造型材料与工艺-先进制造技术
先进制造技术概述(PDF 47页)
制造业
制造业是将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、 技术、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人和社会 使用和利用的工业产品或生活消费品的行业。制造业是所 有与制造有关的企业群体的总称。
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1.1.1 制造与制造技术
表1.1 我国制造业的分类
序号
行业名称
序号
行业名称
13 农副食品加工业
28 化学纤维制造业
14 食品制造业
29 橡胶制品业
15 饮料制造业
30 塑料制品业
16 烟草制造业
31 非金属矿物制品业
17 纺织业
32 黑色金属冶炼及压延加工业
18 纺织服装、鞋、帽制造业
33 有色金属冶炼及压延加工业
车身装配
油漆
内部装饰
锻造
热处理
机械加工
变速箱装配
熔化
自动线
造型
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
发动机装配 发动机试验
பைடு நூலகம்
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
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1.1.2 制造系统
程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图1-6）
19 皮革、毛皮、羽毛（绒）制造业
34 金属制品业
20 木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业
35 通用设备制造业
21 家具制造业
36 专用设备制造业
22 造纸及纸制品业
先进制造技术对传统工艺的影响
先进制造技术对传统工艺的影响在人类文明的发展长河中，传统工艺始终占据着重要的地位，它们是先辈们智慧的结晶，承载着历史的记忆和文化的传承。
然而，随着科技的飞速进步，先进制造技术如雨后春笋般涌现，给传统工艺带来了前所未有的冲击和影响。
先进制造技术以其高效、精准和智能化的特点，迅速改变了制造业的格局。
数控机床、3D 打印、工业机器人等技术的广泛应用，大大提高了生产效率和产品质量。
相比之下，传统工艺往往依赖手工操作，生产效率较低，难以满足现代大规模生产的需求。
以数控机床为例，它能够按照预设的程序自动进行加工，不仅精度高，而且速度快。
而传统的手工雕刻工艺，虽然能够赋予作品独特的艺术韵味，但由于其对工匠技艺的高度依赖和较长的制作周期，在大规模生产方面存在明显的局限性。
在家具制造领域，数控机床可以快速生产出大量规格一致的零部件，而传统的木工工艺则更多地应用于定制化、高端产品的制作。
3D 打印技术的出现更是给制造业带来了革命性的变化。
通过逐层堆积材料的方式，3D 打印能够制造出复杂的形状和结构，这是传统工艺难以实现的。
在医疗领域，3D 打印可以根据患者的个体差异定制假肢、牙齿矫正器等医疗器械；在航空航天领域，3D 打印能够制造出轻量化、高强度的零部件。
然而，这也使得一些传统的铸造、锻造工艺面临挑战。
工业机器人在生产线上的应用，使得生产过程更加标准化和自动化。
它们可以不知疲倦地重复相同的动作，减少了人为因素导致的误差。
相比之下，传统工艺中的一些手工操作环节容易受到工人技术水平和情绪等因素的影响，产品质量的稳定性难以保证。
先进制造技术的发展虽然给传统工艺带来了压力，但也并非完全是负面的影响。
一方面，先进制造技术为传统工艺的传承和创新提供了新的机遇。
例如，通过数字化技术，可以对传统工艺进行记录和保存，让后人能够更好地了解和学习。
同时，利用现代设计软件，可以对传统工艺的图案、造型进行创新设计，使其更符合当代人的审美需求。
先进制造工艺技术.pptx
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熔模铸造的应用:
• 熔模铸造是一种实现少无切削加工的、先进的精密成形 工艺，它最适用于25kg以下的高熔点、难以切削加工的 合金铸件的成批、大量生产。
• 目前主要用于航天飞行器、飞机、汽轮机、泵、汽车、 拖拉机和机床上的小型精密铸件和复杂刀具的生产。
压力铸造
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2、压力铸造
2.1概念
适用。
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熔模铸造的缺点：
⑴ 工序复杂，生产周期长。 ⑵ 原材料价格高，铸件成本高。 ⑶ 铸件不能太大、太长，否则蜡模易变形，丧失原有精
