先进制造技术复习资料.doc

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1、制造的含义 ：狭义 指生产车间与物流有关的加工和装配过程广义 不仅包括具体的工艺过程，还包含市场分析、产品设计、质量控制、生 产过程管理、营销、售后服务直至产品报废处理等在内的整个产品寿命周期的全过程 我国制造业的成就： 1、已成为世界制造大国，被称为“世界工厂” 。 2、提供重大成套装备 的能力不断提高，已建立了一个比较完整的工业体系。3、各具特色的装备制造业聚集地逐渐形成。先进制造技术的内涵 ：是制造业不断吸收机械，电子，信息，材料，能源和现代管理技术等 方面成果，将其中和应用于产品设计，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

2、对动态多变市场的适应能力和 竞争力的制造技术的总称。先进制造技术的特征 ： 1.是一项综合性技术 2.是一项动态发展技术 3.是面向工业应用的技 术 4. 是面向全球竞争的技术 5. 是面向 21 世纪的技术。先进设计技术的内涵 ：产品设计是以社会需求为目标， 在一定设计原则的约束下， 利用设计 方法和手段创造出产品结构的过程。人类的设计活动经历了“直觉设计阶段”“经验设计阶段”“半理论半经验设计阶段” 的过程 。先进设计技术包括 基础技术、主体技术、支撑技术、应用技术。 先进设计技术的体系结构及其相关学科的关系：基础技术的含义： 指传统的设计理论与方法，包括运动学、静力学、动力学、材料力学、

3、热 力学、电磁学、工程教学等。主体技术的含义 ：指计算机辅助技术，如计算机辅助 X（X 指产品设计、工艺设计、数控编 程、工装设计等） 、优化设计、有限元分析、模仿仿真、虚拟设计、工程数据库等。 先进设计技术特征 ：1、是对传统设计理论与方法的继承、 延伸与发展； 2、是多种设计技术、 理论与方法的交叉与综合； 3、实现了设计手段的计算机化与设计结果的精确化；4、实现了设计过程的并行化、智能化（使产品开发一次成功，缩短产品开发的周期）；5、实现了面向产品寿命周期全过程的可信设计； 6、是对多种设计试验技术的综合运用。计算机辅助设计含义 ：是指工程技术人员在工程和产品设计活动中， 以计算机为工具

4、， 快速、 高效、高质量地处理产品设计过程中的图形和数据信息， 完成产品设计任务的先进设计技术。 建模技术的含义： 是 CAD 系统的核心技术，是分析计算的基础，是实现计算机辅助制造的 手段。产品建模分：几何建模和特征建模。几何建模常用建模方式有 ：线框模型、表面模型和实体模型。特征建模常用特征 ：形状特征、精度特征、技术特征、材料特征、装配特征等。CAD 技术的集成体现： 1.将计算机辅助设计与计算机辅助工程（ CAE ）、CAPP/CAM 、产品 数据管理（PDM ）、企业资源计划等软件模块集成。 2.将CAD 技术的算法、 功能模块以至整 个系统，用专用芯片形式加以固话，提高 CAD 系

5、统运行效率，供其他系统直接调用。3.利用 CAD 系统在网络环境下实现异地、异构系统的企业间集成，虚拟设计、虚拟制造及虚拟 企业就是该集成的具体体现。计算机辅助工艺规程设计的含义： 是通过向计算机输入被加工零件的几何信息和加工工艺 信息等，由计算机自动进行编码、编程直至输出经过优化的零件工艺规程的过程。CAPP 系统基本组成 ：产品设计信息输入、工艺决策、产品工艺信息输出、工艺数据库。 模块化设计的含义： 是通过对一定范围内功能不同或者功能相同而性能和规格不同的产品进 行功能分析，从而划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的产品， 以满足市场的不同需求的设计方法。创新设计的含

