第一篇：先進制造技術在機械制造業中的應用

先進制造技術在機械制造業中的應用

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講述了先進制造技術概念與特點，論述了先進制造技術在機械制造業的應用，并提出了我國機械工業發展先進制造技術應采取的對策。先進制造技術的概念與特點

一般認為：先進制造技術是指制造業(傳統制造技術)不斷吸收機械工程技術、電子信息技術(包括微電子、光電子、計算機軟硬件、現代通信技術)、自動化控制理論技術(自動化技術生產設備)、材料科學、能源技術、生命科學及現代管理科學等方面的成果;并將其綜合應用于制造業中產品設計、制造、管理(檢測)、銷售、使用、服務(售后服務)以及對報廢產品的回收處理這樣一個制造全過程，實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態多變的產品市場的適應、競爭能力，取得(具有市場競爭能力的)理想經濟技術綜合效果的制造技術的總稱。

由以上先進制造技術的概念可以看出先進制造技術有如下特點：

1)先進制造技術不是一成不變的，而是一個動態過程，要不斷吸取各種高新技術成果，并將其滲透到產品的設計、制造、生產管理及市場營銷的所有領域及全部過程，并實現優質、高效、低耗、清潔的生產。

2)先進制造技術是面向新世紀技術系統，它的目的是提高制造業的綜合效益，贏得國際市場競爭。

3)先進制造技術是不僅限于制造過程本身，它涉及到產品從市場調研、產品設計、工藝設計、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容。

4)先進制造技術是特別強調計算機技術、信息技術和現代系統管理技術，在產品設計、制造和生產管理等方面的應用。

5)先進制造技術是強調各專業學科之間的相互滲透、融合和淡化，并最終消除它們之間的界限。

6)先進制造技術是特別強調環境保護，要求產品是所謂的“綠色產品，要求生產過程是環保型的。

先進制造技術在機械制造業中的應用

如前所述，先進制造技術是一個龐大的技術群。在機械制造的整個過程中，無論是在產品的設計開發、還是在產品生產制造或是經營管理中都能充分利用先進制造技術。近幾年，機械制造業發生了一系列重大變化，主要表現在以下幾個方面。

1)企業生產方式發生重大變革。由于先進制造技術的應用，現代機械制造企業逐步改變了傳統觀念，在生產組織方式上發生了五個轉變：從傳統的順序工作方式向并行工作方式轉變;從金字塔式的多層次生產管理結構向扁平的網絡結構轉變;從按功能劃分部門的固定組織形式向動態、自主管理的小組工作組織形式轉變;從質量第一的競爭策略向快速響應市場的競爭策略轉變;從以技術為中心向以人為中心轉變。

2)機械制造業的先進制造工藝以及自動化技術的形成和發展。在整個機械制造的過程中，工藝過程是最主要的過程。由于機械制造業本身的需要，形成和發展了許多先進的制造工藝及自動化技術。從而充實、發展了整個先進制造技術群，帶動了其他制造業的發展。這些先進制造工藝及自動化技術主要包括以下幾個方面。(1)毛坯制造工藝。毛坯制造是機械制造工藝的基礎和前提。近幾年，出現了許多先進的制造工藝及技術。鑄造方面出現了一套精密潔凈鑄造成形工藝，例如，外熱風沖天爐熔煉、處理、保護成套技術;鋼液精煉與保護技術;高效金屬型鑄造工藝及設備;氣化模鑄造工藝與設備等。鍛壓方面出現了精確高效塑性成型技術，主要有熱精鍛生產線成套技術，冷溫成型成套技術，輥鍛和楔橫軋成形技術，精密沖裁工藝及設備等，焊接與切割方面出現了新型焊接電源及控制技術，激光焊接技術，微連接技術，數控切割技術等。(2)機械加工工藝。機械加工是機械制造工藝過程的主要組成部分，在這方面的趨勢是向高效、高精度方向發展。主要有精密加工和超精密加工，高速切削與超高速磨削，復雜型面的數控加工，游離磨料的高效加工等。(3)自動化技術。制造自動化技術是在制造過程的所有環節采用自動化技術，實現制造全過程的自動化。是研究對制造過程的規劃、運作、管理、組織、控制與協調優化等的自動化的技術，以使產品制造過程實現高效、優質、低耗、及時和潔凈的目標。在機械制造過程中，除了發展應用先進制造工藝以外，自動化技術的發展與應用是另一大特征。這些自動化技術包括CAD，CAM集成、機床數控技術、工業機器人、柔性制造技術、傳感技術、計算機集成制造技術、自動檢測及信號識別技術等。

我國機械工業發展先進制造技術的戰略與對策

我國是一個制造業基礎薄弱的國家，而機械制造業占的比重又較大。盡管近十年來，我國機械制造業不斷引進國外的先進制造技術，但與發達國家相比仍有較大的差距。主要表現為：技改投入相對不足。技術裝備、生產工藝、生產管理、市場觀念、人員素質相對落后。面對新世紀國際機械制造業的競爭和高新技術發展的挑戰，我國機械制造業應采取以下對策。

1)提高認識，全面規劃，將裝備制造業置于重要的戰略地位。

2)加強先進制造技術的應用與自身制造技術的開發相結合。據前論述可知，加強先進制造技術在機械制造業的應用，對發展機械制造業、增強機械制造業的生命力十分必要。但同時，我們也應注重機械制造技術自身的開發，著重提高自主創新能力。高度重視制造產業共性技術的研究開發，全力實施標準戰略、專利戰略。切實提高企業的技術開發和集成創新能力，這對于豐富先進制造技術、促進其他制造業的發展至關重要。將引進、消化吸收國外先進制造技術與自主開發創新相結合，深化科技體制改革，推進技術創新體系的建設。

