制计算机控制和管理。4.4.3 柔性制造系统的工作原理各部分介绍各部分介绍: :控制计算机: 对FMS实施控制，包括对制造单元、物流系统进行控制。4.4.3 柔性制造系统的工作原理各部分介绍各部分介绍: :计算机网络: 用于整个FMS中各个制造单元、物流系统的信息通信。 4.4.3 柔性制造系统的工作原理各部分介绍各部分介绍: :制造单元: 按加工控制计算机的指令，控制CNC机床和机器人进行加工和工作搬运、换刀。4.4.3 柔性制造系统的工作原理各部分介绍各部分介绍: :工件夹具
105、站: 管理工具、夹具。4.4.3 柔性制造系统的工作原理各部分介绍各部分介绍: :自动化仓库: 毛坯、半成品及成品的存储和调度 4.4.3 柔性制造系统的工作原理各部分介绍各部分介绍: :无人输送车: 连接加工机床和自动化仓库之间运送工具，完成零件的搬运和输入输出仓库等。 4.4.3 柔性制造系统的工作原理各部分介绍各部分介绍: :随行工作台: 在无人输送小车和制造单元之间传递零件的载体，暂存毛坯、半成品。 4.4 柔性制造系统的发展方向不断推出新型控制软件不断推出新型控制软件控制软件的模块化、标准化便于控制软件的修改、扩展和集控制软件的模块化、标准化便于控制软件的修改、扩展和集成成开发应用软
106、件开发平台开发应用软件开发平台 便于提高软件开发效率便于提高软件开发效率引入设计新方法引入设计新方法 例如面向对象的设计方法和基于例如面向对象的设计方法和基于webweb的设计的设计方法等方法等发展信心控制体系结构发展信心控制体系结构 FMSFMS控制系统体系参照传统的生产管控制系统体系参照传统的生产管理方式采用集中控制体系结构。这种结构控制功能实现较困理方式采用集中控制体系结构。这种结构控制功能实现较困难，顶层控制系统出现故障时难，顶层控制系统出现故障时FMSFMS会全部瘫痪。后来发展为会全部瘫痪。后来发展为各级分布控制体系结构，这种结构易于实现控制功能，但效各级分布控制体系结构，这种结构易
107、于实现控制功能，但效率低灵活性差。现在又发展出自治协商式控制系统。率低灵活性差。现在又发展出自治协商式控制系统。应用人工智能技术。应用专家系统。应用人工智能技术。应用专家系统。4.5计算机集成制造系统(CIMS) 主要内容主要内容: :CIMS的定义CIMS的特点CIMS的组成CIMS与并行工程的关系CIMS与敏捷制造的关系4.5.1 CIMS的定义CIMS的定义: : CIMS技术是在计算机急速、信息处理技术、自动化控制技术、现代管理技术和柔性制造技术基础上，将企业的全部生产和经营活动所需要的各种分散的自动化系统，通过新的生产管理模式，把企业生产全过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息
108、流和物料流有机地集成起来，以获得适用于多品种、中小批量生产的高效益、高柔性和高质量的制造系统。 CIMS将是21世纪占主导地位地生产方式。4.5.2 CIMS的特点CIMS的特点: :CIMS强调企业生产的各个环节:市场分析、经营决策、管理、生产设计、工艺规划、加工制造、销售、售后服务等全部活动是不可分割地整体，要统一协调、全局优化企业三大要素:人、技术和管理。人是现代企业中起主导作用企业生产包括信息流和物料流。信息流中的管理尤为重要，注重信息流和物料流集成CIMS是一门综合技术，综合发展了与企业生产各个环节相关的各种计算机辅助技术。以集成化和智能化为特征，集成化反映了CIMS的广度，智能化反
