现代制造读书报告

1、1 目录1. 先进制造技术内容 .2 1.1 先进制造技术的定义 .2 1.2 先进制造技术的构成 .3 1.3 先进制造技术的分类 .3 2. 微机电系统的发展趋势 .3 3. 先进制造技术的分类 .4 3.1 现代设计技术 .4 3.2 先进制造工艺 .4 3.3 自动化技术 .5 3.4 系统管理技术 .5 4. 柔性制造技术概述 .5 5. 人机工程学的研究对象 .7 5.1 人机工程学的研究对象 .75.2 操纵器和显示器 .86. mastercam应用.8 参考文献 .13 2 1. 先进制造技术内容1.1 先进制造技术的定义先进制造技术 (advanced manufactur

2、ing technology ，amt) 是为了适此时代要求，提竞高争能力， 对制造技术不断优化所形成的。日前对先进制造技术仍没有一个明确的、一致公认的定义，可以一般定义为：“先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息 (计算机与通信、控制理论、人工智能等) 、能源及现代系统管理等方面的成果， 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、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。”先进制造技术的丰要特点休现在精密化、自动化、系统化、集成化、加工方式多样化等方面。起推动作用的先进制造技术主要有两类：

3、一是制造自功化技术； 二是高精密制造技术。生产效率、加工精度和成本是表征先进制造技术经济效益的主要标志。因而，制造技术从提高生产效率和加工精度两方面同时迅速地发展起来。前者是在保证生产效率的条件下， 达到一定的加工精度并降低成本；而后者是在保证达到所要求的精度下，实现自动化和高效率。1.2 先进制造技术的构成先进制造技术在不同发展水平的同家和同一国家的不同发展阶段，有着不同的技术内涵，对我国而言，它是一个多层次的技术群。 (1)基础技术第一层次是优质、高效、低耗、少或无污染的基础制造技术。铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术，这些基础工艺

4、经过优化而形成的基础制造技术是先进制造技术的核心及重要组成部分。这些基础技术丰要有精密下料、精密成形、精密加工、梢密测量、毛坯强韧化、无氧化热处理、气体保护焊及埋弧焊、功能性防护涂层等。(2) 新型单元技术第二层次是新型单元技术。 它是在市场需求及新兴产业的带动下，将基础制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术相结合而形成的崭新的制造技术。 如制造业自动化单元技术、 极限加工技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、现代设计基础与方法、清洁生产技术、新材料成形与加工技术、 激光与高密度能源加工技术、 工艺模拟及工艺设计优化技术等。(3) 集成技术第三层次是先进制

5、造集成技术。 它是应用信息、 计算机和系统管理技术对上3 述两个层次的技术局部或系统集成而形成的先进制造技术的高级阶段，如fm5 、cim5 、im5 等。 1994 年，美国联邦科学、工程和技术协调委员会(fccset) 下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组提出，将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。这三个技术群相万联系、相互促进，组成一个完整的体系。图12 给出了先进制造技术的体系结构。1.3 先进制造技术的分类将目前各国掌据的制造技术系统化， 对先进制造技术的研究分为下述四大领域，他们横跨多个学科，并组成一个有机整体。(1) 现代设计技术现代设计技术主要

6、包括计算机辅助设计技术、优化设计技术、 竞争优势创建技术、全寿命周期设计技术、可持续性发展产品设计技术和设计试验技术。(2) 先进制造工艺先进制造工艺包括精密洁净铸造成形工艺、精确高效塑性成形工艺、 优质高焊接及切割技术、 优质低耗洁净热处理技术、 高效高精度机械加工工艺、 现代特种加工工艺、 新型材料成形与加上上艺、 优质清洁表面工程新技术、 快速模具制造技术和虚拟制造成形加工技术等。(3) 自动化技术自动化技术主要包括数控技术、工业机器人技术、 柔性创造技术、 计算机集成制造技术、 传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等。(4) 系统管理技术系统管理技术包括先进制造

7、生产模式、集成管理技术和生产组织方法等。2. 微机电系统的发展趋势微型机械研究最初是由美国斯坦福大学在1970 年开始的。 1987 年，美国投人大量经费资助微型机械的开发， 随后日本和欧洲各国也相继将微型机械研究列为重要发展领域， 促使微型机械或微机电系统获得迅速发展：我国较早地开始了对微机电系统的研发工作，有40 余个研究组进行了许多相关的探索，现已研制出的微机电系统包括微小的压力传感器、微加速度计、 微陀螺、 微型流量传感器和微沟道系统、微触觉传感器、射频mems 、微型静电电机、微型飞机以及微型卫星等。微型机械并非是传统机械单纯在尺度上的微小型化, 而是指可以批量制造的集合微机构、 微

