第一篇：先進制造技術作業

三坐標測量機在機械加工中的應用

機械工程 2509201015

趙喜鑫

摘要： 三坐標測量機作為上世紀60年代發展起來的一種測量機器，以其精度高、測量范圍廣等優點受到越來越普遍的應用。本文介紹了三坐標測量機的發展概況及其在機械加工一些簡單的應用。

關鍵詞： 三坐標測量機 CMM 逆向 檢測 前言

三座標測量機（Coordinate Measuring Machining 以下稱CMM），是對工件進行三維測量的具有X、Y、Z三個坐標軸的坐標機器。它是20世紀60年代發展起來的一種新型高效的精密測量儀器。目前，CMM已廣泛用于機械制造業、汽車工業、電子工業、航空航天工業和國防工業等各部門，成為現代工業檢測和質量控制不可缺少的萬能測量設備。2 CMM的分類和主要部件

CMM可分為活動橋式測量機、固定橋式測量機、龍門測量機、水平臂式測量機、L式測量機、便攜式測量機等幾種機型。機床由工作臺,X、Y、Z導軌及電腦組成。檢測系統采用磁柵或光柵。同時提供標準附件供選用。我公司使用的是購自青島海克斯康公司alpha龍門式測量機。它有四根立柱行程分別為X=2000mm,Y=3300mm,Z=1500mm，精度為E=5+5L/1000(單位E:μ；L:mm)。數據處理系統

CMM配有計算機及軟件系統用于數據處理，它可以根據檢測要求對工件幾何尺寸進行測量，或對工件進行用于逆向工程的測繪。Alpha CMM配置的是PC-DMIS軟件系統。PC—DMIS具備了如下先進功能： ⑴ 備完善的測頭管理、零件坐標系管理和工件找正功能；

⑵ 實現工件幾何特征量的直接測量，并能夠完成幾何關系的計算、構造和形位公差計算； ⑶ 獨特的交互式三維圖形功能； ⑷ 脫機情況下可通過計算機模擬進行測量編程； ⑸ 三維空間的模擬，可直接觀察到測量機上工件的圖像和固定方式，從而可在零件檢測前方便地進行各項設置和編程的修正； ⑹ 具備瀏覽窗口，可清楚地指明被測工件的特征，并允許編程者在編制零件實時地觀檢測到所有的測量工作；

⑺ 內置的強大報告分析功能，可圖形化地展示單

個數據點的偏差并包括文字說明；

⑻ 可利用IGS或DMIS實現三座標測量機系統與系統的雙向直接連接； ⑼ 可處理二維、三維、線框式和曲面的CAD文件； ⑽ 通過曲線曲面測量軟件選項，實現對輪廓形工作的測量與分析； ⑾ PC-DMIS中的曲線曲面測量軟件包使得用戶可利用現有CAD曲面模型的優勢，從而優化檢測程序。操作者只需采用鼠標進行特殊點目標的選擇或只

是簡單地利用測頭進行需要信息區域的觸發。依據

所測曲面的幾何量，測量結果沿目前名義矢量方向

進行補償，從而避免了余弦誤差。曲線曲面軟件為各類葉片、模具、模型和鈑金件提供了全新的測量和分析功能。4 機器的工作原理與用途

將被測工件放置在CMM工作臺上，選擇合適的測頭，移動X，Y，Z 三個坐標，對工件進行測量，便可獲得被測幾何形面上各測點的幾何坐標尺寸。這些點的坐標值經過計算機的數據處理，可求出待

測幾何尺寸和相互位置尺寸以及形位誤差值。

CMM 已由簡單的劃線測量機和手動系統發展成為高精度的自動檢測中心。CMM不僅能在計算機控制下完成各種復雜測量，而且可以通過與數控機床交換信息，實現對加工的控制，并且還可以根據測量數據，實現逆向工程。5 應用舉例

5.1空間檢測 CMM不僅僅體現在它的測量精度高外，還能測量傳統手工測量所不能測量的尺寸。這主要得益于CMM測座靈活，可根據要求任意旋轉測量角度，測量空間尺寸。圖1是一定位塊，要測量幾個孔距。由于這幾個孔都不在一個平面上，而且錐體還和側面有尺寸要求，普通量具無法測量。但是使用CMM就非常簡單。首先測量中間大面，找正平面，然后測量一條邊，建好坐標系后用測頭A0B0角度測量中間圖上所有的孔和圓錐，然后用A90B90角度測

圖 1 定位塊

量右圖的孔。最后點擊“距離”對話框即可求出所了定量地了解模具損耗發生的位置及損耗量的大有尺寸。小，以確定是修復模具還是報廢模具，需要對其進5.2輔助檢測 行檢驗。通過計算機輔助檢驗，可以非常方便地實產品零件大批量生產之前，往往需要進行“試現以上檢驗要求。計算機輔助檢驗，就是通過CMM生產”，并對“試生產”的零件進行檢驗，即“首獲得實物的三維數據，并將此數據與實物的CAD模件檢驗”，以保證批量生產的產品滿足質量要求。型對正比較，以獲取檢驗結果。另外，當模具使用一定次數以后，會發生損耗，為計算機輔助檢驗主要包括三個步驟：模型數字

圖 2 計算機輔助檢驗工作流程

化、數據對正和檢驗分析。整個流程如圖2所示。模型數字化是計算機輔助檢驗的關鍵步驟之一，它的精度直接影響檢驗的可信度。而CMM正是為它提供實物的表面輪廓數據信息，并以大量的三維坐標點（點云）來表達。然后通過第三方軟件如imageware將檢驗模型和CAD模型對正。對正的過程及對正后的分析比較過程都是在imageware里完成的。

5.3逆向工程

在國外，逆向工程已經作為一種先進的設計方 法被引入到設計開發工作中。為了避開艱苦的原型設計階段，通過觀察和測試競爭對手的產品，對其進行初始化，然后拆開產品，逐一分析單個零件的組成、功能、裝配公差和制造過程。這些工作的目的就是要充分理解產品制造過程，并以此為基礎優化設計出一種更好的產品。逆向工程（Reverse Engineering）就是根據已經存在的產品模型，反向推出產品設計數據（包括圖紙或數字模型）的過程。它與一般的從圖紙到產品的過程正好相反。

圖3 逆向過程

隨著數字化測量技術的迅猛發展，基于測量數據的產品造型技術成為逆向工程技術關注的主要對象。通過數字化測量設備（如CMM、激光測量設備等）獲取的物體表面的空間數據，需要經過逆向工程技術的處理才能獲得產品的數字模型，進而輸

送到CAM系統完成產品的制造。從圖3可以看出，逆向工程的實施過程包括了測量數據的采集/處理、CAD/CAM系統處理和融入產品數據管理系統的過程。

圖4所示為我公司鋸片磨齒機的凸輪。該凸輪

圖 4 凸輪

因為磨損需要備件。但是磨齒機購自國外，外商不提供凸輪圖紙資料。購買該凸輪不僅價格高昂，而且購買周期很長。因此必須進行逆向測繪獲取圖紙。由于該凸輪外形是不規則曲線，使用精度非常高，普通卡尺等量具無法精確測量，因而使用三座標測量機進行掃描測量。先用SP600測出它的高度，中心孔位置，建好零件坐標系，然后利用SP600 強大的掃描功能對它不規則曲線進行密集的連續點

