现代制造技术课件

绪论一制造业的重要性1.制造业

对原材料进行加工或再加工，以及对零部件进行装配的工业部门的总称，是工业的主体。2.制造业的组成

制造业按用途属性大体可分为轻纺制造业、资源加工工业和机械电子制造业三大部分。

轻纺制造业：纺织、服装、食品工业等资源加工工业：石油化工、橡胶、冶金等机械电子制造业：一般机械、运输机械、电器设备、电子设备、仪器仪表等（1）制造业直接创造价值，是社会财富的主要创造者和国民经济收入的主要来源。据统计，人类社会财富的60～80％来源于制造业。（2）制造业为国民经济各部门，包括国防和科学技术的进步和发展提供先进的手段和装备。3.制造业的重要性

制造业是国民经济的物质基础和工业化的产业主体，是社会进步与富民强国之本

——中国工程院院长徐匡迪

4.知识经济下制造业的特点

制造业走向高技术化制造业的产品日益多样化制造业企业对市场反应灵敏化制造业的可持续发展制造业的全球化二我国制造业的发展现状1.发展概况

我国已经是一个制造大国，但远不是制造强国。过去20年，以制造业为主导的我国经济得到了飞速发展。1990年，我国的制造业产值只占世界的3％；2005年底，制造业已占工业企业数量的91.6%、利润的73.1%，制造业已居于我国工业主导地位；2009年，由于美国经济增长减速，我国有望超过美国成为世界第一大制造国，制造业产值占世界的17％

。

我国制造业的增加值率仅为26.23%，与美国、日本及德国相比分别低22.99、22.12及11.69个百分点。我国制造业的劳动生产率约为美国的4.38%、日本的4.37%和德国的5.56%。能源消耗大，污染严重，制造业的能耗占全国一次能耗的63%，单位产品的能耗高出国际水平20%～30%。

2.存在的问题产业结构不合理——产品低端、利润微薄；有制造能力，没有开发能力

装备制造业严重滞后——我国的装备制造业工业增加值仅占制造业比重26.46%，比发达国家约低10个百分点。国民经济和高技术产业发展所需要的装备已经形成依赖进口的局面

技术创新能力薄弱——我国制造业技术创新的基本模式是“引进消化型”

高能耗重污染的发展模式——我国制造业增长仍然延续以大量物资消耗为代价的传统发展模式，单位GDP的物耗和能耗都居于世界高位

协调机制差——投资失控、重复建设等问题十分严重

人才缺乏3.我国装备制造业的发展现状

装备制造业：是各个工业化或后工业化国家的主导产业，被认为是国家工业化、现代化建设的“发动机”，或称为“工业之母”。它覆盖了机械、电子、武器弹药制造业中生产技资类产品的全部企业，是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业。

目前我国装备制造业占整个制造业的比重还不到30％，比发达国家的平均水平低５％以上，远低于美国的41.9％、日本的43.6％、德国的46.4％。

由于装备制造业落后，近些年我国进口的各种基础设备价值大致占我国进口总值的50％，其中光纤制造设备的100％，发电设备的90％，集成电路芯片制造设备的85％，石油化工设备的80％，轿车工业设备、数控机床、纺织机械、胶印设备的70％来自于进口产品。在大型飞机、大型医疗等领域，我国主要靠全盘进口。

（1）装备制造业的发展概况（2）装备制造业存在的问题我国装备制造业落后的核心是总体技术水平不高，产品技术含量低，一些产品质量竞争力不高。

成套设备生产能力弱，大量成套设备不得不依靠进口。——由于缺乏具有系统设计、系统成套等能力的制造业企业，导致我国仅具备生产设备的部分零件能力，这使得我国企业在装备制造业只能赚“小头”。

劳动生产率和盈利能力相对不高。

——目前我国人均制造业增加值大约为发达国家的1/17.

品牌缺失。——我国装备制造业至今依然处于国际产业链的低端，装备制造业出口商品的80％~90％是贴牌加工。

三制造技术的发展历程1.制造技术（ManufacturingTechnology）：是制造业生产各种必需物质所使用的一切生产技术的总称。2.自18世纪以来，制造技术已经经历了六个阶段的发展过程：18世纪后半叶，以蒸汽机的发明为特征的产业革命，标志着制造业完成从手工业作坊式生产到工厂生产的转变。19世纪电气技术的发展开辟了崭新的电气化时代，制造技术实现了批量生产、工业化规范生产的新局面。20世纪初内燃机的发明引发制造业革命，流水生产线得到了广泛的应用，形成了以降低成本为中心的刚性、大批量制造技术。二战后，计算机、微电子、信息和自动化技术的迅速发展，推动了制造技术向高质量生产和柔性生产的发展。80年代以来，受市场需求多元化以及商业竞争的影响，开拓了制造技术面向市场发展的新阶段。二十一世纪的最后十年，信息技术、人工智能技术的发展为未来面向顾客为特征的生产提供了技术保证。四现代制造技术的提出1.现代制造技术又称先进制造技术，简称AMT（AdvancedManufacturingTechnology），由美国在20世纪80年代末期首先提出。2.先进制造技术提出的背景国际的大背景美国国内的小背景3.先进制造技术发展得到各国重视美国：先进制造技术计划和制造技术中心计划日本：智能制造技术计划，即IMS计划韩国：高级先进技术国家计划，即G-7计划欧共体：欧洲工业技术基础研究计划和欧洲信息技术研究发展战略计划我国：“九五”计划、“863计划”的重点发展内容五现代制造技术的内涵及特征1.内涵

先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等技术成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、售后服务等制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。2.特征实用性应用的广泛性动态性集成性系统性强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产最终目标是提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力六现代制造技术的分类现代设计技术

计算机辅助设计技术、仿真与虚拟设计、优化设计、绿色设计、可靠性设计等。先进制造工艺技术特种加工技术、快速原型制造技术、超高速超精密加工、微型机械加工技术等。制造自动化技术

数控技术、工业机器人、柔性制造系统等。先进制造生产模式敏捷制造、精益生产、计算机集成制造系统、并行工程、精良生产、智能制造、虚拟制造等。

现代制造技术的研究可分为四大领域，并形成一个有机整体：本课程的授课计划所属范围授课内容所用课时现代设计技术计算机辅助设计、并行设计4绿色设计、可靠性设计先进制造工艺技术特种加工技术10快速原型制造技术超高速超精密加工技术（课外）制造自动化技术数控技术8工业机器人柔性制造技术先进制造生产模式

