第一篇：先進(jìn)制造技術(shù)

姓名：趙勝利

洛陽理工學(xué)院

先 進(jìn) 制 造 技 術(shù)

專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù) 班級(jí)：Z15025937 簡述先進(jìn)制造工藝的定義與特點(diǎn)

一、引言

先進(jìn)制造技術(shù)AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集機(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)，它是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)技術(shù)之一。先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)為提高競爭力以適應(yīng)時(shí)代的要求而形成的-一個(gè)高新技術(shù)群，經(jīng)過發(fā)展，已形成了完整的體系結(jié)構(gòu)。先進(jìn)制造技術(shù)是當(dāng)今生產(chǎn)力的主要構(gòu)成因素，是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱。論文大全。它擔(dān)負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)各部門和學(xué)技術(shù)的各個(gè)學(xué)科提供裝備、I 具和檢測儀器的重要任務(wù)，成為國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)賴以生存和發(fā)展的重要手段。尤其是些尖端科技，如航空、航天、微電子、光電子、激光、分子生物學(xué)和核能等等技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，如果沒有先進(jìn)制造技術(shù)作為基礎(chǔ)，是不可能實(shí)現(xiàn)的。

二、先進(jìn)制造技術(shù)的起源

“先進(jìn)制造技術(shù)”一詞源于美國。二戰(zhàn)結(jié)束之前的制造技術(shù)，可以統(tǒng)稱為傳統(tǒng)的制造技術(shù)，美國制造業(yè)在第二次世界大戰(zhàn)以后，在當(dāng)時(shí)國際環(huán)境背景下得到了空前的發(fā)展，并形成了支強(qiáng)大的研究開發(fā)力量，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)和學(xué)研究的重要性，忽視制造技術(shù)的發(fā)展。至20 世紀(jì)70 年代，隨著日、德經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，美國制造業(yè)遇到了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，汽車業(yè)等行業(yè)的霸主地位，遇到了強(qiáng)有力的沖擊，出口產(chǎn)品的競爭力大大落后于日、德，美國經(jīng)濟(jì)滯脹，發(fā)展緩慢。而日本在過去幾十年內(nèi)不斷主動(dòng)地采用制造新技術(shù)，已使其成為制造業(yè)公認(rèn)的世界領(lǐng)。在此背景下,美國反思了制造技術(shù)同國民經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與國力的至關(guān)重要的相互依賴關(guān)系，強(qiáng)調(diào)了制造技術(shù)的重要性，明確了社會(huì)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的關(guān)鍵是技術(shù)的重要性，制定了國家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃，并對(duì)其技術(shù)政策作了重大調(diào)整。與此同時(shí)，以計(jì)算機(jī)為中心的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，也全面推動(dòng)了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展。由于經(jīng)濟(jì)和增強(qiáng)國防的需要，在劇烈的市場競爭的刺激F,各個(gè)國家和地區(qū)紛紛將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與新發(fā)展起來的科技成就相結(jié)合，先進(jìn)制造技術(shù)的概念逐步形成并發(fā)展。

三、先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵

先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械、信息、材料及現(xiàn)代管理技術(shù)等方面最新的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理及售后服務(wù)的制造全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的前沿制造技術(shù)的總稱。從本質(zhì)上:可以說，先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)等的有機(jī)融合。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)比較起來，當(dāng)代先進(jìn)的制造技術(shù)以其高效率、高質(zhì)量和對(duì)于市場變化的快速響應(yīng)能力為主要特征。它貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過程，成為“市場一產(chǎn)品設(shè)計(jì)一制造一市場”的大系統(tǒng)。而傳統(tǒng)制造工程一般單指加工過程。先進(jìn)制造技術(shù)充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等的最新成果，各專業(yè)、學(xué)科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。它是技術(shù)、組織與管理的有機(jī)集成，特別重視制造過程組織和管理體制的簡化及合理化。先進(jìn)制造技術(shù)又可看作是硬件、軟件、人和支持網(wǎng)絡(luò)(技術(shù)的與社會(huì)的)綜合與統(tǒng)一。先進(jìn)制造技術(shù)并不追求高度自動(dòng)化或計(jì)算機(jī)化，而是通過強(qiáng)調(diào)以人為中心，實(shí)現(xiàn)自主和自律的統(tǒng)一，最大限度地發(fā)揮人的積極性、創(chuàng)造性和相互協(xié)調(diào)性。先進(jìn)制造技術(shù)高度開放、具有高度自組織能力的系統(tǒng)，通過大力協(xié)作，充分、合理地利用全球資源，不斷生產(chǎn)出最具競爭力的產(chǎn)品。先進(jìn)制造技術(shù)的目的在于能夠以最低的成本、最快的速度提供用戶所希望的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

四、先進(jìn)制造技術(shù)的主要內(nèi)容

信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的兩個(gè)支柱,而現(xiàn)代管理技術(shù)要以先進(jìn)制造哲理為基礎(chǔ)。不同的時(shí)代具有不同的消費(fèi)需求和科學(xué)技術(shù)，不同的消費(fèi)需求和科學(xué)技術(shù)又會(huì)產(chǎn)生不同的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)方式，進(jìn)而要求不同的管理與之相適應(yīng)。先進(jìn)制造哲理與信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是必然產(chǎn)生的生產(chǎn)模式。先進(jìn)制造哲理、現(xiàn)代管理技術(shù)與先進(jìn)生產(chǎn)模式三位一體，共同構(gòu)成了先進(jìn)制造技術(shù)生長的軟環(huán)境。自20 世紀(jì)90 年代以來，人1門在總結(jié)GT、FMS、JIT、MRPII、CIMS等生產(chǎn)模式經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,提出了許多新的制造概念和生產(chǎn)模式。例如，以組成多功能協(xié)同小組工作模式為特征的并行工程(CE)，以簡化組織和強(qiáng)調(diào)人的能動(dòng)性為核心的精益生產(chǎn)(LP),以動(dòng)態(tài)多變的且織結(jié)構(gòu)和充分發(fā)揮技術(shù)、組織人員的2 度柔性集成為主導(dǎo)的敏捷制造(AM)。先進(jìn)工程設(shè)計(jì)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。論文大全。產(chǎn)品生產(chǎn)首先從工程設(shè)計(jì)開始。工程設(shè)計(jì)包括需求分析、產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等

內(nèi)容。工程設(shè)計(jì)結(jié)果直接影響產(chǎn)品的功能、怕能、質(zhì)量、制造成本與交貨期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段決定了產(chǎn)品生產(chǎn)成本的70%-80%。先進(jìn)制造工藝是先進(jìn)制造技術(shù)的核心和基礎(chǔ)。按照設(shè)計(jì)方案，將原材料轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品的過程，稱為制造工藝過程。論文大全。為實(shí)現(xiàn)這一過程，需要采用各種有效的制造工藝方法對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、成本、生產(chǎn)周期等具有重要影響的因素實(shí)施有效控制。先進(jìn)制造技術(shù)的支撐技術(shù)是指支持主體技術(shù)(設(shè)計(jì)和制造工藝)發(fā)展所需的技術(shù)、工具、手段和系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)技術(shù)，它包括信息技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)框架、機(jī)床和工具技術(shù)、傳感與控制技術(shù)等。

五、先進(jìn)制造工藝的發(fā)展趨勢

先進(jìn)制造技術(shù)的-一個(gè)重要發(fā)展趨勢是工藝設(shè)計(jì)從經(jīng)驗(yàn)判斷走向定量分析，其方法就是將 數(shù)值模擬技術(shù)與物理模擬和人工智能技術(shù)相結(jié)合，確定工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝方案，預(yù)測加工 質(zhì)量，使生產(chǎn)過程從“理論-實(shí)驗(yàn)-生產(chǎn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄碚?計(jì)算機(jī)模擬-生產(chǎn)”。隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、數(shù)字化信息處理技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)的溶入，促使制造技術(shù)向著工藝高效化，控制數(shù)字化、智能化以及生產(chǎn)過程機(jī)器人化方向發(fā)展，如下幾點(diǎn)有待攻破：(1)制造系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，為滿足制造系統(tǒng)敏捷性、快速響應(yīng)和快速重組的能力，必須借鑒信息科學(xué)、生命科學(xué)和社會(huì)科學(xué)等多學(xué)科的研究成果,探索制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)、制造模式和制造系統(tǒng)有效的運(yùn)行機(jī)制。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運(yùn)行狀況是制造系 統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標(biāo)。制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)不僅對(duì)制造企業(yè)的敏捷性和對(duì)需求 的響應(yīng)能力及可重組能力有重要意義，而且對(duì)制造企業(yè)底層生產(chǎn)設(shè)備的柔性和可動(dòng)態(tài)重組能 力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統(tǒng)，以滿足制造系統(tǒng)新的要求。(2)為支持快速敏捷制造，幾何知識(shí)的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)和制造的 關(guān)鍵問題。例如在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD / CAM)集成、坐標(biāo)測量(CMM)和機(jī)器人學(xué)等方面，在三維現(xiàn)實(shí)空間(3-Real Space)中，都存在大量的幾何算法設(shè)計(jì)和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計(jì)算和幾何推理問題;在測量和機(jī)器人路徑規(guī)劃及零件的尋位(如Localizat ion)等方面，存在C-空間(配置空間Configuration Space)的幾何計(jì)算和兒何推理問題;在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機(jī)器人多指抓取規(guī)劃、裝配運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和操作規(guī)劃方面則需要在旋量空間(Screw Space)進(jìn)行幾何推理。制造過程中物理和力學(xué)現(xiàn)象的幾何化研究形成了制造科學(xué)中幾何計(jì)算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進(jìn)一步突破，當(dāng)前一門新學(xué)科--計(jì)算機(jī)幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。(3)在現(xiàn)代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產(chǎn)業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的 驅(qū)動(dòng)因素。提高制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。由于制造系 統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量的多 維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結(jié)構(gòu)模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數(shù)據(jù)的制造知識(shí)庫管理等方面，都還有待進(jìn)一步突破。

(4)各種人工智能工具和計(jì)算智能方法在制造中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了制造智能的發(fā)展。一類 基于生:物進(jìn)化算法的計(jì)算智能I 具，在包括調(diào)度問題在內(nèi)的組合優(yōu)化求解技術(shù)領(lǐng)域中受到越來越普遍的關(guān)注，有望在制造中完成組合優(yōu)化問題時(shí)的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規(guī)模的制約。制造智能還表現(xiàn)在: 智能調(diào)度、智能設(shè)計(jì)、智能加工、機(jī)器人學(xué)、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。這些問題是當(dāng)前產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學(xué)的重要基礎(chǔ)性問題。這些問題的重點(diǎn)突破，可以形成產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究體系。