掃描，得到它的外形輪廓。下一步用imageware件進行點云的處理，生成凸輪曲面幾何形狀。再利用CAD軟件得到凸輪圖紙。最后根據圖紙進行生產加工。可見，利用CMM掃描樣品采集點數據，再應用imageware軟件生成高質量曲面，相比直接在CAD系統中進行曲面造型，更節省時間。另外，利用CMM采集的幾何數據能生成符合工業標準格式的文件，如IGES、VDA-FS、ISOG代碼、DXF和規定的ASCII、CAD/CAM格式，分析軟件包至少能支持其中的一種格式。

以上介紹的只是利用CMM進行逆向工程的一個例子，用CMM還做過許多逆向測繪工作。如天津鋼管集團公司168廠的PQF機架、350脫管機架、258定徑機架和三套轉鼓等，可節約了大量的進口采購費用。CMM發展趨勢

在今后一段時期內，它的主要發展趨勢可以概括為以下幾方面：

（1）高精度和高速測量 質量與效率一直是衡量各種機器性能主要指標之一。一般情況是為了保證測量精度，測量速度不宜過高。隨著生產節奏不斷加快，用戶在要求CMM保證測量精度的同時，會對CMM的測量速度提出越來越高的要求。

（2）新材料和新技術的應用 為保證可靠高速的測量功能，機體材料必須在傳統的鑄鐵、鑄鋼基礎上，大量采用重量輕、剛性好、導熱性強的合金、石材、陶瓷等新材料。新型材料由于其良好的導熱性，在發生溫度分布不均勻時，能在極短的時間內迅速達到熱平穩，將溫度變化所產生的熱變形減至最低。為此，近幾年引起了廠商的改型高潮，新品種層出不窮。技術指標的進步表現在兩個方面：a.最高運動速度達到15m/s以上；b.環境溫度要求可降低到20+_4℃。

（3）大量采用非接觸式測量 非接觸測量的核心就是光學測量。近年來國外光學CMM發展十分迅速。在同等精度條件下，非接觸式測量速度更快。另外，它還能測量一些軟性材質。在微電子工業中有許多二維圖案，如大規模集成電路掩模等，它們是用接觸測頭無法測量的。

（4）控制系統的改進 在現代制造系統中，測量的目的越來越不僅僅是成品驗收檢驗，還向整個制造系統提供有關制造過程的信息，為控制提供依據。因此必須要求測量機具有開放式控制系統，具有更大的柔性。另外，也可以用復雜的控制系統進行緊湊設計，以求降低成本。

(5)軟件技術的革新 測量機的功能主要由軟件決定。軟件是CMM中發展最為迅速的一項技術。軟件的發展將使CMM向智能化的方向發展，它包括能進行自動編程、按測量任務對 測量機進行優化、故障自動診斷等方面的內容。7 結語

在競爭日益激烈的今天,對產品質量要求越來越嚴格，CMM以其強大的功能，極大的測量范圍，精確的測量為產品質量提供強大的保證。但是它也有自己的缺點，如價格昂貴（是一般卡尺等量具的幾百倍甚至上千倍），測量條件嚴格（如精密測量要求恒溫在20°±0.2°C范圍內）。然而這些缺點影響不了CMM在工業中的普及。隨著科技的不斷發展，CMM測量精度會越來越高，操作越來越靈活，自動化程度越來越高，必將成為工業中不可或缺的檢測設備之一。

參考文獻

1.《PC-DMIS教程》上下冊 海克斯康測量技術（青島）有限公司

2.《三坐標測量機》 張國雄等 天津大學出版社 1999

3.《測量機應用技術論文集》海克斯康測量技術（青島）有限公司

4.《PC-DMIS CAD++ 培訓與應用手冊》海克斯康測 量技術（青島）有限公司

第二篇：先進制造技術

先進制造技術（AMT）：是指在制造過程和制造系統中融合電子、信息和管理技術，以及新工藝、新材料等現代科學技術，使材料轉換成產品的過程更有效、成本更低、更及時滿足市場需求的先進的工程技術的總稱。

廣義制造：不僅包括具體的工藝過程，還包括市場分析、產品設計、質量控制、生產過程管理、營銷、售 后服務直至產品報廢處理等在內的整個產品壽命周期的全過程。

狹義制造：是指生產車間內與物流有關的加工和裝配過程。

制造系統：是指由制造過程及其設計的硬件、軟件和人員組成的一個具有特定功能的有機整體。制造業：是指以制造技術為主導技術進行產品制造的行業。

制造業的核心要素是質量、成本和生產率。

制造技術是制造業所使用的一切生產技術的總稱，是將原材料和其他生產要素經濟合理地轉化為可直接使用的具有較高附加值的成品/半成品和技術服務的技術群。

制造技術的五個發展時期：工場式生產時期、工業化規模生產時期、剛性自動化發展時期、柔性自動化發展時期、綜合自動化發展時期。

先進制造技術的發展趨勢：數字化是發展的核心、精密化是關鍵、極端化是焦點、自動化是條件、集成化是方法、網絡化是道路、智能化是前景、綠色化是必然

先進制造技術：是在傳統制造技術基礎上不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理技術等方面的成果，綜合應用于產品設計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態多變市場的適應能力和競爭力的制造技術的總稱。先進制造技術的三個層次：基礎技術、新型單元技術、集成技術

先進制造技術的五個特征：系統性、廣泛性、集成性、動態性、實用性

電火花成型加工原理：是基于電火花腐蝕原理，即在工具電極與零件互相靠近時，極間電壓將在正負極間使電介質電介液電離而形成火花放電，并在火花通道中瞬時產生大量熱能，足以使金屬局部熔化甚至氣化，而將金屬腐蝕掉，從而形成所要求的形狀。達到成型加工目的。電火花技工的5種放電狀態：開路（空載脈沖）、火花放電（工作脈沖）、過度電弧放電（不穩定電弧放電）、電弧放電（穩定電弧放電）、短路（短路放電）。

電火花加工特點：

1、加工時，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極小。工具電極材料不需比工件材料硬，制造容易。

2、便于加工用普通機械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不漏熱處理影響，與工件的機械性能關系不大。

