先进制造技术概论

先进制造技术概论（精选8篇）

先进制造技术概论 篇1

摘要：再制造工艺与技术是保证再制造产品质量、节约再制造费用、提高再制造效益的核心内容及重要途径，也是实现节能减排的有效措施。本文叙述了再制造工艺与技术的定义，分类指出了再制造技术的主要内容及分类，对再制造技术的国内外的现状进行了详尽的阐述，并对再制造技术未来发展进行了展望。关键词：可持续发展、再制造技术、再循环

0绪论

随着科学技术和全球经济的高速发展,各国都非常重视环境保护问题，这是关系到造福子孙后代的大事。我国现阶段提出的西部大开发战略中，十分注重走可持续发展道路。作为机电产品制造业是最大的资源消耗源和最大的环境污染源之一，每年约产生几十亿吨废物，人类环境面临日益增长的机电产品废弃物的压力及资源日益缺乏的问题,如汽车、计算机等大量地被淘汰及报废,再制造被提到议事日程。再制造是解决资源、环境污染和材料再利用的最佳方法和途径，是符合可持续发展战略的一项绿色系统工程，再制造将成为21世纪的重要学科。

1再制造技术 1.1再制造的涵义

再制造是利用原有的零部件，采用各种再制造成形技术,使零部件恢复和提高尺寸、形状、表面质量和性能要求，形成新产品再使用,即新产品上包括了曾经使用过并经再制造的旧零部件。这样做可使产品或设备对环境污染最小，资源的利用率最高，投入费用最少，而性能重新达到最佳的使用要求，这本身就能达到优质、高效、安全、可靠、节能及节材的目的，因此再制造应属于先进制造技术范畴。

再制造不同产品和设备的维修及废料回收：维修主要是针对在使用过程中因磨损或腐蚀等原因而不能正常使用的个别零件的修复；回收是将报废品的材料重新熔化和溶解，重新利用它的材料;再制造是在整个产品报废后，对报废的产品通过先进技术手段进行再制造形成新的产品，它涉及产品和设备的全寿命周期，即生产产品最初应考虑对产品的论证、设计、制造、使用、再制造直至报废处理等问题。机电产品全寿命周期过程,如图1所示。

原材料原材料设计、制造设计、制造零部件装配装配产品使用使用维修再使用再制造形成新产品废料回收再循环报废环保处理报废环保处理

图1 机电产品全寿命周期过程 1.2再制造技术的分类

根据对废旧产品再制造过程的分析以及再制造实践,按照生产工艺过程,再制造技术大体上可以分为图2所示的几种类型。

再制造拆解技术再制造拆解技术再制造清洗技术再制造清洗技术零件检测技术零件检测技术再再制制造造技技术术再制造加工技术再制造加工技术再制造装配技术再制造装配技术磨合与实验技术磨合与实验技术再制造包装技术再制造包装技术信息化再制造技术信息化再制造技术

图2 再制造技术的分类

1)拆解技术

再制造拆解技术是对废旧产品进行拆解的技术与方法的统称,是研究如何实现产品的最佳拆解路径及无损拆解方法,进而高质量获取废旧产品零部件的技术。拆解技术为废旧产品再制造及可再使用的拆解零件质量提供了必要的基础和保证。

2)清洗技术

清洗技术是采用机械、物理、化学和电化学等方法清除产品或零部件表面各种污物(灰尘、油污、水垢、积炭、旧漆层和腐蚀层等)的技术及方法。废旧产品及其零部件表面的清洗对零部件表面形状及性能鉴定的准确性、再制造产品质量和再制造产品使用寿命均具有重要影响。

3)零件检测技术

零件检测鉴定是为了准确地掌握零件的技术状况,根据技术标准分出可直接利用件、可再制造修复件和报废件。零件的检测鉴定包括对零件几何尺寸和物理力学性能的鉴定以及对零件缺陷的无损检测。其中,无损检测技术是零件再制造检测中重要的发展方向之一。

4)零件再制造加工技术

产品在使用过程中,一些零件因磨损、变形、破损、断裂、腐蚀和其他损伤而改变了零件原有的几何形状和尺寸,从而破坏了零件间的配合特性和工作能力,使部件、总成甚至整机的正常工作受到影响。零件再制造加工的目标是恢复有再制造价值的损伤失效零件的尺寸、几何形状和力学性能。零件再制

造加工是一门综合研究零件的损坏失效形式、再制造加工方法及再制造后性能的技术,是提高再制造产品质量、缩短再制造周期、降低再制造成本、延长产品使用寿命的重要措施,尤其对贵重、大型零件及加工周期长、精度要求高的零件及需要特殊材料或特种加工的零件,意义更为突出,效果更为显著。

5)再制造装配技术

再制造装配技术是在再制造装配过程中,为保证再制造装配质量和装配精度而采取的技术措施。包括调整保证零部件传动精度,如间隙、行程、接触面积等工作关系;校正和保证零部件的位置精度,如同轴度、垂直度、平行度、平面度、中心距等。对上述调整与校正所采取的措施是否得当,对于废旧产品再制造质量和再制造后产品的使用寿命具有直接作用。

6)磨合与试验技术

重要机械产品经过再制造后,投入正常使用之前必须进行磨合与试验。其目的是:发现再制造加工及装配中的缺陷,及时加以排除;改善配合零件的表面质量,使其能承受额定的载荷;减少初始阶段的磨损量,保证正常的配合关系,延长产品的使用寿命;在磨合和试验中调整各机构,使零部件之间相互协调工作。磨合与试验是提高再制造质量、避免早期故障、延长产品使用寿命的有效途径。例如再制造发动机完成后均要进行磨合试验。

7)再制造涂装技术

再制造涂装技术是指对综合质量检测合格的再制造产品进行涂漆和包装的工艺技术。主要包括:一是将涂料涂敷于再制造产品裸露零部件表面形成具有防腐、装饰或其他特殊功能的涂层;二是为在流通过程中保护产品、方便储运、促进销售而按一定技术方法采用容器、材料及其他辅助物等对再制造产品进行的绿色包装;三是印刷再制造产品使用说明书及质保单等材料,完善再制造产品的售后服务质量。

8)信息化再制造技术

信息化再制造技术是指运用信息技术来提升实施废旧产品再制造生产的技术和手段。废旧机电产品再制造信息化技术的应用,是实现废旧产品再制造效益最大化、再制造技术先进化、再制造管理正规化、再制造思想前沿化和产品全寿命过程再制造保障信息资源共享化的基础。它对提高再制造保障系统的运行效率发挥着重要作用。

柔性再制造技术、虚拟再制造技术、快速再制造成形技术等都属于信息化再制造技术的范畴,也将在先进再制造生产控制及管理过程中发挥重要作用。

此外,废旧产品再制造过程中应用到的工艺和具体技术很多,每种技术各有优点,也各有应用的局限性,需视产品失效的具体情况合理选用。

2国内外发展现状 2.1国外发展现状

在国外，再制造技术经过 30多年的发展，形成了巨大的产业，已经成为循环经济的重要组成部分。美国于20世纪90年代初建立了国家再制造与资源恢复国家中心（NC3R）以及再制造研究所、再制造工业协会。其目标是为工业界提供绿色、有效或经济的再制造产品。美国《2010年及其以后的国防制造工业执行提要》中已明确将新的再制造技术列入其优先发展的国防制造业的新重点。欧洲也通过了支持再制造的相关的法律法规，并且正在德国建设欧洲再制造技术中心。

目前，国外再制造研究内容主要集中在一下五个方面：（1）全寿命周期内，产品部件老化或物理、机械性能变化分析，通过这些信息成功恢复或再制造报废产品；（2）通过有限元分析、失效分析、几何尺寸恢复、结构和材料分析判断和评估产品老化机制，获得科学正确的再制造方法；（3）研究并开发经济性好、环境可靠地再制造先进技术，表面清洗技术和废物最小化技术；（4）研究用于定量测量评估部件、配件健康程度的工具和装备，通过使用先进的诊断技术和工具测量再制造产品的性能或老化特性，用于预测产品的剩余寿命；（5）再制造可持续设计研究。工业发达国家通过这些基础研究工作的积累，为再制造产业的可持续发展奠定了坚实的基础。

国外再制造产品涉及汽车及其配件、工业设备、航空航天及国防装备、电子产品等十几个领域，其中，汽车和工程机械领域再制造所占比例最大。以美国为例，1996年，美国专业化再制造公司达73000家，年销售额530亿美元，雇员约48万人；2005年，美国再制造产业产值已超过800亿美元，雇员超过100万人，其中汽车和工程机械领域再制造产值约500亿美元，占再制造产值的2/3以上。国际工程机械巨头——美国卡特彼勒公司于1973年开始再制造业务，在经历了30多年摸索发展期后，近10年不断发展壮大，成为全球最大、技术实力最强的再制造巨头，再制造业务成为卡特彼勒的核心竞争优势之一。卡特彼勒每年循环利用超过1亿磅的报废铁，主要用于再制造发动机、变速箱和液压零部件。近年来，日本加强了对工程机械的再制造，至2008年，再制造的工程机械中，58%由日本国内用户使用，34%出口到国外，其余的8%拆解后作为配件出售。至2004年，德国大众汽车已再制造汽车发动机748万台，变速器240万台，公司销售的再制造发动机及配件和新机的比例达到9:1。

欧美国家的再制造产业，在再制造设计方面，主要结合具体产品，针对再制造过程中的重要设计要素如拆卸性能、零件的材料种类、设计结构与紧固方式等进行研究；在再制造加工方面，对于机械产品，主要通过换件修理法和尺寸修理法来恢复零部件的尺寸。如英国Lister-Petter再制造公司，他们每年为英、美军方再制造3000多台废旧发动机，再制造时，对于磨损超差的缸套、凸轮轴等关键零件都予以更换新件，并不修复。对于电子产品，再制造的内涵就是对仍具有使用价值的零部件予以直接再利用。

就国外从事制造的企业类型来看，主要有三种。一是原始设备制造商进行再制造，并且一般只进行自己产品的回收再制造。例如世界著名的汽车制造企业——大众、宝马、通用等公司都有自己的再制造。通用再制造公司每年销售大约250万件再制造零部件。二是专职从事再制造业务的公司，这类公司具备各种产品的再制造能力如卡特彼勒在全球拥有专业的再制造公司14家，为不同产品提供再制造服务，年处理再制造产品220万件。三是从提供服务和维修开始，然后逐渐过渡到开展再制造业务。这类企业主要是电子产品再制造公司。如日本施乐公司在全国建立了50个废弃旧复印机回收点，对回收后的零件进行再制造后再次投入使用，到2000年该公司已将废旧复印机的零件循环利用率提高到50%以上，拥有旧零部件的复印机达总产量的25%。

