21世纪的先进制造技术
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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。
先进制造技术的主要内容摘要:在世界经济一体化的进程中,制造技术不断汲取、渗透和融合计算机、信息、自动化、材料、生物及现代管理等方面的成果,使传统意义上的制造技术有了质的飞跃,形成了现代先进制造技术的新体系,并使产品技术、制造、检测、管理和市场开发、销售、使用、服务乃至回收等全生命周期各个环节的活动纳入先进制造范畴,以便从整体和全局上提升制造企业对动态和不可预测市场环境的适应能力和竞争能力,实现优质、高效、低耗、敏捷和绿色制造,取得更大的社会和经济效益。
关键词:现代设计技术先进制造工艺与装备柔性自动化制造技术与装备现代制造管理技术与系统正文:先进制造技术在传统制造技术基础上不断吸收机械,电子,信息技术,材料,能源和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,乃至回收的全过程,以实现优质,高效,低耗,清洁,灵活的生产,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总称。
也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
日本率先采用新的制造技术及管理理念,使其制造业成为公认的世界之最。
20世纪80年代初期,美国一批有识之士在对美国的制造业的衰退进行了深刻反省后,提出了发展先进制造技术,以促进美国的制造业得竞争力和国民经济快速发展。
先进制造技术这一全新概念的提出,立即受到世界各国政府、企业界和学术界的高度重视,并将其称之为面向21世纪的技术。
因为先进制造技术的主要特征是强调实用性,它以提高企业综合经济效益为目的,所以被认为是提高制造业竞争能力的主要手段,对促进整个国民经济的发展有着不可估量的影响。
随着个性化与全球化市场的形成,信息、微电子、生物等高新技术在不断发展,世界制造科技四大发展趋势是绿色制造、高新技术、信息化和极端制造。
因此,目前先进制造技术的研究与实践领域主要涉及现代设计技术、先进制造工艺与装备、柔性自动化制造技术与装备、现代制造管理技术与系统等四大部分。
一、现代设计技术产品设计是制造业发展的灵魂,是产品全生命周期的前期工序,设计质量和水平直接关系到产品的功能、性能、环保性、可制造性、质量、竞争力、经济性和社会效益。
论述先进制造技术的形成和发展特点论述先进制造技术的形成和发展特点机械制造及其⾃动化1 先进制造技术的提出背景科学技术进步和社会需求个性化、多样化的发展,使现代制造业市场出现了前所未有的买⽅化、国际化的⼤趋势,传统的制造技术和制造模式已⽆法适应现代制造环境的严峻挑战。
20世纪70年代,美国许多学者提出美国已进⼈“后⼯业化”社会,⼒图把经济发展的重⼼从制造业转向服务业等第三产业,导致了美国科技优势和经济竞争⼒的衰退。
在某些⼯业领域诸如家电、汽车和机器⼈等产品⽅⾯的市场竞争⼒⼀度明显下降,并有相对落后于⽇本和德国等国家的危险趋势。
20世纪90年代初开始,克林顿政府发起了振兴美国经济计划,突出了现代装备制造业的⽀撑作⽤,强调了技术创新及其成果转化,提出了增强产品市场竞争⼒的关键是发展“先进制造技术”(Advanced Manufacturing Technology,简称AMT)的新观点和新概念。
之后,⽩宫科技政策办公室发表的国家关键技术报告中有四项涉及先进制造技术领域,即柔性计算机集成制造、智能加⼯设备、毫纳⽶级制造、系统管理技术。
⾯对21世纪国际经济竞争⽇益激烈的形势,美国、⽇本、西欧、新加坡等发达国家和地区以及部分新兴⼯业国都把需投⼊⼤量资⾦的先进制造技术及其系统的开发列为国家的重点发展领域[1]。
2 先进制造技术的形成制造业是现代国民经济和综合国⼒的重要⽀柱[2],其创造了国民⽣产总值的1/3,⼯业⽣产总值的4/5,提供了国家财政收⼊的1/3。
由此可见,制造技术的⽔平将对⼀个国家的经济实⼒和科技发展的⽔平产⽣重要的影响。
制造技术尤其是先进制造技术将主宰⼀个国家的命运,因⽽,各国政府都⾮常重视先进制造技术的研究和发展。