3、適于加工脆性材料或薄壁弱剛性的零件，以及普通切削刀具易發生干涉而難以進行加工的精密微細異型孔、深小孔、狹長縫隙、彎曲軸線的孔、型腔等。

4、脈沖放電持續時間極端，放電產生的熱量傳導擴散范圍小，放電侵沒在工作液中進行，因此對整個工件而言，在加工過程中幾乎不受熱的影響。

5、可以改革工件結構，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動強度。

電火花加工的條件：

1、工具電極和工件之間必須維持合理的間隙。

2、兩電極之間必須充入一定性能的工作介質。

3、輸送到兩電極間的脈沖能量密度應足夠大。

4、放電必須是瞬時的脈沖放電。

5、脈沖放電需重復多次進行，并且多次脈沖放電在時間上和空間上是分散的。

6、脈沖放電后的電蝕產物能及時排放至放電間隙之外。

影響電火花加工的因素：

1、極性效應

2、覆蓋效應

3、二次放電

4、加工速度

5、電火花放電通道

6、工具電極損耗

7、放電間隙

8、放電產物排出

極性效應：電火花加工時，即使加工相同材料，兩電極的被腐蝕量也是不同的，其中一個電極比另一個電極的蝕出量大，這種現象叫極性效應。把工件與脈沖電源正極相接的加工叫正極性加工，反之為負極性加工。當采用短脈沖精加工是，應選用正極性加工，長脈沖粗加工是應選用負極性加工。精加工放電間隙一般只有0.01mm左右，粗加工時可達0.3-0.5mm。

電火花線切割：使用現狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對工件進行切割，故稱為電火花線

電火花線切割機床通常分為兩大類：一類是快走絲電火花線切割機床。這類機床的電極絲做高速往復運動，一般走絲速度為8-10m/s。是我國生產和主要使用的機種，也是獨有的加工模式，另一種是慢走絲電火花切割機床，這類機床的電極絲低速單向運動，一般走絲速度低于0.2m/s。國外生產和主要使用。

線切割的特點：

1、縮短了生產準備時間，加工周期短

2、脈沖電源加工電流較小，脈沖寬度較窄，屬中、精加工范疇，所以只采用正極性加工。

3、采用水或水基工作也，不會引燃起火，容易實現安全無人運轉。

4、電極絲比較細，切縫較窄，可以加工微細異型孔、窄縫和復雜形狀的工件，實際金屬去除量很少，材料的利用率很高。

5、工具電極是運動的長金屬絲，故可加工很小的窄縫或人工缺陷，電極絲的損耗對加工精度無影響，但自身尺寸精度對快慢走絲加工精度均有直接的影響。

電火花線切割加工設備主要由機床本體、脈沖電源、控制系統、工作液循環系統和機床附件等及部分組成。線切割加工的主要工藝指標有切割速度、加工精度及加工表面質量等。

線切割常見的裝夾方式1懸臂式支撐 2兩端式支撐 3橋式支撐 4板式支撐 5復式支撐

微機械：是指可以批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，甚至外圍接口、通信電路和電源等于一體的微型器件或系統，也稱微型機電系統（MEMS）或微型系統。

微機械主要特點：1體積小，精度高，質量輕

2、性能穩定，可靠性高

3、能耗低，靈敏度和工作效率高

4、多功能和智能化

5、適用于大批量生產，制造成本低。

6、集約高技術成果，附加價值高。

光刻加工：使用照相復印的方法將光刻掩模上的圖形印刷在涂有光致抗蝕劑的薄膜或基材表面，然后進行選擇性腐蝕，刻蝕出規定的圖形。光掩膜制造技術、曝光技術和刻蝕技術是組成光刻技術的關鍵技術。刻蝕技術是一類可以獨立于光刻的微型機械關鍵的成型技術，刻蝕分為濕法刻蝕和干法刻蝕。

LIGA是一種使用X射線的深度光刻與電鑄相結合，實現深寬比大的微細構造的成型方法。LIGA是德文的平版印刷術、電鑄成型和注塑的縮寫。

封接技術的目的是將分開制作的微機械部件在使用粘結劑的情況下連接在一起，封在殼中使其滿足使用要求。他影響到整個微機械的功能和尺寸，是關鍵技術。

分子裝配技術：利用其探針的尖端可以俘獲和操縱分子和原子，并可以按照需要拼成一定的結構，進行分子和原子的裝配制作微機械，這是一種納米級微加工技術，是一種從物質的微觀角度來構造、制作微機械的工藝方法。

超精密加工方法主要有超精密切削、超精密磨削、超精密研磨和超精密細加工。

超精密切削對刀具的要求：

1、極高的硬度、耐磨度和彈性模量，以保證刀具有很高的刀具耐用度。

2、刃口能磨得及其鋒銳，刃口半徑極小，能實現超薄的切削厚度

3、刃口應無缺陷

4、與工件材料的抗粘結性好，化學親和性笑、摩擦因數低，能得到極好的加工表面完整性。

超精密磨削加工是指利用細粒度的磨粒或微粉磨料進行砂輪磨削、砂帶磨削，以及研磨、珩磨和拋光等進行超精密加工的總稱，是加工精度達到或高于0.1um，表面粗糙度小于Ra0.025um的一種亞微米級加工方法。

高速加工技術是指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地實現高速運動的自動化制造設備，極大地提高材料切除率，并保證加工精度和加工質量的現代化制造加工技術。

高速與超高速切削的特點：

1、可減少工序，提高生產效率

2、切削力小、熱變形小

3、加工精度高

4、加工能耗低、節省制造資源。

高速切削加工的關鍵技術包括高速主軸、快速進給系統、高性能CNC控制系統、先進的機床結構、高速加工刀具。高速主軸在結構上幾乎全部采用主軸電機與主軸合二為一的結構形式，簡稱電主軸。

高速切削通常使用的刀具材料：硬質合金涂層刀具、陶瓷刀具、聚晶金剛石刀具、立方氮化硼刀具。

在實際應用中，磨削速度在100M/S以上即被稱為高速磨削。高速磨削是提高磨削效率和降低工件表面粗糙度的有效措施。

逆向工程（RE）是相對于傳統正向工程而言的，又稱反求工程或反求設計，其實想最初是來自從油泥模型到產品實物的設計過程。逆向工程系統的組成：

1、產品實物幾何外形數字化

2、CAD模型重建（1、CAD模型的校驗與修正

2、CAD模型的分析與改進

3、CAD模型的校驗與修正）

3、產品或模具制造

模型重建軟件包括：

1、用于正向設計的CAD/CAM/CAE軟件（Solidworks）

2、集成有逆向功能模塊的正向CAD/CAM/CAE軟件(Pro/E、UG)

3、專用的逆向工程軟件（Imageware）逆向工程的關鍵技術：

1、數據采集與處理（數字化技術）

2、曲面構造（建模技術）數字化方法主要分為接觸式測量和非接觸式測量

快速原型制造技術（RPM）：綜合機械、電子、光學、材料等學科，能夠自動、直接、快速、精確地將設計思想轉化為具有一定功能的原型或直接制造零件/模具。原理：徹底擺脫傳統的“去除”加工法，而基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復雜的三維加工分解為簡單的材料二維的組合，它能在CAD模型的直接驅動下，快速制造任意復雜形狀的三維實體。

