先进制造技术在工程机械行业的应用
简要阐述了先进制造技术的理论，提出了先进制造技术框图，并给出了工程机械领域应用先进制造技术的划分方法，以及在目前国情下国有工程机械企业优先发展先进制造技术的重点和方法。
自1995年国家将先进制造技术作为专项列入《全国科技发展“九五” 计划和到2010年长期规划》中以来，先进制造技术的理论研究和应用在我国得到了迅猛的发展。不同学者和研究人员针对各自领域提出了不同的观点和看法，也相应的提出了在不同领域和行业应用先进制造技术的方法和步骤。笔者在广泛查阅现有文献资料的基础上，针对工程机械这个典型行业在面对国内市场国际化竞争的残酷局面和新技术、新工艺的挑战中，探讨了先进制造技术如何在该领域的应用问题。
1 先进制造技术理论
1.1 先进制造技术理论简介
先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈，顾客需求日趋多样化。制造企业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须解决TQCS难题，即以最快的上市速度（T—Tine to market），最好的质量（Q—Quantity），最低的成本（C—Cost），最优的服务（S—Service），来满足不同顾客的需求。
狭义的先进制造技术是指先进的制造技术、制造工艺，比如超高速加工技术、电火花加工、高能束加工、复合加工、快速原型制造技术等等。广义的先进制造技术是建立
在现代计算机技术基础上的先进制造体系，包括以设计为中心的虚拟产品开发与设计，以制造为中心的虚拟制造，以管理、控制为中心的企业资源管理，以及建立在先进制造工艺基础上的先进制造工厂等等。根据前人的观点和行业的实际情况，笔者总结了“金字塔”形先进制造技术框图，如图1所示。
1.2 先进制造技术的特点
先进制造技术与传统制造技术相比，其显着的特点是：
（1）先进制造技术以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高产品对动态多变市场的适应能力和竞争力为目标。
（2）先进制造技术不局限于制造工艺，而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务，以及回收再生的全过程。
（3）强调技术、人、管理和信息的四维集成，不仅涉及到物质流和能量流，还涉及到信息流和知识流，即四维集成和四流交汇是先进制造技术的重要特点。
（4）先进制造技术更加重视制造过程组成和管理的合理化和革新，它是硬件、软件、智能（人）与组织的系统集成。
作为先进制造技术一个重要组成部分的虚拟制造技术，计算机仿真是实现虚拟制造的主要手段。虚拟制造的最终实现就是利用不同层次的仿真手段来模拟和优化产品开发和制造过程，以实现最短的产品开发周期、最低的生产成本和最高的生产效率。
“金”字形先进制造技术框图
图1 “金”字形先进制造技术框图
1.3 先进制造技术在我国的发展状况和趋势
1.3.1 先进制造技术的发展现状
（1）计算机辅助设计（CAD）技术得到了普及，提高了企业的设计水平和产品开发能力。
（2）快速原型制造技术由起步迈向成熟，应用初具规模。精密成形与加工技术水平大幅度提高，在汽车零部件、重大装备制造中获广泛应用。激光加工在基础研究和技术开发方面有实质性进展，产业应用获得一定经济效益。
（3）热加工工艺模拟优化技术取得重要进展，使材料热加工逐步由“技艺”走向“科学”。
（4）数控技术取得重要进展，国内市场占有率有所提高。
（5）现场总线智能仪表研究开发获重要进展，应用已有一定基础。
（6）微型机械研究进展迅速，标志着先进制造技术正向微观领域扩展。
（7）现代集成制造系统研究和应用取得突破，在国际上占有一席之地。
（8）新生产模式的研究和实践具有特色，推动了我国制造业的技术进步和管理现代化。
1.3.2 先进制造技术的发展趋势
（1）信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用。
（2）设计技术的不断现代化。
（3）成形技术向精密成形或净成形的方向发展。
（4）加工技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展。
（5）制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为企业装备的显着特点。
（6）虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用。
（7）智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向。
（8）以提高市场快速反应目标的制造技术将得到迅速发展和应用。
（9）绿色制造已成为21世纪制造业的重要特征。
（10）21世纪的企业面临管理创新。
2 工程机械行业的特点
2.1 工程机械行业目前的发展形势
随着国家对基础建设投资的调控，工程机械行业从2003年、2004年的高速发展
态势有所回落，整体需求量增长放缓。另外，根据对世界不同地区市场具体形势的分析，2OO6年世界工程机械市场的增长前景将明显减弱。中国市场继2004年明显减缓增长后，预计在2006年会继续减缓乃至出现下降，从而进入一个调整期。但是，鉴于中国经济的长期增长潜力和各类工程建设的长期需求，预计中国市场将在第十一个五年计划期间恢复增长。
2.2 在工程机械行业发展、应用先进制造技术的理由
由目前国内工程机械行业的主要配套件如发动机、液压马达、回转减速器等长期依赖进口，这对企业降低成本、加快上市时间带来不可预料的影响。而其他零部件在国内的生产方式也较为落后，设计手段和方法较之国外更差一大截。在国外企业争相利用现代计算机技术和信息技术改进设计手段，提高产品的人性化需求的时候，国内企业还在用价格战厮杀和争夺市场，在产品的技术升级换代上也落后于国外同行。
在国外工程机械领域，最先应用的是虚拟样机技术（VPT）。Caterpillar 公司是世界上最大的拖拉机、装载机和工程机械制造商之一。Caterpiliar公司VPT技术从根本上改进设计和试验步骤，实现了快速虚拟试验多种设计方案，从而使产品成本降低，性能却更加优越。同样，作为生产工程机械的着名厂商John Deere公司，为了解决工程机械在高速行驶时的蛇行现象及在重载下的自激振动问题，公司的工程师利用虚拟样机技术，不仅找到了原因，而且提出了改进方案，并且在虚拟样机的基础上得到了验证，从而大大提高了产品的高速行驶性能与重载作业性能。
因此，综合虚拟样机技术、先进制造工艺等多项先进技术的先进制造技术，它在工程机械领域的推广和应用，将加快缩短我国和国外工程机械的差距，提升国产配套件的质量，减少国外配套件对国产工程机械的束缚。这一点，已经得到国内工程机械行业的认同。
3 先进制造技术在工程机械行业的应用初探
