简述先进制造基础工艺的定义与特点.docx
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简述先进制造基础工艺的定义与特点
简述先进制造工艺定义与特点
一、引言
先进制造技术AMT（AdvancedManufacturingTechnology）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高新技术，它是发展国民经济重要基本技术之一。
先进制造技术是制造业为提高竞争力以适应时代规定而形成-一种高新技术群，通过发展，已形成了完整体系构造。
先进制造技术是当今生产力重要构成因素，是国民经济重要支柱。
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它肩负着为国民经济各部门和学技术各个学科提供装备、I具和检测仪器重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展重要手段。
特别是些尖端科技，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浮现和发展，如果没有先进制造技术作为基本，是不也许实现。
二、先进制造技术来源
“先进制造技术”一词源于美国。
二战结束之前制造技术，可以统称为老式制造技术，美国制造业在第二次世界大战后来，在当时国际环境背景下得到了空前发展，并形成了支强大研究开发力量，强调基本和学研究重要性，忽视制造技术发展。
至20世纪70年代，随着日、德经济恢复，美国制造业遇到了强有力挑战，汽车业等行业霸主地位，遇到了强有力冲击，出口产品竞争力大大落后于日、德，美国经济滞胀，发展缓慢。
而日本在过去几十年内不断积极地采用制造新技术，已使其成为制造业公认世界领。
在此背景下,美国反思了制造技术同国民经济、技术与国力至关重要互相依赖关系，强调了制造技术重要性，明确了社会经济目的核心是技术重要性，制定了国家核心技术筹划，并对其技术政策作了重大调节。
与此同步，以计算机为中心新一代信息技术发展，也全面推动了制造技术奔腾发展。
由于经济和增强国防需要，在激烈市场竞争刺激F,各个国家和地区纷纷将老式制造技术与新发展起来科技成就相结合，先进制造技术概念逐渐形成并发展。
三、先进制造技术内涵
先进制造技术是老式制造业不断地吸取机械、信息、材料及当代管理技术等方面最新成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并获得抱负技术经济效果前沿制造技术总称。
从本质上:
可以说，先进制造技术是老式制造技术、信息技术、自动化技术和当代管理技术等有机融合。
与老式制造技术比较起来，当代先进制造技术以其高效率、高质量和对于市场变化迅速响应能力为重要特性。
它贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程，成为“市场一产品设计一制造一市场”大系统。
而老式制造工程普通单指加工过程。
先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等最新成果，各专业、学科间不断交叉、融合，其界限逐渐淡化甚至消失。
它是技术、组织与管理有机集成，特别注重制造过程组织和管理体制简化及合理化。
先进制造技术又可看作是硬件、软件、人和支持网络（技术与社会） 综合与统一。
先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律统一，最大限度地发挥人积极性、创造性和互相协调性。
先进制造技术高度开放、具备高度自组织能力系统，通过大力协作，充分、合理地运用全球资源，不断生产出最具竞争力产品。
先进制造技术目在于可以以最低成本、最迅速度提供顾客所但愿产品，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并获得抱负技术经济效果。
四、先进制造技术重要内容
信息技术和当代管理技术是先进制造技术两个支柱,而当代管理技术要以先进制造哲理为基本。
不同步代具备不同消费需求和科学技术，不同消费需求和科学技术又会产生不同生产技术和生产方式，进而规定不同管理与之相适应。
先进制造哲理与信息技术和当代管理技术有机结合，是必然产生生产模式。
先进制造哲理、当代管理技术与先进生产模式三位一体，共同构成了先进制造技术生长软环境。
自20 世纪90 年代以来，人1门在总结GT、FMS、JIT、MRPII、CIMS等生产模式经验和教训基本上,提出了许多新制造概念和生产模式。