1.采用模擬技術(shù)，成形、改性與加工是機(jī)械制造工藝的主要工序，是將原材料(主要是金屬材料)制造加工成毛坯或零部件的過程。這些工藝過程特別是熱加工過程是極其復(fù)雜的高溫、動(dòng)態(tài)、瞬時(shí)過程，其間發(fā)生一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)、治金變化，這些變因而多年來，熱加工工藝設(shè)計(jì)只能化不僅不能直接觀察，間接測試也十分困難，憑“經(jīng)驗(yàn)”。近年來，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代測試技術(shù)形成的熱加工工藝模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)風(fēng)靡全球，成為熱加工各個(gè)學(xué)科最為熱門的研究熱點(diǎn)和跨世紀(jì)的技術(shù)前沿。應(yīng)用模擬技術(shù)，可以虛擬顯示材料熱加工(鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、注塑等)的工藝過程，預(yù)測工藝結(jié)果(組織性能質(zhì)量)，并通過不同參數(shù)比較以優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，確保大件一次制造成功;確保成批件一次試模成功。模擬技術(shù)同樣已開始應(yīng)用于機(jī)械加工、特種加工及裝配過程，并已向擬實(shí)制造成形的方向發(fā)展，成為分散網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化制造及制造全球化的技術(shù)基礎(chǔ)。2.成形精度向近無余量方向發(fā)展

毛坯和零件的成形是機(jī)械制造的第一道工序。金屬毛坯和零件的成形一般有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和軋材下料五類方法。隨著毛坯精密成形工藝的發(fā)展，零件成形的型成形的形狀尺寸精度正從近凈成形(Near Net Shape Forming)向凈即近無余量成形方向發(fā)展?！懊鳌迸c“零件”的界成形(Net Shape Forming :限越來越小。有的毛坯成形后，已接近或達(dá)到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可裝配。主要方法有多種形式的精鑄、精鍛、精神、冷溫?cái)D壓、精焊接及切割。如在汽車生產(chǎn)中，“接近零余量的敏捷及精密沖壓系統(tǒng)”及“智能電阻焊系統(tǒng)”正在研究開發(fā)中。

4.機(jī)械加工向超精密、超高速方向發(fā)展超精密加工技術(shù)目前已進(jìn)入納米加工時(shí)代，加工精度達(dá)0.025p m,表面粗糙度達(dá)0.0045p m。精切削加工技術(shù)由目前的紅處波段向加工可見光波段或不可見紫外線和X 射線波段趨近;超精加工機(jī)床向多功能模塊化方向發(fā)展;超精加工材料由金屬擴(kuò)大到非金屬。目前起高速切削鋁合金的切削已超過1600m/min;鑄鐵為1500m/min;超高速切削已成為解決一些難加工材料加工問題的一條途徑。

5.采用新型能源及復(fù)合加工。解決新型材料的加工和表面改性難題激光、電子束、離子束、分子束、等離子體、微波、超聲波、電液、電磁、高壓水射流等新型能源或能源載體的引入，形成了多咱嶄新的特種加工及高密度能切割、焊接、熔煉、鍛壓、熱處理、表面保護(hù)等加工工藝或復(fù)合工藝。其中以多種形式的激光加工發(fā)展最為迅速。這些新工藝不僅提高了加工效率和質(zhì)量，同時(shí)還解決了超硬材料、高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷等新型材料的加工難題。

6.采用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工藝過程的優(yōu)化控制微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)與工藝設(shè)備相結(jié)合，形成了從單機(jī)到系統(tǒng)，從剛性到柔性，從簡單到復(fù)雜等不同檔次的多種自動(dòng)化成形加工技術(shù)，使工藝過程控制方式發(fā)生質(zhì)的變化，其發(fā)展歷程及趨勢為:1)應(yīng)用集成電路、可編程序控制器、微機(jī)等新型控制元件、裝置實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的單機(jī)、生產(chǎn)線或系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。2)應(yīng)用新型傳感、無損檢測、理化檢驗(yàn)及計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)，實(shí)時(shí)測量并監(jiān)控工藝過程的溫度、壓力、形狀、尺寸、位移、應(yīng)力、應(yīng)變、振動(dòng)、聲、像、電、磁及合金與氣體的成分、組織結(jié)構(gòu)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在線測量、測試技術(shù)的電子化、數(shù)字化、計(jì)算機(jī)及工藝參數(shù)的閉環(huán)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。3)將計(jì)算機(jī)輔助工藝編程(CAPP)、數(shù)控、CAD/CAM、機(jī)器人、自動(dòng)化搬運(yùn)倉儲(chǔ)、管理信息系統(tǒng)(MIS)等自動(dòng)化單元技術(shù)綜合用于工藝設(shè)計(jì)、加工及物流過程，形成不同檔次的柔性自動(dòng)化系統(tǒng);數(shù)控加工、加工中心(MC)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造島(FMI)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)和柔性生產(chǎn)線(FTL),及至形成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)和智能制造系統(tǒng)(IMS)。

7.采用清潔能源及原材料、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)機(jī)械加工過程產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲、振動(dòng)、熱輻射等，勞動(dòng)條件繁重危險(xiǎn)，已不適應(yīng)當(dāng)代清潔生產(chǎn)的要求。近年來清潔生產(chǎn)成為加工過程的一個(gè)新的目標(biāo)，除搞好三廢治理外，重在從源頭抓起，杜絕污染的產(chǎn)生。其途徑之一為:一是采用清潔能源，如用電加熱代替燃煤加熱鍛坯，用電熔化代替焦炭沖天爐熔化鐵液;二是采用清潔的工藝材料開發(fā)新的工藝方法，如在鍛造生產(chǎn)中采用非石墨型潤滑材料，在砂型鑄造中采用非煤粉型砂;三是采用新結(jié)構(gòu)，誠少設(shè)備的噪聲和振動(dòng)。如在鑄造生產(chǎn)中，噪聲極大的震擊式造型機(jī)已被射壓、靜壓造型機(jī)所取代。在模鍛生產(chǎn)中，噪聲大且耗能多的模鍛錘，已逐漸被電液傳動(dòng)的曲柄熱模鍛壓力機(jī)、高能螺旋壓力機(jī)所取代。在清潔生產(chǎn)基礎(chǔ)上，滿足產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到使用乃至回收和廢棄處理的整個(gè)周期都符合特定的環(huán)境要求的“綠色制造”將成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征。

國內(nèi)外先進(jìn)制造工藝技術(shù)的定義，發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

伴隨著世界經(jīng)濟(jì)日益國際化，更兼并著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與突飛猛進(jìn)，工業(yè)化的發(fā)展程度，成為一個(gè)國家在世界地位中凸顯的重要標(biāo)志之一，為此,先進(jìn)技術(shù)則成為此領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)重要技術(shù)之一。尤其高效高質(zhì)量制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、造船、模具制造業(yè)、特殊材料加工以及航空航天、國防事業(yè)等。先進(jìn)制造技術(shù)逐步成為衡量一國家工業(yè)化的核心標(biāo)志，并對(duì)一個(gè)國家的、經(jīng)濟(jì)、航空航天、國防事業(yè)作出重大貢獻(xiàn)。并逐步成為推動(dòng)世界先進(jìn)技術(shù)向高端技術(shù)發(fā)展重要標(biāo)志。機(jī)械制造工藝是將各種原材料通過改變其形狀、尺寸、性能或相對(duì)位置，使之成為成品或半成品的方法和過程。機(jī)械制造工藝流程是由原材料和能源的提供、毛坯和零件成形、機(jī)械加工以先進(jìn)制造工藝加工制造出的產(chǎn)品質(zhì)量高、性能好、尺寸精確、表面光潔、組織致密、無缺陷雜質(zhì)、使用性能好、使用壽命和可靠性高。與傳統(tǒng)制造工藝相比，先進(jìn)制造工藝可極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，大大降低了操者的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。低耗先進(jìn)制造工藝可大大節(jié)省原材料消耗，降低能源消耗，提高了對(duì)日益枯竭的自然資源的利用率。應(yīng)用先進(jìn)制造工藝可做到零排放或少排放，生產(chǎn)過程不污染環(huán)境，符合日益增長的環(huán)境保護(hù)要求。、材料改性與處理、裝配與包裝、質(zhì)量檢測與控制等多個(gè)工藝環(huán)節(jié)組成。

目前對(duì)于先進(jìn)制造技術(shù)尚未有一明確的定義。改進(jìn)、提高信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其運(yùn)用于產(chǎn)造業(yè)不斷吸收、品設(shè)計(jì)、加工、檢測、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品銷售、使用、回收等制造全過程技術(shù)的總稱。縱觀歷史，現(xiàn)代制造技術(shù)形成和發(fā)展至今也只有是近十年間的事。上世紀(jì)，美國的一批學(xué)者不斷鼓吹美國已進(jìn)入”后工業(yè)化社會(huì)”,把傳統(tǒng)的制造業(yè)視為”夕陽工業(yè)”，因而制造技術(shù)的發(fā)展受到極大的阻礙。然而由于美國根據(jù)本國面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，對(duì)其制造業(yè)存在的問題進(jìn)行了深刻反省，重新認(rèn)識(shí)到制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用。此時(shí)，由于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，也全面推動(dòng)了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展。于是，先進(jìn)制造技術(shù)的概念逐步形成。而我國，機(jī)械科學(xué)研究院提出了多層次技術(shù)群構(gòu)成的先進(jìn)制造技術(shù)體系。第一個(gè)層次是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)，它是先進(jìn)制造技術(shù)的核心。第二個(gè)層次是新型的制造單元技術(shù)。這是在市場需求及新興產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，制造技術(shù)與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學(xué)、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代管理等高新技術(shù)結(jié)合而形成的嶄新制造技術(shù)。2先進(jìn)制造技術(shù)現(xiàn)狀