3.1 结合工程机械行业国情。优先发展现代设计技术
先进制造技术是相对的，具有一定的功能和目的性。一定的先进制造技术必须在相
应的环境中才能发挥其优异的先进性。先进制造技术的发展要结合国情及厂情，结合用户需求、市场导向、本单位的发展方向，根据现存的技术水平、生产水平和企业能力，考虑先进制造技术能否发挥其优越性，以及对方案的技术经济可行性进行多方论证，避免盲目地追求目前实施有一定困难的理想的先进制造技术，力求使方案优化并切实可行。
作为工程机械的标志性产品——挖掘机，有太多的课题待解决，太多的现象值得思考。几乎所有国外着名品牌的挖掘机厂商都在中国投资，合资或提供技术，以便在中国庞大的市场中占领一席之地。面对国内挖掘机的巨大市场，中国品牌的挖掘机市场占有率不足10％，尤其是市场销量最大、竞争最为激烈的20t级挖掘机，中国品牌更是不足5％。虽然我们拥有廉价的劳动力成本，但是面对国外产品的技术壁垒，国产品牌只有价格战一条路可走。当可靠性成为用户的第一考虑因素而非价格因素时，国外品牌毫不谦虚的挤兑了国产品牌，原因很简单，国产挖掘机很少有自己的专有技术，而配套件基本上依赖进口则直接导致上市时间，受制于人。
综上所述，面对目前国情，只能依托“拿来主义”，积极运用目前逐渐成熟的先进制造技术武装国内的工程机械制造业，优先发展现代设计技术。随着国内机床业、装备业的发展，以及高素质人才的涌现，可以说，已经具备制造的优势。如果再把人才的优势利用起来，大力发展和应用先进制造技术，并优先发展“虚拟产品设计”，笔者认为必将有利于快速提高国内工程机械行业的技术水平和产品的技术档次。
3.2 先进制造技术在液压挖掘机企业的应用
对于挖掘机行业来说，国内主要生产5大结构件、斗齿、驾驶室、履带等等，但是发动机、减速器、回转马达、减速马达等主要是进口。在整机设计方面，也通常是“照葫芦画瓢”，在原有机型的基础上修改，或者参考设计。对于整机的结构分析、动力学分析等做得很少。
笔者根据在挖掘机厂的工作经验，查阅相关文献基于以设计为中心的先进制造技术理论，提出图2所示液压挖掘机的虚拟样机研究框图。
液压挖掘机的虚拟样机研究框图
图2 液压挖掘机的虚拟样机研究框图
在现阶段，国内企业一般都建立了自己的研发网络，并相应的采用了CAD、CAPP 技术，可以说已经初步具备了VPD的基本条件。因此，在现有的条件下，应该首先倡导采用VPD技术，建立挖掘机的虚拟样机，并根据国内挖掘机的使用工况和操作者技术状态，通过虚拟样机分析，对挖掘机的整机性能和可靠性作研究，以弥补因缺少设计手段而忽略的整机分析。
在虚拟样机分析中，应采用专业的建模软件加专业的虚拟样机分析软件进行。比如用Pro／ENGINEER软件建模，用ADAMS软件作运动学和动力学分析，用ANSYS 软件作结构分析较好，这样可以强强结合，得到比较满意的分析结果。
在图2中，各个模块是相互关联而不是独立的。挖掘机企业可在自身拥有的技术资源的基础上，先做最关心的模块如运动学分析、动力学分析模块等。
4 结论
根据对中国工程机械市场和配套件市场的预期，未来5年国内工程机械行业将迎来21世纪发展和壮大的重大机遇。面对机遇和国外行业巨头的步步逼进。国内工程机械行业应该奋起直追，充分应用和发挥“先进制造技术”的优势，狠下苦功，提高自身设计
和制造能力，才能在激烈的市场竞争中，在供货期与质量比价格更为重要的买方市场时代，占据一席之地并立于不败。
目录 第1章快速制造技术 (1) 1.1 快速制造技术概念 (1) 1.2 快速制造技术的原理 (1) 1.3 快速制造的特点 (1) 第2章快速制造技术主要应用 (2) 2.1 复杂内腔结构金属零件的快速制造 (2) 2.2 基于层合速凝技术的陶瓷件快速成型 (3) 2.3 工业机器人在快速制造原型技术中的应用 (3) 2.4 航天制造领域的应用 (4) 第3章快速制造技术之熔融沉积制造技术概述 (5) 3.1 复合式路径填充算法的熔融沉积制造 (5) 3.2 熔融沉积快速成型软件系统的开发 (6) 3.3 熔融沉积快速成型工艺的精度分析及对策 (6) 3.4 熔融沉积快速成型系统喷头应用现状分析 (9) 3.4.1 柱塞式喷头 (9) 3.4.2 螺杆式喷头 (9) 3.4.3 螺杆式挤出塑化双喷头 (10) 3.5 国内外设备发展状况 (10) 第4章快速制造技术的发展方向 (11) 参考文献 (12)
快速制造技术的发展与应用 摘要 本文主要介绍了快速制造的概念、它的发展过程、工作原理、生产的方法、与传统生产相比所体现出的特点、快速制造技术在各行业领域中的生产应用并介绍了一些大学教授、专家和学者的研究发明成果，同时本文还着重介绍了快速制造中的一项关键技术熔融沉积技术，概述了熔融沉积技术的发展现状，国内外制造的设备以及存在的问题和解决办法，最后给出了未来快速制造技术的发展方向,所需要研究的内容和需要开发的软件。 关键字：快速制造；应用；熔融沉积；发展方向
第1章快速制造技术 1.1 快速制造技术概念 快速制造(Rapid Manufacturing,RM) 技术的发展源于快速成形制造(RPM) 技术，自20 世纪80 年代问世以来，一直保持着迅速发展的势头，进入21 世纪，其发展更加为人们所重视，并被称为快速制造。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身, 可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件, 从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。快速成形技术就是利用三维CAD的数据, 通过快速成型机, 将一层层的材料堆积成实体原型。利用快速成形制造的方法直接制造三维金属零件是当前国际快速原型技术研究的热点之一，其研究的目标是生产制造小批量且具有复杂形状和较高使用性能的功能零部件。具有权威性的Wohlers报告中预测，21世纪快速制造技术将会逐渐占据快速成形制造技术应用领域的主导地位。 1.2 快速制造技术的原理 快速制造技术的原理是快速成形技术是在计算机控制下, 基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料, 最终完成零件的成形与制造的技术。从成形角度看, 零件可视为点或面的叠加。从CAD 电子模型中离散得到几何信息, 再与成形工艺参数信息结合, 控制材料有规律、精确地由点到面, 由面到体地堆积零件。从制造角度看, 它根据CAD 造型生成零件三维几何信息, 控制多维系统, 通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。 图1 熔融沉积快速成型原理 1.3 快速制造的特点 快速成型技术自问世以来，在短短的十几年时间里发展迅速，表现出极强的生命力，与传统的加工方法相比具有诸多的优势，其特点主要表现为： （1）快速性从CAD设计到完成原型制作通常只需数小时至几十个小时，与传统