例如，以构成多功能协同小组工作模式为特性并行工程（CE），以简化组织和强调人能动性为核心精益生产（LP）,以动态多变且织构造和充分发挥技术、组织人员2 度柔性集成为主导敏捷制造（AM）。
先进工程设计技术是先进制造技术重要构成某些。
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产品生产一方面从工程设计开始。
工程设计涉及需求分析、产品规划、方案设计、总体设计、详细设计、工艺设计等
内容。
工程设计成果直接影响产品功能、怕能、质量、制导致本与交货期。
据记录，产品设计阶段决定了产品生产成本70%-80%。
先进制造工艺是先进制造技术核心和基本。
按照设计方案，将原材料转化为实际产品过程，称为制造工艺过程。
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为实现这一过程，需要采用各种有效制造工艺办法对产品质量、成本、生产周期等具备重要影响因素实行有效控制。
先进制造技术支撑技术是指支持主体技术（ 设计和制造工艺）发展所需技术、工具、手段和系统集成基本技术，它涉及信息技术、原则框架、机床和工具技术、传感与控制技术等。
五、先进制造工艺发展趋势
先进制造技术- 一种重要发展趋势是工艺设计从经验判断走向定量分析，其办法就是将
数值模仿技术与物理模仿和人工智能技术相结合，拟定工艺参数，优化工艺方案，预测加工
质量，使生产过程从“理论-实验-生产”转变为“理论-计算机模仿- 生产”。
随着人工智能技术、计算机视觉技术、数字化信息解决技术、机器人技术溶入，促使制造技术向着工艺高效化，控制数字化、智能化以及生产过程机器人化方向发展，如下几点有待攻破：
（1）制造系统是一种复杂大系统，为满足制造系统敏捷性、迅速响应和迅速重组能力，
必要借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科研究成果,摸索制造系统新体系构造、
制造模式和制造系统有效运营机制。
制造系统优化组织构造和良好运营状况是制造系
统建模、仿真和优化重要目的。
制造系统新体系构造不但对制造公司敏捷性和对需求
响应能力及可重组能力有重要意义，并且对制造公司底层生产设备柔性和可动态重组能
力提出了更高规定。
生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新规定。
（2） 为支持迅速敏捷制造，几何知识共享已成为制约当代制造技术中产品开发和制造
核心问题。
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，都存在大量几何算法设计和分析等问题，特别是其中几何表达、几何计算和几何推理问题; 在测量和机器人途径规划及零件寻位（如Localizat ion） 等方面，存在C-空间（配备空间Configuration Space）几何计算和儿何推理问题; 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几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和进一步研究。
（3） 在当代制造过程中，信息不但已成为主宰制造产业决定性因素，并且还是最活跃
驱动因素。
提高制造系统信息解决能力已成为当代制造科学发展一种重点。
由于制造系
统信息组织和构造多层次性，制造信息获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量多
维性、以及信息组织多层次性。
在制造信息构造模型、制造信息一致性约束、传播解决和海量数据制造知识库管理等方面，都尚有待进一步突破。
（4） 各种人工智能工具和计算智能办法在制造中广泛应用增进了制造智能发展。
一类
基于生:
物进化算法计算智能I 具，在涉及调度问题在内组合优化求解技术领域中受到越来越普遍关注，有望在制造中完毕组合优化问题时求解速度和求解精度方面双双突破问题规模制约。
制造智能还体当前:
智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。
这些问题是当前产品创新核心理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学重要基本性问题。
这些问题重点突破，可以形成产品创新基本研究体系。
1.采用模仿技术，成形、改性与加工是机械制造工艺重要工序，是将原材料（重要是金属材料）制造加工成毛坯或零部件过程。
这些工艺过程特别是热加工过程是极其复杂高温、动态、瞬时过程，其间发生一系列复杂物理、化学、治金变化，这些变因而近年来，热加工工艺设计只能化不但不能直接观测，间接测试也十分困难，凭“经验”。