敏捷制造、精益生产6计算机集成制造、智能制造并行工程、企业资源计划虚拟制造先进制造工艺先进制造工艺技术发展现状加工精度不断提高加工速度不断提高新材料促进制造工艺变革重大技术装备促进制造技术发展优质清洁表面工程技术得到发展精密成型技术取得较大发展成型过程的计算机模拟技术有较快发展特种加工技术主要内容特种加工技术概述常用的特种加工技术电火花加工超声波加工高能束加工水射流加工一特种加工技术概述1.特种加工技术的内涵

特种加工（NontraditionalMachining

）是利用电、热、声、光等物理能量和化学能量或其组合，直接施加在被加工对象上，实现被加工对象的材料去除、变形及改性等过程的技术。特种加工是20世纪40年代后发展起来的新技术，它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能去除材料的传统加工方法，解决了传统切削、磨削加工难以实现的许多问题，在提高产品质量、生产效率和经济效益上显示出很大的优越性。

2.特种加工的特点直接利用电能、电化学能、声能或光能等对材料进行加工，可加工各种高强度、高硬度材料；多为非接触加工，工具材料的硬度可以大大低于工件材料的硬度；加工过程中机械力不明显，工件很少产生机械变形和热变形，有助于提高工件加工精度和表面质量；简单的进给运动可实现复杂型面的加工；各种加工方法可以有选择地复合成新的工艺方法，使生产效率成倍增长，加工质量也相应提高。3.特种加工的适用场合解决各种难切削材料的加工问题

如淬火钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、玻璃、硅等高硬度、高脆性、高熔点的材料解决各种复杂型面的加工问题

如各种冲裁模、压铸模等的模腔和型孔；喷气涡轮机叶片；喷油嘴的微小异型孔等解决各种精密零件的加工问题

如精密光学透镜，其尺寸精度要求达到0.1微米，表面粗糙度Ra值要求达到0.01微米解决各种有特殊要求的零件的加工问题

如低刚度的细长轴、薄壁筒、弹性元件等4.特种加工方法的分类1.电火花加工（EDM）2.超声波加工（USM）3.高能束加工

激光加工（LBM）电子束加工（EBM）离子束加工（IBM）4.水射流加工（WJM）二常用的特种加工技术1.电火花加工（EDM）（1）起源

1943年，前苏联的拉扎连柯夫妇发现火花放电时的瞬时高温，可使局部金属熔化而蚀除的现象，从而发明了电火花加工方法。在各种特种加工中，电火花加工的应用最为广泛。（2）电火花加工电火花加工（ElectricDischargeMachining，EDM），又称为放电加工，是在一定的液体介质中，利用脉冲放电对导体材料的电蚀现象来去除材料，使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的一种加工方法。（3）电火花加工的工作原理——原理图12345（3）电火花加工的工作原理——加工过程

电火花放电蚀除材料的物理过程可大致分为电离、放电、热熔、金属抛出、消电离等阶段。（4）电火花加工必须具备的几个条件

必须采用自动进给调节装置

以保持工具电极与工件电极间微小而合理的放电间隙，小但又不能短路。

必须在具有一定绝缘强度的液体介质中进行

如煤油、矿物油或去离子水。两极间没有介质（即真空）的放电不能实现电火花加工。

必须采用脉冲电源

使放电时产生的绝大部分热量来不及从微小的加工区扩散到非加工区输入到两电极间的脉冲能量应足够大

足以使被加工材料局部熔化或汽化而蚀除。

加工过程中产生的电蚀产物（加工屑、气体等）必须从微小的电极间隙中排除去（5）电火花加工的特点可加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性或软质的导电材料；加工时无明显的机械力，适于低刚度工件和微细结构的加工；通过调节脉冲参数，可在同一台机床上进行粗加工、半精加工、精加工；

放电过程有部分能量消耗在工具电极上，导致电极损耗，影响成形精度；电火花加工后，工件表面的物理、化学和机械性能有所变化；生产效率比切削加工低。（一）电火花成型加工即通过工具电极相对于工件作进给运动，将工件电极的形状和尺寸复制在工件上，从而加工出所需的零件。通常包括电火花穿孔加工和型腔加工。

电火花型腔加工一般指三维型腔和型面的电火花加工，主要用于锻模、压铸模、挤压模、塑料模，以及整体叶轮、叶片等各种曲面零件的加工。（6）电火花加工的应用

电火花穿孔加工一般指贯通的二维型孔的电火花加工，主要用于型孔（圆孔、方孔、多边孔、异型孔）、曲线孔、小孔、微孔等的加工。电火花加工的工具电极电火花加工的零件（二）电火花线切割加工即利用移动的金属丝作工具电极，按预定的轨迹进行脉冲放电切割。加工时工件接高频脉冲电源的正极，电极丝接负极。电火花线切割加工可分为高速走丝和低速走丝切割项目国内高速走丝国外低速走丝走丝速度(m/min)360~6601~15走丝方向往复单向电极丝材料钼、钨钼合金黄铜、铜、钨、钼切割速度(mm2/min)20~16020~240表面粗糙度(Ra/um)3.2~1.61.6~0.8电极丝损耗有明显损耗不计加工精度(mm)0.01~0.020.005~0.001电火花线切割加工的零件2.超声波加工(USM)（1）超声波的基本特性声波：波源所激发的纵波频率在16～16000Hz（赫兹），能引起人耳的听觉，在这个频率范围内的振动为声振动，此时产生的波动称为声波。超声波:当振动波频率范围低于16Hz或高于16000Hz时，人的耳朵无法感觉到。为了与声波相区别，频率高于16000Hz时称为超声波。超声波与声波相比，具有两个特点：频率高、波长短：方向性好；在介质中传播时，与光波相似，具有反射、折射、聚焦等特性。强度大：在液体和固体中传播的超声波，声压可达1到几十个大气压。当超声波在介质中传播时，介质质点获得的加速度可以比重力加速度大几万倍。超声波的基本特性机械作用：即超声波对其传播方向上的障碍物产生压力。当超声波入射到两种介质的界面时，无论超声波是被反射还是被吸收，在界面处将产生一稳定的沿传播方向的静压强。当超声波通过悬浮液时，该静压强将引起溶剂与悬浮体之间的摩擦。空化作用：