再制造让废旧重型机械零部件“复活” 宁波镭速激光科技有限公司“再制造”这项业务对中国市场是个新鲜事，尽管它在国外已经存在了数十年。在国内大众的印象里，“再制造”和大修、翻新似乎并无区别，只不过是换了一个高大上的说法罢了。对此，沃尔沃建筑设备中国区产品支持总监AlexanderPajari严肃地纠正：“‘再制造’和翻新是两回事，以沃尔沃为例，我们从设计的源头就开始考虑零部件的回收利用，并在挑选旧部件时有非常严苛的标准，清洗、翻新的技术也都很前沿。”他特别强调，再制造是一个完整的工业化制造流程，必须实现量产；而翻新，更侧重于对某一个部件进行个别处理，不需要实现工业化量产。 欧美已形成重要产业 在工业发达国家中，废旧产品造成的危害暴露较早，相应的对策也较早提出和实施。 20世纪30~40年代，为了走出经济萧条的困境，最早的再制造产业雏形在美国汽车维修行业中出现。至20世纪80年代初，美国正式提出“再制造”。此后，其他工业发达国家开始大力发展再制造产业。目前再制造在欧美发达国家已形成了重要产业。2005年，全球再制造产业产值已超过1000亿美元，美国的再制造产业规模最大，达到750亿美元。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。 欧美国家在再制造设计方面，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的再利用。如德国柏林工业大学对平板显示器的再制造就是先将液晶显示器LCD、印刷线路板PCB、冷阴极荧光灯CCFL等关键零部件进行拆解，经检测合格后进行再利用。德国ReMobile公司对移动电话的再制造也是先拆解、再检测最后再利用。 据公开资料显示，目前国内80%的在役机械超过保证期，役龄10年以上的传统旧机床超过300万台，废旧汽车约500万辆。有业内人士估算，即便仅将其中的10%进行再制造，产值规模都将超过千亿元，潜力巨大。 2005年，工程机械巨头企业卡特彼勒率先在上海临港成立了卡特彼勒再制造工业（上海）有限公司，目前的年销售额超过2000万元。相对于该公司2012年40亿美元的全球再制造业务销售收入，中国区的收入仅仅是九牛一毛，但卡特彼勒显然更看重中国市场再制造业务的成长性。 2013年底，沃尔沃在国内成立了第一家再制造中心。目前该集团在全球有8家再制造工厂，2011年生产的再制造产品数量超过120万件。 国内市场方兴未艾 我国的再制造产业发展至今已经10年有余。在实践的基础上，逐步探索形成了以高新技术为支撑、产学研相结合、既循环又经济的自主创新的中国特色再制造模式。中国特色再制造模式注重基础研究与工程实践相结合，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。 由于再制造使用的是经过长期服役而报废的各种成型零件，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
Equipment Manufactring Technology No.9，2012 先进制造技术是传统制造业，在吸收机械、信息、材料及现代管理技术等多方面优秀成果的基础上，应用产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果前沿制造技术总称。先进制造技术源于美国，为提高制造业竞争力和促进国家经济快速增长，以计算机为中心，结合信息技术的发展，推动制造技术飞跃发展，并逐步形成先进制造技术。随着科技技术不断发展和学科间相互渗透，不断涌现出新技术、新概念。 １先进制造特点介绍 １．１先进制造技术内涵 目前，我国对先进制造技术定义不准确，对先进制造技术工作及经验总结上，通过对其特征进行研究，将先进制造技术定义为传统制造业在吸收机械、信息、材料及现代管理技术等多方面优秀成果的基础上，应用产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果前沿制造技术的总称。 先进制造技术核心是通过优质、高效、低耗、环保生产基础制造技术，满足不同用户需求，提高先进制造业经济效益，抢占市场，提高企业间竞争。因此先进制造技术要比传统制造技术更加重视技术和管理的统一，重视制造过程中管理者组织和管理体制的简化和合理性。 １．２先进制造技术特征分析 先进性。先进性制造业技术不同于普通制造业，先进制造业特点就在于先进性，先进制造技术核心是通过优化先进工艺从传统制造工艺发展而来并与新技术实现局部或系统集成。此外，先进性体现在21世纪消费观念挑战，满足对市场需求，实现灵活生产； 系统性。先进制造技术是在生产过程中形成的物质流、能量流、资金流和信息流的系统工程，但是传统制造技术只是在生产过程中形成的物质流、能量流和资金流，不属于系统工程； 集成性。先进制造技术是各个专业、学科之间专业知识的渗透、融合、交叉，各个专业之间的专业界限不明显，随着先进制造技术的发展，各个专业逐步融为一体，趋于系统化、集成化，发展成机械、电子、信息、材料和管理技术为一体新兴交叉学科。 ２先进制造技术中关键技术 ２．１现代设计方法 先进制造技术在发展同时，带动了现代设计方法发展。目前设计方法有优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、计算机辅助工程、人机工程设计、工业产品造型设计、智能设计等。在加工过程中，存在切削力过大，刀具磨损严重，对技术人员要求高且加工品质难以保证的问题。通过对刀具几何角度、切削方法及切削量选择，进行系统分析和优化设计，发挥数控机床功能参数特点，将数控切削中螺纹加工循环指令与制造工艺技术灵活运用，开发出各种类型加工方法宏程序，拓展数控机床加工范围，实现数控机床的二次开发。 先进制造技术在生产中的应用 关伟１，马钢２ （1.沈阳新松自动化股份有限公司，辽宁沈阳110168； 2.辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳110122） 摘要：分析先进制造特点及发展现状，介绍当前先进制造的特点，分析了先进制造技术中的关键技术，提出了先进制造技术在生产中的应用途径，为生产一线人员提供参考。 关键词：先进制造；绿色制造；关键技术 中图分类号：Ｆ２７３．１文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１２）０９－０１４６－０２收稿日期：2012-0611 作者简介：关伟（1978—），男，辽宁营口人，工程师，学士，从事机械加工方面研究。 146
