先进制造技术教案课件.ppt

1、先进制造技术概述先进制造技术概述主要内容：主要内容： 1.1.制造的概念制造的概念 2.2.制造技术的发展制造技术的发展 3.3.我国的制造业我国的制造业 4.4.制造业面临的竞争和挑战制造业面临的竞争和挑战 5.5.先进制造技术先进制造技术 1 1、制造的概念、制造的概念1 1、制造的概念、制造的概念 制造（制造（Manufacturing):Manufacturing): 是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。进步的动力。狭义狭义：为机电产品的机械加工工艺过程：为机电产品的机械加工工艺过程广义广义：国际生产工程学会：国际生产

2、工程学会19901990年：年： 制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。服务的一系列相关活动和工作的总称。 按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物资按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物资工具，将原材料物化为人类所需产品的工程技术。即：使工具，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原材料成为产品而使用的一系列技术的总称 产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等

3、的全过产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期。程，也称为产品生命周期。 将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、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业品或生活消费品的行业。用或利用的工业品或生活消费品的行业。 制造系统是制造业的基本组成实体。制造系统是制造业的基本组成实体。 结构：结构：是制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、能是制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、能源等）、软件（制造理论、工艺、信息等）、人员所组成源等）、软

4、件（制造理论、工艺、信息等）、人员所组成的具有特定功能的有机整体。的具有特定功能的有机整体。 功能：功能：输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人力力.）通过制造过程输出产品。）通过制造过程输出产品。 过程：过程：制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、售后服务、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、售后服务、报废、回收、再利用等。报废、回收、再利用等。2 2、制造技术的发展、制造技术的发展 2.2 2.2 制造业发展的重要历程制造业发展的重要历程 2.3 2.

5、3 制造业在先进工业化国家的应用制造业在先进工业化国家的应用 2.4 2.4 制造业是产业革命的生力军制造业是产业革命的生力军1 1）人从猿进化而来）人从猿进化而来, , 人猿分离人猿分离, , 是由于人学会双足行走和是由于人学会双足行走和用手制造并使用工具。用手制造并使用工具。制造创造了人类。制造创造了人类。2 2）中国的元谋人（）中国的元谋人（170170万年前的南方古猿）、非洲人早在万年前的南方古猿）、非洲人早在160160万年前即开始用火，石料开采和加工，形成了原始制万年前即开始用火，石料开采和加工，形成了原始制造业。饮食改善促进了脑的发展。造业。饮食改善促进了脑的发展。200200万

6、年前的猿人万年前的猿人 脑容脑容量约为量约为700700毫升，毫升，100100万年前的直立人脑容量约为万年前的直立人脑容量约为10001000毫升，毫升，5050万年前增加到万年前增加到12001200毫升，毫升，19291929年发现的年发现的5757万年前的北京万年前的北京（直立）猿人为（直立）猿人为10501050毫升，毫升， 而现代人的脑容量平均为而现代人的脑容量平均为14501450毫升，现代人的大脑皮层褶皱面积为毫升，现代人的大脑皮层褶皱面积为 1700-22001700-2200平方平方厘米，是黑猩猩的厘米，是黑猩猩的3 3倍。倍。3 3）恩格斯指出：）恩格斯指出：“直立和劳动

7、创造了人类，而劳动是从制直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具开始的。动物所做到的最多是收集造工具开始的。动物所做到的最多是收集, ,而人则从事生而人则从事生产。产。”2.2 2.2 制造业发展的重要历程制造业发展的重要历程（1 1）用机器代替手工，从作坊形成工厂）用机器代替手工，从作坊形成工厂 1919世纪机器在英国诞生，先后传人法国、德国和美国。世纪机器在英国诞生，先后传人法国、德国和美国。（2 2）从单件生产方式发展成大量生产方式）从单件生产方式发展成大量生产方式 泰勒：以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。泰勒：以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。 福特：零件互换技术，福特：零