3)大力發展先進高新制造技術及其產業。

4)人才是技術發展的關鍵。要加強先進制造技術的應用和開發，必須提高人員素質，加強人才培訓。應培養一批既懂科學技術，又懂管理的優秀企業家，還要造就一支具有較高職業素質的技術工人隊伍。

5)加強國際交流與合作。世界各國的機械制造技術的發展都有自己的特色和側重點。通過加強

第二篇：先進制造技術在機械制造業中的應用

先進制造技術在機械制造業中的應用

摘要：中國雖是制造大國，但與工業發達國家相比，仍有很大差距。材料成型加工制造是制造業的重要組成部分，是先進制造技術的重要內容，對國民經濟的發展及國防力量的增強均有重要作用。該文認為，面對市場經濟、參與全球競爭，企業的發展要依靠先進制造技術，而先進制造技術必然促進企業的發展。未來的制造企業將是以人、管理及技術三要素組成，而以人為本。未來的制造模式將是：小批量、高質量、低成本、交貨期短、生產柔性、環境友好。快速產品與工藝開發系統、新一代制造工藝及裝備和模擬與仿真是三項關鍵先進制造技術。

關鍵詞：

材料成形加工、發展趨勢、制造業、先進制造技術

引言：隨著計算機技術的發展，計算材料科學已成為一門新興的交叉學科，是除實驗和理論外解決材料科學中實際問題的第三個重要研究方法。它可以比理論和實驗做得更深刻、更全面、更細致，可以進行一些理論和實驗暫時還做不到的研究。因此，基于知識的材料成型工藝模擬仿真是材料科學與制造科學的前沿領域及研究熱點。根據美國科學研究院工程技術委員會的測算，模擬仿真可提高產品質量5～15倍、增加材料出品率25%、降低工程技術成本13%～30%、降低人工成本5%～20%、增加投入設備的利用率30%～60%、縮短產品設計和試制周期30%～60%、增加分析問題廣度和深度的能力3～3.5倍等。

正文：先進制造技術在機械制造業中的應用 1 先進制造技術的概念與特點

一般認為：先進制造技術是指制造業(傳統制造技術)不斷吸收機械工程技術、電子信息技術(包括微電子、光電子、計算機軟硬件、現代通信技術)、自動化控制理論技術(自動化技術生產設備)、材料科學、能源技術、生命科學及現代管理科學等方面的成果;并將其綜合應用于制造業中產品設計、制造、管理(檢測)、銷售、使用、服務(售后服務)以及對報廢產品的回收處理這樣一個制造全過程，實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態多變的產品市場的適應、競爭能力，取得(具有市場競爭能力的)理想經濟技術綜合效果的制造技術的總稱。

由以上先進制造技術的概念可以看出先進制造技術有如下特點：

1)先進制造技術不是一成不變的，而是一個動態過程，要不斷吸取各種高新技術成果，并將其滲透到產品的設計、制造、生產管理及市場營銷的所有領域及全部過程，并實現優質、高效、低耗、清潔的生產。

2)先進制造技術是面向新世紀技術系統，它的目的是提高制造業的綜合效益，贏得國際市場競爭。

3)先進制造技術是不僅限于制造過程本身，它涉及到產品從市場調研、產品設計、工藝設計、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容。

4)先進制造技術是特別強調計算機技術、信息技術和現代系統管理技術，在產品設計、制造和生產管理等方面的應用。

5)先進制造技術是強調各專業學科之間的相互滲透、融合和淡化，并最終消除它們之間的界限。

6)先進制造技術是特別強調環境保護，要求產品是所謂的“綠色產品，要求生產過程是環保型的。

2.先進制造技術在機械制造業中的應用

如前所述，先進制造技術是一個龐大的技術群。在機械制造的整個過程中，無論是在產品的設計開發、還是在產品生產制造或是經營管理中都能充分利用先進制造技術。近幾年，機械制造業發生了一系列重大變化，主要表現在以下幾個方面。

1)企業生產方式發生重大變革。由于先進制造技術的應用，現代機械制造企業逐步改變了傳統觀念，在生產組織方式上發生了五個轉變：從傳統的順序工作方式向并行工作方式轉變;從金字塔式的多層次生產管理結構向扁平的網絡結構轉變;從按功能劃分部門的固定組織形式向動態、自主管理的小組工作組織形式轉變;從質量第一的競爭策略向快速響應市場的競爭策略轉變;從以技術為中心向以人為中心轉變。

2)機械制造業的先進制造工藝以及自動化技術的形成和發展。在整個機械制造的過程中，工藝過程是最主要的過程。由于機械制造業本身的需要，形成和發展了許多先進的制造工藝及自動化技術。從而充實、發展了整個先進制造技術群，帶動了其他制造業的發展。這些先進制造工藝及自動化技術主要包括以下幾個方面。(1)毛坯制造工藝。毛坯制造是機械制造工藝的基礎和前提。近幾年，出現了許多先進的制造工藝及技術。鑄造方面出現了一套精密潔凈鑄造成形工藝，例如，外熱風沖天爐熔煉、處理、保護成套技術;鋼液精煉與保護技術;高效金屬型鑄造工藝及設備;氣化模鑄造工藝與設備等。鍛壓方面出現了精確高效塑性成型技術，主要有熱精鍛生產線成套技術，冷溫成型成套技術，輥鍛和楔橫軋成形技術，精密沖裁工藝及設備等，焊接與切割方面出現了新型焊接電源及控制技術，激光焊接技術，微連接技術，數控切割技術等。(2)機械加工工藝。機械加工是機械制造工藝過程的主要組成部分，在這方面的趨勢是向高效、高精度方向發展。主要有精密加工和超精密加工，高速切削與超高速磨削，復雜型面的數控加工，游離磨料的高效加工等。(3)自動化技術。制造自動化技術是在制造過程的所有環節采用自動化技術，實現制造全過程的自動化。是研究對制造過程的規劃、運作、管理、組織、控制與協調優化等的自動化的技術，以使產品制造過程實現高效、優質、低耗、及時和潔凈的目標。在機械制造過程中，除了發展應用先進制造工藝以外，自動化技術的發展與應用是另一大特征。這些自動化技術包括CAD，CAM集成、機床數控技術、工業機器人、柔性制造技術、傳感技術、計算機集成制造技術、自動檢測及信號識別技術等。

