- 先进制造工艺技术(概述)
先进制造工艺技术概述
先进制造工艺技术概述先进制造工艺技术是指通过先进的生产技术和装备，实现高效、灵活、精确的生产制造过程，以提高产品质量和生产效率。
先进制造工艺技术主要包括以下几个方面：1. 数字化制造：数字化制造是一种通过计算机、网络和先进的软件技术来实现产品制造和生产过程中的数字化、网络化和智能化的方法。
它可以将产品的设计、工程数据和生产过程进行数字化管理，实现生产过程的可视化和智能化。
数字化制造可以大大提高产品制造过程的精度、速度和效率，降低生产成本，增加产品的竞争力。
2. 自动化制造：自动化制造是利用先进的机械装备和控制系统，实现对生产过程中的机械化操作和人工智能的代替。
通过自动化制造，可以减少人工操作和劳动强度，提高产品制造的精度和一致性，增加生产能力和效率。
自动化制造技术包括机器人技术、自动化装备和生产线的集成等。
3. 智能制造：智能制造是指利用先进的传感器、控制系统和网络技术来实现产品制造和生产过程的智能化。
通过智能制造，可以实现生产过程的人机协同、优化调度和物流配送，提高生产过程的灵活性和适应性。
智能制造技术包括物联网技术、大数据分析和人工智能技术等。
4. 绿色制造：绿色制造是指在产品制造过程中，采用环保材料和技术，减少环境污染和资源消耗的制造方式。
绿色制造可以通过优化生产过程，降低能源消耗和产品制造过程中的废弃物排放，实现可持续发展。
绿色制造技术包括节能降耗技术、环境监测和控制技术等。
以上是先进制造工艺技术的概述。
随着科技的不断进步和创新，先进制造工艺技术将在制造业中起到越来越重要的作用，进一步提升产品质量和生产效率，推动制造业的发展和转型升级。
先进制造工艺技术是当代制造业中的重要领域，它的发展对于提升产品质量、提高生产效率、降低成本以及实现可持续发展具有重要的意义。
随着科技的不断进步和创新，先进制造工艺技术呈现出了一系列新的发展趋势和特点，包括数字化制造、自动化制造、智能制造和绿色制造等。
数字化制造是先进制造工艺技术的重要组成部分。
先进制造技术概述（共5篇）
先进制造技术概述（共5篇）第一篇：先进制造技术概述加工过程监控和传感器技术作业先进制造技术概述一、先进制造技术含义和特征先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是传统制造业不断地吸收机械、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、材料、能源、环保等高新技术及现代系统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，并取得理想经济效果的前沿制造技术的总称。
先进制造技术的主要特征：⒈ 先进制造技术不是一项具体的技术，而是一项综合系统的技术。
⒉ 先进制造技术的先进性是建立在不断地汲取其他相关领域新技术的基础上的，是动态的、相对的。
⒊ 创新是先进制造技术的灵魂，并贯穿于制造全过程（产品创新、生产工艺过程创新、生产手段创新、管理创新、组织创新及市场创新）。
⒋ 技术与管理的结合是先进制造技术的一个突破，对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化。
⒌ 市场和工业界的需求是先进制造技术的出发点与归宿，是先进制造技术的动力和目标。
先进制造技术成果的成败取决于生产检验，企业是先进制造技术的创新主体。
二、先进制造技术研究热点目前国内外对先进制造的研究主要有以下几个方面：纳米技术。
纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、微观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术已经引发一系列新的科学技术。
精密、超精密加工。
精度为3～0.3μm，粗糙度为0.3～0.03μm的叫精密加工。
精度为0.3～0.03μm，粗糙度为0.03～0.005μm的叫超精密加工，或亚微米加工。
先进制造工艺技术
先进制造工艺技术先进制造工艺技术是指运用先进的材料、装备和技术手段进行制造的过程中所采用的工艺技术。
这些技术不仅能够提高产能和产品质量，还能够降低生产成本和环境污染。
下面将介绍其中几种先进制造工艺技术。
首先是数控加工技术。
数控加工技术是利用数控机床进行零件加工的一种方法。
通过事先编写好的程序控制数控机床，可以实现复杂形状零件的高精度加工。
相较于传统的手工操作或普通机床加工，数控加工技术能够提高加工效率，减少人为操作的误差，增强产品的一致性和稳定性。
其次是激光焊接技术。
激光焊接技术是利用激光束对金属材料进行焊接的一种方法。
与传统焊接技术相比，激光焊接技术具有焊接速度快、能量集中、变形小等优点。