8、件互换技术，19131913年建立了具有划时代意义的年建立了具有划时代意义的汽车装配生产线汽车装配生产线（3 3）柔性化、集成化、智能化和网络化的现）柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术代制造技术 柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造能制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造2.3 2.3 制造业在先进工业化国家的应用制造业在先进工业化国家的应用一、美国一、美国1) 1) 上个世纪上个世纪7070年代年代, ,美国不重视制造业美国不重视制造业, ,把制造业称为把制造业称为“夕阳夕阳工业工业

9、”, ,结果导致美国结果导致美国8080年代的经济衰退。年代的经济衰退。2) 802) 80年代后期，美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政年代后期，美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政府出面，协调和支持制造产业的发展，府出面，协调和支持制造产业的发展，19911991年，布什政府年，布什政府期间，美国白宫科学技术政策办公室发表了总数为期间，美国白宫科学技术政策办公室发表了总数为2222项的项的美国国家关键技术，其中制造技术占美国国家关键技术，其中制造技术占4 4项，标志着美国科技项，标志着美国科技政策的转变。政策的转变。3) 3) 克林顿上台后，对制造业大力支持，他把先进制造技术列克林顿上

10、台后，对制造业大力支持，他把先进制造技术列为六大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工为六大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工业、航空工业及信息产业等方面取得了明显的进展，使美业、航空工业及信息产业等方面取得了明显的进展，使美国的经济连续国的经济连续8 8年取得了年取得了2-3%2-3%的增长率，而且还同时保持低的增长率，而且还同时保持低通胀率和低失业率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾通胀率和低失业率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。的主要原因。2.3 2.3 制造业在先进工业化国家的应用制造业在先进工业化国家的应用二、日本二、日本1 1）在上个世纪）在上个世纪7

11、0-8070-80年代，日本非常重视制业，年代，日本非常重视制业，特别大抓了汽车制造和微电子制造，结果日本特别大抓了汽车制造和微电子制造，结果日本的汽车和家用电器占领了全世界的市场，特别的汽车和家用电器占领了全世界的市场，特别是大举进入了美国市场。是大举进入了美国市场。2 2）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。元件。19911991年海湾战争结束后，日本人说美国年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是“日本日本的芯片打败了伊拉克的钢片的芯片打败了伊拉克的钢片”。2.3 2.3 制造业

12、在先进工业化国家的应用制造业在先进工业化国家的应用三、东南亚经济危机的启示三、东南亚经济危机的启示1 1）19981998年爆发的东南亚经济危机，从另一个侧面年爆发的东南亚经济危机，从另一个侧面反映了一个国家发展制造业的重要。一个国家，反映了一个国家发展制造业的重要。一个国家，如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房地产、服务业上，而无自己的制造业，这个国地产、服务业上，而无自己的制造业，这个国家的经济就容易形成泡沫经济，一有风吹草动家的经济就容易形成泡沫经济，一有风吹草动就会产生经济危机。就会产生经济危机。2 2）新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经

13、济）新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经济危机的影响小一些。危机的影响小一些。2.3 2.3 制造业在先进工业化国家的应用制造业在先进工业化国家的应用四、四、 瑞士依靠什么使人均产值居世界第一？瑞士依靠什么使人均产值居世界第一？1 1）瑞士是一个仅）瑞士是一个仅700700万人口的小国，但瑞士的制万人口的小国，但瑞士的制造业十分发达，瑞士的精密机械产品的出口量造业十分发达，瑞士的精密机械产品的出口量是我国的是我国的8 8倍，瑞士的手表世界第一，连小小倍，瑞士的手表世界第一，连小小的军刀，也风靡全世界。的军刀，也风靡全世界。2 2）现在瑞士的年人均国民生产总值达到）现在瑞士的年人均国民生产总值

14、达到4.34.3万美万美元以上元以上, ,居世界第一。居世界第一。2.4 2.4 制造业是产业革命的生力军制造业是产业革命的生力军 一、一、 第一次产业革命：第一次产业革命：1733-18781733-1878 1 1）又称为：蒸汽革命。）又称为：蒸汽革命。 2 2）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。 3 3）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明明 4 4）制造业和瓦特的发明推动了热力学理）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论论 的诞生。的诞生。2.4 2.4 制造业是产业革命的生力军制造业是产业革命的生力军 二、第二次产业革命