3.我國機械工業發展先進制造技術的戰略與對策

我國是一個制造業基礎薄弱的國家，而機械制造業占的比重又較大。盡管近十年來，我國機械制造業不斷引進國外的先進制造技術，但與發達國家相比仍有較大的差距。主要表現為：技改投入相對不足。技術裝備、生產工藝、生產管理、市場觀念、人員素質相對落后。面對新世紀國際機械制造業的競爭和高新技術發展的挑戰，我國機械制造業應采取以下對策。

1)提高認識，全面規劃，將裝備制造業置于重要的戰略地位。

2)加強先進制造技術的應用與自身制造技術的開發相結合。據前論述可知，加強先進制造技術在機械制造業的應用，對發展機械制造業、增強機械制造業的生命力十分必要。但同時，我們也應注重機械制造技術自身的開發，著重提高自主創新能力。高度重視制造產業共性技術的研究開發，全力實施標準戰略、專利戰略。切實提高企業的技術開發和集成創新能力，這對于豐富先進制造技術、促進其他制造業的發展至關重要。將引進、消化吸收國外先進制造技術與自主開發創新相結合，深化科技體制改革，推進技術創新體系的建設。

3)大力發展先進高新制造技術及其產業。

4)人才是技術發展的關鍵。要加強先進制造技術的應用和開發，必須提高人員素質，加強人才培訓。應培養一批既懂科學技術，又懂管理的優秀企業家，還要造就一支具有較高職業素質的技術工人隊伍。

5)加強國際交流與合作。世界各國的機械制造技術的發展都有自己的特色和側重點。通過加強國際交流與合作，可迅速吸收應用先進制造技術，并結合本國國情來發展機械制造技術。

現代的產品與工藝開發系統的特點是：在設計全過程采用信息技術，產品有創新，采用新材料與新制造工藝，使產品開發周期短、返工少、成本低，因而產品在國際市場上有競爭能力。輕量化、精確化、高效化將是成形制造技術的重要發展方向，材料成形制造向更輕、更薄、更精、更強、更韌、成本低、周期短、質量高的方向發展。制造過程的計算機模擬仿真是先進制造技術的重要內容，已在鑄造及塑形加工等領域中得到廣泛應用。高性能、高精度、高效率、多學科及多尺度是模擬仿真技術的努力目標，而微觀組織模擬從微米到納米尺度則是近年來新的研究熱點。綠色制造是制造技術的進一步發展趨勢。

制造業及材料成型加工技術的作用及地位

我國已是制造大國，僅次于美、日、德，位居世界第4。我國雖是制造大國，但與工業發達國家相比，仍有很大差距，表現在：1勞動生產率低，人均產值不到美國的k/20；2技術含量低，以CAD為例，仍停留在繪圖功能：3重要關鍵復雜產品基本上沒有自主產品創新開發能力。

材料成形加工行業是制造業的重要組成部分，材料成形加工是汽車、電力、石化、造船、機械等支柱產業的基礎制造技術，新一代材料加工技術也是先進制造技術的重要內容。鑄造、鍛造及焊接等材料加工技術是國民經濟可持續發展的主體技術。據統計，全世界75%的鋼材經塑性加工，45%的金屬結構用焊接得以成型。汽車重量的65%以上仍由鋼材、鋁合金、鑄鐵等材料通過鑄造、鍛壓、焊接等加工方法而成形。

但是，我國的材料成形加工技術與國外工業發達國家相比，仍有很大差距。例如：重大工程的關鍵鑄鍛件如長江三峽水輪機的第一個葉輪仍從國外進口；航空工業發動機及其它重要的動力機械的核心成形制造技術尚有待突破。因此，在振興我國制造業的同時，要加強和重視材料成形加工制造技術的發展。

制造業在過去的二十年中發生了巨大變化，這種變化還會延續。高速發展的工業技術要求加工制造的產品精密化、輕量化、集成化；國際競爭更加激烈的市場要求產品性能高、成本低、周期短；日益惡化的環境要求材料加工原料與能源消耗低、污染少。為了生產高精度、高質量、高效率的產品，材料正由單一的傳統型向復合型、多功能型發展；材料成形加工制造技術逐漸綜合化、多樣化、柔性化、多學科化。

面對市場經濟、參與全球競爭，必須十分重視制造業、先進制造技術及成形加工制造技術的技術進步。

先進制造技術的發展趨勢

美國在“新一代制造計劃”中指出未來的制造模式將是：批量小、質量高、成本低、交貨期短、生產柔性、環境友好。未來的制造企業將是：以人、管理及技術三要素組成，而以人為本。未來的制造企業要掌握十大關鍵技術，包括了“快速產品與工藝開發系統”，“新一代制造工藝及裝備”及“模擬與仿真”三項關鍵技術。其中新一代制造工藝包括精確成型制造或稱凈成型制造工藝。凈成型制造工藝要求材料成型制造向更輕、更薄、更精、更強、更韌、成本低、周期短、質量高方向發展。

輕量化、精確化、高效化將是未來制造技術的重要發展方向。以汽車制造為例，美國新一代汽車研究計劃的目標是在2003年每100公里油耗要減少到3升。汽車重量減輕10%可使燃燒效率提高7%，并減少10%的污染。為了達到這一目標，要求整車重量要減輕40～50%，其中車體和車架的重量要求減輕50%，動力及傳動系統必須減輕10%。例如，美國福特汽車公司新車型中使用的主要材料可以看出新一代汽車中鋼鐵黑色金屬用量將大幅度減少，而鋁及鎂合金用量將顯著增加，鋁合金將從284磅增加到733磅，鎂合金將從10磅增加到86磅。

