先進製造技術

先進製造技術內涵廣泛、學科交叉，並且不斷地發展與完備，在激烈的國際市場競爭中，製造業要求生存和發展，必須掌握併科學運用最先進的製造技術。先進製造技術也是改造傳統產業的有力武器。先進製造技術的發展與產業化，將對國民經濟的發展產生越來越大的影響。

本書系統介紹各種先進製造技術的理念和裝備技術，旨在使學生熟悉國內外先進製造技術前沿，開闊學生思維，拓寬知識面，掌握先進的方法，培養學生創新思維和工程實踐的能力。全書共分六章，主要介紹先進技術的內涵、虛擬製造技術、微細加工技術、納米制造技術、快速成型技術、製造自動化技術。

本書可以作為機械設計及理論、機械製造及自動化、工業工程、車輛工程、機械電子工程等專業的碩士研究生、博士研究生的課程教材，也可以作為科研和工程技術人員的參考書。

第1章 緒論

1.1 製造業的歷史與發展

1.2 科學技術發展與製造業變革

1.3 先進製造技術內涵與特徵

1.4 先進製造技術的發展趨勢

思考與練習

參考文獻

第2章 虛擬製造技術

2.1 概述

2.2 虛擬現實技術

2.3 虛擬產品建模技術

2.4 虛擬樣機技術

2.5 虛擬加工技術

2.6 虛擬裝配技術

思考與練習

參考文獻

第3章 微細加工技術

3.1 微機械及微細加工概述

3.2 微細加工技術的現狀和趨勢

3.3 微細加工工藝方法

思考與練習

參考文獻

第4章 納米技術

4.1 概述

4.2 納米級加工技術

4.3 納米級測量技術

思考與練習

參考文獻

第5章 快速原型技術

5.1 概述

5.2 快速原型技術工藝方法

5.3 快速原型技術發展趨勢

思考與練習

參考文獻

第6章 製造自動化技術

6.1 概述

6.2 加工設備自動化

6.3 製造系統物流自動化

6.4 刀具自動化

6.5 過程檢測自動化

6.6 裝配自動化

6.7 計算機集成製造

思考與練習

參考文獻 ^[2] 

一、課程性質與特點

《先進製造技術》課程是高等工科院校機械類、機電一體化等專業的一門專業選修課。

通過本課程的學習，學生應掌握先進製造的前沿技術和發展趨勢，以及各種先進製造技術的特點和應用。

二、課程目標與基本要求

學生通過本課程的學習，應瞭解現代加工製造的前沿技術及工藝方法，掌握現代設計技術和先進製造工藝技術的特點，瞭解現代製造技術的研究現狀以及發展趨勢。

基本要求：

（一）瞭解現代設計技術概念，包括CAD幾何造型、仿真技術、並行工程、反求工程、健壯設計以及綠色產品設計等；

（二）瞭解先進製造工藝技術概念和方法，包括超高速切削技術、淨成型技術、快速原型技術、再生工程、工藝過程設計自動化以及虛擬製造技術；

（三）瞭解製造系統綜合自動化技術概念和方法，重點了解柔性製造系統、計算機集成製造系統；

（四）瞭解現代生產經營和管理技術概念，重點了解制造資源計劃、企業資源計劃、準時生產、精益生產、敏捷製造的特點。

1.1計算機輔助生產和控制系統（CAPACS）

製造技術已為這些年來許多years.Ell左右，它已經歷了許多變化，從簡單到複雜。

變化的背後的驅動力是人民的願望，以改善，如食品，衣服，住房的基本需求，和娛樂。

為了滿足這些慾望，方法已制定了從生產，如糧食武器獲取今天的現代製造系統，該系統使用計算機來生產電視機，移動電話和航天器等項目的簡單設備。

計算機正在考慮在製造系統越來越重要的作用。計算機的能力，接受和處理大量數據，用自己的辦理時間快結合，使系統更加強大和靈活。在製造電腦的使用正逐漸成熟。

計算機在工業生產應用控制的物理過程，通常稱為電腦輔助製造（CAM）來。它是建立在作為數控，交流，機器人技術，自動導向車系統（AGVS中），自動存儲等系統的基礎/檢索系統（AS/RS）技術和柔性製造系統（FMS）。對一些新的用途簡要討論如下。更詳細的討論，提出了在以後的章節。

