第一篇：我對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)

我對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)

摘要：簡(jiǎn)要介紹了先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系、分類、特點(diǎn)，以及我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的概況，詳細(xì)闡述了先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，指出了我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)與先進(jìn)國(guó)家相比所存在的差距，并提出了相應(yīng)的解決措施。關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；概述

引言

制造業(yè)是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的重要支柱，其創(chuàng)造了國(guó)民生產(chǎn)總值1/3，工業(yè)生產(chǎn)總值的4/5，提供了國(guó)家財(cái)政收入的1/3。由此可見，制造技術(shù)的水平將對(duì)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技發(fā)展的水平產(chǎn)生重要的影響。制造技術(shù)尤其是先進(jìn)制造技術(shù)將主宰一個(gè)國(guó)家的命運(yùn)，因而，各國(guó)政府都非常重視先進(jìn)制造技術(shù)的研究和發(fā)展。先進(jìn)制造技術(shù)AMT是制造業(yè)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、能源及現(xiàn)代系統(tǒng)管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場(chǎng)的適應(yīng)能力和竟?fàn)幠芰Φ闹圃旒夹g(shù)的總稱。先進(jìn)制造技術(shù)源于20世紀(jì)80年代的美國(guó)，是為提高制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而提出。同時(shí)，以計(jì)算機(jī)為中心的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展，逐步形成了先進(jìn)制造技術(shù)的概念。

先進(jìn)制造技術(shù)概述

先進(jìn)制造技術(shù)，AMT是中國(guó)1995年列入為提高工業(yè)質(zhì)量及效益的重點(diǎn)開發(fā)推廣項(xiàng)目，該技術(shù)廣涉信息、機(jī)械、電子、材料、能源、管理等方面的知識(shí)。因此，該技術(shù)的發(fā)展對(duì)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的作用。就目前世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來看，以美國(guó)、日本、西歐為代表的工業(yè)化國(guó)家在AMT上都有雄厚的實(shí)力。

隨著社會(huì)需求個(gè)性化、多樣化的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模沿小批量－－大批量－－多品種變批量的方向發(fā)展，以及以計(jì)算機(jī)為化表的高技術(shù)和現(xiàn)代化管理技術(shù)的引入、滲透與融化，不斷地改變著傳統(tǒng)制造技術(shù)的面貌和內(nèi)涵，從而形成了先進(jìn)制造技術(shù)。

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵

目前對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)尚沒有一個(gè)明確的、一致公認(rèn)的定義，經(jīng)過近年來對(duì)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)方面開展的工作，通過對(duì)其特征的分析研究，可以認(rèn)為：先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱。

先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)

先進(jìn)制造技術(shù)最重要的特點(diǎn)在于，它是一項(xiàng)面向工業(yè)應(yīng)用，具有很強(qiáng)實(shí)用性的新技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進(jìn)制造技術(shù)更具有系統(tǒng)性、集成性、廣泛性、高精度性。先進(jìn)制造技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程，但在其制造過程中還綜合應(yīng)用了設(shè)計(jì)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)等。先進(jìn)制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，更加重視制造過程組織和管理體制的簡(jiǎn)化以及合理化，從而產(chǎn)生了一系列先進(jìn)的制造模式，并能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。

先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展中的一些技術(shù)的簡(jiǎn)單概述

快速成形技術(shù)又稱快速原型制造技術(shù)，誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。即，快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型。快速成形技術(shù)的特點(diǎn)

(1)制造原型所用的材料不限，各種金屬和非金屬材料均可使用；

(2)原型的復(fù)制性、互換性高；

(3)制造工藝與制造原型的幾何形狀無關(guān)，在加工復(fù)雜曲面時(shí)更顯優(yōu)越；

(4)加工周期短，成本低，成本與產(chǎn)品復(fù)雜程度無關(guān)，一般制造費(fèi)用降低50%，加工周期節(jié)約70%以上；

(5)高度技術(shù)集成，可實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)制造一體化；

RP技術(shù)基本原理

快速成形技術(shù)是在計(jì)算機(jī)控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為“點(diǎn)”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點(diǎn)”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。

RP技術(shù)的類型

近十幾年來，隨著全球市場(chǎng)一體化的形成，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速普遍和CAD/CAM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得RP技術(shù)得到了異乎尋常的高速發(fā)展，表現(xiàn)出很強(qiáng)的生命力和廣闊的應(yīng)用前景?？焖俪尚渭夹g(shù)發(fā)展至今，以其技術(shù)的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速發(fā)展。目前，快速成形的工藝方法已有幾十種之多，其中主要工藝有四種基本類型：光固化成型法、分層實(shí)體制造法、選擇性激光燒結(jié)法和熔融沉積制造法。

RP技術(shù)的應(yīng)用

不斷提高RP技術(shù)的應(yīng)用水平是推動(dòng)RP技術(shù)發(fā)展的重要方面。目前，快速成型技術(shù)已在工業(yè)造型、機(jī)械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學(xué)、考古、文化藝術(shù)、雕刻、首飾等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。并且隨著這一技術(shù)本身的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣埂P技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面：

(1)在新產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用快速成形技術(shù)為工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)人員建立了一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)模式。運(yùn)用RP技術(shù)能夠快速、直接、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為具有一定功能的實(shí)物模型(樣件)，這不僅縮短了開發(fā)周期，而且降低了開發(fā)費(fèi)用，也使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有先機(jī)。

(2)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用由于RP技術(shù)自身的特點(diǎn)，使得其在機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)，獲得廣泛的應(yīng)用，多用于制造單件、小批量金屬零件的制造。有些特殊復(fù)雜制件，由于只需單件生產(chǎn)，或少于50件的小批量，一般均可用RP技術(shù)直接進(jìn)行成型，成本低，周期短。(3)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用近幾年來，人們對(duì)RP技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究較多。以醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用RP技術(shù)制作人體器官模型，對(duì)外科手術(shù)有極大的應(yīng)用價(jià)值。

(4)在文化藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用在文化藝術(shù)領(lǐng)域，快速成形制造技術(shù)多用于藝術(shù)創(chuàng)作、文物復(fù)制、數(shù)字雕塑等?？焖俪尚渭夹g(shù)的應(yīng)用很廣泛，可以相信，隨著快速成形制造技術(shù)的不斷成熟和完善，它將會(huì)在越來越多的領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。

超高速加工的機(jī)制及特點(diǎn) 定義

通常將切削速度和進(jìn)給速度達(dá)到常規(guī)機(jī)床5～10 倍的切削加工稱之為高速切削。也有將主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到10000 r/ min, 快速進(jìn)給速度40 m/ min 以上,平均工作進(jìn)給速度10 m/ min 以上, 最大工作進(jìn)給速度30 m/ min 以上, 進(jìn)給加速度0.3g 以上的切削加工定義為高速切削。但是基于對(duì)切削速度要求不斷提高的發(fā)展趨勢(shì), 迄今為止, 還很難對(duì)高速切削作出得到廣泛認(rèn)同的確切界定。

[4]2 超高速加工的機(jī)制

超高速加工的理論研究可追溯到20世紀(jì)30年代。薩治蒙指出：在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨切削速度的增大而升高。但是，當(dāng)切削速度增大到某一數(shù)值之后．切削速度再增加，切削溫度反降低。其中速度值與工件材料的種類有關(guān)，對(duì)每種工件材料，存在一個(gè)速度范圍，在這個(gè)速度范圍內(nèi)，由于切削溫度太高，任何刀具都無法承受，切削加工不可能進(jìn)行，這個(gè)速度范圍在美國(guó)被稱為“死谷”。由于受當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件的限制，這一理論未能嚴(yán)格區(qū)分切削溫度和工作溫度的界限，但他的思想給后者的研究者一個(gè)非常重要的啟示：如能越過這個(gè)“死谷”而在超高速區(qū)進(jìn)行加工，則有可能用現(xiàn)有的刀具進(jìn)行超高切削，大幅度減少切削工時(shí)，并成功地提高機(jī)床的生產(chǎn)率。主要特點(diǎn)

生產(chǎn)實(shí)踐表明, 與常規(guī)切削相比, 高速切削加工有以下主要特點(diǎn)。1 材料切除率高, 切削力低 2 熱變形小 加工表面質(zhì)量高 關(guān)鍵技術(shù)

高速機(jī)床及高速切削刀具是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的前提和關(guān)鍵。具有高精度高轉(zhuǎn)速主軸, 具有高精度、高軸向進(jìn)給速度和進(jìn)給加速度的直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng), 具有高性能的CNC 控制系統(tǒng), 又是高速機(jī)床的關(guān)鍵所在。

高速主軸

高速機(jī)床主軸是高速切削加工的最重要的關(guān)鍵技術(shù),國(guó)外主軸轉(zhuǎn)速在10000～20000r/min 的加工中心越來越普及,轉(zhuǎn)速高達(dá)100000 r/min、200000r/min、250000r/min 的實(shí)用高速主軸正在研究開發(fā)之中。主軸的結(jié)構(gòu)采用主軸電機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式,即所謂“內(nèi)裝式電機(jī)主軸”,電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是機(jī)床的主軸,主軸單元的殼體就是電機(jī)座。該結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小,響應(yīng)特性好,還可避免振動(dòng)與噪聲,是超高速主軸單元的理想結(jié)構(gòu),已在高速機(jī)床中獲得廣泛應(yīng)用。高速切削主軸除保持高轉(zhuǎn)速外,還應(yīng)滿足下面性能:足夠的剛性和較高的回轉(zhuǎn)精度、良好的熱穩(wěn)定性、工具裝卡可靠、大功率、先進(jìn)的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)、可靠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

如果采用通常的伺服電機(jī)滾珠絲杠副的軸向直線進(jìn)給系統(tǒng), 提高軸向進(jìn)給速度和加速度將受到傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制,不能滿足高速切削加工的要求, 只有采用直線伺服電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng), 它是高速機(jī)床設(shè)計(jì)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可由直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái),消除了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)給速度、加速度、剛度和定位精度。滿足高速機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)要求的交流直線電機(jī),按勵(lì)磁方式分為永磁式直線電機(jī)和感應(yīng)式直線電機(jī)兩種。美國(guó)Ingersoll公司在HVM8 加工中心的軸向進(jìn)給系統(tǒng)中首先采用了永磁式直線電機(jī), 使進(jìn)給速度達(dá)到76.2m/min,進(jìn)給加速度達(dá)到1.5g。北美GEFanuc Automation與其它公司聯(lián)合開發(fā)的高速機(jī)床采用了直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其進(jìn)給加速度達(dá)到1.5g,當(dāng)進(jìn)給速度為38.1～76.2m/min時(shí),工件輪廓尺寸精度達(dá)到3～5mm。高速切削刀具

高速切削加工要求刀具材料與被加工材料的化學(xué)親合力要小, 并具有優(yōu)異的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性,抗沖擊, 耐磨損。目前在高速切削中常用的刀具材料有單涂層或多涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼（GBN）、聚晶金剛石等。