当超声波经过液体介质传播时，将以很高的频率压迫液体质点振动，在液体介质中连续地形成压缩区和稀疏区，从而在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强和瞬间高温，这种超声波引起的效应称为空化作用。（2）超声波加工设备工作台工具变幅杆换能器重锤支架标尺导轨超声波加工机床结构简图脉冲信号超声发生器换能器变幅杆工具交流电源变幅杆：与换能器相联，将来自换能器的超声振幅放大至0.01-0.1mm，便于加工。一般为圆锥形、指数形、阶梯形，材料通常选用45钢、65Mn、40Cr。工具：与变幅相联，有时二者设计制成一个整体。加工过程中工具会磨损，材料多用45钢或碳素工具钢。磨料悬浮液及循环系统：由工作液（水、煤油、汽油等）与磨料（碳化硼、碳化硅、氧化铝、金刚石等）按一定比例混合而成的悬浮液、储液箱、泵等组成循环系统。工具对工件的静压力（进给力）：即工件与工具之间保持一定的静压力，该压力存在一最佳值，使加工获得最大加工速度。超声发生器：即超声电源，将50Hz交流电转换为超声频电功率输出。超声换能器：将高频振荡转变为机械振动，常用压电换能器。（3）超声波加工的必备条件（4）超声波加工的原理超声波加工是磨料的机械冲击与空化作用的综合结果

悬浮液中磨料的机械冲击是超声波加工的主要因素。

磨粒在工具的超声振动下，以高速不断冲击工件加工表面，加工部位在强力冲击下被破坏而形成粉末，实现材料去除。

工件端部的超声振荡而产生的“空化”作用。

空化作用使工件表面形成液体空腔，促使液体进入工件缝隙处，空腔的瞬间空化会加速磨料对工件表面的破碎作用。超声加工示意图

（5）超声波加工的特点

加工对象为各种硬脆材料，尤其是电加工难以加工的非导电材料，如玻璃、石英、陶瓷、人造宝石、金刚石、半导体材料等材料。

加工精度高，被加工表面无组织改变，无残余应力。加工的尺寸精度可达0.01-0.02mm，表面粗糙度Ra可达0.63-0.08µm。工件在加工过程中仅受磨料瞬时的局部冲击力，受力小，有利于加工薄壁及低刚度的工件。工具可用较软材料制作，易于加工出复杂型腔及型面。

与电火花加工相比，超声波加工效率较低。（6）超声波加工的应用（一）型孔、型腔加工加工圆孔加工型腔加工异形孔套料加工加工弯曲孔加工微细孔（二）超声切割加工（三）超声清洗工作原理－空化作用超声清洗设备（1）速度快、效率高、易于实现自动化。（2）清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致。

（3）不须人手接触清洗液，安全可靠。

（4）特别用于表面形状复杂的工件，如含有深孔、细缝等工件。

（5）对工件表面无损伤。3.高能束加工

高能束加工是指利用被聚焦到加工部位上的高能量密度射束，对工件材料进行去除加工的特种加工方法的总称。通常指激光加工、电子束加工和离子束加工。

（一）激光加工（LBM）

固体激光器的原理固体激光器由工作物质（红宝石、YAG等）、光泵（脉冲氙灯等）、聚光器和谐振腔组成。

（1）激光束的产生

产生激光束的器件称为激光器，可分为固体、液体、气体、半导体和化学激光器。

固体激光器的原理示意图

激光加工是工件在光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合作用过程。

激光照射到工件表面，光能被工件吸收并迅速转化为热能，使材料熔化甚至汽化。材料凹坑内的金属蒸汽迅速膨胀，压力突然增大，熔融物爆炸式地高速喷射出来，在工件内部形成方向性很强的冲击波。（2）激光的加工原理

激光具有亮度高、方向性好、单色性好等特性，理论上可聚焦到与光的波长相近的小斑点上，焦点温度可达万度以上。（3）激光加工的特点

对几乎所有的金属材料和非金属材料都可加工。不存在工具磨损及更换问题。非接触性加工，无明显机械力，能加工易变形的薄板和橡胶等弹性工件。加工速度快，热影响区小。加工精度高，可达到0.01mm的平均加工精度和0.001mm的最高加工精度，表面粗糙度Ra值可达0.4-0.1µm。

可透过透明介质对密闭容器内的工件进行加工。加工时无噪声、不产生X射线，是一种无公害加工。加工效率高，可实现高速加工，且易于实现加工自动化。（4）激光加工的应用

激光表面处理

包括激光合金化、激光表面熔覆、激光相变硬化（激光淬火）

激光合金化：是在高能激光束的作用下，将一种或几种合金元素与基体材料的表面快速熔化凝固在一起，从而使基体材料的表面具有高合金特性的技术。按合金元素的加入方式可分为预置式激光合金化，送粉式激光合金化和气体合金化。

激光熔覆：通过在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝,在基材表面形成与冶金结合的填料熔覆层。

激光淬火：是以高能量的激光快速扫描工件，工件表面极薄的一层吸收能量，其温度迅速上升，此时工件的基体还处于冷态，由于热传导的作用，表面的热量迅速传到工件其他部位，使工件表面瞬间实现自冷淬火，从而产生相变硬化。激光焊接

一般不需焊料和焊剂，通过“热熔”实现焊接。焊接速度快，热影响区小，工件变形小；可进行精密加工焊接；可焊接特殊材料。微型喷嘴的焊接钛管的焊接微型传感器的焊接陶瓷材料，孔直径为0.5mm过滤器，82万个直径0.7mm孔激光打孔

是最早实用化的激光技术。适宜加工微细孔、密度高的群孔，可获得较大的深径比，适于几乎所有的金属和非金属材料。切割心血管支架（宽80µm）喷丝嘴的切割（厚0.48mm）激光切割

是激光加工中应用最广的一种工艺。切割速度快，可实现高速切割；切割质量高，切缝窄，割边光滑且垂直度好；切割材料广泛；噪声低。能透过玻璃切割真空管内的灯丝，这是任何机械加工无法实现的。电脑机箱面板表底壳千分尺刻度激光打标和雕刻（二）电子束加工（EBM）（1）电子束加工原理

