先进制作技术

先进制作技术第1页，课件共34页，创作于2023年2月1.先进制造技术的实用性2.先进制造技术应用的广泛性3.先进制造技术的动态特征4.先进制造技术的集成性5.先进制造技术的系统性6.先进制造技术强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁等基础制造技术7.先进制造技术的环保性8.先进制造技术最终的目标是要提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力一、先进制造技术的形成和特征第一节概述第2页，课件共34页，创作于2023年2月1.现代设计技术二、先进制造技术的分类：2.现代制造工艺技术3.制造自动化技术4.先进制造生产管理模式第3页，课件共34页，创作于2023年2月一、特种加工技术

特种加工是将电、磁、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法。主要特点：

1）不是主要依靠机械能2）属非接触加工3）属微细加工，工件表面质量提高第二节现代制造工艺技术第4页，课件共34页，创作于2023年2月4）不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较小的表面粗糙度5）两种或两种以上的不同类型的能量可相互结合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响第5页，课件共34页，创作于2023年2月二、快速成形技术

快速成形制造技术RPM是一种基于离散和堆积原理的崭新制造技术，它将零件的CAD模型按一定方式离散成可加工的离散面、离散线和离散点，而后采用物理或化学手段，将这些离散的面、线段和点堆积而形成零件的整体形状。1.光固化法（SLA）2.叠层法（LOM）3.激光选区烧结法（SLS）4.熔融沉积法（FDM）RPM技术对材料的处理方式第6页，课件共34页，创作于2023年2月1.光固化法（SLA）原理：光固化法使用液态光敏树脂作为成形材料。如图8-1所示，计算机控制紫外线光束按零件的各分层截面信息在树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应而硬化，形成零件的一个薄层。头一层固化完后，工作台下移一个层厚的距离，再在原先固化好的树脂表面敷上一层新的液态树脂，再进行扫描加工，新生产的固化层牢固地粘结在前一层上。重复，直到整个原型零件制造完毕。图8-1第7页，课件共34页，创作于2023年2月光固化法的主要特点有：制造精度高（正负0.1mm）、表面质量好、原材料利用率接近100%能制造形状特别复杂（如腔体等）及特别精细（如首饰、工艺品等）的零件（尤其适合壳体形零件制造）必须制造支承，材料固化中伴随一定的收缩导致零件变形，光固化树脂有一定毒性第8页，课件共34页，创作于2023年2月2.叠层法（LOM）

原理：叠层法在成形过程中首先在基板上铺上一层箔材，再用一定功率的CO2激光器在计算机控制下按分层信息切出轮廓，同时将非零件的多余部分按一定网格形状切成碎片去除掉。加工完上一层后，重新铺上一层箔材，用热棍碾压加热，使新铺上的一层箔材在粘结剂作用下粘结在已成形体上，再用激光器切割该层的形状。重复，直到加工完毕。最后去除掉切碎的多余部分即可得到完整的原形零件，如图8-2所示。图8-2第9页，课件共34页，创作于2023年2月叠层法的主要特点有：不需要制作支撑，激光只作轮廓扫描，而不需填充扫描，成形效率高；运行成本低；成形过程中无相变且残余应力小，适合于加工较大尺寸的零件。材料利用效率低，表面质量较差第10页，课件共34页，创作于2023年2月3.激光选区烧结法（SLS）