6、义： 是设计者通过创造性思维， 采用创新设计理论、 方法和手段设计出结构新 颖、性能优良和高效的新产品的设计活动。优化设计的含义： 通过估算、 经验类比或实验来确定初始设计方案， 然后经过分析计算、 性 能检验、参数修改等，使产品性能完全满足设计指标的要求。先进制造工艺划分为四种技术 ：精密、超精密加工技术； 精密成型制造技术； 特种加工技术； 表面工程技术。加工精度划分： 级别普通加工精密加工 高精密加工 超精密加工 极超精密加工加工误差 /m 1001010330.10.10.005 0.005精密滚珠丝杠传动是超精密加工机床常采用的驱动方法。目前超精密磨削的加工对象 主要是玻璃、 陶瓷等

7、硬脆材料， 磨削加工的目标是加工出 35nm 的光滑表面。金刚石刀具 具有极高的硬度和高温强度，耐磨性和导热性能好，加之金刚石本身质地细密， 能磨出极其锋利的刃口，可以加工出粗糙度很小的表面。一般一刃口圆弧半径 rn 的大小表示刀刃的锋利程度， rn 越小， 刀具越锋利， 切除微小余量 就越顺。最小的刃口圆弧半径取决于刀具材料晶体的微观结构和刀具的刃磨情况。超精密磨削 是一种极薄切削方法， 切削厚度极小。 在超精密磨削中一般多采用金刚石、 PCBN 等超硬磨料砂轮。微细加工 是指加工尺度为微米极范围的加工方式， 可分为： 微细蚀刻加工、 微细切削加工和 微细特种加工。光刻加工 是利用光致抗蚀剂

8、的光化学反应特点获得极为复杂的精细图形的加工方法。 典型光刻工艺过程 ：氧化 -涂胶-曝光 -显影-腐蚀-去胶-扩散。高速加工技术 是指采用超硬材料刀具和磨具， 利用高速、 高精度、 高自动化和高柔性的制造 设备，以达到提高切削速度、材料切除率和加工质量目的的先进加工技术。特种加工的特点 ： 1.不主要依靠机械能， 能、热能等去除金属材料。 2.工具工件之间不存在显著的机械切削力。要如电能、化学能、光能、声料的硬度。3.加工过程中工具和术适于加工复杂、微细表面和低刚度零件。激光加工技术 是利用激光束对材料的热效应来进行加工的技术。激光加工工具优点： 1、聚焦后，激光加工的功率密度可高达108-

9、1010W/em2, 光能转化为热能，几乎可以溶化、气化任何材料。2、激光光斑大小可以聚焦到微米级，输出功率可以调节。 3、加工所用工具是激光束，是非接触加工。4 与电子书加工等相比，激光加工装置比较简单。电子束加工特点： 精密细微的加工方法；非接触式加工，加工材料范围广（脆性、韧性、导 体、半导体、非导体材料） ；能量密度高，加工效率高；便于实现自动化；电子束加工在真 空中进行，因而加工表面不会氧化， 适用于加工易氧化金属以及纯度要求极高的半导体材料； 投资较大，多用于微细加工。电子束加工工具特点： 1、加工面积可以很小。 2、电子束能量密集很高，使照射部分的温度 超过材料的溶化和汽化温度，

10、去除材料主要靠瞬时蒸发，是一种非接触式加工。 3、加工效 率很高。 4、可以通过磁场或电场对电子束的强度、位置、光斑直径等进行直接控制。 5、在 真空中进行加工，因而加工表面不会氧化。6、多用于微细加工并联运动机床布局的基本特点： 以机床框架为固定平台的若干杆件组成空间并联机构，主 轴部件安装在并联机构的动平台上， 改变杆件的长度或移动杆件的支点， 按照并联运动学原 理形成刀头点的加工表面轨迹。绿色制造 又称面向环境制造（ MFE ），其目的是使得产品在设计、制造、包装、运输、使用 到报废处理的整个产品寿命周期中，对环境的影响最小，资源效率最高。绿色制造涉及三个问题： 制造问题， 包括产品寿命