真空条件下，电子枪射出的高速电子束聚焦后轰击工件表面，电子动能转化为热能，在轰击处形成局部高温，使材料瞬时熔化和汽化，从而达到去除材料的目的。（3）电子束加工的应用

高速打孔：能打各种孔（弯孔、型孔等），孔径范围在0.02~0.003mm

电子束焊接：焊接速度高，热影响区小，可焊材料广泛。

电子束切割（2）电子束加工特点

电子束主要靠瞬时热效应，工件不受机械力作用，不产生宏观应力和变形。可实现微细聚焦（可达0.1µm），因此可进行亚微米和纳米级的精密微细加工。加工材料的范围广，对高强度、高硬度、高韧性的导体、半导体和非导体材料均可加工。加工效率高，易于实现自动控制。加工在真空中进行，适合加工易氧化的金属及其合金材料。

加工的成套设备价格昂贵，加工成本高。（三）离子束加工（IBM）（1）离子束加工原理

真空条件下，离子源产生的离子束经加速后撞击在工件表面，利用离子的撞击动能引起材料的变形、破坏和分离。即离子束加工主要靠高速离子束的微观机械撞击动能进行。（2）离子束加工的特点

可实现纳米级加工，是当代纳米加工技术的基础加工在真空中进行，适宜加工易氧化材料加工应力小，热变形小，表面质量非常高

加工设备费用高，成本高，加工效率低（3）离子束加工的应用

离子刻蚀：由氩离子轰击工件表面，将工件表层的原子逐个剥离，本质上属于一种原子尺度上的切削加工。

离子溅射沉积：本质上是一种镀膜加工，采用氩离子轰击靶材，将靶材上的原子击出，沉淀在靶材附近的工件上，使工件镀膜。

离子镀膜：将氩离子分成两束，同时轰击靶材和工件表面，增强膜材与工件基材的结合力。

离子注入：采用特定离子束直接轰击被加工材料，改变材料化学成分。4水射流加工（WJM）

水射流加工是采用高速流动的水射流（或水中加磨料）对工件进行喷射，以切割或加工工件材料的加工方法。（1）水射流加工原理

将普通水超高压加压器加压至约300MPa，然后通过直径为0.1~0.5mm的喷嘴，产生约3倍音速的水射流，在计算机的控制下可切割任意形状的割任意材料。

（2）水射流加工的特点

切割时的切边质量好，切缝窄（纯水切割之切口约为0.1～1.1mm，磨料水射流切割之切口约为0.8～1.8mm

），节省材料。加工过程中，作为“刀具”的高速水流不会变钝，因而切割质量好而稳定。切割过程中，温度较低（冷加工），可以用来切割加工木材等易燃材料及制品。适用范围广，几乎没有材料和厚度限制。更适宜切割薄而软的材料。加工过程中不会产生弧光、粉尘、毒气等污染，有利于环保。（3）水射流加工的应用

水射流主要用于切割，如切割塑料、橡胶、木材、皮革、纸、水泥、石棉以及铝、紫铜、软钢等金属薄板。如切割汽车内饰件。水射流加工还可以用于各种机械零件的去毛刺加工。水射流切割与激光切割的比较

激光切割设备的投资较大；在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。水射流切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，操作维修方便。水射流切割与电火花线切割的比较

对金属的加工，线切割有更高的精度，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限。水射流切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸灵活。

5复合加工（一）电解磨削：电解作用和机械磨削相结合的复合加工方法复合加工：两种或两种以上的能量形式的加工方法合理地组合在一起即形成复合加工，目的是提高加工效率、改善加工质量。（二）超声电解复合抛光：由超声波加工和电解加工复合而成，可获得优于单一电解或单一超声抛光的抛光效率和表面质量。（三）超声电火花复合抛光：抛光效率比单纯超声抛光高出3倍以上。快速原型制造技术主要内容快速原型制造技术概述几种典型快速原型制造技术立体印刷（SLA）分层实体制造（LOM）选择性激光烧结（SLS）熔融沉积成型（FDM）快速原型制造技术的特点及应用快速原型制造技术的发展趋势1.快速原型制造技术概述（1）产生背景传统的成形方法

去除成形（切削、磨削、电火花加工、激光加工等）

受迫成形（铸造、锻压、粉末冶金、注塑成型）生产的发展对产品成形提出了新的要求

新产品开发速度：快速响应市场

制造技术的柔性：适应产品的多品种、小批量CAD技术、数控技术、材料科学、激光技术等的发展为新的制造技术的产生奠定了基础

20世纪80年代后期产生了快速原型制造技术，最早出现于美国，并迅速扩展到日本及欧洲，成为近20年来制造技术领域的一项重大突破。（2）内涵

快速原型制造技术（RapidPrototypeManufacturing，RPM）：又称为快速成型技术，是由CAD模型直接驱动、快速制造任意形状三维实体的技术总称。

快速原型制造技术综合利用了CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、激光技术等先进技术，能够快速实现从零件设计到三维实体制造的过程。

它可以在无需准备任何模具、刀具和工装夹具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。

（3）基本原理

任何三维零件都可以看作是许多二维平面沿某一坐标方向叠加而成的。（离散——堆积）

RPM技术的基本原理：利用CAD软件设计出产品的三维数据模型或实体模型；利用切片软件将CAD模型离散化，即沿某一方向分层切片，分割成许多层面，获得各层面的轮廓数据；在计算机分层信息的控制下，通过一定的手段和设备，顺序加工出各层面的实体轮廓形状；通过熔合、粘结等手段使获得的各实体层面逐层堆积成一体，从而快速制造出所要求形状的零部件或模型。即采用“分层制造，逐层叠加”的“增长法”成型工艺3DCAD设计数据格式转换切片分层层加工快速原型成品（4）RPM技术的步骤

快速原型制造技术可归纳为以下三个过程：前处理过程：包括工件三维模型的建立、STL文件的转换、成形方向的选择及三维模型的切片分层处理。分层叠加成形过程：是快速成型技术的核心，包括成型材料、物理原理及设备的选择；模型各层面轮廓的制作与叠合。后处理过程：工件的剥离、固化、修补、打磨、抛光、表面强化处理等。CAD模型转换为STL格式：即以三角网络的形式逼近工件曲面与轮廓2.几种典型快速原型制造技术