近年來，隨著汽車工業和電子工業的迅速發展，對通過降低產品的自重以降低能源消耗和減少污染包括汽車尾氣和廢舊塑料，提出了更迫切的要求，輕量化的綠色環保材料將作為人們的首選。鎂合金就是被世界各國材料界看好的最具有開發和應用發展前途的金屬材料。

鎂合金產品具有以下優勢：1輕量化：密度1.8g/cm3左右，是鐵的1/4，鋁的2/3，與塑料相近。2比強度高、剛性佳，優于鋼、鋁。3極佳的防震性，耐沖擊、耐磨性良好。4優良的熱傳導性，改善電子產品散熱問題。5非磁性金屬，抗電磁波干擾，電磁屏蔽性佳。6加工成型性能好，成品外觀美麗，質感佳，無可燃性相對于塑料。7材料可100%回收，回收率高，符合環保法。8尺寸穩定，收縮率小，不易因環境溫度變化而改變相對于塑料。

鎂合金壓鑄件廣泛應用于交通工具如汽車、摩托車及飛機零件等、IT行業如手機、手提電腦等3C產品、小型家電攝像機、照相機及其他電子產品外殼等行業。同時，壓鑄鎂合金產品在國防建設等領域也有十分廣闊的應用前景。

快速產品/工藝開發系統

我國制造業的主要問題之一是缺乏創新產品的開發能力，因而缺乏國際市場競爭能力。

傳統產品開發的特點：一是照貓畫虎、知識老化、缺乏創新，二是周期長、返工多、成本高。例如，日本豐田汽車公司沿用傳統的產品設計開發方法造成了大量的返工。又例如，美國空軍研究所從1981—1991年研發武器共發布圖紙20，000張，但共有90，000張圖紙進行了更改，平均每張圖紙改動了4.5次，多化費了16億美元。

現代的產品開發系統的特點是：1采用現代設計理論與方法，2進行全生命周期設計，3設計全過程采用信息技術，4加快采用新材料、新工藝，5產品開發周期短、返工少、成本低，努力做到一次成功，6產品有創新，在國際市場上有競爭能力。

應該指出：產品設計及制造開發系統是以設計與制造過程的建模為核心內容。1992年，美國先進金屬材料加工工程研究中心提出了產品設計/制造工藝集成系統。在產品零部件的設計過程中同時要進行影響產品及零部件性能的成型制造過程的建模，它不僅可以提供產品零部件的可制造性評估，而且可以提供產品零部件的性能預測。2001年，美國又提出了集成制造技術建議，并提出“可靠制造的建模與仿真”新構思，對產品設計制造等全生命周期過程全部進行模擬仿真。

波音公司采用的現代產品開發系統，將新產品研制周期從8年縮短到5年，工程返工量減少了50%。日本豐田汽車公司在研制2002年嘉美新車型時縮短了研發周期10個月，減少了試驗樣車數量65%。美國底特律柴油機公司研發一臺V6型柴油機的研發周期只用了7.5個月。美國汽車工業希望汽車的研發周期縮短為15—25個月，而20世紀90年代汽車的研發周期為5年。

新一代制造技術材料成型制造技術

制造技術可分為加工制造及成型制造以液態鑄造成型、固態塑性成型及連接成型等為代表技術，其中成型制造不僅賦予零件以形狀，而且決定了零件的組織結構與性能。

精確成型制造技術

近年來出現了很多新的精確成型制造技術。例如，在精確鑄造成型加工方面，在汽車工業中Cosworth鑄造采用鋯砂砂芯組合并用電磁泵控制澆鑄)、消失模鑄造及壓力鑄造已成為新一代汽車薄壁、高質鋁合金缸體鑄件的三種主要精確鑄造成型方法。許多研究預測消失模鑄造將是“明天的鑄造新技術”。另外，用定向凝固熔模鑄造生產的高溫合金單晶體燃汽輪機葉片也是精確成型鑄造技術在航空、航天工業中應用的杰出體現。

在轎車工業中還有很多材料精確成型新工藝，如用精確鍛造成型技術生產凸輪軸等零件液壓脹型技術、半固態成型、三維擠壓法等。摩擦壓力焊新技術近來備受人們關注。

以擠壓鑄造及半固態鑄造為代表的精確成型技術由于熔體在壓力下充型、凝固，從而使鑄件具有好的表面及內部質量。材料在壓力作用下凝固可形成細小的球狀晶粒組織。半固態鑄造是一種生產結構復雜、近凈成型、高品質鑄件的材料半固態加工工藝技術。其區別于壓力鑄造和鍛壓的主要特征是材料處于半固態時在較高壓力下充型和凝固。半固態鑄造技術最早在上世紀70年代由美國MIT凝固實驗室研究開發，并在90年代中期因汽車的輕量化得到了快速發展，可分為流變鑄造和觸變鑄造。

快速及自由成型制造技術

隨著全球化及市場的激烈競爭，加快產品開發速度已成為競爭的重要手段之一。制造業要滿足日益變化的用戶需求，制造技術必須有較強的靈活性，能夠以小批量甚至單件生產迎合市場。快速原型制造技術就是在這樣的社會背景下產生的。快速原型制造技術以離散/堆積原理為基礎和特征，將零件的電子模型按一定方式離散成為可加工的離散面、離散線和離散點，而后采用多種手段，將這些離散的面、線段和點堆積形成零件的整體形狀。有人因該技術高度的柔性而稱之為“自由成型制造”。近年來，快速原型制造已發展為快速模具制造及快速制造。它能大大縮短產品的設計開發周期，解決單件或小批零件的制造問題。

激光加工技術多種多樣，包括電子元件的精密微焊接、汽車和船舶制造中的焊接、坯料制造中的切割、雕刻與成型等，其中激光加工自由成型制造技術也是重要的發展動向。

參考文獻

1.盛曉敏、梁朝暉，等.先進制造技術 [M].機械工業出版社，2000.09.2.魏鐵華.論現代制造系統模式的共性 [J].工廠建設與設計，1996.06.

