现代制造工艺发展趋势

1、现代制造现代制造技术技术发展发展现状及趋势现状及趋势板块1：数控技术数控技术是数字程序控制数控机械实数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控

2、装置和数控机济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。展和提高。 数控：（数控：（NC）是）是20年代发展起来的自年代发展起来的自动控制技术，是用数字信号对机床的动控制技术，是用数字信号对机床的运动及加工过程进行控制的方法。运动及加工过程进行控制的方法。数控机床是一中采用了数字控制技术数控机床是一中采用了数字控制技术的机床，或者说装有数控系统的机床。的机床，或者说装有数控系统的机床。数控系统：是控制系统，能自动完成数控系统：是控制系统，能自动完成信息的输入、译码和运算，从而控制信息的输入、译码和运算，从而控制机床运动和加工过程。机

3、床运动和加工过程。常见的数控机床常见的数控机床 数控车床数控铣床加工中心1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国麻省理工学院年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三年试制成功第一台三坐标坐标数控铣

4、床，数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称称为加工中心为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。6

5、0年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称简称 DNC)，又称，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称简称 CNC)，使数控装置进入了以小型，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称简称 MNC)，这是，这是第五代数控系统。第五代数控系统。20世纪世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，

6、出现了能进行人机对话式自动编制程年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。20世纪世纪90年代后期，出现了年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。软件系统，

7、此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。数控技术也叫计算机数控技术（数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：简称：CNC），它是采用），它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。数控贮、处理

8、、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。数控技术是制造业信息化的重要组成部分。技术是制造业信息化的重要组成部分。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在

9、新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：1.高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大

10、地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。2.五轴联动加工和复合加工机床快速发展数控技术采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约

11、了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。3.智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智

12、能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。板块2：柔性制造技术柔性制造技术也称柔性集成制造技术，是现代先进制造技术的统称。柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。传统的自动化生产技术可以显著提高生产效率，然而其局限性也显而易见，即无法很好地适应中小批量生产的要求。随着制造技术的发展，特别是自动控制技术、数控加工技术、工业机器人技术等的迅猛发展，柔性制造技术（F

13、MI）应运而生。所谓“柔性”，即灵活性，主要表现在：生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换；对加工产品的批量可根据需要迅速调整；对加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产；可迅速而有效地 综合应用新技术；对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。采用柔性制造技术的企业，平时能满足品种多变而批量很小的生产需求，战时能迅速扩大生产能力，而且产品质优价廉。柔性制造设备可在无需大量追加投资的条件下提供连续采用新技术、新工艺的能力，也不需要专门的设施，就可生产出特殊的军用产品。柔性自动化制造技术简称柔性制造技术。自1967 年由英国莫林斯(molins)公司提出以后，至今已发

14、展了30 多年。由于柔性制造技术是管理技术和制造技术的有机集合换句话说它是以数控技术为核心，以计算机技术、信息技术、检测技术、质量控制技术与生产管理技术相结合的先进制造技术，因而被世界各国所重视，并在发达国家的制造业中得到了广泛的应用。发展趋势1） FMC将成为发展和应用的热门技术这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。2） 发展效率更高的FML多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。3） 朝多功能方向发

15、展由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。柔性制造技术是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势，是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。届时，智能化机械与人之间将相互融合，柔性地全面协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。近年来，柔性制造作为一种现代化工业生产的科学哲理和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认，可以这样认为：柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动

16、态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。柔性生产线基本上尚属空白。分析其原因，主要是：产品单一既无多品种中大批量，也无多品种中小批量，因此，缺少建设柔性生产线的必要条件。投资限制各汽车厂和各内燃机厂几乎都依赖于向银行借贷投资，因此投资规模受到资金来源和经济效益双重限制，不大可能将巨额资金用于纯技术水平的提高上即建设高技术的柔性生产线。厂家更多考虑的仍然是建设规模。事实上，在产品单一大量生产时，国外也仍然是以自动线为主，其原因也是从经济效益的角度出发

17、，况且自动线仍然是当今国内外内燃机制造的主要工艺手段之一。技术因素柔性生产线毕竟是当今高科技的产物，引进、消化都需要时间，欲速则不达，弄不好会有适得其反之效果。当然，柔性制造技术决不是高不可攀的技术，事在人为，只要各种条件具备，柔性制造技术也一定会在中国内燃机厂家生根开花，为多品种生产服务。柔性制造技术在各工业发达国家已经得到广泛的生产应用，数控机床、加工中心、柔性制造单元(FMC)，柔性制造系统(FMS)应用日益广泛，计算机集成制造(CIM)将使生产的设计、制造、管理、供销、财务都用计算机统一管理，实现工厂的全盘计算机管理的自动化。在20 世纪80 年代CIMS 呼声甚高，认为是机械制造的发展方向但按这种概念建立CIMS 需要极大的硬件投资和很长的开发建设时间。由于技术的飞跃发展，过分强调统一管理，无法适应多变的生产。因此现在CIMS 的