激光焊接技术不仅适用于金属材料，还可用于焊接非金属材料，如塑料、陶瓷等。
激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子产业等领域有着广泛的应用。
第三是增材制造技术。
增材制造技术是一种通过逐层堆积材料来制造三维实体的方法。
通过使用增材制造技术，可以将设计好的三维模型直接制造出来，无需传统的减材制造工艺。
增材制造技术具有制造灵活性高，减少材料浪费和加工时间等优势。
当前最常见的增材制造技术包括激光熔化沉积、电子束熔化沉积和粉末床熔化沉积等。
最后是智能制造技术。
智能制造技术是通过信息技术与制造工艺相结合，实现制造过程的自动化和智能化。
智能制造技术包括工业机器人、自动化生产线等方面的应用。
工业机器人可以进行高精度、高速度的生产操作，能够完成传统人工无法完成的任务。
自动化生产线通过使用传感器、控制系统和物流系统等设备，实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量。
总之，先进制造工艺技术在工业制造中发挥着重要的作用。
通过应用这些技术，可以提高生产效率和产品质量，降低生产成本和环境污染，推动制造业向高效、智能和可持续发展方向迈进。
随着技术的不断发展和创新，先进制造工艺技术将继续引领制造业的发展。
先进制造技术——先进制造技术概述
• 全数字化定义——无纸生产 • 数字化预装配——无金属样机的生产 （虚拟制造的一部分） • 广域网上的异地设计、异地制造 • 基于STEP的数据交换 •协同工作小组Team work 238个 →设计制造周期大大缩短：4年 （而波音757、767约9-10年） 更大的利润，每架777，$1.4亿
2.3 制造业发展的教训
三、东南亚经济危机的启示 1）1998年爆发的东南亚经济危机，从另一个侧面 反映了一个国家发展制造业的重要。一个国家， 如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房 地产、服务业上，而无自己的制造业，这个国 家的经济就容易形成泡沫经济，一有风吹草动 就会产生经济危机。 2）新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经济 危机的影响小一些。
5、制造业面临的竞争和挑战
5.2 制造业市场竞争的新特点 1）知识－技术－产品更新的周期更短
年数
10 8 6 4 2
平均开发时间 TD
TD > TL
平均产品寿命 TL
78 80
82 84 86 88 90 92 94 96
时间
来源: Bullinger
5、制造业面临的竞争和挑战
20世纪90年代制造业的标志性进展
2.2 制造业发展的历程
1）用机器代替手工，从作坊形成工厂
19世纪机器在英国诞生，先后传人法国、德国和美国。
2）从单件生产方式发展成大量生产方式
泰勒：以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。 福特：零件互换技术，1913年建立了具有划时代意义的 汽车装配生产线
3）柔性化、集成化、智能化和网络化的现代 制造技术
柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智 能制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造……
3-1 先进制造工艺技术(概述)
• 超精密加工技术处于世界领先地位的国家有美 国、英国和日本。
先进制造工艺技术
• 美国LLL 国家实验室以发展国防尖端技术为主 要目标，于1983 年研究开发的大型金刚石超精 密车床DTM－3 的加工精度可达到形状误
差为28nm（半径），圆度和平面度为 12.5nm，加工表面粗糙度Ra4.2nm。
先进制造工艺技术
切削速度随刀具材料的变更而提高
先进制造工艺技术 •毛坯成形技术在向少、无余量发展 如：熔模精密铸造、精密锻造、
精密冲裁、冷温挤压等新工艺。
•表面工程技术的形成和发展
表面工程：通过表面涂覆、表面改性、表面加工、表
面复合处理改变零件表面形态、化学成分和组织结 构，以获取与基体材料不同性能的一项应用技术。 如：电刷镀、化学镀、物理气相沉积、化学气象沉 积、热喷涂、化学热处理、激光表面处理、离子注 入等。
• 微机械可以完成大尺寸机电系统所不能 完成的任务，也可嵌入大尺寸系统中， 把自动化、智能化和可靠性水平提高到 一个新的水平。
先进制造工艺技术