15、：二、第二次产业革命：1879-1945 1 1）又称为：电气革命。）又称为：电气革命。 2 2）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、电机（西门子）等电气化产品。电机（西门子）等电气化产品。 3 3）制造业肇始了电的应用，而后才有麦克斯韦电动力）制造业肇始了电的应用，而后才有麦克斯韦电动力学理论的诞生。学理论的诞生。 4 4）麦克斯韦电动力学理论推动了）麦克斯韦电动力学理论推动了2020世纪初开始的无线世纪初开始的无线电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙微波探测等技术的发展。宇

16、宙微波探测等技术的发展。 5 5）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路，导致了量子场论的创立。路，导致了量子场论的创立。2.4 2.4 制造业是产业革命的生力军制造业是产业革命的生力军 三、第三次产业革命：三、第三次产业革命：1945-19721945-1972 1 1）又称为：电子（原子）革命。）又称为：电子（原子）革命。 2 2）产业革命的标志：原子弹（）产业革命的标志：原子弹（19451945）、电子计算机）、电子计算机（19461946）、晶体管（）、晶体管（19481948）、集成电路、微电子技术）、集成电路、微电子技术等。等。

17、 3 3）微电子制造技术开创了全新的信息时代。）微电子制造技术开创了全新的信息时代。 2.4 2.4 制造业是产业革命的生力军制造业是产业革命的生力军 四、第四次产业革命：四、第四次产业革命：1973- 1 1）又称为：高新技术产业革命。）又称为：高新技术产业革命。 2 2）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮列品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一代药车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一代药物、绿色食品、转基因产品等等。物、绿色食品、转基因

18、产品等等。 3 3）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注入、外延、溅射、化学沉积（入、外延、溅射、化学沉积（CVDCVD）、光刻、表面贴装、）、光刻、表面贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把高新技术自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把高新技术产业革命推向顶峰。产业革命推向顶峰。3 3、我国的制造业、我国的制造业 3.1 3.1 制造业在国民生产中的地位制造业在国民生产中的地位 20012001年中国工程院的调查结论年中国工程院的调查结论: : 1 1）制造业占国民生产总值的）制造业占国民生产总值的1/3 1/3 2 2）占整个工业

19、生产的）占整个工业生产的4/54/5 3 3）为国家财政提供）为国家财政提供1/31/3以上的收入以上的收入 4 4）贡献出口总额的）贡献出口总额的90%90% 5 5）就业人员）就业人员80438043万万3.2 3.2 我国制造业取得的成就我国制造业取得的成就改革开放改革开放2020年来我国制造业取得的成就：年来我国制造业取得的成就：1 1）引进国外先进技术）引进国外先进技术25002500多项，占全国的多项，占全国的1/31/3以上。近几年发展的以上。近几年发展的新产品，新产品，50%50%达到达到8080年代中后期的世界水平。年代中后期的世界水平。2 2）一些重要产品的年生产能力已跃居

20、世界前列，如汽车）一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列，如汽车280280万辆以万辆以上（其中轿车上（其中轿车120120万辆以上），大中型发电设备万辆以上），大中型发电设备12001200万千瓦以上（火万千瓦以上（火电电10001000万千瓦，水电万千瓦，水电200200万千瓦），大中型拖拉机万千瓦），大中型拖拉机1111万台以上，金切万台以上，金切机床机床1010万台以上。万台以上。3 3）我国已成为世界最大的服装纺织品出口国；与日本、马来西亚和）我国已成为世界最大的服装纺织品出口国；与日本、马来西亚和韩国并称世界消费类电子产品四大生产国。韩国并称世界消费类电子产品四大生产国。4 4）成

21、功开发生产了运七、运八、新舟）成功开发生产了运七、运八、新舟6060等支线飞机。等支线飞机。5 5）一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水平，如沈阳机床集）一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水平，如沈阳机床集团的电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床，沈阳变压器厂的团的电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床，沈阳变压器厂的5050万伏超高压变压器，黎明航发集团的中国第一台拥有完全知识产权万伏超高压变压器，黎明航发集团的中国第一台拥有完全知识产权的航空发动机、的航空发动机、 燃气轮机，沈阳新松机器人自动化有限公司的燃气轮机，沈阳新松机器人自动化有限公司的60006000米水下机器人等产品，清华