109、映了CIMS的深度4.5.3 CIMS的组成CIMS组成框图: :经营经营管理管理信息信息分系分系统统质量质量保证保证分系分系统统工程设计工程设计自动化分系统自动化分系统制造自动化制造自动化分系统分系统数据库分系统数据库分系统计算机网络分系统计算机网络分系统功能功能分系统分系统支撑支撑分系统分系统市场信息市场信息技术信息技术信息售后服务售后服务信息信息4.5.3 CIMS的组成CIMS各组成系统介绍: : 管理信息分系统管理信息分系统 管理系统分系统是CIMS地中枢，以MRPII为核心，从企业制造资源出发，包括 战略层:考虑企业决策 战术层:中短期生产计划编制 操作层:车间作业计划与生产活动管
110、理 管理信息分系统覆盖了市场销售、物流供应、生产计划、物流需求计划、财务管理、成本控制、库存管理、技术管理等活动。4.5.3 CIMS的组成CIMS各组成系统介绍: : 工程设计自动化分系统工程设计自动化分系统 工程设计自动化分系统由CAD、CAPP、CAM三部分组成CAD系统:包括:产品结构设计、定型产品的变型设计、模块化结构的产品设计。应用CAD软件、计算机绘图、有限元分析、3D造型及图形显示优化设计、动态分析与仿真软件等CAPP系统:毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制订、工时全额计算，工序设计包括:工装夹具设计、机床刀具选择、切削用量等CAM系统:刀具路径的规划、刀位文件的生成
111、、NC代码的生成等4.5.3 CIMS的组成CIMS各组成系统介绍: : 制造信息化分系统制造信息化分系统 制造信息化分系统以FMS为基础，是信息流、物料流的结合点。 其基本任务是完成生产作业计划，优化作业调度控制，生成工件、夹具、工具需求计划，进行加工状态监控和故障诊断处理。4.5.3 CIMS的组成CIMS各组成系统介绍: : 质量保证分系统质量保证分系统 质质量量保保证证分分系系统统的的功功能能是是采集、存储、评价和处理存在于设计和制造过程中与质量有关的数据，构成一系列控制环，控制产品质量。4.5.3 CIMS的组成CIMS各组成系统介绍: : 计算机网络计算机网络 计算机网络为CIMS
112、各功能分系统提供信息互通的硬件支撑，是CIMS的关键技术。 计算机网络采用国际标准和工业标准规定的网络协议，可以保证实现异种机、异构网络之间的互连，实现不同供应商软硬件产品的信息集成。4.5.3 CIMS的组成CIMS各组成系统介绍: : 数据库分系统 数据库分系统是CIMS各分系统之间信息交换和共享的基础，分结构化数据库和非结构化数据库。 目前结构化数据库应用较多4.5.4 CIMS与并行工程的关系基本内容包括如下三个部分: :并行工程的概念并行工程与CIMS的联系并行工程与CIMS的区别4.5.4.1 并行工程并行工程的涵义: : 并行工程是对产品及其相关过程(包括制造、质量控制、售后服务
113、)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式，力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所以因素，包括质量、成本、进度与用户需求。 4.5.4.1 并行工程并行工程的的关键支撑技术: :主要内容包括主要内容包括: :(1)(1)、产品开发过程的建模技术；、产品开发过程的建模技术；(2)(2)、产品开发过程建模的分析与仿真；、产品开发过程建模的分析与仿真；(3)(3)、产品开发过程管理、产品开发过程管理: : (4)(4)、产品开发过程评估、产品开发过程评估: :对产品开发过程的模型和仿真对产品开发过程的模型和仿真 进行评估；进行评估；(5)(5)、产品开发过程与制造过程的集成、产品开发过程
