先进制造技术(课)

合肥联合大学学报18年第2期

传统制造技术与先进制造技术

王季棍

摘要本文分析了传统制造技术的特征及其变革,讨论了先进制造技术出现的背

景、基本概念及其特点,提出我国近期机械制造技术发展思路。

关键词先进制造技术市场竟争动态多变市场

一、传统制造技术及其变革

传统的机械制造已有很久的历史,它对人类的生产和物质文明起了极大的作用。例如十

八世纪七十年代瓦特发明了蒸汽机,但由于制造不出高精度的蒸汽机气缸,无法推广应用石直

到有人制造出和改进了气缸锉床,解决了蒸汽机主要部件的加工工艺,才使蒸汽机获得广泛应用,引起了世界性的第一次产业革命。

传统的机械制造是以机械制造中的加工工艺问题为研究对象的一门应用技术学科。它是

各种机械制造方法和过程的总称。它是结合生产实际,利用各种基础理论知识,如数学、物理、

力学、机械原理和金属切削原理等进行分析对比,找出客观规律,解决生产制造工艺间题的学

科。

传统的机械制造具有一定的局限性,它表现在以下方面:

1传统机械制造局限在加工工艺范围,主要解决产品在制造过程的一些问题,如原材料、

毛坯制造、机械加工(热处理)、机器装配等,学科单一。

2传统机械制造的一些问题都是围绕着企业的生产类型的不同而展开的。也就是受“批晕法则”的制约。企业分成为大批大量生产的企业、成批生产的企业,单件、小批生产的企业。

不同生产类型的企业,它们在设计、制造和管理方面有着不同的特点,也就是说它们的生产方

式和生产手段取决于生产类型。

3传统机械制造比较多的注意先进的或功能齐全的机床和设备,而对于生产的组织与管

理、组织与技术、人的创造性和人的作用等注意不够。

4传统机械制造的研究都是从产品的质量、生产率和成本三方面出发的,而对市场的竞争考虑较少以及如何尽快向市场提供产品、缩短生产周期和交货期注意不够。

由于,传统制造技术存在着上述的各方面问题,已经不适应当今制造技术发展的要求。近30年来随着科学技术的进步,微电子技术、光电子技术、计算机技术已经得到广泛的应用,社

学术论坛　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＯＹ　

先进制造技术课程教学方法研究①　

贾晨辉　马文锁　任小中　（河南科技大学机电工程学院　河南洛阳４７１　００３）　

摘要：针对先进制造技术课程特点及其教学内容，探讨了课程教学内容的优化问题，提出了该课程应该采用的教学方法和教学手段。　教学实践表明，本文所提出的措施，对于在有限的教学学时内确保课程教学质量，培养学生的综合运用和创新能力具有一定的借薹意义　关键词：先进制造技术　课程　教学方法　教学内容　中图分类号：Ｇ　６　４　２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２－３　７９１（２００９）０８（ｂ）一０１”一０１　

先进制造技术是集机械、电子、信息、　

材料和管理等学科于一体的一种综合性、　

复合型技术，这对先进制造技术课程的教　学提出了新的挑战。在传统工程教育体制　

下，教学模式多以课堂讲授为主，缺乏结合　

实际的案例式教学、综合性教学，这种状况　

造成了高等教育难以满足先进制造技术发　

展对实用性人才的需求。因此必须针对先　

进制造技术的特点，优化其教学内容，将教　学手段、教学方法和课堂教学结构有机地　

融为一体，以满足制造业发展对人才的需　

求。　

１先进制造技术的特点及其主要内容　

先进制造技术具有以下特点。　

（１）先进制造技术是一项综合性技术，　特别强调计算机技术、信息技术和现代管　

理技术在制造中的综合应用，特别强调人、　

技术、管理的有机结合。　（２）先进制造技术是一项动态发展技术，　

它要不断地吸收和利用各种高新技术成果，　

并将其渗透到制造系统的各个部分和制造　

活动的整个过程，使其不断趋于完善。　

（３）先进制造技术是面向工业应用的技　术，重在全面提高企业的竞争力。　

（４）先进制造技术强调环保，突出能源　

效益，重视产品的回收和再利用，符合可持　

续发展的战略。　

先进制造技术所涉及的学科门类多，　涵盖的内容广泛，主要教学内容包括…：现　

代设计技术；先进制造工艺；制造自动化技　

术；现代生产管理技术和先进制造生产模　

第三章课后习题

3-2 有哪几类零件成形方法？列举这些成形方法各自工艺内容。

答：依据材料成形学观点，从物质组成方式可把机械零件成形方式分为如下三类型：

① 受迫成形：利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法。

② 去除成形：运用分离的办法，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体中分离出去而成形的办法。

③ 堆积成形：它是运用合并与连接的办法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆积起来的成形方法。