第三篇：先進制造技術在模具制造業中的應用

先進制造技術在模具制造業中的應用

隨著全球經濟一體化發展，模具企業間的競爭日益激烈，為了能在激烈的市場競爭中立穩腳跟謀求發展，企業必須以最新的產品、最短的開發時間、最優的質量、最低的成本、最佳的服務、最好的環保效果和最快的市場響應速度來贏得市場和用戶。為實現這一目標，模具制造業必須改變傳統觀念，不斷對各單項技術進行集成融合，并與現代信息技術、現代管理技術相結合，從而推動先進制造技術的發展。

從20世紀80年代以來，一些工業發達國家提出了許多不同的先進制造技術新模式、新技術、新思想、新方法，這其中包括計算機輔助設計、制造、工程(CAD／CAM／CAE)，逆向工程技術，并行工程，快速成形技術，虛擬制造技術，敏捷制造、精良生產、制造資源計劃等新技術。這些新技術的使用，對提高制造業企業的競爭力起到了巨大的作用。本文將對高速加工技術、逆向工程技術、快速成形技術和虛擬制造技術等進行簡單的介紹。

1、模具設計，加工中的幾種先進制造技術 1．1 高速加工技術(HSM)1．1．1 何謂高速加工

高速加工概念起源于德國切削物理學家Carl Salomon，他認為在常規切削范圍內切削溫度隨著切削速度的增大而升高，當切削速度達到臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降，從而大大地減少加工時間，成倍地提高機床的生產率。這一理論的發現為人們提供了一種在低溫低能耗條件下實現高效率切削金屬的方法。目前通常把切削速度比常規切削速度高5-l0倍以上的切削稱為高速加工。

1．1．2 高速加工的特點及在模具工業中的應用

a、加工效率高，由于切削速度高，進給速度一般也提高5-l0倍，這樣，單位時間材料切除率可提高3-6倍，因此加工效率大大提高。

b、切削力小，高速加工由于切削速度高，切屑流出的速度快，減少了切屑與刀具前面的摩擦，從而使切削力大大降低。

c、熱變形小，高速加工過程中，由于極高的進給速度，95％的切削熱被切屑帶走，工件基本保持冷態，這樣零件不會由于溫升而導致變形。

d、加工精度高，高速加工機床激振頻率很高，已遠遠超出“機床-刀具-工件”工藝系統的固有頻率范圍，這使得零件幾乎處于“無振動”狀態加工，同時在高速加工速度下，積 1 屑瘤、表面殘余應力和加工硬化均受到抑制，因此用高速加工的表面幾乎可與磨削相比。

e、簡化工藝流程，由于高速銑削的表面質量可達磨削加工的效果，因此有些場合高速加工可作為零件的精加工工序，從而簡化了工藝流程，縮短了零件加工時間。綜上所述，高速加工是以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的加工技術。其工件熱變形小，加工精度高，表面質量好；非常適合模具加工中的薄壁、剛性較差、容易產生熱變形的零件，可以直接加工模具中使用的淬硬材料，特別是硬度在HRC46～60范圍內的材料。

1．2 逆向工程技術(RE)1．2．1 何謂逆向工程技術

按照傳統的產品開發流程，開發過程是市場調研—概念設計—總體設計—詳細設計—制定工藝流程—設計工裝夾具—加工、檢驗、裝配及性能測試—完成產品。即從“設計思路—產品”的產品設計過程，這被稱為正向工程或順向工程(FE)。然而，當我們掌握是的物理模型或實物樣件時，我們必須尋求某種方法將這些實物(樣件)轉化為CAD模型，使之能應用CAD／CAM／CAE等先進技術完成有關任務。這種產品開發方式的設計流程是從實物到設計，我們將這種由“產品—設計思路”的產品開發過程稱為逆向工程或反求工程(RE)。

1．2．2 逆向技術在模具工業中的應用

模具工業中的逆向工程應用大致可分為以下幾種情況：

a、在沒有設計圖樣以及設計圖樣不完整或沒有CAD模型的情況下，在對零件原型進行測量的基礎上形成零件的設計圖樣或CAD模型。

b、某些難以直接用計算機進行三維幾何設計的物體(如復雜的藝術造型、人體、動植物外形)，目前常用黏土、木材或泡沫塑料進行初始外形設計，再通過逆向工程將實物模型轉化為三維CAD模型。

c、人們經常需要對已有的產品進行局部修改。原始設計沒有三維CAD模型的情況下，應用逆向工程技術建立C A D 模型，再對CAD模型進行修改，這將大大縮短產品改型周期，提高生產效率。

d、利用逆向工程技術可以充分吸收國外先進的設計制造成果，使我國的模具產品設計立于更高的起點，同時加速某些產品的國產化速度，在這方面逆向工程技術均起到不可替代的作用。

1．3 快速成形技術(RP)1．3．1 何謂快速成形技術

快速成形技術，是20世紀80年代末90年代初發展起來的一種先進制造技術，它結合 了數控技術、CAD技術、激光技術、材料科學技術、自動控制技術等多門學科的先進成果，利用光能、熱能等能量形式，對材料進行燒結、固化、粘結或熔融，最終成形出零件的二維實物模型。