度。
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4－6 离心铸造
离心铸造是将金属液浇入高速旋转 （250～1500r/min）的铸型中，并在 离心力作用下充型和凝固的铸造方法。 其铸型可以是金属型，也可以是砂型。 既适合制造中空铸件，也能用来生产 成形铸件。
Process
3.1 先进成形技术
Advanced Forminging
Technology
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特种铸造
特种铸造
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4－3 压力铸造
压力铸造是在专用设备—压铸 机上进行的一种铸造。即在高速、 高压下将熔融的金属液压入金属 铸型，使它在压力下凝固获得铸 件的方法。
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压铸工艺过程
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压力铸造的特点及应用
——成形工艺 去除成形 受迫成形 堆积成形 生成成形
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3.1.1 概述
◆先进制造工艺技术的内容
➢精密、超精密加工技术。它是指对工件表面材料进行去 除，使工件的尺寸、表面性能达到产品要求所采取的技 术措施。当前，纳米(nm)加工技术代表了制造技术的最 高精度水平。超精加工材料由金属扩大到非金属。根据 加工的尺寸精度和表面粗糙度，可大致分为三个不同的 档次，如表3-1所示。
先进制造技术在工业生产中的应用
先进制造技术在工业生产中的应用一、先进制造技术的释义先进制造技术是指在工业生产过程中采用先进的生产设备、工艺和管理方法，应用新兴的科学技术，以提高产品质量和生产效率的一种技术体系。
它通过引入自动化、数字化、智能化等先进技术，实现生产过程的精确控制和高效运作，以满足日益增长的市场需求。
二、1. 自动化生产系统自动化生产系统是先进制造技术的核心内容之一。
它通过引入智能机器人、自动化生产线等设备，实现生产过程的全面自动化。
自动化生产系统可以大大提高生产效率和产品质量，减少人工劳动强度和人为操作的误差。
例如，在汽车制造行业，自动化设备可以实现零部件的自动装配和焊接，大大提高生产效率。
2. 数字化工厂数字化工厂是先进制造技术在工业生产中的一种扩展应用。
数字化工厂利用信息技术和先进传感器，实现生产过程的数字化监控和管理。
通过建立信息系统和数据分析平台，可以实现生产过程的实时监控、故障预警和优化控制。
数字化工厂可以帮助企业实现资源的合理配置，提高生产效率和产品质量。
3. 智能制造智能制造是先进制造技术的发展趋势和目标之一。
它利用人工智能、物联网和大数据分析等技术，实现生产系统的智能化和高度自动化。
智能制造可以通过实时监测和数据分析，进行生产计划的优化和调整。
同时，智能制造还可以实现设备的自主诊断和维护，大大减少生产停机时间和维修成本。
4. 先进材料与工艺先进制造技术还包括先进材料和工艺的应用。
先进材料可以提供更高的强度、硬度和耐腐蚀等特性，从而提高产品的质量和性能。
同时，先进工艺可以通过精确控制生产参数，提高产品加工精度和一致性。
例如，在航空航天制造领域，采用先进材料和工艺可以大大减轻飞机结构的重量，提高飞机的燃油效率和降低碳排放量。
5. 可持续制造可持续制造是先进制造技术应对环境和资源压力的一种解决方案。
可持续制造意味着在生产过程中减少能源消耗和废物排放，提高资源的利用率和循环利用。
通过采用清洁生产技术、节能设备和再生材料等措施，可以实现生产过程的绿色化，降低对环境的影响。
先进制造技术
1.先进制造技术：是制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
2.FMS：有两台以上的机床、一套物料运输系统（从装载到卸载具有高度自动化）和一套控制系统的计算机组成的制造系统。
3.FMS的类型：配备互补机床的FMS、配备可互相替换的FMS、混合式的FMS。
4.对于长度直径比小于2的回转体零件，通常在加工棱柱体的FMS中进行加工；对于棱柱体类零件，加工设备的选择通常在立式和卧式加工中心以及专用机床。
5.主轴箱更换式机床按照主轴箱更换方式分为：循环式输送主轴箱更换式机床；直线式输送主轴箱更换式机床；鼓轮式输送主轴箱更换式。
6.自动上下料装置：托盘交换器（有回转式和往复式）、多托盘库运载交换器、机器人。
7.工业机器人由执行机构、控制系统、驱动系统以及检测装置等几部分组成。
