先进制造技术及其发展趋势

先进制造技术及其发展趋势0.前言31.先进制造技术的概述32.先进制造技术的体系结构43.先进制造技术的现状54.先进制造的发展趋势75.柔性制造技术105.1柔性105.2柔性制造技术115.2.1柔性制造系统（FMS）115.2.2柔性制造单元（FMC）125.2.3柔性制造线（FML）125.2.4柔性制造工厂（FMF）126.计算机集成制造系统136.1CIMS系统的功能组成136.2CIMS系统的技术优势分析146.2.1保障和提高了新产品开发的质量146.2.2缩短了新产品的上市周期15疯惑生经营管理科钳学化拌,币同时降低了涛产品的成本挤猛15泳7能超精密加工偿技术兵卵15警7.1纺超精密加工群的技术范畴喊途16粪7.燥2坐超精密加工貌的关键技术告处17墨筛高主轴屠同17利7.晶2.2滨直线导轨躲粮17欲快练传动系统谅冷18直7.怎2.4仆超精密测控消技术昨郑18且7.尼2.5她微进给技术颗湾19斯7.得2.6许超精密环境狼控制技术以必20辞匹赛加工原理惹柜21胆7.逼3腊结论灵树21芝8垄结语母纽220.前言御制造业是现暑代国民经济窝和综合国力株的重要支柱跃,辰在国民经济蝴建设、社会内进步、科技衫发展与国家屠安全中占有某重要战略地尽位胸,冷其生产总值游一般占一个垦国家国内生挣产总值的怖20%~辣55%悲。世界各国叹经济实力的唉竞争懒,摆主要是先进黑制造技术的施竞争猴,晨其竞争能力扮又体现在所旺生产产品的弓市场占有率亮上。随着经梅济的高速发到展以及顾客涂需求和市场茄环境的不断须变化洗,罢这种竞争日肚趋激烈阔,厨因而各国政罩府都非常重常视对先进制贯造技术滑(adv纸anced贷manuf俭actui芽ngte系chnol葡ogy,救先进制造技妥术开)冒的研究。川1颗.绸衣先进制造技捆术屑的概述拐先进制造技汁术氏,递往往用盾先进制造技张术果来概括由于碍微电子技术养、自动化技糠术、信息技银术等给传统津制造技术带吐来的种种变剖化与新型系曲统。具体地研说松,腹先进制造技朴术斜是制造业不词断吸收信息培技术和现代脾管理技术的粥成果敞,抖并将其综合如应用于产品杯设计、加工嗓、检测、管款理、销售、相使用、服务定乃至回收的统制造全过程宫,恶以实现优质焦、高效、低沙耗、清洁、适灵活生产浊,蚕提高对动态鹅多变的市场蹄的适应能力只和竞争能力丹的制造技术装的总称。与霞传统的制造很技术相比辽,右当代的飘先进制造技拼术诉以其高效率愁、高品质和便对于市场变哀化的快速响滚应能力为主颗要特征。杯先进制造技尘术水是生产力的雷主要构成因血素窜,铃是国民经济什的重要支柱恨。它担负着差为国民经济烛各部门和科谋学技术的各孝个学科提供怜装备、工具椒和检测仪器忙的重要任务门,坟成为国民经筛济和科学技哥术赖以生存渔和发展的妄/旗土壤估0去。尤其是一俗些尖端科技偷,侄如航空、航顺天、微电子踢、光电子、生激光、分子许生物学和核柜能等技术的见出现和发展雪,系如果没有售先进制造技莫术车作为基础雁,剧是根本不可喷能的。右2掩.割背先进制造技遮术蹄的体系结构益先进制造技颈术小主要包括以之下剂3溪个技术群朝(祸图福1):a)杨犯主体技术群阔:惕这是制造技老术的核心少,劲它包括两个吵基本部分忍:抗有关产品设例计技术和工愧艺技术。铸1)绢面向制造的架设计技术群推。面向制造唱的设计技术呼群系指用于级生产准备的给工具群和技芹术群。设计乏技术对新产毛品开发生产漫费用、产品腰品质以及新辱产品上市时痕间都有很大贼影响。产品仔和制造工艺傻的设计可以久采用一系列市工具涨,常例如计算机筑辅助设计寺(CAD植)涉以及工艺过桃程建模和仿撑真等旋,穗生产设施、马装备和工具按,建甚至整个制股造企业都可辰以采用先进科技术进行有秤效地设计。讨2)弟制造工艺技摧术群锣(泽制造技术环铁境乏)扮。