（1）硬質(zhì)合金刀具（2）陶瓷刀具

[5]（3）立方氮化硼(CBN)刀具（4）聚晶金剛石刀具(PCD)[6]4 超高速軸承技術(shù)

超高速主軸系統(tǒng)的核心是高速精密軸承。因滾動(dòng)軸承有很多優(yōu)點(diǎn)，故目前國(guó)外多數(shù)超高速磨床采用的是滾動(dòng)軸承。為提高其極限轉(zhuǎn)速，主要采取如下措施：第一，提高制造精度等級(jí)，但這樣會(huì)使軸承的價(jià)格成本成陪增長(zhǎng)。第二，合理選擇材料，陶瓷球軸承具有重量輕、熱膨脹系數(shù)小、硬度高、耐高溫的尺寸穩(wěn)定、耐腐蝕、彈性模具比剛高、非磁性等優(yōu)點(diǎn)。第三，改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)，從而可提高軸承結(jié)構(gòu)的剛性。

超高速加工的發(fā)展趨勢(shì)

航空工業(yè)是高速切削加工的主要應(yīng)用行業(yè)。對(duì)大型鑄鍛件、鉚接件、組合件需求減少的同時(shí), 現(xiàn)代飛機(jī)大量采用軋制的厚鋁板作毛坯直接整體加工成形的構(gòu)件, 有的整體構(gòu)件材料去除率高達(dá)98%, 成品壁厚只有1mm。國(guó)外在高速切削加工時(shí), 采用小切削量、高切削速度代替?zhèn)鹘y(tǒng)大切削量、低切削速度, 提高了加工效率和加工精度, 加工時(shí)間約減少80%, 而尺寸精度和表面質(zhì)量都達(dá)到無須補(bǔ)充光整加工的水平。

軍事電子工業(yè)也將成為高速切削加工的重點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)。據(jù)介紹, 在軍用雷達(dá)產(chǎn)品微波零件的加工中, 如采用小尺寸刀具時(shí), 轉(zhuǎn)速高達(dá)7500～10000 r/ min, 進(jìn)給速度為5～10m/ min, 不僅防止了這類薄壁零件在普通數(shù)控設(shè)備上加工易產(chǎn)生彎曲和膨脹, 而且工效提高了20 倍以上。

大批量生產(chǎn)的汽車行業(yè)面臨產(chǎn)品快速更新?lián)Q代而形成的多品種生產(chǎn), 柔性生產(chǎn)線(FTL)代替了組合機(jī)床生產(chǎn)線, 高速加工中心則將柔性生產(chǎn)線的效率提高到組合機(jī)床生產(chǎn)線水平, 如美國(guó)Ingersoll公司的HVM800 高速臥式加工中心。

我國(guó)對(duì)高速切削加工的研究相對(duì)較薄弱, 高速加工機(jī)床對(duì)我國(guó)機(jī)床行業(yè)還是一個(gè)巨大的技術(shù)課題。但一些航空企業(yè)、汽車制造企業(yè)及軍事電子研究單位通過引進(jìn)國(guó)外設(shè)備, 正在開展高速切削加工的應(yīng)用工作, 解決制造技術(shù)難題。

應(yīng)該說超高速加工技術(shù)的前途是光明的，像NC技術(shù)出現(xiàn)一樣，超高速加工技術(shù)也是一項(xiàng)革命性的革新。

激光加工方法的應(yīng)用與發(fā)展

激光加工是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的。它擴(kuò)展了光為人類服務(wù)的領(lǐng)域，加深了人類對(duì)光的認(rèn)識(shí)。由于激光加工是不需接觸工件，工具不會(huì)與工件的表面直接磨察產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、而且工件受熱影響的區(qū)域小而且不會(huì)產(chǎn)生噪音。由于激光束的能量大小和光束的移動(dòng)均可調(diào)節(jié)，因此激光加工應(yīng)用極為廣泛。

激光加工在再制造業(yè)同樣有其不可替代的地位。激光加工用于再制造業(yè)是由相變硬化發(fā)展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂層發(fā)展到復(fù)合涂層及陶瓷涂層，從而使得激光表面加工技術(shù)成為再制造的一項(xiàng)重要手段。它主要是采用高功率激光器及其系統(tǒng)。但目前我國(guó)激光在此領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)尚不成熟。主要表現(xiàn)為：高檔激光加工系統(tǒng)少；主力激光器不過關(guān)；微細(xì)激光加工裝備缺口較大；而這些領(lǐng)域我國(guó)的生產(chǎn)加工企業(yè)正在積蓄力量穩(wěn)步進(jìn)入，國(guó)內(nèi)應(yīng)用市場(chǎng)有很大發(fā)展空間。國(guó)內(nèi)各類制造業(yè)接受了激光加工技術(shù)，使他們的產(chǎn)品加快產(chǎn)品更新的速度。

1.加工機(jī)理：激光由處于激發(fā)狀態(tài)的原子、離子或分子受輻射而發(fā)出的光。當(dāng)工作物質(zhì)（如紅寶石等）受到光泵激發(fā)后，便產(chǎn)生受激輻射躍遷，造成光放大，再通過兩個(gè)反射鏡組成諧振產(chǎn)生振蕩，由諧振腔一段輸出激光，經(jīng)過透鏡聚焦，就產(chǎn)生了激光束。其直徑只有幾微米到幾十微米，其能量密度卻極其高，溫度可達(dá)一千攝氏度，因此可在千分之幾秒溶化、氣化任何材料。

2.激光機(jī)工的加工優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于其能量密度高，熱作用時(shí)間短，熱影響區(qū)域小，幾乎可以加工任何材料。

（2）激光加工不需要切削工具，就不存在工具磨損，不要更換、調(diào)整，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化（3）激光加工可以聚焦到微米級(jí)，實(shí)現(xiàn)精密加工，且不必考慮加工應(yīng)力的問題。適合于精密微細(xì)加工。

（4）由于激光可以透過透明的物質(zhì)，所以激光可以再任何透明的物質(zhì)中工作，甚至某些液體（5）激光加工不受電磁干擾，所以可以在大氣層中進(jìn)行加工處理。（6）激光除可用于材料的切除外，還可進(jìn)行焊接、熱處理、表面強(qiáng)化、引發(fā)化學(xué)反應(yīng)等加工。3.激光的主要應(yīng)用領(lǐng)域

（1）激光打孔工藝：采用脈沖激光器可進(jìn)行打孔, 激光打孔是激光加工的主要領(lǐng)域之一。目前比較成熟的打孔方法有復(fù)制法和輪廓迂回法。復(fù)制法應(yīng)用較為廣泛。它采用與被加工控形狀相同的光點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制打孔。輪廓迂回就相當(dāng)于是激光束切割。激光打孔已廣泛用于鐘表和儀表的寶石軸承、金剛石拉絲模、化纖噴絲頭等工件的加工。

（2）激光束切割：激光切割可用于各種材料的切割。如可切割金屬，以及玻璃、陶瓷、皮革等非金屬材料。在造船、汽車制造等工業(yè)中,常使用百瓦至萬瓦級(jí)的連續(xù)CO2激光器對(duì)大工件進(jìn)行切割,既能保證精確的空間曲線形狀,又有較高的加工效率。對(duì)小工件的切割常用中、小功率固體激光器或CO2激光器。在微電子學(xué)中，常用激光切劃硅片或切窄縫，速度快、熱影響區(qū)小。用激光可對(duì)流水線上的工件刻字或打標(biāo)記，并不影響流水線的速度，刻劃出的字符可永久保持。影響激光切割的因素主要有：激光功率、光束模式、聚焦光斑、光束偏振和材料性質(zhì)等。激光的功率核材料的性能主要用于確定切割速度和切割厚度。光束模式和它的聚焦能力有關(guān)。焦點(diǎn)位置對(duì)溶深和熔池形狀的影響很大。輔助氣體的作用是 與金屬產(chǎn)生放熱反應(yīng)，增加能量；吹掉熔渣；冷卻切縫領(lǐng)進(jìn)區(qū)域，減小熱影響區(qū)；保護(hù)透鏡，防止污染。

（3）激光焊接：焊接過程屬于傳導(dǎo)焊接，激光輻射加熱工件表面，產(chǎn)生的熱量通過熱傳導(dǎo)向工件內(nèi)部傳遞。和其他焊接方法相比，激光尤其顯著的優(yōu)點(diǎn)，也有其局限性。激光焊接強(qiáng)度高、熱變形小、密封性好，可以焊接尺寸和性質(zhì)懸殊，以及熔點(diǎn)很高(如陶瓷)和易氧化的材料。但激光能量轉(zhuǎn)換效率低，成本高。

激光表面熱處理：激光表面熱處理是一個(gè)研究工作比較活躍的領(lǐng)域。對(duì)激光束的模式和聚焦特性沒有要求，可采用多模光束。用激光照射材料，選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)和控制照射時(shí)間、功率密度，可使材料表面熔化和再結(jié)晶，達(dá)到淬火或退火的目的。激光熱處理的優(yōu)點(diǎn)是可以控制熱處理的深度，可以選擇和控制熱處理部位，工件變形小,可處理形狀復(fù)雜的零件和部件,可對(duì)盲孔和深孔的內(nèi)壁進(jìn)行處理。激光表面處理的工藝很多，包括相變硬化、涂敷、熔凝、合金化、氣相沉淀、增強(qiáng)電鍍等。把激光表面強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用于陶瓷、硬質(zhì)合金刀具具有深刻的研究意義和廣闊的應(yīng)用前景。

4.我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

(1)在設(shè)計(jì)方面，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)普及化。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)，是電子信息技術(shù)的個(gè)重要組成部分，是促進(jìn)科研成果的開發(fā)和轉(zhuǎn)化，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和學(xué)科的更新和改造，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化，增強(qiáng)企業(yè)及其產(chǎn)品在市場(chǎng)上竟?fàn)幠芰Γ铀賴?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防現(xiàn)代化的項(xiàng)關(guān)鍵性高新技術(shù)，也是進(jìn)步向計(jì)算機(jī)集成制造(CIMS)發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ)。CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提高了我國(guó)企業(yè)整體的設(shè)計(jì)水平以及產(chǎn)品開發(fā)能力。以二維CAD和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為重點(diǎn)，在軟件市場(chǎng)和企業(yè)應(yīng)用方而得到充分的發(fā)揮。

(2)在應(yīng)用方面，各種高新技術(shù)發(fā)展迅速，并取得了顯著的成效。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方而：快速原型制造技術(shù)由起步邁向成熟，應(yīng)用初具規(guī)模；精密成形與加工技術(shù)水平顯著提高，在汽車零部件、重大裝配制造中獲得廣泛應(yīng)用；熱加工工藝模擬優(yōu)化技術(shù)取得重要進(jìn)展，使材料熱加工由“技藝”走向“科學(xué)”；激光加工在基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)方面有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用獲得經(jīng)濟(jì)效益；數(shù)控技術(shù)取得重要進(jìn)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率有所提高；現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表研究開發(fā)獲重要進(jìn)展，應(yīng)用已有一定的基礎(chǔ)；現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)研究和應(yīng)用取得突破，在國(guó)際上已占有席之地。