微型机械研究可能导致基础技术的巨大进步，开辟 新的产业市场，其应用将波及： • 医疗领域中的非侵入性治疗、显微手术、小器官 检测； • 生命科学领域中的小生理器官处理、基因操作系 统、蛋白质追踪； • 信息领域中的高密度磁盘存储、信息输入/输出、 信息传递； • 航天领域中的小卫星和微米卫星、制导导航与控 制用的微型传感器和微型仪表、应用于航空中的 微型光学设备； • 半导体工业领域中的微模型修理、微领域评估、 微构造等等。
先进制造工艺技术
图1 LLL 的LODTM 大直径光学超精密车床
先进制造工艺技术
图1 LLL 的LODTM 大直径光学超精密车床
先进制造工艺技术
第3章 先进制造工艺技术
3.2 精密与超精密加工技术
英、德等欧洲国家在超精密加工机床 的制造与精密测量方面也处于世界的先进 行列。
我国的超精密加工技术在20世纪70年 代末期有了长足进步，80年代中期出现了 具有世界水平超精密机床和部件，并向专 业化批量生产发展，研制出了多种不同类 型的超精密机床、部件和相关的高精度测 试仪等，如精度达0.025μm的精密轴承等， 达到了国际先进水平。
3.金刚石超精密切削的应用 （与p.72内容重复）
3.2 精密与超精密加工技术
3.2.4 精密与超精密磨削 超精密磨削加工是指利用细粒度的磨粒或
微粉磨料进行砂轮磨削、砂带磨削，以及研磨、 珩磨和抛光等进行超精密加工的总称，是加工 精度达到或高于0.1μm、表面粗糙度值小于 Ra0.025μm的一种亚微米级加工方法，并正向 纳米级发展，是当前超精密加工的重要研究之 一。
3.1.2 先进制造工艺技术的定义和内容 1.先进制造工艺技术的定义和特点 定义：
研究与物料和物料处理过程直接相关的 各项最新技术（与传统制造工艺相比较）。
特点：详见课本p.68 1）优质 2）高效 3）低耗 4）灵活 5）清洁
3.1 先进制造工艺技术概述
2.先进制造工艺技术的内容
目前比较成熟，广泛应用的有： （1）精密、超精密加工技术 （2）精密成形技术 （3）特种加工技术 （4）表面工程技术
1. 超精密磨削砂轮
在超精密磨削中 所使用的砂轮， 其材料多为金刚 石、立方氮化硼 磨料，硬度极高， 故一般称为超硬 磨料砂轮。用超 硬磨料制成的砂 轮、砂带如图所 示。
3.2 精密与超精密加工技术
3.2 精密与超精密加工技术
3.2 精密与超精密加工技术
2.超精密磨削砂轮的修整
先进制造工艺技术概述
分子束外延
利用分子束外延技术生长单晶 体材料，制作高质量的半导体
材料和光电子器件。
高效加工技术
高速切削
利用高转速的切削刀具和优化的切削液系统，实 现工件的快速切削，提高加工效率。
激光加工
利用高功率激光束对材料进行切割、熔化、烧蚀 等处理，实现高效、高质量的加工。
水射流切割
利用高压水流对材料进行切割，具有切割面质量 好、效率高等优点，适用于各种材料的切割。
定制化生产将提高企业的市场 竞争力，满足消费者日益增长 的个性化需求。
数字孪生技术的应用
数字孪生技术是先进制造工艺技 术的重要发展方向之一。
数字孪生技术通过建立物理世界 与虚拟世界的映射关系，实现产 品全生命周期的数字化管理。
数字孪生技术将提高产品设计、 生产和维护的效率和质量，降低
成本和风险。
THANKS
航空航天领域
总结词
高精度、高质量、高可靠性
详细描述
航空航天领域对产品的高精度、高质量和高 可靠性要求非常高。先进制造工艺技术在该
领域的应用包括数控加工、3D打印、复合 材料制造等技术，以及自动化检测和质量控 制技术的应用。这些技术的应用有助于提高 生产效率、降低成本、缩短研发周期，并提
高了航空航天产品的性能和安全性。
造过程对环境的影响。
绿色制造技术将推广清洁能源 、减少废弃物排放和资源回收 利用等方面，实现可持续发展
。
绿色制造将提升企业的竞争力 ，符合社会可持续发展的要求
。
定制化生产的实现
定制化生产是未来先进制造工 艺技术的重要发展方向之一。
定制化生产将借助先进的生产 技术和柔性制造系统，根据客 户需求进行个性化定制。
智能制造技术
6-先进制造工艺概况PPT模板
现代设计技术
— 3—
先进制造工艺概况
1.2 先进制造工艺的产生背景
随着市场竞争的日益激烈以及制造业经营战略的不断变化，生产规模、生产成本、 产品质量、市场响应速度相继成为企业的经营目标。传统机械制造工艺为适应这种变 化发展出了一种优质、高效、低耗、洁净和灵活的先进制造工艺。先进制造工艺是先 进制造技术的核心和基础，是在传统制造技术的基础上，不断吸收机械、电子、信息、 材料、能源和现代管理技术等各个方面的技术成果，并将它们有机结合起来，综合应 用于产品设计、制造、销售、服务等过程的制造工艺技术。
现代设计技术
— 5—
先进制造工艺概况
1.3 先进制造工艺技术的特点及分类
1．先进制造工艺技术的特点 •
1
优质：先进制造工艺加工制造出的产品质量高、性能好、尺寸精确、表面 光洁、组织致密、无缺陷杂质、使用性能好、使用寿命长并且可靠性高。