2.2国内研究现状

欧美等国的再制造是在原型产品制造工业基础上发展起来的，目前主要以尺寸修理法和换件修理法为主。随着科技迅速发展，这种再制造模式存在以下三方面的问题：一是旧件再制造率低，节能节材的效果差；二是难以提升再制造产品的性能；三是加工量大，环保效果不佳。

中国特色的再制造工程可以简单概括为：再制造是废旧产品高技术修复、改造的产业化。中国特色的再制造工程是在维修工程、表面工程基础上发展起来的，主要基于寿命评估技术、复合表面工程技术、纳米表面技术和自动化表面技术，这些先进的表面技术是国外再制造时所不曾采用的。其重要特征是再制造产品的质量和性能不低于新品，成本只有新品的 50%，节能 60%，节材 70%，对环境的不良影响与制造新品相比显著降低。先进表面工程技术在再制造中的应用，可将旧件再制造率大幅度提高，使零件质量性能不低于原型新品水平。鉴于再制造在节能减排和发展循环经济方面的巨大潜力，近年来，国家领导和政府给于了高度重视和大力支持，在不同工业领域备受关注，我国的再制造产业及相关再制造技术获得了快速发展。

2.2.1国家对再制造产业的重视和支持

2005 年，国务院颁发的 21、22 号文件均明确指出国家“支持废旧机电产品再制造”，并“组织相关绿色再制造技术及其创新能力的研发”。同年11 月，国家发改委等 6 部委联合颁布了“关于组织开展循环经济试点（第一批）工作的通知”，其中再制造被列为四个重点领域之一，我国发动机再制造企业“济南复强动力有限公司”被列为再制造重点领域中的试点单位。2006 年，前国务院曾培炎副总理就发展我国汽车零件再制造产业做出批示：“同意以汽车零部件为再制造产业试点，探索经验，研发技术。同时要考虑定时修订有关法律法规”。

2008 年，国家发改委组织了“全国汽车零部件再制造产业试点实施方案评审会”，对全国各省市40 余家申报单位中筛选出来的 14 家汽车零部件再制造试点企业进行了评审支持，包括一汽、东风、上汽、重汽、奇瑞等整车制造企业和潍柴、玉柴等发动机制造企业纷纷开始实施再制造项目。2009 年11 月，工业与信息化部启动了包括工程机械、矿采机械、机床、船舶、再制造产业集聚区等在内的 8大领域 35 家企业的再制造试点工作。

2009 年 1 月，《中华人民共和国循环经济促进法》正式生效，第

2、第 40、第 56 条中六次阐述再制造，为推进再制造产业发展提供了法律依据。2009 年 4 月，国家发改委组织“全国循环经济座谈会暨循环经济专家行启动仪式”，作者向李克强副总理汇报我国再制造产业发展现状与对策建议，受到李克强副总理高度重视，他指出“今后要大力推进再制造新兴产业，建议把汽车零部件再制造进一步扩大到机床、工程机械等领域，同时注重再制造与改造相结合；并建议实施汽车下乡工程与再制造生产相结合，促进形成新的产业链”。2009 年 12 月8 日，中共中央政治局常委、国务院总理温家宝在中国工程院上报的《我国再制造产业发展现状与对策建议的报告》上做出重要批示：“再制造产业非常重要。它不仅关系循环经济的发展，而且关系扩大内需（如家电、汽车以旧换新）和环境保护。再制造产业链条长，涉及政策、法规、标准、技术和组织，是一项比较复杂的系统工程。工程院的建议请发改委会同工信部、商务部、财政部等有关部门认真研究并提出意见”。温家宝总理的批示，高屋建瓴地强调了再制造产业的重要性，从推动循环经济建设、扩大内需、保护环境三个方面阐述了发展再制造产业的重大意义，深刻地提出再制造是一项复杂的系统工程，需要各方面协同并对产业链的各环节认真研究，才能更好地促进我国再制造产业的发展。2009 年 12 月，工信部委托装备再制造技术国防科技重点实验室承担咨询项目《中国特色的再制造产业技术支撑体系和发展模式研究》，旨在推动中国特色的再制造产业模式的发展与规范化。

2010 年 2 月 20 日，国家发改委和国家工商管理总局确定启用汽车零部件再制造产品标志，目的在于更好地加强对再制造产品的监管力度，进一步推进汽车零部件再制造产业的健康发展。2010 年 3月 13 日，第十一届全国人大三次会议新闻中心专门安排了主题为“再制造与汽车产业的可持续发展”的集体采访活动。

2010 年 5 月，国家发改委、科技部、工信部、公安部、财政部、商务部等 11个部委联合下发《关于推进再制造产业发展的意见》，指导全国加快再制造的产业发展，并将再制造产业作为国家新的经济增长点予以培育。2010 年 6 月 11 日，由国家发展改革委和中国工程院主办、装甲兵工程学院承办的“全国再制造技术与经验现场交流会”在装甲兵工程学院召开。国家发改委、科技部、商务部等政府机关代表，各省市发改委/经信委代表，国家再制造企业，相关行业协会和高等院校、科研院所等共计 280 余位代表参会。有效推动了相关企业再制造产业的发展。2010 年 7 月 19 日，国务院法制办公布了《报废机动车回收拆解管理条例（征求意见稿）》向社会公开征求意见。其中明确规定拆解的汽车总成以及其他零配件可以交售给再制造企业，对再制造产业的发展将起到推波助澜的作用。

上述法律条款以及党和国家领导人的指示精神，为再制造的发展注入了强大动力。可以说，我国已进入到以国家目标推动再制造产业发展为中心内容的新阶段，国内再制造的发展呈现出前所未有的良好发展态势。

2.2.2中国特色的再制造模式

再制造的基础理论和关键技术研究主要从上世纪末开始研究与实践，目前已经形成了“以高新技术为支撑，以恢复尺寸、提升性能的表面工程技术为手段，产学研相结合，既循环又经济”的中国特色的再制造模式。该模式注重基础研究与工程实践结合，创新发展了中国特色的再制造关键技术，构建了废旧产品的再制造质量控制体系，保证了再制造产品性能质量和可靠性；注重企业需求与学科建设融合，提升企业与实验室核心竞争力；注重社会效益与经济效益兼顾，促进国家循环经济建设。中国特色的再制造模式的主要特色体现在如下几方面。

（1）技术手段的集约性。再制造是由维修工程和表面工程发展而来，又结合了力学、摩擦学、材料学等多学科理论，因此再制造的技术手段体现了集约性，既有传统的作为主体的维修技术、表面工程技术，又是新兴的无损检测、寿命评估预测、质量控制等先进技术。

（2）节能环保的实效性。中国特色再制造模式不同于国外换件修理和尺寸修理模式的主要创新在于引入了先进的表面工程技术作为再制造的主要技术手段，通过表面工程技术对零件的局部损伤进行“加法”修复，以恢复并提升零件的性能，最大限度地挖掘了废旧零件中蕴含的附加值，避免了回炉和再成形等一系列加工中的资源能源消耗和环境污染。

（3）再制造基础研究的前瞻性。采用超声波、涡流检测、金属磁记忆等无损检测技术与模拟评估手段，创新性地进行了国际前沿的再制造寿命评估基础研究，为再制造产品性能达到或超过原型新品奠定了坚实的理论基础。

（4）再制造关键技术的先进性。将自主研发的先进表面工程、纳米技术和自动化技术用于再制造生产，大大提升了再制造的品质，不仅使再制造产品的性能达到甚至超过新品，而且对资源、能源的节约和对环境的保护效果更为优异。现已成功开发了再制造寿命评估仪器及软件、自动化纳米电刷镀设备、自动化高速电弧喷涂设备、自动化等离子熔覆设备和智能纳米减摩自修复添加剂技术等，应用效果表明，先进表面工程技术在发动机再制造中的推广应用，大大提高了旧件利用率，降低了再制造成本，不仅使工厂获得了经济效益，还为国家节能、节材及保护环境做出了重要贡献。

（5）再制造工程应用的先导性。通过产学研的联合攻关为我国再制造企业发展提供了重要技术支撑。目前已形成了具有中国特色的再制造工程，引领着我国再制造技术的发展方向，并在国际上占有重要的一席之地。

2.2.3我国再制造技术发展

再制造成形技术是再制造生产得以开展的关键技术支撑，先进的再制造成形技术也是获得合格再制造产品的技术保障。由于再制造的对象是经过服役而报废的各种零件，其损伤失效形式复杂多样，残余应力、内部裂纹和疲劳层的存在导致寿命评估与服役周期复杂难测，再制造还要在保持废旧零（部）件材质和形状基本不变的前提下，采用高技术恢复原产品的尺寸标准、达到或超过原产品的性能指标、实现原产品的功能升级，同时也采用正规化、规模化的加工手段，因此加工工艺更为复杂。近年来，国内多家企业和科研机构在再制造技术研发和推广应用方面，开展了大量探索，取得丰硕成果，研发出了纳米复合表面工程技术、能束能场再制造技术、粉末冶金成形技术等不同再制造技术手段。其中，装备再制造技术国防科技重点实验室根据再制造产品失效特征和质量性能不低于新品的标准要求，通过多年研究与实践，自主创新了多项中国特色的再制造技术。

自动化纳米颗粒复合电刷镀技术

纳米电刷镀技术是自主研发的一项先进的再制造技术，纳米刷镀层与不含纳米颗粒的金属刷镀层相比，耐磨性能提高 1.5倍、抗温性由 200°C 提高到 400°C、抗接触疲劳性能由 105周次提高到 106周次，显著延长零件使用寿命，并成功应用于飞机发动机叶片、汽车发动机连杆、凸轮轴和缸体的再制造。但由于手工纳米电刷镀生产效率低、劳动强度大，针对重载汽车发动机连杆和缸体缸筒再制 造难题和产业化生产需求，自主研发了发动机连杆自动化纳米电刷镀专用设备和气缸筒自动化纳米电刷镀专用设备，实现了镀液连续供应和循环利用、纳米电刷镀再制造工艺过程综合监控。生产应用表明，生产率提高 5～10倍，再制造消耗材料仅为该零件本体重量的 1％～2％，费用是新品价格的1/10，实现了废旧零件再制造的需求。并且镀液循环利用，废水集中处理，实现全过程的绿色化要求。