許多相互關聯的生產活動組合在一起，形成一個特殊的應用系統，可能是指作為生產和控制系統（PACS）的。製造業活動納入PACS的分組從一個不同的製造環境而異。

PACS的定義為在全球製造環境子系統。它可能是一個單一的子系統，也可能是一個複雜的子系統一套。一個在全球製造系統的工作PACS的插圖，如圖所示。1.1。對於PACS系統的設計功能，以滿足他們的要求，就應該設計為獨立於其他PACS系統。另外，PACS系統應該能夠工作在一個總集成製造環境的其他PACS的集體。在整個系統的每個PACS系統可對整個體系中的其他PACS系統的作用，而系統的規劃辦法，而且必須採取以下幾個原因：

為避免重複工作為使重要的信息都可以通過該系統有效地

為了讓每一個PACS系統知道其他人的關係以及它如何影響他人

為了使整個生產系統的功能更有效和有成果

電腦是目前最強大的單一方式和操作相結合的PACS與製造業相關的一系列活動使用。

他們帶領了製造技術進入“巧妙的”機器時代。 在技術生產的前進達到了計算機科技和提高了製造技術發展的製造技術。這婚姻是為計算機輔助生產和控制系統(CAPACS)的依據，是計算機驅動的CAPACS。 因此， CAPACS增加了巧妙的機器的角色在生產和控制功能。 巧妙的機器的增加的角色要求了這樣作用之間的更加親密的

通信和互作用象設計、財務會計、生產、人員和行銷。生產操作被概念化，formulized，被釋放，並且進行CAPACS改變的方式。

在製造業典型CAPACS如下：

該隱計算機輔助檢查

CAM電腦輔助製造

CAPP的計算機輔助工藝規劃

CAQC計算機輔助質量控制

CIPM計算機集成生產管理

直接的DNC數控

燃氣輪機組技術

圖。1.2給出了一個從綜合數據庫系統的工作CAPACS相關功能的概述。設計數據，通過互動之間CAPACS產生，是所有的信息描述了產品和相關業務單一的集合。它是製造輪轂。 CAD系統是工程中的主要工具，在履行其責任。

摩天輪的輪輻是由從參與活動的CAPACS各種。每個CAPACS有一個受控制的數據庫，以便將捕獲的數據形成了自己的分佈式數據庫通信聯繫。值被添加到分佈式數據庫，以滿足需求和預期用户的需求。該CAPACS應用到製造過程使整個系統以提高生產力，減少浪費，併產生它本來沒有的東西能夠作出。因此，新技術，為提高質量，降低產品生產成本的需求，併為改進技術在競爭激烈的社會需要，造成了CAPACS廣泛使用。

1.1。自動化概念

自動化可以定義為一個系統，是相對的自我經營。這種系統包括複雜的機械和電子設備和計算機為基礎的系統，採取觀察，工作場所，由一人經營和決策。它是一個系統，性能表現人類按照預定的行動或應對編碼的指示。

計算機過程控制過程控制涉及到生產過程中，其中一個或任何組合的材料和設備生產或修改產品，使其更加有用，因而更有價值的變量控制。在過程控制系統，計算機作為控制機制，控制自動連續操作。兩種類型的控制系統是開環和閉環。在一個開放的閉環控制系統，計算機本身並不自動化的進程。也就是説，沒有任何自我糾正。這個過程仍然在人類經營，誰從各種資料的來源看，如文書，直接控制設置校準的過程監管錶盤，並更改控制中。

閉環控制系統，利用計算機自動處理。計算機是直接在充電的過程中。它由感應調節系統中的設備保持過程所需的規格，一種技術，它使用一個反饋機制提供的所有信息的控制。反饋是衡量之間的實際結果與期望的結果，並以此推動對不同預期結果實際結果差異的行動。這個詞來自於一個反饋的過程（生產）功能，成為該控制函數的輸入輸出檢測樣本。也就是説，輸出的控制功能，滿足特殊的設計要求是，以控制系統的輸入。