• 高效：与传统制造工艺相比，先进制造工艺可极大地提高劳
2
动生产率，降低操作者的劳动强度和生产成本。
现代设计技术
— 4—
先进制造工艺概况
1.2 先进制造工艺的产生背景
先进制造工艺的发展趋势主要表现在以下几个方面：
制造加工精度不断提高
新型工程材料的应用推
零件毛坯成
动了制造工艺的进步和变革 型向少无余量发展
1
2
3
4
5
6
切削加工速度迅速提高
自动化和数字化工 艺装备的发展提高了机械 加工的效率
优质清洁表面工程 技术得到进一步发展
特点
• 低耗：先进制造工艺可大大节省原材料，降低能源消耗，
3
提高对日益枯竭的自然资源的利用率。
•洁净：应用先进制造工艺可以做到零排放或少排放，生产过
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先进制造工艺技术
应用
• 超精密加工适用于精密元件、计量标准 元件、大规模和超大规模集成电路的制 造，在国防工业、航空航天工业、电子 工业、仪器仪表工业、计算机制造、微 型机械等领域都有着广阔的市场前景。
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先进制造工艺技术
超精密加工分类
• 按照加工方式的不同，超精密加工可分为 超精密切削、 超精密磨料（固结磨料和游离磨料）加工、 超精密特种加工 复合加工。
大家好
先进制造工艺技术
第三章 先进制造工艺技术
❖精密洁净铸造成形工艺 ❖精确高效塑性成形技术 ❖优质、高效焊接与切割技术 ❖优质低耗洁净热处理技术 ❖超高速加工、超精密加工技术 ❖微型机械加工技术
2
先进制造工艺技术
❖现代特种加工工艺 ❖新型材料成形与加工工艺 ❖优质清洁表面工程新技术 ❖快速原型制造技术 ❖拟实制造成形加工技术
3
先进制造工艺技术
3.1 概述
•制造工艺技术是指将原材料转化成具有一 定几何形状、一定材料性能和精度要求可用 零件的一切过程和方法的总称。
4
先进制造工艺技术
机械制造工艺定义与内涵
机械制造工艺定义
原材料
改变形状,尺寸,性能,位置
机床、工具
成品 半成品
机械制造工艺三阶段： ①零件毛坯的成形准备阶段 ②机械切削加工阶段 ③表面改性处理阶段
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先进制造工艺技术
图1 LLL 的LODTM 大直径光学超精密车床
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先进制造工艺技术
图1 LLL 的LODTM 大直径光学超精密车床
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先进制造工艺技术
• 英国CUPE 公司以其精加工技术著称，该 公司1991 年研制的用于加工X 射线天体 望远镜用2.5mx2.5m 反射镜的大型超精密 机床可用于精密磨削和坐标测量。
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先进制造工艺技术
未来超精密加工技术发展趋势是：
• 向更高精度、更高效率方向发展； • 向大型化、微型化方向发展； • 向加工检测一体化方向发展； • 机床向多功能模块化方向发展； • 不断探讨适合于超精密加工的新原理、
新方法、新材料。
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先进制造工艺技术
（２）硅片加工
• 硅片是集成电路IC 芯片的主要材料，IC 业的发展离不开晶体完整、高纯度、高精 度、高表面质量的硅晶片，全球90％以上 的IC 都要采用硅片。
• 此外，硅片需求量的剧增，还要求硅片加工 具有较高的生产效率。这些要求使硅片的加 工面临新的挑战。
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先进制造工艺技术
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先进制造工艺技术
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先进制造工艺技术
Figure 2: Schematic of wiresaw
20世纪前，碳素钢，耐热温度低于200ºC，10m/min； 20世纪初，高速钢，500-600ºC，30-40m/min； 20世纪30年代，硬质合金，800-1000ºC，
数百米/min; 目前陶瓷、金刚石、立方氮化硼，1000ºC以上，
一千至数千米/min。 7
先进制造工艺技术
切削速度随刀具材料的变更而提高