(3)在管理方面，新生產(chǎn)模式的研究和實(shí)踐具有特色，推動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和管理現(xiàn)代化。通過學(xué)習(xí)和引進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，采用計(jì)算機(jī)管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產(chǎn)（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技術(shù)，通過精簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)、減少管理層次和消除各種浪費(fèi)現(xiàn)象，顯著提高了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。

5.結(jié)束語

制造業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的基礎(chǔ)，被稱為“立國(guó)之本”。先進(jìn)制造技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力和科技發(fā)展的重要標(biāo)志，為提高一個(gè)國(guó)家的國(guó)際地位起著舉足輕重的作用。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，我國(guó)的制造工業(yè)己經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但和先進(jìn)國(guó)家相比還存在很大差距。主要表現(xiàn)在：技術(shù)投入相對(duì)不足，原有技術(shù)基礎(chǔ)和研究開發(fā)能力薄弱，制造業(yè)產(chǎn)品落后，技術(shù)水平低，信息含量少，更新?lián)Q代慢，以及市場(chǎng)營(yíng)銷、經(jīng)營(yíng)管理、人才素質(zhì)相對(duì)落后，缺乏國(guó)際竟?fàn)幠芰Φ确蕉Ｒ虼?，我?guó)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)已引起高度重視，大力發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)，培養(yǎng)專業(yè)人才，使我國(guó)由世界制造大國(guó)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜缰圃鞆?qiáng)國(guó)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊叔子，吳波.先進(jìn)制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2003，39(10)：

[2]陽堯璋.21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及重點(diǎn)發(fā)展方向[J].機(jī)械制造，2003(3)：

[3]劉曉玲，董平.先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2008，37 [4]金杰，張安陽.快速成型技術(shù)及其應(yīng)用[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，33(5)： [5]盛曉敏，鄧朝暉.先進(jìn)制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

[1]潘玉清.綠色制造理念下的機(jī)械制造工藝研究[J].媒體技術(shù), 2010(10): 26-28 [2]何彥, 劉飛, 曹華軍, 等.面向綠色制造的機(jī)械加工系統(tǒng)任務(wù)優(yōu)化調(diào)度模型[J].機(jī)械工業(yè)學(xué)報(bào), 2007(4), 43(4): 27-33 [3]李享昭, 邱敬之.高速切削加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].現(xiàn)代雷達(dá), 2001（5）：83-86 [4]李偉.先進(jìn)制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2005 [5]鐘啟茂.采用CAD/CAM的高速數(shù)控加工技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造工程, 2010（2）：44-48

第二篇：對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)

對(duì)“先進(jìn)制造技術(shù)”的認(rèn)識(shí)綜述

制造業(yè)是推動(dòng)人類歷史發(fā)展和文明進(jìn)程的主要?jiǎng)恿Ξa(chǎn)業(yè)，是國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和國(guó)家安全的重要保障，而先進(jìn)制造技術(shù)則是保障制造業(yè)高水平持續(xù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著重要的作用。

所謂先進(jìn)制造技術(shù)（Advanced Manufacturing Technology，AMT）是以提高制造企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)能力和企業(yè)綜合效益為目的，以計(jì)算機(jī)技術(shù)指為支持，集機(jī)械、電子、信息、材料、能源和管理等各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)而發(fā)展起來的高新技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)指的是不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品銷售、使用、回收等制造全過程的制造技術(shù)的總稱[1]。

先進(jìn)制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也是國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)[2]。經(jīng)過30多年的改革開放我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，雖然經(jīng)過幾代人的努力中國(guó)已經(jīng)成為又一個(gè)“世界工廠”，但是制造技術(shù)仍然是中國(guó)的薄弱環(huán)節(jié)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在很大的差距，“世界工廠”并不意味著中國(guó)就是世界制造強(qiáng)國(guó)了，因此大力發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)是非常有必要的，我們不僅要發(fā)展而且還要有創(chuàng)造性的發(fā)展，使我們能在激烈競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)中占得先機(jī)。制造業(yè)中最主要的是機(jī)械制造，改革開放以來，通過技術(shù)改造和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)．我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)水平不斷發(fā)展和提高，已經(jīng)具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模和實(shí)力[3],先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的振興中具有舉足輕重的地位。

在先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展中，主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)：成組技術(shù)、敏捷制造、并行工程、快速成型技術(shù)、虛擬制造技術(shù)以及智能制造技術(shù)等。

（1）成組技術(shù)(Group Technology，GT)。成組技術(shù)(GT)是指利用事物間的相似性,按照一定的準(zhǔn)則將事物進(jìn)行分類成組,針對(duì)同組事物采用同一方法進(jìn)行處理,以便提高效益的技術(shù)。在機(jī)械制造工程中,成組技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助制造的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)過程中，將成組哲理用于設(shè)計(jì)、制造和管理等整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng),以改變多品種小批量的生產(chǎn)方式,將會(huì)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。成組技術(shù)的核心是成組工藝,它是將結(jié)構(gòu)、材料、工藝相近似的零件組成一個(gè)零件族(組),按零件族制定工藝進(jìn)行加工,擴(kuò)大批量、減少品種，便于采用高效方法、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

（2）敏捷制造(Agile Manufacturing, AM)。敏捷制造(AM)是指企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏

捷生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的一種生產(chǎn)模式。敏捷制造包括產(chǎn)品制造機(jī)械系統(tǒng)的柔性、員工授權(quán)、制造商和供應(yīng)商關(guān)系、總體品質(zhì)管理及企業(yè)重構(gòu)等幾個(gè)方面。敏捷制造借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),構(gòu)造有多個(gè)企業(yè)參加的虛擬制造（VM）環(huán)境,以競(jìng)爭(zhēng)合作的原則,在虛擬制造環(huán)境下動(dòng)態(tài)選擇合作伙伴,組成面向任務(wù)的虛擬公司,進(jìn)行快速和最佳生產(chǎn)。

（3）并行工程(Concurrent Engineering, CE)。并行工程(CE)是指對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。在傳統(tǒng)的串行開發(fā)過程中,設(shè)計(jì)中存在的問題或不足,要分別在加工、裝配或售后服務(wù)中才能被發(fā)現(xiàn),然后再修改設(shè)計(jì),改進(jìn)加工、裝配或售后服務(wù)(包括維修服務(wù))。而并行工程就是將設(shè)計(jì)、工藝和制造結(jié)合在一起,利用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)并行作業(yè),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和不足，將會(huì)大大縮短生產(chǎn)周期。

（4）快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping Manufacturing, RPM)?？焖俪尚图夹g(shù)(RPM)是指集CAD/CAM技術(shù)、激光加工技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和新材料等技術(shù)領(lǐng)域的最新成果于一體的零件原型制造技術(shù)。與傳統(tǒng)的用材料去除方式制造零件的方法不同的是,快速成型技術(shù)是用材料一層一層積累的方式構(gòu)造零件模型。它利用所要制造零件的三維CAD模型數(shù)據(jù)直接生成產(chǎn)品原型,并且可以方便地修改CAD模型后重新制造產(chǎn)品原型。該技術(shù)不需要制作木模、塑料模和陶瓷模等,可以把零件原型的制造時(shí)間減少為幾天、幾小時(shí),大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期,減少了開發(fā)成本。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和三維CAD軟件應(yīng)用的不斷推廣,越來越多的產(chǎn)品基于三維CAD設(shè)計(jì)開發(fā),使得快速成型技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為可能。目前快速成形技術(shù)已廣泛應(yīng)用于宇航、航空、汽車、通訊、醫(yī)療、電子、家電、玩具、軍事裝備、工業(yè)造型(雕刻)、建筑模型、機(jī)械行業(yè)等眾多領(lǐng)域。

（5）虛擬制造技術(shù)(Virtual Manufacturing Technology, VMT)。虛擬制造技術(shù)(VMT)以計(jì)算機(jī)支持的建模、仿真技術(shù)為前提,對(duì)設(shè)計(jì)、加工制造、裝配等全過程進(jìn)行統(tǒng)一建模,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,實(shí)時(shí)并行模擬出產(chǎn)品未來制造全過程及其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響,預(yù)測(cè)出產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造技術(shù)、產(chǎn)品的可制造性與可裝配性,從而可以更有效地、更經(jīng)濟(jì)地靈活組織生產(chǎn),使工廠和車間的設(shè)計(jì)布局更合理、有效,以達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化。虛擬制造技術(shù)填補(bǔ)了CAD/CAM技術(shù)與生產(chǎn)全過程、企業(yè)管理之

間的技術(shù)缺口,把產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)、作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、制造過程、庫(kù)存管理等企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)在產(chǎn)品投入之前就在計(jì)算機(jī)上加以顯示和評(píng)價(jià),使設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員在產(chǎn)品真實(shí)制造之前,通過計(jì)算機(jī)虛擬產(chǎn)品來預(yù)見可能發(fā)生的問題和后果可以及時(shí)修改不足，以縮短設(shè)計(jì)周期。虛擬制造系統(tǒng)的關(guān)鍵是建模,也就是將現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的物理系統(tǒng)映射為計(jì)算機(jī)環(huán)境下的虛擬系統(tǒng)。虛擬制造系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品是虛擬產(chǎn)品,但具有真實(shí)產(chǎn)品所具有的一切特征。

（6）智能制造(Intelligent Manufacturing , IM)。智能制造(IM)是指將制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。智能制造技術(shù)具體表現(xiàn)為:智能設(shè)計(jì)、智能加工、機(jī)器人操作、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能調(diào)度與管理、智能裝配、智能測(cè)量與診斷等。它強(qiáng)調(diào)通過“智能設(shè)備”和“自治控制”來構(gòu)造新一代的智能制造系統(tǒng)模式。智能制造系統(tǒng)具有自律能力、自組織能力、自學(xué)習(xí)與自我優(yōu)化能力、自修復(fù)能力,因而適應(yīng)性極強(qiáng),并且采用了虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù),使得人機(jī)界面更加友好。因此,智能制造技術(shù)的研究開發(fā)對(duì)于提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)、降低成本,提高制造業(yè)市場(chǎng)應(yīng)變能力、國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和國(guó)民生活水準(zhǔn),具有重要意義。

對(duì)21世紀(jì)的制造業(yè)，先進(jìn)制造技術(shù)是保障制造業(yè)高水平持續(xù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)，高技術(shù)正在極大地改變著制造業(yè)，而制造業(yè)正在全方位的走向高技術(shù)。與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類的進(jìn)步相適應(yīng)，先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展也將呈現(xiàn)一些新的走向。以下是先進(jìn)制造技術(shù)未來的幾個(gè)發(fā)展方向。

（1）制造業(yè)與微納米技術(shù)結(jié)合。20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步延伸到了微納米和分子級(jí)范疇，相應(yīng)發(fā)展的高技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的需求推動(dòng)和拉動(dòng)了精密、微細(xì)制造技術(shù)的發(fā)展，也使制造業(yè)的領(lǐng)域迅速向微、亞米領(lǐng)域進(jìn)展，正在推向納米級(jí)制造。