因此，信號開始在控制生產函數的輸出，並在結束對生產投入。

過程控制系統的典型功能是監測，數據記錄，質量控制，最大限度地提高產量，最大限度地為一個給定的輸出，監控利潤和工廠信息系統（FIS）的。計算機過程控制系統的優點是提高了生產率，改進產品質量，提高效率，安全，舒適，方便。

1.1.3管理信息系統（MIS）

管理信息系統的目的是幫助管理職能的表現。這些系統是由計算機生成的系統，並開發提供最新資料，在一分鐘左右的企業的業務信息管理人員。必要時，信息系統是用來幫助企業的決策職能管理。看的CIM（計算機集成製造），作為對決策的企業信息系統，CAPACS必須信息互聯。因此，有許多軟件在圖的CAPACS相關的軟件包。 1.2。這些典型的CAPP系統，集散控制系統，FIS的，和CAD。

第六——十頁

一個管理信息系統的概念是一個設計目標，其目標是獲得正確的信息給適當的管理者在合適的時間。因此，管理信息系統的實施有很大的差別，因為每個組織之間的功能，生產製造型企業，信息資源，管理信息系統和組織承諾。

1.1.4工程

電腦是最廣泛使用在工程功能。工程是在其中一個自然科學的知識與判斷的應用開發使用的材料和自然力量的方法專業。典型的工程功能使用CAPACS是設計，工藝規劃，分析和優化，綜合，評價和文件，仿真，建模和質量控制計劃。在工程應用提高了工程零件模型的物理性能。

該計算機的方式產生了影響產品設計，生產記錄和公佈。隨着技術的發展，工程業務越來越多的自動化，並減輕了許多繁瑣的手工計算工程師。

1。生產

計算機應用到生產過程包含多種功能，比如計算機監控，監控電腦控制，直接數字控制（DDC），材料處理，產品製造，裝配，測試/檢驗業務。新的理念和技術的發展正在取得的工廠認可。更重要的是，更多的電腦進入生產過程中增加了對工廠自動化的集成。

計算機自動化有助於組織，訪問，並提供一個共同的數據庫系統，供所有制造作業的重要信息。計算機自動化控制，並幫助安排機器和流程，控制原材料和零部件。計算機自動化系統的概念是在圖1.3所示。每個生產函數下的主機電腦控制器，控制自己的領域，以便與其他業務共享信息。

圖1.3概念電腦自動化工廠

2。計算機輔助工程及生產

生產週期（的CAD/CAM週期）突出21在一個產品製造四個不同的階段，如圖所示。 1.4。這些階段是產品定義，翻譯，建設和支持。

定義是工程設計的過程。翻譯是製造工程，它提供了製造過程的主動行動，包括生產工具，工具的命令，完成製造和裝配。建設（生產）組成的製造和產品組裝的物理行為。支持是準備維修手冊，零部件進程增加了對工廠的自動化。領域，以便與其他業務共享信息。

電腦在工程及自動化和集成生產系統的使用增加了一個新的層面的製造工藝。一個典型的商業集成系統控制數據的“綜合工程與製造”（綜合生態系統管理）系統，它必須採取捆綁在一起的產品從概念到生產線的程序。這個系統允許所有參與從設計功能 -- 以製造業為共享數據。集成計算機輔助工程和生產系統（CAD/CAM系統）

streamlinei31a公司的運作。他們縮短設計時間，準確地創建測試條件，並直接鏈接到生產，所有這一切都降低了生產成本和時間，從而使價格和最終產品提供更具競爭力。

最完整的CAD/CAM系統執行下列主要生產功能：

初步及詳細設計和起草

固體幾何造型

測試和分析模型

有限元建模

生成刀線數控機牀的輸出文件

成組技術和工藝規劃

通過計算機集成CAD/CAM系統，工廠自動化，過程控制，工程設計，設備工程，設計和材料處理系統和質量控制系統集成，通過一個共同的數據庫系統。因此，生產週期縮短，更好的管理，從產品設計到產品發貨的時間大大減少。