典型的RPM工藝方法：

1、光敏液相固化法SLA

2、疊層實體制造法LOM

3、選擇性激光燒結法SLS

4、熔融沉積制造法FDM

激光加工技術：利用光能經過透鏡聚焦后達到的很高的能量密度，依靠光熱效應來加工各種材料。特性：

1、亮度強度高

2、單色性好

3、相干性好

4、方向性好 加工原理：激光加工是工件在光熱效應下產生的高溫熔融和沖擊波的綜合作用過程。特點：

1、非接觸加工，加工速度快，熱影響區小，無明顯機械力，可加工易變形的薄板和彈性零件。

2、功率密度高，幾乎能加工所有的材料，3、激光光點直徑小，能進行非常微細的加工。

4、不需要加工工具無工具損耗，適宜自動化生產。

5、通用性好

6、影響因素多，加工時精度和表粗度需反復試驗，尋找合理的加工參數達到要求。應用：

1、激光打孔

2、激光切割

3、激光焊接

4、激光表面處理

超聲波加工原理：是利用工具端面作超生頻振動，通過磨料懸浮液加工，使工件成型的一種方法。

水射流切割：是以水作為攜帶能量的載體，用告訴水射流對各類材料進行切割的一種工藝方法，是一種冷切割工藝。

計算機輔助設計CAD：是指工程技術人員以計算機為工具，用各自的專業知識，對產品進行設計、繪圖、分析和編寫技術文檔等設計活動的總稱。完整的CAD系統具有圖形處理、幾何建模、工程分析，仿真模擬以及工程數據庫的管理與共享等功能。CAD系統的軟件分為系統軟件，支撐軟件和應用軟件三個層次。

計算機輔助工藝過程設計CAPP：工藝設計是機械制造生產過程的技術準備工作的一個重要內容，是產品設計與車間的實際生產的紐帶，是經驗性很強且隨環境變化而多變的決策過程。CAPP是應用計算機快速處理信息功能和具有各種決策功能的軟件來自動深沉工藝文件的過程。目前常用的CAPP系統可分為派生式、創成式和綜合式三大類。

計算機輔助制造CAM：按計算機與物流系統是否有硬件接口聯系可將CAM功能分為直接應用功能和簡介應用功能。計算機數控系統：是指用數字化信號對設備運行及其加工過程進行控制的一種自動化技術，也是典型的機械、電子、自動控制、計算機和檢測技術密切結合的機電一體化高新技術。

CNC機床數控系統由數控裝置、可編程控制器（PLC）、進給伺服驅動裝置、主軸伺服驅動裝置、輸入輸出接口，以及機床控制面板和人機界面等部分組成。其中數控裝置為機床數控系統的核心，其主要功能有運動軸控制和多軸聯動控制功能。

數控加工編程的一般步驟：

1、工藝處理

2、數值計算

3、編制零件加工程序單

4、輸入零件加工程序單

5、程序校驗 CAD/CAM計算機輔助設計與計算機輔助制造，是一門基于計算機技術而發展起來的、與機械設計和制造技術相互滲透相互結合的、多學科綜合性的技術。

CAM是指應用電子計算機來進行產品制造的統稱。廣義CAM是利用計算機進行零件的工藝規劃、數控程序編制、加工過程仿真等。在CAM過程中主要包括計算機輔助工藝設計軟件（CAPP）和數控變成軟件（NCP）狹義CAM理解為數控加工，包括刀具路徑規劃，刀位文件生成，刀具軌跡仿真及M代碼生成等。更為廣義的CAM是指應用計算機輔助完成從原材料到產品的全部制造過程，包括直接制造過程和簡介制造過程。CAD/CAM系統由硬件系統和軟件系統組成。硬件系統包括計算機和外部設備，軟件系統由系統軟件、應用軟件和專業軟件組成。

制造自動化：狹義的含義是生產車間內產品的機械加工和裝配檢驗過程的自動化，包括切削加工自動化、工件裝卸自動化、工件儲運自動化、零件與產品清潔及檢驗自動化、斷屑與排屑自動化、裝配自動化、機器故障診斷自動化。廣義包含了產品設計自動化、企業管理自動化、加工過程自動化和質量控制自動化等產品制造全過程以及各個環節綜合集成自動化，以使產品制造過程實現高效、優質、低耗、及時、潔凈的目標。制造自動化發展歷程分為剛性自動化、柔性自動化和綜合自動化三個發展階段。制造自動化的發展趨勢可用敏捷化、網絡化、虛擬化、智能化、全球化、綠色化六個方面來概括。工業機器人：工業機器人是一種可重復編程的多自由度的自動控制操作機，是涉及機械學、控制技術、傳感技術、人工智能、計算機科學等多學科技術為一體的現代制造業的基礎設備。

工業機器人一般由執行機構、控制系統、驅動系統以及位置檢測機構等幾個部分構成。

工業機器人的分類：按系統功能分：專用機器人、通用機器人、示教再現式機器人、智能機器人。按結構形式分直角坐標機器人、球坐標機器人、圓柱坐標機器人、關節機器人。按驅動方式分氣動、液動、電氣 機器人選用和設計應考慮的幾個指標：

1、自由度是衡量機器人技術水平的主要指標。通用機器人有3-6個自由度。

2、工作空間是指機器人應用手抓進行工作的空間范圍。

3、提取重力。

4、運動速度。通用機器人的最大直線運動速度大多在1000mm/s以下，最大回轉速度一般不超過120°/s。

5、位置精度。典型的工業機器人定位精度一般在±0.02-±5范圍。

工業機器人的控制系統分類：

1、按控制系統回路的不同，可分為開環系統和閉環系統。

2、按控制系統的硬件分，有機械控制、液壓控制、射流控制、順序控制和計算機控制。

3、按自動化控制程度分順序控制系統、程序控制系統、自適應控制系統、人工智能系統

4、按編程方式分屋里設置編程控制系統、示教編程控制系統、高線編程控制系統。

5、按機器人末端運動控制軌跡分點位控制和連續輪廓控制。工業機器人的性能特征：通用性、柔性、靈活性、智能性

柔性制造系統（FMS）：概念：是集數控技術、計算機技術、機器人技術以及現代管理技術為一體的現代制造技術。廣義：柔性制造系統是由若干臺數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成。更為直觀的定義：柔性制造系統至少由兩臺機床、一套具有高度自動化的物料運儲系統和一套計算機控制系統所組成的制造系統，通過簡單改變軟件程序便能制造出多種零件的任何一種零件。

FMS組成：

1、加工系統包括由兩臺以上的CNC機床、加工中心或柔性制造單元（FMC）以及其他的加工設備組成2、工件運儲系統由工件裝卸站、自動化倉庫、自動化運輸小車、機器人、托盤緩沖站、托盤交換裝置等組成能對工件和原材料進行自動裝卸、運輸和存儲。

3、刀具運儲系統包括中央刀庫、機床刀庫、刀具預調站、刀具裝卸站、刀具輸送小車或機器人、換刀機械手等。

4、一套計算機控制系統能夠實現對FMS進行計劃調度、運行控制、物料管理、系統監控和網絡通信等。除此之外還包含集中冷卻潤滑系統、切屑運輸系統、自動化清洗裝置、自動去毛刺設備等附屬系統。FMS特點：