1．3．2 快速成形技術在模具工業中的應用

a、產品開發對于新產品，通過快速成形技術，方便快速地試制出產品的實物模型，根據實物模型可以及時地發現產品設計中所存在的不足或錯誤之處，從而既縮短了新產品開發的研制周期，又避免了設計錯誤可能帶來的損失。

b、產品性能測試快速成形制造在一般場合可以代替實際零件，對產品的有關性能進行綜合測評或工程測試，優化產品設計，這樣可以大大提高產品投產的一次成功率。

c、樣件展示由于應用快速成形技術很容易制造出新產品的樣件，因此，快速成形技術已成為開發商與客戶之間進行交流溝通的重要手段。

d、快速制模將快速成形技術與真空注型、熔模鑄造、金屬電鍍等技術相結合，快速制造出模具，用于零件的數件或小批量生產。

1．4 虛擬制造技術(VM)1．4．1 何謂虛擬制造

虛擬制造是新產品及其制造系統開發的一種哲理和方法論，它強調在實際投入原材料與產品實現過程之前，完成產品設計與制造過程的相關分析，以保證制造實施的可行性。虛擬制造技術是基于產品模型、計算機仿真技術、可視化技術及虛擬現實技術，在計算機內完成產品的制造、裝配等制造活動的制造技術。

1．4．2 虛擬制造技術在模具工業中的應用

a、在模具設計階段，應用虛擬設計技術，在計算機中完成整體及零部件的概念設計、造型設計、總體布局設計和結構設計等，同時對其剛度、強度、固有頻率、動態響應及疲勞使用壽命等性能進行模擬分析，以便在設計階段就發現問題并有針對性地解決有關問題。

b、使用虛擬裝配技術，能避免傳統裝配方式常存在的裝配干涉或裝配不到位現象，可以方便地修改并首先生成零部件模型，從而大大降低了模具零件的返工率。

c、虛擬實驗技術可對整個模具在真實實驗環境、實驗條件、實驗負荷下進行模擬實驗，通過機構運動虛擬軟件仿真其運動軌跡，預測產品的安全性、可靠性、經濟性。

2、其他先進制造技術 2．1． 敏捷制造技術(AM)敏捷制造的基本思想是通過將高素質的員工、動態靈活的組織機構、企業內部及企業之 間的靈活管理以及柔性的先進生產技術進行全面集成，使企業能夠對快速變化、難以預測的市場要求做出快速反應，并由此獲得長期的經濟效益。

2．2 并行工程(CE)并行工程是一個集成的、并行的方式設計產品及其相關過程的系統方法，它要求開發人員在設計開始就需考慮產品整個生命周期中的所有因素，包括產品質量、成本、進度計劃、用戶要求等。為達到并行的目的，需要建立高度集成的模型，應用仿真技術，實現異地人員的協同工作。

2．3 精良生產(LP)精良生產的目的是簡化生產過程、減少信息量、消除過分臃腫的生產組織，使產品及其生產過程盡可能簡化和標準化。精良生產的核心是準時生產和成組技術。

3、結束語

隨著信息時代的到來，模具制造業全球化是發展的必然趨勢；其競爭不斷加劇，使當前模具制造業面臨極大的挑戰，這一挑戰主要來源于市場和技術兩大方面。每個技術單元同時面向市場和合作伙伴，必須靈活地進行重組和集成，達到優勢互補。高速切削、逆向工程、快速成形技術與CAD／CAE／CAM／RP虛擬環境的集成可使設計概念轉換為產品的時間縮短幾倍乃至幾十倍，構成一個快速產品開發及其模具制造的綜合系統，可以實現從產品的設計、分析、加工到管理的靈活經濟的組織方式，從而推動模具制造技術的發展。

第四篇：淺談先進制造技術在機械工藝中的運用

湖南農業大學課程論文

學院：科學技術師范學院班級：09級機制教育班 姓名：肖阿文學號：200940914104 課程論文題目：淺談先進制造技術在機械工藝中的運用 課程名稱：《先進制造技術》 評閱成績：

成績評定教師簽名： 日期：年月日

目錄

1.引言................................................1 2.先進制造技術的提出與體系............................1 3.先進制造技術與機械制造工藝的關系...................2 4.先進制造技術在機械制造工藝中的應用.................2 4.1業生產方式發生重大變革..........................2 4.2產品設計開發應用了現代設計技術的最新成果........2 5.我國機械工業發展先進制造技術的對策...............3 5.1加強先進制造技術的應用與自身制造技術的開發相結合...............................................3 5.2發揮企業主體作用與政府引導、扶助相結合............3 5.3立足實際先行試點.................................3 5.4加強人才培訓.....................................4 5.5加強國際交流與合作...............................4 6.結束語..............................................4

淺談先進制造技術在機械工藝中的運用

學 生：肖阿文

科學技術師范學院機制教育班 學號200940914104

摘要：論述了先進制造技術與機械制造工藝的相互關系，并提出我國機械工業發展先進制造技術應采取的對策，因此廣泛采用先進制造技術應用于制造業，無論從戰略角度還是發展策略，都是我國實現工業經濟大國必須要大力提倡和廣泛發展的。

關鍵詞：先進制造技術 機械工藝

1、引言

先進制造技術是當今議論較多的一個專用詞語。近年來，先進制造技術在機械加工領域中的應用越來越廣泛，越來越深入，并取得了很大的成績。然而，如何看待先進制造技術與機械制造工藝之間的相互關系、如何面對市場的競爭和新技術的挑戰，采取相應的對策。這是我們機械行業必須認真思考的一個重要問題。

2、先進制造技術的提出與體系

什么是先進制造技術？對此，目前尚沒有一個明確的、一致的定義。但普遍公認的含義是：先進制造技術是制造業不斷吸收信。息技術和現代管理技術的成果。并將其綜合應用于產品設計、加工、檢測、生產管理、產品銷售、使用、回收等制造全過程的制造技術的總稱。