制造工艺造技术群是指炒用于物质产距品生产的过糕程及设备。从制造工艺技丽术群是有关幸加工和装配谁的技术晴,劫也是制造技币术的传统领朵域。杀b)裂支撑技术群颤:免支撑技术群叨是指支持设醒计和制造工湾艺两方面取令得进步的基秀础性的核心既技术。基本良的生产过程词需要一系列移的支撑技术涝,抬如走:继测试和检验粮、物料搬运锯、生产计划渔的控制以及擦包装等。它沈们也是用于埋保证和改善兼主体技术的塘协调运行所止需的技术崇,腊是工具、手皮段和系统集睁成的基础技劈术。支撑技域术群包括染:1)违信息技术伴:贯接口和通信俗、数据库技辱术、集成框葬架、软件工补程人工智能尚、专家系统比和神经网络逃、决策支持闯系统丹;2)耗标准和框架尸:弹数据标准、以产品定义标城准、工艺标使准、替3)嫁机床和工具壶技术舍;4)细传感器和控把制技术复:禁单机加工单楼元和过程的含控制、执行守机构、传感共器和传感器绸组合、生产毫作业计划奔;5)禁其他。猎c)沿制造技术基胁础设施流:乌制造技术基家础设施是指雅为了管理好抵各种适当的图技术群的开您发并鼓励这喊些技术在整尖个国家制造悠行业内推广煤应用而采取辩的各种方案广和机制。制坚造技术的基鸦础设施是使常先进的制造五技术与企业剂组织管理体演制和使用技剧术的人员协腔调工作的系迁统工程凉,型是另先进制造技预术废不可分割的芽一个组成部糖分。访图忘1AM誓T商体系结构冲3绪.薄注先进制造技哈术贷的现状蜂先进制造技疗术补是现代技术涂和工业创新简的集成和典舰范斜,哭是国家制造荡业水准的主垃要标志罢,正是国家工业敬的基础和支扁柱。目前丝,伐世界各工业文发达国家已冠充分认识到中发展律先进制造技梅术扔的重要性和古紧迫感院,篮纷纷对此进模行广泛深入槐的研究蹄,你展开了激烈寨的竞争。各柱种创新成果尚和先进技术绞不断涌现。论它们主要包医括斥:晃计算机集成逝制造系统套(com辛puter灭inte吩grate订dman驰ufact绞uring周syst祖em,CI权MS),轨敏捷制造雹(agi残lema进nufa财ctur瓦ing,测AM),圣并行工程供(con数curre芦nten蚁ginee殿ring跌,CE摸),胞虚拟制造剃(vir杀tual标manuf拉actur娱2每ing,友VM)疮以及可持续寄发展技术等没等。浓a)CI芳MS羊是现代信息政技术条件下甚的新一代制巡造系统。它享以计算机来博辅助制造系搂统的集成发,某以充分的、赢及时的信息帝交流或信息习共享将企业亭的设计、工摧艺、生产车非间以及供销脏和管理部门丛集成为一个态有机的整体振,秤使他们相互虾协调地运作还,益以提高产品么品质顿,赛缩短产品开漠发周期誓,擦提高生产效暮率收,斯确保企业的凤整体效益风,不提高企业的得竞争能力和类生存能力。拘b)CE腔是对产品及昨其相关过程沸(苹包括制造过婆程和支持过庆程衣)乌进行并行、役一体化设计捐的一种系统众化的工作模之式。在传统绍的串行开发蔬过程中玉,栗设计中的问库题或不足抚,伪要分别在加赠工、装配或烂售后服务中均才能被发现旷,关然后再修改挣设计异,舟改进加工、虚装配或售后节服务椅(峡包括维修服疫务阅)总。而社CE留就是将设计妈、工艺和制随造结合在一革起稍,螺利用计算机扬互联网并行延作业当,句大大缩短生练产周期民(凯图贵2)托。湿图狠2时串创、肆并行工程时寺序的比较必c)AM秤丘是指企业实阵现敏捷生产繁经营的一种杀制造哲理和冰生产模式。陕AM敏包括产品制返造机械系统指的柔性、员袄工授权、制武造商和供应觉商关系、总崭体品质管理奶及企业重构衔。泄AM曲是借助于计命算机网络和丧信息集成基尚础结构晶,洽构造有多个饱企业参加的迁/输VM足0远环境观,惑以竞争合作仗的原则布,牺在虚拟制造旨环境下动态誓选择合作伙输伴杂,折组成面向任存务的虚拟公盆司俭,顺进行快速和解最佳生产。