国内外机械制造技术的发展现状及趋势

word文档可自由复制编辑国内外机械制造技术的发展现状及趋势学院：材料学院姓名：***学号：00000000摘要：机械制造业已经熔入电子学、信息科学、材料学、生物学、管理科学等最新科学成就，现代制造技术的发展趋势有三个方面：高精度、高效自动化和特种加工。关键词：现代机械制造技术现代制造技术是以传统制造技术与计算机技术、信息技术、自动控制技术等现代高新技术交叉融合的结果，是一个集机械，电子、信息、材料、能源与管理技术于一体的新型交叉学科，它使制造技术的内涵和水平发生了质的变化。因此，凡是那些能够融合当代科技进步的最新成果，最能发挥人和设备的潜力，最能体现现代制造水平并取得理想技术经济效果的制造技术均称为现代制造技术，它给传统的机械制造业带来了勃勃生机。一国外现代机械制造技术的现状

在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术；在加工技术方面，巳实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等．近10余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统。如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。

1.1计算机集成制造系统(CIMS)

它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动．因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向。其次，在集成上，它涉及的自动化不是工厂各个环节自动化的简单叠加，而是在计算机网络和分布式数据库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成，即信息集成和功能集成。计算机集成制造系统的核心技术是CAD/cAM技术。

1.2智能制造系统(IMS)

是指将专家系统、模糊逻辑、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题，提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。智能制造系统的核心技术是人工智能。

1.3并行工程(CE)又称同步工程或同期工程，是针对传统的产品串行开发过程而提出的概念和方法．并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关各种过程的系统方法。该方法要求开发人员从设计开始就考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括产品制造工艺、质量、成本、进度计划和用户要求等。并行工程通过组成多学科的产品开发群组协同工作，利用各种计算机辅助工具等手段，使产品开发的各个阶段，既有一定的时序又能并行，同时采用上、下游的各种因素共同决策产品开发各阶段工作的方式，在产品开发的早期就能及时发现产品开发全过程中的问题，从而缩短产品开发周期，提高产品质量，降低成本，增加企业竞争能力．并行工程强调在集成环境下的并行工作，因此，它是CIMS进一步发展的方向。

1.4敏捷制造(AM)又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等，它是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能和知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应。敏捷制造的基本原理是采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布式结构连接各类企业，构成虚拟制造环境，以竞争合作为原则，在虚拟制造环境内动态选择合作伙伴，并通过组成虚拟企业来适应持续多变、无法预料的市场变化．敏捷制造的核心是虚拟公司，虚拟公司映射为虚拟制造系统，虚拟制造系统是敏捷制造的关键．敏捷制造是一种战略决策，它是能使各合作伙伴既保证各自的利益，又能获得共同利益的一种全新的生产组织模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在发展研究中[1]．二我国先进机械制造技术的发展现状近年来，虽然我国的制造业不断采用先进的制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一定差距。主要表现为：(1)制度落后。工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推动了准时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。(2)设计方法落后。工业发达国家不断更新设计数据和准则。采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术(CAD／CAM)，大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD／CAM技术的比例较低。(3)制造工艺落后。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工等加工方法，以及纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型技术手段。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。(4)自动化程度低。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元、柔性制造系统、计算机集成制造系统，实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。(5)管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想的技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。三、现代机械制造技术的主要发展方向现代先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。随着宇航、电子、激光等现代科学技术的发展，对机械加工技术提出了越来越高的要求。现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上：一是精密工程技术。以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表。将步入微型机械电子技术和微型机器人的时代；二是机械制造的高度自动化，以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。具体来说，现代机械制造技术的发展趋势有：1)精密制造技术。精密制造技术包括精密加工和超精密加工技术、微细加-I二和超微细加1：技术、微型机械等。精密加。【和超精密加工的主要方法是精密切削和精密磨削技术等．其加工精度已由微米级(“In)向纳米级(tim)发展。目前，已研制成功纳米管、极小的微电机系统、微型机器人等。在精密制造技术中．纳米技术是目前最先进的技术．它对于2l世纪科学的发展提供了—个新的技术基础。微细加工和超微细加工是一种特殊的精密加工，不仅精度高．而且尺寸十分微小，其丰要工艺方法是光刻(蚀)、沉淀、扩散、离子注入等。微型机械是机械技术和电子技术在纳米级水平上相融合的产物，它将是2l世纪的核心技术。2)制造系统的自动化、柔性化、集成化和智能化。现代制造技术的发展．使高质量和高效率成为可能。现代制造系统的发展是：NC(数控)一FMS(柔性制造系统)一CIMS(计算机集成制造系统)一IMS(智能制造系统)。计算机集成制造系统是一个工厂全盘集成制造系统，它借助计算机将经营决策、产品设计、生产准备、零件加工、产品装配、检查和销售等各个自动化子系统有机地综合集成起来。成为高效益、高柔韧性自动化、智能化的生产系统。先进工业国的柔性制造系统已相当广泛。我国起步晚，佩数控技术和柔性制造技术也已得到较广泛的应用。CIMS(计算机集成制造系统)的研究已取得了相当的成就，并开始在全国进行试点、推广，取得了良好的效果和效益。3)特种加工技术。随着社会发展的需要．很多机械设备都有高温、高压、高速和高精度的要求，因而不断产用了一些新材料来制造零件．如淬火钢、耐热合金、硬质合金、硅、锗、宝石和金刚石等难加工材料。同时很多零件的形状也越来越复杂，如小孔、深孔、型孔、窄缝、弯孔和刹腔等。用通常的金属切削加r方法来加工这些零件已十分困难，有的就无法加工。这就需要探索新的加工工艺方法；特种加1：技术是一种直接利用电能、热能、光能、化学能、声能、电化学能来进行加工的方法。它可以加工高强度、高硬度、高脆性、耐高温等难切削材料．以及精密细小和复杂形状的零件。4）绿色化趋势。近几年来，如何有效地利用有限资源和最低限度地产生废物是当前制造科技领域面临的最大问题，绿色制造由此产生。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，它要求人们追求的目标由时间(Time)、质量(Quality)、成本(Cost)和服务(Service)这四个变成五个，即：时间(Time)、质量(Quality)、成本(Cost)、服务(Service)和环境(Environment)，其中Environment就是指环境影响。同时。绿色制造涉及到产品的整个生命周期和多个生命周期，因为某些产品和零部件报废后还可以直接或经整修后，用于新产品中，所以有多个生命周期。产品多