114、与制造过程的集成: :在产品开发过程在产品开发过程 与产品制造过程之间需要开发适当的接口软件，以与产品制造过程之间需要开发适当的接口软件，以 实现全生命周期的集成和优化实现全生命周期的集成和优化 4.5.4.1 并行工程并行工程的的关键支撑技术: :其中其中(3)(3)、产品开发过程管理的主要内容包括、产品开发过程管理的主要内容包括: :a a、产品开发任务的分解；、产品开发任务的分解；b b、过程定义：定义完成每一个任务和步骤；、过程定义：定义完成每一个任务和步骤；c c、工作流管理：对工作过程中的关联关系，工作流与文档之间的关系、工作流管理：对工作过程中的关联关系，工作流与文档之间的关系
115、进行分析和优化；进行分析和优化；d d、资源定义：、资源定义：1 1、人力资源定义：确定工作小组，并明确它的权限；、人力资源定义：确定工作小组，并明确它的权限； 2 2、工具定义：工作小组利用相关资源和工具；、工具定义：工作小组利用相关资源和工具；e e、外部接口开发：开发与产品数据管理、外部接口开发：开发与产品数据管理(PDM)(PDM)和制造规划和制造规划(MRP)(MRP)系统系统 的接口；的接口；f f、过程调度与监控：实时跟踪和记录产品开发过程，以便尽早发现问、过程调度与监控：实时跟踪和记录产品开发过程，以便尽早发现问 题。题。4.5.4.1 并行工程集成产品开发团队: :(1)(1
116、)、集成产品开发团队定义：由各学科和跨阶段的专家和技术人员组成的与产品、集成产品开发团队定义：由各学科和跨阶段的专家和技术人员组成的与产品 整个生命周期有关人员组成的小组整个生命周期有关人员组成的小组( (包括包括 实体小组：在一起工作；虚拟小组：通过计算机网络沟通实体小组：在一起工作；虚拟小组：通过计算机网络沟通) )。(2)(2)、集成产品开发团队人员组成：与产品全生命周期有关人员；市场设计、集成产品开发团队人员组成：与产品全生命周期有关人员；市场设计、 工艺、生产、销售、服务。工艺、生产、销售、服务。(3)(3)、集成产品开发团队的角色及职责：、集成产品开发团队的角色及职责： a a、I
117、PTIPT发起人发起人 b b、IPTIPT组长，副组长组长，副组长 c c、IPTIPT成员成员 d d、IPTIPT促进者促进者( (团队之外的人，监促团队上下级工作团队之外的人，监促团队上下级工作) ) e e、IPTIPT记录员：及时记录意见记录员：及时记录意见(4)(4)、集成产品开发团队的管理与决策、集成产品开发团队的管理与决策 a a、IPTIPT发起人：选定发起人：选定IPTIPT组长，副组长，赋予其充分的管理权限，并给予工组长，副组长，赋予其充分的管理权限，并给予工 作支持。作支持。 b b、IPTIPT组长：挑选组长：挑选IPTIPT成员并组建团队，确定各成员的任务。成员并
118、组建团队，确定各成员的任务。 c c、IPTIPT成员：完成任务，各成员之间平等协作。成员：完成任务，各成员之间平等协作。4.5.4.1 并行工程协同工作环境: :(1)(1)、协同问题的定义、协同问题的定义: :在在IPTIPT组织框架下，收集有关的工作信息，及时发现设计过程的问组织框架下，收集有关的工作信息，及时发现设计过程的问题及下游可能出现的问题，通过调整题及下游可能出现的问题，通过调整IPTIPT之间和之内的关系，提供有效的决策方案。之间和之内的关系，提供有效的决策方案。(2)(2)、并行工程协调的主要内容、并行工程协调的主要内容: a: a、协调产品开发工作流程、协调产品开发工作流