膛d)VM待是虚拟现实疯(vir轰tual刮reali币ty,V犁R)历技术在制造作中的应用。舞VM猛实际上是一弃种计算机科美学技术嘱,刮以信息技术驰、仿真技术改、掀VR舞技术为支柱抄,优在产品设计泥或制造系统勿的物理实现温之前傻,叶就能使人体竹会到或感觉毒到未来产品经的性能或者河制造系统的劲状态本,衰从而可以做拖出前瞻性的种决策与优化绳实施方案。咏VM杂技术是对真馒实制造过程页的动态模拟诚、仿真撕,俘是在计算机巩上制造数字挑化产品予,蹦在艺VM氧环境中生成涝软产品原型举代替传统的筒硬样品进行赶试验有,批对其性能和柱可制造性进役行预测和评罩价疯,尿从而缩短产庄品的设计与厌制造周期餐,绪降低产品的月开发成本色,矿提高系统快亮速响应市场缴变化的能力雕。摊VM遍技术是促CE,A段M,转精益生产的例支撑技术雹,责是品质工程犁实现的有力泪保证。径e)英可持续设计载是在生态哲沿学的指导下全,国将设计行为呀纳入膨/惰社会贵2粗经济扮2义环境参2脏人类堪0拔的系统中季,封既实现社会优价值又保护背人与自然的例共同繁荣明,交旨在平衡环办境、社会、距经济三方面创的设计实践傅和设计管理民。可持续设凤计包含并超歉越了传统的口产品设计处,测并代表了人猪类对传统产锈品设计的新煤思考宏,协是产品设计钟学科的新的林发展方向。稀目前可持续遥设计并不成事熟休,榨主要设计工屋具有生命周谅期评价纺(LCA柱);弦面向环境的锁设计顶(DFE筑);赛面向材料选永择的设计迈(DFMS鸦);袭面向拆装的君设计谢(DFD)获;裂面向回收的象设计傍(DFR)煌夸等耗,冬可持续设计翠可以说是人把类文明的巨兽大进步。送4惭.源览先进制造的事发展趋势便先进制造业怖追求的目标菜是嘴:挠高品质、高闻效率、高柔仓性、低成本吨、低劳动力起、低消耗、姨品种多和规蹈格全的产品灰,勺因此治,ATM胳的发展趋势役应体现在以自下几个方面钻:胆a)布制造技术向场自动化与智昨能化方向发搅展最:蒙随着电子技转术、信息技煌术和计算机沿技术的发展行,筋推动了制造枪技术向更深女层次发展。谈基于耀CAD/协CAM诸技术的握CIMS弟是制造业自艘动化的一个夸重要方向。桥CIMS希通过借CAX(嫂CAD,调CAPP裕,CAE,裤CAM)耗系统和垦PDM别系统仆,恩进行产品的钥数字化设计交、仿真鞠,允并结合数字陕化制造设备土,峡进行自动加炕工。并采用军MRPII许/ERP蓄系统犯,造对整个企业井的物流、资撒金流、管理先信息流和人裕力资源进行伴数字化管理泽。智能制造马技术微(IMT爆)财是将人工智民能融入制造洋过程的各个妇环节喊,欧通过模拟人惯类专家的智仗能活动鸭,不取代或延伸摘制造系统中增的部分脑力气劳动笔,回在制造过程醒中系统能自魄动监测其运江行状态妙,塌在外界干扰西或内部激励惰下能自动调欣整其参数年,月以达到最佳牵状态和具备兴自组织能力较。例如机器涂人加工就是屿将机床与机疗器人、传感瞒器、控制器眉组合而成的迷智能制造系最统夸,日它具有信息具处理和知觉宅反馈、决策雄能力兵,拥可同时控制匹指挥多种操还作呜,悦从而能提高钞效率、保证而品质和降低惜成本。填b)蕉精密成形与称加工劲:验精密加工、爱超精密加工独技术、微型此机械是此先进制造技平术愚燃发展的方向重之一。精密袜和超精密加毕工技术包括叫精密和超精却密切削加工役、磨削加工竖、研磨加工脉以及特种加繁工和复合加膊工骑(芳如机械化学奸研磨、超声持磨削和电解计抛光等钱)烈三大领域。咽超精密加工维技术己向纳虏米技术发展半。纳米技术纷已在纳米机况械学、纳米移电子学和纳件米材料技术膨得到了应用沙。校c)腊新型特种加述工方法的形贸成腹:萝特种加工亦链称非传统加翠工或现代加际工方法卡,税泛指用电能称、光能、热腿能、电化学绩能、化学能姐、声能及特乐殊机械能等茶能量达到去丧除或增加材掘料的加工方思法。它包括考激光加工技傲术、电子束秤加工技术、都离子束加工灭技术、等离寄子加工技术丰、电加工技牛术等。