先进制造工艺技术概述Word格式.docx

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随着越来越激烈的市场竞争，制造业的经营战略不断发生变化，生产规模、生产成本、产品质量、市场响应速度相继成为企业的经营核心。

为此，要求制造技术必须适应这种变化，并形成一种高效灵活的制造工艺技术。

20世纪末，美国政府批准了由联邦科学协会、工程与技术协调委员会（FCCSET）主持实施的先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology，AMT）计划。

先进制造技术计划是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长，首先提出了先进制造技术的概念。

此后，欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。

1.2先进制造工艺技术概念

先进制造工艺技术是指研究与物料处理过程和物料直接相关的各项技术，要求实现优质、高效、低耗、清洁和灵活。

先进制造工艺是制造业不断吸收机械工程技术、电子信息技术（包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术）、自动化控制理论技术（自动化技术生产设备）、材料科学、能源技术、生命科学及现代管理科学等方面的成果；

并将其综合应用于制造业中产品设计、制造、管理、销售、使用、服务以及对报废产品的回收处理这样一个制造全过程。

1.3先进制造工艺技术与传统制造技术的优势

与传统的制造技术相比,先进制造工艺技术以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。

先进制造工艺技术是生产力的主要构成因素,是国民经济的重要支柱。

它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务,成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的条件。

尤其是一些尖端科技,如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等技术的出现和发展,如果没有先进制造工艺作为基础,是难以实现的。

先进制造技术并不是一成不变的，而是一个动态过程，要不断吸取各种高新技术成果，并将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及全部过程，并实现优质、高效、低耗、清洁的生产。

第二章 我国先进制造工艺的现状

先进制造工艺技术是现代技术创新与工业进步的典型代表，是衡量制造业水平的关键指标，也是国家工业赖以生存的保障。

近年来，世界各工业发达国家已经深刻意识到先进制造技术在国家发展中的重要地位，并给予了前所未有的高度重视，各自都在对其进行深层次科研，可见，市场经济的竞争实质是先进制造技术的竞争。

不同的先进制造技术格局已经形成，并在各自领域取得了许多科技成果，例如：

网络监测系统、数控系统、虚拟制造系统等。

早从20世纪60年代开始我国就启动了制造技术主要是机械制造技术的国家部委与地方级重点攻关研究开发，由于体制所限，这方面的规划、研究开发主要是按行业分块进行的。

企业开发先进制造技术的能力薄弱，人力与资金投人都不足。

1995年4月在北京召开了先进制造技术发展战略研讨会，从战略高度探讨了我国发展先进制造工艺技术的路线和方法。

同一时期，国家二期863规划也开始规划下世纪初先进制造技术的发展。

多年来通过技术引进和人才培养等各方面的努力，我国不少企业已掌握了一批相对先进的制造技术，但是和发达国家还是有很大差距。

我国当务之急首先是要改善实施先进制造技术的基础条件，包括扩大数控机床、加工中心的应用，建立完善的国产数控系统产业群，扩大市场占有率。

再就是大力发展和推广国产CAD/CAM计算机辅助设计与制造系统，在各大高校开设相关专业，加大人才培养力度。

第三章 先进制造工艺技术的特点

先进制造工艺的特点可用先进性、实用性和前沿性来概括。

3.1先进性

先进制造工艺的先进性主要表现在优质、高效、低耗、洁净、灵活（柔性）五个方面。

优质：

加工制造出的零件或整机质量高，性能好；

零部件尺寸精确，表面光洁，内部组织致密，无缺陷及杂质，使用性能好；

整机的结构、色彩美观宜人，使用寿命和可靠性高。

高效：

生产效率及劳动生产率高，大大降低了操作者的劳动强度。

低耗：

节省原材料及能源。

洁净：

生产过程不污染环境，零排放或少排放。

灵活：

能快速对市场变化及产品设计的更改作出反应，适应多品种柔性生产。

3.2实用性

先进制造工艺的实用性主要表现在两个方面。

一是应用普遍性，它是当今或不久将来机械工厂量大面广的看家工艺；

；

二是经济适用性，它一般投资不高，且有不同档次，宜于工厂根据本身的条件通过技术改造予以采纳。

3.3前沿性

先进制造工艺的前沿性主要表现在：

先进制造工艺是高新技术产业化或传统工艺高新技术化的结果，它们是制造工艺研究最为活跃的前沿领域。

部分先进制造工艺可能目前应用还不广泛，但是它们代表着某些发展方向，而且可望会得到越来越广泛的应用。

因此，先进制造工艺就是机械工厂普遍能够采用，具有直接推广价值或广阔应用前景的一系列优质、高效、低耗、洁净、灵活工艺的总称。

第四章 先进制造工艺技术的发展方向

4.1采用模拟技术，优化工艺设计

成形、改性与加工是机械制造工艺的主要工序，是将原材料（主要是金属材料）制造加工成毛坯或零部件的过程。

这些工艺过程特别是热加工过程是极其复杂的高温、动态、瞬时过程，其间发生一系列复杂的物理、化学、冶金变化，这些变化不仅不能直接观察，间接测试也十分困难，因而多年来，热加工工艺设计只能凭“经验”。