8.工业机器人分为：固定式机器人和移动式机器人。
9.在FMS中，零件运储系统包括自动运输和自动储存两方面工作。
10.零件在FMS内部的搬运主要采用以下三种运输工具：传送带、自动运输小车和搬运机器人。
11.自动导向小车的特点：较高的柔性；实时监视和扩展；安全可靠；维护方便。
12.自动小车按导向方法分为：有轨小车；线导小车；遥控小车；光导小车。
13.自动化仓库主要有：库房、堆垛起重机、控制计算机、状态检测器等组成。
14.自动化仓库的自动化包含：仓库管理自动化和入库出库的作业自动化。
15.刀具自动运输系统包括：刀具自动运输和刀具管理系统。
16.自动换刀方式：顺序选刀方式；道具编码方式；道具编码方式。
17.刀具的管理包括刀具的监控和刀具的信息管理。
18.生产计划调度系统是FMS单元控制器的核心功能软件。
计划与调度的目的是保证按期交货，保证均衡生产，提高设备利用率，缩短生产周期。
先进制造技术知识点总结
第一章概述1、先进制造技术的特点：先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性、动态性。
2、先进制造技术分为三个技术群：主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。
3、主体技术：面向制造的设计技术群（1）产品、工艺设计（2）快速成形技术（3）并行工程制造工艺技术群：（1）材料生产工艺（2）加工工艺（3）连接与装配（4）测试和检测（5）环保技术（6）维修技术（7）其他支撑技术：（1）信息技术（2）标准和框架（3）机床和工具技术（4）传感器和控制技术4、先进制造技术研究的四大领域：（1）现代设计技术（2）先进制造工艺技术（3）制造自动化技术（4）系统管理技术4、美国的先进制造技术发展概况 P10美国先进制造技术发展概况：美国政府在 20 世纪 90 年代初提出了一系列制造业的振兴计划，其中包括“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。
先进制造技术计划美国的发展目标：1、为美国人创造更过高技术、高工资的就业机会，促进美国经济增长。
2、不断提高能源效益，减少污染，创造更加清洁的环境。
3、使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力，保持美国的竞争地位。
4、使教育系统对每位学生进行更有挑战性的教育。
5、鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量作为核心目标三个重点领域的研究：1、成为下一代的“智能”制造系统2、为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成的工具3、基础设施建设第二章柔性制造系统（FMS）技术1、柔性制造系统（FMS）的特点：（1）主要特点：柔性和自动化（2）设备利用率高，占地面积小（3）减少直接劳动工人数（4）产品质量高而稳定（5）减少在制品库存量（6）投资高、风险大，开发周期长，管理水平要求高2、FMS与传统的单一品种自动生产线（即刚性自动生产线，其物流设备和加工工艺是相对固定的，只能加工一个零件，或加工几个相互类似的零件）缺点：改变加工产品的品种，刚性自动线做较大改动，投资和时间方面耗资大，难以男足市场要求。
先进制造技术知识点
一、制造的定义：制造即为人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质工具，采用有效地工艺方法和必要的能源，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。
二、狭义的制造：指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
三、广义的制造：它包含市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后回收处理等整个产品生命周期内一系列相互联系的生产活动。
四、电火花加工原理：电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化，从而将金属蚀除下来。
五、放电间隙：指加工时工具和工件之间产生火花放电的一定距离间隙。
六、脉冲宽度：它是加到工具和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间。
七、放电状态：电火花加工时放电间隙内每一脉冲放电时的基本状态。
1、开路（空载脉冲）：间隙上有大于50V的电压，但间隙内没有电流流过，为空载状态。
2、火花放电（工作脉冲、有效脉冲）：电压有td、tc,电流有Ie,波形上有高频振荡的小锯齿波形。