22、大学制造工程研究所研制开发的并联构米水下机器人等产品，清华大学制造工程研究所研制开发的并联构型机床。型机床。4 4、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战4.1 4.1 国际形势的变化国际形势的变化90年代以来，世界出现了多级化的新格局：年代以来，世界出现了多级化的新格局：政治冷战政治冷战经济热战经济热战国际竞争和对抗的焦点由军备竞赛转向全国际竞争和对抗的焦点由军备竞赛转向全球范围内的以科技为先导，经济为基础、军事球范围内的以科技为先导，经济为基础、军事为后盾的综合国力的较量；为后盾的综合国力的较量；4.1 4.1 国际形势的变化国际形势的变化产业技术和经济实力成为政治对抗的重要资本；

23、产业技术和经济实力成为政治对抗的重要资本； 不计生产成本和代价的军品生产模式不适于不计生产成本和代价的军品生产模式不适于新形势下的生产；新形势下的生产； “ “战略伙伴战略伙伴”关系中经济色彩突出关系中经济色彩突出 提高制造业产品竞争能力，发展高技术，尤提高制造业产品竞争能力，发展高技术，尤其是独具知识产权的产业技术成为未来抢占经其是独具知识产权的产业技术成为未来抢占经济制高点、振兴国家经济的焦点济制高点、振兴国家经济的焦点4.2 4.2 制造业市场竞争的新特点制造业市场竞争的新特点1 1）知识技术产品更新的周期）知识技术产品更新的周期更短；更短；4.3 204.3 20世纪世纪9090年代制

24、造业的标志性进展年代制造业的标志性进展波音波音777777的设计和制造的设计和制造 全数字化定义全数字化定义无纸生产无纸生产 数字化预装配数字化预装配无金属样机的生产无金属样机的生产（虚拟制造的一部分）（虚拟制造的一部分） 广域网上的异地设计、异地制造广域网上的异地设计、异地制造 基于基于STEPSTEP的数据交换的数据交换协同工作小组协同工作小组Team work 238Team work 238个个设计制造周期大大缩短：设计制造周期大大缩短：4 4年年（而波音（而波音757757、767767约约9-109-10年）年）更大的利润，每架更大的利润，每架777777，$1.4$1.4亿亿基于

25、分布式基于分布式CAD/CAMCAD/CAM系统在系统在8 8台台IBMIBM大型计算机大型计算机ES/9000ES/9000和和IBM5080IBM508050865086图形终端，图形终端，发现零件干涉发现零件干涉25002500处，减少处，减少工程更改工程更改5050以上以上设计、工艺、制造、供应商、设计、工艺、制造、供应商、潜在用户的工作小组，潜在用户的工作小组，70007000人人参加，采用并行工程的模式。参加，采用并行工程的模式。InternetInternet将发动机供应商将发动机供应商GEGE、HPHP和诺依斯罗斯联在一起。和诺依斯罗斯联在一起。63M63M长的波音长的波音77

26、7777，装配准误差，装配准误差仅仅0.58mm.0.58mm.4.4 4.4 消费观念的变化消费观念的变化消费者的行为更具选择性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、多样化产品所代替化产品所代替制造业制造业“服务服务”：产品生产与产品服务的界限越来：产品生产与产品服务的界限越来越模糊、不满足感增加：越模糊、不满足感增加：“新三年、旧三年、缝缝新三年、旧三年、缝缝补补又三年补补又三年”的观念逐步消失的观念逐步消失 对生产及产品的影响对生产及产品的影响 产品订货批量下降，单件、小批产品订货批量下降，单件、小批 产品寿命周期减短：

27、产品寿命周期减短：5-105-10年年-3-5-3-5年甚至更短年甚至更短 产品生产周期缩短产品生产周期缩短4.4 4.4 消费观念的变化消费观念的变化“中心”的变化以产品为中心以产品为中心以顾客为中心以顾客为中心以市场为中心以市场为中心5 5、先进制造技术、先进制造技术5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点5.2 5.2 先进制造技术的分类先进制造技术的分类5.3 5.3 先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点1 1、先进制造技术的定义先进制造技术的定义: : 先进制造技术先进制造技术（advan