先进制造技术及其发展 Xxxx （xx大学 xx学院江苏xx xxxxx） 摘要：对先进制造技术的起源、内涵进行了介绍。概述了先进制造技术(AMT)的体系结构和分类。提出先进制造技术向集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向的发展趋势。[1] 关键词: 先进制造技术；AMT；关键技术；发展；体系结构 Advanced Manufacturing Technology and It's Development Trend Abstract: Introduces the origin, connotation of advanced manufacturing technology. Briefly introduced the structure system, the classification,and the characteristic of Advanced.The paper predicts the tendency of AMT, which is developing toward the characteristics of integrated, flexible, latticing, informational, virtual, intelligent, green and global manufacturing. Key words: Advanced manufacturing technology; AMT; key technology; development; system structure 0 引言 先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集机械，电子，信息，材料，能源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术，它是发展国民经济的重要基础技术之一。先进制造技术是制造业为提高竞争力以适应时代的要求而形成的一个高新技术群，经过发展，已形成了完整的体系结构。先进制造技术是当今生产力的主要构成因素，是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的重要手段。尤其是一些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如果没有先进制造技术作为基础，是不可能实现的。自20世纪80年代末，国际上提出先进制造技术(AMT)的概念以来，以CAD／CAM技术、快速原型制造技术、柔性制造系统技术、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AMT在诸多国家和地区得到迅速的发展和广泛的应用，逐步实现了柔性化、自动化、敏捷化与虚拟化。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，使制造技术发生质的飞跃，制造生产模式发生了重大的改变。[2]
先进制造技术的内涵及特 点 This manuscript was revised on November 28, 2020
先进制造技术的内涵及特点 1．先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2．先进制造技术的特点 （1）先进制造技术的实用性先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。从先进制造技术的发展过程，从其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果，无不反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车制造、电子工业）的需求而发展起来的先进、适用的制造技术，有明确的需求导向的特征；先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。 （2）先进制造技术应用的广泛性先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程，覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生的整个过程。 （3）先进制造技术的动态特征由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术逐渐形成、不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的。反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特点；也反映在不同的国家和地区，先进制造技术有其本身重点发展的目标和内容，通过重点内容的发展以实现这个国家和地区制造技术的跨越式发展。 （4）先进制造技术的集成性传统制造技术的学科、专业单一独立，相互间的界限分明；先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型交叉学科。因此可以称其为“制造工程”。 （5）先进制造技术的系统性传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流和能量流。随着微电子、信息技术的引入，使先进制造技术还能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。一项先进制造技术的产生往往要系统地考虑到制造的全过程，如并行工程就是集成地并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系统方法。这种方法要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计的开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理等所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等。一种先进的制造模式除了考虑产品的设计、制造全过程外，还需要更好地考虑到整个的制造组织。 （6）先进制造技术强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁等基础制造技术，它是从传统的制造工艺发展起来的，并与新技术实现了局部或系统集成，其重要的特征是实现优质、高效、低耗、清