（2）纳米减摩智能自修复添加剂技术

研制的摩擦副损伤原位自修复添加剂已在济南复强动力有限公司的设备、及发动机台架上进行试车考核试验，同时在安徽定远进行了实车试验。试验结果证明，该技术可实现对早期磨损表面的轻度微损伤进行原位动态自修复，对零件表面形貌进行优化，显著提高零件表面硬度和光洁度，进而改善润滑状况，延长零部件的使用寿命，并节约燃油3%～7%，降低润滑油温度 40%，显著延长换油周期，节能减排效果明显。

（3）自动化高速电弧喷涂技术

自主研发了自动化高速电弧喷涂技术，采用机器人或操作机的操作臂夹持喷枪，通过红外温度场监测和编程控制高速电弧喷枪实现各种规划路径，实时反馈调节喷涂工艺参数，实现自动喷涂作业的智能控制。该技术结合新开发的Fe-Al 和Fe-Al-Mn系粉芯丝材制备出的喷涂层，结合强度高，硬度高，耐磨损性能好，已成功应用于废旧斯太尔发动机缸体的再制造，已完成再制造量 200 多台。采用自动化电弧喷涂技术再制造单件发动机缸体时间由手工的 1.5 小时缩短为 20 分钟，喷涂效率提高 4.5倍。

（4）自动化微束等离子熔覆技术

自主创新设计了 70KHz 高频逆变微束等离子电源，高于目前通常采用的 20KHz 逆变频率，从而减少了设备的体积，提高了系统的响应特性，使得微束等离子弧的工作更加稳定。利用该技术对发动机废旧排气门密封锥面进行再制造后的气门变形量小，表面硬度恢复到新品数值，力学性能满足要求，成本仅为新品的 1/5。

（5）再制造无损检测评估技术及其仪器设备

废旧零部件损伤状态无损检测与评估是再制造质量控制体系的重要内容。研究了汽车发动机缸体、曲轴、连杆、气门杆等不同再制造零部件的多种无损检测评估技术（涡流、超声、金属磁记忆、声发射等），并研制出了高频涡流无损检测仪（气门杆、连杆等，通用性强）、高穿透力超声无损检测仪（曲轴等，通用性强）、缸体涡流/磁记忆综合无损检测评估仪、金属磁记忆寿命评估仪、纳米复合刷镀层无损测厚仪等，初步实现了发动机连杆、曲轴、发动机缸体等重要零部件损伤和无损检测评估，为再制造产品质量不低于新品的质量控制体系提供了有力保障。相关技术和仪器设备已在济南复强动力有限公司再制造生产线上应用试验，为再制造毛坯质量控制体系提供了技术支撑。

3中国再制造的发展趋势

再制造作为我国新世纪重点发展起来的新方向，以节约资源能源、保护环境为特色，以综合利用信息技术、纳米技术、生物技术等高科技为核心，充分体现了具有中国特色自主创新的特点。再制造高度契合了构建循环经济、实施节能减排的战略需求，必能为循环经济和节能减排的贯彻实施做出更大贡献。放眼未来，中国的再制造应从三个方面予以重点突破，即“探索再制造的科学基础、创新再制造的关键技术、制定再制造的行业标准”：

1）探索再制造的科学基础，即深入探索研究以产品全寿命周期理论、废旧零件和再制造零件的寿命评估预测理论等为代表的再制造基础理论，以揭示产品寿命演变规律的科学本质。再制造是来自实践的工程科学，经验性更强。废旧零件的剩余寿命是否足够，再制造零件的使用寿命是否可保持一个完整的服役周期？这样一些重大问题，由于缺少理论依据，有时仅凭简单的检测设备，甚至只靠工人师傅的目测或经验判断来完成。为解决这个重大难题，必须探索研究更多更有效的无损检测及寿命预测理论与技术。目前的研究已有初步成效，在研究金属磁记忆理论评估剩余寿命时，发现金属磁记忆信号实质是铁磁材料表面的杂散磁场信号，通过梳理归纳金属磁记忆信号在疲劳损伤作用下的分布特征和变化规律，利用金属磁记忆信号法向分量初步构建了表征铁磁材料类废旧零件疲劳裂纹萌生及扩展的剩余寿命预测模型；在研究声发射理论预测服役寿命时，通过解决典型声发射信号特征参量的甄选及其指代信息分析，获得真实准确的反映再制造零件表面涂层内部微裂纹萌生、扩展及断裂等信息，初步实现对再制造零件表面涂层寿命演变规律的把握。今后在继续深化上述理论与技术的前提下，还需探索新的理论与技术，通过寻找特征参量来方便快捷地表征寿命规律。

2）创新再制造的关键技术，即不断创新研发用于再制造的先进表面工程技术群，使再制造零件表面涂层的强度更高、寿命更长，确保再制造产品的质量达到或超过新品。先后开发成功纳米表面工程技术和自动化表面工程技术，前者包括纳米颗粒复合电刷镀技术、纳米热喷涂技术、纳米减摩自修复添加剂技术等，后者包括自动化电弧喷涂技术、自动化纳米颗粒复合电刷镀技术等。纳米表面工程技术的核心是利用纳米颗粒材料的小尺寸效应，通过在涂层或添加剂中的均匀、弥散分布，实现纳米颗粒与基质金属间原子尺度的化学键结合，从而显著提高涂层的强度学和摩擦学性能；自动化表面工程技术的核心是利用机器人或操作机来取代手工操作，通过自动控制规划路径，实时反馈调节涂层成形工艺参数，实现表面涂层制备的自动化、智能化。上述技术已应用于发动机再制造生产线，如：纳米颗粒复合电刷镀技术成功修复了进口飞机发动机压气机叶片，300小时台架试验满足要求，突破了对国外进口产品的国产化维修技术瓶颈，再制造费用仅是国外技术费用的1/10；自动化电弧喷涂技术用于重载汽车发动机缸体、曲轴箱体等零件的再制造，单件发动机箱体的再制造时间由90min缩短为20min，且材料消耗仅为零件本体重量的0.5%，费用投入不超过新品价格的10%。下一步除了继续完善纳米表面工程技术和自动化表面工程技术外，还需研发生物表面工程技术等新的方向。

3）制定再制造的行业标准，即尽早建立系统、完善的再制造工艺技术标准、质量检测标准等体现再制造走向规范化的标准体系。国内再制造因起步较晚，再制造企业的技术积累少，再制造的标准缺乏，因而一定程度上阻碍了再制造的广泛应用。2008年，国家标准化管理委员会批准成立了“全国绿色制造标准化技术委员会再制造分技术委员会”，秘书处挂靠装备再制造技术国防科技重点实验室。该委员会正陆续制订并有望近期出台“再制造概念、术语”和“再制造率的概念及评估方法”等共性基础标准。同时，国内相关高等院校和再制造企业正在联合制定“再制造技术工艺标准、再制造质量检测标准、再制造产品认证标准”等多类标准草案，包括：再制造发动机工艺流程标准、发动机再制造产品性能评价与质量检测标准、废旧发动机零件剩余寿命评估标准、再制造的关键零件（曲轴、缸体、凸轮轴、连杆轴等）质量检测标准、再制造发动机试车考核标准等。下一步应深化标准内涵，制定出具有良好通用性和可操作性的标准方案。

4总结

中国构建了包括再制造在内的“4R”体系，再制造是废旧产品高技术修复、改造的产业化。再制造的重要特征是再制造产品质量和性能不低于新品，有些还能超过新品，成本只是新品的50%，节能60%，节材70%，对环境的不良影响显著降低。中国特色的再制造来源于维修，是维修发展的高级阶段，也是先进制造的重要组成，但是与维修和制造相比，再制造蕴含着更深的科学理论和更高的技术基础。再制造已创造出了巨大的经济和社会效益。再制造在中国得到快速发展，再制造不仅进入了国家法律，而且在产业化实践和基础研究等方面均取得了良好的阶段性成果，中国已成为国际再制造中心之一，在国际再制造领域发挥着重要作用。为推动再制造的进一步发展，今后可围绕“探索再制造的科学基础、创新再制造的关键技术、制定再制造的行业标准”等方面展开工作。

参考文献

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先进制造技术概论 篇2

1 先进制造技术的发展趋势

先进制造技术是美国在20世纪80年代末,根据制造业面临日本的挑战,为增强制造业的竞争能力和振兴美国经济提出的,它是以信息技术为支撑,研究并改造作用于产品整个生命周期的所有技术的总称,它综合了机械、电子、信息生物、光学、材料、能源、环保、管理等领域的最新成果,目的是获得优质、高效、低耗、清洁的产品。21世纪先进制造技术的发展趋势体现在以下几个方面:

a) 精密化:20世纪60年代,一般加工精度为100μm,精密加工精度为1μm,超精密加工精度为0.1μm;到20世纪末,一般加工精度1μm,精密加工精度为0.01μm,超精密加工精度为0.001μm。在现代超精密机械中,对精度要求极高,如人造卫星的仪表轴承,其圆度、圆柱度、表面粗糙度等均达纳米级。譬如,电子制造中所要求的控制精度趋于纳米级、加工精度趋于亚纳米级。

精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术已向纳米技术发展,近年来纳米技术的出现,促使超精密加工向其极限加工精度—原子级加工进行挑战。纳米技术促进了机械科学、材料科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。

b) 自动化:自动化技术自20世纪初出现以后,经历了由适合于单一品种大批量生产的刚性自动化、到多品种小批量的柔性自动化、多品种变批量的综合自动化的发展过程,自动化技术的成功应用,极大地提高了产品的生产率,有效地向用户提供优质产品,同时还可以完成高危工作环境的任务。对于像汽车、发动机这样生产批量较大的行业的自动化,可通过机床自动化改造、使用自动机床、组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC, IMS, MC, CAM, FMS, CIM, IMS等来完成。未来的自动化将更多的考虑“人-机-环境”等的协调关系。

c) 网络化:制造过程中的市场开发、原料采购、产品设计、零件加工、机器装配、成品销售等环节,已不局限于一个企业、一个集团或者是一个国家,借助网络技术,特别是Internet,跨越不同的企业之间存在的空间差距,组织、管理和利用分散在各地的制造资源,建立灵活有效、互惠互利的异地、跨国界动态企业联盟,通过企业之间的信息集成、业务过程集成、资源共享,对企业开展异地协同的设计制造,网络营销、供应链管理等提供技术支撑环境和手段,实现产品商务的协同、产品设计的协同、产品制造的和供应链的协同,极大地缩短了产品的研制周期,降低了研制费用,提高整个产业链和制造群体的竞争力。

d) 集成化:随着时间的推移,在传统制造工艺技术不断发展的基础上,将计算机技术、信息技术、新材料技术和管理技术等有机融合于产品生命周期中去,形成多专业学科的交叉渗透的技术综合体,先进制造技术其内涵跨越了传统制造技术和企业及加工车间的边界,它是一个包含从市场需求、创新设计、工艺技术到生产过程组织与监控、市场信息反馈、企业文化在内的工程系统;是以先进制造工艺、计算机应用技术为核心的信息、设计方法、工艺技术、能源工程及相应的工程管理技术集成的现代制造工程[1]。

e) 智能化:信息时代借助机器实现人的脑力劳动部分机械化和自动化,使人摆脱繁琐的计算和分析,有更多的精力从事创造性劳动。智能化是制造技术的发展趋势之一,智能化促进了制造系统的柔性化,使它具有更为完善的判断与适应能力,保证制造系统以最佳的状态在运行过程。

f) 绿色化:绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现,绿色织造主要涉及到资源的优化利用、清洁生产和废弃物的最少化和利用,对产品而言,绿色制造覆盖产品的设计、生产、包装、运输、流通、消费及报废等整个产品生命周期。