（2）制造業(yè)與生物技術(shù)結(jié)合。制造業(yè)與生物技術(shù)結(jié)合，產(chǎn)生了許多新的工藝方式，仿生學(xué)還為產(chǎn)品的智能化提供了科學(xué)依據(jù)。一些產(chǎn)品開始根據(jù)各種生物的神態(tài)特征來進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)機(jī)械仿生和仿生制造應(yīng)運(yùn)而生。納米技術(shù)與仿生學(xué)集合可以使生物物理學(xué)家仿照生命過程的各個(gè)環(huán)節(jié)制造出用于各種不同目的的納米機(jī)器人。

（3）制造業(yè)與新材料、新能源技術(shù)結(jié)合。材料領(lǐng)域的新技術(shù)講給制造業(yè)帶

來翻天覆地的巨變，在傳統(tǒng)機(jī)械制造設(shè)計(jì)和工藝領(lǐng)域，新材料的應(yīng)用意味著巨大的創(chuàng)新。能源領(lǐng)域的高技術(shù)也是影響機(jī)械設(shè)計(jì)制造的重大因素之一。

（4）新型綠色制造將是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。綠色制造將是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。人類社會(huì)的發(fā)展必將走向與自然界的和諧。制造要充分保護(hù)自然環(huán)境，保護(hù)社會(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境以及生產(chǎn)者的身心健康。制造必然要走綠色之路，這是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。

（5）制造技術(shù)向著網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化的方向發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，制造業(yè)向著網(wǎng)絡(luò)化、集成化以及智能化的方向發(fā)展。企業(yè)可以通過制造的網(wǎng)絡(luò)化，有效組織管理分散在各地的制造資源。另外，制造企業(yè)也可以基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)世界范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。這些都屬于虛擬市場(chǎng)，基于信息化與虛擬化技術(shù)的進(jìn)一步延伸。制造業(yè)也不再局限于先進(jìn)的制造加工技術(shù)，而應(yīng)是集機(jī)械、電子、光學(xué)、信息、材料、能源、環(huán)境、現(xiàn)代管理等最新成就為一體的新興技術(shù)。各個(gè)專業(yè)、學(xué)科間應(yīng)不斷滲透、交叉、融合，使技術(shù)趨于系統(tǒng)化、集成化。同時(shí)，為了更大限度的實(shí)現(xiàn)信息資源共享與優(yōu)化，企業(yè)內(nèi)部及企業(yè)之間也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)集成化。智而能化是先進(jìn)制造技術(shù)自動(dòng)化的深度延伸。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，制造業(yè)不緊要實(shí)現(xiàn)物資流控制的傳統(tǒng)體力勞動(dòng)自動(dòng)化，還應(yīng)信息流控制的腦力勞動(dòng)的自動(dòng)化，從而實(shí)現(xiàn)在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。

先進(jìn)制造技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù),是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力和科技發(fā)展的重要標(biāo)志,為提高一個(gè)國(guó)家的國(guó)際地位起著舉足輕重的作用。因此,我國(guó)需要對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)引起高度的重視,大力發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù),培養(yǎng)專業(yè)人才,使我國(guó)由世界制造大國(guó)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜缰圃鞆?qiáng)國(guó)。參考文獻(xiàn)

[1] 張迪妮.先進(jìn)制造技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2006.1.[2] 趙曉冬.先進(jìn)制造技術(shù)在我國(guó)發(fā)展?fàn)顩r的分析[J].裝備制造技術(shù),2010,02.[3] 陳水勝,范志勇.先進(jìn)制造技術(shù)與我國(guó)機(jī)械行業(yè)的振興.商業(yè)現(xiàn)代化,2007,08.[4] 張磊.先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展[J].制造業(yè)信息化，2009:128-129.[5] 朱政紅，時(shí)曉蕾。21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展概況[J].工具技術(shù)，2009,43(3):3-6.[6] 趙磊，胡小梅，俞濤.先進(jìn)制造技術(shù)研究綜述[J].裝備制造技術(shù)，2011,11:75-80.[7] 何濤，楊競(jìng)，范云，等.先進(jìn)制造技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2006.1.

第三篇：先進(jìn)制造技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)

定義:先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)及現(xiàn)代化管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱。特點(diǎn): 1.動(dòng)態(tài)性2.廣泛性3.實(shí)用性4.集成性5.系統(tǒng)性6.高效靈活性7.先進(jìn)性

構(gòu)成: 從內(nèi)層到外層分別為基礎(chǔ)技術(shù)、新型單元技術(shù)、集成技術(shù)。

分類:（1）現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)（2）先進(jìn)制造工藝技術(shù)（3）自動(dòng)化技術(shù)（4）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì): 1.集成化2.智能化3.網(wǎng)絡(luò)化4.信息化5.自動(dòng)化6.柔性化7.數(shù)字化8.虛擬化

9.極端制造10.精密化11.綠色制造

自動(dòng)化技術(shù)

制造技術(shù)的自動(dòng)化包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、企業(yè)管理自動(dòng)化、加工過程自動(dòng)化和質(zhì)量控制過程自動(dòng)化。制造系統(tǒng)的自動(dòng)化 突出特點(diǎn)是采用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中的信息集成，人、技術(shù)和管理三者的有效集成。

問: 制造自動(dòng)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀?

答: 1）制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)已成為制造自動(dòng)化研究中熱點(diǎn)問題；

2）更加注重研究制造自動(dòng)化系統(tǒng)中人的作用的發(fā)揮；

3）單元系統(tǒng)的研究仍然占有重要的位置；

4）制造過程的計(jì)劃和調(diào)度研究十分活躍，實(shí)用化的成果不多；

5）柔性制造技術(shù)的研究向著深度和廣義發(fā)展；

6）適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究正在興起；

7）底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究越來越活躍。

柔性制造系統(tǒng)定義: 我國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn) “柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng),它包括多個(gè)柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?！?/p>

柔性制造系統(tǒng)的特點(diǎn)：（柔性和自動(dòng)化）

（1）適應(yīng)市場(chǎng)需求，以利于多品種、中小批量生產(chǎn)。

（2）提高機(jī)床利用率，縮減輔助時(shí)間，以利于降低生產(chǎn)成本。

（3）縮短生產(chǎn)周期，減少庫(kù)存量，以利于提高市場(chǎng)響應(yīng)能力。

（4）提高自動(dòng)化水平，以利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善生產(chǎn)環(huán)境。柔性制造系統(tǒng)一般由三個(gè)子系統(tǒng)組成：加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng)。加工系統(tǒng)的配置

互替形式（并聯(lián)）、互補(bǔ)形式（串聯(lián)）和混合形式（并串聯(lián)）三種。常見的物料存儲(chǔ)裝置有立體倉(cāng)庫(kù)、水平回轉(zhuǎn)型自動(dòng)料架、垂直回轉(zhuǎn)型自動(dòng)料架和緩沖料架。柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流,實(shí)質(zhì)上就是信息的流動(dòng).數(shù)據(jù)類型:基本數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的.計(jì)算機(jī)集成制造

定義:基于企業(yè)資源的一種先進(jìn)制造模式是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CIMS。信息集成和總體優(yōu)化是集成制造系統(tǒng)與一般制造系統(tǒng)的最主要區(qū)別之一。

組成: 人與機(jī)構(gòu)、經(jīng)營(yíng)、技術(shù)三要素。

從功能角度看，一般可以將CIMS分為四個(gè)功能分系統(tǒng)和兩個(gè)支撐分系統(tǒng)。

四個(gè)功能系統(tǒng): 1）工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)

2）管理信息分系統(tǒng)（MIS）

3）CIMS制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(MAS)

4)CIMS質(zhì)量保證分系統(tǒng) 質(zhì)量保證分系統(tǒng)的目標(biāo): a.保證用戶對(duì)產(chǎn)品的需求；

b.使這些要求在實(shí)際生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)得到實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)支撐分系統(tǒng): 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng) , 數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)：就是以一定的組織方式將相關(guān)的數(shù)據(jù)組織在一起存放在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上形成的、能為多個(gè)用戶共享的、與應(yīng)用程序彼此獨(dú)立的一組相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。

先進(jìn)制造工藝技術(shù)

特點(diǎn): 具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈和靈活五個(gè)方面的顯著特點(diǎn) 特種加工技術(shù)

定義：是用非常規(guī)的切削加工手段，利用電、磁、聲、光、熱等物理及化學(xué)能量直接施加于被加工工件部位，達(dá)到材料去除、變形以及改變性能等目的的加工技術(shù)。

特種加工與傳統(tǒng)切削加工的不同特點(diǎn)主要有：

①不是主要依靠機(jī)械能，而是用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學(xué)能等）去除工件材料；

②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情況下，例如在激光加工、電子束加 工、離于束加工等加工過程中，根本不需要使用任何工具； 激光加工

定義：激光加工是利用材料在激光聚焦照射下瞬時(shí)急劇熔化和氣化，并產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊波，使被熔化的物質(zhì)爆炸式地噴濺來實(shí)現(xiàn)材料去除地加工技術(shù)。

基本原理和特點(diǎn)：利用光能經(jīng)過透鏡聚焦后達(dá)到很高的能量密度，依靠光熱效應(yīng)加工各種材料?；驹O(shè)備包括：激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng)等。

激光加工技術(shù)的應(yīng)用：（1）激光打孔（2）激光切割(3)激光焊接(4)激光表面處理等加工制造領(lǐng)域。

電子束加工

離子束加工分為離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍及離子注入 4類。

激光加工、電子束加工、離子束加工都是利用高能量密度的束流作為熱源，對(duì)材料或構(gòu)件進(jìn)行加工的技術(shù)，又稱為高能束加工。

超聲波加工 主要是磨粒的撞擊作用

超聲波加工 適合于加工硬脆材料，尤其是不導(dǎo)電的非金屬材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石)微細(xì)加工技術(shù) 是指微小尺寸零件的生產(chǎn)加工技術(shù)。

包括三級(jí)：微米級(jí)

亞微米級(jí)

納米級(jí)

快速原型制造技術(shù) 原理：基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復(fù)雜的三維加工分解為簡(jiǎn)單的材料二維添加的組合。

RPM技術(shù)的特點(diǎn)：（1）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體，不受傳統(tǒng)機(jī)械加工中刀具無法達(dá)到某些型面的限制。

（2）成形過程中無人干預(yù)或較少干預(yù)，大大減少了對(duì)熟練技術(shù)工人的需求。

（3）任意復(fù)雜零件的加工只需在一臺(tái)設(shè)備上完成，也不需要專用的工裝、夾具和模具。

快速堆積成形

快速成形系統(tǒng)根據(jù)切片的輪廓和厚度要求，用片材、絲材、液體或粉末材料制成所要求的薄片，通過一片片的堆積，最終完成三維實(shí)體原型的制備。

選擇性激光燒結(jié)則使用粉末材料。

超高速加工技術(shù)