1、柔性高，適應多種中小批量生產

2、系統內的機床在工藝能力上是相互補充或互相代替的3、可混流加工不同的零件

4、系統局部調整或維修不中斷整個系統的運作

5、遞階結構的計算機控制，可以與上層計算機聯網通信

6、可進行三班無人值守生產

FMS關鍵技術：計算機輔助設計，模糊控制技術，人工智能、專家系統及智能傳感器技術，人工神經網絡技術。

虛擬制造技術VM：是指物質世界的數字化，也就是對真實世界的動態模擬和再現，即虛擬現實。虛擬制造是以信息技術、仿真技術、虛擬現實技術為支持..CIMS計算機集成制造系統：從系統的功能角度考慮，一般認為CIMS是在兩個支撐分系統（網絡系統和數據庫系統）的基礎上由4個分系統組成：經營管理信息系統、工程設計自動化系統化、制造自動化系統和質量保證信息系統。

CIMS三大特征為數據驅動、集成、柔性 五個層次 ：工廠級、車間級、單元級、工作站級和設備級。

LP：精益生產 精益生產方式的資源配置原則，是以徹底消除無效勞動和消費為目標。

NC:數控技術 CNC:計算機數控 FMC柔性制造單元 FMS柔性制造系統 CAD/CAM計算機輔助設計與制造 CAPP計算機輔助工藝規劃 CAE計算機輔助工程 CAT計算機輔助檢測 ROBOT工業機器人 CIMS計算機集成制造系統 CE并行工程 LP精益生產 AM：敏捷制造 CM:綠色制造

第三篇：先進制造技術

先進制造技術論文

隨著我國制造業的的不斷發展，先進制造技術得到越來越廣泛的應用。先進制造技術是在傳統制造的基礎上，不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理技術等方面的成果，將其綜合應用于產品設計、加工裝配、檢驗測試、經營管理、售后服務乃至回收的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態多變的市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱。

先進制造技術不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產品設計、加工制造、到產品銷售、用戶服務等整個產品生命周期全過程的所有相關技術，涉及到設計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領域，并逐步融合與集成。可基本歸納為以下四個方面：

a、現代設計技術 b、先進制造工藝技術 c、制造自動化技術 d、現代生產管理技術

一、現代設計技術

現代設計技術包括CAD、CAE、CAPP、CAT、優化設計、可靠性設計、價值工程創新設計、反求工程、并行工程等。它的特點是：

（1）系統性(2)動態性（3）創造性

（4）計算機化（5）并行化、最優化、虛擬化和自動化

在老師布置的課題中，我們小組做的是玩具手槍的外模，在這個過程中我們就是通過計算機UG做出來，正好體現了計算機化。

二、先進制造工藝技術

先進制造工藝技術主要包括了超精密加工技術、高速加工技術、快速成型制造技術、現代特種加工技術。

1、超精密加工技術已成為全球市場競爭取勝的關鍵技術，它包括了所有能使用的零件的形狀、位置和尺寸精度達到微米和亞微米范圍的機械加工方法。超精密加工所涉及的技術鄰域包含以下幾方面

（1）超精密加工機制 它包括超精密切削、超精密磨削和超精密特種加工等。

（2）超精密加工的刀具、磨具及其制備技術 包括金剛石刀具的制備和刃磨、超硬砂輪的整修等是超精密加工的重要關鍵技術。

（3）超精密機床設備 超精密加工對機床設備有高精度、高剛度、高的抗振性、高穩定性和高自動化的要求，具有微量進給機構

（4）精密測量及補償技術 超精密加工必須有相應級別的測量技術和裝置，具有在線測量和誤差補償。

（5）嚴格的工作環境 超精密加工必須在超穩定的工作環境中進行，加工環境的極微小的變化都可能影響加工精度。因此，超精密加工必須具備各種物理效應恒定的工作環境，如有恒溫室、凈化間、防振和隔振地基等。

2、高速加工技術是指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地實現高速運動的自動化制造設備，極大地提高材料切除率，并保證加工精度和加工質量的現代制造加工技術。高速加工的特征：

（1）切削力低（2）熱變形小

（3）材料切除率高（4）高精度

（5）減少工序

關鍵技術：

（1）高速主軸（2）快速進給系統

（3）高性能的CNC控制系統（4）先進的機床結構

（5）高速切削的刀具系統

3、快速成型制造技術是集CAD技術、數控技術、材料科學、機械工程、電子技術和激光技術等技術于一體的綜合技術，是實現從零件設計到三維實體原型制造的一體化系統技術。典型的快速成型制造工藝的方法：

（1）光敏液相固化法（2）選區片層粘結法

（3）選區激光燒結法（4）熔絲沉積成形法

特點：

（1）高度柔性，可以制造任意復雜形狀的三維實體

（2）CAD模型直接驅動，設計制造高度一體化

（3）原型過程無需專用夾具或工具

（4）無需人員干預或較少干預，是一種自動化的原型過程

（5）原型全過程的快速性，適合現代激烈的產品市場

4、現代特種加工技術是用非常規的切削加工手段，利用電、磁、聲、光、熱等物理及化學能量直接施加于被加工工件部位，達到去除、變形以及改變性嫩等目的的加工技術，包括是激光加工、超聲波加工、水射流切割加工等。

（1）激光加工是利用光能經過透鏡聚焦后達到很高的能量密度，依靠光熱效應來加工材料。它經常被用于打孔、切割、焊接、表面處理等加工工藝。

（2）超聲波加工時利用工具端面作超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工脆性材料的一種成形加工方法。它經常用于型腔拋磨加工、超聲清洗、超聲波復合加工。在金屬切削加工中引入超聲振動可以大大降低切削力，改善加工表面粗糙度，延長刀具壽命，提高加工效率。

（3）水射流切割加工技術室以水作為攜帶能量的載體，用高速水射流對各類材料進行切割的一種工藝方法。水射流切割具有切口平整、無邊毛、無火花、加工清潔等特點。

三、制造自動化技術

狹義：是生產車間內產品的機械加工和裝配檢驗過程的自動化，包括切削加工自動化、工件裝卸自動化、工件儲運自動化、零件與產品清潔及檢驗自動化、斷屑與排屑自動化、裝配自動化、機器故障診斷自動化等。

廣義：包含了產品設計自動化、企業管理自動化、加工過程自動化、質量控制自動化等產品制造全過程以及各個環節綜合集成自動化，以使產品制造過程實現高效、優質、低耗、及時、潔凈的目標。

發展趨勢：

（1）制造敏捷化（2）制造網絡化（3）制造虛擬化

（4）制造智能化（5）制造全球化（6）制造綠色化 計算機控制自動化技術

1、機床數控技術

數控技術是指用數字化信號對設備運行極其加工過程進行控制的一種 自動化技術，也是典型的機械、電子、自動控制、計算機和檢測技術密切相結合的機電一體化高新技術。數控技術是實現制造過程自動化的基礎，是自動化柔性系統的核心，是現代集成制造系統的重要組成部分。它把機械裝備的功能、效率、可靠性和產品質量提高到一個新水平，使傳統的制造業發生了深刻的變化。數控加工的主要特點是：加工的零件精度高；生產效率高；特別適合加工形狀復雜的輪廓表面；有利于實現計算機輔助制造；對操作者（不含編程人員）技術水平的要求相對較低；初始投資大、加工成本高。此外，數控機床是技術密集型的機電一體化產品，數控加工技術的復雜性和綜合性加大了維修工作的難度，需要配備素質較高的維修人員和維修設備。