近年来，应用计算机技术及当代测试技术形成热加工工艺模仿及优化设计技术风靡全球，成为热加工各个学科最为热门研究热点和跨世纪技术前沿。
应用模仿技术，可以虚拟显示材料热加工（锻造、锻压、焊接、热解决、注塑等）工艺过程，预测工艺成果（组织性能质量），并通过不同参数比较以优化工艺设计，保证大件一次制导致功；保证成批件一次试模成功。
模仿技术同样已开始应用于机械加工、特种加工及装配过程，并已向拟实制导致形方向发展，成为分散网络化制造、数字化制造及制造全球化技术基本。
2.成形精度向近无余量方向发展
毛坯和零件成形是机械制造第一道工序。
金属毛坯和零件成形普通有锻造、锻造、冲压、焊接和轧材下料五类办法。
随着毛坯精密成形工艺发展，零件成形型成形形状尺寸精度正从近净成形（NearNetShapeForming）向净即近无余量成形方向发展。
“毛坯”与“零件”界成形（NetShapeForming:
限越来越小。
有毛坯成形后，已接近或达到零件最后形状和尺寸，磨削后即可装配。
重要办法有各种形式精铸、精锻、精神、冷温挤压、精焊接及切割。
如在汽车生产中，“接近零余量敏捷及精密冲压系统”及“智能电阻焊系统”正在研究开发中。
4.机械加工向超精密、超高速方向发展超精密加工技术当前已进入纳米加工时代，加工精度达0.025pm,表面粗糙度达0.0045pm。
精切削加工技术由当前红处波段向加工可见光波段或不可见紫外线和X射线波段趋近；超精加工机床向多功能模块化方向发展；超精加工材料由金属扩大到非金属。
当前起高速切削铝合金切削已超过1600m/min；铸铁为1500m/min；超高速切削已成为解决某些难加工材料加工问题一条途径。
5.采用新型能源及复合加工。
解决新型材料加工和表面改性难题激光、电子束、离子束、分子束、等离子体、微波、超声波、电液、电磁、高压水射流等新型能源或能源载体引入，形成了多咱崭新特种加工及高密度能切割、焊接、熔炼、锻压、热解决、表面保护等加工工艺或复合工艺。
其中以各种形式激光加工发展最为迅速。
这些新工艺不但提高了加工效率和质量，同步还解决了超硬材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷等新型材料加工难题。
6.采用自动化技术，实现工艺过程优化控制微电子、计算机、自动化技术与工艺设备相结合，形成了从单机到系统，从刚性到柔性，从简朴到复杂等不同档次各种自动化成形加工技术，使工艺过程控制方式发生质变化，其发展历程及趋势为:
1） 应用集成电路、可编程序控制器、微机等新型控制元件、装置实现工艺设备单机、生产线或系统自动化控制。
2） 应用新型传感、无损检测、理化检查及计算机、微电子技术，实时测量并监控工艺过程温度、压力、形状、尺寸、位移、应力、应变、振动、声、像、电、磁及合金与气体成分、组织构造等参数，实当前线测量、测试技术电子化、数字化、计算机及工艺参数闭环控制，进而实现自适应控制。
3） 将计算机辅助工艺编程（CAPP）、数控、CAD/CAM、机器人、自动化搬运仓储、管理信息系统（MIS） 等自动化单元技术综合用于工艺设计、加工及物流过程，形成不同档次柔性自动化系统; 数控加工、加工中心（MC）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造岛（FMI）、柔性制造系统（FMS） 和柔性生产线（FTL）,及至形成计算机集成制造系统（CIMS） 和智能制造系统（IMS）。
7.采用清洁能源及原材料、实现清洁生产机械加工过程产生大量废水、废渣、废气、噪声、振动、热辐射等，劳动条件繁重危险，已不适应当代清洁生产规定。
近年来清洁生产成为加工过程一种新目的，除搞好三废治理外，重在从源头抓起，杜绝污染产生。
其途径之一为:
一是采用清洁能源，如用电加热代替燃煤加热锻坯，用电熔化代替焦炭冲天炉熔化铁液; 二是采用清洁工艺材料开发新工艺办法，如在锻造生产中采用非石墨型润滑材料，在砂型锻造中采用非煤粉型砂; 三是采用新构造，诚少设备噪声和振动。
如在锻造生产中，噪声极大震击式造型机已被射压、静压造型机所取代。
在模锻生产中，噪声大且耗能多模锻锤，已逐渐被电液传动曲柄热模锻压力机、高能螺旋压力机所取代。
在清洁生产基本上，满足产品从设计、生产到使用乃至回收和废弃解决整个周期都符合特定环境规定“绿色制造”将成为21世纪制造业重要特性。
国内外先进制造工艺技术定义，发呈现状与发展趋势
随着着世界经济日益国际化，更兼并着科学技术不断发展与突飞猛进，工业化发展限度，成为一种国家在世界地位中凸显重要标志之一，为此,先进技术则成为此领域内一项重要技术之一。
特别高效高质量制造技术被广泛应用于飞机、汽车、造船、模具制造业、特殊材料加工以及航空航天、国防事业等。