常用的刀具材料有：涂層刀具 金屬陶瓷刀具 立方氮化硼（CBN）刀具

聚晶金剛石（PCD）刀具 超高速切削機(jī)床 電主軸采用陶瓷滾動(dòng)球軸承 磁懸浮軸承

PDM技術(shù)的發(fā)展可以分為以下三個(gè)階段：配合CAD工具的PDM系統(tǒng)、專業(yè)PDM系統(tǒng) 產(chǎn)生和PDM的標(biāo)準(zhǔn)化階段。

PDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化包括:管理對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)化和管理過程的標(biāo)準(zhǔn)化

第四篇：先進(jìn)制造技術(shù)

簡(jiǎn)述先進(jìn)制造技術(shù)及其現(xiàn)代

集成制造系統(tǒng)

概述：綜述先進(jìn)制造技術(shù)的概念、內(nèi)涵、特點(diǎn)、主要內(nèi)容等，結(jié)合現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)理解先進(jìn)制造技術(shù)及其發(fā)展歷程

1先進(jìn)制造技術(shù)概述 2 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵 3 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn) 4現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

1先進(jìn)制造技術(shù)概述

先進(jìn)制造技術(shù)是系統(tǒng)的工程技術(shù)，可以劃分為三個(gè)層次和四個(gè)大類。三個(gè)層次：一是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎(chǔ)制造技術(shù)。這一層次的技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù) 的核心，主要由生產(chǎn)中大量采用的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護(hù)、機(jī)械加工等基礎(chǔ) 工藝優(yōu)化而成。二是新型的制造單元技術(shù)。這是制造技術(shù)與高技術(shù)結(jié)合而成的嶄新制造技術(shù)。這是運(yùn)用信息技術(shù) 和系統(tǒng)管理技術(shù)，對(duì)上述兩個(gè)層次進(jìn)行技術(shù)集成的結(jié)果，系統(tǒng)駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、能 量流和信息流。如成組技術(shù)（CT）、系統(tǒng)集成技術(shù)（SIT）、獨(dú)立制造島（AMI）、計(jì)算機(jī)集 成制造系統(tǒng)（CIMS）等。四個(gè)大類：一是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，是根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)知識(shí)，制定方案 并使方案付諸實(shí)施的技術(shù)。它是門多學(xué)科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)技術(shù)。現(xiàn)代 設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)等；二是先進(jìn)制造工藝技術(shù)，主要包括精密和超精密加工技術(shù)、精密成刑技術(shù)、特種加工技術(shù)、表而改性、制模和 涂層技術(shù)；三是制造自動(dòng)化技術(shù)，其中包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計(jì) 算機(jī)集成制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)及信號(hào)識(shí)別技術(shù)和過程設(shè)備工況監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)等； 四是系統(tǒng)管理技術(shù)，包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式（如精 益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技術(shù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與虛擬公司等 生產(chǎn)組織方法。關(guān)于先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵

目前對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)尚沒有一個(gè)明確的、一致公認(rèn)的定義，經(jīng)過近年來對(duì)發(fā)展先進(jìn)制造 技術(shù)方面開展的工作，通過對(duì)其特征的分析研究，可以認(rèn)為：先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸 收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng) 態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱。3 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)

先進(jìn)制造技術(shù)最重要的特點(diǎn)在于，它是一項(xiàng)面向工業(yè)應(yīng)用，具有很強(qiáng)實(shí)用性的新技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進(jìn)制造技術(shù)更具有系統(tǒng)性、集成性、廣泛性、高精度性。先進(jìn)制造 技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程，但在其制造過程中還綜合應(yīng)用了設(shè)計(jì)技術(shù)、自動(dòng)化 技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)等。先進(jìn)制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，更加 重視制造過程組織和管理體制的簡(jiǎn)化以及合理化，從產(chǎn)生了一系列先進(jìn)的制造模式，并能 實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。先進(jìn)制造技術(shù)主要有如下特征：

1）系統(tǒng)性 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)，傳感技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，和先進(jìn)管理等等技術(shù)的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合，使先進(jìn)制造技術(shù)成為能夠駕駛在生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流，信息流，和能量流的系統(tǒng)工程

2）廣泛性 傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是將原材料變成成品的各種工藝加工，而先進(jìn)制造技術(shù)貫穿了從生產(chǎn)設(shè)計(jì)，加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修的整個(gè)過程，“成為市場(chǎng)——設(shè)計(jì)開發(fā)——加工制造——市場(chǎng)”的大系統(tǒng)

3）集成性 傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科專業(yè)單一，獨(dú)立相互界限分明。而先進(jìn)制造技術(shù)由于專業(yè)和學(xué)科的不斷深入，交叉，融合其界限逐漸淡化和消失，技術(shù)系統(tǒng)化，集成化的現(xiàn)代交叉性制造系統(tǒng)工程。

4）動(dòng)態(tài)性 先進(jìn)制造技術(shù)是針對(duì)一定的應(yīng)用目標(biāo)不斷吸收各種高新技術(shù)逐漸形成和發(fā)展起來的新技術(shù)因而其內(nèi)涵不是絕對(duì)的和一成不變的。

5）實(shí)用性 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展是針對(duì)某一具體的制造要而發(fā)展起來的先進(jìn)實(shí)用技術(shù)，有著明確的需求方向 4現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

1）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，它不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中相關(guān)思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進(jìn)制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營(yíng)、管理和技術(shù)有機(jī)集成和優(yōu)化運(yùn)行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量?jī)?yōu)、成本低的目的，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。從集成的角度看，早期的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)側(cè)重于信息集成，而現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴(kuò)展，除了信息集成外，還實(shí)現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)過程的整體優(yōu)化，即過程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的企業(yè)之間的集成階段。

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究范圍應(yīng)該介于國(guó)家攀登計(jì)劃和國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃之間。與攀登計(jì)劃研究項(xiàng)目相比較，它更注重成果的應(yīng)用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程；與國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃相比較，它更注重解決我國(guó)制造業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵的共性問題、前瞻性問題和示范性問題。2）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成

先進(jìn)制造技術(shù)(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個(gè)專有名詞至今還沒有一個(gè)明確的、一致公認(rèn)的定義。通過對(duì)其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識(shí)是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點(diǎn)：

從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會(huì)的需要；

從強(qiáng)調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮；

從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)；

從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量；

從按照功能劃分部門的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。

通過對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的定義和特點(diǎn)的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點(diǎn)，只不過先進(jìn)制造技術(shù)所涉及的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，因此通過對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的綜合考察，提出了一個(gè)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成模式。在先進(jìn)制造技術(shù)中，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)推動(dòng)并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的研究工作深入進(jìn)行，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)思想，將它們進(jìn)行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心。3）我國(guó)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的推動(dòng)下，先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展十分迅速，新思想、新概念層出不窮，通過對(duì)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)關(guān)系的分析，我們認(rèn)為在制定我國(guó)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時(shí)，應(yīng)該注重以人為本的思想，運(yùn)用并行工程的哲理，使各種先進(jìn)制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)的成熟成果，為先進(jìn)制造技術(shù)在我國(guó)的廣泛應(yīng)用起到促進(jìn)的作用。

目前，在美國(guó)并行工程已到了推廣應(yīng)用階段，在虛擬制造方面也有商品化軟件投入市場(chǎng)，在這方面我們存在巨大的差距，主要表現(xiàn)在：研究工作方面，科研經(jīng)費(fèi)緊缺，科研力量分散，科研成果難以推廣應(yīng)用，人才流失嚴(yán)重；企業(yè)方面，企業(yè)的整體素質(zhì)不高，管理工作落后，科研能力薄弱，當(dāng)面臨國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)時(shí)大多難以為繼，很難在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方面花費(fèi)過多，而且受企業(yè)人員素質(zhì)的制約，一些先進(jìn)的技術(shù)還不易取得立竿見影的效果，這些都挫傷了企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的熱情；國(guó)家政策方面，雖然國(guó)家對(duì)制造業(yè)十分重視，但是，由于我國(guó)當(dāng)前正處在改革過程中，多種機(jī)制同時(shí)運(yùn)行，多方利益難以協(xié)調(diào)，在資金使用上往往顧此失彼，而且國(guó)家財(cái)政困難，也難以使用重金支持現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究。

綜上所述，發(fā)展我國(guó)的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應(yīng)該以企業(yè)的需求為動(dòng)力，通過政府的政策和計(jì)劃的協(xié)調(diào)，繼續(xù)深入開展并行工程、虛擬制造、敏捷制造和綠色制造的研究與應(yīng)用，并利用分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心，組織各地區(qū)的科研力量，集中突破與現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)密切相關(guān)的如STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用、CORBA規(guī)范的推廣、企業(yè)過程重構(gòu)理論的研究等具有重大戰(zhàn)略意義的理論研究工作，逐步使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為我國(guó)制造業(yè)的靈魂。

第五篇：先進(jìn)制造技術(shù)

一、簡(jiǎn)述機(jī)械制造業(yè)的變革及挑戰(zhàn)。（10分）機(jī)械制造業(yè)的變革：

面對(duì)越來越激烈的國(guó)際市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我們?cè)诩夹g(shù)上已經(jīng)落后，加上資金不足，資源短缺，以及管理體制和周圍環(huán)境還存在許多問題，需耍改進(jìn)和完善，這些 都給我們迅速趕超世界先進(jìn)水平帶來極大的困難。但另一方面.隨著我國(guó)改革的不斷深人，對(duì)外開放的不斷擴(kuò)大，為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的 良好條件機(jī)械制造業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個(gè)方面的個(gè)性化需求越加強(qiáng)烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為：（1）機(jī)械制造自動(dòng)化。（2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)始終是機(jī)械制造中最活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域，也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段。

一、集成化

計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個(gè)由若干個(gè)相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通?？蓜澐譃?部分：

1.工程技術(shù)信息分系統(tǒng)

2.管理信息分系統(tǒng)（MIS）3.制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS）

4． 質(zhì)量信息分系

5． 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)（Network & DB）

二、智能化

智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機(jī)械和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，如分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策等。在智能系統(tǒng)中，“智能”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的“軟”特性（適應(yīng)性和友好性）。

三、敏捷化 敏捷制造是以競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。實(shí)現(xiàn)敏捷制造的技術(shù)基礎(chǔ)包括：

1． 大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，要求在全國(guó)范圍內(nèi)建立工廠信息網(wǎng)絡(luò)和準(zhǔn)時(shí)信息系統(tǒng)（Just-In-Time-Information）。

2． 柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。3． 高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。4． 為定單而設(shè)計(jì)、制造的生產(chǎn)方式。5． 基于任務(wù)的組織與管理。6． 基于信任的雇傭關(guān)系。

四、虛擬化

虛擬制造”的概念于20世紀(jì)90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體，是一項(xiàng)由多學(xué)科知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

五、清潔化

清潔生產(chǎn)是指：將綜合預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，以便減少對(duì)人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