119、程 b b、协调产品开发人员之间的矛盾、协调产品开发人员之间的矛盾(3)(3)、并行工程协调问题的关键技术、并行工程协调问题的关键技术: : a a、约束管理技术、约束管理技术:IPT:IPT成员开发过程中要处理大量相互依赖、相互制约的关系。为成员开发过程中要处理大量相互依赖、相互制约的关系。为此必须建立一个约束管理系统，用于表达和管理开发过程中的约束和层次关系。此必须建立一个约束管理系统，用于表达和管理开发过程中的约束和层次关系。 b b、冲突管理技术、冲突管理技术: :一个对于冲突进行管理的系统，以避免、监测和解决冲突。一个对于冲突进行管理的系统，以避免、监测和解决冲突。 c c、多自治体
120、、多自治体(multi-agent)(multi-agent)技术技术: :一组松散的基于网络的问题解决者，通过交互以一组松散的基于网络的问题解决者，通过交互以解决超出单个自治体能力和知识以外的问题。解决超出单个自治体能力和知识以外的问题。 d d、计算机支持下的协同工作技术、计算机支持下的协同工作技术(CSCW):(CSCW):研究如何利用计算机来支持交叉学科的研究如何利用计算机来支持交叉学科的人们共同工作。人们共同工作。 e e、分布式人工智能技术。、分布式人工智能技术。4.5.4.1 并行工程并行工程使能技术: : CAD CAD、CAMCAM、CAPPCAPP、CAFD(CAFD(计算
121、机辅助夹具设计算机辅助夹具设计计) )、DFA(DFA(面向装配的设计面向装配的设计) )、 DFM(DFM(面向制造的面向制造的设计设计) )、MPS(MPS(加工过程仿真加工过程仿真) )、DFC(DFC(面向成本的面向成本的设计设计) )、PDM(PDM(产品数据管理技术产品数据管理技术) )。 4.5.4.2 并行工程与CIMS的联系a.a.CIMSCIMS的信息集成为并行工程的实现提供强有力的技术支持和的信息集成为并行工程的实现提供强有力的技术支持和保障。保障。b.b.CIMSCIMS的计算机网络为并行工程提供通信功能，包括企业内各的计算机网络为并行工程提供通信功能，包括企业内各部门
122、之间和企业与用户之间的通信。部门之间和企业与用户之间的通信。c.c.CIMSCIMS的产品数据交换技术为并行工程的协同工作小组提供基的产品数据交换技术为并行工程的协同工作小组提供基本工作环境使协同工作可以实现。本工作环境使协同工作可以实现。d.d.CIMSCIMS的仿真技术可以提早发现并行工程协同工作小组不易察的仿真技术可以提早发现并行工程协同工作小组不易察觉的潜在问题。觉的潜在问题。e.e.CIMSCIMS的质量保证系统为并行工程提供质量控制方法与手段。的质量保证系统为并行工程提供质量控制方法与手段。4.5.4.3并行工程与CIMS的区别 a.CIMS以企业信息集成为中心，并行工程以企业过程
123、改进、优化为重点，并以过程集成为实施目标。b.并行工程强调人的作用，强调人们以协调工作小组(Teamwork)方式工作。协调小组包括：领导(驾驭全局)成员；产品全生命周期有关的人；设计工艺、制造、质量、销售、采购、服务、甚至用户代表。c.并行工程注重一体化，并行的进行产品及相关过程的设计。尤其重视早期概念设计的协调。因为早期概念设计花费小，但结果影响成本的70。d.并行工程重视满足客户要求。客户分为内部客户和外部客户。内部客户指负责产品制造和支持部门(下道工序)。e.并行工程认为质量的提高是过程改进的结果。包括尽早交换、协调、完善有关产品制造和支持过程的约定和定义。过程的改进持续不断，永无止境
124、的。4.5.5 CIMS与敏捷制造的关系 主要内容:敏捷制造 敏捷制造与CIMS的关系4.5.5.1 敏捷制造的关键技术敏捷制造敏捷制造: : 敏捷制造是将先进制造技术、人和管理技术集成起来，对变化的市场作业快速反应，最大限度满足客户要求的一种新的经营管理模式。 敏捷制造的新思想包括: 可重构的生产系统； 以信息为主和与批量无关的制造系统； 充分调动人的积极性和创造性； 简化领导层和组织机构； 用信息高速公路建立全国乃至全球的工人网络； 独立自主的、模块化的、分布式的制造单元。 4.5.5.1 敏捷制造的关键技术敏捷制造的关键技术敏捷制造的关键技术: :支撑技术虚拟企业敏捷制造的使能技术4.5