现有的RPM工艺有30多种，根据采用材料及对材料处理方式的不同，可归纳为5类：即选择性液体固化、选择性层片粘接、选择性粉末熔结、挤压成形、喷墨印刷。

目前国内外几种典型的商品化RPM技术主要有：立体印刷（SLA）分层实体制造（LOM）选择性激光烧结（SLS）熔融沉积成型（FDM）（一）立体印刷成型（StereoLithographyApparatus，SLA）

SLA是最早出现的一种快速成型技术，是目前RPM领域中研究最多、技术最成熟的方法。成形介质：液态光固化树脂（光敏树脂），如环氧树脂、丙烯酸树脂等。成形手段：利用一定剂量的紫外激光照射液态光固化树脂，使树脂发生聚合反应，迅速固化成型各层面。成形机组成：液槽、可升降工作台、激光器、扫描系统、计算机数控系统等。

SLA工艺原理图升降工作台SLA成型过程SLA技术的特点：成型速度较快；成型精度较高，目前可达±0.1mm；成型制件的性能相当于工程塑料或蜡模；主要用来制作高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。SLA技术的局限性：成形过程中有时需要支撑；树脂收缩易导致零件精度下降；光敏树脂有一定的毒性，不符合绿色制造要求。应用举例：（二）分层实体制造（LOM—LaminatedObjectManufacturing

）

LOM是通过激光逐层剪切薄纸等片材制造零件层轮廓的一种快速原型制造技术。成形介质：箔材（陶瓷箔、金属箔等）、纸、塑料膜等薄片材。成形手段：激光剪切薄片材料获得层面轮廓，将获得的层片通过热粘结逐层粘接成三维实体。成形机组成：计算机数控系统、材料存储及送进机构、激光切割系统、热粘结机构、可升降工作台等。

LOM工艺原理图工件原材料叠加新一层材料热压辊新一层材料热粘压材料层工作台下降激光束激光切割LOM成型过程每层切割后的状况废料片材产品和LOM成型后的制件LOM成型技术的特点：成形速度快（如激光成型速度达650mm/s）；成型件强度高（如有的片材厚度0.08～0.15mm），有的纸制产品与木模强度相近，可进行钻削等机加工；成型过程较简单，成本低；不需要支撑，可成型大型零件；无污染，适宜办公室环境使用；主要用于快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。

应用举例——LOM技术快速成型铸造木模：应用举例——LOM技术快速成型塑料制品：（三）选择性激光烧结（SLS—SelectiveLaserSintering

）

SLS是通过激光烧结粉末材料成形零件层面轮廓的快速原型制造技术。成形介质：尼龙粉、蜡粉、塑料粉、陶瓷粉、金属粉等粉末材料，粒径一般为50～125微米。成形手段：在计算机控制下，利用激光束对粉末材料有选择地进行直接或间接烧结，被烧结部分的粉末熔结在一起形成层面，各层面相互熔结形成零件实体。成形机组成：计算机控制系统、可升降工作台、供粉箱、铺料辊、激光器等。SLS工艺原理图扫描镜激光束升降工作台SLS成型过程平整辊粉料供给粉料供给烧结用激光束成型实体松散粉料升降工作台SLS成型后的制件SLS扫描路线举例：起始点起始点起始点SLS技术的成型特点：粉末具有自支撑作用，不需要另外的支撑，可成形结构复杂的零件；材料广泛，不仅能成形塑料材料，而且还能直接成型金属和陶瓷零件；主要用来制作塑料件、金属件、铸造用蜡模、样件或模型。SLS技术的局限性：成形过程复杂，成形速度较慢；成形件的热变形大，精度较低（±0.2mm左右）；通常需要热等静压、液相烧结、焙烧等后续处理工序；粉尘易造成污染。应用举例——SLS成型件：塑料鼠标金属注塑模工艺模砂型树脂成型件蜡成型件树脂砂成型件金属成型件应用举例——各种材质的SLS成型件：（四）

熔融沉积成型（FDM—FusedDepositionModeling）

成形介质：塑料丝、蜡丝、尼龙丝、聚烯烃树脂丝、低熔点金属丝等热塑性细丝。

成形手段：热塑性细丝在加热装置中熔化，熔化后的材料通过喷头被挤压出来，控制喷头的运动轨迹可成形零件层面，逐层熔结堆积，从而获得三维实体。

成形机组成：送丝系统，加热装置，工作台，计算机控制扫描系统等丝材送丝方向水平驱动加热装置成型零件FDM工艺原理图FDM技术的成型特点：最大的优点是成形速度快；成形过程不使用激光，设备简单，成本低；（例如FDM喷嘴每个150美元，SLA的激光器每个20000美元）

成形过程中没有粉尘、有毒化学气体等的泄漏，适宜办公室环境应用。FDM技术的局限性：成型精度较低。应用举例——各种FDM成型件：成形系统成形材料制件性能主要用途扫描路径SLA液态光敏树脂相当于工程塑料或蜡模高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型截面轮廓线所包围的区域LOM涂敷有热敏胶的纤维纸相当于高级木材快速制造新产品样件、模型或铸造用木模截面轮廓线SLS工程塑料粉末相当于工程塑料、蜡模塑料件、铸造用蜡模、样件或模型截面轮廓线所包围的区域FDM固体丝状工程塑料相当于工程塑料或蜡模塑料件、铸造用蜡模、样件或模型截面轮廓线所包围的区域四种快速成型技术的比较成型系统精度表面质量材料价格材料利用率运行成本生产效率设备费用市场占有率(%)SLA好好较贵接近100%较高高较贵78LOM一般较差较便宜较差较低高较便宜7.3SLS一般一般较贵接近100%较高一般较贵6.0FDM较差较差较贵接近100%一般较低较便宜6.1四种快速成型技术的比较（1）RPM技术的特点高度集成性：是计算机技术、数控技术、激光技术及材料技术的综合集成；高度柔性：修改CAD模型就可生成各种不同形状的零件；快速性：大大缩短了新产品开发时间；自由成型制造；广泛的材料适应性：成型材料可以为液态树脂、片材、粉末、丝材等；零件的复杂程度与制造成本关系不大：适于形状复杂、不规则零件的加工；没有或极少下脚料，是一种环保型技术。3.快速原型制造技术的特点及应用（2）RPM技术的应用应用领域RPM在制造业的应用——快速产品开发产品装配测试内燃机进气管功能测试RPM在制造业的应用——快速模具制造RT（RapidTooling）