试卷 3.快速成型技术的主要优点包括成本低，制造速度快，环保节能，适用于新产品开发和单间零件生产等 4.光固化树脂成型（SLA）的成型效率主要与扫描速度，扫描间隙，激光功率等因素有关 5. 也被称为：3D打印，增材制造； 6.选择性激光烧结成型工艺（SLS）可成型的材料包括塑料，陶瓷，金属等； 7.选择性激光烧结成型工艺（SLS）工艺参数主要包括分层厚度，扫描速度，体积成型率，聚焦光斑直径等； 8.快速成型过程总体上分为三个步骤，包括：数据前处理，分层叠加成型（自由成型），后处理； 9.快速成型技术的特点主要包括原型的复制性、互换性高，加工周期短，成本低，高度技术集成等； 10.快速成型技术的未来发展趋势包括：开发性能好的快速成型材料，改善快速成形系统的可靠性，提高其生产率和制作大件能力，优化设备结构，开发新的成形能源，快速成形方法和工艺的改进和创新，提高网络化服务的研究力度，实现远程控制等； 11.光固化快速成型工艺中，其中前处理施加支撑工艺需要添加支撑结构，支撑结构的主要作用是防止翘曲变形，作为支撑保证形状； 二、术语解释 1.STL数据模型 是由3D SYSTEMS 公司于1988 年制定的一个，是一种为技术服务的三维图形文件格式。STL 文件由多个三角形面片的定义组成，每个三角形面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。stl 文件是在计算机图形应用中，用于表示三角形网格的一种文件格式。它的文件格式非常简单，应用很广泛。STL是最多系统所应用的标准文件。STL是用三角网格来表现3D CAD模型。STL只能用来表示封闭的面或者体，stl文件有两种：一种是ASCII明码格式，另一种是二进制格式。 2.快速成型精度包括哪几部分 原型的精度一般包括形状精度，尺寸精度和表面精度，即光固化成型件在形状、尺寸和表面相互位置三个方面与设计要求的符合程度。形状误差主要有：翘曲、扭曲变形、椭圆度误差及局部缺陷等；尺寸误差是指成型件与CAD模型相比，在x、y、z三个方向上尺寸相差值；表面精度主要包括由叠层累加产生的台阶误差及表面粗糙度等。 3.阶梯误差 由于快速成型技术的成型原理是逐层叠加成型，因此不可避免地会产生台阶效应，使得零件的表面只是原CAD模型表面的一个阶梯近似（除水平和垂直表面外），导致原型产生形状和尺寸上的误差。
?改革开放以来，国外大批的高精尖设备引入我国，许多重大工程装备造价十分昂贵，一旦出现损坏，使生产线中断。特别是进口设备，缺少备件，临时引进不仅价格昂贵，而且时间紧迫，不能保证及时生产，将造成重大的经济损失。因此，开展重大装备修复，发展快速、高效、精密的修复技术不仅具有广阔的市场需求，而且具有重大的经济效益和社会效益。 常规修复技术的种类很多，每种技术有其擅长之处，也有应用的局限性，而精密可控成形再制造的修复技术已成为重要发展方向。 近年来，国际上诞生了一门新兴技术—再制造技术（Refabricating Technology）。与以往修复技术不同，再制造技术是一种全新概念的先进修复技术，它集先进高能束技术、先进数控和计算机技术、CAD/CAM技术、先进材料技术、光电检测控制技术为一体，不仅能使损坏的零件恢复原有或近形尺寸，而且性能达到或超过原基材水平。由此形成了一门新的光、机、电、计算机、自动化、材料综合交叉的先进制造技术。文中介绍了激光再制造系统的组成、材料选择原则、多层熔敷后的效果及工业应用实例。 1 激光再制造系统构成 激光再制造技术的技术基础是激光熔敷。激光熔敷原本是一种表面强化技术，它不涉及零件精确成形问题。以激光熔敷为修复技术平台，加上现代先进制造、快速原形等技术理念，则发展成为激光再制造技术。它是以金属粉末为材料，在具有零件原型的CAD/CAM软件支持下，CNC （计算机数控）控制激光头、送粉嘴和机床按指定空间轨迹运动，光束与粉末同步输送，形成1支金属笔，在修复部位逐层熔敷，最后生成与原型零件近形的三维实体。 激光器：1～5kWCO2激光器，多模即可，或用0.4～2kWNd：Y AG激光器，多模即可。 光学系统：采用聚焦光束和宽带光束2种方法，宽带光束可使熔敷表面光滑平整，而且没有裂纹等产生。 送粉器：采用载气式或非载气式输送2种均可。非载气式送粉，粉末利用率高达90%，载气式仅30%～40%。在进行二维以下运动修复时，采用非载气式送粉可节省粉末，从而降低使用成本。 从光束与粉嘴相互运动关系来看，可分为一维、二维及三维修复。 红外温度监控系统： 在激光熔敷修复过程中，由于多层叠加，熔层表面温度会随高度增加而增加，在尖角处也会引起热量陡增。必须对熔池温度面进行实时监测，并将测温结果反馈给激光器和数控机床，控制激光器功率输出以及CNC机床的运动速度，以保持熔池温度稳定。其测温原理为：激光涂层吸收的能量EA，一部分用于熔化粉末Ep，一部分以热辐射的形式向外散出ER，一部分用于热传导ET，一部分用于与环境对流Ec，即： EA=Ep ER ET EC 根据黑体辐射定律和为维恩位移定律：λmT=2897.8μm·K，其中λm为光谱辐射极大值对应波长，T为绝对温度（K）。由此而进行双波长比色红外测温。采用双波长比色测温计，测温范围400～2000℃，精度系数±1%； 2 激光再制造与热喷涂冶金组织比较
再制造技术 再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业，它针对的是损坏或将报废的零部件，在性能失效分析、寿命评估等分析的基础上，进行再制造工程设计，采用一系列相关的先进制造技术，使再制造产品质量达到或超过新品。就是通过一系列工业过程,将废旧产品中不能使用的零部件通过再制造技术修复,主要以先进的表面工程技术为修复手段（即在损伤的零件表面制备一薄层耐磨、耐蚀、抗疲劳的表面涂层），使得修复处理后的零部件的性能与寿命期望值达到或高于原零部件的性能与寿命。 再制造的内容有在产品设计阶段，要考虑产品的再制造性设计。在产品的服役至报废阶段，要考虑产品的全寿命周期信息跟踪。在产品的报废阶段，要考虑产品的非破坏性拆解、低排放式物理清洗。要进行零部件的失效分析及剩余寿命演变规律的探索；要完成零部件失效部位的具有高结合强度和良好摩擦学性能的表面涂层的设计、制备与加工，以及对表面涂层和零部件尺寸超差部位的机械平整加工及质量控制等。再制造的研究内容非常广泛，贯穿产品的全寿命周期，体现着深刻的基础性和科学性。主要以先进的表面工程技术为修复手段。表面工程技术又包括：喷涂修复技术，电刷镀修复技术，激光修复技术，纳米表面工程技术。主要用于轴类及一些贵重零件修复技术。 需要独立解决的科学和技术问题：1、加工对象更苛刻主要有：锻焊、热处理、铣磨件尺寸差、残余应力、内部裂纹、表面变形等缺陷；2、前期处理更繁琐再制造的毛坯必须去除油污、水垢、锈蚀层及硬化层；3、质量控制更困难再制造毛坯寿命预测和质量控制，因毛坯损伤的复杂性和特殊性而使其非常困难；4、工艺标准更严格再制造过程中废旧零件的尺寸变形和表面损伤程度各不相同，必须采用更高技术标准的加工工艺。 表面工程技术：表面工程是一项系统工程:因为表面工程是以表面科学为理论基础，以表面和界面行为为研究对象，首先把互相依存、相互分工的零件基体与零件表面构成一个系统，同时又综合了失效分析、表面技术、涂覆层材料、预处理和后加工、表面检测技术、表面质量控制、使用寿命评估、表面施工管理、技术经济分析、三废处理和重大工程实践等多项内容。