先進制造技術是制造業為了提高競爭力以適應時代的要求而形成的一個高新技術群，經過發展，已形成了完整的體系結構。但在不同的國家、不同的發展階段，先進制造技術有不同的內容及組成方式。在我國，機械科學研究院提出了由多層次技術群構成的先進制造技術體系。第一個層次是優質、高效、低耗、清潔基礎制造技術，它是先進制造技術的核心。它在鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎工藝中大量采用。第二個層次是新型的制造單元技術。這是在市場需求及新興產業的帶動下。制造技術與電子、信息、新材料、新能源、環境科學、系統工程、現代管理等高新技術結合而形 成的嶄新制造技術，如數控技術、清潔生產技術、機器人技術等等。第三個層次是先進制造集成技術。這是應用信息技術和系統管理技術，通過網絡與數據庫對上述兩個層次的技術集成而形成的。如虛擬技術等。

3、先進制造技術與機械制造工藝的關系

制造業領域十分廣泛，它包括機械、電子、食品、化工、輕工、紡織等，制造業從本質上來講，它既是一個基礎產業，也是一個創造新的生產力的生產過程。制造技術是現代制造產業的基礎與核心。而機械制造工藝是制造業的根本。一方面先進制造技術廣泛應用于機械制造業。推動著機械制造工藝的發展，并帶動其他制造業的進步；另一方面，機械制造技術的更新、發展又集中體現著先進制造技術，并補充、豐富了先進制造技術。因此，先進制造技術與機械制造工藝的關系是相輔相成的，不能忽視甚至廢棄任何一方的發展。

4、先進制造技術在機械制造工藝中的應用

如前所述。先進制造技術是一個龐大的技術群，在機械制造的整個過程中，無論是在產品的設計開發、還是在產品生產制造或是經營管理中都能充分利用先進制造技術。近幾年。機械制造業發生了一系列重大變化，主要表現在以下幾個方面。

4.1業生產方式發生重大變革

由于先進制造技術的應用，現代機械制造企業逐步改變了傳統觀念，在生產組織方式上發生了五個轉變：從傳統的順序工作方式向并行工作方式轉變；從金字塔式的多層次生產管理結構向扁平的網絡結構轉變；從按功能劃分部門的固定組織形式向動態、自主管理的小組工作組織形式轉變;從質量第一的競爭策略向快速響應市場的競爭策略轉變；從以技術為中心向以人為中心轉變。

4.2產品設計開發應用了現代設計技術的最新成果

現代設計的方法和技術主要有：綠色設計。在開發和應用新技術時，必須把保護環境、愛護人類的“生態平衡”意識擺在設計、制造和使用的首位，“以人為本”是制造技術發展的最高準則。綠色技術就是為了減輕環境污染或減少原材料的浪費、充分利用自然資源的使用技術。綠色設計的目的就是克服傳統設計的不足，使產品滿足環保的要求。它包括產品從概念形成到生產制造、使用乃至廢棄后的回收、再利用及處理等各個階段。綠色設計從根本上防止了 污染，節約了資源和能源。因此，綠色設計也是現代機械制造業進行產品設計開發的一個重要原則。并行工程。并行工程是現代設計的一個重要方法。傳統的順序工程設計，是先進行需求分析，然后進行產品設計，再進行生產制造，最后是產品上市。這種設計方法，信息是單向依次地傳遞。

采用并行工程方法則將各個工程設計過程與其后續過程并行進行設計，而且上下過程之間的信息交流是雙向的，并據此作出決策。這意味著，采用并行工程方法，從一開始就要考慮產品整個生命周期中的所有因素，如用戶要求概念形成、成本質量、報廢處理等。這就利于提高產品質量、降低成本、縮短研制周期。

5、我國機械工業發展先進制造技術的對策

我國是一個制造業基礎薄弱的國家，而機械制造業占的比重又較大。盡管近十年來。我國機械制造業不斷引進國外的先進制造技術，但與發達國家相比仍有較大的差距。主要表現為：技改投入相對不足，技術裝備、生產工藝、生產管理、市場觀念、人員素質相對落后。面對新世紀國際機械制造業的競爭和高新技術發展的挑戰，我國機械制造業應采取以下對策：

5.1加強先進制造技術的應用與自身制造技術的開發相結合

加強先進制造技術在機械制造業的應用，對發展機械制造業、增強機械制造業的生命力十分必要。但同時，我們也應注藿機械制造技術自身的開發，這對于豐富先進制造技術、促進其他制造業的發展至關重要。

5.2發揮企業主體作用與政府引導、扶助相結合

機械制造企業是應用先進制造技術的主體，也是技術開發、投資的主體。因此，企業應改變觀念，眼光放遠，在這兩方面舍得花人力、物力和財力。．

5.3立足實際先行試點

推廣應用先進制造技術在機械制造業的應用與推廣要立足于實際，循序漸進。要結合中國實際，因地制宜，滾動式發展。應選擇一些重點行業、重點地區、重點企業進行試點，待成熟后再廣泛推廣，不可搞“一刀切”。

5.4加強人才培訓 人才是技術發展的關鍵。要加強先進制造技術的應用和開發，必須提高 人員索質，加強人才培訓。應培養一批德才兼備、既懂科學技術，又懂管理的優秀企業家，還要造就一支具有較高職業素質的技術工人隊伍。

5.5加強國際交流與合作

世界各國的機械制造技術的發展都有自己的特色和側重點。通過加強國際交流與合作，可迅速吸收應用先進制造技術，并結合本國國情來發展機械制造技術。

6、結束語

先進機械制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發 展的關鍵時期，先進制造技術是我們的薄弱環節。我們應該跟上發展先進造技術的世界潮流，將其放在戰略優先地位，并以足夠的力度予以實施，盡快縮小與發達國家的差距，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。同時，先進的發展孕育產生大量的專業技術人才，進而推動我國現代機械制造業進一步走向繁榮。