3-5 什么是超塑性？目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得？

答：超塑性是指材料在一定的内部组织条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部环境条件（如温度、应变速率等)下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。超塑性的特点有大延伸率，无缩颈，小应力， 易成形。

金属的超塑性主要有两种类型：

1）细晶超塑性，又称组织超塑性恒温超塑性，其超塑性产生的内在条件是具有均匀、稳定的等轴细晶组织，晶粒尺寸常小于10μm；外在条件是每种超塑性材料应在特地的温度及速度下变形，一般应变速率在154min10~10范围内，要比普通金属应变速率至少低一个数量级。

2）相变超塑性，又称环境超塑性，是指在材料相变点上下进行温度变化循环的同时对式样加载，经多次循环式样得到积累的大变形。

3-6 目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术？

答： 目前在高分子材料注射成形工艺中的先进技术有：

以组合惰性气体为特征的气辅成型、微发泡成型等；

以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、注射压制成形、表面贴合成形等；

以组合模具移动或加热等过程为特征的自切浇口成形、模具滑合成形、热流道模具成形等；

以组合取向或延伸过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。

3-11 在怎样的速度范围下进行加工属于高速加工？分析高速切削加工所需解决的关键技术。

答：超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。它是提高切削和磨削效果以及提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。其显著标志是使被加工塑性金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某一域限值，开始趋向最佳切除条件，使得被加工材料切除所消耗的能量、切削力、工件表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量等明显优于传统切削速度下的指标，而加工效率则大大高于传统切削速度下的加工效率。

科技信息　。高校讲坛ｏ　２０１０年第１７期　

浅谈先进制造技术课程教学　

胡敏　（中原工学院　河南郑州４５０００７）　【摘要】针对先进制造技术课堂教学存在的问题，提出精选教材、优化教学内容，采用提问式的启发教学方法，并应用多媒体技术进行辅　助教学，从而提高课程教学效果。　【关键词】先进制造技术；教学内容；教学方法；多媒体技术　

