第十一章 先进制造技术

3.工艺1机1.4器人工的业分机类器人
按系统功能分类： 专用机器人、通用机器人、示教再现机器人、智能机器人
按结构形式分类： 直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人、关节机器人。
按驱动方式分类：气压传动机器人、液压传动机器人、电力传动 机器人。
按承担工作任务性质可分为：搬运机器人和作业机器人。
虽然工业机器人品种繁多，但从设计与使用角度出发，工业机器 人的主要技术性能参数包括：运动自由度、工作空间、工作负荷、 运动速度、位置精度。
11.4 工业机器人
11.4.2 工业机器人的应用 工业机器人的最初应用主要是对人体有危险或危害的
操作环境。 今天，在现代制造业中，利用机器人能扩大机械制造
系统的功能和范围，以及提高自动化程度，是实现柔性 自动化的基本设备。
机 床 本 体
置
检测反馈装置
图11-2 数控机床的基本组成
11.1 数控加工技术
11.1.3 数控机床的分类
数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查，就 有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法：
按工艺用途分类 切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、 加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。 成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。 特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激 光加工机等。 其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。
11.1 数控加工技术
– 全闭环数控系统
• 全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直 接对运动部件的实际位置进行检测。
CNC 插补 指令
位置控制单元 + -
位置控制调节器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
机械执行部件

广义制造：不仅包括了具体的工艺过程，还包括市场 分析、产品设计、质量控制、生产过程管理、营销、售 后服务直至产品报废处理等在内的整个产品寿命周期的 全过程 。
制造业
制造业是将制造资源，包括物料、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和社会 使用和利用的工业产品或生活消费品的行业。制造业是所 有与制造有关的企业群体的总称。
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1.1.1 制造与制造技术
表1.1 我国制造业的分类
序号
行业名称
序号
行业名称
13 农副食品加工业
28 化学纤维制造业
14 食品制造业
29 橡胶制品业
15 饮料制造业
30 塑料制品业
16 烟草制造业
31 非金属矿物制品业
17 纺织业
32 黑色金属冶炼及压延加工业
18 纺织服装、鞋、帽制造业
33 有色金属冶炼及压延加工业
车身装配
油漆
内部装饰
锻造
热处理
机械加工
变速箱装配
熔化
自动线
造型
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
发动机装配 发动机试验
பைடு நூலகம்
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
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1.1.2 制造系统
程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图1-6）
19 皮革、毛皮、羽毛（绒）制造业
34 金属制品业
20 木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业
35 通用设备制造业
21 家具制造业
36 专用设备制造业
22 造纸及纸制品业

• 设计者的主导作用 计算机不可能完全取代人 进行设计作业；
• 主要辅助完成技术设计 不可能也没有必要涉 及产品设计的所有环节。
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第二章
2.2.2 计算机辅助设计的关键技术
产品的造型建模技术 • 线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表
结构； • 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构； • 实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信
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逻辑维
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第二章
现代设计技术的时间维
• 产品规划--需求分析、市场预测、可行性分析、 总体参数、制约条件和设计要求；
• 方案设计--功能原理设计，确定原理方案； • 技术设计--将产品的功能原理具体化为机器产