表面工程在不同领域的功能：机械类产品：提高零件表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗疲劳等性能。电子电器元件：提高元器件表面的电、磁、声、光等特殊物理性能。生物医学材料：提高人造骨骼等人体植入物的耐磨性、耐蚀性及生物兼容性。工艺品：提高耐蚀性和美观性。表面工程技术分为：表面改性，表面处理，表面涂覆，复合表面技术，纳米表面工程。（一）、表面改性：表面改性是指通过改变基质表面的化学成份以达到改善表面结构和性能的目的。例如：化学热处理、离子注入、渗氮、渗碳处理等。表面改性技术有：1、扩散渗入：非金属元素表面渗扩，金属元素表面渗扩，复合元素表面渗扩；2、离子注入：非金属离子注入，金属离子注入，复合离子注入；3、转化膜技术：电化学转换膜，化学转换膜，金属着色技术。（二）、表面处理：1、表面淬火处理：感应加热表面淬火，激光加热表面淬火，电子束加热表面淬火；2、表面变形处理：喷丸，辊压，孔挤；3、表面纳米加工技术。（三）、表面涂覆，在基质材料表面制备涂覆层，即表面涂覆是在基质表面上形成一种膜层。涂覆层的化学成分、组织结构可以和基质材料完全不同，它以满足表面性能、涂覆层与基质材料的结合强度能满足工况、经济、环境好为准则。如化学气相沉积（CVD)、物理气相沉积（PVD）热喷涂、堆焊等、电镀、化学镀等。（四）、复合表面工程技术，复合表面工程技术是对上述三类表面工程技术的综合运用。复合表面工程技术是在一种基质材料表面上采用了两种或多种表面工程技术，用以克服单一表面工程技术的局限性，发挥多种表面工程技术间的协同效应，从而使基质材料的表面性能、质量、经济性达到优化。（五）、纳米表面工程技术，纳米表面工程技术是充分利用纳米材料、纳米结构的优异性能，将纳米材料、纳米技术与表面工程技术交叉、复合、综合，在基质材料表面制备出含纳米颗粒的复合涂层或具有纳米结构的表
9-1/1 PKPM 设计软件在施工领域中的应用 [摘 要]工程施工现场布置的部分设施，为机械安装及检修过程中涉及的钢结构、混凝土、、、、调整、制作施工方案中的设计、计算提供理论依据，将方案编制过程中大量的计算、校核及出图从以前的烦琐手工操作解放出来；并可自动生成材料报表，进行工程量统计及概预算分析等工作。 [关键词] PKPM 钢结构 应力计算 优化设计 自动出图 材料表 方案编制 一、 软件介绍 PKPM 系列CAD 软件是一套集建筑设计、结构设计、设备设计、工程量统计和概预算报表等于一体的大型综合CAD 系统。 本系统装有先进的应力分析软件包，容纳了国内最流行的各种计算方法，如平面杆系、矩形及异形楼板、高层三维壳元及薄壁杆系、梁板楼梯及异形楼梯、各类基础、砖混及底框抗震分析等等。全部结构计算模块均按新的设计规范编制。 二、 应用实例（150t 试吊架设计） 1、概述 中山嘉明2×390MW 燃气—蒸汽联合循环机组工程每台机组主厂房各设置两台杭州华新双钩电动桥式起重机，起重能力分别为100/20t 及15t/3t 。试吊最大起重量为125t 。由于工期较紧，从其它工地调拔时间长、成本大，故设计150t 试吊架，利用现场边角料制作。经检验，该试吊架具有使用轻便、承载力大的特点。 2、设计前提 现场有从设备包装架上割除的废料如下：I18工字钢、H200*200*8*12型钢、[16槽钢及L75*75**8角钢各一批。由于设计承载力较大，利用现场材料进行单层设计无法实现。考虑双层，而双层受力元件多，属三维框架结构，要计算纵、横、垂直方向的受力及载荷的传导、变形及局部加强。人工手算工作量过大、算法过于复杂且容易忽略关键因素，带来安全隐患。采用PKPM 计算可以使设计者从烦琐的计算中解脱出来，专心应对重要因素。且PKPM 可自动对截面进行优化，设计成型后可自动出图及生成材料报表，进行工程量统计及概预算分析等工作，大大缓解设计者的工作量。
先进制造技术论文 学院：xxx 班级：xxx 姓名：xxx 学号：xxx 目录 ? ? ? ? ? ? ? 概述 摘要：随着我国制造业的的不断发展，先进制造技术得到越来越广泛的应用。介绍了先进制造技术和先进制造模式的内容和发展情况，从两种角度解释其结构特征和关系，并从各种不同角度展望先进制造技术和先进生产模式的发展前景及其趋势特征。 先进制造技术AMT(AdvancedManufacturingTecnology)是在传统制造的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。 当前的金融危机也许还会催生新的先进制造制造技术，特别在生产管理技术方面。先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。 可基本归纳为以下五个方面：
一、先进的工程设计技术 二、先进制造工艺技术 三、制造自动化技术 四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式 五、发展。 一、先进的工程设计技术 先进的工程设计技术包括众多的现代设计理论与方法。包括CAD、CAE、CAPP、CAT、PDM、模块化设计、DFX、优化设计、三次设计与健壮设计、创新设计、反向工程、协同产品商务、虚拟现实技术、虚拟样机技术、并行工程等。 （1）产品（投放市场的产品和制造产品的工艺装备（夹具、刀具、量检具等））设计现代化。以CAD为基础（造型，工程分析计算、自动绘图并提供产品数字化信息等），全面应用先进的设计方法和理念。如虚拟设计、优化设计、模块化设计、有限元分析，动态设计、人机工程设计、美学设计、绿色设计等等； （2）先进的工艺规程设计技术与生产技术准备手段。在信息集成环境下，采用计算机辅助工艺规程设计、即CAPP，数控机床、工业机器人、三坐标测量机等各种计算机自动控制设备设备的计算机辅助工作程序设计即CAM等。 二、先进制造工艺技术 （1）高效精密、超精密加工技术，包括精密、超精密磨削、车削，细微加工技术，纳米加工技术。超高速切削。精密加工一般指加工精度在10～μm（相当于IT5级精度和IT5级以上精度），表面粗糙度Ra值在μm以下的加工方法，如金刚车、金刚镗、研磨、珩磨、超精研、砂带磨、镜面磨削和冷压加工等。用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件加工，如精密丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工业中占有极重要的地位。 超精密加工是指被加工零件的尺寸公差为～μm数量级，表面粗糙度Ra值为μm 数量级的加工方法。此外，精密加工与特种加工一般都是计算机控制的自动化加工。 （2)精密成型制造技术，包括高效、精密、洁净铸造、锻造、冲压、焊接及热处理与表面处理技术。 （3）现代特种加工技术，包括高能束流（主要是激光束、以及电子束、离子束等）加工，电解加工与电火花（成型与线切割）加工、超声波加工、高压水加工等。