今后耗,死特种加工将祖从实际出发丸,蚕在融合传统宾技术和现代静技术的基础裕上大力开发喂特种加工领捆域中的新方林法哲,读包括微细加蚕工和复合加掠工。抬d)昂制造业中广垃泛应用企VM扬技术和柔性禁制造技术果:昼制造过程中毒的沿VM饿是指面向产忽品生产过程数的模拟和检黑验。倡VM顺的核心是计驻算机仿真湾,珍通过仿真软灭件来模拟真枪实系统闪,慌以保证产品帆设计和产品挪工艺的合理渐性航,杂保证产品制喂造的成功和克生产周期雁,束发现设计、绝生产中不可献避免的缺陷其和错误。所杜谓柔性倦,渴是指一个制览造系统适应妇各种生产条飘件变化的能博力吸,怪它与系统方眼案、人员和吉设备有关。颤系统方案的舅柔性是指加汗工不同零件指的自由度。雾人员柔性是旱指操作人员侨能保证加工恼任务姨,悟完成数量和辱时间要求的趟适应能力。下设备柔性是较指机床能在书短期内适应忍新零件的加抽工能力。暑e)爸网络化和全诊球化外:阅随着网络通搂讯技术的迅思速发展和普猾及疗,倘企业的产品绿设计、物料牌选择、零件吧制造、市场敞开拓与产品径销售等都可蚊以异地或跨创越国界进行膝。此外姜,秤网络通讯技扩术的快速发闹展桨,绸加速技术信路息的交流、细加强产品开今发的合作和恐经营管理的怒学习屑,吹推动了企业伯向着既竞争门又合作的方旁向发展。因疼此制造业发荒展的必然是划由网络化迅篮速向全球化萍迈进。有f)卷实施无污染垦绿色制造差:茧绿色制造是押通过绿色生燃产过程、绿小色设计、绿肚色材料、绿贿色设备、绿别色工艺、绿残色包装、绿葡色管理等生逼产出绿色产犹品犯,猫产品使用完饱以后再通过狸绿色处理后贷加以回收利阵用。采用绿备色制造能最强大限度地减左少制造对环浓境的负面影销响脸,赌同时使原材液料和能源的好利用效率达超到最高。对矩于目前世界冬资源紧张虹,丝环境恶化的狐现状以及人曾类的持续发帅展的要求来偿讲拳,窃绿色制造是贼必然的趋势塌。朽5.读柔性制造技枕术麻舰5.1独柔性溉柔性可以表严述为两个方闪面。第一方舅面是系统适尘应外部环境吉变化的能力盾，可用系统诊满足新产品算要求的程度扰来衡量；第歪二方面是系傲统适应内部刮变化的能力呈，可用在有拾干扰独(走如机器出现眉故障羽)律情况下，系逼统的生产率液与无干扰情漆况下的生产勉率期望值之因比来衡量。警“梦柔性软”愈是相对于互“离刚性喂”间而言的，传筋统的冲“扬刚性妙”端自动化生产虑线主要实现短单一品种的悟大批量生产蜜。其优点是啦生产率很高骨，由于设备雹是固定的，忌所以设备利败用率也很高它，单件产品锤的成本低。俊但价格相当焰昂贵，且只蒜能加工一个但或几个相类拴似的零件，阁难以应付多亡品种中小批具量的生产。油随着批量生舒产时代正逐盖渐被适应市膀场动态变化价的生产所替还换，一个制逢造自动化系爽统的生存能苹力和竞争能丝力在很大程痒度上取决于顷它是否能在拌很短的开发义周期内，生凶产出较低成泡本、较高质威量的不同品增种产品的能驳力。柔性已婶占有相当重牢要的位置。榨柔性主要包慰括：丢①委机器柔性。沸当要求生产浊一系列不同秩类型的产品遗时，机器随折产品变化而查加工不同零件件的难易程跃度。或②鸦工艺柔性。挣一是工艺流辣程不变时自域身适应产品暑或原材料变售化的能力；从二是制造系钱统内为适应朱产品或原材舌料变化而改靠变相应工艺退的难易程度咐。学③茅产品柔性。渠一是产品更厕新或完全转归向后，系统碧能够非常经蛇济和迅速地油生产出新产佣品的能力；瑞二是产品更捐新后，对老强产品有用特原性的继承能讨力和兼容能姐力。熟④宰维护柔性。立采用多种方宾式查询、处籍理故障，保尊障生产正常摧进行的能力塑。东⑤丹生产能力柔富性。当生产飘量改变、系触统也能经济疯地运行的能慌力。对于根控据订货而组井织生产的制菠造系统，这殖一点尤为重幼要。萍⑥你扩展柔性。滨当生产需要诱的时候，可劲以很容易地后扩展系统结句构，增加模蚀块，构成一非个更大系统尘的能力。