125、.5.1 敏捷制造的关键技术支撑技术支撑技术: : 支撑技术：构建基于开放式计算机网络的信息集成框架。例如： 敏捷制造网络(agile manufacturing network，AMN) 美国制造业信息高速公路(national industrial information infrastructure protocols，NIIIP)等。4.5.5.1 敏捷制造的关键技术虚拟企业虚拟企业: :虚拟企业包括如下两种类型：盟主企业:虚拟企业的发起者，掌握产品设计制造的核心技术，具备面向市场的核心竞争能力。盟员企业:盟主企业根据相关要求和市场选择机制在“双赢”前提下选择确定的。4.5.5.1 敏
126、捷制造的关键技术敏捷制造的使能技术敏捷制造的使能技术: :敏捷制造的使能技术包括如下三种技术：1.资源配置技术2.敏捷产品开发技术3.敏捷制造的执行技术：a.制造设备本身敏捷化b.制造单元敏捷化c.制造过程控制及调度d.制造过程的可视化敏捷制造的执行技术包括敏捷制造的执行技术包括: :4.5.5.2敏捷制造与CIMS的关系 敏捷制造与敏捷制造与CIMSCIMS的关系的关系: :CIMS的信息集成和并行工程的过程集成是敏捷制造的基础。敏捷制造中管理决策权分散，CIMS决策层分明，集中在指挥链上。敏捷制造不采用以职能部门为基础的静态结构，而采用协同工作小组方式，构成对外界变化快速响应的动态组织结构
127、。敏捷制造注重以最佳方式利用企业员工，而把采用新技术作为手段和方法。敏捷制造采取双赢策略，强调在企业、全球范围内选择合作伙伴，而不局限在优化企业内部的生产流程。谢谢（第（第1414讲）考场作文开拓文路能力讲）考场作文开拓文路能力 分解层次分解层次( (网友来稿网友来稿) )江苏省镇江中学江苏省镇江中学 陈乃香说明：本系列稿共陈乃香说明：本系列稿共2424讲，讲，20XX20XX年年1 1月月6 6日开始在资源上连载【要义解说】文章主旨确立以后，就应该恰当地分解层次，使几个层次构成一个有机的整体，形成一篇完整的文章。如何分解层次主要取决于表现主旨的需要。【策略解读日开始在资源上连载【要义解说】文
128、章主旨确立以后，就应该恰当地分解层次，使几个层次构成一个有机的整体，形成一篇完整的文章。如何分解层次主要取决于表现主旨的需要。【策略解读】一般说来，记人叙事的文章常按时间顺序分解层次，写景状物的文章常按时间顺序、空间顺序分解层次；说明文根据说明对象的特点，可按时间顺序、空间顺序或逻辑顺序分解层次；议论文主要根据】一般说来，记人叙事的文章常按时间顺序分解层次，写景状物的文章常按时间顺序、空间顺序分解层次；说明文根据说明对象的特点，可按时间顺序、空间顺序或逻辑顺序分解层次；议论文主要根据“ “提出问题提出问题分析问题分析问题解决问题解决问题” ”顺序来分顺序来分解层次。当然，分解层次不是一层不变的
129、固定模式，而应该富于变化。文章的层次，也常常有些外在的形式：解层次。当然，分解层次不是一层不变的固定模式，而应该富于变化。文章的层次，也常常有些外在的形式：1 1小标题式。即围绕话题把一篇文章划分为几个相对独立的部分，再给它们加上一个简洁、恰当的小标题。如世界改变了模样四个小标题：小标题式。即围绕话题把一篇文章划分为几个相对独立的部分，再给它们加上一个简洁、恰当的小标题。如世界改变了模样四个小标题：寿命变寿命变“ “长长” ”了、世界变了、世界变“ “小小” ”了、劳动变了、劳动变“ “轻轻” ”了、文明变了、文明变“ “绿绿” ”了。了。 2 2序号式。序号式作文与小标题作文有相同的特点。序