我國工業(yè)化發(fā)展程度較世界先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家相比,起步晚，創(chuàng)新程度低,體系薄弱，突入比例相對(duì)較少，人類資源地下，相比其他發(fā)達(dá)國家而言，落后程度甚至超過數(shù)十年，為此,我國在改革開放三十年以來，不斷大力發(fā)展生產(chǎn)力，力求科技創(chuàng)新，認(rèn)真汲取國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，來彌補(bǔ)我們先天的不足，所以有了，十五、十一五、十.二五等長期的規(guī)劃目標(biāo)為基準(zhǔn)，為邁向世界先進(jìn)制造技術(shù)大國強(qiáng)國而分發(fā)。相對(duì)我國而言，國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造技術(shù)相當(dāng)先進(jìn)。并把先進(jìn)制造技術(shù)作為國家級(jí)關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。盡管決定國家綜合競爭力的因素有多種，但制造業(yè)的基礎(chǔ)地位不能忽視。20 世紀(jì)90 年代以來，各發(fā)達(dá)國家，如美國、日本、歐共體、德國等都針對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的研發(fā)提出了國家級(jí)發(fā)展計(jì)劃，旨在提高本國制造業(yè)的國際競爭能力。如網(wǎng)絡(luò)化制造作為未來的重要的制造模式，已經(jīng)引起各國政府、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)界的廣泛重視。20 世紀(jì)90 年代初,美國政府提出”先進(jìn)制造技術(shù)”計(jì)劃，將基于信息高速公路的敏捷制造作為美國21世紀(jì)的制造戰(zhàn)略?？傊?，工業(yè)化國家大都把先進(jìn)制造技術(shù)作為本國的科技優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域和高技術(shù)的實(shí)施重點(diǎn);發(fā)展中國家也十分重視制造業(yè)信息化，都把信息技術(shù)作為改造傳統(tǒng)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要戰(zhàn)略;新興工業(yè)化國家希望通過加快制造業(yè)信息化，躋身世界先進(jìn)行列,我國以及眾多發(fā)展中國家也希望以信息化推進(jìn)工業(yè)化，以縮小與先進(jìn)國家的差距。自建國以來，尤其是改革開放以來，我國機(jī)械制造業(yè)得到了迅速地發(fā)展。機(jī)械工業(yè)是我國工業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)之一。20 世紀(jì)70 年代以前，產(chǎn)品的技術(shù)相對(duì)比較簡單，一個(gè)新產(chǎn)品上市，很快就會(huì)有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀(jì)80 年代以后，隨著市場全球化的進(jìn)-步發(fā)展，市場競爭變得越來越激烈。20 世紀(jì)90 年代初，隨著CIMS 技術(shù)的大力推廣應(yīng)用，包活有CIMS實(shí)驗(yàn)工程中心和7 個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內(nèi)，部署了CIMS 的若干研究I 頁F 1，諸如CIMS軟件工程與標(biāo)準(zhǔn)化、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS 總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、C藝設(shè)計(jì)自動(dòng)化、柔性制造技術(shù)、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進(jìn)展。但因大部分大型機(jī)械制造企業(yè)和絕大部分中小型機(jī)械制造企業(yè)主要限于CAD 和管理信息系統(tǒng)，底層基礎(chǔ)自動(dòng)化還十分薄弱，數(shù)控機(jī)床由于編程復(fù)雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與L業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在-一個(gè)階段性的整體上的差距。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，普遍采用計(jì)算機(jī)軒甫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)2.國外先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù);在加工技術(shù)方面，已實(shí)現(xiàn)了底層(車間層)的自動(dòng)化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV)等.近10 余年來，發(fā)達(dá)國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動(dòng)化方面尋找出路，提出了-一系列新的制造系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。先進(jìn)制造技術(shù)的組成先進(jìn)制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工I 藝方法，而是橫跨多個(gè)學(xué)科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個(gè)產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計(jì)、C藝、加工自動(dòng)化、管理以及特種加工等多個(gè)領(lǐng)域，并逐步融合與集成。

發(fā)展

當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢大致有以下幾個(gè)方面: l、信息技術(shù)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展起著越來越重要的作用

2、設(shè)計(jì)技術(shù)不斷現(xiàn)代化

3、成形及改進(jìn)制造技術(shù)向精密、精確、少能耗、無污染方向發(fā)展

4、加工制造技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展

5、工藝由技藝發(fā)展為工程科學(xué)，工藝模擬技術(shù)得到迅速發(fā)展

6、專業(yè)、學(xué)科間的界限逐漸淡化、消失

7、綠色制造將成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征。

8、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來越多的應(yīng)用

9、信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，先進(jìn)制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展，造業(yè)在 經(jīng)歷了少品種小批量--少品種大批量、--多品種小批量生產(chǎn)模式的過渡后，先進(jìn)制造模式必將獲得不斷發(fā)展。

三我國先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國先進(jìn)制造技術(shù)借鑒了國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)得到了迅速發(fā)展并且形成lee 自己的方向與目標(biāo)，具體如下所述:(一)精密化

精密加工、特種加T、超精密加工技術(shù)、微型機(jī)械是現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。(二)自動(dòng)化

自動(dòng)化技術(shù)自20 世紀(jì)初出現(xiàn)以后，經(jīng)歷了由剛性自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化的發(fā)展過程，自動(dòng) 化技術(shù)的成功應(yīng)用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人去完成危險(xiǎn)場合的工作。在未來的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施過程中，將更加重視人在自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用。(三)信息化

信息、物質(zhì)和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。(四)柔性化

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。(五)集成化

集成是綜合自動(dòng)化的-一個(gè)重要特征。集成化的目的是實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成，同時(shí)還要強(qiáng)調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運(yùn)行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運(yùn)行機(jī)制、管理模式都與人有關(guān)，因此在技術(shù)上集成的同時(shí)，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)管理與人的集成。(六)智能化

智能化是制造技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。智能制造技術(shù)(TMT)是將人工智能獨(dú)入制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，在整個(gè)制造過程中貫徹智力活動(dòng)，使系統(tǒng)柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動(dòng)，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動(dòng)，在制造過程中系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)，在受到外界干擾或半個(gè)世紀(jì)來，我國機(jī)械制造業(yè)雖然從無到有，從小到大取得了較快的發(fā)展，但與西方先進(jìn)工業(yè)國家相比還存在這明顯的差距，主要表現(xiàn)在如下方面:(1)產(chǎn)品檔次低，高水平產(chǎn)品所占比例小目前我國機(jī)械工業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)水平的不到5%，達(dá)到上世紀(jì)90 年代國際先進(jìn)水平的占25%，答到80 年代水平的占40%。我國大中型企業(yè)生產(chǎn)的2000 多種主導(dǎo)產(chǎn)品的平均生命周期為10.5 年，而美國-一般僅有3-4 年。美國制造業(yè)的新產(chǎn)品的貢獻(xiàn)率已達(dá)到國目前，我國大部分企業(yè)的生產(chǎn)管理依舊停留在過去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)管理方式上,現(xiàn)金管理模式和手段未能得到實(shí)施。目前我國制造企業(yè)的技術(shù)水平與國先進(jìn)水平相比較，從總體上看差距達(dá)20年左右。

結(jié)合我國基本國情，解決我國先進(jìn)制造技術(shù)目前問題應(yīng):(1)提高認(rèn)識(shí)，全面規(guī)劃，力促先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。(2)深化科技體制改革，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新體系的建設(shè)。

(3)將引進(jìn)消化國外先進(jìn)制造技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合。(4)大力發(fā)展先進(jìn)高新制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。

(5)積極培養(yǎng)創(chuàng)造性人才，努力提高制造業(yè)的全員素質(zhì)。

國內(nèi)外特種加工技術(shù)的最新發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展(和科學(xué)實(shí)驗(yàn))的需要，許多領(lǐng)域要求尖端科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品向高精度、高性能、小型化等方向發(fā)展，使用的材料越來越難加工，硬度高、脆性好的難切削材料應(yīng)用 日益廣泛，一些制造精密形狀復(fù)雜和結(jié)構(gòu)特殊的零件需求也在日益增加，對(duì)加工制造技術(shù)提 出了更高的要求，傳統(tǒng)加工由于自身的加工特點(diǎn)，致使其已經(jīng)不能完全滿足加工需要這時(shí)，一種新的加工方法特種加工技術(shù)的出現(xiàn)填補(bǔ)了這一空缺。所謂特種加工，是指一種利用化學(xué) 電聲光能對(duì)金屬或非金屬材料進(jìn)行加工的方法，特別適用于加工復(fù)雜微細(xì)表面和低剛度零件 其工作原理不同于傳統(tǒng)的機(jī)械切削方法即加工過程中工件具之間沒有明顯的切削力，工具材料的硬度也可以低于工件材料的硬度特種加工技術(shù)在國內(nèi)外各行各業(yè)的應(yīng)用中取得了巨成效，它們有著各自的特點(diǎn)使特殊材料或特殊結(jié)構(gòu)工件的加工工藝性發(fā)生了根本變化，解決了傳統(tǒng)加工方法所遇到的一些難題，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的重要加工手段和關(guān)鍵制造技術(shù).1.特種加工的發(fā)展

特種加工是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的，由于材料科學(xué)、高新技術(shù)的發(fā)展和激烈的市場競爭、發(fā)展尖端國防及科學(xué)研究的急需，不僅新產(chǎn)品更新?lián)Q代日益加快，而且產(chǎn)品要求具有很高的強(qiáng)度重量比和性能價(jià)格比，并正朝著高速度、高精度、高可靠性、耐腐蝕、高溫高壓、大功率、尺寸大小兩極分化的方向發(fā)展。為此，各種新材料、新結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的精密機(jī)械零件大量涌現(xiàn)，對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、尺寸或微小或特大、精密零件的加工;薄壁、彈性元件等剛度、特殊零件的加工等。對(duì)此，采用傳統(tǒng)加工方法十分困難，甚至無法加工。于是，人們一方面通過研究高效加工的刀具和刀具材料、自動(dòng)優(yōu)化切削參數(shù)、提高刀具可靠性和在線刀具監(jiān)控系統(tǒng)、開發(fā)新型切削液、研制新型自動(dòng)機(jī)床等途徑，進(jìn)一步改善切削狀態(tài)，提高切削加工水平，并解決了一些問題;另一方面，則沖破傳統(tǒng)加工方法的束縛，不斷地探索、尋求新的加工方法，于是一種本質(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)加工的特種加工便應(yīng)運(yùn)而生，并不斷獲得發(fā)展。后來，由于新穎制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們就從廣義上來定義特種加工，即將電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統(tǒng)加工方法統(tǒng)稱為特種加工。特種加工的特點(diǎn)與廣泛應(yīng)用已經(jīng)引起了機(jī)械制造工藝技術(shù)領(lǐng)域的很多變革:(1)提高了材料的可加工性，材料的可加工性不再與硬度、強(qiáng)度、脆性等直接關(guān)系;(2)改變了零件的傳統(tǒng)加工工藝路線，不必考慮淬火安排的前后問題;一些分體加工可以采用整體結(jié)構(gòu);(3)改變了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)(4)對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性重新評(píng)價(jià)，方孔窄縫并非不允許出現(xiàn)。

雖然特種加工已解決了傳統(tǒng)機(jī)械切削方法所遇到的諸多問題，在提高加工能力、產(chǎn)品質(zhì) 量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益上顯示出巨大的優(yōu)越性，但目前仍存在一些問題，一些加工設(shè)備所 需投資大、使用維修費(fèi)用高、加工過程中廢液的排放不當(dāng)會(huì)造成環(huán)境污染、有些特種加工的加工精度及生產(chǎn)效率有待提高等。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特種加工技術(shù)作為對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械加工方法的有力補(bǔ)充，在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上，新的特種加工技術(shù)不斷完善和迅速發(fā)展其應(yīng)用前景及發(fā)展空間將更為廣闊。

當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢大致有以下幾個(gè)方面:

1、信息技術(shù)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展起著越來越重要的作用

2、設(shè)計(jì)技術(shù)不斷現(xiàn)代化

3、成形及改進(jìn)制造技術(shù)向精密、精確、少能耗、無污染方向發(fā)展

4、加工制造技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展

5、工藝曲技藝發(fā)展為工程科學(xué)，工藝模擬技術(shù)得到迅速發(fā)展

6、專業(yè)、學(xué)科間的界限逐漸淡化、消失

7、綠色制造將成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征。

8、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來越多的應(yīng)用

9、先進(jìn)制造生產(chǎn)模式信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，獲得不斷發(fā)展，造業(yè)在經(jīng)歷了少品種小批量--少品種大批量、--多品種小批量生產(chǎn)模式的過渡后，先進(jìn)制造模式必將獲得不斷發(fā)展。