品及其零部件的具体结构； • 施工设计--指工程图绘制，工艺文件编写，说
明书编写等。
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第二章
3）优化设计的步骤
• 设计对象的分析 • 设计变量和设计约束条件的确定 • 目标函数的建立、 • 合适的优化计算方法的选择 • 优化结果分析
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第二章
常用优化求解方法
一维搜索法
黄金分割法 多项式逼近法
梯度法（最速下降法）
无约束 非线性 规划算
法
间接法 直接法
目标函数
使极小化函数f(x1,x2, …..,xn)
满足约束条件
不等式约束条件
gu(x1,x2,…..,xn)≤0 hv(x1,x2,…..,xn)=0
(u=1,2,…m)
(v=1,2,…p)
等式约束条件
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第二章
（1）设计变量

先进制造技术教案第一章：先进制造技术概述1.1 教学目标了解先进制造技术的定义和发展历程掌握先进制造技术的主要特点和应用领域理解先进制造技术在我国制造业发展中的重要性1.2 教学内容先进制造技术的定义和发展历程先进制造技术的主要特点和分类先进制造技术在制造业中的应用案例我国先进制造技术的发展现状和趋势1.3 教学方法讲授法：讲解先进制造技术的定义、发展历程和主要特点案例分析法：分析先进制造技术在制造业中的应用案例讨论法：探讨先进制造技术在我国制造业发展中的重要性1.4 教学准备教案、PPT和教学素材投影仪和音响设备1.5 教学过程1.5.1 导入引用我国制造业的发展现状，提出先进制造技术在其中的重要性激发学生对先进制造技术的兴趣和好奇心1.5.2 讲解讲解先进制造技术的定义和发展历程分析先进制造技术的主要特点和分类展示先进制造技术在制造业中的应用案例1.5.3 讨论组织学生讨论先进制造技术在我国制造业发展中的重要性引导学生思考如何推动我国先进制造技术的发展1.5.4 总结总结本节课的主要内容和知识点强调先进制造技术在制造业中的地位和作用第二章：计算机辅助设计（CAD）2.1 教学目标了解CAD的定义和发展历程掌握CAD的主要功能和应用领域学会使用CAD软件进行简单的设计操作2.2 教学内容CAD的定义和发展历程CAD的主要功能和分类CAD软件的使用方法和操作技巧CAD在制造业中的应用案例2.3 教学方法讲授法：讲解CAD的定义、发展历程和主要功能实践操作法：指导学生使用CAD软件进行设计操作案例分析法：分析CAD在制造业中的应用案例2.4 教学准备教案、PPT和教学素材CAD软件及其操作手册计算机和投影仪2.5 教学过程2.5.1 导入引用制造业中的设计环节，提出CAD在其中的作用激发学生对CAD的兴趣和好奇心2.5.2 讲解讲解CAD的定义和发展历程分析CAD的主要功能和分类展示CAD软件的操作界面和基本操作2.5.3 实践操作指导学生使用CAD软件进行简单的设计操作解答学生在操作过程中遇到的问题2.5.4 案例分析分析CAD在制造业中的应用案例引导学生思考如何利用CAD提高设计效率和质量2.5.5 总结总结本节课的主要内容和知识点强调CAD在制造业中的地位和作用第三章：计算机辅助制造（CAM）3.1 教学目标了解CAM的定义和发展历程掌握CAM的主要功能和应用领域学会使用CAM软件进行生产过程的管理和控制3.2 教学内容CAM的定义和发展历程CAM的主要功能和分类CAM软件的使用方法和操作技巧CAM在制造业中的应用案例3.3 教学方法讲授法：讲解CAM的定义、发展历程和主要功能实践操作法：指导学生使用CAM软件进行生产过程的管理和控制案例分析法：分析CAM在制造业中的应用案例3.4 教学准备教案、PPT和教学素材CAM软件及其操作手册计算机和投影仪3.5 教学过程3.5.1 导入引用制造业中的生产环节，提出CAM在其中的作用激发学生对CAM的兴趣和好奇心3.5.2 讲解讲解CAM的定义和发展历程分析CAM的主要功能和分类展示CAM软件的操作界面和基本操作3.5.3 实践操作指导学生使用CAM软件进行生产过程的管理和控制解答学生在操作过程中遇到的问题3.5.4 案例分析分析CAM在制造业中的应用案例引导学生思考如何利用CAM提高生产效率和六章：数字制造技术6.1 教学目标了解数字制造技术的定义和发展历程掌握数字制造技术的主要特点和应用领域理解数字制造技术在我国制造业发展中的重要性6.2 教学内容数字制造技术的定义和发展历程数字制造技术的主要特点和分类数字制造技术在制造业中的应用案例我国数字制造技术的发展现状和趋势6.3 教学方法讲授法：讲解数字制造技术的定义、发展历程和主要特点案例分析法：分析数字制造技术在制造业中的应用案例讨论法：探讨数字制造技术在我国制造业发展中的重要性6.4 教学准备教案、PPT和教学素材投影仪和音响设备6.5 教学过程6.5.1 导入引用我国制造业的发展现状，提出数字制造技术在其中的重要性激发学生对数字制造技术的兴趣和好奇心6.5.2 讲解讲解数字制造技术的定义和发展历程分析数字制造技术的主要特点和分类展示数字制造技术在制造业中的应用案例6.5.3 讨论组织学生讨论数字制造技术在我国制造业发展中的重要性引导学生思考如何推动我国数字制造技术的发展6.5.4 总结总结本节课的主要内容和知识点强调数字制造技术在制造业中的地位和作用七章：自动化制造系统7.1 教学目标了解自动化制造系统的定义和发展历程掌握自动化制造系统的主要组成和功能理解自动化制造系统在我国制造业发展中的重要性7.2 