在绿色设计方面,选择绿色无毒、无污染、易回收、可再用或易降解的材料;提高产品的可拆卸性能,产品只有通过拆卸和分类才能较彻底地进行材料的回收和零部件的再循环利用;设计时充分考虑产品的各种材料组分的回收利用的可能性、回收处理方法及工艺、回收费用等与产品有关的一系列问题,从而达到简化回收处理过程、减少资源浪费、对环境无污染或少污染的目的。

海湾战争期间,美国陆军支援大队在短短3个月时间内,利用再制造技术恢复了战区70%的损坏装备,日本富士施乐公司对可再利用的零部件进行修复和处理后循环再使用,利用率达到50%以上,拥有旧零部件的复印机产量达到总产量的25%。美国对钢铁材料报废产品的再制造已经取得显著效果;节省能源47%～74%,减少大气污染86%,减少水污染76%,减少固体废料97%,节省水量40%。

为减少切削加工过程中切削液对环境的污染,出现了最小量润滑切削、干切削、低温喷射液氮磨削、气体射流冷却切削等绿色切削和磨削加工技术,切削加工过程中没有或只有微量的切削液。与传统的湿切削相比,降低了加工成本,避免了废液的处理。

2 先进生产制造模式

在社会经济快速发展和市场竞争日益激烈的今天,制造企业仅仅依靠改进工艺、提高装备水平是满足不了上述要求的,必须从总体策略、组织结构、管理模式等方面适应市场的要求,制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。

a) 精益生产(LP):1990年美国麻省理工学院詹姆斯等花了5年时间考察全球近百家汽车制造厂,在《The Machine That Changed the World》一书中提出精益生产概念。并依此来描述日本丰田汽车公司生产方式,认为日本20世纪80年代成功的原因在于采用了新型的生产模式。

精益生产的的特点是:1)以人为本,调动所有员工的积极性和创造性;2)重视顾客需要,按顾客的需要提供适销对路的产品,并提供优质服务;3)精打细算,消除制造过程中一切冗余的人、物、活动、岗位、时间、空间,要求工人一专多能,实现完美生产;4)精益求精,追求制造过程中各个环节和全过程的不断完善,及时解决问题,实现零废品、零库存和产品的多样化。

b) 敏捷制造(AM)与虚拟企业(VE):20世纪80年代,为了恢复美国制造业在全球的领导地位,由美国国防部组织了里海大学和通用汽车公司等13家大公司为核心的有100多家公司参与的联合研究组,最终于1991年完成了《21世纪制造业发展战略》报告并提交美国国会,此报告提出了“敏捷制造”的概念。

敏捷制造的特点:1)需求响应的快捷性,快速响应市场当前和未来可预知需求,开发、生产符合用户设计或订货要求的产品;2)制造资源的集成性,不仅是企业内部的资源共享与信息集成,还包括企业间的各种资源集成起来,实现技术、管理和人的集成,从而在产品的生命周期内,最大限度地满足用户的需要;3)组织形式的动态性,为赢得机遇性市场竞争,利用信息技术和网络技术,实现不同组织和企业间的动态组织,它随任务的产生而产生,并随任务的结束而结束,这种超越空间的互利互惠、协同作战、资源互补的联合组织,被称为虚拟企业,又称为动态联盟。

1993年,美国圣地亚国家实验室、联合信号公司联合实施了遥测装置敏捷制造示范项目,在13个月内设计和制造了新型集成遥测处理器,项目成本比预算降低了30%多,生产时间比以前的生产方式减少50%,生产效益提高好几倍。

2000年2月,通用汽车公司、福特汽车和戴姆勒—克莱斯勒终止各自的零部件采购计划,转向共同建立零部件采购的电子商务市场(采购环节的动态联盟),同年4月,雷诺—日产公司决定加盟该电子商务市场,交易处理成本由原来的每笔100～150美元降低到5美元,每台汽车的制造成本至少可以降低1200美元。

c) 集成制造(CIM)与智能制造(IM):1974年,美国的哈林顿博士在《Computer Integrated Manufacturing》一书中提出计算机集成制造(CIM)的概念。集成制造的两个基本观点是:1)系统观,企业的各个经营环节,从市场、产品的开发、加工制造、管理、销售及服务都是一个不可分割的整体,需要统筹考虑;2)制造信息观,企业整个生产经营过程,实际上是信息采集、传递和加工处理的过程。

CIM是企业组织、管理和实现现代化生产的新模式,它将企业的人、技术、管理三要素以及信息流、物料流、价值流有机地集成在一起,逐步实现企业全过程的计算机化综合,它能使企业在总体优化的前提下,寻求局部优化并达到全局优化运行,以获得最大效益。

IM是在20世纪80年代人工智能技术广泛应用的基础上产生的,它的特点是:制造的各个环节的高度柔性化、高度集成化和智能化,通过计算机来模拟人类专家的智能活动,对制造问题进行分析、判断、推理、构思和决策,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。

3 结语

近年来,中国先进制造技术在政府的引导和扶持下,得到快速的发展和重大突破。计算机辅助设计技术(CAD)在制造业普遍应用,我国开发了一批性能优异的三维CAD, CAPP和CAM系统,数控机床和柔性制造系统也取得了丰硕的成果。基础技术和系统技术方面的发展,极大地推动了制造业的现代化。发展和推广先进的制造技术要站在信息技术科技革命、纳米科技革命和生物科技革命的高度,充分认识先进制造技术需要的是创新型人才,实施先进制造模式的人才建设是关键。

摘要：阐述了先进制造技术内涵和技术特点、先进制造技术应用现状、发展趋势和先进制造模式。

关键词：先进制造技术,先进制造模式,制造业,自动化技术

参考文献

[1]张永伟.先进机械制造技术及发展模式[J].山东电大学报,2001(1):57-58.

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[3]王太隆.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2006.

我国先进制造技术发展趋势 篇3

关键字:机械制造;发展现状;趋势

中图分类号:TH16文献标识码:A

文章编号:1674-0432(2010)-05-0137-1

制造业对我国国民经济的贡献作用毋庸置疑,而先进制造技术是保障制造业高水平持续快速发展的基础。我国制造业产值占国民生产总值的40%,预计未来15年内制造业的年平均增长率将高于国民生产总值的年平均增长率。随着市场的全球化和多样化,制造业蓬勃发展必将成为振兴国家的经济、提高国家综合竞争力的根本动力。

一、先进制造技术的概念和内涵

先进制造技术(Advanced Manufactuing Technology), 就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。

(一)狭义说,它是指各种计算机辅助制造设备和计算机集成制造系统。如果将其与人作一个比拟的话,传统的制造业和自动化相当于人的四肢和体力,而以计算机辅助制造设备和计算机集成制造系统为主体的先进制造技术(AMT)则从某种意义上相当于人的大脑进行思维分析和判断,它也并将引领传统制造业进行一场前所未有的革命。

(二)广义说,先进制造技术包含两大方面:

1.计算机辅助设计和制造系统,如计算机辅助设计CAD、计算机辅助工程CAE以及计算机辅助制造CAM、计算机集成制造系统CIMS、柔性制造系统FMS、成组技术GT、准时化生产JIT等。

2.利用计算机进行生产任务和制造资源合理组织与调配的各种管理技术,如管理信息系统MIS、物料需求计划MRP、制造资源计划MRPII、企业资源计划ERP、工业工程IE、办公自动化OA、条形码技术BCT、产品数据管理PDM、全面质量管理TQM、电子商务EC、客户关系管理CRM等。

二、当前我国先进制造技术(AMT)的现状

制造业在一个国家的地位是不容忽视的。我国随着科学技术的不断发展和进步已经成为一个制造大国,但并非制造强国。主要体现在许多现代制造基础技术尚未掌握,许多重要装备不能自主制造,缺乏创新能力等。我国的制造技术和发达国家相比,还有一定的差距,主要体现在一下几方面:

(一)制造技术基础薄弱

设计技术、基础材料、基础制造装备等发展相对落后,限制了制造业的进步。多数企业开发能力不足,沦为外国公司的代工工厂,没有形成技术创新的主体。

(二)设计研发手段滞后

当前世界的现代设计理念已经形成体系,诸如全寿命设计、绿色设计等,将生产过程和环保等要素贯穿于设计始末,而我国大部分企业的设计还处在经验设计阶段,同时缺乏自主设计研发的能力。

(三)自主创新能力不强

许多关键技术,如航天、炼油等方面的自主创新虽有一定成绩,但与国外相比仍有较大差距;光纤设备、大型科学医疗设备主要依赖进口。

(四)产品的研发与生产过程严重脱节

长期以来,产品品种单调,竞争力不强,尤其是市场需求与企业技术创新上的矛盾。另一方面,科研、教育机构对企业的技术需求认识不足,许多科研成果仅仅停留在图纸上,锁在卷柜中,并没有认识到企业的迫切需求,最终导致产、学、研的脱节。

三、我国未来先进制造技术的发展趋势

(一)制造技术自动化

自动化的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。如采用自动送料装置的冷冲压模具,加工精度和生产效率均较高,而且长期效益明显。

(二)纳米制造科技

纳米制造技术作为纳米技术的中心之一,是融合其它各种学科的基本“艺术”,它不仅为纳米科学各个领域的研究和拓展提供强有力的支撑,而且是未来纳米产业的支柱。他的其中一个研究方面就是研究和发展极限紫外光刻技术。他有可能使线宽小于20纳米,由此将现有的半导体CMOS工艺推进至材料的极限。

(三)生物制造与仿生机械的科学与技术

模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。他是对传统制造技术理念上的突破和创造。

(四)绿色制造技术

其目的是使产品在设计、制造、装配、运输、销售及使用的整个过程中做到资源的优化利用、清洁生产和废弃物的最少化及综合利用。其中的重要组成部分就是实现切削加工的绿色化。其核心则是在加工中不使用切削液,这主要是因为切削液既污染环境和危害工人健康。目前,在欧洲的大批量机械加工中,有10%、15%的加工使用干切削和准干切削。

先进制造技术 篇4

定义: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。特点: 1.动态性2.广泛性3.实用性4.集成性5.系统性6.高效灵活性7.先进性

构成: 从内层到外层分别为基础技术、新型单元技术、集成技术。

分类:（1）现代设计技术（2）先进制造工艺技术（3）自动化技术（4）产品数据管理技术 发展趋势: 1.集成化2.智能化3.网络化4.信息化5.自动化6.柔性化7.数字化8.虚拟化

9.极端制造10.精密化11.绿色制造

自动化技术

制造技术的自动化包括产品设计自动化、企业管理自动化、加工过程自动化和质量控制过程自动化。制造系统的自动化 突出特点是采用信息技术，实现产品全生命周期中的信息集成，人、技术和管理三者的有效集成。

问: 制造自动化技术的研究现状?

