先进制造系统第三章
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概述第一章先进制造技术的特点:先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性、动态性。
、1先进制造技术分为三个技术群:主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。
、23、主体技术:面向制造的设计技术群(1)产品、工艺设计(2)快速成形技术(3)并行工程制造工艺技术群:(1)材料生产工艺(2)加工工艺(3)连接与装配(4)测试和检测(5)环保技术(6)维修技术(7)其他支撑技术:(1)信息技术(2)标准和框架(3)机床和工具技术(4)传感器和控制技术4、先进制造技术研究的四大领域:(1)现代设计技术(2)先进制造工艺技术(3)制造自动化技术(4)系统管理技术4、美国的先进制造技术发展概况P10美国先进制造技术发展概况:美国政府在20 世纪90 年代初提出了一系列制造业的振兴计划,其中包括“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。
先进制造技术计划美国的发展目标:1、为美国人创造更过高技术、高工资的就业机会,促进美国经济增长。
2、不断提高能源效益,减少污染,创造更加清洁的环境。
3、使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力,保持美国的竞争地位。
4、使教育系统对每位学生进行更有挑战性的教育。
5、鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量作为核心目标三个重点领域的研究:1、成为下一代的“智能”制造系统2、为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成的工具3、基础设施建设第二章柔性制造系统(FMS)技术1、柔性制造系统(FMS)的特点:(1)主要特点:柔性和自动化(2)设备利用率高,占地面积小(3)减少直接劳动工人数(4)产品质量高而稳定(5)减少在制品库存量(6)投资高、风险大,开发周期长,管理水平要求高2、FMS与传统的单一品种自动生产线(即刚性自动生产线,其物流设备和加工工艺是相对固定的,只能加工一个零件,或加工几个相互类似的零件)缺点:改变加工产品的品种,刚性自动线做较大改动,投资和时间方面耗资大,难以男足市场要求。
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154min 10~10---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。
第一章制造业与先进制造技术1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念,比较广义制造与狭义制造的概念。
制造:把原材料加工成适用的产品。
制造系统:制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品(含半成品)的有机整体,称为制造系统。
制造系统还有以下三方面的定义:制造系统的结构定义;制造系统的功能定义;制造系统的过程定义。
制造业:是将制造资源(物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等),通过制造过程,转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业。
它涉及到国民经济的许多部门,是国民经济和综合国力的支柱产业。
制造技术:是完成制造活动所需的一切手段的总和,制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。
狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。
广义制造与狭义制造相比,制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。
在范围方面,制造涉及的工业领域远非局限于机械制造,而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。
在过程发面,广义制造不仅指集体的工艺过程,而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。
1-2 试简述制造技术的发展历程。
制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。
纵观近两百年制造业的发展历程,影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。