清潔生產(chǎn)的兩個(gè)基本目標(biāo)是資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)。對(duì)生產(chǎn)過程而言，清潔生產(chǎn)要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺資源，二次能源和再生資源的利用，改進(jìn)工藝及設(shè)備，并將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開生產(chǎn)過程之前。對(duì)于產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，即從原材料的提取到產(chǎn)品的最終處理，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、流通、銷售及報(bào)廢等，合理利用資源，并最大限度地減少對(duì)人類和環(huán)境的不利影響。

機(jī)械制造業(yè)的挑戰(zhàn)： 面對(duì)21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)一體化的挑戰(zhàn)，機(jī)械制造業(yè)存在的主要問題有以下幾個(gè)方面： 1．合資帶來的憂愁

改革開放以來，我國(guó)大量引進(jìn)技術(shù)和技術(shù)裝備使機(jī)械制造業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但也給人們帶來了許多擔(dān)憂.20世紀(jì)90年代以來，大型跨國(guó)公司紛紛進(jìn)軍殺入國(guó)內(nèi)機(jī)械工業(yè)市場(chǎng)，主要集中在汽車、電工電器、文化辦公設(shè)備、儀器儀表、通用機(jī)械和工程機(jī)械等領(lǐng)域，這幾個(gè)行業(yè)約占機(jī)械工業(yè)外商直接投資金額的80％。存在著許多技術(shù)黑洞

中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)除了面臨“外敵”之外，自身也存在著諸多問題。整個(gè)工業(yè)制造設(shè)備的骨干都是外國(guó)產(chǎn)品，這暴露了我國(guó)工業(yè)化的虛弱性。機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的脊椎和脊柱，中國(guó)今后如果不把腰桿鍛煉硬了，挺直了，那么整個(gè)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防都是虛弱的。機(jī)械制造業(yè)落后近30年

機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)在我國(guó)還處于起步階段，但在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)成為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上重要的一環(huán)，由于其具有對(duì)資源的循環(huán)利用、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，但在我國(guó)機(jī)械市場(chǎng)中，機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展卻遇到了一系列現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。相比歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家來說，我國(guó)的工程機(jī)械再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要相對(duì)緩慢一些.國(guó)家扶持的支點(diǎn)偏離

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，技術(shù)黑洞的形成與國(guó)家的重視程度、投入密切相關(guān)。國(guó)家在過失的二十多年來忽視了發(fā)展機(jī)械行業(yè)，在政策、資金等方面都出現(xiàn)了偏差，從政策方面來看，國(guó)家大的政策是在鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)對(duì)資源的循環(huán)利用，但相關(guān)配套政策規(guī)定的不夠健全，使得工程機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展遭遇了現(xiàn)實(shí)尷尬。如制造產(chǎn)品被歸屬舊件回收，沒有增值稅發(fā)票，不能享受增值稅抵扣政策，也不能減免制造企業(yè)增值稅，這給企業(yè)的發(fā)展帶來較大的阻礙。

綜上所述，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向是將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)是企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營(yíng)、管理和技術(shù)有機(jī)集成和優(yōu)化運(yùn)行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量?jī)?yōu)成本低的目的，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，是企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

二、簡(jiǎn)述先進(jìn)制造技術(shù)的定義、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。（10分）定義：先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology，簡(jiǎn)稱為AMT）是指微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說，就是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。

特點(diǎn)：1.先進(jìn)制造技術(shù)涉及到產(chǎn)品從市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容，它的目的是提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)。

2.先進(jìn)制造技術(shù)強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售及售后服務(wù)等方面的應(yīng)用。它駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流和信息流，是生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程。

3.80年代以來，隨著全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，先進(jìn)制造技術(shù)要求具有世界先進(jìn)水平，它的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)從提高勞動(dòng)生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r(shí)間為核心的時(shí)間、成本和質(zhì)量的三要素的競(jìng)爭(zhēng)，因此它是面向全球競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)。

4.先進(jìn)制造技術(shù)的最新發(fā)展階段保持了過去制造技術(shù)的有效要素，同時(shí)吸收各種高新技術(shù)成果，滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領(lǐng)域及其全部過程，從而形成了一個(gè)完整的技術(shù)群，具有面向21世紀(jì)新的技術(shù)領(lǐng)域。

發(fā)展趨勢(shì)：計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人、CAD/CAM技術(shù)、CIM技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等在內(nèi)的信息自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了日益增多的高效能手段。

（一）工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，機(jī)械、電子、信息、材料及能源技術(shù)成果，綜合應(yīng)用于制造過程。

1.數(shù)控技術(shù)（Numerical Control），簡(jiǎn)稱數(shù)控（NC），是用數(shù)字量及字符作為加工的指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。服了傳統(tǒng)機(jī)械加工的缺點(diǎn)。

2.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM），是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)依托強(qiáng)大軟件來完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的建模、解算、分析、虛擬模擬、加工模擬、制圖、數(shù)控編程、編制工藝文件等工作。

3.特種加工技術(shù)，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求越來越高，工件材料越來越硬，加工表面越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的加工方法已不能滿足生產(chǎn)的需要，人們探索利用電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或?qū)⒍喾N能量組合施加在工件的被加工部位，實(shí)現(xiàn)材料去除、變形、改變性能或被鍍覆等非傳統(tǒng)加工方法，這些方法統(tǒng)稱為特種加工。

（二）制造業(yè)綜合自動(dòng)化，信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

1.機(jī)器人技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制的可再編程的多功能操作器，又稱工業(yè)機(jī)器人。它能在三維空間內(nèi)完成多種操作。

2.成組技術(shù)，人們用大批量生產(chǎn)的組織形式以高效的生產(chǎn)設(shè)備、高效的工藝技術(shù)去制造單件小批的零件，降低生產(chǎn)成本，成組技術(shù)（Group Technology簡(jiǎn)稱GT）就應(yīng)運(yùn)而生。

3.柔性制造系統(tǒng)（FMS-Flexible Manufacturing System），是以計(jì)算機(jī)為控制中心實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成工件的加工、裝卸、運(yùn)輸、管理的系統(tǒng)。它具有在線編程、在線監(jiān)測(cè)、修復(fù)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換加工產(chǎn)品品種的功能。

柔性制造系統(tǒng)具有：高柔性，在線編程使計(jì)算機(jī)響應(yīng)進(jìn)行控制高自動(dòng)化設(shè)備工作；高效率，合理控制設(shè)備的切削用量實(shí)現(xiàn)高效加工。

（三）系統(tǒng)管理技術(shù)，制造業(yè)綜合自動(dòng)化、過程工業(yè)綜合自動(dòng)化、系統(tǒng)技術(shù)等綜合應(yīng)用于制造全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，獲得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1.并行工程（Concurrent Engineering），簡(jiǎn)稱（CE）是對(duì)產(chǎn)品及其設(shè)計(jì)過程和制造過程進(jìn)行并行、集成設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化工作模式，這種模式使產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的全生產(chǎn)周期中的所有因素，包括加工的質(zhì)量、成本、進(jìn)度和產(chǎn)品的技術(shù)性能及使用性能需求等，減少加工制造中可能出現(xiàn)的問題，加速產(chǎn)品開發(fā)過程，縮短開發(fā)周期。

2.虛擬制造（Virtual Manufacturing），簡(jiǎn)稱（VM）利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、建模技術(shù)、信息處理技術(shù)、仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真模擬，以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)或制造中出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就改進(jìn)完成，省略了產(chǎn)品的開發(fā)研制階段，達(dá)到降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

3.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systen），簡(jiǎn)稱（CIMS）是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫(kù)，將分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)的集成起來，完成從原材料采購(gòu)到產(chǎn)品銷售的一系列生產(chǎn)過程的高效益、高柔性的先進(jìn)制造系統(tǒng)。

三、現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的核心因素及發(fā)展特點(diǎn)有哪些？ 列舉一些主要設(shè)計(jì)技術(shù)方法。（15分）

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的核心因素：質(zhì)量、時(shí)間和成本。質(zhì)量：滿足用戶功能要求，符合有關(guān)法律、標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)環(huán)境要求，安全性、可靠性、合理壽命，方便使用和維護(hù)保養(yǎng)，用戶培訓(xùn)、質(zhì)量保證和維修服務(wù)。

成本：產(chǎn)品成本、合理利潤(rùn)、一次性安裝費(fèi)用和經(jīng)常性維修費(fèi)用。時(shí)間：設(shè)計(jì)開發(fā)的周期，供貨的時(shí)間、方式等方面的適應(yīng)能力?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)性

強(qiáng)調(diào)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)處理設(shè)計(jì)問題。整體上把握涉及對(duì)象，考慮對(duì)象與人、環(huán)境的聯(lián)系。

（2）動(dòng)態(tài)性

要考慮產(chǎn)品的靜態(tài)特性，和實(shí)際工作狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)特性，考慮與周圍環(huán)境的物資、能量及信息的交互。

（3）創(chuàng)造性

是建立在先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論及工具，能充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維，運(yùn)用各種手段和方法，開發(fā)出創(chuàng)造性的產(chǎn)品。

（4）計(jì)算機(jī)化

計(jì)算機(jī)已滲透到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分利用計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算、嚴(yán)密的邏輯思維能力和巨大的信息存儲(chǔ)及處理能力：優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析和系統(tǒng)仿真等。

（5）并行化、最優(yōu)化、虛擬化和自動(dòng)化

強(qiáng)調(diào)的是設(shè)計(jì)過程。綜合考慮產(chǎn)品全生命周期中的所有因素，強(qiáng)調(diào)并行設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)過程中，用優(yōu)化的理論與技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行方案優(yōu)選、結(jié)構(gòu)優(yōu)選和參數(shù)優(yōu)選，達(dá)到整體優(yōu)化。自動(dòng)化主要依靠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和自動(dòng)建模技術(shù)。

（6）主動(dòng)性

現(xiàn)代設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)初期，就對(duì)產(chǎn)品全生命周期的各種可能做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，減少故障的發(fā)生，體現(xiàn)了主動(dòng)性。

主要設(shè)計(jì)技術(shù)方法：

1.并行設(shè)計(jì)

并行設(shè)計(jì)是一種對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括設(shè)計(jì)制造過程和相關(guān)的支持過程)進(jìn)行并行和集成設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化工作模式。強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品開發(fā)人員一開始就考慮產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到消亡的整個(gè)生命周期里的所有相關(guān)因素的影響，把一切可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤、矛盾和沖突盡可能及早地發(fā)現(xiàn)和解決，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、虛擬設(shè)計(jì)

在達(dá)到產(chǎn)品并行的目的以后，為了使產(chǎn)品一次設(shè)計(jì)成功，減少反復(fù)，往往會(huì)采用仿真技術(shù)，而對(duì)機(jī)電產(chǎn)品模型的建立和仿真又屬于是虛擬設(shè)計(jì)的范疇。虛擬設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品加工制造之前，建立產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)模型，并能對(duì)其進(jìn)行修改和評(píng)審，以滿足不同客戶的要求。

三、綠色設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)是指以環(huán)境資源保護(hù)為核心概念的設(shè)計(jì)過程，其基本思想就是在設(shè)計(jì)階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納人產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響為最小。