三我國先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國先進(jìn)制造技術(shù)借鑒了國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)得到了迅速發(fā)展并且形成lee自己的方向與目標(biāo)，具體如下所述:(一)精密化

精密加工、特種加工、超精密加工技術(shù)、微型機(jī)械是現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。(二)自動(dòng)化

自動(dòng)化技術(shù)自20世紀(jì)初出現(xiàn)以后，經(jīng)歷了由剛性自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化的發(fā)展過程，自動(dòng)化技術(shù)的成功應(yīng)用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人去完成危險(xiǎn)場合的工作。在未來的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施過程中，將更加重視人在自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用。(三)信息化

信息、物質(zhì)和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。(四)柔性化

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。(五)集成化

集成是綜合自動(dòng)化的一個(gè)重要特征。集成化的目的是實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成，同時(shí)還要強(qiáng)調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運(yùn)行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運(yùn)行機(jī)制、管理模式都與人有關(guān)，因此在技術(shù)上集成的同時(shí)，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)管理與人的集成。

(六)智能化

智能化是制造技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。智能制造技術(shù)(IMT)是將人工智能融入制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，在整個(gè)制造過程中貫徹智力活動(dòng)，使系統(tǒng)柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動(dòng)，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動(dòng)，在制造過程中系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)，在受到外界干擾或內(nèi)部激勵(lì)能自動(dòng)調(diào)整其參數(shù)，以達(dá)到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。四我國先進(jìn)制造技術(shù)目前存在的問題和解決措施半個(gè)世紀(jì)來，我國機(jī)械制造業(yè)雖然從無到有，從小到大取得了較快的發(fā)展，但與西方先進(jìn)工業(yè)國家相比還存在這明顯的差距，主要表現(xiàn)在如下方面:(1)產(chǎn)品檔次低，高水平產(chǎn)品所占比例小目前我國機(jī)械工業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)水平的不到5%，達(dá)到上世紀(jì)90年代國際先進(jìn)水平的占25%，答到80年代水平的占40%。我國大中型企業(yè)生產(chǎn)的20(2)創(chuàng)新開發(fā)能力差，新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率低t 般僅有 3-4年。美OO多種主產(chǎn)品的平均生命周期為10.5年，而美國國制造業(yè)的新產(chǎn)品的貢獻(xiàn)率已達(dá)到國內(nèi)生產(chǎn)總值的52%。(3)專業(yè)化生產(chǎn)水平低我國基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)工藝專業(yè)化水平與國外先進(jìn)國家比較存在很大的差距。

(4)企業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)落后目前，我國大部分企業(yè)的生產(chǎn)管理依舊停留在過去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)管理方式上，現(xiàn)金管理模式和手段未能得到實(shí)施。

目前我國制造企業(yè)的技術(shù)水平與國先進(jìn)水平相比較，從總體上看差距達(dá) 20年左右。

結(jié)合我國基本國情，解決我國先進(jìn)制造技術(shù)目前問題應(yīng):(1)提高認(rèn)識(shí)，全面規(guī)劃，力促先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。(2)深化科技體制改革，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新體系的建設(shè)。

(3)將引進(jìn)消化國外先進(jìn)制造技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合。(4)大力發(fā)展先進(jìn)高新制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。

(5)積極培養(yǎng)創(chuàng)造性人才，努力提高制造業(yè)的全員素質(zhì)。為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括以下幾點(diǎn):(1)不斷改進(jìn)、提高高能束源品質(zhì)，并向大功率、高可靠性方向發(fā)展。(2)高能束流加工設(shè)備向多功能、精密化和智能化方向發(fā)展，力求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化的目的。擴(kuò)大應(yīng)用范圍，向復(fù)合加工方向發(fā)展。(3)不斷推進(jìn)高能束流加工新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的工程化和產(chǎn)業(yè)化工作。

逆向工程設(shè)計(jì)的最新國內(nèi)外進(jìn)展

一、逆向工程(ReverseEmgineerimg;RE)的概念

逆向工程產(chǎn)生于2 0世紀(jì)8 0年代末至9 0年代初，廣義上，逆向工程可以分為實(shí)物逆向、軟件逆向和影像逆向三類。目前，大多數(shù)關(guān)于逆向工程的研究主要集中在實(shí)物幾何形狀的逆向重構(gòu)上，即產(chǎn)品實(shí)物的CAD模型重構(gòu)和最終產(chǎn)品的制造，稱為實(shí)物逆向工程”。逆向工程也稱反求工程。簡單地說，逆向工程就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的過程。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，如果客戶給出的只是實(shí)物模型而沒有產(chǎn)品原始圖紙、文檔或CAD模型數(shù)據(jù)，需要通過對(duì)已有產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行分析與測里，重新得到制造產(chǎn)品所需的幾何模型和特性數(shù)據(jù)，即對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化處理，使之能利用CAD、維數(shù)據(jù)測里，是反求工程實(shí)現(xiàn)的第一步。它是通過特定的測里設(shè)備和測里方法獲取產(chǎn)品表面離散點(diǎn)的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品的幾何形狀數(shù)字化。該技術(shù)關(guān)系到對(duì)零部件(實(shí)物)描述的精確度和完整度，從而景響重構(gòu)的CAD曲面和實(shí)體模型的質(zhì)里，并最終決定加工出來的產(chǎn)品能否真實(shí)反映原始實(shí)物。因此，測里是整個(gè)原型反求的基礎(chǔ)。

1.測里方法及原理。反求工程采用的測里方法主要分為兩類: 接觸式和非接觸式。根據(jù)測里原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)的不同還可以進(jìn)一步細(xì)分。CAM、RPM、PDM及C IMS等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行處理，形成三維模型，并最終復(fù)制出已有產(chǎn)品。也可以在此基礎(chǔ)上對(duì)已有的產(chǎn)品進(jìn)行剖析、理解和改進(jìn)，這樣的過程就稱為逆向工程。

逆向工程包括快速反求、快速成型、快速模具以及數(shù)控加工等多個(gè)環(huán)節(jié)。其中快速反求是從實(shí)物原型到三維數(shù)字模型的轉(zhuǎn)換，是反求工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，它包括數(shù)據(jù)測里、數(shù)據(jù)處理、三維重建和模型評(píng)價(jià)四部分。

二、逆向工程的測里技術(shù)

逆向工程的測里是指實(shí)物的數(shù)據(jù)采集，也稱反求工程測里方法的分類接觸式數(shù)據(jù)采集通常使用三坐標(biāo)測里機(jī)，測里時(shí)將被測產(chǎn)品放置于三坐標(biāo)測里機(jī)的測里空間內(nèi)，可以獲得被測產(chǎn)品上各個(gè)測里點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，擬合形成測里元素，經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算的方法得出其形狀、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集方法主要分為兩大類: 1.接觸式數(shù)據(jù)采集方法接觸式數(shù)據(jù)采集方法包括使用基于力的擊發(fā)原理的觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集和連續(xù)式掃描數(shù)據(jù)采集、磁場法、超聲波法。接觸式數(shù)據(jù)采集通常使用三三坐標(biāo)丈量機(jī)，丈量時(shí)可根據(jù)實(shí)物的特征和丈量的要求選擇測頭及其方向，確定丈量點(diǎn)數(shù)及其分布,然后確定丈量的路徑，有時(shí)還要進(jìn)行碰撞的檢查。觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集方法采用觸發(fā)探頭，觸發(fā)探頭又稱為開關(guān)測頭，當(dāng)測頭的探針接觸到產(chǎn)品的表而時(shí)，由于探針受理變形觸發(fā)采樣開關(guān),通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記下探針確當(dāng)前坐標(biāo)值,逐點(diǎn)移動(dòng)探針就可以獲得產(chǎn)品的表而輪廓的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。常用的接觸式觸發(fā)探頭主要包括: 機(jī)械式觸發(fā)探頭、應(yīng)變片式觸發(fā)探頭、壓電陶瓷觸發(fā)探頭。采用觸發(fā)式測頭的優(yōu)點(diǎn)在于: 適用于空間箱體類工件及已知產(chǎn)品表而的丈量;觸發(fā)式探頭的通用性較強(qiáng)，適用于尺寸丈量和在線應(yīng)用;體積小，易于在狹小的空間內(nèi)應(yīng)用;由于丈量數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)丈量機(jī)處于勻速直線低速狀態(tài)，丈量機(jī)的動(dòng)態(tài)性能對(duì)丈量精度的影響較小。但由于測頭的限制，不能丈量到被測零件的一些細(xì)節(jié)之處，不能丈量一些易碎、易變形的零件。另外接觸式丈量的測頭與零件表面接觸，丈量速度慢，丈量后還要進(jìn)行測頭補(bǔ)償，數(shù)據(jù)量小，不能真實(shí)的反映實(shí)體的外形。

2.非接觸式數(shù)據(jù)采集方法非接觸式數(shù)據(jù)采集方祛主要運(yùn)用光學(xué)原理進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，主要包括:激光三角形法、激光測距法、結(jié)構(gòu)光法以及圖像分析法等。

非接觸式數(shù)據(jù)采集速度快、精度高，排除了由丈量摩擦力和接觸壓力造成的丈量誤差,避免 了接觸式測頭與被測表而由于曲率千涉產(chǎn)生的偽劣點(diǎn)題目,獲得的密集點(diǎn)云信息量大、精度 高，測頭產(chǎn)生的光斑也可以做得很小，可以探測到一般機(jī)械測頭難以丈量的部位,最大限度 地反映被測表面的真實(shí)外形。非接觸式數(shù)據(jù)采集方法采用非接觸式探頭，由于沒有力的作用，適用于丈量柔軟物體;非接觸式探頭取樣率較高。

適用 于表面外形復(fù)雜，精度要求不特別高的未知曲而的丈量，例如: 汽車、家電的木模、泥模等。但是非接觸式探頭由于受到物體表而特征的影響(顏色、光度、粗糙度、外形等)的影響較大，目前在多數(shù)情況下其丈量誤差比接觸式探頭要大，保持在10微米級(jí)以上。該方法要用于對(duì)易變形零件、精度要求不高零件、要求海量數(shù)據(jù)的零件、不考慮文量本錢及其相關(guān)軟硬件的配套情況下的丈量?？傊?，在可以應(yīng)用接觸式丈量的情況下,不要采用非接觸式丈量;在只丈量尺寸、位置要素 的情況下盡量采用接觸式丈量;考慮丈量本錢且能滿足要求的情況下,盡量采用接觸式丈量;對(duì)產(chǎn)品的輪席及尺寸精度要求較高的情況下采用非接觸式掃描丈量:對(duì)離算點(diǎn)的丈量采用掃描式;對(duì)易變形、精度要求不高的產(chǎn)品、要求獲得大量文量數(shù)據(jù)的零件進(jìn)行丈量時(shí)用非接式丈量方法。管理園地