3、过度电弧放电（不稳定电弧放电）：击穿延时td很小或接近于零，仅成为一尖刺，电压电流波上的高频分量变低成为稀疏和锯齿形。
4、电弧放电（稳定电弧放电）：td和高频振荡的小锯齿波基本消失。
5、短路（短路脉冲）：间隙短路时电流较大，但间隙两端的电压很小，没有蚀除加工作用。
八、极性效应：电火花加工时，即使加工相同材料，两电极的被腐蚀量也是不同的。
其中一个电极比另一个电极的蚀除量大。
九、覆盖效应：在油类介质中放电加工会分解出负极性的游离碳微粒，在合适的脉宽、脉间条件下将在放电的正极上覆盖碳微粒十、光刻加工：是用照相复印的方法将光刻掩膜上的图形印刷在涂有光效抗蚀剂的薄膜或基材表面，然后进行选择性腐蚀，刻蚀出规定的图形。
十一、LIGA技术：是一种使用X射线的深度光刻与电铸相结合，实现深宽比大的微细构造的成型方法，是一种全新的三维主体微细加工技术。
简述先进制造工艺的定义与特点
简述先进制造工艺的定义与特点一、引言先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology) 是集机械，电子，信息，材料，能源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术，它是发展国民经济的重要基础技术之一。
先进制造技术是制造业为提高竞争力以适应时代的要求而形成的-一个高新技术群，经过发展，已形成了完整的体系结构。
先进制造技术是当今生产力的主要构成因素，是国民经济的重要支柱。
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它担负着为国民经济各部门和学技术的各个学科提供装备、I 具和检测仪器的重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的重要手段。
尤其是些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如果没有先进制造技术作为基础，是不可能实现的。
二、先进制造技术的起源“先进制造技术”一词源于美国。
二战结束之前的制造技术，可以统称为传统的制造技术，美国制造业在第二次世界大战以后，在当时国际环境背景下得到了空前的发展，并形成了支强大的研究开发力量，强调基础和学研究的重要性，忽视制造技术的发展。
至20 世纪70 年代，随着日、德经济的恢复，美国制造业遇到了强有力的挑战，汽车业等行业的霸主地位，遇到了强有力的冲击，出口产品的竞争力大大落后于日、德，美国经济滞胀，发展缓慢。
而日本在过去几十年内不断主动地采用制造新技术，已使其成为制造业公认的世界领。
在此背景下,美国反思了制造技术同国民经济、技术与国力的至关重要的相互依赖关系，强调了制造技术的重要性，明确了社会经济目标的关键是技术的重要性，制定了国家关键技术计划，并对其技术政策作了重大调整。
与此同时，以计算机为中心的新一代信息技术的发展，也全面推动了制造技术的飞跃发展。
由于经济和增强国防的需要，在剧烈的市场竞争的刺激F,各个国家和地区纷纷将传统的制造技术与新发展起来的科技成就相结合，先进制造技术的概念逐步形成并发展。
三、先进制造技术的内涵先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。
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• 设计中的甩图板工程 80年代中期开始，利用语言编 程的方式绘图。
•
Windows操作系统与计算机的发展，设计软件的
发展，如CAD、PRO/E、UG等，使设计走向智能化、
自动化、统一化模型。
• 计算机辅助工艺过程设计CAPP、辅助数控程序编制、 工装设计、作业设计
• CAD/CAM 集成系统
• 2、柔性制造系统 (FMS)
• 刚性制造的概念
• 刚性”的含义是指该生产线只能生产某种或生 产工艺相近的某类产品，表现为生产产品的单 一性.
• 特点：刚性自动线生产率高，但柔性较差，当 加工工件变化时，需要停机、停线并对机床、 夹具、刀具等工装设备进行调整或更换，通常 调整工作量大，停产时间较长。
• 柔性生产线是一种技术复杂、高度自动化的系 统。它将微电子学、计算机和系统工程等技术 有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制 造高自动化与高柔性化之间的矛盾。
• 计算机集成制造系统的组成 计算机管理信息系统、计算机辅助设计与制造、柔性 制造系统
• 优点效益分析： • 1、产品质量提高 • 2、提高生产率40%~70% • 3、生产周期缩短30%~60% • 4、在制品减少30%~60% • 5、设计费用减少15%~30% • 6、提高工程师的工作能力