电火花加工(Electricaldischargemachining(EDM)电火花加工electricsparkmachining)是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电蚀作用对工件进行的加工。能对任何导电材料加工而不受被加工材料强度和硬度的限制。可分为电火花成型加工(EDM)和电火花线切割加工(电火花线切割加工electricaldischargewire–cutting--EDW) 两大类。一般都采用CNC控制。 （4）快速成型制造（RPM).快速成形技术是在计算机控制下，基于离散堆积原理采用不同方法堆积材料最终完成零件的成型与制造的技术。从成型角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加而成。从CAD电子模型中离散得到点、面的几何信息，再与成型工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。 (5)先进制造工艺发展趋势 1）采用模拟技术，优化工艺设计； 2）成形精度向近无余量方向发展； 3）成形质量向近无“缺陷”方向发展； 4）机械加工向超精密、超高速方向发展； 5）采用新型能源及复合加工，解决新型材料的加工和表面改性难题； 6）采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制；
?????????*????＊?????激光再制造技术 激光再制造技术是一种全新概念的先进修复技术，它集先进的激光熔覆加工工艺技术、激光熔覆材料技术和其它多种技术于一体，不仅可以使损伤的零部件恢复外形尺寸，还可以使其性能达到甚至超过新品的水平，是重大工程装备修复 表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光使之与基体表面薄层一起熔凝的方法，在材料表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，以改善工件表面性能的工艺。 激光再制造主要工艺流程 ?电刷镀技术 电刷镀技术需要采用专用的直流电源设备，电源的正极连接镀笔作为刷镀时的阳极；电源的负极连接工件作为刷镀时的阴极。镀笔通常采用高纯度细石墨块作为阳极材料，石墨块外面包裹一层棉花和耐磨的涤棉套。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上移动，并保持适当的压力。在镀笔与工
件接触的部位，镀液中的金属离子在电场的作用下扩散到工件表面，并在表面获得电子被还原成金属原子，沉积结晶形成镀层，随着刷镀时间的增长，镀层增厚，从而达到镀覆及修复的目的。 ?纳米电刷镀技术 纳米电刷镀技术是在传统电刷镀技术的基础上发展起来的先进表面工程技术，通过把具有特定性能的纳米颗粒加入到电刷镀液中，从而得到含有纳米颗粒的复合电刷镀溶液，在刷镀过程中，复合镀液中的纳米颗粒在电场力的作用下或在络合离子挟持作用下与金属离子共同沉积在基体表面，获得纳米颗粒弥散分布的复合电刷镀层，进而提高装备零件表面性能。 纳米电刷镀溶液的制备是纳米电刷镀技术的关键和基础。镀液制备的关键是要解决纳米颗粒在盐溶液中团聚这一重大难题。 高能机械化学法是一种能有效地将纳米陶瓷颗粒分散在金属基质溶液中的复合分散方法。 ?纳米铜自修复技术 纳米铜自修复技术就是纳米铜粉作为润滑油添加剂时摩擦副出现“负磨损”现象形成的一种技术。 试验样品：铜粉颗粒直径20nm-80nm（0.5%质量），基础油为650SN。试验使用前用超声分散60min。 ?激光熔覆技术 激光熔覆技术是指在被涂覆基体表面上，以不同的添料方式放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面薄层同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低，与基体金属成冶金结合的涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等工艺性能的方法。 目前，有些亟待解决的难题，如残余应力、变形和裂纹等。 ?激光熔覆同步送粉技术 激光熔覆过程送粉方式：预置式和同步式。预置式是将熔覆材料在激光扫描前已沉积到基体表面，此方法难以满足制备全密度功能梯度材料、高柔性等诸多现代科技需求；同步式是在激光扫描基体表面同时将熔覆材料引入熔池，可克服预置式的不足。 同步送粉法分侧向送粉和同轴送粉。 （1）侧向送粉法是粉末流与激光束轴线之间存在一定夹角，即喷嘴置于激光束一侧。难题是扫描速度方向的变化会引起熔覆层形状与厚度的改变。 （2）同轴送粉法是粉末流与激光束都垂直于熔覆层表面，克服了侧向送粉的不足。实现方法有二，如下： ①典型同轴送粉。环形粉末流围绕垂直放置的单个激光束，并汇聚于粉末流焦点。粉末流有圆环锥形聚焦粉末流和对称聚焦粉末流。 ②光内送粉。环形激光束围绕垂直放置的单个粉末流，并与粉末流相交。 光内送粉将真正消除扫描方向性问题，提高粉末流稳定性。光粉耦合不受光束离焦量影响，精度高，操作容易。通过适当调节粉斑直径和聚焦光斑直径，不仅可实现光斑略大于粉斑工艺，还能完成轮廓法熔覆过程，大大增加粉末利用率、改善熔覆质量。
毕业设计论文 作者学号 系部机电学院 专业机电一体化技术 题目先进制造技术的应用与发展 指导教师 评阅教师 完成时间：2014 年4月26 日
毕业设计(论文)中文摘要
目录 1 绪论 (4) 1.1先进制造技术的概述 (4) 2 先进制造技术的现状 (5) 3 先进制造技术的应用 (6) 4 先进制造技术的应用举例 (7) 4.1在产品制造过程与工艺技术中的应用 (7) 5 先进制造技术发展展望 (8) 6 计算机集成制造系统 (10) 6.1 CIMS 系统的功能组成 (11) 6.2 CIMS 系统的技术优势分析 (11) 6.2.1保障和提高了新产品开发的质量 (11) 6.2.2 缩短了新产品的上市周期 (12) 7 加工技术 (12) 7.1 超精密加工的技术范畴 (12) 7.2 超精密加工的关键技术 (13) 7.2.1 主轴 (13) 7.2.2 直线导轨 (13) 7.2.3 传动系统 (14) 7.3数控技术（Numerical Control（NC）） (14) 7.3.1 数控技术是应用制造技术的基础和核心 (15) 7.3.2数控技术的推广应用给机械制造业带来了重大变革 (15) 结论 (16) 致谢 (16) 参考文献: (17)