8、传感器、 微驱动器以及微能源， 同时还包括控制电路等信息处理系统的一种微型机械电子集成系统。随着系统在尺度上的进一步缩小，系统中的4 许多部件将进入纳米尺度、因而使纳机械电子系统成为该方面发展的必然方向：近年来，将集成光学中的些概念及研究成果也引入到微型系统中，出现了微光机电系统 (moems) 的概念。随着系统中关键部件尺寸的不断减小，整个系统的原理、设计原理及方法等都将发生很大的改变。日前，也将系统中关键部件的特征尺寸为纳米尺度的微型机电系统称为纳机电系统(nems) 。3.先进制造技术的分类将目前各国掌握的制造技术系统化，对先进制造技术的研究分为下述4 大领域，它们横跨多少个学科，并组成

9、一个有机整体。3.1 现代设计技术（1）计算机辅助设计技术。包括：有限元法：优化设计；计算机辅助设计；反求工程设计；模糊智能cad；工程数据库。（2）性能优良设计基础技术。包括：可靠性设计；安全性技术；动态分析与设计；放断裂设计；疲劳设计；防腐蚀设计；减摩和耐磨损设计；健壮设计；耐环境设计；维修性设计和维修性保障设计；测试性设计；人机工程设计。（3）竞争优势创建技术。包括：快速响应设计；智能设计；仿真与虚拟设计；工业设计；价值工程设计；模块化设计。（4）全寿命周期设计。包括：并行设计；面向制造的设计；全寿命周期设计。（5）可持续性发展产品设计。主要有绿色设计。（6）设计实验技术。包括：产品实验

10、技术；产品环保性能实验与控制、仿真实验与虚拟实验。3.2 先进制造工艺（1）精密洁净铸造成形工艺。包括：外热冲天炉熔炼、处理、保护成套技术；钢液精炼与保护技术：近代化学固化砂铸造工艺；高效金属型铸造工艺与设备；气化膜铸造工艺与设备；铸造成型工艺模拟和工艺cad。（2）精确高效型性成形工艺。 包括：热锻生产线成套技术； 冷温成形成套技术；精密楔横轧技术； 大型覆盖件冲压成套技术； 精密冲载工艺； 超塑和等温成行工艺；锻造成形模拟和工艺cad。（3）优质高效焊接及切割技术。包括：新型焊接电源及控制技术；激光焊接技术；优质高低稀释率堆焊技术；精密焊接技术；焊接机器人；现代切割技术；焊接过程的模拟仿真

11、与专家系统。（4）优质低耗洁净热处理技术。包括：可控气氛热处理；正空热处理；离子热处理；激光表面合金化；可控冷却。（5）高效高精机械加工工艺。包括：紧密加工和超紧密加工；调整切削与高速磨削；变数切削；复杂型面数控加工；游离磨料的高效加工。5 （6）现代特种加工工艺。包括：激光加工；复合加工；微细加工和纳米技术；水加工。（7）新型材料成型加工工艺。包括：新型材料的铸造成形；新型材料的塑性成形；新型材料的焊接成型；新型材料的热处理；新型材料的机械加工。（8）优质清洁表面工程新技术。包括：化学镀非晶态技术；新型节能表面涂装技术；铝及铝合金表面强化处理技术；超声速喷绘技术； 热喷涂激光表面重熔复合处理

12、技术；等离子化学气相沉积技术；离子辅助沉积技术。（9）快速模具制造技术。包括：锻模cad/cam 一体化技术；快速原型制造技术。（10）拟实制造成型加工技术。 包括：材料热加工拟实制造成形； 机械加工的拟实制造成形；机械加工的拟实制造技术；机械产品的拟实装配技术。3.3 自动化技术（1）数控技术。包括：数控装置：进给系统和主轴系统；数控机床的程序编制。（2）工业机器人。包括：机器人操作机；机器人控制系统；机器人传感器；机器人生产线总体控制。（3）柔性制造系统（ fms） 。包括： fms 的加工系统； fms 的物流系统； fms的调度与控制； fms 的故障诊断。（4）计算机集成制造系统（c

13、ims）（5）传感技术。（6）自动检测及信号识别技术。包括：自动检测cat；信号识别系统；数据获取；数据处理；特征提取；识别。（7）过程设备工况检测与控制。 包括：过程检测控制系统； 在线反馈质量控制。3.4 系统管理技术（1）先进制造生产模式。包括：精益生产；cims；敏捷制造；分散网络化制造系统；智能制造。（2）集成管理技术。包括：并行工程；mrp 与 jip 的集成与生产组织方法；基于作业的成本管理（ abc） ；现代质量保障体系；现代管理信息系统；生产率工程；制造资源的快速有效集成。（3）生产组织方法。包括：虚拟公司理论与组织；企业组织机构的变革；以人为本的团队建设；企业重组工程。4.

