先进制造技术

1 先进制造技术的概念与特点一般认为：先进制造技术是指制造业(传统制造技术)不断吸收机械工程技术、电子信息技术(包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术)、自动化控制理论技术(自动化技术生产设备)、材料科学、能源技术、生命科学及现代管理科学等方面的成果;并将其综合应用于制造业中产品设计、制造、管理(检测)、销售、使用、服务(售后服务)以及对报废产品的回收处理这样一个制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应、竞争能力，取得(具有市场竞争能力的)理想经济技术综合效果的制造技术的总称。

由以上先进制造技术的概念可以看出先进制造技术有如下特点：1)先进制造技术不是一成不变的，而是一个动态过程，要不断吸取各种高新技术成果，并将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及全部过程，并实现优质、高效、低耗、清洁的生产。

2)先进制造技术是面向新世纪技术系统，它的目的是提高制造业的综合效益，赢得国际市场竞争。

3)先进制造技术是不仅限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容。

4)先进制造技术是特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术，在产品设计、制造和生产管理等方面的应用。

5)先进制造技术是强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并最终消除它们之间的界限。

6)先进制造技术是特别强调环境保护，要求产品是所谓的“绿色产品，要求生产过程是环保型的。

2.先进制造技术在机械制造业中的应用如前所述，先进制造技术是一个庞大的技术群。

在机械制造的整个过程中，无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造技术。

近几年，机械制造业发生了一系列重大变化，主要表现在以下几个方面。

1)企业生产方式发生重大变革。

由于先进制造技术的应用，现代机械制造企业逐步改变了传统观念，在生产组织方式上发生了五个转变：从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变;从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变;从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变;从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;从以技术为中心向以人为中心转变。

2)机械制造业的先进制造工艺以及自动化技术的形成和发展。

在整个机械制造的过程中，工艺过程是最主要的过程。

由于机械制造业本身的需要，形成和发展了许多先进的制造工艺及自动化技术。

从而充实、发展了整个先进制造技术群，带动了其他制造业的发展。

这些先进制造工艺及自动化技术主要包括以下几个方面。

(1)毛坯制造工艺。

毛坯制造是机械制造工艺的基础和前提。

近几年，出现了许多先进的制造工艺及技术。

铸造方面出现了一套精密洁净铸造成形工艺，例如，外热风冲天炉熔炼、处理、保护成套技术;钢液精炼与保护技术;高效金属型铸造工艺及设备;气化模铸造工艺与设备等。

锻压方面出现了精确高效塑性成型技术，主要有热精锻生产线成套技术，冷温成型成套技术，辊锻和楔横轧成形技术，精密冲裁工艺及设备等，焊接与切割方面出现了新型焊接电源及控制技术，激光焊接技术，微连接技术，数控切割技术等。

(2)机械加工工艺。

机械加工是机械制造工艺过程的主要组成部分，在这方面的趋势是向高效、高精度方向发展。

主要有精密加工和超精密加工，高速切削与超高速磨削，复杂型面的数控加工，游离磨料的高效加工等。

(3)自动化技术。

制造自动化技术是在制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。

是研究对制造过程的规划、运作、管理、组织、控制与协调优化等的自动化的技术，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。