11、周期全过程； 环境保护问题； 资源优化利 用问题。工业机器人 是一种可以搬运物料、 零件、 刀具或完成多种操作功能的专用机械装置； 它由计 算机控制， 是无人参与的自主、 自动化控制系统； 它是可编程的具有柔性的自动化系统，可 以允许人机联系。工业机器人控制系统分类： 按驱动方式 - 液动驱动、气动驱动、电动驱动控制系统按控制方式 -顺序控制、程序控制、适应控制、人工智能控制系统 按机器人手部运动控制轨迹 -点位控制、连续轮廓控制系统 柔性制造系统含义 由若干台数控加工设备、 物料运输装置和计算机控制系统组成， 并能根据 制造任务或生产品种的变化迅速进行调整， 以适应多品种、 中小批量生产的自

12、动化制造系统。 柔性制造 系统主要特征： 1、高柔性 2、高效率 3、高度自动化。 柔性生产线： 其加工设备在采用通用数控机床的同时，更多的采用数控组合机床。 管理信息系统的主要技术基础包括 ：数据库技术、通信网络技术、软件工程技术。软件工程主要包含 方法、工具和过程三个要素，其中方法是指如何做；工具是指软件环境； 过程就是利用方法和工具达到开发的目的。过程和资源进行集成管理的技术。关特、定数据存储机制的元数据库及其管理系统。 的信息看板管理的运行过程：档的形式存在，统称为文档。似特2、计算机集成制造模式。 3、智能制造模式。 4、5、敏捷制造模式。 6、虚拟制造模式。 7、极端制造模式。 8

13、、绿色制造模式。 CIMS 信息集成的关键之一。CIMS 各个功先进制造模式 是指作用于制造系统的具有相 先进制造模型的类型： 1、柔性生产模式。 精益生产模式。数据库系统 ( database system ,DBS )是一个支撑系统，它是 计算机网络 也是 CIMS 的一个支撑系统， 通过计算机通信网络将物理上分布的 能分系统的信息联系起来，以达到共享的目 串行生产模式 ：“概念设计 -详细设计 -正式投产 -营销”的模式。 并行工程 是一种对产品及相关过程进行并行的，一体化设计的工作模式。 精益生产四原则 ：消除一切浪费、完美质量和零缺陷、柔性生产系统、生产不断改进。点的一类先进方式、方

14、法的总称。程设-试验验证 - 设计修改 - 工艺设计管理信息系统采用的网络配置模式 ：主机/终端( M/T )模式、微机 /文件服务器( PC/FS)模 式、客户机 /服务器 (C/S)模式、浏览器 /服务器( B/S )模式。 制造资源规划系统的功能体系一般都包括生产控制，物流管理及财政管理三个模块。 美国生产与库存管理协会 ( APICS )/ 企业资源计划(enterprise resource planning ,ERP) 产品数据管理( product data management ,PDM ) 可以定义为以软件技术基础，以产品 管理为核心，实现对所有与产品相关的 电子仓库 ：是在

15、产品数据管理中实现 文档管理 ：在产品全寿命周期中与产精益生产的核心内容是准时制生产方式， 最终目标是零缺陷。敏捷制造 要求企业采用现代通信技术， 以敏捷动态优化的形式组织新产品开发。 目的： 将柔 性生产技术， 有技术、 有知识的劳动合理与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集 成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求作出快速响应。敏捷制造主要包括三要素 ：生产技术、管理和人力资源。虚拟制造分类 ：以设计为中心 其核心是将制造信息加入到产品设计与工艺设计过程中， 并在计算机中进行“制造” ，仿真多种制造方案，检验其可制造性或可装配性，预测产品性 能和报价、成本。主要技术：特征造型、面向数学的模型设计、加工过程的仿真技术。 以生 产为中心 其核心是将仿真能力加入到生产过程， 通过建立生产过程和生产计划模型来评 估和优化生产过程， 快捷地、低成本地评价不同的工艺方案、 检验工艺流程的可信度、 产品 的生产效率、资源需求计划、生产计划等，从而优化制造环境和生产计划。主要技术：虚拟 现实技术、 嵌入式仿真技术。 以控制为中心 其核心是将仿真能力加入到控制模型和实际 生产过程中，提供对实际生产过程仿真的环境。主要技术：对离散制造-基于仿真的实时动态调度技术；对连续制造 -基于仿真的最优控制技术。