2、工業機器人

工業機器人是一種可重復編程的多自由度的自動控制操作機，是涉及機械學、控制技術、傳感技術、人工智能、計算機科學等多學科技術為一體的現代制造業的基礎設備。工業機器人一般由執行機構、控制系統、驅動系統、位置檢測機構等幾部分組成。

工業機器人的分類

按系統功能分類： 專用機器人、通用機器人、示教再現式機器人、智能機器人。

按驅動方式分類： 氣壓傳動機器人、液壓傳動機器人、電氣傳動機器人、按結構形式分類： 直角坐標機器人、圓柱坐標機器人、球坐標機器人、關節機器人

3柔性制造系統

柔性制造系統是集數控集數、計算機技術、機器人技術、現代管理技術為一體的現代制造技術。它是由若干臺數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成，并能根據制造任務或生產品種的變化迅速的進行調整，以適應多品種、中小批量生產的自動化制造系統。

加工系統的要求

（1）工序集中（2）控制功能強、擴展性好

（3）高剛度、高精度、高速度（4）自保護和自維護性好

（5）使用經濟性好（6）對環境的適應性與保護性好

四、現代生產管理技術

現代生產管理是指產品生產過程中的計劃和管理，是機械制造企業中的一個重要的職能領域，主要包含生產計劃的合理制定、成本的有效控制、設備的充分利用、庫存的管理和控制、產品質量的保證、財務狀況的及時分析等管理任務

特點:（1）以技術為中心向以人為中心的轉變，充分重視人的作用，將人視為企業一切活動的主體，使技術的發展桁架的符合人類社會發展的需要。

（2）企業的生產組織，從遞階多層管理結構形式向扁平網絡式結構轉變，強調組織結構簡化，減少結構層次，增強生產組織體系的靈敏性。

（3）由傳統的順序工作方向并行作業方式轉變。

（4）企業從按功能計劃部門的固定組織形式，向動態的，自主管理的群體工作小組形式轉變。

（5）企業從單純競爭走向既有競爭又有結盟之路。

（6）質量是企業尊嚴和品牌價值的起點，快速響應市場的競爭策略是制勝的法寶。（7）技術創新成為企業競爭的焦點。

總結：在本次的課程中，我們小組做的是玩具手槍的外模，本來是準備做花瓶的，但是想一想一個文藝范的東西用鐵做出來有點不美觀，于是我們決定做玩具槍。我們小組分工明確，有收集資料、UG制圖、PPT制作和演講，在制作玩具槍的過程中，我們小組用的是UG制圖，在這個過程中遇到一些問題，UG不是很會用，最后通過自我摸索和老師的幫助下，基本完成了我們的作品，然后就是PPT制作，在此過程中，我們討論了好久最后做出了我們想要的PPT。正是在主張的帶領下，我們認真的完成了這次的課程，并且通過這次的實踐讓我收獲了很多，學習到了很多，讓我更加了解我的專業技能的重要性。

第四篇：先進制造技術

先進制造技術概論

先進制造技術(Advanced Manufacturing Technology，簡稱為AMT）是指微電子技術、自動化技術、信息技術等先進技術給傳統制造技術帶來的種種變化與新型系統。具體地說，就是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱。主要包括：計算機輔助設計、計算機輔助制造、集成制造系統等。AMT是制造業企業取得競爭優勢的必要條件之一，但并非充分條件，其優勢還有賴于能充分發揮技術威力的組織管理，有賴于技術、管理和人力資源的有機協調和融合。

什么是先進制造技術（AMT)

先進制造技術（Advanced Manufacturing Technology)，人們往往用AMT來概括由于微電子技術、自動化技術、信息技術等給傳統制造技術帶來的種種變化與新型系統。具體地說，就是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱。主要包括：計算機輔助設計、計算機輔助制造、集成制造系統等。AMT是制造業企業取得競爭優勢的必要條件之一，但并非充分條件，其優勢還有賴于能充分發揮技術威力的組織管理，有賴于技術、管理和人力資源的有機協調和融合。

主體技術群：

它包括兩個基本部分:有關產品設計技術和工藝技術。

⑴面向制造的設計技術群

面向制造的設計技術群系指用于生產準備（制造準備）的工具群和技術群。設計技術對新產品開發生產費用、產品質量以及新產品上市時間都有很大影響。產品和制造工藝的設計可以采用一系列工具，例如計算機輔助設計（CAD）以及工藝過程建模和仿真等，生產設施、裝備和工具，甚至整個制造企業都可以采用先進技術更有效地進行設計。近幾年發展起來的產品和工藝的并行設計具有雙重目的，一是縮短新產品上市的周期，二是可以將生產過程中產生的廢物減少到最低程度，使最終產品成為可回收、可再利用的，因此對實現面向保護環境的制造而言是必不可少的。

⑵制造工藝技術群（加工和裝配技術群）

制造工藝技術群是指用于物質產品（物理實體產品）生產的過程及設備。例如，模塑成形、鑄造、沖壓、磨削等。隨著高新技術的不斷滲入，傳統的制造工藝和裝備正在產生質的變化。制造工藝技術群是有關加工和裝配的技術，也是制造技術或稱生產技術的傳統領域。

先進制造技術（Advanced Manufacturing Technique，縮寫AMT），AMT是中國1995年列入為提高工業質量及效益的重點開發推廣項目，該技術廣涉信息、機械、電子、材料、能源、管理等方面的知識。因此，該技術的發展對推動國民經濟的發展有著重要的作用。就目前世界的經濟發展來看，以美國、日本、西歐為代表的工業化國家在AMT上都有雄厚的實力。