美国提出先进制造技术提出后,同时,以计算机为中⼼的新⼀代信息技术的发展,推动了制造技术的飞跃发展,逐步形成了先进制造技术的概念。
先进制造技术在现代制造战略的指导下,不断吸取计算机、信息、⾃动化、新材料和现在传统管理技术,将其综合应⽤于产品的研究与开发、设计、⽣产、管理和市场开发、售后服务,同时能取得社会经济效益的综合技术。
先进制造技术与高端制造的结合一、先进制造技术先进制造技术(AMT)是以人为主体,以计算机技术为支柱,以提高综合效益为目的,是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统管理技术等方面最新的成果,并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程,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的前沿制造技术的总称。
二、高端制造“高端制造”即处于制造业价值链的高端环节,具有技术含量高、资本投入高、附加值高、信息密集度高,以及产业控制力较高、带动力较强的特点。
发展高端制造业,重点是装备制造业,制造业中的高新技术与先进管理模式基本体现在装备制造业,制造业中利润空间最大的部分也是装备制造业。
装备制造业代表着整个制造业的走向,决定着整个制造业的水平。
其中包括重型机械、船舶、飞机、发电设备、大型锅炉、冶金机械、矿山机械、专用设备等大型装备生产厂家。
三、高端制造与先进制造技术的结合由于“高端制造”处于制造业价值链的高端环节,涉及到新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络都与先进制造技术存在相辅相成的关系。
例如,风机装备、核电装备、冶金设备、环保装备、电子设备都属于高端制造的范畴,而这些设备的设计和制造都离不开先进制造技术。
高端制造业的高端部分离不先进的制造技术,先进制造技术是各项工业技术、信息技术及各类新兴技术进步的前提,它的发展直接关系到各个行业的产业升级、生产能力提高。
高端制造与先进制造技术的结合要从两个方面入手:一、高端制造与先进制造主体技术群的完美结合,由于新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间与产品设计技术和工艺技术密切相关,所以新产品研发过程中可以采用一系列先进的制造技术,包括制造工程设计技术、物料处理方法和设备技术、现代制造系统管理技术和提供理论基础的支撑技术。
主要由三方面构成:(1)计算机辅助产品开发与设计。
例如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助工艺设计(CAPP)、并行工程(CE)等;(2)计算机辅助制造与各种计算机集成制造系统。
论21世纪机械制造技术发展趋势及重点发展方向摘要:机械制造技术的好坏可以衡量一个国家技术发展水平的高低,同时在国际科技的竞争中也起到了一个重要的作用。
在新世纪的工业革命到来之前,应该抓住机遇的同时,对现代机械制造业进行结构性的发展,进行新技术的开发和创新,争取在世界中占据一席之地。
本文主要是对二十一世纪中的机械制造技术的发展进行一个研究。
关键词:机械制造;21世纪;发展前言目前我国的机械制造业正处于一个快速发展的时期,在进入经济发展的关键时期,技术制造是经济发展的薄弱环节,在先进的科技技术发达的世界,我们应该跟上潮流,将机械技术的发展放在首要任务发展,这才有机会在激烈的市场竞争中崭露头角并得到后期的发展壮大。
1.我国机械制造技术的发展现状机械制造技术是一个工程学科,主要通过设计研发产品、生产制作加工、销售维修回收等过程实现的。
主要是为了提高产品的质量、企业的效益和国际竞争力为目标,将整个信息流和能量流进行一个完整的系统性的设计。
在20世纪70年代之前,技术相对来说比较落后,因此产品的设计也是比较简单的,仅限于能够方便的使用,至于外形美不美观是不在考虑范围内的,这样很多功能相似的产品都同时上线了,竞争也就随之开始了。
到了80年代,世界的联系越来越频繁,全球化的发展也进一步的发展起来,这时的竞争越变得激烈起来。
到了上世纪末的时候,随着CIMS的技术大力推广,全球中大部分部署了这一技术工作的项目中,已经取得了丰硕的成果和不同程度的进步。