近年来，应用计算机技术及现代测试技术形成的热加工工艺模拟及优化设计技术风靡全球，成为热加工各个学科最为热门的研究热点和跨世纪的技术前沿。

应用模拟技术，可以虚拟显示材料热加工（铸造、锻压、焊接、热处理、注塑等）的工艺过程，预测工艺结果（组织性能质量），并通过不同参数比较以优化工艺设计，确保大件一次制造成功；

确保成批件一次试模成功。

模拟技术同样已开始应用于机械加工、特种加工及装配过程，并已向拟实制造成形的方向发展，成为分散网络化制造、数字化制造及制造全球化的技术基础。

4.2成形精度向近无余量方向发展

毛坯和零件的成形是机械制造的第一道工序。

金属毛坯和零件的成形一般有铸造、锻造、冲压、焊接和轧材下料五类方法。

随着毛坯精密成形工艺的发展，零件成形的型成形的形状尺寸精度正从近净成形（NearNetShapeForming）向净成形

（NetShapeForming）即近无余量成形方向发展。

“毛坯”与“零件”的界限越来越小。

有的毛坯成形后，已接近或达到零件的最终形状和尺寸，磨削后即可装配。

主要方法有多种形式的精铸、精锻、精冲、冷温挤压、精密焊接及切割。

如在汽车生产中，“接近零余量的敏捷及精密冲压系统”及“智能电阻焊系统”正在研究开发中。

4.3机械加工向超精密、超高速方向发展

超精密加工技术目前已进入纳米加工时代，加工精度达0.025μm，表面粗糙度达0.0045μm。

精切削加工技术由目前的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。

目前起高速切削铝合金的切削已超过1600m/min；

铸铁为1500m/min；

超高速切削已成为解决一些难加工材料加工问题的一条途径。

4.4采用新型能源及复合加工,解决新型材料的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的引入，形成了多咱崭新的特种加工及高密度能切割、焊接、熔炼、锻压、热处理、表面保护等加工工艺或复合工艺。

其中以多种形式的激光加工发展最为迅速。

这些新工艺不仅提高了加工效率和质量，同时还解决了超硬材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷等新型材料的加工难题。

4.5采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制

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，从简单到复杂等不同档次的多种自动化成形加工技术，使工艺过程控制方式发生质的变化，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、装置实现工艺设备的单机、生产线或系统的自动化控制。

2）应用新型传感、无损检测、理化检验及计算机、微电子技术，实时测量并监控工艺过程的温度、压力、形状、尺寸、位移、应力、应变、振动、声、像、电、磁及合金与气体的成分、组织结构等参数，实现在线测量、测试技术的电子化、数字化、计算机及工艺参数的闭环控制，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，形成不同档次的柔性自动化系统；

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）。

4.6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的要求。

近年来清洁生产成为加工过程的一个新的目标，除搞好三废治理外，重在从源头抓起，杜绝污染的产生。

其途径：

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；

二是采用清洁的工艺材料开发新的工艺方法，如在锻造生产中采用非石墨型润滑材料，在砂型铸造中采用非煤粉型砂；

三是采用新结构，减少设备的噪声和振动。

如在铸造生产中，噪声极大的震击式造型机已被射压、静压造型机所取代。

在模锻生产中，噪声大且耗能多的模锻锤，已逐渐被电液传动的曲柄热模锻压力机、高能螺

旋压力机所取代。

在清洁生产基础上，满足产品从设计、生产到使用乃至回收和废弃处理的整个周期都符合特定的环境要求的“绿色制造”将成为21世纪制造业的重要特征。

4.7加工与设计之间的界限逐渐淡化，并趋向集成及一体化

CAD/CAM、FMS、CIMS、并行工程、快速原型等先进制造技术及哲理的出现，使加工与设计之间的界限逐渐淡化，并走向一体化。

同时冷热加工之间，加工过程、检测过程、物流过程、装配过程之间的界限亦趋向谈化，、消失，而集成于统一的制造系统之中。

4.8工艺技术与信息技术、管理技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断发

展

先进制造技术系统是一个由技术、人和组织构成的集成体系，三者有效集成才

能取得满意的效果。

因而先进制造工艺只有通过和信息、管理技术紧密结合，不断探索适应需求的新型生产模式，才能提高先进制造工艺的使用效果。

先进制造生产模式主要有：

柔性生产、准时生产、精益生产、敏捷制造、并行工程、分散网络化制造等。

这些先进制造模式是制造工艺与信息、管理技术紧密结合的结果，反过来它也影响并促进制造工艺的不断革新与发展。

总之，在社会经济和科学技术不断发展的同时，全球经济一体化的程度不断提高，拥有先进的制作工艺几句是保持和增强国际市场竞争力的基本条件之一，我们必须十分重视先进制造工艺技术的研究，全面提高执政工艺技术水平，只有这样才能实现先进制造技术的作用及目标。

第五章 结束语

先进制造工艺技术是一个庞大的技术群，在制造的整个过程中，无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造工艺技术。

近几年，制造业发生了一系列重大变化。

由于先进制造工艺技术的应用，现代制造企业逐步改变了传统观念，在生产组织方式上发生了五个转变：

从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变；

从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变；

从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变；

从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变；

从以技术为中心向以人为中心转变。

先进制造工艺技术系统是一个由技术、人和组织构成的集成体系,三者的有效集成才能取得满意效果。

因而先进制造工艺只有通过与信息技术、管理技术紧密结合,不断探索适应市场需求的新型生产模式,才能提高先进制造工艺的使用效果。