一般来说，采用RPM技术制造模具的时间和成本均为传统技术的1/3。目前，RPM的快速制模主要是注塑模、冲压模、铸模等。直接制模方法采用LOM法直接制成的模具可用作低熔点合金的模具或试用注塑模；采用SLS技术可将经过处理的金属粉制成金属模具；采用陶瓷粉作为成型材料，可直接成形铸造用的陶瓷壳型。间接制模方法

依据RP原型(SLA、SLS、FDM等成形的蜡模、LOM成形的“木模”），或对原型进行表面处理（如纸基金属模），翻制成硅橡胶模、金属树脂模、金属模等。硅橡胶模具：硅橡胶浇注法制作模具：是以RP原型作样件，采用室温硫化的有机硅橡胶浇注制作快速软模具的方法。硅橡胶模具具有良好的弹性，能够制作结构复杂、花纹精细、无拔模斜度以及具有深凹槽的零件；制件浇注完成后均可直接取出；结合RP原型技术可以特别快速地制作复杂模具；生产周期一般为1周左右，远比钢模的16－18周快。ａ原型ｂ贴粘土(橡皮泥)ｃ石膏造型ｄ去粘土ｅ硅橡胶造型ｆ硅橡胶模型

1平板2模框3粘土(或橡皮泥)

4原型5石膏浆6空腔7、8硅橡胶基于RPM技术的熔模铸造采用SLS和FDM技术直接制造精密铸造用蜡模；首先利用RP原型翻制硅胶模，再用此过渡模具制造蜡模。基于SLA技术的精密铸造基于RPM技术的实型铸造汽车水箱面罩汽车保险杠RPM成型硅橡胶模塑料制件间接制模应用举例：4.快速原型制造技术的发展及趋势（1）国外情况

国外RPM技术的研究和应用主要集中在美国、欧洲和日本。RPM工艺装备

RPM的主流工艺：美国3DSYSTEM的SLA，美国Helisys的LOM，德国ESO的SLS，美国Stratasys的FDM，美国MIT－Z的三维打印(3-DP)。RPM成型材料成型材料影响原型的成形速度、精度和物理化学性能，是RPM技术发展的关键环节。国外应用的材料较为丰富，如光固化树脂、覆膜材料（纸、塑料、陶瓷箔、金属箔等）、粉材（蜡、尼龙、陶瓷、钢等）、丝材（蜡丝、ABS丝等）。复合材料的RP技术是近期新发展。RPM用软件的开发软件是RPM系统的灵魂。其中CAD到RP接口的数据转换和切片处理软件是关键之一。（2）国内情况

起步约在1991年，目前清华大学（FDM、SLA）、华中科技大学（LOM）、上海交通大学（FDM）、西安交通大学（SLA）、南京航空航天大学（SLS）等单位在RP设备的软硬件方面做了大量的研究工作。香港地区的RP技术应用活跃。

1995年我国召开了第一届快速原型制造会议；

1998年在西安交通大学召开了全国RP与RT技术会议；

1998年7月在清华大学召开了第一届北京国际快速成型及制造会议。目前，国内已有许多家大企业引进了快速成型设备，如海尔、海信等，为企业带来了一定的效益。快速成型技术在我国有很大的潜在市场。海尔洗衣机RPM制品春兰空调RPM制品（3）RPM技术面临的主要问题材料的残余应力、RPM技术能够处理的材料种类问题材料等方面的限制；

RP所专用的成形材料和设备价格较高，及RPM本身是小批量生产，使得成本方面偏高；成形精度与速度方面的不足。（4）发展趋势

RPM技术向大型与微型原型的制造发展；追求RPM的更快的制造速度、更高的制造精度和可靠性；设备安装和使用简单化，操作智能化；快速概念原型制造和快速模具制造将是研究和商品化的重点；建立完善的RPM行业标准化。

超高速超精密加工技术主要内容一超高速加工技术超高速加工技术的内涵超高速加工技术的关键技术（重点）加工机理研究主轴单元制造技术研究进给单元制造技术研究刀具、磨具研究超高速加工技术的应用超高速加工技术的发展趋势二超精密加工技术超精密加工技术的内涵超精密加工技术的关键技术（重点）加工方法及机理研究刀具、磨具的研究加工装备技术研究测量技术研究超精密加工技术的应用超精密加工技术的发展趋势作业（1）超高速、超精密加工技术二者选择其一。（2）按照上述提纲要求查阅文献，然后归纳总结写出“文献综述”。（3）要求条理清晰，内容精练，3000～5000字。（4）必需手写，不能打印。（5）该作业作为本课程平时成绩的一部分，占15％。本章小结一特种加工技术特种加工技术的内涵及特点电火花加工的工作原理及加工必备的条件超声波的基本特性及超声加工的原理激光束加工、电子束加工、离子束加工的原理（比较）掌握激光合金化、激光熔覆、离子刻蚀、离子溅射沉积、离子镀膜、离子注入的含义。了解各种特种加工技术的应用二快速原型制造技术RPM技术的基本原理和步骤SLA、LOM、SLS、FDM四种RPM技术的名称及成型过程比较四种RPM技术的特点（材质、成型手段、精度、应用等）RPM技术的特点了解RPM技术的应用，尤其是在RT制造方面的应用。

先进制造生产模式销售库存库存生产采购规划客户供应商需求销售订单或预测计划计划产品物料物料物料需求订货产品产品技术要求设计/工艺设计文件工艺文件工艺文件设计文件工艺文件设计文件设计/工艺设计/工艺先进生产模式的管理一物料需求计划和制造资源计划——MRP&MRPII