但是这时出现了一个问题,在大型的机械制造业和全部的小型机械制造业有CAD的限制和管理信息系统的不全面,使得底层的基础自动化环节还是非常脆弱的,机械制造业中的数控机床因为编程过于复杂,其作用还没有真正的发挥出来,因此,与发达国家相比,我国的机械制造业仍然与之存在着一定的差距。
2.机械制造技术的特点自动化是我国制造业企业发展的一项艰巨任务。
但是高技术的应用还是比较少的。
因此,在根据我国具体的实际情况,借鉴国际上的制造业发展趋势来做好基础的工作。
21世纪的先进制造模式服务型制造一、本文概述随着全球化和信息技术的快速发展,制造业正经历着前所未有的变革。
在21世纪,服务型制造作为一种新型的先进制造模式,正在逐步改变着传统的生产方式和商业模式。
本文旨在深入探讨服务型制造的内涵、特点和发展趋势,并分析其对中国乃至全球制造业的影响和启示。
服务型制造是一种将服务元素融入产品制造全过程的先进制造模式,它强调在产品设计、生产、销售等各个环节中融入服务思维,以满足客户个性化、多样化的需求。
本文首先将对服务型制造的概念进行界定,阐述其与传统制造模式的区别和联系。
接下来,本文将分析服务型制造的主要特点,包括服务化、网络化、智能化等方面。
在此基础上,进一步探讨服务型制造的发展趋势,如数字化制造、智能制造、绿色制造等。
还将结合具体案例,分析服务型制造在不同行业中的应用及其取得的成效。
本文将对服务型制造对中国制造业的影响和启示进行总结,提出推动中国制造业向服务型制造转型的对策建议。
通过本文的研究,旨在为中国制造业的转型升级提供理论支持和实践指导,推动中国制造业在全球竞争中取得更大优势。
二、服务型制造的核心要素服务型制造,作为21世纪先进的制造模式,其核心要素体现在以下几个方面:服务型制造强调从传统的产品制造向提供整体解决方案转变。
这种商业模式创新要求企业不仅仅关注产品的生产,更要关注产品的全生命周期管理,包括产品的设计、生产、销售、维修、回收等各个环节。
服务型制造将服务与制造活动紧密融合,通过服务来增强产品的竞争力。
这意味着企业需要在产品设计阶段就考虑服务的需求,同时在制造过程中嵌入服务要素,确保产品与服务的高度集成。
随着消费者需求的多样化,服务型制造要求企业具备快速响应市场变化的能力,能够提供个性化和定制化的产品与服务。
这要求企业拥有灵活的制造系统和强大的信息服务支持。
智能制造是服务型制造的重要支撑。
通过引入物联网、大数据、人工智能等先进技术,实现制造过程的智能化、自动化和精益化,从而提高制造效率和服务质量。
先进航空发动机设计与制造技术综述进入21世纪,世界航空发动机技术取得了巨大进步,并呈现加速发展的趋势。
美国推重比10一级涡扇发动机F119作为第四代战斗机F22的动力装备部队,是当今航空动力技术最具标志性的成就。
在此基础上,美国持续实施了多个技术研究计划,正在推动世界航空发动机技术继续向前发展。
本文从未来高性能航空发动机采用的高级负荷压缩系统、高温升燃烧室、高效冷却涡轮叶片、推力矢量等方面,对其先进设计和制造技术的发展方向和趋势进行初步的分析研究。
高级负荷压缩系统高压压气机技术发展的目标是单级压比高、级数少、推重比高、飞行性能好。
对高级负荷的压缩系统,低展弦比设计、气动前掠设计、整体叶盘、整体叶环、压气机稳定性主动控制等技术是其中具有代表性的新技术。
1低展弦比叶片设计及制造低展弦比叶片即宽弦叶片,它与窄弦叶片相比,增宽了弦长,使压气机的长度缩短,抗外物损伤能力、抗疲劳特性和失速裕度有所提高。
还可使压气机零件数减少,降低生产和制造费用成本(图表1。
90年代以来,英国罗·罗(R·R公司、美国普惠公司和GE 公司、法国SNECMA公司不断研制和改进高压压气机钛合金宽弦叶片的气动和结构性能,广泛应用于大涵道比涡扇发动机和高推重比小涵道涡扇发动机上。
GE 公司TECH56技术计划的验证机和F119发动机、EJ200发动机都采用了这种宽弦叶片。
叶片的低展弦比设计,结合整体叶盘技术使得高压压气机在减少级数和提高叶片强度的同时,具有更好的气动稳定性。
低展弦比叶片需要解决的关键技术问题是因重量增加而导致的轮盘与叶根结合处和轮盘本身的离心力增大问题。
IHPTET计划在大型涡扇和涡喷发动机验证机上验证了该技术,该技术还将在F135和F136发动机上采用。
目前,低展弦比叶片已成为先进航空发动机压缩系统的关键技术,与3D气动掠形、空心结构、整体叶盘结构和更轻的钛金属基复合材料技术相结合,是未来的发展重点。