四、可靠性設(shè)計(jì)

機(jī)電產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)可定義為:產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。可靠性設(shè)計(jì)是以概率論為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度去觀察偶然事件，并從偶然事件中找出其某些必然發(fā)生的規(guī)律，而這些規(guī)律一般反映了在隨機(jī)變量與隨機(jī)變量發(fā)生的可能性(概率)之間的關(guān)系。

五、智能優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著與機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)不斷的發(fā)展，以及機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛使用，我們面臨的將是越來越復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)。解決復(fù)雜系統(tǒng)的出路在于使用智能優(yōu)化的設(shè)計(jì)手段。智能優(yōu)化設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的局限，它更強(qiáng)調(diào)人工智能在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的作用。

六、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是在一定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)上，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械零、部件，輸入要達(dá)到的技術(shù)參數(shù)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性校核，然后輸出標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械圖紙，簡(jiǎn)化了大量人工計(jì)算及繪圖，效率比人工提高幾十倍甚至更多。

七、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法是在計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確確定、設(shè)計(jì)理論和方法帶有經(jīng)驗(yàn)性和類比性時(shí)，根據(jù)施工中反饋的信息和監(jiān)控資料完善設(shè)計(jì)，是一種客觀求實(shí)、準(zhǔn)確安全的設(shè)計(jì)方法。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)通過建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和信息反饋有利于控制施工安全，并不斷地將現(xiàn)場(chǎng)情況及變化反饋到設(shè)計(jì)單位，以便調(diào)整完善設(shè)計(jì)。

八、模塊化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)主要是以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分解現(xiàn)有的產(chǎn)品，在分解中考慮到各個(gè)要素的可行性，從而在早期就預(yù)測(cè)到設(shè)計(jì)中可能會(huì)出現(xiàn)的矛盾，提高設(shè)計(jì)的可行性和可靠性，降低產(chǎn)品的成本。

九、計(jì)算仿真設(shè)計(jì)

根據(jù)工程機(jī)械不同的作業(yè)功能，在計(jì)算機(jī)上模擬各種作業(yè)過程，以分析和確定各種狀態(tài)下的作業(yè)參數(shù)，研究工程機(jī)械各系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)合理性，借助數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等方法預(yù)估工程機(jī)械的作業(yè)效果，從而可大大減少設(shè)計(jì)上的失誤，避免或減少走彎路。

十、人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)

應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。

十一、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)

摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、潤(rùn)滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊緣摩擦學(xué)系統(tǒng)過程研究學(xué)科。

十二、疲勞設(shè)計(jì) 疲勞就是材料、零件和構(gòu)件在循環(huán)加載下，在某點(diǎn)或某些點(diǎn)產(chǎn)生局部的永久性損傷，并在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋、或使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展直到完全斷裂的現(xiàn)象。

十三、反求設(shè)計(jì)

反求設(shè)計(jì)（也稱逆向設(shè)計(jì)），是指設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品實(shí)物樣件表面進(jìn)行數(shù)字化處理(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理)，并利用可實(shí)現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計(jì)的軟件來重新構(gòu)造實(shí)物的CAD模型(曲面模型重構(gòu))，并進(jìn)一步用CAD/CAE／CAM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分析、再設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程。

十四、無障礙設(shè)計(jì)

無障礙設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，一切有關(guān)人類衣食住行的公共空間環(huán)境以及各類建筑設(shè)施、設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計(jì)，都必須充分考慮具有不同程度生理傷殘缺陷者和正?；顒?dòng)能力衰退者（如殘疾人、老年人）群眾的使用需求，配備能夠應(yīng)答、滿足這些需求的服務(wù)功能與裝置，營(yíng)造一個(gè)充滿愛與關(guān)懷、切實(shí)保障人類安全、方便、舒適的現(xiàn)代生活環(huán)境。

十五、共用性設(shè)計(jì)

共用性設(shè)計(jì)UD(Universal Design)是指，在商業(yè)利潤(rùn)的前提下河現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)條件下，產(chǎn)品（廣義的，包括器具﹑環(huán)境﹑系統(tǒng)和過程等）的設(shè)計(jì)盡可能使不同能力的使用者（例如殘疾人﹑老年人等），在不同的外界條件下能夠安全﹑舒適地使用的一種設(shè)計(jì)過程。

十六、有限元法

以電子計(jì)算機(jī)為工具的一種現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法。它不僅能用于工程中復(fù)雜的非線行問題、非穩(wěn)態(tài)問題的求解, 還可用于工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)力分析, 并能準(zhǔn)確地計(jì)算形狀復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變形, 成為復(fù)雜零件強(qiáng)度和剛度計(jì)算的有力分析工具。

十七、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的觀點(diǎn),研究?jī)?nèi)外系統(tǒng)和各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系,通過各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作,取長(zhǎng)補(bǔ)短來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳的總功能。

十八、機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品的動(dòng)載工況,以及對(duì)產(chǎn)品提出的動(dòng)態(tài)性能要求與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,按動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行分析計(jì)算、優(yōu)化與試驗(yàn)、并反復(fù)進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)方法。

十九、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)

在保證產(chǎn)品實(shí)用功能的前提下,用藝術(shù)手段按照美學(xué)法則對(duì)工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行造型活動(dòng),對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、體面形態(tài)、色彩、材質(zhì)、線條、裝飾及人際關(guān)系等因素進(jìn)行有機(jī)的綜合處理,從而設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)美觀的產(chǎn)品造型。

四、簡(jiǎn)述超高速加工技術(shù)和超精密加工技術(shù)所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)問題有哪些？（20分）

超高速加工技術(shù)：超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化和高柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來達(dá)到提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進(jìn)加工技術(shù)。

超高速加工技術(shù)的特征：切削力低、熱變形小、材料切除率高、高精度、減少工序。

超高速加工技術(shù)主要包括：超高速切削與磨削機(jī)理研究，超高速主軸單元制造技術(shù)，超高速進(jìn)給單元制造技術(shù)，超高速加工用刀具與磨具制造技術(shù)，超高速加工在線自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)等。

超精密加工技術(shù)當(dāng)前是指被加工零件的制造公差為0.30~0.03um，表面粗糙度值為Ra0.03~0.005um的加工。實(shí)現(xiàn)這些加工所采用的工藝方法和技術(shù)措施，則稱為超精密加工技術(shù)。

超精密加工技術(shù)主要包括：超精密加工的機(jī)理研究，超精密加工的設(shè)備制造技術(shù)研究，超精密加工工具及刃磨技術(shù)研究，超精密測(cè)量技術(shù)和誤差補(bǔ)償技術(shù)研究，超精密加工工作環(huán)境條件研究。

五、非傳統(tǒng)加工技術(shù)主要有哪些種類？ 非傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要特點(diǎn)有哪些？（10分）非傳統(tǒng)加工亦稱為“特種加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。

非傳統(tǒng)加工技術(shù)主要種類：化學(xué)加工(CHM)、電化學(xué)加工(ECM)、電化學(xué)機(jī)械加工(ECMM)、電火花加工(EDM)、電接觸加工(RHM)、超聲波加工(USM)、激光束加工(LBM)、離子束加工(IBM)、電子束加工(EBM)、等離子體加工(PAM)、電液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料噴射加工(AJM)、液體噴射加工(HDM)及各類復(fù)合加工等。非傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要特點(diǎn)

1、與加工對(duì)象的機(jī)械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工

2、非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。

3、微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細(xì)進(jìn)行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。

4、不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。

5、兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。

6、特種加工對(duì)簡(jiǎn)化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。

六、簡(jiǎn)述快速原型制造技術(shù)工作原理、其優(yōu)點(diǎn)是什么？主要類型有哪些？（15分）

RP 技術(shù)的基本原理是：將計(jì)算機(jī)內(nèi)的三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)據(jù)此信息控制激光器（或噴嘴）有選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料（或固化一層又一層的液態(tài)光敏樹脂，或切割一層又一層的片狀材料，或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑）形成一系列具有一個(gè)微小厚度的片狀實(shí)體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層堆積成一體，便可以制造出所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品樣件、模型或模具，簡(jiǎn)單描述就是 “分層制造，逐層疊加” 類似于積分過程。如下圖：

快速原型制造技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1.從制造角度出發(fā)，減少設(shè)計(jì)、加工、檢查的工具，不需要任何刀具，模具及工裝卡具的情況下，可將任意復(fù)雜形狀的設(shè)計(jì)方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實(shí)體模型或樣件。

2.從市場(chǎng)和用戶角度出發(fā)，減少風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)時(shí)地根據(jù)市場(chǎng)需求低成本地改變產(chǎn)品。模型或樣件可直接用于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證、功能驗(yàn)證、外觀驗(yàn)證、工程分析、市場(chǎng)訂貨以及企業(yè)的決策等，非常有利于早找錯(cuò)早修改早優(yōu)化，提高了新產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，縮短了開發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。

3.從設(shè)計(jì)和工程的角度出發(fā)，快速、準(zhǔn)確、以及制造復(fù)雜模型。

4.結(jié)合CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)。

主要類型為

（1）立體印刷技術(shù)（SLA）

SLA（Stereo lithograghy Apparatus)法，其工藝原理是：從最底層開始，激光在光敏樹脂表面掃描，在掃描過程中，激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方才會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)。

（2）選擇性激光燒結(jié)（SLS）

SLS（Selective laser sintering)是利用激光所提供的能量有選擇性地融化熱塑性塑料以形成三維零件。

（3）熔融沉積成型（FDM）

FDM（Fused Deposition Modeling)是利用熱塑性細(xì)絲在移動(dòng)頭中進(jìn)行熔化，熔化后的材料在移動(dòng)的過程中被擠壓出來堆積零件。

（4）層壓物體制造技術(shù)（LOM）

LOM（Laminated Object Manufacturing)是通過逐層激光剪切薄紙材料制造零件的一種技術(shù)。

七、先進(jìn)制造生產(chǎn)模式有哪些主要特點(diǎn)？主要的先進(jìn)制造生產(chǎn)模式有哪些？（10分）

先進(jìn)制造模式的先進(jìn)性表現(xiàn)在企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)合理、管理手段得當(dāng)、制造技術(shù)領(lǐng)先、市場(chǎng)反應(yīng)快、客戶滿意度高、單位產(chǎn)品成本低等諸多方面。

主要特點(diǎn)：通過對(duì)現(xiàn)代各種先進(jìn)制造模式的研究分析，可以總結(jié)出它們具有如下幾個(gè)特點(diǎn)。(1)綜合性：是技術(shù)、管理方法和人的有效綜合和集成。(2)普適性：其概念、哲理和結(jié)構(gòu)，適用于不同企業(yè)，其核心思想和觀念具有普遍指導(dǎo)意義。(3)協(xié)同性：強(qiáng)調(diào)人一機(jī)協(xié)同、人一人協(xié)同因素的重要性，技術(shù)和管理是兩個(gè)平行推進(jìn)的車輪。(4)動(dòng)態(tài)性：與社會(huì)及其生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程。