人类科学技术的每次革命,必然引起制造技术的不断发展,也推动了制造业的发展。
另一方面,随着人类的不断进步,人类的需求不断变化,因而从另一方面推动了制造业的不断发展,促进了制造技术的不断进步。
两百年来,在市场需求不断变化的驱动下,制造业的生产规模沿着“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产;在科技高速发展的推动下,制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展,与之相适应,制造业的资源配置沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。
第一章先进制造系统总论1、理解制造的概念?从“制造过程”上来看,制造的含义有狭义与广义之分。
(1)狭义制造。
又称为“小制造”,是指产品的制作过程。
或者说,制造是使原材料在物理性质和化学性质上发生变化而转化为产品的过程。
(2)广义制造。
又称为“大制造”或“现代制造”,它是指产品的全生命周期过程。
广义制造包含了4个过程:1)概念过程(产品设计、工艺设计、生产计划等);2)物理过程(加工、装配等);3)物质(原材料、毛坯和产品等)的转移过程;4)产品报废与再制造过程。
2、简述制造业的发展历程。
制造业的发展可以分为3个时代:古代制造业的发展、近代制造业的发展、现代制造业的发展3、制造业是“夕阳产业”吗为什么制造业是发展现代物质文明的基础,是国防安全的保障;是国民经济的主体和支柱,是国家工业化、现代化建设的动力源;是技术进步的主要舞台,是在国际竞争中取胜的法宝。
那种人为“现在已进入新的经济时期,制造业已经成为夕阳产业可不予重视”的观点和“非物质经济已成为主导”的提法是完全错误的。
从整体上说,只有“夕阳产品”、“夕阳技术”,而没有“夕阳产业”。
制造业是“永远不落的太阳”。
4、产品生命周期的概念。
产品全生命周期是指一个产品从构思到出生从报废到再生的全过程。
5、中国制造业面临的最主要的问题是什么?试剖析其原因。
有以下三种问题:(1)制造系统的问题。
1)劳动生产率及工业增加值率低;2)我国制造业处于全球产业链的低端;3)技术创新能力十分薄弱。
4)制造业的结构不尽合理。
(2)制造模式的问题.。
1)企业体制的不适应;2)经营理念的不适应;3)生产管理手段的不适应;4)企业组织结构的不适应。
(3)制造技术问题。
1)设计技术;2)制造工艺与装备;3)制造过程自动化。
原因:1、资源和环境的约束;2、缺乏自主知识产权的技术和品牌以及面向全球市场的销售渠道;3、原材料和劳动力价格的上涨,使得中国制造业的成本急剧上升;4、人民币汇率大幅升值,导致外贸出口成本上涨。
第一章绪论1.制造(Manufacturing): 制造时一种将物料、能源、资金、人力资源、信息等有关资源, 按照社会的需求, 转变为新的、有更高应用价值的有形物质产品和无形软件、服务等产品资源的行为和过程。
【运用制造资源(设计方法、工艺、设备和人力等)将材料“转变”为有用的物品的行为和过程】2.制造系统(Manufacturing System): 制造过程及其所涉及的硬件(涉及人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置)以及有关的软件(涉及制造理论、制造工艺、制造方法和制造信息等), 组成了一个具有特定功能的有机整体, 称之为制造系统。
【由制造过程及其所涉及的硬件及软件组成的一个具有特定功能的有机整体】3.制造技术(Manufacturing Technology): 制造技术则是按照人们所需的目的, 运用知识和技能, 运用客观物质工具, 使原材料转变为产品的技术总和。
也可以说是完毕制造活动所需的一切手段的总和。
4.制造业(Manufactury): 制造业是所有与制造活动有关的实体或公司机构的总称。
5、先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology,AMT):是传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术与科学管理等多学科先进技术的综合, 并应用于制造工程之中所形成的一个学科体系。
6、先进制造技术分为三个技术群: 主体技术群(涉及面向制造的设计技术群和制造工艺技术群)、支撑技术群、制造基础设施。
第二章先进设计技术1.反求工程: 反求工程技术是消化吸取并改善国内外先进技术的一系列工作方法和技术的总和。
2.反求工程技术的研究对象重要可分为实物、软件、影像三大类。
3、反求工程的过程:反求过程的基本环节: 获取数据、建模方案制定、数据预解决第三章先进制造工艺技术1.特种加工工艺: 特种加工工艺是运用化学、电化学、物理(声、光、热、磁)等方法对材料进行的加工工艺。