优点：SLA 工艺成形的 零件精度较高，能达到 0.1mபைடு நூலகம்；产品透明美观，可 直接做力学实验。
缺点：这种方法也有自 身的局限性，比如需要支撑、 树脂收缩导致精度下降、光 固化树脂价格昂贵，有一定 的毒性；且产品不能溶解， 不利于环保 。
选择性层片粘接的基本原理
采用激光或刀具对片材进行 切割。首先切割出工艺边框和原 型的边缘轮廓线，而后将不属于 原型的材料切割成网格状。片材 表面事先涂覆上一层热熔胶。通 过升降平台的移动和箔材的送给, 并利用热压辊辗压将后铺的箔材 与先前的层片粘接在一起，再切 割出新的层片。这样层层迭加后 得到下一个块状物，最后将不属 于原型的材料小块剥除，就获得 所需的三维实体。
选择性层片粘接工艺 —— LOM
分层实体制造（LOM ）
(Laminated Object
过程准确可控
• 贯穿了整个设计、加工制造、销售、服务等全过程 • 各专业、学科间交叉融合（敏捷制造、绿色制造） • 现代管理技术介入 （制造资源计划 MRP-2、管理信
息系统MIS等） 商品的生产策略转变为小批量多品种，以销定产。
发展趋势：系统化、集成化、智能化
第二节：现代制造技术简介
• 1、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM)
第八章 先进制造技术简介
第一节 先进制造技术概述
1、定义
传统机械制造不断地吸收机械、电子、信 息、材料、能源及现代管理等方面的技术成果， 将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、 售后服务等过程中，实现优质、高效、低耗、 清洁、灵活地生产，以取得理想技术经济效果 的制造技术的总称。
• 2、现代制造技术的特征 • 计算机、传感技术、自动化等技术的引入，使得制造
一汽大 众的焊 装车间
• 分类：柔性制造单元(FMC) 、柔性制造 系统(FMS)、柔性制造线(FML)、柔性制 造工厂(FA)
• 系统内容：数控加工设备、物料储运装 置和计算机控制系统、软件系统和附属 系统（冷却、排屑）
• 优点效益分析：
第一，设备利用率高。一组机床编入柔 性生产线后，产量比这组机床在分散单机作业 时的产量提高数倍。
第二，在制品减少80%左右。 第三，生产能力相对稳定。自动加工系统 由一自或多台机床组成，发生故障时，有降级 运转的能力，物料传送系统也有自行绕过故障 机床的能力。
第四，产品质量高。零件在加工过程中，装卸一 次完成，加工精度嵩，加工形式稳定。
第五，运行灵活。有些柔性生产线的检验、装卡 和维护工作可在第一班完成，第二、第三班可在无人 照看下正常生产。在理想的柔性生产线中，其监控系 统还能处理诸如刀具的磨损调换、物流的堵塞疏通等 运行过程中不可预料的问题。
➢ 层面加工与粘接 ➢ 层层堆积 ➢ 后处理
根据每层轮廓信息， 进行工艺规划，选 择加工参数，自动 生成数控代码
清理零件表面， 去除辅助支撑 结构
成形机制造一系列 层片并自动将它们 联接起来，得到三 维物理实体
快速成型制造的主要方法
✓选择性液体固化（SLA） ✓选择性层片粘接（LOM） ✓选择性激光烧结（SLS） ✓熔融沉积成型（FDM）
SLA工艺于1984年获美 国专利，1988年美国3D System公司推出的商品 化样机SLA—1，是世界 上第一台快速原型技术 成形机。目前，SLA各 型成形机占据着RP设备 市场的较大份额。这种 方法的代表还有日本 DMET公司的SOUP系列、 D-MEC公司的SCS系列 和Teijin Seiki公司的 Mark1000,德国EOS公司 的STEREOS系列。
4、快速成型技术(RPM)
• 利用计算机生成的三维数据直接驱动快 速成型机加工出所需要的产品。
• 方法有多种应用于模型制造、小批量零 件的生产、模具加工
快速成形制造的基本过程
➢ CAD建模 ➢ 分层 ➢ 层面信息处理
由CAD软件设计出所 需零件的计算机三维 曲面或实体模型
将三维模型沿一定方向 （通常为Z向）离散成 一系列有序的二维层片 （习惯称为分层）
第六，产品应变能力大。刀具、夹具及物料运输 装置具有可调性，且系统平面布置合理，便于增减设 备，满足市场需要。
3、计算机集成制造系统 (CIMS)
• 利用计算机网络把企业生产活动全过程有机地集成为 一个能协调工作的整体，以保证企业内部信息的有效 传递，实现生产的自动化、柔性化，达到高效率、高 质量、低成本、灵活生产的目的。
粉末烧结、光敏树脂固化、纸材切割粘接、吐丝堆积、 石膏分层堆积
基于液态光敏树脂的光聚合 原理。将激光聚集到液态光 固化材料（如光固化树脂） 表面逐点扫描，令其有规律 地固化，由点到线到面，完 成一个层面的建造。而后升 降移动一个层片厚度的距离， 重新覆盖一层液态材料，进 行第二层扫描，再建造一个 层面，第二层就牢固地粘贴 到第一层上，由此层层迭加 成为一个三维实体。