替⑦励运行柔性。链利用不同的挥机器、材料汇、工艺流程揭来生产一系慈列产品的能妖力和同样的崇产品，换用楚不同工序加智工的能力。革5.2柔性迈制造技术泳柔性制造技蓄术是对各种念不同形状加涝工对象实现宣程序化柔性扑制造加工的暮各种技术的释总和。柔性帆制造技术是博技术密集型虾的技术群，镰我们认为凡声是侧重于柔跨性，适应于偏多品种、中语小批量途(浙包括单件产傅品巾)伤的加工技术包都属于柔性印制造技术。谎目前，按规队模大小划分竿为：院5.2云.1罪鼠柔性制造系筛统（跌FMS葛）绿FMS土包含进2采台以上具有黄自动刀具交更换和自动工和件托盘交换油装置的数控题机床，以加采工中心为核把心设备，配嫩有自动物料禾传递和管理水系统，如有懂轨运输小车尼或自动导引扁运输小车，开并在中央计株算机统一控舟制和管理下豆，动态地平伍衡资源地有何效利用，具斤有生产调度理和对加工过肆程的实时监遇控能力，可替动态地实现董多种零件族军的自动加工捎。甜5.2走.2止陈柔性制造单杀元（姿FMC淡）缸FMC京可视为一个秀规模最小的湾FMS识，是份FMS络向廉价化及享小型化方向季发展的一种丽产物，它由宇1择～电2悲台加工中心瑞、工业机器谦人、数控机据床及物料运村送存贮设备肥构成，其特系点是实现单扮机柔性化及宗自动化，具爸有适应加工锈多品种产品鉴的灵活性，劣现已进入普译及应用阶段颠。示5.2利.3粮狱柔性制造线敏（定FML粉）吴FML征是处于单一诸或少品种大秧批量非柔性赠自动线与中冶小批量多品干种逼FMS栗之间的生产悲线。其加工停设备可以是恳通用的加工蓬中心、捎CNC箩机床，亦可繁采用专用机陡床或水NC疏专用机床，夺对物料搬运泥系统柔性的担要求低于谦FMS遇，但生产率圣更高。它以割离散型生产封中的柔性制暴造系统和连境续生产过程休中的分散型姿控制系统岁(DCS)改墨为代表，其肉特点是实现覆生产线柔性捏化及自动化逝，其技术已贤日臻成熟，遗现已进入实暂用化阶段。活5.2骂.4处武柔性制造工曲厂（蓬FMF哭）容FMF纽是将多条甲FMS栗连接起来，悄配以自动化取立体仓库，妻用计算机系存统进行联系涝，采用从订粗货、设计、小加工、装配世、检验、运间送至发货的凯完整备FMS食。它包括了荒CAD/C偏AM盛，并使计算系机集成制造锋系统（东CIMS牵）投入实际在，实现生产侵系统柔性化楼及自动化，伟进而实现全霉厂范围的生场产管理、产捕品加工及物够料贮运进程始的全盘化。胶FMF冬将制造、产荷品开发及经击营管理的自桐动化连成一云个整体，以抹信息流控制醋物质流的智浴能制造系统浩（熔IMS乌）为代表，犁其特点是实蚊现工厂柔性热化及自动化麦。第6.芦计算机集成盾制造系统筝计算机集成攻制造系统陵(Comp占uter捎Integ顿rated别Manu欣factu屡ring蒸Syste校ms,真简称鸟CIMS)铜,匀是随着计算荷机辅助设计昆与制造的发炸展而产生的校。它借助栏于计算机的邻硬件、软件苹技术觉,挥综合运用现终代管理技术剃、制造技术污、信息技术逃、自动化技声术、系统工醒程技术。对帜企业的生产敌作业、管理虑、计划、调启度、经营、课销售等整个据生产过程中挣的信息进行离统一处理下,女并对分散在幻产品设计制业造过程中各潮种孤立的自沈动化子系统雄的功能进行舌有机地集成弦,额并优化运行起,纽从而缩短产税品开发周期刚、提高质量蝇、降低成本夺。它是工厂壁自动化的发分展方向阻,性未来制造业网工厂的模式凤,摘是当代生产驰自动化领域装的前沿学科钱,覆也是集中多歌种高新技术繁为一体的现隶代化制造技络术。破6.旷1慎蒸CIMS舞系统的功能烘组成匙一般亚CIMS湿有六部分组籍成往(1)借管理信息系毅统贸(MIS)公:粮具有生产计尖划与控制、惭经营管理、病销售管示理、采购管禾理、财务管愧理等功能厦,纸处理生产任恒务方面的信职息。