AMT發展歷程：

人類漫長的歷史發展中，使用工具、制造工具進行產品制造是基本生產活動之一。直到18世紀中葉產業革命以前，制造都是手工作業和作坊式生產。

產業革命中誕生的能源機器（蒸汽機）、作業機器（紡織機）和工具機器（機床），為制造活動提供了能源和技術，并開拓了新的產品市場。

經過100多年的技術積累和市場開拓，到19世紀末制造業已初步形成。其

主要生產方式是機械化加電氣化的批量生產。

20世紀上半葉，以機械技術和機電自動化技術為基礎的制造業的生產空前

發展。以大批量生產為主的機械制造業成為制造活動的主體。

20世紀中葉（1946年）電子計算機問世。

在計算機誕生2年后，由于飛機制造（飛機蒙皮壁板、梁架）的需要，在美

國發明了數字控制（NC）機床。不久計算機又開始用于輔助編制NC機床的加工

程序，推出了自動編程工具APT語言（Automatically Programmed tools），此

后CNC、DNC、FMC、FMS、CAX、MIS、MRP、MRPⅡ、ERP、PDM、Web-M等數字化制

造技術相繼問世和應用。

先進制造技術是一門綜合性、交叉性前沿學科和技術，學科跨度大，內容廣

泛，涉及制造業生產與技術、經營管理、設計、制造、市場各個方面。先進制造

技術就是在傳統制造技術的基礎上，利用計算機技術、網絡技術、控制技術、傳

感技術與機、光、電一體化技術等方面的最新進展，不斷發展完善。

編輯本段支撐技術群支撐技術群是指支持設計和制造工藝兩方面取得進步的基

礎性的核心技術。基本的生產過程需要一系列的支撐技術，諸如：測試和檢驗、物料搬運、生產（作業）計劃的控制以及包裝等。它們也是用于保證和改善主體

技術的協調運行所需的技術，是工具、手段和系統集成的基礎技術。支撐技術群包括：

⑴信息技術：接口和通信、數據庫技術、集成框架、軟件工程人工智能、專家系

統和神經網絡、決策支持系統。

⑵標準和框架：數據標準、產品定義標準、工藝標準、檢驗標準、接口框架。

⑶機床和工具技術。

⑷傳感器和控制技術：單機加工單元和過程的控制、執行機構、傳感器和傳感器

組合、生產作業計劃。

⑸其它

制造技術基礎設施制造技術基礎設施是指為了管理好各種適當的技術群的開發并鼓勵這些技術在整個國家工業（基地）內推廣應用而采取的各種方案和機

制。由于技術只有應用適當地會產生效用，所以其技術基礎設施的各要素和基本

技術本身同樣重要。這些要素包括了車間工人、工程技術人員和管理人員在各種

先進生產技術和方案方面的培訓和教育，這些技術和方案將提高企業的生產競爭

力。可以說，制造技術的基礎設施是使制造技術適應具體企業應用環境充分發揮

其功能、取得最佳效益的一系列措施，是使先進的制造技術與企業組織管理體制

和使用技術的人員協調工作的系統工程，是先進制造技術生長和壯大的土壤，因

而是其不可分割的一個組成部分。先進制造技術是促進科技和經濟發展的基礎。編輯本段提出及背景1993年，美國政府批準了由聯邦科學、工程與技術協調委

員會（FCCSET）主持實施的先進制造技術計劃（Advanced Manufacturing

Technology－AMT）計劃

先進制造技術計劃（Advanced Manufacturing Technology－AMT）是美國根

據本國制造業面臨的挑戰和機遇，為增強制造業的競爭力和促進國家經濟增長，首先提出了先進制造技術（Advanced Manufacturing Technology）的概念。此

后，歐洲各國、日本以及亞洲新興工業化國家如韓國等也相繼作出響應。先進制造技術特點：

⑴先進制造技術是制造技術的最新發展階段，是面向21世紀的技術，制造業是社會物質文明的保證，是與人類社會一起動態發展的，因此，制造技術必然也將隨著科技進步而不斷更新。先進制造技術是制造技術的最新發展階段，是由傳統的制造技術發展而來，保持了過去制造技術中的有效要素；但隨著高新技術的滲入和制造環境的變化，已經產生了質的變化，先進制造技術是制造技術與現代高新技術結合而產生的一個完整的技術群,是一類具有明確范疇的新的技術領域，是面向21世紀的技術。

⑵先進制造技術是面向工業應用的技術，先進制造技術應能適合于在工業企業推廣并可取得很好的經濟效益，先進制造技術的發展往往是針對某一具體的制造業（如汽車工業、電子工業）的需求而發展起來的適用的先進制造技術，有明顯的需求導向的特征。先進制造技術不是以追求技術的高新度為目的，而是注重產生最好的實踐效果，以提高企業的競爭力和促進國家經濟增長和綜合實力為目標。⑶先進制造技術是面向全球競爭的目前每一國家都處于全球化市場中。一個國家的先進制造技術是支持該國制造業在全球范圍市場的競爭力。因此，先進制造技術的主體應具有世界水平。但是，每個國家的國情也將影響到從現有的制造技術水平向先進制造技術的過渡戰略和措施。中國正在以前所未有的速度進入全球化的國際市場，開發和應用適合國情的先進制造技術勢在必行。

先進制造技術發展中的關鍵技術：成組技術（GT)

成組技術（GT）揭示和利用事物間的相似性，按照一定的準則分類成組，同組事物采用同一方法進行處理，以便提高效益的技術，稱為成組技術。在機械制造工程中，成組技術是計算機輔助制造的基礎，將成組哲理用于設計、制造和管理等整個生產系統，改變多品種小批量生產方式，獲得最大的經濟效益。

成組技術的核心是成組工藝，它是將結構、材料、工藝相近似的零件組成一個零件族（組），按零件族制定工藝進行加工，擴大批量、減少品種、便于采用高效方法、提高勞動生產率。零件的相似性是廣義的，在幾何形狀、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性為基本相似性，以基本相似性為基礎，在制造、裝配等生產、經營、管理等方面所導出的相似性，稱為二次相似性或派生相似性。2 敏捷制造（AM)

敏捷制造（AM）是指企業實現敏捷生產經營的一種制造哲理和生產模式。敏捷制造包括產品制造機械系統的柔性、員工授權、制造商和供應商關系、總體品質管理及企業重構。敏捷制造是借助于計算機網絡和信息集成基礎結構，構造有多個企業參加的“VM”環境，以競爭合作的原則，在虛擬制造環境下動態選擇合作伙伴，組成面向任務的虛擬公司，進行快速和最佳生產。并行工程（CE)

并行工程（CE）是對產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統化的工作模式。在傳統的串行開發過程中，設計中的問題或不足，要分別在加工、裝配或售后服務中才能被發現，然后再修改設計，改進加工、裝配或售后服務（包括維修服務）。而并行工程就是將設計、工藝和制造結合在一起，利用計算機互聯網并行作業，大大縮短生產周期。快速成型技術（RPM)

快速成型技術（RPM）是集CAD/CAM技術、激光加工技術、數控技術和新材料等技術領域的最新成果于一體的零件原型制造技術。它不同于傳統的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一層一層積累的方式構造零件模型。它利用所要制造零件的三維CAD模型數據直接生成產品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造產品原型。由于該技術不像傳統的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造時間減少為幾天、幾小時，大大縮短了產品開發周期，減少了開發成本。隨著計算機技術的決速發展和三維CAD軟件應用的不斷推廣，越來越多的產品基于三維CAD設計開發，使得快速成型技術的廣泛應用成為可能。快速成形技術已廣泛應用于宇航、航空、汽車、通訊、醫療、電子、家電、玩具、軍事裝備、工業造型（雕刻）、建筑模型、機械行業等領域。5 虛擬制造技術（VMT)