• 日本在用于声、光、图象、办公设备中 的小型、超小型电子和光学零件的超精 密加工技术方面，其优势超过美国。
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先进制造工艺技术
• 我国的超精密加工技术在70 年代末期有 了长足进步，80 年代中期出现了具有世 界水平的超精密机床和部件。
• 但我国在超精密加工的效率、精度、可 靠性，特别是规格（大尺寸）和技术配 套性方面与国外比，与生产实际要求比， 还有相当大的差距。
• 该机床与LODTM 是现在世界上公认的技术水 平最高、精度最高的大型超精密金刚石车床 （图1）。
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先进制造工艺技术
(a) 单晶金刚石飞铣加工的激光系统用KDP 晶体
（长宽42cm,厚1cm,粗糙度2nm）
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先进制造工艺技术
b) LODTM 加工的美国宇航局用的抛物面镜
（最终形状误差１５０nm）
• 超精密加工技术处于世界领先地位的国家有美 国、英国和日本。
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先进制造工艺技术
• 美国LLL 国家实验室以发展国防尖端技术为主 要目标，于1983 年研究开发的大型金刚石超精
密车床DTM－3 的加工精度可达到形状误 差为28nm（半径），圆度和平面度为 12.5nm，加工表面粗糙度Ra4.2nm。
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先进制造工艺技术
• 先进制造工艺技术就是机械制造工业 不断变化和发展后所形成的制造工艺 技构成： 1）精密与超精密加工技术； 2）传统制造方法的不断改进； 3）非传统制造方法的产生与发展。
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先进制造工艺技术
3.2 先进加工工艺技术
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先进制造工艺技术
• 因此实现大尺寸硅片的高精度、高质量和 高效率的工业化生产是目前IC 行业关注 的焦点。
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先进制造工艺技术
• 硅片制造的传统工艺流程为：
拉单晶→磨外圆→切割→倒角→研磨→ 腐蚀→清洗→抛光（如图2 所示）。
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先进制造工艺技术
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先进制造工艺技术
• 下一代集成电路制造对硅片加工精度、表面 粗糙度、表面缺陷、表面洁净度和硅片强度 等提出了很高的要求。
上述阶段划分逐渐模糊、交叉，甚至合而为一
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先进制造工艺技术
机械制造工艺流程
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先进制造工艺技术
先进制造工艺的产生和发展
• 制造加工精度 18世纪，其加工精度为1mm； 19世纪末，0.05mm； 20世纪初，μm级过渡； 20世纪50年代末，实现了μm级的加工精度；
目前达到10nm的精度水平。 • 切削加工速度
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先进制造工艺技术
•毛坯成形技术在向少、无余量发展
如：熔模精密铸造、精密锻造、
精密冲裁、冷温挤压等新工艺。
•表面工程技术的形成和发展
表面工程：通过表面涂覆、表面改性、表面加工、表 面复合处理改变零件表面形态、化学成分和组织结 构，以获取与基体材料不同性能的一项应用技术。
如：电刷镀、化学镀、物理气相沉积、化学气象沉 积、热喷涂、化学热处理、激光表面处理、离子注 入等。
（１）超精密加工方法和设备
• 超精密加工技术是一门集机械、光学、 电子、计算机、测量和材料科学等先进 技术于一体的综合性技术。
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先进制造工艺技术
• 目前，超精密加工技术通常是指被加工 零件的尺寸精度低于0.1μm，表面粗糙度 Ra 小于0.025μm 的加工技术。
• 目前超精密加工的零件精度已达到亚微 米级，正在向纳米级工艺发展。