刮(2)恩工程设计应锐用分系统脊(CAD&梁CAPP)雨:假由计算机辅痰助设计、计椒算机帜辅助工艺编星制和数控程杯序编制等功宽能组成炭,琴用以支持产社品的设计和东工艺准备赵,突处理有关产敬品结构方面帅的信息。裳(3)荷车间管理与飘自动化应用蜘分系统品(CAM)需:响也可以称为快计算机辅助陆制造分系统名,弦它包括各种痒不同自动化懂程度的制造类设备和子系恨统察,于用来实现信影息流对物流棉的控制和完辽成物流的转汉换。它是信锐息流和物流决的接合部答,天用来支持企死业的制造功松能。沸(4)香计算机辅助盛质量保障分秧系统俊(CAQ)芝:装具有制订质握量管理计划饰、实苍施质量管理教、处理质量腔方面信息、禁支持质量保喝证等功能。袭(5)酒数据库存管许理分系统希:佣用以管理整脱个敢CIMS赛的数据互,掩实现数据林的集成与共晨享。烧(6)惜计算机与网计络分系统池:怨用以传递绿CIMS脾各分系统之活间和分系统青内部的信息品,妈实现疮CIMS勺的数据传递狭和系统通信吊功能。它们忙的联接关西系如图蜡1纵示菠:篮6.历2科勤CIMS银系统的技术现优势分析共6.托2.1她内保障和提高境了新产品开梯发的质量称CIMS(煤包括并行工猪程和虚拟制跪造技术等旦)兆使企业提高刷了产品创新竞设计的深度吃,率大大有利于将提高企业产宽品的技术含羞量。雀CIMS钓建立了企业庄从产品设计炉、生产制造舅、经营管理奇全方位的计夹算机集成制脉造环境方,居做到了企业还信息流、物拼流、资金流炎的集成。市性场综合反馈栏信息在墙CIMS(体MIS岁部分瑞:到管理信息分辜系统堂)只的支持下压,伞迅速反馈到盖CIMS~外程设计自动薄化分系统抵(CAD/陵CAPP应/CAM/认CAE),矛梯产品设计人量员在校PDM(啊产品数据管托理叔)核、乳CAD艺等系统支持瞧下积,滋综合产品过固去设计成果运及各项信息炭(岔包括零部件熟明细、价格御、供货质量习、生产加工捉能力等惹),刺在修MIS飘过来的市场葵综合反馈信类息地推动下医,疑就能不断设帝计出更加满派足市场需求仁的高争论、内低成本、适灭销对路的产销品炸6.睁2.2宇竖缩短了新产肿品的上市周诊期场CIMS菠是一个集成槐化的生产模好式康,少覆盖了市场呆分析、经营闷决策、新皱产品研制、厚工程设计、阔加工制造、逆库存供应、锤质量保证、副销后服务等糟整个制造业虏的活动拐,步并力图实现咳三流集成。宣在这种环境培支持下氧,汉通过企业信近息的快速流博动痰,活加速了产品兵的设计周期瘦。同时不,仰由于在设计坐时参考了产尼品的可制造沸性等特性杯,著在夺MIS三及制造自动敏化系统的支题持下搭,填也极大地提宿高了产品的温生产及销售筛分派效率俱,摊这些都保证焦了企业新产谊品上市周期究的显著改善斧。刻6.奔2.3必间经营管理科稀学化悼,居同时降低了借产品的成本泽在经营管理典方面果,僵使企业的经孤营决策和生寇产管理趋于裂科学化。使酷企业能够在怕市场竞争中壶,攀快速、准确膛地报价状,引赢得时间雁;煎在实际生产运中颈,传解决贱“电瓶颈棵”湾问题规,变减少再制品聋,封同时桂,炸降低了库存症资金的占用聋。调查材料椅表明理,胃采用计算机省集成制造系把统后全,光企业新产品猪的各项因素垦发生了明显骗的变化僵,判。荐缸7痕冷超精密加工绣技术症超精密加工碑是在超精密塞机床设备上膝利用零件与伏刀具之间产谨生的具有严牺格约束的相块对运动对材托料进行微量殖切削，以获梨得极高形状如精度和极低治表面粗糙度帮的加工过程肚，其精度从腐微米到亚微懂米，乃至纳备米。它与当凯代一些主要锣科学技术的俗发展有密切热的关系，是化当代科学发稿展的一个重伴要环节。而蹈且，超精密众加工技术的伯发展也促进绳了机械、液阅压、电子、拉半导体、光唤学、传感器林和测量技术疗以及材料科收学的发展。曾7.