位置公差及其他幾何里數(shù)據(jù)o接觸式三坐標(biāo)測里機(jī)的測頭屬機(jī)械式，根據(jù)其工作方式的不同又可分為開關(guān)式(觸發(fā)式或動(dòng)態(tài)發(fā)信式)和掃描式(比例式或靜態(tài)發(fā)信式)兩類。坐精度速度被測材質(zhì)破壞性成本研究探討機(jī)械法三坐標(biāo)測里法最高主要測里方法的比較光學(xué)法激光三角法高投影光柵法較低電氣法斷層工業(yè)和掃描法核磁共振法較低標(biāo)測里機(jī)可達(dá)到很高的測里精度，測頭體積小、通用性較強(qiáng)，適于無復(fù)雜內(nèi)部型腔、只有少里特殊曲面的空間箱體類工件的測里。測里機(jī)工作處于迅速直線低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測里機(jī)的動(dòng)態(tài)性能對(duì)測里精度的影響較小，但它有一定的局限性，如不能測里到細(xì)節(jié)之處、不能測易碎和易變形的零件、測里速度慢、測頭半徑需要補(bǔ)償及數(shù)據(jù)里較小等。在非接觸式技術(shù)中較成熟且應(yīng)用最廣泛的是光學(xué)測里法。其中，基于三角形法的激光掃描和基于相位光柵投影的結(jié)構(gòu)光法被認(rèn)為是目前最成熟的三維形狀測里方法。

激光三角形法以激光作為光源，根據(jù)光學(xué)三角形則里原理，將光源(可分為光點(diǎn)、單光條、多光條等)投射到被測物體表面，并采用光電敏感元件在另一位置接收激光的反射能里，根據(jù)光點(diǎn)或光條在物體上成像的偏移，通過被測物體基平面、像點(diǎn)、像距等之間的關(guān)系計(jì)算物體的深度信息。這種方法測里如果采用線光源，可以達(dá)到很高的測里速度，此方法已經(jīng)成熟。其缺點(diǎn)是對(duì)被測表面的粗糙度、漫反射率和傾角過于敏感，限制了則頭的使用范圍?；谕队肮鈻诺慕Y(jié)構(gòu)光投影測里法被認(rèn)為是目前三維形狀測里中最好的方法，它的原理是將具有一定模式的光源，如柵狀光條投射到物體表面，然后用兩個(gè)鏡頭獲取不同角度的圖像，通過圖像處理的方法得到整幅圖像上像素的三維坐標(biāo)。此法的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)實(shí)物的測里范圍大、速度快、成本低。缺點(diǎn)是精度低，在陡峭處會(huì)發(fā)生相位突變，影響精度，適于測里表面起伏不大的較平坦物體。目前，分區(qū)測里技術(shù)的進(jìn)步使光柵投影范圍不斷增大，結(jié)構(gòu)光法則里設(shè)備成為現(xiàn)在逆向測里系統(tǒng)領(lǐng)域中使用最廣泛且最成熟的系統(tǒng)。

骨缺損的修復(fù)、人工關(guān)節(jié)、人工骨、整形復(fù)體、人工器官等醫(yī)學(xué)假體設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。通過逆向造型，可以為患者提供更為準(zhǔn)確的個(gè)性化設(shè)計(jì)替代物模型，使得缺損部位與替代物能更好地匹配，提高缺損修復(fù)的成功率。

7.特種服裝、頭盔的制造要以使用者的身體為原始設(shè)計(jì)依據(jù)，并要求產(chǎn)品與人體部位有相當(dāng)好的形狀適應(yīng)性，此時(shí)，可利用逆向工程實(shí)現(xiàn)這一要求。CATIA的DSE、OSR模塊以及Paraform公司的Paraform等。國內(nèi)在逆向工程軟件方面的研究，主要集中在高校，如清華大學(xué)、浙江大學(xué)、南京航空航天大學(xué)。軟件產(chǎn)品主要有高華CAD、CAXA系列、GS-8.可實(shí)現(xiàn)電視、電影產(chǎn)業(yè)的3D造型。隨著先進(jìn)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，逆向工程技術(shù)也得到相應(yīng)發(fā)展，包括其關(guān)鍵技術(shù)如三維測里、數(shù)據(jù)處理以及快速制造技術(shù)等，相信將來的逆向工程技術(shù)將會(huì)和產(chǎn)品制造等技術(shù)結(jié)合得越來越緊密，更多的領(lǐng)域發(fā)揮其顯著的作用。參考文獻(xiàn): [1] 李康舉.反求工程技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造

數(shù)據(jù)處理是逆向工程的一項(xiàng)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，它決定了后續(xù)CAD模型重建過程能否方便、正確地進(jìn)行。根據(jù)丈量點(diǎn)的數(shù)目，丈量數(shù)據(jù)可以分為一般數(shù)據(jù)點(diǎn)和海量數(shù)據(jù)點(diǎn): 根據(jù)丈量數(shù)據(jù)的規(guī)整性,丈量數(shù)據(jù)又可以分為散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)和規(guī)矩?cái)?shù)據(jù)點(diǎn);不同的丈量系統(tǒng)所得到的丈量數(shù)據(jù)的格式是不一致的，且兒乎所有的丈量方式和丈量系統(tǒng)都不可避免地存在誤差。因此，在利用丈量數(shù)據(jù)進(jìn)行CAD重建前必須對(duì)文量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理工作主要包括: 數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化、多視點(diǎn)云的拼合、點(diǎn)云過濾、數(shù)據(jù)精簡和點(diǎn)云分塊等。每個(gè)CAD/ CAM 系統(tǒng)都有白己的數(shù)據(jù)格式,目前流行的CAD/ CAM 軟件的產(chǎn)品數(shù)抵結(jié)構(gòu)和格式各不相同，不僅影響了設(shè)計(jì)和制造之間的數(shù)據(jù)傳輸和程序銜接，而且直接影響了CMM 與CAD/ CAM 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。目前通行的辦法是利用兒種主要的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(IGES、STEP的DXF 等)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

在逆向工程實(shí)際的過程中，由于坐標(biāo)丈量都有自己的丈量范圍,因此無論我們采用什么丈量方法，都很難在同一坐標(biāo)系下將產(chǎn)品的兒何數(shù)據(jù)一次完全測出。產(chǎn)品的數(shù)字化不能在同一坐標(biāo)系下完成，而在模型重建的時(shí)候又必須將這些不同坐標(biāo)下的數(shù)據(jù)同一到一個(gè)坐標(biāo)系里，這個(gè)數(shù)據(jù)處理過程就是多視數(shù)據(jù)定位對(duì)齊(多視點(diǎn)云的拼合)。多視數(shù)據(jù)的對(duì)齊主要可以分為兩種: 通過專用的丈量軟件裝置實(shí)現(xiàn)丈量數(shù)據(jù)的直接對(duì)齊: 事后數(shù)據(jù)處理對(duì)齊。采用事后數(shù)據(jù)處理對(duì)齊又可以分為:對(duì)數(shù)據(jù)的直接對(duì)齊和基于圖形的對(duì)齊。對(duì)數(shù)據(jù)的直接對(duì)齊研究研究中，出現(xiàn)了多種算法，如ICP算法;四元數(shù)法;SVD法;基于三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的對(duì)齊方法等。

數(shù)據(jù)平滑的目的是消除丈量數(shù)據(jù)的噪聲，以得到精確的數(shù)據(jù)和好的特征提取效果。目前通是采用標(biāo)準(zhǔn)高斯、均勻或中值濾波算法。其中高斯濾波能較好地保持原數(shù)據(jù)的形貌，中值濾波消除數(shù)據(jù)毛刺的效果較好。因此在選用時(shí)應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量和建模方法靈活選擇濾波算

法。運(yùn)用點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行造型處理的過程中，由于海量數(shù)據(jù)點(diǎn)的存在，使存儲(chǔ)和處理這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)成了不可突破的瓶頸。實(shí)際上并不是所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)都對(duì)模型的重建起作用，因此,可以在保證一定的精度的條件下減少數(shù)據(jù)量，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡。.目前采用的方法有: 利用均勻網(wǎng)格減少數(shù)據(jù)的方法;利用減少多變形三角形達(dá)到減少數(shù)據(jù)點(diǎn)的方祛;利用誤差帶減少多面體數(shù)據(jù)點(diǎn)的方法。

數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組成實(shí)物外形曲而的子曲面的類型，將屬于同一曲面類型的數(shù)據(jù)成組,劃分為不同的數(shù)據(jù)域，為后續(xù)的模型重建提供方便。數(shù)據(jù)分割方法可以分為基于丈量的分割和白動(dòng)分割兩種方法。目前的分割方法有: 基于參數(shù)二次曲面逼近的數(shù)據(jù)分割方法: 散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的自動(dòng)分割方法;基于CT技術(shù)的數(shù)據(jù)分割方法。

三、逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域

逆向工程可以迅速、精確、方便地獲得實(shí)物的三維數(shù)據(jù)及模型，為產(chǎn)品提供先進(jìn)的開發(fā)、設(shè)計(jì)及制造的技術(shù)支撐。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國外7 0%以上的技術(shù)來自于反求。逆向工程已成為聯(lián)系新產(chǎn)品開發(fā)過程中各種先進(jìn)技術(shù)的紐帶，并成為消化和吸收先進(jìn)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品快速開發(fā)的重要技術(shù)手段。以下是其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。

[2 ]張守軍.反求工程及其相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用[J ].模具工程，[3] 呂國剛，諶永祥，李永橋.反求工程測里技術(shù)簡述[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2006，19(4):7-8.1.在缺少圖紙及沒有CAD模型的情況下，通過對(duì)零件原型的測繪，形成圖紙或模型，并由此生成數(shù)控加工的NC代碼，加工復(fù)制出與其相同的零件。

[4] 周建強(qiáng)，李建軍，王彬。逆向工程技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備

[5 ]田濤，陳揚(yáng)，史廷春.逆向工程與新產(chǎn)品設(shè)計(jì)[J]。河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)

2.在對(duì)產(chǎn)品外觀有較高美學(xué)要求的領(lǐng)域，如汽車、家電等民用產(chǎn)品以及工藝品的外型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師往往使用油泥、黏土或木頭等材料先制作模型，這時(shí)根據(jù)所提供的模型運(yùn)用反求工程的技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地建立三維立體模型。

[6] 王霄.逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[7] 陳宏遠(yuǎn)，劉東.實(shí)物逆 向工程中的關(guān)鍵技術(shù)及其最新發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)，2006，23(8):1-5.[8] 方芳.國內(nèi)外三坐標(biāo)測里機(jī)發(fā)展動(dòng)向[J].機(jī)械工人。