1绪论 1.1先进制造技术的概述 先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology)，人们往往用AMT 来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，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。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。先进制造技术在传统制造技术的基础上融合了计算机技术、信息技术、自动控制技术及现代管理理念等，所涉及的内容非常广泛，学科跨度大。本书围绕先进制造技术的各主题，系统地介绍了各先进制造技术的基本知识、关键技术及其在实际中的应用等。制造技术是使原材料成为人们所需产品而使用的一系列技术和装备的总称，是涵盖整个生产制造过程的各种技术的集成。从广义来讲，它包括设计技术、加工制造技术、管理技术等三大类。其中设计技术是指开发、设计产品的方法；加工制造技术是指将原材料加工成所设计产品而采用的生产设备及方法；管理技术是指如何将产品生产制造所需的物料、设备、人力、资金、能源、信息等资源有效地组织起来，达到生产目的的方法。 具体地说, 先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果, 并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程, 以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。与传统的制造技术相比, 当代的先进制造技术以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。先进制造技术是生产力的主要构成因素, 是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务, 成为国民经济和科学技术赖以生存和发展
我国先进制造技术的发展现状 摘要：本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景。 关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。 1 当前制造科学要解决的问题 当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面： （1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间 (配置空间Configuration Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学
浅谈现代机械制造技术的新发展编辑条目06.26 关键字： 0.前言目前，随着电子、信息等高新技术的不断发展及市场需求个性化与多样化，世界各国都把机械制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，将其他学科的高技术成果引入机械制造业中。因此机械制造业的内涵与水平已今非昔比，它是基于先进制造技术的现代制造产业。纵观现代机械制造技术的新发展，其重要特征主要体现在它的绿色制造、计算机集成制造、柔性制造、虚拟制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和网络制造等方面。 1.现代机械制造技术的特征（1）机械制造科学是由机械、计算机、信息、材料、自动化等学科有机结合而发展起来的一门跨学科的综合科学，它随不同对象和时间而改变功能结构及信息系统。（2）柔性、集成、并行工作。现代机械制造系统具有多功能性和信息密集性，能够制造生产成本与批量无关的产品，能按订单制造，满足产品的个性要求。（3）制造智能化。能够代替熟练工人的技艺，具有学习工程技术人员多年实践经验和知识的能力，并用以解决生产实际问题。智能制造系统能发挥人的创造能力和具有人的智能和技能，强调以人为系统的主导者这一总的概念。在智能制造系统中，智能和集成并列，集成是智能的重要支撑，反过来智能又促进集成水平的提高。（4）设计与工艺一体化。传统的制造工程设计和工艺分步实施，造成了工艺从属于设计、工艺与设计脱离等现象，影响了制造技术的发展。产品设计往往受到工艺条件的制约，受到制造可靠性、加工精度、表面粗糙度、尺寸等限制。因此，设计与工艺必须密切结合，要以工艺为突破口，形成设计与工艺的一体化。（5）精密加工技术是关键。精密和超精密加工技术是衡量先进制造技术水平的重要指标之一。当前，纳米加工技术代表了制造技术的最高精度水平。（6）产品生命周期的全过程。现代制造技术是一个从产品概念开始，到产品形成、使用，一直到处理报废的集成活动和系统。在产品的设计中，不仅要进行结构设计、零件设计、装配设计，而且特别强调拆卸设计。使产品报废处理时，能够进行材料的再循环。节约能源，保护环境。（7）人、组织、技术三结合。现代制造技术强调人的创造性和作用的永恒性，提出了由技术支撑转变为人、组织、技术的集成；强调了经营管理、战略决策的作用。在制造工业战略决策中，提出了市场驱动、需求牵引的概念，强调用户是核心，用户的需求是企业成功的关键，并且强调快速响应市场需求的重要性。 2．现代机械制造技术的内容和发展方向 2.1 绿色制造（GM）绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。绿色制造是可持续发展战略在制造业中的重要体现。其目标是使产品在设计、制造、装配、运输、销售及使用的整个过程中努力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。要力求实现切削加工工艺的绿色化。目前这一绿色加工工艺主要集中在不使用切削液上，这主要是因为切削液既污染环境和危害工人健康，又增加资源和能源的消耗。而干切削和干磨削一般是大气氛围中(氮气中、冷风中或采用干式静电冷却技术)不使用切削液进行的切削。不过对某些加工方式和工件组合，完全不使用切削液的干切削和干磨削在实际中很难实现，故又出现了使用极微量润滑(MQL)的准干切削。目前，在欧洲的大批量机械加工中，已有10％～15％的加工使用了干切削和准干切削。 2.2 计算机集成制造（CIM）CIM就是通过计算机实现信息集成，实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益，使企业能够持续稳定的发展。随着计算机的普及应用，计算机集成制造已成为规模生产的主要科技，企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理直至售后服务是一个不可分割的整体，需要统筹考虑，集成制造主要指：（1）人员集成，管理者、设计者、制造者、保障者(负责质量、销售、采购、服务等的人员)以及用户应集成为一个协调整体。（2）信息集成，产品生命周期中各类信息的获取、表示、处理和操作工具集成为一体，组成统一的管理控制系统。特别是产品信息模型（PIM：Product Information