答: 1）制造系统中的集成技术和系统技术已成为制造自动化研究中热点问题；

2）更加注重研究制造自动化系统中人的作用的发挥；

3）单元系统的研究仍然占有重要的位置；

4）制造过程的计划和调度研究十分活跃，实用化的成果不多；

5）柔性制造技术的研究向着深度和广义发展；

6）适应现代生产模式的制造环境的研究正在兴起；

7）底层加工系统的智能化和集成化研究越来越活跃。

柔性制造系统定义: 我国国家军用标准 “柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。”

柔性制造系统的特点：（柔性和自动化）

（1）适应市场需求，以利于多品种、中小批量生产。

（2）提高机床利用率，缩减辅助时间，以利于降低生产成本。

（3）缩短生产周期，减少库存量，以利于提高市场响应能力。

（4）提高自动化水平，以利于提高产品质量、降低劳动强度、改善生产环境。柔性制造系统一般由三个子系统组成：加工系统、物流系统和控制与管理系统。加工系统的配置

互替形式（并联）、互补形式（串联）和混合形式（并串联）三种。常见的物料存储装置有立体仓库、水平回转型自动料架、垂直回转型自动料架和缓冲料架。柔性制造系统中的数据流,实质上就是信息的流动.数据类型:基本数据、控制数据和状态数据。

柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上发展起来的.计算机集成制造

定义:基于企业资源的一种先进制造模式是计算机集成制造系统，简称CIMS。信息集成和总体优化是集成制造系统与一般制造系统的最主要区别之一。

组成: 人与机构、经营、技术三要素。

从功能角度看，一般可以将CIMS分为四个功能分系统和两个支撑分系统。

四个功能系统: 1）工程设计自动化分系统

2）管理信息分系统（MIS）

3）CIMS制造自动化分系统(MAS)

4)CIMS质量保证分系统 质量保证分系统的目标: a.保证用户对产品的需求；

b.使这些要求在实际生产的各环节得到实现。两个支撑分系统: 计算机网络分系统 , 数据库分系统

数据库：就是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起存放在计算机存储器上形成的、能为多个用户共享的、与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。

先进制造工艺技术

特点: 具有优质、高效、低耗、洁净和灵活五个方面的显著特点 特种加工技术

定义：是用非常规的切削加工手段，利用电、磁、声、光、热等物理及化学能量直接施加于被加工工件部位，达到材料去除、变形以及改变性能等目的的加工技术。

特种加工与传统切削加工的不同特点主要有：

①不是主要依靠机械能，而是用其他的能量（如电能、热能、光能、声能以及化学能等）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，有些情况下，例如在激光加工、电子束加 工、离于束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具； 激光加工

定义：激光加工是利用材料在激光聚焦照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，使被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料去除地加工技术。

基本原理和特点：利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应加工各种材料。基本设备包括：激光器、电源、光学系统、冷却系统及机械系统等。

激光加工技术的应用：（1）激光打孔（2）激光切割(3)激光焊接(4)激光表面处理等加工制造领域。

电子束加工

离子束加工分为离子刻蚀、离子溅射沉积、离子镀及离子注入 4类。

激光加工、电子束加工、离子束加工都是利用高能量密度的束流作为热源，对材料或构件进行加工的技术，又称为高能束加工。

超声波加工 主要是磨粒的撞击作用

超声波加工 适合于加工硬脆材料，尤其是不导电的非金属材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石)微细加工技术 是指微小尺寸零件的生产加工技术。

包括三级：微米级

亚微米级

纳米级

快速原型制造技术 原理：基于“材料逐层堆积”的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的材料二维添加的组合。

RPM技术的特点：（1）可以制造任意复杂的三维几何实体，不受传统机械加工中刀具无法达到某些型面的限制。

（2）成形过程中无人干预或较少干预，大大减少了对熟练技术工人的需求。

（3）任意复杂零件的加工只需在一台设备上完成，也不需要专用的工装、夹具和模具。

快速堆积成形

快速成形系统根据切片的轮廓和厚度要求，用片材、丝材、液体或粉末材料制成所要求的薄片，通过一片片的堆积，最终完成三维实体原型的制备。

选择性激光烧结则使用粉末材料。

超高速加工技术

常用的刀具材料有：涂层刀具 金属陶瓷刀具 立方氮化硼（CBN）刀具

聚晶金刚石（PCD）刀具 超高速切削机床 电主轴采用陶瓷滚动球轴承 磁悬浮轴承

PDM技术的发展可以分为以下三个阶段：配合CAD工具的PDM系统、专业PDM系统 产生和PDM的标准化阶段。

先进制造技术总结 篇5

1、零件的无损检测

无损检测：是在不破坏或基本不破坏零件、构件和材料，即不破坏零件、构件的形状、尺寸精度，表面质量和不改变材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化学等方法探测零件材料内部和表面的缺陷及其某些物理性能。无损检测技术主要应用在以下三方面： 监督和控制生产过程中的质量问题

产品出厂前的成品检测和用户验收检测

产品的使用过程中的维护检测。

无损检测方法： 渗透探伤

磁粉探伤

涡流探伤

超声波探伤

射线探伤

声发射探伤

综合探伤法。

2、超声波探伤原理

超声波探伤:是利用超声波通过两种介质的界面时发生反射和折射的特性来探测零件内部的缺陷。3）超声波探伤的特点

厚度: 探测5~3000mm厚的金属或非金属材料的构件。

粗糙度: 对零件表面粗糙度有一定要求。一般要求粗糙度等级高于Ra6.3，表面清洁光滑，与探头接触良好。

盲区: 零件表面一段距离内的缺陷波与初始波难于分辨，难以探测缺陷。盲区的大小因超声波探伤仪不同而异，一般为5~7mm。超声波探伤中对缺陷种类和性质的识别较为困难,需借助一定的方法和技术。

3、无损检测：是在不破坏或基本不破坏零件、构件和材料，即不破坏零件、构件的形状、尺寸精度，表面质量和不改变材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化学等方法探测零件材料内部和表面的缺陷及其某些物理性能。

机器视觉的技术趋势： 高速化、高分辨率、彩色

低功耗、智能化、模块化、傻瓜化

先进数字网络

特殊应用。4、21世纪制造业面临的六大挑战：

快速响应市场能力的挑战－全部制造环节并行实现 打破组织、地域和时间壁垒的挑战－技术资源的集成

信息时代的挑战－信息向知识的转变（信息的收集、储存、分析、发布和应用）有限的资源和日益增长的环保压力的挑战－可持续发展（减少污染、合理资源利用）制造全球化和贸易自由化的挑战－可重组工程 技术创新的挑战－全新制造工艺和产品的开发

5、先进制造技术的内涵和特点

传统制造技术

先进制造技术

系统性

能驾驭生产过程

物质流、信息流和能量流 广泛性

贯穿从产品设计、加工制造到产品销售的整个过程

集成性

专业和学科不断渗透、交叉融合，其界限逐渐淡化甚至消失 动态性

不同时期、不同国家，其特点、重点、目标和内容不同 实用性

注重实践效果，促进经济增长，提高综合竞争力 先进制造技术的分类： 现代设计技术

先进制造工艺

加工自动化技术

现代生产管理技术

先进制造生产模式

先进制造技术与传统制造技术比较具有系统性、广泛性、集成性、动态性、实用性特征。现代设计方法：优化设计

可靠性设计

价值工程

反求工程

绿色设计。

优化设计步骤： 设计对象的分析

设计变量和设计约束条件的确定

目标函数的建立、合适的优化计算方法的选择

优化结果分析。现代设计技术的时间维：

产品规划--需求分析、市场预测、可行性分析、总体参数、制约条件和设计要求； 方案设计--功能原理设计，确定原理方案；

技术设计--将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构； 施工设计--指工程图绘制，工艺文件编写，说明书编写等。

现代设计技术的逻辑维：分析--明确设计任务本质； 综合--综合各种因素，探求解决方案； 评价--对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进； 决策--确定最佳的设计方案。从系统工程的观点分析，现代设计技术是一个由 时间维、逻辑维 和 方法维 组成三维系统。

6、CAD产品的造型建模技术

线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表结构； 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构；