制造业是一个国家经济发展的支柱，是国民经济收入的重要来　源。无论是工业发达的国家．还是新兴工业国家。制造业在国民经济中　都一直处于十分重要的地位。制造技术则是制造业的技术支柱。是一　个国家科技水平的综合体现。制造技术的发展是一个国家经济持续增　长的根本动力。世界上各个国家在经济上的竞争。可以说主要是制造　技术的竞争，因而各国政府都非常重视制造技术的研究。随着计算机、　微电子、信息和自动化技术的迅速发展，２０世纪末期制造业开始经历　一场新的技术革命。美、日等发达国家相继提出了先进制造技术的新　概念。先进制造技术已成为各国经济发展、满足人民１日益增长需要以　及加速高新技术发展和实现国防现代化的主要技术支撑。目前众多高　校机械类专业都相继开设了先进制造技术课程。这门课程对拓宽学生　专业视野和适应现代制造企业需求起到了重要作用。　１　先进制造技术课程的主要内容　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、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。它是一门综合　性、交叉性的前沿学科和技术，内容涉及制造业生产、经营管理、设计、　制造、市场的各个方面，是关系到将科技成果转化为现实生产力，是提　高综合国力的关键技术。根据先进制造技术的功能和研究对象．其主　要内容归纳如下：　１．１　现代制造工程设计技术包括计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅　助工艺过程设计（ＣＡＰＰ）、优化设计、可靠性设计、并行设计（ＣＥ）、绿色　设计等。　１．２现代制造工艺技术包括精密与超精密加工技术、特种加工技　术、高速加工技术、快速成型技术等。　１３先进制造的理念和模式包括敏捷制造（ＡＭ）、智能制造（ＴＭ）、虚　拟制造（ＶＭ）、精益生产（ＩＪＰ）、柔性制造系统（ＦＭＳ）、计算机集成制造系统　（ＣＩＭＳ）等。　１．４现代生产管理技术　包括物料需求计划（ＭＲＰ）、制造资源计划　（ＭＲＰＩＩ）、企业资源计划（ＥｒｉＰ）、准时生产ＵＩ　等。　由此可见，先进制造技术涉及的内容广泛，综合性强、理论性强，　这就要求学生在学习本课程之前必须学好高等工程数学、力学、机械　设计基础、测试技术、机械制造工艺学、电工电子学、控制工程、计算机　技术及管理学，获得必要的基础理论。　２先进制造技术课程教学中应注意的问题　由于先进制造技术这门课程授课内容比较多，并且有些内容比较　抽象，连贯性不强；加之，实验设备大多处于空缺，授课内容与实践联　系不紧密等原因，在学习过程中不可避免地产生一些困难．严重影响　和制约了学生学习的积极性。根据多年的教学实践．笔者认为要上好　先进制造技术这门课，除了教学中精心设计教案、及时分析教学过程　中出现的问题找出解决办法，勤与学生交流沟通．虚心向老教师学习、　请教外，应注意以下方面的问题。　２．１　精选教材、按照培养目标优化教学内容　教材是教学工具，是学　生获取知识的主要来源。先进制造技术的发展是十分迅速的，教材版　本很多，大部分教材的内容都比较陈旧，没有什么根本性的变化，更别　说及时反映先进制造技术发展的动态。在这种状况下，应该根据专业　的要求，根据社会的要求，根据学生的要求，精选出一本顺应时代发展　的教材。本课程的培养目标是使学生熟悉国内外先进制造技术前沿，　开阔学生思维，拓宽知识面，掌握先进的方法，培养学生创新思维和工　程实践的能力。根据上述培养目标，可以对现有的教学内容进一步优　化完善，适当删减或压缩一些不重要的或仅限于了解的内容。先进制　造技术课程涉及现代制造领域的各个方而，从产品市场调研到产品设　计，从制造自动化到生产管理及制造模式，从产品的销售到产品的回　收，它的部分内容不可避兔地会与其它课程存在交义现象。例如计算　机辅助设计（ＣＡＤ）、优化设计、绿色设计与制造、精密与特种加工技术　等作为一门独立课程已做过教学安排，因而在先进制造技术课程教学　中就不用再讲。而对于柔性制造系统（ＦＭＳ）、快速原型制造技术（ＲＰＭ），　并行工程（ＣＥ）等由于在企业中都得到了越来越都得到广泛的应用，这　部分内容应重点详细的介绍。　２．２采用提问式的启发教学填鸭式教学方法是满堂灌，老师讲。学　生记，学生依赖教师，这样就不能很好地调动学生的积极性，激发不出　学生对专业课的学习兴趣。而采用提问式的启发教学是师生共同参　与、相互交流、相互促进的互动式教学方法。古人云：学起于思．思源于　疑。疑问是思考的动力和获取知识的起点。教师适时提出难易适度、新　颖有趣的问题．可以提高学生的学习兴趣，促使他们积极思维，并享受　到通过积极思维后解疑释惑的乐趣。这种教学方法要求在备课时根据　教学内容的重点和难点提出问题．要简单、准确地表述问题；课堂提问　要抓住适当的时机，以适当的语速、语调和重音把问题表述清楚；提问　之后不要立即让学生回答。给学生留下适当的思考时间．并根据学生　思考的情况进行启发诱导。提问式的启发教学使学生成为课堂的主　体．教师的作用在于积极启发学生运用已有的知识和经验感知新知　识，让他们自己探索新知识、概括特点；诱导学生的思维，使学生跟着　教师的思路，积极主动地思考、分析问题，最终解决问题。例如，在介绍　并行工程（ＣＥ）时，首先对传统产品开发过程即串行开发模式的概念提　问，检查学生对已学知识掌握的情况；让学生分析讨论这种开发模式　的优缺点，给予学生充分发表自己见解和表现自己能力的机会；针对　串行开发模式的缺点，提问导人并行工程的概念；将并行开发模式的　特点转化为问题。通过与串行开发模式的比较，组织学生在课堂上讨　论，让学生通过讨论得出结论。实践证明，这种提问式的启发教学方法　能够引起学生的注意，激发学生的学习责任感，调动学生学习的积极　性；有许多概念，学生在听讲时觉得无可非议，但一经提问，就会发现　并非如此，从而促进学生的思考，加深对问题的理解；同时提问能够引　起回忆，促进复习，架起新旧知识联系的桥梁，从而改善学生的认知结　构，巩固所学知识；最后通过提问也可以发现学生的学习和教师的教　学中存在的缺陷。实现对教学的及时调控。　２．３应用多媒体教学．提高学生的学习积极性传统教学离不开教　师、粉笔、黑板和简陋的幻灯机。课堂上．老师根据教材内容给学生讲　解，配以黑板板书。学生看书、听课和抄笔记。学生接收到的信息只有　文字和老师的语音。将多媒体信息技术融于先进制造技术的课堂教　学，利用其图文并茂、声像并举、能动会变、形象客观的特点为学生创　设各种情境，可激起学生各种感官的参与，调动学生强烈的学习欲望，　拓宽学生思维空间。例如，在介绍虚拟装配时，产品的装配过程可用　ｆｌａｓｈ动画的形式播放。此时动画展示代替了死板的平面图形，不但可　以缩短学生的理解时间，提高教学效率，而目生动形象的动画、清晰的　视觉形象能有效地加深学生的记忆，提高教学质量．同时也解决了学　生空间想象能力差，学生学习困难的问题。另外，也可以播放一些相关　的实况录像，进一步加深学生对知识的理解，激发他们的学习兴趣和　学习积极性。对于一些平常无法见到的设备及其相关资料可以通过图　片资料向学生展示，开阔学生的视野。最后采用多媒体教学，还可以增　加教学信息量。在制作课件时可以查阅并引进大量相关资料。极大地　丰富了学生的知识面。　（下转第１４９页）