130、号可以是序号式。序号式作文与小标题作文有相同的特点。序号可以是“ “一、二、三一、二、三” ”，可以是，可以是“A“A、B B、C”C”，也可以是，也可以是“ “甲、乙、丙甲、乙、丙”从全文看，序号式干净、明快；但从题目上从全文看，序号式干净、明快；但从题目上看，却看不出文章内容，只是标明了层次与部分。有时序号式作文，也适用于叙述性文章，为故事情节的展开，提供了明晰的层次。看，却看不出文章内容，只是标明了层次与部分。有时序号式作文，也适用于叙述性文章，为故事情节的展开，提供了明晰的层次。 3 3总分式。如高考佳作人生也是一张答卷。开头：总分式。如高考佳作人生也是一张答卷。开头：“ “人生就是一
131、张答卷。它上面有选择题、填空题、判断题和问答人生就是一张答卷。它上面有选择题、填空题、判断题和问答题，但它又不同于一般的答卷。一般的答卷用手来书写，人生的答卷却要用行动来书写。题，但它又不同于一般的答卷。一般的答卷用手来书写，人生的答卷却要用行动来书写。” ”主体部分每段首句分别为：选择题是对人生进行正确的取舍，填空题是充实自己的人生，判断题是表明自己的人生态度，问答题是考验自己解决问题的能力。这主体部分每段首句分别为：选择题是对人生进行正确的取舍，填空题是充实自己的人生，判断题是表明自己的人生态度，问答题是考验自己解决问题的能力。这份份“ “试卷试卷” ”设计得合理而且实在，每个人的人生都是
132、不同的，这就意味着这份人生试卷的设计得合理而且实在，每个人的人生都是不同的，这就意味着这份人生试卷的“ “答案是丰富多彩的答案是丰富多彩的” ”。分解层次，应追求作文美学的三个价值取向：一要匀称美。什么材料在前，什么材料在后，要合理安排；什么材料详写，什么材料略写，。分解层次，应追求作文美学的三个价值取向：一要匀称美。什么材料在前，什么材料在后，要合理安排；什么材料详写，什么材料略写，要通盘考虑。自然段是构成文章的基本单位，恰当划分自然段，自然就成为分解层次的基本要求。该分段处就分段，不要老是开头、正文、结尾要通盘考虑。自然段是构成文章的基本单位，恰当划分自然段，自然就成为分解层次的基本要求。
133、该分段处就分段，不要老是开头、正文、结尾“ “三段式三段式” ”，这种老套的层次显得呆板。二要波澜美。文章内容应该有张有弛，有起有伏，如波如澜。只有，这种老套的层次显得呆板。二要波澜美。文章内容应该有张有弛，有起有伏，如波如澜。只有这样才能使文章起伏错落，一波三折，吸引读者。三要圆合美。文章的开头与结尾要遥相照应，把开头描写的事物或提出的问题，在结尾处用各种方式加以深化或回答，给人首尾圆合的感觉。【例文解剖】这样才能使文章起伏错落，一波三折，吸引读者。三要圆合美。文章的开头与结尾要遥相照应，把开头描写的事物或提出的问题，在结尾处用各种方式加以深化或回答，给人首尾圆合的感觉。【例文解剖】 话题：
134、忙忙，不亦乐乎话题：忙忙，不亦乐乎 忙，是人生中一个个步忙，是人生中一个个步骤，每个人所忙的事务不同，但是不能是碌碌无为地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦乐乎。骤，每个人所忙的事务不同，但是不能是碌碌无为地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦乐乎。 忙是问号。忙看似简单，但其中却大有学问。忙是人生中不可缺少的一部分，但是怎么才能忙出精彩，忙得不亦乐乎，却并不简单。人生如同一张地图，我们忙是问号。忙看似简单，但其中却大有学问。忙是人生中不可缺少的一部分，但是怎么才能忙出精彩，忙得不亦乐乎，却并不简单。人生如同一张地图，我们一直在自己的地图上行走，时不时我们眼前就出现一个十字路口，我们该向哪儿，面对那纵轴