28、ced manufacturing advanced manufacturing technology, Atechnology, AT T）在传统制造技术基础上在传统制造技术基础上不断吸收机械不断吸收机械. .电子电子. .信息信息. .材料材料. .能源和现代管能源和现代管理等方面的成果理等方面的成果, ,并将其综合应用于产品设计并将其综合应用于产品设计. .制造制造. .检测检测. .管理管理. .销售销售. .使用使用. .服务服务. .乃至回收的乃至回收的全过程全过程, ,以实现优质以实现优质. .高效高效. .低耗低耗. .清洁清洁. .灵活的灵活的生产生产, ,提高对动态多变的市

29、场的适应能力和竞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总称。争能力的制造技术总称。也是取得理想技术经也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称济效果的制造技术的总称. .5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 A AT T这一全新概念的提出，立即受到世这一全新概念的提出，立即受到世界各国政府、企业界和学术界的高度重界各国政府、企业界和学术界的高度重视，并将其称之为面向视，并将其称之为面向2121世纪的技术。世纪的技术。因为先进制造技术的主要特征是强调实因为先进制造技术的主要特征是强调实用性，它以提高企业综合经济效益为目用性，它以提高企业综合经济效益为目的，所

30、以被认为是提高制造业竞争能力的，所以被认为是提高制造业竞争能力的主要手段，对促进整个国民经济的发的主要手段，对促进整个国民经济的发展有着不可估量的影响。展有着不可估量的影响。 5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 2 2、先进制造技术的特点、先进制造技术的特点 （1 1）先进制造技术不是一成不变的，而是个）先进制造技术不是一成不变的，而是个动态技术。它是一个相对的、动态的概念，是动态技术。它是一个相对的、动态的概念，是为了适应时代要求，提高竞争能力，对制造技为了适应时代要求，提高竞争能力，对制造技术不断优化所形成的。它要不断吸收各种高新术不断优化所形成的。它要不断吸

31、收各种高新技术成果（机械、电子、计算机与通信、控制技术成果（机械、电子、计算机与通信、控制理论、人工智能等、能源及现代系统管理），理论、人工智能等、能源及现代系统管理），将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及其全部过程，并且实现优场营销的所有领域及其全部过程，并且实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。 5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 （2 2）. . 先进制造技术是面向新世纪的技术系先进制造技术是面向新世纪的技术系统，它的目的很明确，即提高制造业的综合效统，它的目的

32、很明确，即提高制造业的综合效益（包括经济效益、社会效益和环境生态效益（包括经济效益、社会效益和环境生态效益），赢得激烈的国际市场竞争。益），赢得激烈的国际市场竞争。 （3 3）. .先进制造技术并不抛弃传统技术，而是先进制造技术并不抛弃传统技术，而是不断用科技新手段去研究它，并运用科技新成不断用科技新手段去研究它，并运用科技新成果去改造它，充实它。特别是利用先进技术研果去改造它，充实它。特别是利用先进技术研究传统工艺的成形原理，建立数学模型，并利究传统工艺的成形原理，建立数学模型，并利用优化设计技术进行传统工艺方法的优化。用优化设计技术进行传统工艺方法的优化。 5.1 5.1 先进制造技术的定

33、义及特点先进制造技术的定义及特点 （4 4）. .先进制造技术并不仅限于制造过程本身，先进制造技术并不仅限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售后售前服务等产品寿命周期计、加工制造、售后售前服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。 （5 5）. .先进制造技术特别强调计算机技术、信先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术，在产品设计、制息技术和现代系统管理技术，在产品设计、制造和生产组织管理等方面的应用。造和生产组织管理等方面的应用。 （6