实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信息，有

扫描表示法、边界表示法、构造实体几何法等结构形式； 特征造型：以具有工程语义的各类特征来定义描述形体的方法，便于CAD/CAM技术的集成。

CAD技术经历了萌芽期、成长期、发展期、普及期，现已进入CAD与其它信息技术集成的年代；

7、可靠性设计的主要内容：

故障机理和故障模型研究

研究产品元件材料老化失效机理，掌握老化规律，揭示影响老化因素，建立失效机理模型。

可靠性试验技术研究

试验是取得可靠性数据主要来源，发现产品设计和研制阶段的问题，恰当的试验方法有利于保证和提高产品的可靠性，能够节省人力和费用。

可靠性水平的确定

制定相关产品的可靠性水平等级，为产品的可靠性设计提供依据。可靠性设计的常用指标： 产品的工作能力

失效率

平均寿命。

8、对象选择的基本方法 综合加权评分法：

①分析影响产品价值因素，并确定权重；

②将各因素对所选择对象进行评分；

③将各对象中各因素的得分与权重相乘；

④求取各对象总分值，以此作为选择对象依据。ABC分类法--将零件分为ABC三类，A类零件占产品总数10%-20%，而成本却占总成本60-70%；

B类60－70％，成本占10－20％；其余为C类。将A类零件作为价值分析对象。价值系数分析法--价值系数作为选择对象的依据

vi=fi/ci

9、反求工程： 已有产品→实物测量→重构模型→创新改进→加工制造 反求工程类型：

实物反求

信息源为产品实物模型，应用最广；

软件反求

信息源为产品工程图样、数控程序、技术文件等技术软件；

影像反求

信息源为图片、照片或影像等资料。

10、绿色设计主要内容：

绿色产品描述与建模；准确全面的描述，建立评价模型； 绿色设计材料选择

侧重环境约束和材料对环境影响；

面向拆卸的设计

能够高效、不加破坏地拆卸，有利于材料的重新利用和循环再生； 可回收性设计

包括可回收材料识别及标志、回收处理工艺、可回收性结构设计、可回收经济分析与评价；

绿色产品成本分析包括：污染物处理成本、拆卸成本、重复利用成本、环境成本等。绿色产品设计数据库： 包括材料成分、降解周期、费用、各种评价标准等。绿色设计的原则：

资源最佳利用原则

能量消耗最少原则

“零污染”原则

“零损害”原则。技术先进原则

采用新技术，使产品具有市场竞争力； 生态经济效益最佳原则 同时考虑经济效益和环境效益。

11、材料受迫成形工艺技术： 精密洁净铸造成形

精确高效金属塑性成形工艺

粉末锻造成形工艺

高分子材料注射成形。

12、超精密加工技术发展起因 ：

提高产品性能和质量，提高稳定性和可靠性；

促进产品的小型化；

增强零件的互换性，提高装配生产率。超精密加工所涉及的技术范围：

超精密加工机理

刀具磨损、积屑瘤生成规律、磨削机理、加工参数对表面质量的影响等有其特殊性；

超精密加工的刀具、磨具及其制备

刀具的刃磨、超硬砂轮的修整；

超精密加工机床设备

机床精度、刚度、抗振性、微量进给机构；

精密测量及补偿技术

有相应级别的测量装置，具有在线测量和误差补偿；

严格的工作环境

恒温、净化、防振和隔振等。

13、超硬磨料砂轮的修整方法：车削法

磨削法

喷射法

电解在线修锐法 电火花修整。

14、高速切削特征： 切削力低

热变形小 材料切除率高

高精度

减少工序。

高速切削加工关键技术： 高速主轴

快速进给系统

高性能的CNC控制系统

先进的机床结构

高速切削的刀具系统。

15、微机械（MEMS）按尺寸特征分类及其特征：

微小机械 1-10mm；微机械 1μm-1mm； 纳米机械 1nm-1μm。

微机械加工方法有超微机械加工、光刻加工、电化学加工、复合加工等。

体积小、精度高、重量轻

性能稳定、可靠性高

能耗低、灵敏度、工作效率高

消耗的能量远小于传统机械

多功能和智能化

制造成本低。

16、表面工程技术： 表面改性技术

表面覆层技术

复合表面处理技术。

17、现代特种加工技术：激光加工

超声波加工

水射流切割加工。

18、机械零件常用的成形方法有受迫成形、去除成形、堆积成形；

19、精密洁净铸造成形、精确高效金属塑性成形、粉末锻造成形工艺、高分子材料注射成形均属于先进的材料受迫成形工艺；

20、RPM工艺方法有光敏液相固化法SLA、选区片层粘结法LOM、选区激光烧结法SLS、熔丝沉积成形法FDM。

21、制造自动化技术发展趋势：

制造敏捷化

制造网络化

制造虚拟化

制造智能化

制造全球化

制造绿色化

22、数控装置功能：

控制功能

准备功能

插补功能

辅助功能

补偿功能。数控系统功能方面： 用户界面图形化

科学计算可视化

插补和补偿方式多样化

内置高性能PLC。

体系结构的发展： 集成化

模块化

网络化

开放式闭环控制模式。

23、工业机器人的组成： 执行机构

控制系统

驱动系统

位置检测装置。

24、FMS单元控制器功能： 通信管理与运行控制

系统信息管理

作业计划制定

系统作业调度

系统过程监控。

FMS控制系统由系统管理与控制层（单元控制层）、过程协调与监控层（工作站层）、设备控制层组成。

25、现代生产管理阶段: 时间段：20世纪70年代至今。

主要管理技术： 物料需求计划MRP用于生产计划与控制； 在MRP基础上发展成为集采购、库存、生产、销售、财务等为一体的制造资源计划MRPII管理方法； 为适应全球经济发展，在MRPII的基础上又出现了以供应链为核心的企业资源计划ERP管理模式。

26、PDM的体系结构： 支持层

对象层

功能层

用户层。PDM的功能

电子资料室管理和检索 PDM核心功能

产品配置管理

工作流程管理

项目管理功能。

27、物流系统基本活动： 物料加工 包装 装卸搬运

存储 配送 物流信息处理。

物流管理内容： 物流计划管理

调整物流关系

物流经济活动管理

物流作业系统管理。

28、及时生产(JIT)的目标： 库存量最低(零库存)

废品量最低(零废品)

设备保持完好(零故障)

准备时间最短(零准备时间).29、PDM是一种管理所有与产品相关的信息和过程的技术，它 为企业建立了一个并行化产品设计和制造的协调环境。

JIT是以看板为管理工具，以装配为起点的“后拉式”生产方法，追求零库存、零废品、零故障的企业经营目标。

TQM为全员参加、贯穿产品全生命周期、力求全面经济效益的一种质量管理模式。

30、CIMS的组成：经营管理信息分系统（MIS)工程设计信息分系统(EDIS)制造自动化分系统(MAS)质量保证信息分系统（QIS)

数据库管理分系统

计算机网络分系统。CIMS三要素关系： 经营管理与技术

人与技术

人与经营管理。

31、并行工程关键技术： 产品开发过程的重构

集成的产品信息模型

并行设计过程的协调与控制。

32智能制造系统的特征：

自律能力

人机一体化

虚拟现实技术

学习能力与自我维护能力。

33、及时生产、成组技术和全面质量管理是精益生产的三大支柱。

34、系统误差的发现： 理论分析及计算

实验对比法

残余误差观察法

残余误差校核

计算数据比较法。

系统误差的削弱和消除： 从产生误差源上消除系统误差

引入修正值法

零位式测量法

补偿法

对照法。

先进制造技术（共） 篇6

先进制造技术研究现状及发展趋势

摘要：本文介绍了先进制造技术的概念和它的特点，以及我国与国外先进制造技术的概况，阐述了先进制造技术的发展趋势，指出了我国先进制造技术与先进国家相比所存在的差距，并提出了相应的解决措施。

一 引言

资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主要问题,由于人们的生活条件得到大大的提高，对身边的物质条件要求也越来越高，以至于传统的制造技术已经达不到人们的物质文明方面的要求，而且传统的制造技术往往又是消耗不可再生能源的根源所在。因此，根据人们对精神和物质的追求，我们不得不发展先进制造技术一满足人们的各种需求。近些年来，我们为了更高的物质追求，消耗了很多的能源，一直破坏了我们身边的生态环境。让人们时刻感觉到自己的生存存在着威胁。因此为了改善环境来满足自己和后代的生存需求。近年来 ,围绕生态环境问题 ,人们提出了 “既满足当代人的需求 ,又不对子孙后代满足其需要之能力构成危害的发展”的“可持续发展战略”。可持续发展战略的思想具有极为丰富的内涵,它将生态环境与经济发展联结为一个互为因果的有机整体,认为经济发展要考虑到自然生态环境的长期承载能力,使环境和资源既能满足经济发展的需要,又使其作为人类生存的要素之一而直接满足人类长远生存的需要,从而形成了一种综合性的发展战略。

特别是机械制造行业，创造人类财富的支柱产业 ,正在大量消耗人类社会的有限资源 ,并且是造成当前环境污染问题的主要根源之一。为此 ,机械行业实施可持续发展战略已势在必行。因此，先进制造技术是机械行业的发展趋势。同时机械制造业是国民经济最重要的基础产业，而机械制造技术的不断创新是机械工业发展的技术基础和动力。随着科学技术的进步以及新的管理思想、管理模式和生产秘史的引进，近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入。那么，到底什么是先进制造技术呢？

先进制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。先进制造技术是为了适应时代和市场的需求，对制造技术不断优化及推陈出新以提高竞争能力，从而形成的动态的、相对的概念。先进制造技术的特点主要体现在：

一、动态性。

二、广泛性。

三、实用性。

四、集成性。

五、系统性。

六、高效灵活性。

七、先进性。

我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。

二 我国与国外先进制造技术的现状 1.我国先进制造技术的现状

自建国以来，尤其是改革开发20多年以来，我国机械制造业得到了迅速地发展。机械工业是我国工业中发展最快的行业之一。

20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80年代以后，随着市场全球化的进一步发展，市场竞争变得越来越激烈。

20世纪90年代初，随着CIMS技术的大力推广应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。主要体现在如下几个方面：

一、管理方面。

二、设计方面。

三、制造工艺方面。

四、自动化技术方面。

五、创新能力方面。

六、成套设计方面。

七、完整的体系方面。

但是，尽管我国与工业发达国家相比还存在落后现象，我国还是不断努力创新不断培养高技能人才经过努力还是掌握了一批先进的重大成套设备的核心技术，为我国以后先进制造技术的再次发展腾飞做好了铺垫。

2.国外先进制造技术的现状与研究进展

世界一些发达国家都在进行现代制造技术的研究与探索，从管理体制、经营理念、实际方法、方案评价、制造手段等方面总结经验，探索新思路，先后提出了各种先进制造技术。

上世纪80年代中后期，美国制造业国际竞争力大大下降，引起美国政府与社会各界的高度重视。为此，美国政府决定大力发展先进制造技术。而且在1994年美国国家最高科技决策机构（国家科学技术委员会）指定气所属的民用工业技术委员会制订国家级先进制造技术发展战略，其主旨有如下四点：