锤1深超精密加工很的技术范畴队由于加工技骑术水平的发竖展，超精密冬加工划分的砖界限逐渐向烦前推移，但捡在具体数值佣上没有固定近的界定。根拜据目前技术施水平及国内明外专家的看幻法，对中小钢型零件的加略工形状误差册△盈陷和表面粗糙北度芬Ra郑的数量级可爽分为以下档衣次。精密加鞋工美:缩Δ=1.语0~0.1本μm墙，招Ra道=0.1~粱0.03酷μm劝；超精密加惹工：撞Δ=0.笨1~0.0吴1μm具，霜Ra璃=0.03套~0.00初5μm蹦；纳微米加秤工：病Δ<0.跳01μm探，斩Ra她<0.00龟5μm夏。随着科学捐技术的飞速驳发展，超精扣密加工技术溉日趋成熟，唱已形成系列汗，它包括超枣精密切削、牌超精密磨削桨、超精密微贱细加工、超塌精密计量等绘，并向更高响层次发展。而超精密加工瓣的影响因素演很多，只有多广泛研究和认综合采用各君种新技术，童并在各方面佛精益求精，烟才能突破目恒前常规加工闻技术不能达济到的精度界愈限。实现超匠精密切削加碑工的条件主骑要包括超精交密加工机床架、超精密切斑削刀具、超催精密加工环奉境、超精密午加工的工件摔材质、超精于密加工用夹飘具和超精密丈测控技术等门多项技术。术超精密加工倘技术实际上席就是这些技挥术的综合应孕用。婶7.剥2狗超精密加工办的关键技术况快骡主轴椒机床的主轴资在加工过程锦中直接带动衫工件或刀具忧运动，故主尊轴的回转精予度直接影响喜到工件的加帝工精度。现摄在超精密加性工机床中精棋度最高的主率轴采用的是痰空气静压轴节承，其实用调精度可达绢0.05幕μm里，但还不能西满足纳米级态加工的要求艰。近年来磁锅悬浮轴承的积发展非常迅聚速，有望在法未来有所突游破，但目前刺还达不到空疲气静压轴承衫的精度。而蚁提高空气轴孤承主轴回转咱精度的途径数之一是提高重轴及轴套的烧圆度，因为劝理论上这两刺者是成正比所的。另外，绘还要想办法魔提高气孔供怀气的平稳性来。通过多孔倾粉末冶金材掠料的小孔供描气是理想的碧供气形式，捷有待进一步许研究。此外柴，还可以利筐用控制技术宰以补偿的形加式来减小或裹消除回转误尘差。并7.探2.2革呀直线导轨头总的来说，坚从精度角度粗看，空气导轰轨是现在最牲好的导轨。叹虽然它没有币液体静压导并轨的刚性大格，但气浮导剧轨优点也很教明显，嗽院如无需进行忠油温控制，掩对环境没有径污染。此外屡，纳米级精绩度加工机床州的负荷和行谣程没有那么仰大，所以应羞优先考虑空卖气导轨。目龟前，空气导股轨的直线度窜可达（振0.1~0禾.2顺）盈μm/25娘0mm惭，国内丘303问所也可做到双0.1μ缸m/200谎mm提的水平。纳饶米水平的机访床导轨行程馋比上述要短铜，通过补偿仆技术还可进画一步提高导弓轨的直线度束。国防科技公大学利用二投维微进给装崭置补偿导轨闷直线度，取通得了较好的贺效果，可补捷偿到务0.1μ料m/300后mm猫的精度水平竿。在导轨的对结构设计上与还有潜力可这挖，如采用零多根导轨并煎联来加强气拿膜的误差匀么化作用，加盛大气垫式导乓轨跨度来缩晃小直线度误恭差等。由于饱空气导轨的请气膜厚度大亲概只有抹10μm碰，在使用过凳程中防尘显智得很重要，稍若不保证洁右净的环境，塔导轨有可能盾因为灰尘而粥受损伤，这编种损伤常常踩是难变以修复的。锣7.豪2.3及砍传动系统辜传统进给装孙置的主要任歇务之一是把祸旋转运动转吗化成直线运魂动，主要使搬用滚珠丝杠数。与轴承一找样，为了克锅服摩擦引起塘的爬行和反会向间隙现象壶，出现了静盼压丝杠。由吊于介质膜的蜂均化作用，碌目前的空气谦静压丝杠分滑辨率可达到券0.01终μm图，进给精度屈比旋C0帅级滚珠丝杠以高饿2守个数量级，陷但刚度有所察欠缺。所以平，又出现了妻传动原理类蛇似齿轮齿条巴传动的摩擦殊传动，它能脚够实现无反蜂向间隙的传帐动，同时因渣为结构非常戚简单，弹性觉变形因素较立小。目前，剃已有的摩擦什传动分辨率到能达到哈1.25从nm玩，定位精度薯能达到才0.1μ末m舟，而根据其脂原理，采用堂高分辨率的锈电机还可以凭使这两个数蝇值进一步减窑小。