34、6）. . 先进制造技术特别强调人的主体作用，先进制造技术特别强调人的主体作用，强调人、技术、管理三者的有机结合。强调人、技术、管理三者的有机结合。5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 （7 7）. .先进制造技术不是一项具体技术，先进制造技术不是一项具体技术，它是利用系统工程技术将各种相关技术它是利用系统工程技术将各种相关技术集成的一个有机整体。集成的一个有机整体。 （8 8）. . 先进制造技术特别强调环境保护，先进制造技术特别强调环境保护，既要求其产品是所谓的既要求其产品是所谓的“绿色商品绿色商品”，又要求产品的生产过程是环保型的。又要求产品的生产过程是环保型

35、的。5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 3. 先进制造技术特点的具体体现先进制造技术特点的具体体现 （1 1）. .高效率高效率 在提高生产效率方面，提高自动化程度是各国致在提高生产效率方面，提高自动化程度是各国致力发展的方向。近些年来，力发展的方向。近些年来，计算机数控（计算机数控（CNCCNC）、计算机辅助设计与制造（计算机辅助设计与制造（CADCAMCADCAM）、柔性制造柔性制造系统（系统（FMSFMS）和和计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）发展发展非常迅速。各种新理论层出不穷，如敏捷制造、非常迅速。各种新理论层出不穷，如敏捷制造、

36、快速原型制造、并行工程、及时生产、虚拟制造，快速原型制造、并行工程、及时生产、虚拟制造，集成相关信息和资源，其本质均是实现高效率、集成相关信息和资源，其本质均是实现高效率、自动化生产的思想。就应用于实践的自动化生产的思想。就应用于实践的CNCCNC、FNCFNC、FMSFMS来看，已有力地显示出其有柔性化、自动化、来看，已有力地显示出其有柔性化、自动化、资源共享和高效率的强大生命力。资源共享和高效率的强大生命力。 5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 2 2、高精度、高精度 在提高精度方面，从精密加工发展到超精密在提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，这出是世界

37、各主要工业发达国家致力发展加工，这出是世界各主要工业发达国家致力发展的方向。例如，超大规模集成电路、导弹火控系的方向。例如，超大规模集成电路、导弹火控系统、惯导陀螺、精密仪器、精密雷达、精密机床统、惯导陀螺、精密仪器、精密雷达、精密机床等都需要采用超精密加工技术。众所周知，在飞等都需要采用超精密加工技术。众所周知，在飞机、潜艇等军事设施中使用的精密陀螺、复印机机、潜艇等军事设施中使用的精密陀螺、复印机的磁鼓、大型天文望远镜以及大规模集成电路的的磁鼓、大型天文望远镜以及大规模集成电路的硅片等高新技术产品都需要超精密加工技术的支硅片等高新技术产品都需要超精密加工技术的支持。持。精密加工是指加工精度

38、在精密加工是指加工精度在0.1-10.1-1m m之间，表之间，表面粗糙度面粗糙度RaRa在在0.10.1m m以下的加工方法以下的加工方法；而；而加工精加工精度控制在度控制在0.10.1m m以下，表面粗糙度以下，表面粗糙度RaRa在在0.020.02m m以以下的加工方法则称为超精密加工。下的加工方法则称为超精密加工。 5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 3、多样化、多样化 随着难加工材料（高强度、高韧性、高脆性、随着难加工材料（高强度、高韧性、高脆性、耐高温及磁性材料）及精密、细小、形状复杂的耐高温及磁性材料）及精密、细小、形状复杂的零件需求迅速啬，与此相适

39、应的制造技术出日新零件需求迅速啬，与此相适应的制造技术出日新月异并多样化。许多产品要求具备很高的强度重月异并多样化。许多产品要求具备很高的强度重量比；有些产品在精度、工作速度、功率及小型量比；有些产品在精度、工作速度、功率及小型化方面要求很高；有些产品则要求在高温、高压化方面要求很高；有些产品则要求在高温、高压和腐蚀环境中能可靠地进行工作。为了适应上述和腐蚀环境中能可靠地进行工作。为了适应上述要求，新结构、新材料和复杂形状的精密零件不要求，新结构、新材料和复杂形状的精密零件不断出现，其结构形状愈来愈复杂，材料韧性愈来断出现，其结构形状愈来愈复杂，材料韧性愈来愈强，零件精度愈来愈高。这些需求使愈