1)支持国家实验室、大学与工业界联合研究开发先进制造技术；

2)通过国家级工业服务网络帮助企业快速采用先进制造技术； 3)开发并推广有利于环境保护的制造技术；

4)积极实施与工程设计和制造相关的教育与培训计划。

随后在1996年，美国国家先进制造联合会又发表了《面向21世纪的美国工业力量》白皮书，建议美国今后硬重点发展集成产品与过程开发、并行工程、敏捷企业哲理、虚拟产品开发、快速成型与过程仿真、可扩展的企业体系结构、综合资源规划、产品数据交换标准、高速网络、人工智能、传感器数据融合、专家系统、电子数据交换、纳米/微米制造技术、高级控制器、全能制造系统的制造单元技术，重点发展柔性制造技术与系统。再看德国工业，德国也是工业强国，与美国、欧洲、亚洲其他国家的竞争中，为继续保持传统制造业的经济增长，积极采用行动，将更多的精力和资源投入到更新的先进制造技术上来，积极推动工业界采用信息技术改造传统技术与制造企业，并制订了相关的计划。日本是亚洲工业最发达的国家，它早在1989年就发起过“智能制造系统”计划，研究开发全球化制造、下一代制造系统、全能制造系统等技术；1995年日本通产省发起旨在推动工业基础研究的“新兴工业创造型技术研究开发促进计划”；2004年又启动了“新产业创造战略”，为制造业寻找未来战略产业。这也引起了美国、欧洲、日本在机械制造技术上新一轮的竞争。

自20世纪80年代末，国际上提出先进制造技术的概念以来，以CAD/CAM技术、快速原型制造技术、柔性制造技术、计算机集成制造系统技术、虚拟制造、绿色制造、敏捷制造等为代表的一系列薪金制造技术在诸多国家和地区得到迅速的发展和广泛的应用，并逐步实现了柔性化、自动化、敏捷化、虚拟化。进入21世纪后，以计算机技术、网络技术和通信技术等为代表的信息技术、生物技术及新材料技术，被应用于制造业的各个领域，是制造技术发生了质的飞跃，制造生产模式发生重大的变化。

在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术；在加工技术方面，巳实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等．近10余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统。如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。

计算机集成制造系统(CIMS)它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动．因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向。其次，在集成上，它涉及的自动化不是工厂各个环节自动化的简单叠加，而是在计算机网络和分布式数据库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成，即信息集成和功能集成。计算机集成制造系统的核心技术是CAD/cAM技术。

智能制造系统(IMS)是指将专家系统、模糊逻辑、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题，提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。智能制造系统的核心技术是人工智能。

三 我国先进制造技术目前存在的问题和解决措施

半个世纪来，我国机械制造业虽然从无到有，从小到大取得了较快的发展，但与西方先进工业国家相比还存在这明显的差距，主要表现在如下方面：

（1）产品档次低，高水平产品所占比例小 目前我国机械工业主导产品达到当代国际先进水平的不到5%，达到上世纪90年代国际先进水平的占25%，答到80年代水平的占40%。

（2）创新开发能力差，新产品贡献率低 我国大中型企业生产的2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年，而美国一般仅有3-4年。美国制造业的新产品的贡献率已达到国内生产总值的52%。

（3）专业化生产水平低 我国基础零部件、基础工艺专业化水平与国外先进国家比较存在很大的差距。

（4）企业生产管理技术落后 目前，我国大部分企业的生产管理依旧停留在过去计划经济管理方式上，现金管理模式和手段未能得到实施。

目前我国制造企业的技术水平与国先进水平相比较，从总体上看差距达20年左右。结合我国基本国情，解决我国先进制造技术目前问题应：（1）提高认识，全面规划，力促先进制造技术的发展。（2）深化科技体制改革，推动技术创新体系的建设。

（3）将引进消化国外先进制造技术与自主开发创新相结合。（4）大力发展先进高新制造技术及其产业。

（5）积极培养创造性人才，努力提高制造业的全员素质。四 我国先进制造技术的发展状况和趋势

1、发展状况

当今人类社会已经进入知识经济时代，全球竞争异常激烈，制造业作为我国的战略产业面临着剧烈的挑战并经历着一场深刻的技术变革。特别是在我国加入WTO以后，形势显得更加严峻。我国的装备制造业经过数十载的努力，已具有相当规模，积累了大量的技术和经验。但是随着经济全球化的发展，由于我国的巨大市场和丰富的劳动力资源，国外技术、资金、产品大量涌入，企业面临着前所未有的国内外激烈的竞争局面。近年来我国的制造业不断采取先进制造技术，但和工业发达的国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。1.管理体制方面。工业发达国家国有企业所占比重较小，绝大部分企业是规范的股份公司。然而我国却恰恰相反，装备制造业存在着带根本性的问题，制造业的人均劳动生产率远远落后于发达国家，产业主题技术依靠外国，国有企业深化改革远没有到位，企业集中度低，大型骨干企业少围绕大型骨干企业的中小企业群体也未形成。2.企业经营管理方面。我国只有少数大型企业局部采用了计算机堵住管理，多数中小型企业仍处于经验管理阶段，远远落后于发达国家。3.产品开发设计方面。我国采用CAD/CAM技术的比例较低，在应用技术及技术集成方面的能力还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后。例如在产品仿求过程中，我国海缺乏一种创造性思维，仿求似乎就是跟着别人后面抄袭，而且达不到在各方面所希望的标准。日本在这方面就做得好，虽然也是仿求，但是日本的却能很好的运用别国的新产品创造出比原有产品性能、外观、体形更好的产品，这就是差距。

4.加工自造工艺方面。我国对高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米纳米技术、激光加工技术等一些新型技术外国发达国家已经成熟的技术在我们国家的普及率不高，还在学习、开发阶段。

2、发展趋势

进入21世纪发达国家已经开始网络化、集成化、绿色化、极端化、智能化的发展，然而我们国家还相对落后，那么我们就要有一个明确的发展目标。根据我国的基本国情，人口众多，但素质人才匮乏；我国是一个制造业大国，但不是制造业强国，制造技术水平低下，自己的研发产品很少，主要集中在国防航天等高层领域，而且在很大程度上都是仿求外国一些技术；我们国家还是一个新兴国家，体制不完善，缺乏科学管理；特别是在技术引进过程中，指导思想不正确，盲目的引进，让我国的制造业发展走了很多弯路，缺乏自主创新。因此，我们应该在科学的引进外国的技术之外要有创新精神，改变一直落后于外国技术的现状，要发展我们中国化的独立技术，特别是在先进制造技术方面。随着电子、信息等高新技术的不断发展。然而市场需求个性化与多样化，那么我国未来制造技术发展的总趋势简单的来讲就是向精密化、信息化、虚拟化、网络化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。那么我国就要采取一些可行的措施来改善我国的发展现状措。措施如下：

1.要以信息化、集成化为基础加大对现有制造业的改造。自1990年代以来，先进制造技术在我国就得到了广泛的应用，并且取得可很大的成效，但是其应用很多只局限于各单项技术，并没有充分发挥其应有的潜力。而且各单项技术也是在不同部门之间各行其是。为此，我们应该要在现有基础上实现CAD、CAPP、CAM、NC、G等各项技术集成的计算机集成制造技术。

2.要加强科学管理和技术创新，树立人力资源是第一资源的思想。人在生产力中是最活跃的因素，是财富的创造者，因此我们应该首要树立把人力资源作为第一资源的思想。

3.要不断进行理论创新。无论是从各发达国家的振兴还是发展来看，只有在基础理论方面有新的创新和突破，才能使制造业处于领先地位，才能在市场竞争中立于不败之地。理论创新是先进制造技术发展的基础，面对国际上复杂的竞争环境，我们必须要把握好制造业的未来发展趋势不断进行理论创新，开发新近的理论来武装我们的制造业，使自己在全球的这个大集体中立得住脚。

同时进入21世纪以来，我国先进制造技术借鉴了国外先进经验得到了迅速发展并且形成lee自己的方向与目标，具体如下所述：

（一）精密化

精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(l nm=10-3μm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此，它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。

（二）自动化

自动化技术自20世纪初出现以后，经历了由刚性自动化向柔性自动化的发展过程，自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等来完成。在未来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。

（三）信息化

信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化，以适应高柔性生产的需要。

（四）柔性化

随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。

（五）集成化

集成是综合自动化的一个重要特征。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现制造企业的功能集成，功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。

（六）智能化

智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集成起来，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。

五、结论

《先进制造技术》课程教学探讨 篇7

关键词：先进制造技术,教学内容,考核方式

引言

制造业是国民经济的基础产业, 制造技术的水平和制造业的实力反映一个国家的生产力水平、国防能力, 决定着国家的经济竞争力和综合国力的强弱。由于传统的以大批量生产为特征的制造技术和制造模式已显得无法适应现代市场环境的严峻挑战, 从而引发了制造技术、制造模式和管理技术的剧烈变革, 先进制造技术就是在这样的环境下提出来的新观点[1]。

随着我国制造业的迅猛发展, 先进制造技术和现代管理方法在生产中的应用越来越多, 充分表现出开设先进制造技术这门课程的重要性, 因而很多学校开设了《先进制造技术》这门课程。先进制造技术是制造业在传统制造技术基础上不断吸收现代科技与管理技术的最新成果, 并综合应用于产品制造全过程, 以实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷的生产, 从而提高敏捷化竞争能力的制造技术的总称。它的产生、发展以及在制造业日益广泛的运用, 使它成为工程技术人员理应掌握的专业知识。但目前由于先进制造技术课程涉及的内容多, 哲理深奥, 覆盖面广等原因, 使得学生在学习的过程中理解和掌握比较困难, 同时由于先进制造技术在生产实际中的应用还不普遍, 学生的感性认识欠缺, 对学习的兴趣不高, 普遍感到枯燥难懂, 注意力难以持久, 因而学习效果不好。怎样使学生在有限的时间内学到更多的知识, 培养良好的创新意识和能力, 对先进制造技术课程进行教学内容和教学手段的改进显得十分重要。

1 教学内容

作为高等教育的重要组成部分, 当今的高等工程教育以造就新型工业化需要的基础宽、能力强、素质高的复合型人才为目标, 不仅要培养大量能够胜任现代各类工程建设的技术和管理工程师, 而且要为潜在的未来能够担当企业重任的总工程师营造训练环境[2]。而作为实际制造部门的建设者和管理者都应该全面了解制造业, 了解引起制造业巨大变革的新技术和新思想。先进制造技术作为一种动态技术不断吸收各种最新的技术成果, 那么作为介绍先进制造技术的《先进制造技术》课程也应该是一门动态的课程, 随着新科技、新理念的不断出现而不断更新、充实和发展。另外, 由于先进制造技术涉及产品的整个生命周期, 从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、生产管理、售前售后服务到产品的回收等方方面面的内容, 因此先进制造技术课程的内容十分庞杂, 涉及许多其它学科的知识, 如管理科学、电子科学、材料科学、信息科学等, 在短短的几年里全部掌握是不可能的。对于教学内容的安排就显得尤为重要, 先进制造技术包含的内容非常广泛, 教学课时内不能全部介绍, 课堂教学只能选择有限的部分内容讲解。主要应涉及现代设计技术、先进成形制造技术、先进制造工艺技术、制造自动化、先进制造的模式与管理技术等的核心内容。