14、柔性制造技术概述柔性制造技术 (flexible manufacturing technol08y，fmt)是一种主要用于多种中小批量或变批量生产的自动化技术，它是对各种不同形状的加工对象进行有效地且适应性地转化为成品的各种技术的总称。柔性制造技术是电子计算机技术在6 生产过程及其装备上的应用， 是将微电子技术、 智能化技术与传统加工技术融合在一起，具有先进性柔性化、自动化、效率高的制造技术。柔性制造技术是从机械转换、 刀具更换、 夹具可调、 模具转位等硬件柔性化技术的基础上发展起来的，是自动化制造系统的基本单元技术。柔性制造系统柔性制造系统的组成图 1 所示是一种较典型的柔性制造系统结构框图

15、。该系统由以下九个部分组成。图 1 (1)中央管理和控制计算机它用于接收来自工厂主计算机的指令，对整个梁性制造系统实行计划调度、运行控制、物料管理、系统监控和网络通信等。(2)物流控制装置它用于对自动化仓库、无人输送台车、加工毛坯、半成品和成品、夹具、刀具等实现集中管理和控制。(3)自动化仓库它用于将毛坯、半成品和成品等进行自动调用或存储。(4)无人输送台车工件、刀具、夹具等都由此台车来完成运输任务，它行走于各机床之间、 机床与自动化仓库之间、 机床与中央刀具库之间， 可以是有轨的或无轨的。(5)制造单元它由多台不同类型的计算机数控机床及工业机器人组成。其中，计算机数控机床也包括加工中心或柔性

16、制造单元。(6)中央刀具库它是刀具的集中存储区。(7)夹具站它用于实现对夹具的调整、维护及存储。(8)信息传翰网络它是柔性制造系统中的通信系统。(9)柔性制造系统随行工作台它用于实现从元人输送台车到制造单元之间的传送缓冲功能。5.人机工程学随着科学技术的不断进步， 人类创造的各种工业产品与日俱增，花样不断翻新并日趋复杂化。人们在追求高速度、高精度、高效益的同时，也不断探索如何使人处于更舒适、更安全的最佳工作环境。人机工程学是本世纪50 年代前后发7 展起来的 门新兴学科，它研究的对象是人与机器及环境之间所构成的系统内的相不协调适应关系。即研究如何使机器、工具及环境适应人的生理和心理要求。以便使

17、操作者在工作时付出最小小代价而获得最佳效益，并维护劳动者身体健康、保障劳动安全。人机工程学着重研究如下3 个方而的问题：人机工程学的研究对象5.1 人机工程学的研究对象机器设备如何被人方便地、省力地操作，包括显示器和操纵机器的设计。如何创造宜人的工作环境和安全保障系统。工作环境设计包括工作场所设计（空间大小，整体色彩，采光条件、温度和湿度调节、噪声控制、场地布置等）和机具设计（机器设备和家具的布局和布置）。安全保障系统是采取有效措施，保障劳动者人身安全和维护人体的正常机能。如切削加工的切屑和冷却液的防护装置、冶炼车间的防高温措施、核工业的防幅射、化学工业的防污染等。研究人和机器在职能上的合理分

18、工及相互之间的协调配合问题。总之， 人机工程学的目的就是根据人的特征， 设计出员适合于人的工作环境、最适合人操作的机器 (方便使用的操纵器，醒目的显示器等)，力图使付出的精力最少，而人机系统的效率为最高。在人机系统中，人是主体。为了创造出最适合于人工作的环境，就必须了解人的生理特征， 并根据这些特征进行人机系统设计。人的感知持征正常人都有接受外来信号和刺激的能力，这些能力包括视觉、 听觉、嗅觉、味觉、触觉和知觉 (直觉，预感 )能力。每种感觉一般都对应于人体的某部分感觉器官，有的器官只能接受单一刺激， 而有的器官却可同时感受几种刺激，如触觉中的接触感、压力感、冷感、热感、疼痛感。刺激必须要有足