微进给乞机构在超精激密加工领域屋获得广泛应府用，它一般嚷被用作补偿淹工具。用压絮电陶瓷驱动寿、弹性铰链递支撑的微位躬移机构得到惠了广泛的应式用。巩7.他2.4忘警超精密测控惜技术荒在距离的测坐量仪器中，悦双频激光干借涉仪测量精盟度高、测量委范围大，但件对环境的要螺求过高，在符使用中有很芹多困难。近月年来，微光讲学器件的发旷展使光栅技绵术有了很大原的进步。德紫国败Heide既nhain混惯的超精密光孩栅尺被世界油各超精密设掀备厂家选用格。在小距离芹的测量仪器槐中，电容式拥、电感式测嘉微仪仍是主棋要的设备，茄光纤测微仪葛也发展很快脱。在更小测希量范围的测拜量仪器中有宣扫描隧道显骂微镜（考STM莲）、扫描电三子显微镜、念原子力显微辫镜，这些仪榆器可进行纳邪米级的测量调，常用于表血面质量检测债。测量仪器敌的稳定性和炉可靠性也是鞠超精密测量捧中的一项十植分重要的指抬标。费7.店2.5猾敞微进给技术戒微进给机构陪在超精密加筋工领域获得无广泛应用，商它一般被用除来微进给或导作补偿工具雅。压电陶瓷史材料具有较魔好的微位移恋特性和可控刘制性。以压坛电陶瓷为驱这动器的基于手弹性铰链支毙撑的微位移戒机构目前是珠用得最多的坊。美国就LODTM丝机床上用的狼快速刀具伺驱服机构（抚FTS迎）在渗±1.27匆μm委范围内分辨贯率达即2.5n茶m忧，频响可达纲100H险z联，可进行主捞轴回转误差海的补偿（转董速在婚150r机/min拥以下）。日汁本东京工业港大学用压电三陶瓷微进给笼机构补偿气情浮导轨运动说直线度，可陪将直线度提征高到苦0.14卷μm/60刷0mm猛。国防科技蝇大学利用自能研的二维微鞠进给刀具进吴行二坐标工点作台定位误喂差的补偿，俩获得了较好域的效果。在迹机床跟踪半新径蔑50mm魔的圆时，定到位误差从管0.7μ婚m暴提高到定0.033稳μm牺。这种微进赢给机构在行飘程是惊5μm暑时分辨率可借达费5nm理。目前希望北解决的是提园高这种机构董的频响和刚微度，对于主其轴回转误差走的补偿来说带100H效z丽的频响是不纹够的。开环馆控制可提高擦系统的频响莲，但会牺牲胁刚性和精度渗。利用补偿叮技术来提高布机床的精度煤是一种有效甚的手段。半7.薪2.6挠秩超精密环境巩控制技术胜为了适应超熊精密加工的纯需要，达到执微米甚至纳局米级的加工嫌精度，必须吨对它的支撑差环境加以严厌格的控制，屋主要包括空欺气环境、热正环境、振动捕环境、声环眨境和磁环境届等。空气环顶境中主要应有控制的品质畅是洁净度，怕姻一般超精密季加工要求的估洁净度在户1000瑞~100愿级，即每立阅方米空间郑0.5μ繁m凳大小的尘埃亭不多于话35×1牌000~3讨5×100男个习(1ft3哈的空间健0.5μ谈m阴大小的尘埃革不多于扮1000卡~100瓣个馅)批。随着半导唯体工业的快缸速发展，对脊空气洁净度跌提出了更加轻苛刻的要求滥，美国联邦星标准慌209D范上增加了吊1迷级和降10疑级的洁净度敞级别。热环俭境与加工精昌度有密切关面系，热环境晓中主要应控亚制的品质为序温度和湿度糟。普通金属惹在温度变化巴1永℃抖时的热膨胀殖量约为瓦1.6μ焰m吧，所以为进鼠行亚微米精度度的加工，棚温度变动范响围应控制在棒±0.05铲早℃随，相对湿度荡控制在窃35%~4阅5%盛为宜。目前锁，实用的温锯度控制技术妨最高水平为机美国的恒温眯油喷淋技术沸，可实现常20±0.车0025雪穴℃殊的温度控制朝。振动是影扯响超精密加瓣工精度的又届一重要因素饿。利用良好店的隔振地基吼和空气隔振凡垫，可以隔语离绝大部分争“旅常时振动坝”荣，是目前应润用较多的隔协振手段。另刺外，还应考段虑设备运动烂件的动平衡尺或振动隔离载，消除或减访少内部振源嫁，尽量远离复外部振源。擦通过综合努好力，萄