135、横轴相交的十字路口，我们该怎样选择一直在自己的地图上行走，时不时我们眼前就出现一个十字路口，我们该向哪儿，面对那纵轴横轴相交的十字路口，我们该怎样选择? ?不急，静下心来分析一下，选择适合自己的坐标轴才是最重要的。忙就是如此，选择自己该忙的才能忙得有意义。忙是不急，静下心来分析一下，选择适合自己的坐标轴才是最重要的。忙就是如此，选择自己该忙的才能忙得有意义。忙是问号，这个问号一直提醒我们要忙得有意义，忙得不亦乐乎。问号，这个问号一直提醒我们要忙得有意义，忙得不亦乐乎。 忙是省略号。四季在有规律地进行着冷暖交替，大自然就一直按照这样的规律不停地忙，人们亦如此。为自己找一个目标，为目标而不停地忙，
136、让这种忙一直忙下去。当目标已达成，那么再忙是省略号。四季在有规律地进行着冷暖交替，大自然就一直按照这样的规律不停地忙，人们亦如此。为自己找一个目标，为目标而不停地忙，让这种忙一直忙下去。当目标已达成，那么再找一个目标，继续这样忙，就像省略号一样，毫无休止地忙下去，翻开历史的长卷，我们看到牛顿在忙着他的实验；爱迪生在忙着思考；徐霞客在忙着记载游玩；李时珍在忙着编写本草纲目。再看那位以笔为刀枪的充满着朝气与力量的文学泰斗鲁找一个目标，继续这样忙，就像省略号一样，毫无休止地忙下去，翻开历史的长卷，我们看到牛顿在忙着他的实验；爱迪生在忙着思考；徐霞客在忙着记载游玩；李时珍在忙着编写本草纲目。再看那位以
137、笔为刀枪的充满着朝气与力量的文学泰斗鲁迅，他正忙着用他独有的刀和枪在不停地奋斗。忙是省略号，确定了一个目标那么就一直忙下去吧迅，他正忙着用他独有的刀和枪在不停地奋斗。忙是省略号，确定了一个目标那么就一直忙下去吧! !这样的忙一定会忙出生命灵动的色彩。这样的忙一定会忙出生命灵动的色彩。 忙是惊叹号。世界上的人都在忙着自己的事，大自然亦如此，小蜜蜂在忙，以蜂蜜为回报。那么人呢忙是惊叹号。世界上的人都在忙着自己的事，大自然亦如此，小蜜蜂在忙，以蜂蜜为回报。那么人呢? ?居里夫人的居里夫人的忙，以放射性元素的发现而得到了圆满的休止符；爱因斯坦在忙，以相对论的问世而画上了惊叹号；李白的忙，以那豪放的诗歌
138、而有了很大的成功；张衡的忙，因为那地动仪的问世而让世人仰慕。每个人都应该有效率的忙，而不是整天碌碌无为地白忙。忙，以放射性元素的发现而得到了圆满的休止符；爱因斯坦在忙，以相对论的问世而画上了惊叹号；李白的忙，以那豪放的诗歌而有了很大的成功；张衡的忙，因为那地动仪的问世而让世人仰慕。每个人都应该有效率的忙，而不是整天碌碌无为地白忙。人生是有限的、短暂的，因此，每个人都应该在有限的生命里忙出属于他的惊叹号；都应在有限的生命里忙出他的人生精彩篇章。人生是有限的、短暂的，因此，每个人都应该在有限的生命里忙出属于他的惊叹号；都应在有限的生命里忙出他的人生精彩篇章。 忙是万物、世界、人生中都不可缺少的一部
139、分。作为这世上最高级动物的我们，我们在忙什么呢忙是万物、世界、人生中都不可缺少的一部分。作为这世上最高级动物的我们，我们在忙什么呢? ?我们要忙得有意义，有价我们要忙得有意义，有价值，我们要忙出属于我们的精彩。我们的忙不能永远是问号，而应是省略号和感叹号。忙就要忙得精彩，忙得不亦乐乎。值，我们要忙出属于我们的精彩。我们的忙不能永远是问号，而应是省略号和感叹号。忙就要忙得精彩，忙得不亦乐乎。 解剖：本文将生活中的一句口头禅解剖：本文将生活中的一句口头禅“ “忙得不亦乐乎忙得不亦乐乎” ”机智翻新，拟作标题，亮出一道美丽的风景。并据此展开述说，让人神清气爽。机智翻新，拟作标题，亮出一道美丽的风景。