在机械制造过程中，除了发展应用先进制造工艺以外，自动化技术的发展与应用是另一大特征。

这些自动化技术包括CAD，CAM集成、机床数控技术、工业机器人、柔性制造技术、传感技术、计算机集成制造技术、自动检测及信号识别技术等。

3.我国机械工业发展先进制造技术的战略与对策我国是一个制造业基础薄弱的国家，而机械制造业占的比重又较大。

尽管近十年来，我国机械制造业不断引进国外的先进制造技术，但与发达国家相比仍有较大的差距。

主要表现为：技改投入相对不足。

技术装备、生产工艺、生产管理、市场观念、人员素质相对落后。

面对新世纪国际机械制造业的竞争和高新技术发展的挑战，我国机械制造业应采取以下对策。

1)提高认识，全面规划，将装备制造业置于重要的战略地位。

2)加强先进制造技术的应用与自身制造技术的开发相结合。

据前论述可知，加强先进制造技术在机械制造业的应用，对发展机械制造业、增强机械制造业的生命力十分必要。

但同时，我们也应注重机械制造技术自身的开发，着重提高自主创新能力。

高度重视制造产业共性技术的研究开发，全力实施标准战略、专利战略。

切实提高企业的技术开发和集成创新能力，这对于丰富先进制造技术、促进其他制造业的发展至关重要。

将引进、消化吸收国外先进制造技术与自主开发创新相结合，深化科技体制改革，推进技术创新体系的建设。

3)大力发展先进高新制造技术及其产业。

4)人才是技术发展的关键。

要加强先进制造技术的应用和开发，必须提高人员素质，加强人才培训。

应培养一批既懂科学技术，又懂管理的优秀企业家，还要造就一支具有较高职业素质的技术工人队伍。

5)加强国际交流与合作。

世界各国的机械制造技术的发展都有自己的特色和侧重点。

通过加强国际交流与合作，可迅速吸收应用先进制造技术，并结合本国国情来发展机械制造技术。

4．机械制造技术的进展新技术的高速发展，使得传统的机械制造工程面貌一新。

进展如下：o 智能技术、传感技术、信息技术与机械的结合，产生了各种智能机械产品。

o 激光技术、材料技术、CAD/CAM技术集成形成了快速原型制造（RPM）新技术。

o 消失模技术的应用，使铸造领域面貌一新，采用消失模铸造生产的铸件壁厚公差达到了±0.15mm，表面粗糙度仅为Ra25µm。

o 连铸连轧己发展到薄板领域。

o 搅拌磨擦焊的发明，使焊接技术面貌一新。

o CAD、CAE、CAPP、CAM 和 PDM 己被企业广泛应用，虚拟设计和网络制造的应用也被提到日程。

o 智能制造、微型机械以及纳米技术等也发展了起来。

.4.1 先进制造技术领域的特点成形技术和加工技术日趋精密化。

制造工艺、设备和工厂的柔性与可重构性将成为企业装备的显著特点。

虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用。

智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向。

以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将超速发展。

信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用21世纪的企业面临管理创新。

以绿色产品设计技术、优良性能设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计技术为内涵的现代设计技术成为21世纪制造业的重要特征。

4.1.1 成形技术和加工技术日趋精密化成形精密化外形尺寸的精密化：即零件毛坯的生产正在从接近零件形状向直接制成零件的净成形方向发展。

内部成分组织性能的精密化：向近无缺陷方向发展，包括成份准确均匀、组织慎密、消除内部缺陷。

根据国际机械加工协会预测，21世纪初，塑性成形与磨削加工相结合，将取代大部分中小零件的切削加工。

加工超精密、超高速化超精密加工：实现亚微米级加工，并正在向纳米级加工时代迈进，加工材料也由金属扩大到非金属；超高速切削：用于铝合金的切削速度己超过1600 m/min，铸铁为1500 m/min，钢2000m/min，钛800m/min，镍基合金180m/min，能近十倍地提高加工效率，和加工件的质量性能。

4.1.2. 制造工艺、设备和工厂的柔性与可重性将成为制造业的显著特点个性化需求和不确定的市场环境，使得制造资源的柔性和可重构性，将成为21世纪企业装备的显著特点。

先进的制造工艺、智能化的软件和柔性的自动化设备、柔性的发展战略，构成未来竞争的软、硬件资源。

4.1.3. 虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用虚拟制造技术：以计算机支持的仿真技术为前提，形成虚拟的环境、虚拟的制造过程、虚拟的产品、虚拟的企业，从而大大缩短产品开发周期，提高一次成功率。

网络制造技术：网络技术的高速发展使企业可以通过国际互联网、局域网和内部网完成世界上任何一地用户的定单而组建动态联盟企业，进行异地设计、异地制造，在最接近用户的生产基地制造成产品。

4.1.4. 智能化、数字化是先进制造的发展方向将智能化技术注入先进制造技术和产品，可使之具有“智慧” ，能部分代替人的劳动。

将数字化技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高工业生产过程的质量和效率，增强工业产品的市场竞争力。

5. 新一代的数控加工设备5.1 重要性和内涵5.1.1 制造业是为国民经济各行各业提供制造方法、工具及技术装备，同时也为社会直接提供消费产品的工业产业，他是国民经济的基础，是决定国家发展水平的最基本因素之一，具有重要的战略位置。

5.1.2 数控加工设备则是产品加工中最重要的设备和手段，是制造业的基础设备。

数控加工设备（机床）含义5.1.3 数控加工装备包括：设备主体、控制系统、单元部件以及配套工具等。

5.1.4 数控机床和数字化装备采用数字控制或计算机控制技术和信息技术实现机床及机械设备的运动控制与加工过程的自动化、智能化。

5.2 数控系统结构体系发展数控系统是数控机床和数字化设备的核心，经过50多年的发展，数控系统已由原来传统的封闭体系结构系统发展到了采用微型计算机的开放式结构数控系统，并且进一步与网络技术、信息技术和控制技术相结合，向网络化、集成化和智能化方向发展。

5.2.1 传统数控系统5.2.1.1 传统数控系统采用专用的封闭体系结构的数控系统，如FANUC 0系统、MITSUBISHI M50系统、Si emens 810系统等。

5.2.1.2 由于其封闭的硬件软件结构，系统功能的扩展、改变和维修都比较困难，一般须由系统供应商进行。

5.2.1.3 目前，由于开放体系结构数控系统的发展，传统数控系统的市场正在受到挑战，已逐渐减小。

5.2.2 “PC嵌入NC”结构的开放式数控系统5.2.2.1 这是一种专用数控软硬件技术与通用计算机结合的开发的产品，如、FANUC18i、16i系统、Sieme ns840D系统、Num1060系统、AB 9/360等数控系统。

5.2.2.2 它具有一定的开放性，但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统，其体系结构仍是不开放的。

因此，用户无法介入数控系统的核心。

这类系统结构复杂、功能强大，但价格昂贵。

5.2.3 “NC嵌入PC”结构的开放式数控系统5.2.3.1 由开放体系结构运动控制卡 PC机构成。

这种运动控制卡通常选用高速处理器作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。