文档介绍：第7章机械制造技术的发展
现代制造技术的发展
机械制造自动化技术
超精密加工与纳米加工技术
特种加工技术
快速响应制造技术
思考题和****题
现代制造技术的发展
现代制造技术的形成和特点
1. 制造已经成为一个系统
制造是从产品概念到最终产品的集成活动,是一个功能体系和信息处理系统。这个系统向着柔性化、集成化、智能化方向发展。并行工程(Concurrent Engineering,CE)、精良生产(Lean Production, LP)、敏捷制造(Agile Manufacturing, AM)和及时生产(Just In Time, JIT)等是当前制造系统的新概念,提倡面向制造的设计(Design For Manufacturing,DFM)、面向装配的设计(Design For Assembly, DFA)甚至面向价值的设计(Design For Value, DFV)。
并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程(包括制造过程和支持过程), 要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品从概念形成、生产到报废处理整个生命周期的所有因素。如用户要求、质量、进度计划及成本等。因此,它是采用动态优化方法处理问题的一种系统工程方法。精良生产是在产品开发、生产、销售过程中, 实现最大限度的精简, 简化组织机构,进行各方面人员的集成,获取最大效益,达到最大限度满足用户需求,提高企业竞争能力。敏捷制造是利用人的智能和信息技术,通过多方面的协作改变企业沿用的复杂的多层递阶结构来改变传统的大批量生产。
2. 设计与工艺一体化
人类处于小生产、手工生产时,设计和工艺是密切结合的, 有时甚至是同时的。并且统一在同一个人身上。大规模、大批量生产出现后,由于生产需要, 设计与工艺分开了,甚至出现了工艺从属于设计的现象。但是随着社会的发展和人类生活水平的不断提高,多品种、单件、小批量生产在整个生产中占多数,产品规格、式样不断更新的需求越来越大,从而导致设计与工艺的一体化,并可能会出现工艺过程主宰产品的现象。为了保证将设计变成现实、工程一次成功,并行工程技术应运而生,而面向制造的设计成为并行工程的一个新方法、新途径。
3. 形成了制造科学
制造已经具有随不同对象和时间而改变的功能结构,建立了表达功能的模型和功能之间的信息流和物质流,可以对制造系统进行分析并找出控制其性能的规则,预测其情况变化时所产生的影响。制造技术的当务之急是要发展它所需要的科学和工程理论基础,现在的制造技术越来越多地依靠理论、算法、实验、分析、模型、模拟、仿真等手段来开发和深化,从而发展和形成一门真正的科学。
现代制造技术的内容和发展方向
1. 制造系统的自动化、集成化和智能化
机械制造过程是一种离散的生产过程,与连续的生产过程相比, 实现其自动化更为困难。机械制造自动化的发展经历了单机自动化、刚性自动线、数控机床和加工中心、柔性制造系统(Flexible Manufacturing System, FMS)puter Integrated Manufacturing System, CIMS)等几个阶段,并向柔性化、集成化、智能化进一步发展。自动化的目的不仅是提高生产效率和改善劳动条件, 也是保证产品质量的必要措施。
2. 精密工程
精密工程包括精密加工、超精密加工和纳米加工三个档次。当前,以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有着重要意义, 它们代表了这一时期精密工程的方向。
3. 特种加工方法
特种加工方法(Nontraditional Machining Method, NMM)又称非传统加工方法,它是指一些物理的、化学的加工方法。如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、电子束加工、离子束加工等。其加工方法本身又包括分离(去除)加工、附着(注入)加工和变性加工, 即加工的概念不仅包含使工件的形状、尺寸产生变化,还包括工件表面层材料的化学成分、组织结构、力学性能等的变化。特种加工方法的主要对象是难加工材料的加工,如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工,其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位, 所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。
4. 快速成形(零件)制造
零件是一个三维空间实体,它可由在某个坐标方向上的若干个“面”叠加而成。因此,利用离散/堆积成形概念, 可将一个三维实体分解为若干个二维实体制造出来, 再经堆积而构成三维实体,这就是快速成形(零件)制造[Rapid Prototype (Part) Manufacturing, RPM的基本原理,其具体制造方法很多,较成熟的商品化方法有分层实体制造(Lamisted O