140、并据此展开述说，让人神清气爽。文章开篇扣题，亮出观点：忙，是人生中一个个步骤，不能碌碌无为地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦乐乎。然后，作者分别用问号、省略号、惊叹号巧妙设喻，抓住这三种标点符号的特征，摆实事，讲道理，入情入理，入理入心。深刻地阐明人生文章开篇扣题，亮出观点：忙，是人生中一个个步骤，不能碌碌无为地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦乐乎。然后，作者分别用问号、省略号、惊叹号巧妙设喻，抓住这三种标点符号的特征，摆实事，讲道理，入情入理，入理入心。深刻地阐明人生忙，忙要像问号一样，经常问问自己，不能盲目，不能瞎忙，要忙得有意义；人生如四季一样是有规律的，要选准目标，像省略号一样，毫无休止地
141、忙下去，忙出生命灵动的色彩；而人生有限，每个人都应有限的生命里忙出属于他的惊叹号，忙出人生忙，忙要像问号一样，经常问问自己，不能盲目，不能瞎忙，要忙得有意义；人生如四季一样是有规律的，要选准目标，像省略号一样，毫无休止地忙下去，忙出生命灵动的色彩；而人生有限，每个人都应有限的生命里忙出属于他的惊叹号，忙出人生精彩的篇章。结尾，作者用一个段落总结全文，照应开头，照应题目，有力收束。【精题解析】阅读下面的材料，根据要求作文。在一处地势十分险恶的峡谷，谷底奔腾着咆哮的急流，峡谷间有一座索桥，几根光秃秃、晃悠悠的铁索横在峡谷间，它是精彩的篇章。结尾，作者用一个段落总结全文，照应开头，照应题目，有力收束
142、。【精题解析】阅读下面的材料，根据要求作文。在一处地势十分险恶的峡谷，谷底奔腾着咆哮的急流，峡谷间有一座索桥，几根光秃秃、晃悠悠的铁索横在峡谷间，它是通过这个地方的唯一路径，这里经常有人因为失足而跌入深谷。有一天，有三个人来到了这里。一个聋子，一个瞎子，还有一个健康的人。聋子看看这座桥，很害怕，但是他听不到急流的声音，他用眼睛看着脚下步伐，很顺利地过去了。瞎子不知峡谷通过这个地方的唯一路径，这里经常有人因为失足而跌入深谷。有一天，有三个人来到了这里。一个聋子，一个瞎子，还有一个健康的人。聋子看看这座桥，很害怕，但是他听不到急流的声音，他用眼睛看着脚下步伐，很顺利地过去了。瞎子不知峡谷的险恶，他
143、心平气和，十分稳妥地通过了。第三个人是健康人，一直犹豫不敢走这索桥，可是又没有其他路可走。于是，他十分紧张地硬着头皮走上索桥，到了桥中央，他看到脚下万丈深渊，云雾升腾，听到谷底急流咆哮，早已两腿颤颤，面如土色，的险恶，他心平气和，十分稳妥地通过了。第三个人是健康人，一直犹豫不敢走这索桥，可是又没有其他路可走。于是，他十分紧张地硬着头皮走上索桥，到了桥中央，他看到脚下万丈深渊，云雾升腾，听到谷底急流咆哮，早已两腿颤颤，面如土色，一不小心跌下桥去。请就一不小心跌下桥去。请就“ “不要把困难看得太明白不要把困难看得太明白” ”为话题写一篇文章。为话题写一篇文章。 注意注意 所写内容必须在话题范围之内
144、。试题引用的材料，考生在文章中可用也可不用。所写内容必须在话题范围之内。试题引用的材料，考生在文章中可用也可不用。立意自定。立意自定。文体自选。文体自选。题目自拟。题目自拟。不少于不少于800800字。字。不得抄袭。解析：有时候，把不得抄袭。解析：有时候，把困难看得太明白，分析得太透彻，反而会被困难吓倒以至于阻拦我们前进的脚步。倒是那些未把困难完全看清楚而勇往直前的人，更容易达到终点。困难看得太明白，分析得太透彻，反而会被困难吓倒以至于阻拦我们前进的脚步。倒是那些未把困难完全看清楚而勇往直前的人，更容易达到终点。 作者邮箱：作者邮箱： 13952865227 13952865227谢谢观赏谢谢观赏