[9 ]謝華銀.近年數(shù)字化測里技術(shù)及里具里儀發(fā)展綜述[J].設(shè)備管理與維修2005(12)3.當(dāng)設(shè)計(jì)需要經(jīng)過反復(fù)試制、修改、或者需要通過實(shí)驗(yàn)測試才能定型的零部件(如在航空航天領(lǐng)域業(yè)和模具制造業(yè))時(shí)，反求工程可縮短過程。4.應(yīng)用于修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的被損零件，如修復(fù)破損的雕像、雕刻及藝術(shù)造型等。此時(shí)并不需要對(duì)整個(gè)零件原型進(jìn)行復(fù)制，而是借助反求工程技術(shù)獲取零件原形的設(shè)計(jì)思想來指導(dǎo)新的設(shè)計(jì)。這是由實(shí)物反求推理出設(shè)計(jì)思想的一種漸近過程。[10] 周倫彬.逆向非接觸測里技術(shù)淺析[J ].中國測試技術(shù)，.[11] 王建勇，賀煒，劉言松.逆向工程技術(shù)及其實(shí)物反求應(yīng)用[J]。機(jī)床與液壓，2005(5): 34-36.[12] 蔚敬斌.逆向工程技術(shù)及應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2006(2):45-46.5.對(duì)于國外的產(chǎn)品，要對(duì)其不適合國內(nèi)使用處進(jìn)行修改時(shí)，可以通過逆向工程建立三維模型進(jìn)一步改進(jìn)。

簡述工業(yè)機(jī)器人的組成與分類。分析工業(yè)機(jī)器人的位置伺服控制方法。簡述工業(yè)機(jī)器人的示教編程方法。

（一）.工業(yè)機(jī)器人的組成

工業(yè)機(jī)器人由三大部分、六個(gè)子系統(tǒng)組成。三大部分是:機(jī)械本體、傳感器部分和控制部分。六個(gè)子系統(tǒng)是: 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。圖1.5所示為工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成及相互關(guān)系。1.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

要使機(jī)器人運(yùn)行起來,需要給各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度安裝傳動(dòng)裝置，這就是驅(qū)動(dòng)統(tǒng)。動(dòng)系統(tǒng)可以是液壓、氣動(dòng)或電動(dòng)的，也可以是把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)，還可以是直接驅(qū)動(dòng)或者通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動(dòng)。2.機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由機(jī)身、手臂、末端執(zhí)行器三大件組成，如圖1.6所示。每一大件都要若干自由度構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。若機(jī)身具備行走機(jī)構(gòu)便構(gòu)成行走機(jī)器人;若機(jī)身不具備行走及腰轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),則構(gòu)成單機(jī)器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端執(zhí)行器是宣接裝在手腕上的重要部件，它可以是二手指或多個(gè)手指的手爪。3.感知系統(tǒng)

感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，其作用是獲取機(jī)器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息，并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于檢測各個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度等變量，為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部傳感器用于檢測機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量，如距離、接近程度和接觸情況等，用于引導(dǎo)機(jī)器人，便于其識(shí)別物體并做出相應(yīng)處理。外部傳感器一方面使機(jī)器人更準(zhǔn)確地獲取周圍環(huán)境情況，另一方面也能起到誤差矯正的作用。4.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令從傳感器獲取反饋信號(hào)，控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征，則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng);如果機(jī)器人具備信息反饋特征，則該控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該部分主要由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成。軟件主要由人機(jī)交互系統(tǒng)和控制 算法等組成。2.工業(yè)機(jī)器人的分類

工業(yè)機(jī)器人按三大部分(機(jī)械本體部分、感知器部分和控制部分)

1搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人用途很廣泛，一般只需要點(diǎn)位控制，即被搬運(yùn)工件無嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)軌跡要求，只要求起始點(diǎn)和終點(diǎn)的位姿準(zhǔn)確。最早的搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)在1960年的美國，Versatran和Unimate兩種機(jī)器人首次用于搬運(yùn)作業(yè)。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，從一個(gè)加工位置移到另一個(gè)加工位置。搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運(yùn)工作，減少了人類繁重的體力勞動(dòng)。目前世界上使用的搬運(yùn)機(jī)器人超過10臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)。部分發(fā)達(dá)國家已制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了人工搬運(yùn)的最大限度，超過限度的必須由搬運(yùn)機(jī)器人來完成。2 檢測機(jī)器人

零件制造過程中的檢測以及成品檢測都是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。這類機(jī)器人的工作內(nèi)容主要是確認(rèn)零件尺寸是否在允許的公差內(nèi)，或者控制零件按質(zhì)量進(jìn)行分類。例如，油管接頭螺紋加工完畢后，將環(huán)規(guī)旋進(jìn)管端，通過測量旋進(jìn)量或檢測與密封墊的接觸程度即可了解接頭螺紋的加工精度。油管接頭工件較重，環(huán)規(guī)的質(zhì)量一般也都超過15 kg.為了能完成螺紋檢測任務(wù)的連續(xù)自動(dòng)化動(dòng)作(環(huán)規(guī)自動(dòng)脫離、旋進(jìn)自動(dòng)測量等)，需要油管接頭螺紋檢測機(jī)器人。該機(jī)器人是六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人，它的特點(diǎn)在于其手部機(jī)構(gòu)是一個(gè)五自由度的柔順螺紋旋進(jìn)機(jī)構(gòu)。另外還有一個(gè)卡死檢測機(jī)構(gòu)，能對(duì)螺紋旋進(jìn)動(dòng)作加以控制。3.焊接機(jī)器人

這是目前應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)器人，它又分為電焊和弧焊兩類。電焊機(jī)器人負(fù)荷大、動(dòng)作快，工作的位姿要求嚴(yán)格，一般有6個(gè)自由度?；『笝C(jī)器人負(fù)載小、速度低，弧焊對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡要求嚴(yán)格，必須實(shí)現(xiàn)連續(xù)路徑控制，即在運(yùn)動(dòng)軌跡的每個(gè)點(diǎn)都必須實(shí)現(xiàn)預(yù)定的位置和姿態(tài)要求?；『笝C(jī)器人的6個(gè)自由度中，一般3個(gè)自由度用于控制焊具跟隨焊縫的空間軌跡，另外3個(gè)自由度保持焊具與工件表面有正確的姿態(tài)關(guān)系，這樣才能保證良好的焊縫質(zhì)量。目前汽車制造廠已廣泛使用焊接機(jī)器人進(jìn)行承 重大梁和車身 的焊接。4 裝配機(jī)器人

裝配機(jī)器人要求具有較高的位姿精度，手腕具有較大的柔性，如圖19所示。因?yàn)檠b配是一個(gè)復(fù)雜的作業(yè)過程，不僅要檢測裝配作業(yè)過程中的誤差，而且要糾正這種誤差，因此，裝配機(jī)器人采用了許多傳感器，如接觸傳感器、視覺傳感器、接近傳感器、聽覺傳感器等。5.噴涂機(jī)器人

噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。多采用5或6個(gè)自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有2~3個(gè)自由度，可靈活運(yùn)動(dòng)。較先進(jìn)的噴漆機(jī)器人腕部采用柔性手腕，既可向各個(gè)方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有動(dòng)作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來實(shí)現(xiàn)示教。噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。這種工業(yè)機(jī)器人多用于噴涂生產(chǎn)線上，重復(fù)定位精度不高。另外由于漆霧易燃，驅(qū)動(dòng)裝置必須防燃防爆。家族，擁有噴涂精確、正常運(yùn)行時(shí)間長、漆料耗用少、工作節(jié)拍短以及有效集成涂裝設(shè)備等諸多優(yōu)勢。

（二）分析工業(yè)機(jī)器人的位置伺服控制方法

（1）工業(yè)機(jī)器人的伺服系統(tǒng)決定著工業(yè)機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作方式。下面對(duì)伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與伺服控制過程進(jìn)行分析和研究。2脈沖列輸入的相位比較式的數(shù)字伺服系統(tǒng) 根據(jù)信號(hào)的輸入方式不同,數(shù)字伺服系統(tǒng)主要有兩大類:一類是脈沖列輸入方式的伺服系統(tǒng);另一類是數(shù)值指令輸入方式的伺服系統(tǒng)。輸入脈沖列伺服控制系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的位置、速度、加速度的控制都是由脈沖列的輸入實(shí)現(xiàn)。脈沖的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)角;脈沖頻率的高低,對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低;脈沖頻率的變化率對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)加速度變化。脈沖列輸入方式的伺服系統(tǒng)中有一類相位比較式的伺服系統(tǒng),其特點(diǎn)是反饋元件采用相位工作方式,伺服系統(tǒng)把指令信號(hào)和反饋信號(hào)變成某個(gè)載波信號(hào)的相位,然后進(jìn)行二者相位比較,得到實(shí)際位置與給定位置的偏差。脈沖列輸入的相位比較式的數(shù)字伺服系統(tǒng)原理簡單,可由硬件實(shí)現(xiàn)。

（2）工業(yè)機(jī)器人的位置反饋元件 工業(yè)機(jī)器人的位置反饋元件采用了旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器是應(yīng)用電磁感應(yīng)定律把位移量(包括角位移與線位移)轉(zhuǎn)換成電量的一種傳感器。它具有兩個(gè)平面形的矩形繞組,通過兩個(gè)繞組的互感變化來檢測其相互間運(yùn)動(dòng)的位置。對(duì)于由旋轉(zhuǎn)變壓器組成的檢測系統(tǒng),可以采用不同的激磁方式,并對(duì)輸出信號(hào)。

（三）簡述工業(yè)機(jī)器人的示教編程方法

工業(yè)機(jī)器人一般都屬于“示教再現(xiàn)型”機(jī)器人，“示教”就是機(jī)器人學(xué)習(xí)的過程，在這個(gè)過程中，操作者要“教會(huì)”機(jī)器人怎樣工作，機(jī)器人的操作系統(tǒng)會(huì)將這些工作程序和要領(lǐng)記憶下來，機(jī)器人按照記憶下來的程序進(jìn)行工作，這就是“再現(xiàn)”過程。目前示教的方式主要分為：

（1）直接示教，包括手把手示教和示教盒示教。手把手示教是由人直接搬動(dòng)機(jī)器人的手臂對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，示教時(shí)對(duì)機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的角度用多通道記錄儀記錄下來，然后根據(jù)所記錄的信號(hào)讓機(jī)器人再現(xiàn)與這些關(guān)節(jié)角度一樣的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)人們對(duì)機(jī)器人的編程。這個(gè)過程類似錄音機(jī)在錄制聲音后再重放這種聲音的過程。目前多采用示教盒進(jìn)行示教，即首先用示教盒控制機(jī)器人的終端，使其達(dá)到需要的方位，然后把每一位置、姿態(tài)的有關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來；接著編輯并再現(xiàn)示教過的動(dòng)作。如果示教正確，機(jī)器人可重復(fù)示教動(dòng)作。