19、够的强度才能对感官起作用，而有些刺激必须在人感官的感受范围内才能被接受。长期的连续刺激会导致感官麻木迟钝、敏感度下降。人的动作特征眼睛的水平运行比垂直运行快； 视线习惯于从左向右、 从上向下和顺时针方向运动；明适应时间短，暗适应时间长。上肢的动作比下肢的动作快； 手向前后运动比左右运动快， 从上往下较之从下往上运动快等。 感知时间和动作时间之和称为反应时间。反应时间是评价人机系统分车的重要指标。 感觉通道不同， 感知时间也不同， 在设计设备的操纵系统时，应优先选用感知时间短的通道。感知时间还与信号的刺激强度、信号源的方位、背景的对比有密切关系。视野和手臂的活动范围人观看正前方固定物体的能见范围

20、标为视野。正常人的视野为： 在垂直方向8 上，视平线以上 60 度，视平线以下 70度；在水平方向上为120 度。我们还可以把视野分为 4 个区域，即最佳视区 (最清晰 )，良好视区 (短时间内可辨认 )，有效视区(集中注意力可辨认 )和极限视区 (模糊不清 )。5.2 操纵器和显示器操纵器是人机联系的接口， 人通过操纵器直接控制机器的工作。常见的操纵器有旋钮、按钮、按控、扳动手衍、转轮、曲柄等。操纵器的设计原则是：操纵力一般要小；操纵器的布置应一目了然，容易分辨，以免出现误操作；常用操纵器应放在最佳目视区及最佳动作可及区内；操纵力大的操纵器放在最佳动作区内；应急操纵器布置在操作者在任何情况下

21、都可接近的部位上；操纵器的动作方向应与工作机构的运动方向及指示器指针的运动方向保持同向和逻辑上的一致性；操纵器最好能一柄多用：手柄的形状应运合手辈的生理待点等。显示器设计显示器是人机交换信息的装置、 人凭借视觉从显示器中获取机器的工作状态信息。最常见的显示器是仪表和屏幕。显示器设计时应注意以下几点：以开窗式显示器为好、它显示的数据少， 认读范围小；尽可能少出现不必要的文字和符号，显示应单纯，明确；显示数字的排列应有规律，便于读取，显示的内容应用比较鲜明的色彩和宽度， 便于辨认；显示的内容和色彩与人们应遵守的行为规则相一致，如故障用红色，提请注意用黄色，正常运行用绿色；显示数字应足够大，显示器的

22、设计和布置应考虑到人眼的疲劳；显示器应保证不被其它装置挡住等。6.mastercam应用图 2 毛坯尺寸9 图 3 铣削外轮廓刀具设定图 4 铣削面刀具设定图 5 切槽刀具10 图 6 刻字刀具图 7 道具轨迹1 图 8 道具轨迹2 图 9 加工仿真结果图部分程序.% o0000 (program name - 模型 ) (date=dd-mm-yy - 10-01-13 time=hh:mm - 14:04) 11 n100g21 n102g0g17g40g49g80g90 ( 5. flat endmill tool - 1 dia. off. - 1 len. - 1 dia. - 5.

23、) n104t1m6 n106g0g90g54x-49.y20.a0.s1909m3 n108g43h1z50. n110z21. n112g1z-1.f1.8 n114x-44.f190.9 n116g3x-39.y25.r5. n118g2x-25.y39.r14. n120g1x0. . (tool - 2 dia. off. - 2 len. - 2 dia. - 10.) n326t2m6 n328g0g90g54x-39.799y-29.998a0.s3819m3 n330g43h2z50. n332z21. n334g1z10.f763.8 n336x34.799f1527.6

24、n338x36. n340g3y-22.499r3.75 n342g1x-36. n344g2y-14.999r3.75 n346g1x36. n348g3y-7.5r3.75 n350g1x-36. n352g2y0.r3.75 n354g1x36. n356g3y7.5r3.75 n358g1x-36. n360g2y14.999r3.75 n362g1x36. n364g3y22.499r3.75 n366g1x-36. n368g2y29.998r3.75 n370g1x39.799 n372z20.f763.8 n374g0z50. n376m5 n378g91g28z0. n380g28x0.y0.a0. n382m01 ( 3. flat endmill tool - 3 dia. off. - 3 len. - 3 dia. - 3.) 12 n384t3m6 n386g0g90g54x-18.253y10.437a0.s3183m3 n388g43h3z50. n390z20. n392g1z2.f3. n394x-18.172f318.3 n396g3x-12.755y12.499r8.25 n398g1x-23.669 n400g2x-25.357y14.562r8.25 n402g1x-11.068 . (tool