原理：采用CO2激光器作为能源，成形材料常选用粉末材料（如蜡粉、塑料粉、金属粉和陶瓷粉等）。如图8-3所示，成形过程中，先将粉末材料预热到稍低于其熔点的温度，再在刮平辊子的作用下将粉末铺平，激光器在计算机控制下按分层截面信息有选择地烧结，上一层完成后再做下一层，零件成形后，去掉多余粉末。图8-3特点：①不需要制作支撑，成形零件的力学性能好，强度高。②粉末较松散，烧结后精度不高，Z轴难以控制。第11页，课件共34页，创作于2023年2月4.熔融沉积法（FDM）原理：成形过程中喷头喷出的熔融材料在X-Y工作台的带动下，按截面形状铺在底版上，逐层加工，最后制作出所需零件。如图8-4所示。图8-4特点：①成形零件的力学性能好、强度高；成形材料的来源广、成本低、可采用多个喷头同时工作。②不用激光器，而是由熔丝喷头喷出加热熔融的材料，因此使用维护简单，成本低。③成形精度不高，不适合制作复杂精细结构的零件，主要用于产品的设计测试与评价。第12页，课件共34页，创作于2023年2月1.基本概念（1）普通加工加工精度在10左右、表面粗糙度值在0.3~0.8的加工技术。（2）精密加工加工精度在10~0.1，表面粗糙度在0.3~0.03的加工技术。（3）超精密加工加工精度不低于0.1~0.01，表面粗糙度值不大于0.03~0.05的加工技术。（4）纳米加工加工精度达到0.001，表面粗糙度小于0.005的加工技术。三、精密与超精密加工技术

第13页，课件共34页，创作于2023年2月2.超精密加工技术所涉及的技术领域（1）加工技术即加工方法与加工原理（2）材料技术即加工工具和被加工材料（3）加工设备及其基础元部件（4）测量及误差补偿技术（5）超稳定的工作环境第14页，课件共34页，创作于2023年2月四、超高速加工技术概念：超高速加工是指采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来达到材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。如图8-5所示。图8-5第15页，课件共34页，创作于2023年2月超高速机床是实现超高速切削的前提条件和关键因素，其主要要求如下：1）适应于超高速运转的超高速主轴单元。2）适应于超高速加工的超高速加工进给单元。3）高压大流量喷射冷却系统，避免产生机床、刀具和工件的热变形。4）要有一个静刚度、动刚度、热刚度特性都很好的机床支承件。5）适应于超高速加工的刀具系统。第16页，课件共34页，创作于2023年2月五、微纳技术

1.微细加工技术

微细加工技术是指制造微小尺寸零件加工的生产加工技术。

主要有：半导体加工技术、LIGA技术、集成电路技术、特种精密加工技术、微细切削磨削加工技术、快速成形制造技术和键合技术。

2.纳米制造技术

纳米级加工的物理实质就是要切断原子间的结合，实现原子或分子的去除。

第17页，课件共34页，创作于2023年2月第三节自动化加工技术

一、计算机辅助制造计算机辅助制造CAM定义为计算机完成从毛坯到产品制造过程中的直接或间接制造工作的统称，包括计算机辅助工艺规程设计、计算机辅助工装设计与制造、计算机辅助NC程序编制、生产作业计划和工时定额及材料定额的编制，还可包括质量控制及加工、装配、检验、输送和保存等物流过程的运行控制等内容。

典型的CAM技术包括：计算机数控制造和编程、计算机控制的机器人制造和装配、柔性制造系统。第18页，课件共34页，创作于2023年2月二、数控技术概念：数控技术就是以数字量编程实现控制机械或其他设备自动工作的技术。数控设备的核心是数控系统，数控机床是典型的数控设备，它的产生和发展是数控技术产生和发展的重要标志。其组成如图8-6所示。图8-6第19页，课件共34页，创作于2023年2月定义：工业机器人是一种由计算机进行控制，是无人参与的具有柔性的自动化控制系统，能自动定位控制，可重复编程的，多功能的、多自由度的操作机，能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。三、工业机器人技术组成：工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统及位置检测机构等几部分组成。如图8-7所示。图8-7第20页，课件共34页，创作于2023年2月分类：按自动化功能专用机器人通用机器人示教再现机器人智能机器人按驱动方式气压传动机器人电气传动机器人液压传动机器人复合传动机器人第21页，课件共34页，创作于2023年2月按坐标形式（图8-8）直角坐标式（a）圆柱坐标式(b)极坐标式(c)关节式(d)图8-8第22页，课件共34页，创作于2023年2月四、柔性制造技术1.概念