教学内容自动化制造系统的定义和发展历程自动化制造系统的主要组成和分类自动化制造系统在制造业中的应用案例我国自动化制造系统的发展现状和趋势7.3 教学方法讲授法：讲解自动化制造系统的定义、发展历程和主要组成案例分析法：分析自动化制造系统在制造业中的应用案例讨论法：探讨自动化制造系统在我国制造业发展中的重要性7.4 教学准备教案、PPT和教学素材投影仪和音响设备7.5 教学过程7.5.1 导入引用我国制造业的发展现状，提出自动化制造技术在其中的重要性激发学生对自动化制造技术的兴趣和好奇心7.5.2 讲解讲解自动化制造系统的定义和发展历程分析自动化制造系统的主要组成和功能展示自动化制造系统在制造业中的应用案例7.5.3 讨论组织学生讨论自动化制造系统在我国制造业发展中的重要性引导学生思考如何推动我国自动化制造系统的发展7.5.4 总结总结本节课的主要内容和知识点强调自动化制造系统在制造业中的地位和作用八章：技术8.1 教学目标了解的定义和发展历程掌握的主要分类和应用领域了解技术在我国制造业发展中的重要性8.2 教学内容的定义和发展历程的主要分类和性能指标技术在制造业中的应用案例我国技术的发展现状和趋势8.3 教学方法讲授法：讲解的定义、发展历程和主要分类案例分析法：分析技术在制造业中的应用案例讨论法：探讨技术在我国制造业发展中的重要性8.4 教学准备教案、PPT和教学素材投影仪和音响设备8.5 教学过程8.5.1 导入引用我国制造业的发展现状，提出技术在其中的重要性激发学生对技术的兴趣和好奇心8.5.2 讲解讲解的定义和发展历程分析的主要分类和性能指标展示技术在制造业中的应用案例8.5.3 讨论组织学生讨论技术在我国制造业发展中的重要性引导学生思考如何推动我国技术的发展8.5.4 总结总结本节课的主要内容和知识点强调技术在制造业中的地位和作用九章：3D打印技术9.1 教学目标了解3D打印技术的定义和发展历程掌握3D打印技术的主要原理和应用领域了解3D打印技术在我国制造业发展中的重要性十章：智能制造技术10.1 教学目标了解智能制造技术的定义和发展历程掌握智能制造技术的主要特点和应用领域理解智能制造技术在我国制造业发展中的重要性10.2 教学内容智能制造技术的定义和发展历程智能制造技术的主要特点和分类智能制造技术在制造业中的应用案例我国智能制造技术的发展现状和趋势10.3 教学方法讲授法：讲解智能制造技术的定义、发展历程和主要特点案例分析法：分析智能制造技术在制造业中的应用案例讨论法：探讨智能制造技术在我国制造业发展中的重要性10.4 教学准备教案、PPT和教学素材投影仪和音响设备10.5 教学过程10.5.1 导入引用我国制造业的发展现状，提出智能制造技术在其中的重要性激发学生对智能制造技术的兴趣和好奇心10.5.2 讲解讲解智能制造技术的定义和发展历程分析智能制造技术的主要特点和分类展示智能制造技术在制造业中的应用案例10.5.3 讨论组织学生讨论智能制造技术在我国制造业发展中的重要性引导学生思考如何推动我国智能制造技术的发展10.5.4 总结总结本节课的主要内容和知识点强调智能制造技术在制造业中的地位和作用十一章：虚拟制造技术11.1 教学目标了解虚拟制造技术的定义和发展历程掌握虚拟制造技术的主要特点和应用领域理解虚拟制造技术在我国制造业发展中的重要性11.2 教学内容虚拟制造技术的定义和发展历程虚拟制造技术的主要特点和分类虚拟制造技术在制造业中的应用案例我国虚拟制造技术的发展现状和趋势11.3 教学方法讲授法：讲解虚拟制造技术的定义、发展历程和主要特点案例分析法：分析虚拟制造技术在制造业中的应用案例讨论法：探讨虚拟制造技术在我国制造业发展中的重要性教案、PPT和教学素材投影仪和音响设备11.5 教学过程11.5.1 导入引用我国制造业的发展现状，提出虚拟制造技术在其中的重要性激发学生对虚拟制造技术的兴趣和好奇心11.5.2 讲解讲解虚拟制造技术的定义和发展历程分析虚拟制造技术的主要特点和分类展示虚拟制造技术在制造业中的应用案例11.5.3 讨论组织学生讨论虚拟制造技术在我国制造业发展中的重要性引导学生思考如何推动我国虚拟制造技术的发展11.5.4 总结总结本节课的主要内容和知识点强调虚拟制造技术在制造业中的地位和作用十二章：绿色制造技术12.1 教学目标了解绿色制造技术的定义和发展历程掌握绿色制造技术的主要特点和应用领域理解绿色制造技术在我国制造业发展中的重要性绿色制造技术的定义和发展历程绿色制造技术的主要特点和分类绿色制造技术在制造业中的应用案例我国绿色制造技术的发展现状和趋势12.3 教学方法讲授法：讲解绿色制造技术的定义、发展历程和主要特点案例分析法：分析绿色制造技术在制造业中的应用案例讨论法：探讨绿色制造技术在我国制造业发展中的重要性12.4 教学准备教案、PPT和教学素材投影仪和音响设备12.5 教学过程12.5.1 导入引用我国制造业的发展现状，提出绿色制造技术在其中的重要性激发学生对绿色制造技术的兴趣和好奇心12.5.2 讲解讲解绿色制造技术的定义和发展历程分析绿色制造技术的主要特点和分类展示绿色制造技术在制造业中的应用案例12.5.3 讨论组织学生讨论绿色制造技术在我国制造业发展中的重要性引导学生思考如何推动我国绿色制造技术的发展12.5.4 总结总结本节课的主要内容和知识点强调绿色制造技术在制造业中的地位和作用十三章：可靠性工程13.1 教学目标了解可靠性工程的定义和发展历程掌握可靠性重点和难点解析本文主要介绍了先进制造技术教案，包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、数字制造技术、自动化制造系统、技术、3D打印技术、智能制造技术、虚拟制造技术、绿色制造技术和可靠性工程等十五个章节。