（2）離線示教，也稱離線編程。離線示教不對(duì)實(shí)際作業(yè)的機(jī)器人直接進(jìn)行示教，而是脫離實(shí)際作業(yè)環(huán)境生成示教數(shù)據(jù)，間接地對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教。在離線示教法（離線編程）中，通過使用計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的模型（CAD模型），不要求機(jī)器人實(shí)際產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并能在示教結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，從而確保示教內(nèi)容是否恰當(dāng)及機(jī)器人是否按照人們期望的方式運(yùn)動(dòng)。

參考文獻(xiàn): 李康舉.先進(jìn)工程技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造

第二篇：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、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)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(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: 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: 我國國家軍用標(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)。”

柔性制造系統(tǒng)的特點(diǎn)：（柔性和自動(dòng)化）

（1）適應(yīng)市場需求，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，減少庫存量，以利于提高市場響應(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)裝置有立體倉庫、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、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)庫分系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫：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

第三篇：先進(jìn)制造技術(shù)

簡述先進(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)?，F(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)檢測及信號(hào)識(shí)別技術(shù)和過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制技術(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、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)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(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——設(shè)計(jì)開發(fā)——加工制造——市場”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、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)量優(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)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。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)該介于國家攀登計(jì)劃和國家攻關(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)我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程；與國家攻關(guān)計(jì)劃相比較，它更注重解決我國制造業(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、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）我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略

在市場競爭的推動(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)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進(jìn)的作用。

目前，在美國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，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)面臨國際競爭時(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；國家政策方面，雖然國家對(duì)制造業(yè)十分重視，但是，由于我國當(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)成為我國制造業(yè)的靈魂。

第四篇：先進(jìn)制造技術(shù)

一、簡述機(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)越來越激烈的國際市 場競爭，我國機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我們在技術(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.隨著我國改革的不斷深人，對(duì)外開放的不斷擴(kuò)大，為我國機(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)率和贏得市場競爭的主要手段。

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 敏捷制造是以競爭力和信譽(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)整體競爭能力。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)品競爭力的目的。

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，大型跨國公司紛紛進(jìn)軍殺入國內(nèi)機(jī)械工業(yè)市場，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)備的骨干都是外國產(chǎn)品，這暴露了我國工業(yè)化的虛弱性。機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)國家的脊椎和脊柱，中國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)在我國還處于起步階段，但在歐美等發(fā)達(dá)國家，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)國家應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，但在我國機(jī)械市場中，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)國家來說，我國的工程機(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)黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關(guān)。國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、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)量優(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)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

二、簡述先進(jìn)制造技術(shù)的定義、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。（10分）定義：先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology，簡稱為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，隨著全球市場競爭越來越激烈，先進(jìn)制造技術(shù)要求具有世界先進(jìn)水平，它的競爭已經(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)量的三要素的競爭，因此它是面向全球競爭的技術(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：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、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)品競爭力的目的。

3.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systen），簡稱（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，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、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。現(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，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),研究內(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)。它將從根本上改變設(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（如強(qiáng)能量場）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、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．主要研究內(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)重要研究內(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、立體倉庫等的控制技術(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的研究

智能傳感與檢測研究主要包括智能傳感器、智能傳感和檢測技術(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)行檢測式診斷，實(shí)現(xiàn)智能決策。

光纖傳感技術(shù)主要研究內(nèi)容為：光波調(diào)制原理、調(diào)制光波信號(hào)檢測技術(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。

第五篇：先進(jìn)制造技術(shù)范文

第一次作業(yè)

1.先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成有哪些？

答：(1)主技術(shù)群：①設(shè)計(jì)技術(shù)群；②制造工藝技術(shù)群；

(2)支撐技術(shù)群：①信息技術(shù)；②標(biāo)準(zhǔn)和框架；③機(jī)床和工具技術(shù)；④傳感器和控制技術(shù)；

(3)制造基礎(chǔ)技術(shù)：①質(zhì)量管理 ②用戶/供應(yīng)商交互作用 ③工作人員培訓(xùn)和教育 ④監(jiān)督和評(píng)測 ⑤技術(shù)獲取合理用

2.狹義的制造和廣義的制造的概念是什么? 答：狹義的制造，是指生產(chǎn)車間內(nèi)與物流有關(guān)的加工和裝配過程；

廣義的制造，則包含市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工裝配、質(zhì)量保證、生產(chǎn)過程管理、市場營銷、售前售后服務(wù)，以及報(bào)廢后的回收處理等整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)一系列相互聯(lián)系的生產(chǎn)活動(dòng)。

3.制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程是什么？

答：結(jié)構(gòu)：是制造過程所涉及的硬件、軟件、人員所組成的具有特定功能的有機(jī)整體。功能：輸入制造系統(tǒng)的資源通過制造過程輸出產(chǎn)品

過程：制造生產(chǎn)的運(yùn)行過程，包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、制造裝配、檢驗(yàn)出廠、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)、報(bào)廢、回收、再利用等。

4.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)涵是什么？

答：現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是以滿足應(yīng)市產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時(shí)間、成本、價(jià)格綜合效益最優(yōu)為目的，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為主體，以知識(shí)為依托，以多種科學(xué)方法及技術(shù)為手段，研究、改進(jìn)、創(chuàng)造產(chǎn)品活動(dòng)過程所用到的技術(shù)群體的總稱。

5.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)是什么？

答：(1)基礎(chǔ)技術(shù)：是指傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論與方法。(2)主體技術(shù)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生技術(shù)

(3)支撐技術(shù)：指現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、可信性設(shè)計(jì)技術(shù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)。(4)應(yīng)用技術(shù)：是針對(duì)實(shí)用目的解決各類具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)

6.CAE技術(shù)的基本概念是什么？

答：CAE仿真技術(shù)是以數(shù)學(xué)理論、相似原理、計(jì)算方法、評(píng)估理論為基本理論，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)以及與仿真應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種物理效能設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究的一門多學(xué)科綜合性交叉技術(shù)。

7.成組工藝的基本概念是什么？

答：把尺寸、形狀、工藝相近似的零件組成一個(gè)個(gè)零件族(組)，按零件族制訂工藝進(jìn)行生產(chǎn)制造，擴(kuò)大了批量，減少了品種，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

8.CAPP定義是什么？

答：向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的原始數(shù)據(jù)、加工條件和加工要求，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行編碼、編程直至最后輸出經(jīng)過優(yōu)化的工藝規(guī)程卡片的過程。

9.CAPP在CAD/CAM集成系統(tǒng)中的作用是什么？

答：CAPP是連接CAD與CAM之間的橋梁和紐帶。CAPP系統(tǒng)能直接接收CAD的零件信息，進(jìn)行工藝規(guī)劃，生成有關(guān)工藝文件，并以工藝設(shè)計(jì)結(jié)果和零件信息為依據(jù)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮笾锰幚?，生成NC程序，從而實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)集成。

10.基于成組技術(shù)的派生式CAPP系統(tǒng)的基本工作原理是什么？ 答：(1)系統(tǒng)要預(yù)先對(duì)現(xiàn)有零件進(jìn)行分組。(2)每個(gè)零件族或樣件有一通用的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程。(3)存儲(chǔ)樣件信息文件、樣件標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程文件。(4)檢索標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程。

(5)從標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程中篩選派生出當(dāng)前零件的工藝規(guī)程。(6)輸出工藝過程。

11.創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)基本工作原理是什么？

答：創(chuàng)成式系統(tǒng)的工藝規(guī)程是根據(jù)系統(tǒng)的決策邏輯和制造工程數(shù)據(jù)信息生成的。制造工程數(shù)據(jù)信息主要是有關(guān)各種加工方法的加工能力和對(duì)象、各種設(shè)備及刀具的適用范圍等基本知識(shí)。決策邏輯以程序代碼(一般的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng))或者以規(guī)則的形式存入相對(duì)獨(dú)立的工藝知識(shí)庫，供主控程序調(diào)用。向創(chuàng)成式系統(tǒng)輸入待加工零件的信息后，系統(tǒng)能自動(dòng)生成各種工藝規(guī)程文件，用戶不需或略加修改即可。

12.檢索式CAPP基本工作原理和特點(diǎn)是什么？

答：派生式CAPP系統(tǒng)的基本原理是將設(shè)計(jì)好的零件標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行編號(hào)，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。當(dāng)制定零件的工藝過程時(shí)，可根據(jù)輸入的零件信息進(jìn)行搜索，查找合適的標(biāo)準(zhǔn)工藝。

第二次作業(yè)

13.反求工程的含義是什么？

答：針對(duì)已有樣件，可利用三維數(shù)字化測量儀器準(zhǔn)確、快速地測量出產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)，在逆向軟件中構(gòu)建曲面模型，再輸入CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)一步編輯、修改，由CAM生成刀具NC代碼送至數(shù)控機(jī)床（CNC）制作所需模具，或者由快速成型機(jī)將樣品模型制作出來。

14.說明逆向工程的接觸式測量方式的特點(diǎn)? 答：接觸式測量不受樣件表面的反射特性、顏色及曲率影響，配合測量軟件，可快速準(zhǔn)確地測量出物體的基本幾何形狀，如面、圓柱、圓錐、圓球等。接觸式測量的機(jī)械結(jié)構(gòu)及電子系統(tǒng)已相當(dāng)成熟，有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

接觸式測量的缺點(diǎn)有：① 確定測量基準(zhǔn)點(diǎn)而使用特殊的夾具，測量費(fèi)用較高。② 測量系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)存在靜態(tài)及動(dòng)態(tài)誤差。③ 檢測某些輪廓時(shí)，可能會(huì)有先天的限制。④ 以逐點(diǎn)進(jìn)出方式進(jìn)行測量，測量速度慢。⑤ 測頭尖端部分與被測件之間發(fā)生局部變形影響測量值的實(shí)際讀數(shù)。⑥ 不當(dāng)?shù)牟僮魅菀讚p害樣件,也會(huì)使測頭磨耗、損壞。

15.說明逆向工程的非接觸光學(xué)測量方式的特點(diǎn)? 答：非接觸光學(xué)測量有如下優(yōu)點(diǎn)：① 沒有測量力，② 測量速度和采樣頻率較高，③ 不必進(jìn)行測頭半徑的補(bǔ)償。④ 不少光學(xué)測頭具有大的量程。⑤ 同時(shí)探測的信息豐富。

但非接觸式測量也還存在一些缺點(diǎn)：① 測量精度較差。② 使用CCD作探測器時(shí)，成像鏡頭的焦距會(huì)影響測量精度。③ 非接觸式測頭是接收工件表面的反射光或散射光，測量結(jié)果易受環(huán)境光線及工件表面的反射特性的影響，噪聲較高，噪聲信號(hào)的處理比較麻煩。

16.高速加工定義？

答：尚無統(tǒng)一定義，一般認(rèn)為高速加工是指采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進(jìn)給速度，來提高材料切除率、加工精度和加工表面質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。

17.簡述高速切削特點(diǎn)