40、强，零件精度愈来愈高。这些需求使激光加工、激光加工、电子束和离子束加工电子束和离子束加工等新方法应运而生，并得到等新方法应运而生，并得到迅速发展。迅速发展。 5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 近年来，以本身形状尺寸微小或操作尺度极小近年来，以本身形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的为特征的微机械微机械的研究和应用受到了广泛的重视的研究和应用受到了广泛的重视交得到了快速的发展。微机械具有很多特点，如交得到了快速的发展。微机械具有很多特点，如体积小、精度高、重量轻；性能稳定，可靠性高；体积小、精度高、重量轻；性能稳定，可靠性高；能耗低，灵敏性和工作效率高；多功能和智能

41、化；能耗低，灵敏性和工作效率高；多功能和智能化；制造成本低廉，适于大批量生产等。正是由于微制造成本低廉，适于大批量生产等。正是由于微机械能够在狭小空间进行作业，又不扰乱工作环机械能够在狭小空间进行作业，又不扰乱工作环境和对象，因而在航空天、精密仪器和生物医学境和对象，因而在航空天、精密仪器和生物医学等领域具有广阔应用的潜力。等领域具有广阔应用的潜力。 5.1 5.1 先进制造技术的定义及特点先进制造技术的定义及特点 4、综合化、综合化 当前，制造技术正沿着综合化方向发展。例如，当前，制造技术正沿着综合化方向发展。例如，在切削区引入声、光、电、磁等能量之后，可以形在切削区引入声、光、电、磁等能量

42、之后，可以形成超声振动切削、激光辅助切削、带电切削、磁化成超声振动切削、激光辅助切削、带电切削、磁化切削等切削等组合化特种切削工艺组合化特种切削工艺。对最基本的切削工艺。对最基本的切削工艺加以复合，可以组成诸如电化学与机械加工的复合、加以复合，可以组成诸如电化学与机械加工的复合、电火花与机械加工复合、电化学与超声波加工复合、电火花与机械加工复合、电化学与超声波加工复合、电化学与电火花加工复合等。不同的特种工艺出可电化学与电火花加工复合等。不同的特种工艺出可能相互复合。能相互复合。复合工艺的特点在于发挥各自的优势，复合工艺的特点在于发挥各自的优势，不仅提高了质量，而且提高了工效，并求得加工能不仅

43、提高了质量，而且提高了工效，并求得加工能力和经济效益的统一力和经济效益的统一。大力研究和应用特种工艺，。大力研究和应用特种工艺，尤其是复合工艺，对于航空、航天、精密仪器材料尤其是复合工艺，对于航空、航天、精密仪器材料加工难度越来越大，零件形状越来越复杂，质量要加工难度越来越大，零件形状越来越复杂，质量要求越来越高的待业有着十分重要的意义求越来越高的待业有着十分重要的意义。5.2 5.2 先进制造技术的分类先进制造技术的分类1 1、先进设计技术、先进设计技术 设计方法现代化设计方法现代化l 产品可靠性产品可靠性l 可维护性及安全设计可维护性及安全设计l 产品优化设计产品优化设计l 快速响应设计快

44、速响应设计l 创新设计创新设计l 智能设计智能设计l 产品动态分析和设计产品动态分析和设计l 仿真与虚拟设计仿真与虚拟设计l 价值工程设计价值工程设计l 模块化设计模块化设计 设计手段计算机化设计手段计算机化l 有限元法有限元法l 优化设计优化设计l 计算机辅助设计计算机辅助设计l 反求工程技术反求工程技术l CAD/CAMCAD/CAM一体化技术一体化技术l 工程数据库工程数据库 向全寿命周期设计发展向全寿命周期设计发展 由单纯考虑技术因素转由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济向综合考虑技术、经济和社会因素和社会因素5.2 5.2 先进制造技术的分类先进制造技术的分类2、先进制造工艺技术