柔性制造技术FMT是一种主要用于多品种中小批量或变批量生产的制造自动化技术，是对各种不同形状加工对象进行有效地且适应性转化为成品的各种技术总称。柔性制造系统FMS是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。第23页，课件共34页，创作于2023年2月2.柔性制造系统的分类（1）柔性制造单元FMC由1~2台加工中心、工业机器人、数控NC机床及物料运输存储设备构成。特点是实现单机柔性化及自动化。（2）柔性制造系统FMS包括4台或更多台全自动数控机床。（3）柔性制造线FML处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间。特点是实现生产线柔性化及自动化（4）柔性制造工厂FMF即工厂自动化。特点是实现生产系统柔性化及自动化，进而实现工厂柔性化及自动化。第24页，课件共34页，创作于2023年2月3.柔性制造系统的基本组成1）加工系统2）物流系统3）控制与管理系统图8-9第25页，课件共34页，创作于2023年2月4.FMS的基本工作原理

各个制造单元沿着一个中央物料运输系统来分布，而传送带上可以传送许多不同的工件和零件。当一个特定工件在传送带上靠近所需的制造单元时，相应的机器人将其拾取并将它安装在制造单元的某台CNC数控机床上进行加工，在某制造单元上经过加工后，机器人会把半成品或成品零件返回到传送带上，送到下一个顺序制造单元处，重复，直至到达规定线路的终点。FMS的优势：机床利用率高、柔性大、辅助时间短、有利于提高市场响应能力、可缩短生产周期、减少库存量、有利于提高产品质量、降低劳动强度、改善生产环境、有利于降低生产成本，适应市场需求。第26页，课件共34页，创作于2023年2月一、敏捷制造背景：(1)影响企业生存、发展的共性问题是目前竞争环境的变化太快，而现有企业自我调整、适应的速度跟不上。(2)依靠对现有大规模生产模式与系统的逐步改进和完善是不能实现重振美国制造业雄风的目标的。概念：敏捷制造是一种结构，在这个结构中每一个公司都能开发自己的产品和实施自己的经营战略。基本资源：有创新精神的管理结构和组织；有技术、有知识的高素质人员、先进制造技术。第四节先进制造生产模式第27页，课件共34页，创作于2023年2月特点：1）组织具有在快速变化、持续不断地分化的全球市场中提供个别化服务的能力。2）制造过程变成了一种服务。

3）制造是为了开发各种信息、知识和关系的高速变化的市场价值。4）制造需要全面、快速、积极地反映基于解决顾客需求的生产和销售，并且以信息和服务为特征。第28页，课件共34页，创作于2023年2月组成敏捷制造的基础结构虚拟企业物理基础结构法律基础结构社会基础结构信息基础结构

虚拟公司的优点：1）中小企业科通过分享其他合作者的资源完成过去只有大企业才能完成的工作，而大企业也能通过转包生产的方式在不需要大量投资的情况下迅速扩大它的生产能力和市场占有率2）由于合作者有着不同的专长，虚拟公司可以在经济和技术实力上很方便的超过所有竞争对手。3）跨地区、跨国界的国际合作使每一个合作者都有机会进入更广泛的市场。第29页，课件共34页，创作于2023年2月二、精益生产LP

内涵精益生产方式是指用多种现代管理手段和方法，以社会需求为依据，以充分发挥人的作用为根本，有效配置和合理使用企业资源，最大限度地企业谋求经济效益的一种新型生产方式。

目标尽善尽美，不断减少的成本、零次废品率、零库存及无终止的产品品质类型。

原则团队作业，交流，有效利用资源并消除一切浪费，不断改进及改善。

核心内容准时制生产方式JIT第30页，课件共34页，创作于2023年2月

支柱

1）全面质量管理，它是保证产品质量，达到零缺陷目标的主要措施。2）准时生产和零库存，它是缩短生产周期和降低生产成本的主要方法。3）成组技术，是实现多品种、按顾客定单组织生产、扩大批量、降低成本的技术基础。

特征1）以用户为“上帝”2）强调人的作用，充分发挥人的创新精神3）以“精简”为手段4）项目组和并行设计5