參考文獻：

[1]李蓓智.先進制造技術[M].高等即驕傲與出版社,2007-5 [2]候書林.機械制造技術基礎[M].中國農業出版社 ,2010-3 [3]張世昌.先進制造技術[M].天津：天津大學出版社，2004-5 [4]陸青海.制造模式的新形勢[M].北京:冶金工業出版社，2002-9

第五篇：先進制造技術應用試卷

繼續教育《先進制造技術應用》試卷

單位

姓名

成績

一、選擇題（30分）

1.目前國際上最先進、最流行的玻璃內雕刻加工技術是采用()加工技術。A.等離子束 B.電火花 C.電子束 D.激光 2.精度從高到低依次是()。

A.液體靜壓軸承、球形空氣靜壓軸承、圓柱空氣靜壓軸承 B.圓柱空氣靜壓軸承、球形空氣靜壓軸承、液體靜壓軸承 C.球形空氣靜壓軸承、圓柱空氣靜壓軸承、液體靜壓軸承 D.液體靜壓軸承、圓柱空氣靜壓軸承、球形空氣靜壓軸承

3.電鑄成型時，要求電鑄層與原模分離，其厚度約為()mm。A.0.5—80 B.0.0015—0.5 C.0.05—8 D.0.15—5 4.激光加工下列材料時，效率最低的是()。A.金剛石 B.鋁合金 C.有機玻璃 D.陶瓷

5.電火花慢走絲線切割加工尺寸精度可達()mm。A.0.0003 B.0.003 C.0.03 D.0.01 6.電解加工是特種加工中材料去除速度最快之一，約為電火花加工方法的()倍。

A.5—10 B.10—20 C.20—30 D.30—40 7.精密加工一般指加工精度在()微米。A.5 B.10 C.10—0.1 D.0.1—0.01 8.電火花加工中工具電極損耗越少越好，下列材料磨損比最低的是()。A.紫銅 B.鋼 C.黃銅 D.鎢

9.現在的FMS機床設備的配置形式大多采用()。A.互替式 B.互補式 C.互替和互補混合使用

10.電火花快走絲線切割加工尺寸精度可達()mm。A.0.0003 B.0.003 C.0.03 D.0.01 11.激光加工下列材料時，效率最低的是()。A.寶石 B.橡膠 C.銅合金 D.陶瓷 12.發動機氣缸宜采用()加工。

A.珩磨 B.電火花 C.電子束 D.金剛石刀具

13.要得到3—6級淬硬齒輪，工藝路線為()。A.精滾—淬火—磨齒 B.精滾—磨齒—淬火 C.磨齒—淬火—精滾 D.磨齒—精滾—淬火

14.復雜零件和相似性較差的零件不適宜采用()CAPP系統。A.派生型 B.創成型 C.綜合式 D.各種類型

15.按我國目前加工水平，超精密加工的加工精度為()微米數量級。A.10 B.10—0.1 C.0.1—0.01 D.0.01—0.001

二、判斷題（20分）

()1.電解加工能加工導電材料和非導電材料，但較難加工窄縫、小孔及尖角。

()2.電刷鍍是電鍍技術的新發展，又稱涂鍍、刷鍍或無槽電鍍，是在金屬工件表面局部快速電化學沉積金屬的新技術。

()3.電解加工比電解磨削有更好的加工精度和表面質量，比機械磨削有更高的生產率。

()4.金剛石刀具的精密、超精密切削加工主要用于切削銅、鋁及其合金。()5.磨料噴射加工應用范圍廣，加工成本低，一般用于脆性或韌性材料加工。

()6.在先進制造技術的發展過程中其內涵不是絕對一成不變的。()7.綠色制造將成為21世紀制造業的重要特征。()8.現代制造技術發展過程，其內涵是不變的。

()9.對電火花加工表面粗糙度影響最大的是單個脈沖能量。

()10.變頻空調開機后，壓縮機先以低速運轉制冷(暖)，一定時間后才達到高速運轉，其達到設定溫度的時間比普通空調慢一半左右。

()11.電解磨削比電解加工有更好的加工精度和表面質量，比機械磨削有更高的生產率。

()12.電解加工不能加工非導電材料，較難加工窄縫、小孔及尖角。()13.CAPP系統的成組技術的核心問題就是充分利用零件上的幾何形狀及加工工藝相似性進行設計和組織生產，以獲得最大經濟效益。()14.精良生產所追求的目標不是“零缺陷”，而是“盡可能好一些”。()15.電解加工不但能加工導電材料和非導電材料，而且還能加工較難加工窄縫、小孔及尖角。

()16.電火花加工用的工具電極，也可以采用電鑄方法制造。()17.在現代制造技術的發展過程中其內涵不是一成不變的。

()18.AutoCAD由美國CNC Software公司開發，是一種應用廣泛的中低檔CAD/CAM軟件。該軟件操作簡便實用，容易學習，但三維造型功能稍差。()19.電解加工比電解磨削有更好的加工精度和表面質量，比機械磨削有更高的生產率。

()20.Cimatron是模具行業CAD/CAM軟件，由以色列開發。

三、術語解釋（20分）

1.CIMS

2.FMS

3.機器人自由度

4.并行工程技術(CE)

5.現代制造系統

四、問答題（30分）

1.超聲波加工中變幅桿有何作用？其外形有幾種？簡要說明各自主要特點。

2.簡要說明等離子加工的基本原理及特點。

3.說明影響電火花加工電蝕量及加工精度的主要因素。

4.說明FMS對加工設備的要求及機床配置形式。

5.試論述精密圓柱齒輪的加工工藝路線，其主要加工方法有哪些？