先进制造技术逐渐成为衡量一国家工业化核心标志，并对一种国家、经济、航空航天、国防事业作出重大贡献。
并逐渐成为推动世界先进技术向高品位技术发展重要标志。
机械制造工艺是将各种原材料通过变化其形状、尺寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品办法和过程。
机械制造工艺流程是由原材料和能源提供、毛坯和零件成形、机械加工以先进制造工艺加工制造出产品质量高、性能好、尺寸精准、表面光洁、组织致密、无缺陷杂质、使用性能好、使用寿命和可靠性高。
与老式制造工艺相比，先进制造工艺可极大地提高劳动生产率，大大减少了操者劳动强度和生产成本。
低耗先进制造工艺可大大节约原材料消耗，减少能源消耗，提高了对日益枯竭自然资源运用率。
应用先进制造工艺可做到零排放或少排放，生产过程不污染环境，符合日益增长环保规定。
、材料改性与解决、装配与包装、质量检测与控制等各种工艺环节构成。
当前对于先进制造技术尚未有一明拟定义。
改进、提高信息技术和当代管理技术成果，并将其运用于产造业不断吸取、品设计、加工、检测、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过程技术总称。
纵观历史，当代制造技术形成和发展至今也只有是近十年间事。
上世纪，美国一批学者不断鼓吹美国已进入”后工业化社会”,把老式制造业视为”夕阳工业”，因而制造技术发展受到极大阻碍。
然而由于美国依照本国面临挑战与机遇，对其制造业存在问题进行了深刻反省，重新结识到制造业在国民经济中地位和作用。
此时，由于计算机信息技术发展，也全面推动了制造技术奔腾发展。
于是，先进制造技术概念逐渐形成。
而国内，机械科学研究院提出了多层次技术群构成先进制造技术体系。
第一种层次是优质、高效、低耗、清洁基本制造技术，它是先进制造技术核心。
第二个层次是新型制造单元技术。
这是在市场需求及新兴产业带动下，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、当代管理等高新技术结合而形成崭新制造技术。
2先进制造技术现状
国内工业化发展限度较世界先进发达国家相比,起步晚，创新限度低,体系薄弱，突入比例相对较少，人类资源地下，相比其她发达国家而言，落后限度甚至超过数十年，为此,国内在改革开放三十年以来，不断大力发展生产力，力求科技创新，认真汲取国内外先进技术，来弥补咱们先天局限性，因此有了，十五、十一五、十.二五等长期规划目的为基准，为迈向世界先进制造技术大国强国而分发。
相对国内而言，国外工业发达国家制造技术相称先进。
并把先进制造技术作为国家级核心技术和优先发展领域。
尽管决定国家综合竞争力因素有各种，但制造业基本地位不能忽视。
20世纪90年代以来，各发达国家，如美国、日本、欧共体、德国等都针对先进制造技术研发提出了国家级发展筹划，旨在提高本国制造业国际竞争能力。
如网络化制造作为将来重要制造模式，已经引起各国政府、研究机构和公司界广泛注重。
20世纪90年代初,美国政府提出”先进制造技术”筹划，将基于信息高速公路敏捷制造作为美国21世纪制造战略。
总之，工业化国家大都把先进制造技术作为本国科技优先发展领域和高技术实行重点; 发展中华人民共和国家也十分注重制造业信息化，都把信息技术作为改造老式公司和产业构造调节重要战略;新兴工业化国家但愿通过加快制造业信息化，跻身世界先进行列,国内以及众多发展中华人民共和国家也但愿以信息化推动工业化，以缩小与先进国家差距。
自建国以来，特别是改革开放以来，国内机械制造业得到了迅速地发展。
机械工业是国内工业中发展最快行业之一。
20世纪70年代此前，产品技术相对比较简朴，一种新产品上市，不久就会有相似功能产品跟着上市。
20世纪80年代后来，随着市场全球化进-步发展，市场竞争变得越来越激烈。
20世纪90年代初，随着CIMS技术大力推广应用，包活有CIMS实验工程中心和7个实验室研究环境已建成。
在全国范畴内，布置了CIMS若干研究I页F1，诸如CIMS软件工程与原则化、开放式系统构造与发展战略，CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、C艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和办法等均获得了丰硕成果，获得不同限度进展。
但因大某些大型机械制造公司和绝大某些中小型机械制造公司重要限于CAD和管理信息系统，底层基本自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。
因而，与L业发达国家相比，国内制造业依然存在-一种阶段性整体上差距。