2、快速成形工艺:快速成型工艺是直接根据产品CAD的三维实体模型数据, 经计算机解决后, 将三维模型转化为许多平面模型的叠加, 再通过计算机控制, 制造一系列平面模型并加以联结, 形成复杂的三维实体零件。
3.1引言我们在创造历史的观点,历史,将在世界人民的未来扮演重要的角色。
改变一般被认为是渐进的。
然而,突然而迅速的变化,我们在过去的几年中看到的,或是具体的,在新的科学和技术的进步,已经非常明显,这些都会影响我们的想法,我们的工作方式,我们的互动,特别是我们的制造。
两个最重要的变化是:全球化和快速变化,它(信息技术)。
我们生活在信息时代。
我们可以坐在家里得到的信息在世界上的事件。
电视是有限维。
电脑已成为无穷维。
的地方,你可以访问和丰富的信息,你可以得到的事情你可以完成多种数量已经达到惊人的比例已经。
互联网技术的出现和发展以及相关的服务器已经为我们通过信息高速公路铺平了道路。
让我们先来分析变化的基本骨干,即信息技术。
进步是多方面的硬件和软件。
计算机变得越来越强大,越来越灵活。
进化是从20世纪50年代的简单数据处理机器的知识处理系统。
软件和硬件的进步是非常重要的。
一些如互联网发展,万维网服务器,数字图书馆,互动学习工具,虚拟教室和多媒体,等,给人们的日常生活中不用制造它们的重要性应力。
知识就是力量,这是有利于储存,处理和传输知识。
这将极大地影响人们的生产方式,教育市场。
P29现在让我们来观察全球化进程。
社会已经从一个封闭的市场,一个封闭的制造场所开放。
它不再需要有集中的生产设施。
该功能可以分布。
设计可以在法国完成,制造可以在墨西哥,印度尼西亚或其他国家的成本可能会保持在较低水平;生产计划可以在美国发展;营销策略在香港和中国大陆生产的部分服务。
这样一个全球化导致政府之间的跨文化对话,企业,社会,最重要的是个人。
我们的制造业者都集中在制造过程中,材料和方法。
虽然这些仍然是极其重要的,它变得越来越明显,我们也需要关注额外的动力,是由于全球化和信息爆炸,2。
我们需要意识到采购,生产和销售与反馈是在全球化过程中制造生命周期的主要成分。
我们需要到达随着环境约束实现的经济原因。
这是我们模型的全球化过程和使用的数据到决策的必要。
第三章3-1描述先进制造工艺的发展与特点。
发展:(P59~60)1、制造加工精度不断提高2、切削加工速度迅速提高3、新型工程材料的应用推动了制作工艺的进步和变革4、自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效率5、零件毛坯成形在向少无余量发展6、优质清洁表面工程技术的形成和发展特点:(P60)优质、高效、低耗、洁净、灵活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。
1、受迫成形,它是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,如铸造、锻压、粉末冶金和高分子材料注射成形等工艺方法就属于这一类。
2、去除成形,是将一部分材料有序地从基体中分离出去的成形方法,如传统的车、铣、刨、磨切削加工以及电火花、激光切割等特种加工工艺方法。
3、堆积成形,是运用合并与连接等手段,将材料有序地合并堆积起来的成形方法,如快速原型制造、焊接等,这种成形方法又称添加成形。
(P60)3-3阐述所学习掌握的几种精密洁净铸造成形工艺。
1、精确铸造成形技术(1)自硬砂精确砂型铸造(2)高紧实砂型铸造(3)消失模铸造(4)特种铸造技术2、清洁(绿色)铸造技术3、铸造过程计算机模拟(P60~62)3-4阐述所学习掌握的几种精确高效金属塑性成型工艺。
1、精密模锻工艺2、超塑性成形3、精密冲裁工艺(1)光洁冲裁(2)负间隙冲裁(3)带齿圈压板精冲4、辊轧工艺(1)辊轧工艺(2)碾环轧制(P62~66)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?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、异常高的伸长率现象。
目前金属超塑性主要有等温模锻、挤压、气压成形。
真空成形、模压成形等工艺手段获得。
(P63)3-6目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术?近年来在高分子材料注射成形工艺中出现了许多新的先进技术,如以组合惰性气体为特征的气辅成形、微发泡成形等;以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、折射压制成形、表面贴和成形等;以组合模具移动加热等过程为特征的自切浇口成形、模具化合成形、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。