柔性生產(chǎn)模式

由英國(guó)莫林斯（Molins）公司首次提出的柔性生產(chǎn)模式，在20世紀(jì)70年代末得到推廣應(yīng)用。該模式主要依靠有高度柔性的以計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床為主的制造設(shè)備來實(shí)現(xiàn)多品種小批量的生產(chǎn)，以增強(qiáng)制造業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，可縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備使用效率和員工勞動(dòng)生產(chǎn)率且改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。智能制造模式該模式是在制造生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)用智能制造技術(shù)和系統(tǒng)，以一種高度柔性和高度集成的方式，通過計(jì)算機(jī)模擬專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，以便取代或延伸制造過程中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行了完善、繼承和發(fā)展。因智能制造可實(shí)現(xiàn)決策自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制造生產(chǎn)的信息化和自動(dòng)化。

敏捷制造模式產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代后期的敏捷制造模式與虛擬制造生產(chǎn)模式一起被美國(guó)政府作為具有劃時(shí)代意義的“21世紀(jì)制造企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略”。該模式是將柔性制造的先進(jìn)技術(shù)、熟練掌握的生產(chǎn)技能、有素質(zhì)的勞動(dòng)力，以及促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間的靈活管理三者集成在一起，利用信息技術(shù)對(duì)千變?nèi)f化的市場(chǎng)機(jī)遇做出快速響應(yīng)，最大限度地滿足顧客的要求。這種模式促進(jìn)了傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)生根本性變化，以因特網(wǎng)為代表的信息技術(shù)導(dǎo)致制造企業(yè)的管理體制和生產(chǎn)模式發(fā)生根本變化。敏捷制造生產(chǎn)模式的新概念和新理論不斷出現(xiàn)，推動(dòng)著制造科學(xué)發(fā)展，例如分形制造、生物制造、全球制造、全能制造和智能制造等新概念的問世。

高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式該模式是在對(duì)柔性生產(chǎn)、精益生產(chǎn)和敏捷制造這三種制造生產(chǎn)模式的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行比較、綜合和創(chuàng)新之后，于1995年提出的，目前已開始推廣應(yīng)用。高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式是上述三種模式的理論和實(shí)踐在更高層次上的有機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是對(duì)市場(chǎng)的靈活快速反應(yīng)的制造資源的有效集成。

虛擬制造生產(chǎn)模式

虛擬制造生產(chǎn)模式是利用制造過程計(jì)算機(jī)模擬和仿真來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研制的模式，即在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)的制造技術(shù)。它將從根本上改變?cè)O(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制造出來之前，首先應(yīng)在虛擬制造環(huán)境中完成軟產(chǎn)品原型（Soft Prototype），代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（Hard Prototype）進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)和評(píng)估，從而大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造周期、降低產(chǎn)品開發(fā)成本，提高其快速響應(yīng)市場(chǎng)變化的能力，以便更可靠地決策產(chǎn)品研制，更經(jīng)濟(jì)地投入、更有效地組織生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)全面最優(yōu)的制造生產(chǎn)模式。

極端制造模式

制造技術(shù)正在從常規(guī)制造、傳統(tǒng)制造向非常規(guī)制造及極端制造發(fā)展，因而出現(xiàn)了極端制造模式。極端制造是指在極端條件或環(huán)境下，制造極端尺度或極高功能的器件和功能系統(tǒng)。當(dāng)前，極端制造已成為制造技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，極端制造集中表現(xiàn)在微細(xì)制造、超精密制造、巨系統(tǒng)制造和強(qiáng)場(chǎng)（如強(qiáng)能量場(chǎng)）制造，例如：制造空天飛行器、超常規(guī)動(dòng)力裝備、超大型冶金和石油化工裝備等極大尺寸和極強(qiáng)功能的重大裝備，制造微納電子器件、微納光機(jī)電系統(tǒng)等極小尺度和極高精度的產(chǎn)品。

綠色制造模式

綠色制造是綜合運(yùn)用生物技術(shù)、“綠色化學(xué)”、信息技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等方面的成果，使制造過程中沒有或極少產(chǎn)生廢料和污染物的工藝或制造系統(tǒng)的綜合集成生態(tài)型制造技術(shù)。綠色制造模式是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的制造模式。

綠色制造主要體現(xiàn)在：

（1）綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)：使產(chǎn)品在生命周期內(nèi)都符合環(huán)保、健康、能耗低、資源利用率高的要求。

（2）綠色生產(chǎn)過程：在整個(gè)制造過程，對(duì)環(huán)境負(fù)面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高。綠色制造技術(shù)主要包含了綠色資源、綠色生產(chǎn)過程和綠色產(chǎn)品三方面的內(nèi)容。

（3）產(chǎn)品的回收和循環(huán)再利用：如生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)。它主要包括生產(chǎn)系統(tǒng)工廠－－致力于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和材料處理、加工及裝配等階段，恢復(fù)系統(tǒng)工廠－－對(duì)產(chǎn)品（材料使用）生命周期結(jié)束時(shí)的材料處理循環(huán)再利用。

八、現(xiàn)代化機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)主要有哪些？（10分）現(xiàn)代化機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

一、制造自動(dòng)化系統(tǒng)開放式智能體系結(jié)構(gòu)

目標(biāo)是使制造系統(tǒng)具備自組織和并行作用的能力，充分利用分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，使制造自動(dòng)化向柔性化、集成化、智能化和全球化方向發(fā)展。

二、智能4M系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究

智能4M系統(tǒng)就是將建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、測(cè)量(Measuring)、機(jī)器人操作(Manipulation)四者一體化的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)建模、加工、測(cè)量、裝夾、操作的一體化，其目的是實(shí)現(xiàn)快速制造、快速檢測(cè)、快速響應(yīng)和快速重組。

三、制造自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化理論與調(diào)度方法

制造系統(tǒng)是一類離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(Discrete Event Dynamic System，DEDS)，其物流、信息流以及各種資源的規(guī)則、調(diào)度和控制等有獨(dú)特的要求。對(duì)這類系統(tǒng)的更精確的描述、分析和控制，需要在離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論方面進(jìn)一步突破。同時(shí)，由于實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的制造哲理和管理策略，如虛擬企業(yè)、敏捷制造、精益生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)等，作為先進(jìn)制造模式賴以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之一，生產(chǎn)組織與過程優(yōu)化中決策調(diào)度的成功與否對(duì)上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有著最為直接的影響。

四、面向制造自動(dòng)化的虛擬制造技術(shù)研究

虛擬制造關(guān)鍵技術(shù)的研究可分為四個(gè)層次，即：虛擬制造哲理研究、虛擬制造技術(shù)層、虛擬制造原型系統(tǒng)層，虛擬制造集成開發(fā)平臺(tái)層。虛擬制造哲理的研究為制造企業(yè)敏捷制造提供指導(dǎo)思路，在信息集成基礎(chǔ)上，通過組織管理、技術(shù)、資源和人機(jī)集成實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)過程的集成。

五、CAD／CAPP／CAM一體化技術(shù)的研究

CAD／CAPP／CAM 一體化是一項(xiàng)綜合性的高新技術(shù)，當(dāng)前正朝著集成化、智能化，可視化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展．主要研究?jī)?nèi)容有：CAD系統(tǒng)面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，充分考慮產(chǎn)品信息的繼承性，滿足并行設(shè)計(jì)的要求，CAD與產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化相結(jié)合，產(chǎn)品模型的可轉(zhuǎn)換性，面向全國(guó)乃至全球的產(chǎn)品信息編碼系統(tǒng)等方面的研究：具有很好的可移植性和自組織性的軟件系統(tǒng)、智能化CAD系統(tǒng)的研究，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究．CAD／CAPP／CAM一體化技術(shù)一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容就是CAPP技術(shù)的研究，主要有；基于并行工程的CAPP技術(shù)；虛擬制造模式下CAPP技術(shù)：基于PDM的CAD／CAPP/CAM集成系統(tǒng)；面向CIMS／CAPP集成開發(fā)平臺(tái)等。

六、面向制造自動(dòng)化的數(shù)控技術(shù)的研究

數(shù)控技術(shù)是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)及關(guān)鍵單元技術(shù)，又是精密、高效、高可靠性加工技術(shù)的支撐，它正朝著集成化和實(shí)用化方向發(fā)展。對(duì)數(shù)控技術(shù)的研究與開發(fā)重點(diǎn)是：開放性結(jié)

構(gòu)系統(tǒng)的發(fā)展，采用新元件、新工藝不斷改善和擴(kuò)展以高精、高速、高效為代表的功，改善和發(fā)展伺服技術(shù)，采用通信技術(shù)，研制開發(fā)超精數(shù)控系統(tǒng)等。

七、柔性制造技術(shù)和智能制造技術(shù)的研究

柔性制造系統(tǒng)的理論和技術(shù)所涉及領(lǐng)域很廣，主要包括：生產(chǎn)調(diào)度理論與算法的研究，主要涉及數(shù)學(xué)規(guī)劃、圖論、對(duì)策論、排隊(duì)論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、Petri網(wǎng)理論等應(yīng)用數(shù)學(xué) 理論及方法；計(jì)算機(jī)通信及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究；計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究；生產(chǎn)組織及控制模式理論和技術(shù)的研究，主要涉及動(dòng)態(tài)邏輯單元重構(gòu)理論、多黑板結(jié)構(gòu)模型的智能單元控

制理論、系統(tǒng)擾動(dòng)及再調(diào)度理論和技術(shù)、JIT技術(shù)、開放式體系結(jié)構(gòu)等；制造資源控制管理理論和技術(shù)的研究，主要涉及刀具管理理論及技術(shù)、加工設(shè)備的實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)如AGV、立體倉(cāng)庫(kù)等的控制技術(shù)。

八、機(jī)器人化制造技術(shù)的研究

機(jī)器人是一種高度柔性化的自動(dòng)化設(shè)備，未來的典型制造工廠將是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的包含多個(gè)機(jī)器人加工單元的分布式自主制造系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人(IR)、智能加工中心(IMC)、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)、自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV)均被視為“智能機(jī)器”，這些智能機(jī)器依據(jù)不同的要求有機(jī)地組成機(jī)器人化制造單元，實(shí)現(xiàn)多元化產(chǎn)品生產(chǎn)。

九、先進(jìn)制造智能傳感與檢測(cè)的研究

智能傳感與檢測(cè)研究主要包括智能傳感器、智能傳感和檢測(cè)技術(shù)以及光纖傳感技術(shù)等方面的研究。

智能傳感器主要功能為：感知環(huán)境條件的變化，并進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)充，通過雙向通信，以一種可以理解和接受的格式及執(zhí)行機(jī)構(gòu)或控制器等與其他系統(tǒng)連接，對(duì)白身進(jìn)行檢測(cè)式診斷，實(shí)現(xiàn)智能決策。

光纖傳感技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容為：光波調(diào)制原理、調(diào)制光波信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、多傳感器復(fù)用技術(shù)、多傳感器網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、光纖傳感技術(shù)與光纖通信技術(shù)的結(jié)合原理和方法等。