MRP：MaterialRequirmentsPlanning

MRPII：ManufactureResourcePlanning

美国企业人员提出并发展成熟的，适用于单件小批生产、结构复杂产品的企业管理规范。二及时生产——JIT

JIT：JustInTime

日本企业人员创造和发展成熟的一种适用于大规模成批生产的管理规范。

一物料需求计划和制造资源计划

——MRP&MRPII1.物料需求计划MRP——20世纪60年代

MRP：MaterialRequirementsPlanning，又称基本MRP阶段。2.闭环MRP——20世纪70年代

即Closed-loopMRP3.制造资源计划MRPII——20世纪80年代

MRPII：ManufactureResourcePlanning4.企业资源计划——20世纪90年代以后

ERP：EnterpriseResourcePlanning

1.物料需求计划MRP（1）MRP的发展背景（2）MRP的有关概念（3）MRP的功能和原理（4）MRP的输入和输出（5）MRP的工作过程（1）

MRP的发展背景企业基本经营目标

外在：追求利润，即以最少的投入获得最高的产出内涵：追求企业资源（物料、设备、人力、资金、信息）合理有效的利用。库存管理和生产的计划与控制

库存管理直接关系到物料需求控制。传统的库存管理方法——定货点法

对生产中所需的各种物料，规定一个安全库存量和定货点库存量。各种物料的库存量在日常的消耗中不得低于它的安全库存量；库存量降到定货点库存量，就要下达定单以补充库存。MRP是在解决定货点法缺陷基础上发展起来的以库存控制为核心的计算机辅助管理系统（2）MRP的有关概念

生产规划：是制定企业一年到若干年生产产品的品种和数量的计划。主生产计划（MasterProductionSchedule，简称MPS）：生产规划的具体实施和细化，即确定各类产品的供货时间和产量的详细计划。其展望期为3~18月，一般以周为时段进行分解，例如：主生产计划

独立需求和相关需求

MRP将企业内的物料分为独立需求物料和相关需求物料两种类型。原材料零件组件最终产品独立需求

若物料的需求量不依赖于企业内其它物料的需求量而独立存在，称为独立需求。如最终产品、维修件、备件等。其需求量和需求时间由主生产计划获得。相关需求

若某项物料的需求量是由企业内其它物料的需求量来确定的，称为相关需求。如：原材料、半成品、零件、组件等。其需求量和需求时间由MRP确定。

物料清单BOM（BillofMaterial）

BOM是一种产品结构文件，它反映了从原材料到零件、组件、直到最终产品等物料之间的层次和需求关系。以一简化的自行车为例说明BOM：自行车车架（1）车轮（2）车把（1）轮胎（1）辐条（42）轮圈（1）0层1层2层自行车的物料清单（物料代码:

GB950）

提前期

提前期分为采购提前期和制造提前期。采购提前期：指从发出购货要求到货物入库所需的时间周期采购提前期用来确定物料采购的起始时间，即计划采购期。制造提前期：指零件按工艺路线经过一系列加工所需的时间周期。制造提前期用来确定零件制造的起始时间，即生产投放期，进而确定产品装配的时间。注：MRP系统要求所有物料的定货提前期是已知的且是唯一的。（3）MRP的功能和原理

MRP是一个计算机信息系统，是用来计算物料需求和制定生产计划的有效方法。功能

确定每项物料在每个计划时段内的需求量和需求时间，实现“按时按需”地向生产部门提供各种物料。原理

MRP从独立需求物料的需求时间和需求数量（主生产计划决定）出发，依据产品的物料清单BOM（决定了物料之间的结构和数量）推算出所有相关需求物料的需求数量和时间，再根据每种相关需求物料的库存信息、采购与制造提前期，推导出每种相关需求物料开始采购和制造的日期。（4）MRP的输入和输出

“我们将要生产什么？”——主生产计划

“为了生产所需产品，我们需要些什么？”——产品BOM

“我们还需要再准备些什么？”——库存记录

“何时需要？”——主生产计划

“何时开始采购或制造？”——物料的提前期MRP的输入

MRP的三个输入：主生产计划、产品的BOM、库存记录MRP的输出

MRP最重要的输出：计划定单这些输出信息可作为能力需求计划、车间作业计划、采购作业计划等系统的输入信息。

MRP作业流程图客户订货单销售预测备件需求量产品的工程设计主生产计划库存清理物料清单MRP处理器库存记录输出计划订单报告MRP的计算项目

总需求量：在某计划周期内，预计某项物料的未来使用量。

某零件的总需求量=各组件对该零件的需求量+该零件的备件需求量计划到货量：指已经订购或在制，预计在计划期内将到货入库的物料量。MRP作业

根据主生产计划、物料清单BOM、库存记录提供的数据，计算各物料的计划投放量和请购时间。（5）MRP的工作过程现有库存量：指满足总需求量之后的库存量，可供下一计划周期使用。

本周期的现有库存量=上周期库存量+本周期计划到货量—本周的总需求量净需求量：现有库存量不足以满足总需求量时，短缺部分就是净需求量。

净需求量=总需求量—计划到货量—现有库存量计划交付量：将净需求量经过调整（取决于批量规则）后确定的正式投入生产或提出采购的计划数量。

按直接批量法：计划交付量=净需求量计划投放量：数量上等于计划交付量，投放时间比交货期早一个提前期。MRP的计算过程按产品结构由上而下逐层计算，确定各物料的需求时间和需求量，上层物料的计划投放量是下层物料计算的直接依据。总需求量现有库存量和计划到货量净需求量计划交付量计划投放量和请购时间自行车车架（1）车轮（2）车把（1）轮胎（1）辐条（42）轮圈（1）0层1层2层举例说明MRP的工作过程计划期/周12345678项目：产品X2025302025303040总需求量计划到货量现有库存量8060355净需求量1525303040计划交付量1525303040计划投放量1525303040项目：部件A1525303040总需求量计划到货量现有库存量0净需求量1525303040计划交付量1525303040计划投放量1525303040

举例说明MRP的工作过程计划期/周12345678项目：零件a1555809010080总需求量计划到货量40现有库存量2510净需求量45409010080计划交付量45409010080计划投放量45409010080项目：零件b1525303040总需求量计划到货量10现有库存量403510净需求量203040计划交付量203040计划投放量2030402.闭环MRP

闭环MRP的提出

MRP局限于物料需求计划，无法解决以下问题：企业是否有能力在MRP要求的时间里供应所需数量的各种物料？（生产能力需求计划、采购计划）计划下达到车间等执行部门后，是否能按预定日程进行，出现意外如何处理？（车间作业计划）计划下达执行后，若主生产计划作了调整，MRP如何适应它的调整？

即：没有解决MRP的有效性问题！闭环MRP的含义把生产能力需求计划、采购计划和车间作业计划纳入MRP，形成一个闭环系统；在计划执行中，必须有来自车间、供应商和计划人员的反馈信息，对物料需求计划进行调整和平衡，使生产过程的各个方面得到协调和统一。闭环MRP的特点在基本MRP基础上补充了一些功能；增加了必要的信息反馈机制；通过不断调整物料需求计划和能力计划，必要时调整主生产计划来保证计划的有效性。闭环MRP解决了基本MRP的有效性问题。3.