在产品设计方面，普遍采用计算机轩甫助产品设计（CAD）
2.国外先进制造技术现状
计算机辅助工程分析（CAE）和计算机仿真技术；在加工技术方面，已实现了底层（车间层）自动化，涉及广泛地采用加工中心（或数控技术）、自动引导小车（AGV）等.近10余年来，发达国家重要从具备全新制造理念制造系统自动化方面寻找出路，提出了-一系列新制造系统。
如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。
先进制造技术构成先进制造技术不是普通单指加工过程工I艺办法，而是横跨各种学科、包括了从产品设计、加工制造、到产品销售、顾客服务等整个产品生命周期全过程所有有关技术，涉及到设计、C艺、加工自动化、管理以及特种加工等各种领域，并逐渐融合与集成。
发展
当前先进制造技术发展趋势大体有如下几种方面:
l、信息技术对先进制造技术发展起着越来越重要作用
2、设计技术不断当代化
3、成形及改进制造技术向精密、精准、少能耗、无污染方向发展
4、加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备方向发展
5、工艺由技艺发展为工程科学，工艺模仿技术得到迅速发展
6、专业、学科间界限逐渐淡化、消失
7、绿色制造将成为21世纪制造业重要特性。
8、虚拟现实技术在制造业中获得越来越多应用
9、信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断发展，造业在
经历了少品种小批量--少品种大批量、--多品种小批量生产模式过渡后，先进制造模式必将获得不断发展。
三国内先进制造技术发展趋势
进入21世纪以来，国内先进制造技术借鉴了国外先进经验得到了迅速发展并且形成lee
自己方向与目的，详细如下所述:
（一） 精密化
精密加工、特种加T、超精密加工技术、微型机械是当代化机械制造技术发展方向之一。
（二） 自动化
自动化技术自20 世纪初浮现后来，经历了由刚性自动化向柔性自动化发展过程，自动
化技术成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完毕危险场合工作。
在将来自动化技术实行过程中，将更加注重人在自动化系统中作用。
（三） 信息化
信息、物质和能量是制造系统三要素。
产品制造过程中信息投入，己成为决定产品成本重要因素。
（四） 柔性化
随着科学技术飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代速度不断加快，
这就规定当代公司必要具备一定生产柔性来满足市场多变需要。
（五）集成化
集成是综合自动化- 一种重要特性。
集成化目是实现制造公司功能集成，功能集成要借助当代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同步还要强调人集成，由于系统中不也许没有人，系统运营效果与公司经营思想、运营机制、管理模式都与人关于，因而在技术上集成同步，还应强调管理与人集成。
（六） 智能化
智能化是制造技术发展趋势之一。
智能制造技术（TMT）是将人工智能独入制造过程各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性方式集成起来，通过模仿人类专家智能活动，取代或延伸制造系统中某些脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运营状态，在受到外界干扰或半个世纪来，国内机械制造业虽然从无到有，从小到大获得了较快发展，但与西方先进工业国家相比还存在这明显差距，重要体当前如下方面:
（1）产品档次低，高水平产品所占比例小当前国内机械工业主导产品达到当代国际先进水平不到5%，达到上世纪90 年代国际先进水平占25%，答到80 年代水平占40%。
国内大中型公司生产 各种主导产品平均生命周期为10.5 年，而美国- 普通仅有3-4 年。
美国制造业新产品贡献率已达到国当前，国内大某些公司生产管理仍旧停留在过去筹划经济管理方式上,钞票管理模式和手段未能得到实行。
当前国内制造公司技术水平与国先进水平相比较，从总体上看差距达左右。
结合国内基本国情，解决国内先进制造技术当前问题应:
（1）提高结识，全面规划，力促先进制造技术发展。
（2） 深化科技体制改革，推动技术创新体系建设。
（3） 将引进消化国外先进制造技术与自主开发创新相结合。
（4） 大力发展先进高新制造技术及其产业。
（5） 积极培养创造性人才，努力提高制造业全员素质。
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