45、 精密、超精密加工技术l 精密加工：精度为精密加工：精度为3 30.30.3m Ra0.3m Ra0.30.03 0.03 m ml 超精密加工：精度为超精密加工：精度为0.30.30.030.03m Ra0.3m Ra0.30.005 0.005 m ml 纳米加工：精度高于纳米加工：精度高于0.030.03m Ram Ra小于小于0.30.30.005 0.005 m m 精密成型制造技术精密成型制造技术l 从制造工件的毛坯、从从制造工件的毛坯、从接近零件形状向直接制接近零件形状向直接制成工件的方向发展成工件的方向发展 特种加工技术特种加工技术l 高能束流加工（电子束、高能束流加工（电子束

46、、离子束、激光束）离子束、激光束）l 电加工（电解和电火花电加工（电解和电火花) )l 超声波加工超声波加工l 高亚水加工高亚水加工l 多种能源的组合加工多种能源的组合加工5.2 5.2 先进制造技术的分类先进制造技术的分类3 3、制造自动化技术、制造自动化技术 数控技术数控技术l 数控装置数控装置l 进给系统进给系统l 主轴系统主轴系统l NCNC程序编制程序编制 工业机器人工业机器人l 机器人操作机机器人操作机l 控制系统控制系统l 传感器传感器l 生产线总线控制生产线总线控制 柔性制造系统柔性制造系统l 加工系统加工系统l 物流系统物流系统l 调度与控制调度与控制l 故障诊断故障诊断 自

47、动检测与信号识别技术自动检测与信号识别技术l 信号识别信号识别l 数据获取数据获取l 数据处理数据处理l 特征提取与识别特征提取与识别 过程设备工况监测与控制过程设备工况监测与控制l 过程监视系统过程监视系统l 在线反馈质量控制在线反馈质量控制5.2 5.2 先进制造技术的分类先进制造技术的分类4 4、先进制造系统、先进制造系统 先进制造生产模式先进制造生产模式l 计算机集成制造系统计算机集成制造系统CIMSCIMSl 敏捷制造系统敏捷制造系统AMSAMSl 智能制造系统智能制造系统IMSIMSl 精良生产精良生产LPLPl 并行工程并行工程CECE 集成管理技术集成管理技术l 企业资源管理企

48、业资源管理ERPERPl 基于作业的成本管理基于作业的成本管理ABCABCl 现代质量保障体系现代质量保障体系l 生产率工程生产率工程l 制造资源快速有效集成制造资源快速有效集成 生产组织方法生产组织方法l 虚拟公司理论与组织虚拟公司理论与组织l 企业组织结构的变革企业组织结构的变革l 以人为本的团队建设以人为本的团队建设l 企业重组工程企业重组工程5.3 5.3 先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势发展趋势：发展趋势：精密化精密化 柔性化柔性化 网络化网络化 虚拟化虚拟化 智能化智能化 清洁化清洁化 集成化集成化 全球化全球化1、集合多学科成果形成一个完整的制造体系集合多学科成果形成

49、一个完整的制造体系 传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术、先进的管理科学传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术、先进的管理科学2 2、先进制造技术的动态发展过程、先进制造技术的动态发展过程 不断地吸收各种高新技术逐渐形成，不同时期、不同区域有各自的重点不断地吸收各种高新技术逐渐形成，不同时期、不同区域有各自的重点和内容。和内容。3 3、信息技术对先进制造技术的发展作用、信息技术对先进制造技术的发展作用 越来越重要。越来越重要。CIMSCIMS、CECE、AMAM、虚拟企业、虚拟制造；、虚拟企业、虚拟制造；4 4、向超精微细领域扩展、向超精微细领域扩展 微型机械，纳米测量、微米

50、微型机械，纳米测量、微米/ /纳米加工制造；纳米加工制造；5.3 5.3 先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势5 5、制造过程集成化、制造过程集成化 产品的设计、加工、检测、物流、装配过程一体化。产品的设计、加工、检测、物流、装配过程一体化。 CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/ERPCAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/ERP集成集成 精密成形工艺精密成形工艺 6 6、制造科学与制造技术、生产管理的融合、制造科学与制造技术、生产管理的融合 制造科学是制造系统和制造过程知识的系统描述。制造科学是制造系统和制造过程知识的系统描述。 数字描述、仿真、优化、设计理论和方法、运动学、