虛擬制造技術（VMT）以計算機支持的建模、仿真技術為前提，對設計、加工制造、裝配等全過程進行統一建模，在產品設計階段，實時并行模擬出產品未來制造全過程及其對產品設計的影響，預測出產品的性能、產品的制造技術、產品的可制造性與可裝配性，從而更有效地、更經濟地靈活組織生產，使工廠和車間的設計布局更合理、有效，以達到產品開發周期和成本最小化、產品設計質量的最優化、生產效率的最高化。虛擬制造技術填補了CAD/ CAM技術與生產全過程、企業管理之間的技術缺口，把產品的工藝設計、作業計劃、生產調度、制造過程、庫存管理、成本核算、零部件采購等企業生產經營活動在產品投入之前就在計算機上加以顯示和評價，使設計人員和工程技術人員在產品真實制造之前，通過計算機虛擬產品來預見可能發生的問題和后果。虛擬制造系統的關鍵是建模，即將現實環境下的物理系統映射為計算機環境下的虛擬系統。虛擬制造系統生產的產品是虛擬產品，但具有真實產品所具有的一切特征。智能制造（IM)

智能制造（IM）是制造技術、自動化技術、系統工程與人工智能等學科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術。其具體表現為：智能設計、智能加工、機器人操作、智能控制、智能工藝規劃、智能調度與管理、智能裝配、智能測量與診斷等。它強調通過“智能設備”和“自治控制”來構造新一代的智能制造系統模式。

智能制造系統具有自律能力、自組織能力、自學習與自我優化能力、自修復能力，因而適應性極強，而且由于采用VR技術，人機界面更加友好。因此，智能制造技術的研究開發對于提高生產效率與產品品質、降低成本，提高制造業市場應變能力、國家經濟實力和國民生活水準，具有重要意義。

制造技術的進步制造技術是制造業所使用的一切生產技術的總稱，是將原材料和其他生產要素經濟合理地轉化為可直接使用的具有較高附加值的成品/半成品和技術服務的技術群。近兩百年來.在市場需求不斷變化的驅動下，制造業的生產規模沿著“小批量→少品種、大批量→多品種、變批量”的方向發展。在科學技術高速發展的推動下，制造業的資源配置沿著“勞動密集→設備密集→信息密集→知識密集”的方向發展。與之相適應，制造技術的生產方式沿著“手工→機械化→單機自動化。剛性流水自動化→柔性自動化→智能自動化”的方向發展。從而推動了制造業的不斷發展，促進了制造業的不斷進步。

先進制造技術論文 專業：機械制造及其自動化學號：

姓名：何偉偉 B11023417

第五篇：先進制造技術

先進制造技術

定義:先進制造技術是制造業不斷吸收信息技術及現代化管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的全過程，以實現優質、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能力和競爭能力的制造技術的總稱。特點: 1.動態性2.廣泛性3.實用性4.集成性5.系統性6.高效靈活性7.先進性

構成: 從內層到外層分別為基礎技術、新型單元技術、集成技術。

分類:（1）現代設計技術（2）先進制造工藝技術（3）自動化技術（4）產品數據管理技術 發展趨勢: 1.集成化2.智能化3.網絡化4.信息化5.自動化6.柔性化7.數字化8.虛擬化

9.極端制造10.精密化11.綠色制造

自動化技術

制造技術的自動化包括產品設計自動化、企業管理自動化、加工過程自動化和質量控制過程自動化。制造系統的自動化 突出特點是采用信息技術，實現產品全生命周期中的信息集成，人、技術和管理三者的有效集成。

問: 制造自動化技術的研究現狀?

答: 1）制造系統中的集成技術和系統技術已成為制造自動化研究中熱點問題；

2）更加注重研究制造自動化系統中人的作用的發揮；

3）單元系統的研究仍然占有重要的位置；

4）制造過程的計劃和調度研究十分活躍，實用化的成果不多；

5）柔性制造技術的研究向著深度和廣義發展；

6）適應現代生產模式的制造環境的研究正在興起；

7）底層加工系統的智能化和集成化研究越來越活躍。

柔性制造系統定義: 我國國家軍用標準 “柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產。”

柔性制造系統的特點：（柔性和自動化）

（1）適應市場需求，以利于多品種、中小批量生產。

（2）提高機床利用率，縮減輔助時間，以利于降低生產成本。

（3）縮短生產周期，減少庫存量，以利于提高市場響應能力。

（4）提高自動化水平，以利于提高產品質量、降低勞動強度、改善生產環境。柔性制造系統一般由三個子系統組成：加工系統、物流系統和控制與管理系統。加工系統的配置

互替形式（并聯）、互補形式（串聯）和混合形式（并串聯）三種。常見的物料存儲裝置有立體倉庫、水平回轉型自動料架、垂直回轉型自動料架和緩沖料架。柔性制造系統中的數據流,實質上就是信息的流動.數據類型:基本數據、控制數據和狀態數據。

柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上發展起來的.計算機集成制造

定義:基于企業資源的一種先進制造模式是計算機集成制造系統，簡稱CIMS。信息集成和總體優化是集成制造系統與一般制造系統的最主要區別之一。

組成: 人與機構、經營、技術三要素。

從功能角度看，一般可以將CIMS分為四個功能分系統和兩個支撐分系統。

四個功能系統: 1）工程設計自動化分系統

2）管理信息分系統（MIS）

3）CIMS制造自動化分系統(MAS)

4)CIMS質量保證分系統 質量保證分系統的目標: a.保證用戶對產品的需求；

b.使這些要求在實際生產的各環節得到實現。兩個支撐分系統: 計算機網絡分系統 , 數據庫分系統

數據庫：就是以一定的組織方式將相關的數據組織在一起存放在計算機存儲器上形成的、能為多個用戶共享的、與應用程序彼此獨立的一組相關數據的集合。

先進制造工藝技術

特點: 具有優質、高效、低耗、潔凈和靈活五個方面的顯著特點 特種加工技術

定義：是用非常規的切削加工手段，利用電、磁、聲、光、熱等物理及化學能量直接施加于被加工工件部位，達到材料去除、變形以及改變性能等目的的加工技術。

特種加工與傳統切削加工的不同特點主要有：

①不是主要依靠機械能，而是用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學能等）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急劇熔化和氣化，并產生很強的沖擊波，使被熔化的物質爆炸式地噴濺來實現材料去除地加工技術。

基本原理和特點：利用光能經過透鏡聚焦后達到很高的能量密度，依靠光熱效應加工各種材料。基本設備包括：激光器、電源、光學系統、冷卻系統及機械系統等。

激光加工技術的應用：（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，對材料或構件進行加工的技術，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，尤其是不導電的非金屬材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石)微細加工技術 是指微小尺寸零件的生產加工技術。

包括三級：微米級

亞微米級

納米級

快速原型制造技術 原理：基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合。

RPM技術的特點：（1）可以制造任意復雜的三維幾何實體，不受傳統機械加工中刀具無法達到某些型面的限制。

（2）成形過程中無人干預或較少干預，大大減少了對熟練技術工人的需求。

（3）任意復雜零件的加工只需在一臺設備上完成，也不需要專用的工裝、夾具和模具。

快速堆積成形

快速成形系統根據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，最終完成三維實體原型的制備。

選擇性激光燒結則使用粉末材料。

超高速加工技術

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 超高速切削機床 電主軸采用陶瓷滾動球軸承 磁懸浮軸承

PDM技術的發展可以分為以下三個階段：配合CAD工具的PDM系統、專業PDM系統 產生和PDM的標準化階段。

PDM系統標準化包括:管理對象的標準化和管理過程的標準化