2 课堂教学方式

如何增加学生学习的动力, 渴望学习新知识和新技术, 首先就要转变传统的教师观与学生观, 教师不能只单纯地传授知识, 为人师表, 把学生当作被动受教育的客体, 应从教学中以教师为中心向以教师为主导, 学生为主体的转变, 从单一的专业教育向综合素质教育和通识教育的转变, 从以传授知识为主向全面地培养能力为主的转变, 从单一的培养模式向多层次、多方位的立体培养和因材施教的转变, 从封闭式教学向开放式教学转变。经过一段时间的探索, 确立了引导学生自主学、激励学生合作学、培养学生创造学这样三个目标, 把创新教育落实到课堂教育的实处。

(1) 课堂教学中发现许多学生在学习中缺乏明确的目标, 不能独立把握学习的重点和难点, 对此教师要加以提问并引导。

教学中引导学生明确想学什么和应该知道什么, 然后让学生选择自己感兴趣的部分内容自主学习, 在课余的时候收集相关的新知识和新技术, 在课堂中给予学生机会讲解。学生选择学习内容, 掌握了学习的主动权, 激发了学习兴趣, 改变了学生被动学习这种枯燥单一的教学形式, 使课堂教学从以教师为中心转变为以学生为中心。同时及时根据先进制造技术的发展修订和充实教学的内容, 既扩大了课程教学资源, 又加大了课堂教学的柔性。

(2) 在课堂上引入案例教学法, 通过生产实例提出需要解决的问题, 然后介绍解决问题的方法, 最后总结必要的结论和概念。

而避免传统的提出概念、解释概念、举例说明这一知识学习的三段论。这样可以让学生从死啃理论教学和书本中走出来。在课堂上中通过给定的问题情景, 鼓励学生以小组活动的形式运用已学的知识, 模拟解决问题的方法, 通过讨论共同找出结论。学习能力弱的同学碰到自己解决不好的问题时, 可以由能力较强的小组成员讨论解决, 也可以在其他小组同学的帮助下完成。小组讨论既可以让学生互补知识, 同时也锻炼了学生团队合作精神。

(3) 多媒体教学课件的应用。

那种以教师为中心、课堂为中心、书本为中心的教学模式已经不能适应现代课堂的需要, 而多媒体教学课件能较好地将文字、图像、声音、动画和视频信息等众多媒体的信息集于一体, 给学生提供一个生动逼真、内容丰富、交互性好的人机界面, 使学生的各个感官能够同时接受到大量的教学信息和丰富的知识, 能培养学生的想象能力、创新思维和创新意识。

虽然计算机辅助教学带来了许多新的变化, 但多媒体只不过是学习和教学的一种工具, 也不是所有的内容都适合应用多媒体。运用多媒体辅助教学对教师的业务水平提出了更高的要求。教师仍需适时地讲解难点和提醒学生在演示过程中注意观察重点, 并及时加以引导、启发、归纳和总结。

培养创新意识的教学方式也不是一成不变的。应根据具体授课内容而定, 多种教学方法有机结合、灵活运用。

3 考核方式

本课程考核由两部分组成:平时成绩50%+期末成绩50%。实行累加式考核制度, 变考知识为考能力, 避免一张考卷定终身。根据课程标准的要求制定相应的课题和要求, 设计有创造因素的开放式大作业, 在学习开始时由学生根据自己的兴趣选择课题。学生带着问题自主学习, 学生通过自己的作业对有关课题进行分析研究, 自己发现问题并提出解决方案。课程结束时完成的这份大作业可以反映学生对所学内容的掌握情况, 能体现学生的创新能力, 并作为评价学生平时成绩的重要依据。

小结

先进制造技术具有先进性、广泛性、实用性、系统集成性和动态性等特点, 是在传统制造技术、信息技术、自动化技术、现代管理技术等相互渗透、融合而形成的。《先进制造技术》这门课程也要随着先进制造技术的发展而与时俱进, 从教学内容、教学方法等方面进行改革, 使课堂教学质量得到变革性的提高, 从而培养出具备更强创新能力、综合能力、能适应环境变化的复合型人才。

参考文献

[1]王庆明等.先进制造技术导论[M].上海:华东理工大学出版社, 2007.

先进制造模式中的CAD技术应用 篇8

【关键词】CAD技术 先进制造 应用

中图分类号：TN391 文献标识码：A 文章编号：1003-8809（2010）12-0035-01

在当今市场竞争日趋激烈的条件下，要想赢得竞争，企业必须以最快的上市速度、最好的质量、最低的成本、最优的服务、最利于环境的产品满足用户的不同需求。在各种先进的制造模式中，CAD技术得到了广泛的应用。无论是并行设计、协同设计、虚拟设计，还是环保设计都离不开现代CAD技术的应用。应用现代CAD技术能使设计工作实现网络化、集成化和智能化，以求达到产品设计周期短、成本低和高质量的目标。

一、 CAD技术在并行工程中的应用

并行工程和协同工作是一种新型的设计模式，通过把先进的企业管理和先进的自动化技术结合在一起，采用并行化的产品设计理念及其相关过程，在产品的设计早期全面考虑产品的制造过程和生命周期。并行工程的设计方法强调功能和过程的集成。在对产品设计过程进行集成的前提下，优化和重组产品的开发过程，实现多学科专家群体协同工作的工作方式。

（1）将企业实施的各种串行过程转变为并行工程，要求在进行上游工作环节设计的同时，尽可能多的考虑下游工作环节的工作。在产品设计的初始阶段，应全面考虑后续制造的相关问题，对产品的可靠性、可制造性、可测试性、规范性和成本可计算性进行设计，尽早考虑产品整个生命周期中的所有设计因素，以求达到各项设计工作的协调一致，力争设计工作一次完成。

（2）并行工程的实施需要建立多学科协作的组织形式，运用可制造性设计DFM方法开发新产品。当采用这种设计方法时，由于需要集体合作，所以个体的设计结果应该信息共享，设计规范统一，应用集体的智慧和经验，产生高质量、低成本的产品。

（3）在进行产品的并行设计时，要选择合适的软件工具和方法，选定的软件能对产品的设计、制造周期进行全程服务。在设计、制造周期中的数据交换应符合STEP标准，便于实现产品数据管理PDM。通过这些CAD技术的应用使产品的开发集体所有成员都组合在同一个信息环境中，保证所有成员得到最新、最准确的产品信息，协同一致的完成设计任务。在产品的设计早期全面地考虑产品的制造周期。

二、CAD技术在敏捷制造中的应用

（1） 实现产品的敏捷设计和管理。

应用CAD技术可实现设计资源共享、信息服务、合作建模、数据管理和设计过程管理，达到敏捷设计的目的。在敏捷设计中，产品的开发是利用数字方式确定工作任务，用数字方式在各部门、各地点的合作者之间进行联络。产品开发环境中的产品实际上是一种数字模型，在同一个数字模型上工作，通过PDM系统管理和集成，PDM是管理产品信息的重要技术措施。

（2） 实现网上协同设计。

在网络环境下，从事CAD技术工作的人员组成跨专业学科的设计团队，分散在不同的企业中，实现企业间的动态集成。随着产品结构的日益复杂化以及新技术更替的加快，对某些产品一个企业已不可能快速、经济的独立开发和制造，必须寻求企业的动态联盟形式，把具有各种特点和优势的企业以产品为纽带联合在一起，共享一个产品数据库和统一的产品数据管理系统，最大限度的保证设计者和制造者以优化的形式在网上进行新产品的协同设计和制造。

三、 CAD技术在CIMS集成系统中的应用

早期的CAD系统是致力于提高绘图的工作效率，数控机床的出现，发展成了计算机辅助制造CAM，进而促进了CAD技术的发展。在CIMS系统中，要求产品的信息实现CAD、CAPP和CAM的集成，实现产品设计到制造各环节中资源共享和信息传递，提高设计效率。CAD技术在CIMS系统中的应用有如下特点：

（1） CAD建模技术的应用。

特征建模技术是CIMS的关键技术之一。它是在CAD/CAPP/CAM范围内建立相对统一的、基于特征的产品定义模型，包括了从产品设计到制造各阶段所需要的产品定义信息，通过产品的几何形状信息和工程信息的描述，体现设计意图，并将产品的设计意图反映到各个后续环节。特征建模技术是CAD/CAPP/CAM集成的重要前提。

（2） 数据交换技术的应用。

对于以单元自动化为目标的CAD/CAPP/CAM应用系统，各子系统数据的逻辑和物理结构差异很大，这给各子系统间的数据传递带来了一定的困难。因此，需要设计专用的数据格式文件交换产品信息。

（3） 产品数据管理（PDM）技术的应用。

为了提高数据传输效率和系统的集成化程度，保证各子系统间设计数据的一致性、可靠性和数据共享。可采用产品数据管理系统（PDM）统一管理与生产有关的全部信息。CAD/CAPP/CAM之间不需要传递信息。各子系统从PDM系统中提取和存放各自需要的信息，从而真正实现CAD/CAPP/CAM的集成。通过PDM实现产品设计、分析、制造、工艺规划和质量管理等方面的信息集成，确保CAD/CAPP/CAM设计出最新、最好、性能最优的产品。

四、结束语

随着计算机科学技术的发展，CAD技术在工程领域会得到了越来越广泛的应用。CAD正经历着从传统单元技术向复杂大系统环境下的设计自动化技术的重要转变。21世纪，济竞争是世界各国竞争的焦点和世界发展的重要推动力。对制造业而言，每个企业都面临找持续多变和不可完全预测的全球化市场竞争，竞争的核心是以知识为基础的新产品的竞争。为了提高竞争力企业必须解决好产品的上市速度（T）、最好的质量（Q）、最低的成本（C）、最优的服务（S）和最清洁的环境（E）来满足顾客的不同需求和社会可持续发展的要求。先进制造技术必然十分重视产品设计问题。没有适销对路的创新产品会在激烈的市场竞争中败下阵来，所以采用先进制造技术的企业必然将产品设计这个环节视为企业的生命线，先进的设计技术必然成为先进制造技术的核心之一，先进设计技术离不开CAD技术，而且会大大促进CAD技术的发展。

参考文献：

[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.?

[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.