答：(1)隨切削速度提高，單位時(shí)間內(nèi)材料切除率增加，切削加工時(shí)間減少。(2)隨切削速度提高，切削力減少，減少工件變形。

(3)切屑以很高的速度排出，切削熱大部分被切屑帶走，給工件的熱量大幅度減少，工件的熱變形相對(duì)較小。(4)高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度，加工表面質(zhì)量可提高1～2等級(jí)。(5)高速切削可加工淬硬鋼鐵件，18.高速切削對(duì)刀具的要求有哪些？

答：(1)高速切削時(shí)速度和自動(dòng)化程度高，要求刀具應(yīng)具有很高的可靠性。并要求刀具的壽命高，質(zhì)量一致性好，切削刃的重復(fù)精度高。(2)刀具應(yīng)具有很好的高的耐熱性、抗熱沖擊性能和良好的高溫力學(xué)性能。(3)刀具應(yīng)具有很好的斷屑、卷屑和排屑性能。(4)刀具材料應(yīng)能適應(yīng)難加工材料和新型材料加工的需要

19.高速切削加工的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容有哪些？

答：(1)切削力監(jiān)測以控制刀具磨損，機(jī)床功率監(jiān)測亦可間接獲得刀具磨損信息；(2)主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測以判別切削參數(shù)與進(jìn)給系統(tǒng)間關(guān)系；(3)刀具破損監(jiān)測；(4)主軸軸承狀況監(jiān)測；

(5)電器控制系統(tǒng)過程穩(wěn)定性監(jiān)測等。

20.高速回轉(zhuǎn)刀具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有哪些？

答：(1)為了減輕所承受的離心力的作用，刀體材料的設(shè)計(jì)應(yīng)減輕質(zhì)量，選用比重小、強(qiáng)度高的刀體材料。(2)刀體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免貫通式刀槽，減少尖角，盡量減少機(jī)夾零件的數(shù)量。刀體的結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)稱于回轉(zhuǎn)軸。刀片和刀座的夾緊、調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能消除游隙，并且要求重復(fù)定位性好。

(3)刀體結(jié)構(gòu)和刀片夾緊結(jié)構(gòu)可靠。刀體與刀片之間的連接配合要封閉，刀片夾緊機(jī)構(gòu)要有足夠的夾緊力。(4)用于高速切削的回轉(zhuǎn)刀具必須經(jīng)過動(dòng)平衡測試。

21.電火花加工的原理是什么？

答：在絕緣液體介質(zhì)中進(jìn)行，自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置使工件與工具電極之間保持適當(dāng)?shù)姆烹婇g隙，當(dāng)在電極和工件之間施加很強(qiáng)的脈沖電壓時(shí)，就會(huì)擊穿介質(zhì)絕緣強(qiáng)度最低處形成瞬間火花放電，電流密度很大，放電區(qū)能量高度集中，瞬時(shí)溫度達(dá)10000－12000℃，工件和電極表面金屬放電點(diǎn)就被熔化，甚至汽化而被蒸發(fā)。

這些熔化或汽化的金屬在電、熱、流體、化學(xué)等各種力的作用下被拋入工作液中冷卻為金屬小顆粒，然后被工作液迅速?zèng)_離工作區(qū)，使電極和工件表面形成一個(gè)個(gè)微小的凹坑，同時(shí)放電過程中，電壓又隨之迅速降為零，介質(zhì)絕緣性能恢復(fù)，等待下一次放電。

如此反復(fù)，電極不斷下降，工件不斷被蝕除，最后就在工件上復(fù)制出了電極形狀型腔內(nèi)形，達(dá)到成形加工的目的。

22.電火花線切割的加工定義是什么？

答：電火花線切割加工直接利用電能對(duì)金屬材料進(jìn)行加工，同屬蝕除加工。線切割采用細(xì)金屬絲為電極，線切割可以加工帶有一定錐度的型孔或型芯等。線切割加工時(shí)，一方面線電極對(duì)工件不斷地上下移動(dòng)，另一方面裝夾工件的十字工作臺(tái)，由數(shù)控伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在x、y方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給，使線電極沿加工圖形的軌跡，對(duì)工件進(jìn)行切割加工。

23.電火花線切割的加工特點(diǎn)有哪些？ 答：(1)不需要制造成形電極；(2)不需考慮電極損耗；

(3)能加工精密細(xì)小、形狀復(fù)雜的通孔零件或零件外形；(4)不能加工盲孔

(5)一般采用一個(gè)電規(guī)準(zhǔn)一次加工完成；

第三次作業(yè)

1.超精密加工對(duì)微量進(jìn)給裝置的要求是什么？

答：(1)微進(jìn)給與粗進(jìn)給分開，以提高微位移的精度、分辨率和穩(wěn)定性；(2)運(yùn)動(dòng)部分必須是低摩擦和高穩(wěn)定性，以便實(shí)現(xiàn)很高的重復(fù)精度；(3)末級(jí)傳動(dòng)元件必須有很高的剛度，即夾固刀具處必須是高剛度的；(4)工藝性好，容易制造；(5)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)微進(jìn)給的自動(dòng)控制，動(dòng)態(tài)性能好。

2.電子束加工的特點(diǎn)要求是什么？

答：(1)電子束可實(shí)現(xiàn)極其微細(xì)的聚焦(可達(dá)0.1μm)，可實(shí)現(xiàn)亞微米和毫微米級(jí)的精密微細(xì)加工。(2)電子束加工主要靠瞬時(shí)熱效應(yīng)，工件不受機(jī)械力作用，因而不產(chǎn)生宏觀應(yīng)力和變形。

(3)加工材料的范圍廣，對(duì)高強(qiáng)度、高硬度、高韌性的材料以及導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料均可加工。(4)電子束的能量密度高，如果配合自動(dòng)控制加工過程，加工效率非常高。

(5)電子束加工在真空中進(jìn)行，污染少，加工表面不易氧化，尤其適合加工易氧化的金屬及其合金材料。

3.離子束加工的原理是什么？

答：離子束加工的原理與電子束加工基本類似，也是在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速后，撞擊在工件表面上，引起材料變形、破壞和分離。由于離子帶正電荷，其質(zhì)量是電子的千萬倍，因此離子束加工主要靠高速離子束的微觀機(jī)械撞擊動(dòng)能，而不是像電子束加工主要靠熱效應(yīng)。

4.試論述制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵。

答：制造自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的過程。隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，制造自動(dòng)化的概念已擴(kuò)展為不僅包括用機(jī)器代替人的體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)，而且還包括人和機(jī)器及制造過程的控制、管理和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以使產(chǎn)品制造過程實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時(shí)和潔凈的目標(biāo)。

5.以FMS為例說明自動(dòng)化制造系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)。答：(1)加工系統(tǒng)：組成FMS的自動(dòng)化加工設(shè)備。

(2)工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)：由工件庫、工件運(yùn)輸設(shè)備和更換裝置等組成。(3)刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)：由刀具庫、刀具輸送裝置和交換機(jī)構(gòu)等組成。(4)FMS的控制系統(tǒng)：采用計(jì)算機(jī)多層控制。(5)檢側(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)。

6.FMS刀具運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)的主要職能是什么？

答：是負(fù)責(zé)刀具的運(yùn)輸、存儲(chǔ)和管理，適時(shí)地向加工單元提供所需的刀具，監(jiān)控管理刀具的使用，及時(shí)取走已報(bào)廢或刀具壽命已耗盡的刀具，在保證正常生產(chǎn)的同時(shí)，最大程度地降低刀具成本。

7.自動(dòng)化制造系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是什么？

答：確定加工對(duì)象的類型及范圍；對(duì)所確定的加工對(duì)象進(jìn)行工藝分析、制定加工方案；建立系統(tǒng)的功能模型和信息模型；確定設(shè)備類型及配置，進(jìn)行系統(tǒng)總體平面布局設(shè)計(jì)；確定物流系統(tǒng)方案、控制系統(tǒng)方案、質(zhì)量控制及監(jiān)控方案；計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)；輔助裝置的確定；對(duì)系統(tǒng)配置及運(yùn)行方案進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真以確定最佳方案；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估等。

8.工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)在自動(dòng)化制造系統(tǒng)中的作用是什么？

答：將被加工零件按系統(tǒng)的要求輸送到所需要的設(shè)備進(jìn)行加工或處理，對(duì)暫時(shí)不需要加工的工件進(jìn)行有效的存儲(chǔ)和管理，使其不仿礙其它工件的流動(dòng)，對(duì)已加工完成的件要送出系統(tǒng)或送入倉庫等。

9.CIMS系統(tǒng)的定義是什么？

答：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)借助于計(jì)算機(jī)的硬件、軟件技術(shù)，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)、管理、計(jì)劃、調(diào)度、經(jīng)營、銷售等整個(gè)生產(chǎn)過程中的信息進(jìn)行統(tǒng)一處理，并對(duì)分散在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中各種孤立的自動(dòng)化子系統(tǒng)的功能進(jìn)行有機(jī)地集成，并優(yōu)化運(yùn)行，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

10.CIMS系統(tǒng)的由哪幾部分功能組成？

答：(1)四個(gè)功能分系統(tǒng)：① 管理信息系統(tǒng)(MIS)；② 工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)；③ 制造自動(dòng)化系統(tǒng)；④ 質(zhì)量保證系統(tǒng)。(2)兩個(gè)支撐分系統(tǒng)：① CIMS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；② CIMS計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

11.簡述并行工程的概念。

答：并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)一開始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求。

12.PDM的定義是什么？

答：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)以產(chǎn)品為中心，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程集成起來，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全，從而縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低成本、提高質(zhì)量、改善性能，使企業(yè)贏得主動(dòng)權(quán)和競爭優(yōu)勢。

13.試述精益生產(chǎn)的內(nèi)涵。

答：精益生產(chǎn)的核心內(nèi)容是準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)方式，這種方式通過看板管理，成功地制止了過量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了“在必要的時(shí)刻生產(chǎn)必要數(shù)量的必要產(chǎn)品”的目標(biāo)，從而徹底消除產(chǎn)品制造過程中的浪費(fèi)，以及由之衍生出來的種種間接浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的合理性、高效性和靈活性。精益生產(chǎn)是一個(gè)完整的技術(shù)綜合體，包括經(jīng)營理念、生產(chǎn)組織、物流控制、質(zhì)量管理、成本控制、庫存管理、現(xiàn)場管理等在內(nèi)的較為完整的生產(chǎn)管理技術(shù)與方法體系。

14.簡述敏捷制造的基本概念？

答：敏捷制造(Agile Manufacturing)，以柔性生產(chǎn)技術(shù)和動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)，以高素質(zhì)、協(xié)同良好的工作人員為核心，實(shí)施企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)集成，形成快速響應(yīng)市場的社會(huì)化制造體系。

15.簡述MRP-II的基本思想？

答：在閉環(huán)MRP基礎(chǔ)之上，把物流和資金流結(jié)合在一起形成的完整的人機(jī)交互式的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。它主要完成企業(yè)的計(jì)劃管理、采購管理、庫存管理、生產(chǎn)管理、成本管理等功能，MRPII可以在周密的計(jì)劃下有效地利用企業(yè)的各種資源，控制資金占用、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本。