制造资源计划MRPIIMRPII的提出闭环MRP存在的问题

无法解决企业中除计划管理部门外的其他部门的管理问题，如财务会计部门、营销部门等，使企业的生产管理系统无法统一。需要一个集成度更高的管理信息系统

把闭环MRP系统和财务系统集成在一起；把闭环MRP系统和企业的营销计划联系起来——利用计算机辅助技术对企业的全部制造资源进行全面规划和优化控制，使企业的产、供、销、存等整个生产经营过程及与之相关的财务活动形成一有机整体。MRPII的含义

将闭环MRP和企业的财务、销售系统连接起来，形成的一个集生产、财务、销售、采购等各子系统为一体的计算机生产管理信息系统。MRPII的特点MRPII把企业中的各个子系统有机地结合起来，形成一个面向整个企业的生产管理信息集成系统。MRPII的所有数据来源于企业的数据库系统，各子系统在统一的数据环境下工作。MRPII能给出生产计划的实际运行结果，并提供计划执行中存在的问题作为企业进行经营决策时的依据。MRPII的系统示意图4.

企业资源计划ERPERP的主要思想

ERP即EnterpriseResourcePlanning，它在MRPII基础上扩展了管理范围，把客户需求和企业内部的制造活动，以及供应商的制造资源整合在一起，体现完全按用户需求制造的思想。ERP的系统示意图二及时生产JIT1.及时生产的提出2.及时生产的含义3.及时生产的基本思想4.看板系统5.MRPII与JIT1.及时生产的提出20世纪50年代，先进制造技术和系统的发展，忽略了可能增加的库存带来的成本的增加。日本丰田汽车公司副总裁大野耐一注意到制造过程的浪费是造成生产率低下和增加成本的根源。

多余生产的浪费制造系统中各种等待的浪费库存的浪费运输的浪费次废品的浪费要消除浪费，必须生产需要的产品，大野耐一从美国超级市场运作得到启发，提出JIT。2.及时生产的含义及时生产JIT：JustInTime（准时生产）JIT的含义

JIT的核心是“及时”

即在需要的时候，按需要的量，生产所需的产品。JIT的目标：

理想目标：零故障、零缺陷、零库存

实际目标：尽量减少库存或实现零库存JIT特别适用于少品种批量生产，如汽车制造业。

3.及时生产的基本思想

（1）后道工序向前道工序领取零部件;

（2）生产过程的同步化;

（3）生产过程均衡化;

（4）全部生产由最后的装配工序调整和平衡。（1）后道工序向前道工序领取零部件传统生产方式：

原材料零件组件产品装配

即前道工序向后道工序供应零部件，在制品的储备量增加。

及时生产方式：

原材料

零件

组件

产品装配

即后道工序需要时向前道工序领取正好所需的零部件，在制品的储备量大大减少（2）生产过程的同步化传统生产方式：

各工序之间相互独立，前道工序加工出来的零部件积累到一定数量后，运到后道工序或在制品仓库。及时生产方式：

同步化生产：前道工序加工结束后，零部件立即转入后道工序，工序之间不设库存，尽量减少在制品的储备。

实现方式：按件传送（理想状态）批量极小化注意：同步化生产需通过相应的设备配置方法以及人员配置方法来实现。

（3）生产过程均衡化传统生产方式

非均衡化生产及时生产方式：

均衡化生产：生产过程中尽量减少产品投入数量的不均衡性。即总装配线在向前工序领取零部件时应均衡地使用各种零部件，生产各种产品。

实现方式：

月生产计划/本月的有效工作日日平均产量；每日生产中，总装线向前面的工序领取零部件时，应均衡地使用各种零部件。

（4）全部生产由最后的装配工序调整和平衡★

传统生产方式

生产指令同时下达给各个工序，工序间相对独立地进行生产。

★

及时生产方式——“拉动式生产”

真正的生产指令只下达给总装线，其它工序只下达每月大致生产的品种和数量计划。

4.看板系统（1）看板看板含义

看板是一种随着产品从一道工序转移到另一道工序的备忘卡片或醒目标志物。看板的功能

看见性功能：看板流反映了信息流的流动过程。

生产功能：由后工序发出的看板有生产控制功能。库存功能：看板数实际上计量着库存量。常用看板的种类

移动看板：标明后道工序向前道工序拿取零件的种类和数量，工人按照此看板向前道工序领取所需零部件。

生产看板：标明前道工序应生产工件的种类和数量，生产工人照此看板制造工件。生产看板移动看板原材料供应订货单位Ⅰ甲Ⅰ乙第Ⅰ道工序Ⅲ甲Ⅲ乙第Ⅲ道工序Ⅱ甲Ⅱ乙第Ⅱ道工序零件加工工序部件装配工序产品装配工序

（2）看板的工作过程（3）使用看板必须遵守的原则后道工序应当及时到前道工序领取适量的零件。必须保证平稳的生产、合理的车间布置等。前道工序必须及时适量地生产后道工序所需的产品。若同时生产几种不同类型的产品，生产顺序必须严格按照看板接收的先后顺序；前道工序必须进行快速生产准备。前道工序绝对不能将次品和废品送给后道工序。看板的数量必须减少和控制到最少。看板应起到对生产幅度的微调作用。生产计划的变更只需提供给总装线。JIT应用举例5.MRPII与JITMRPII和JIT各有优缺点

相对JIT而言，MRPII具有库存和在制品量大、制造周期长等缺陷，其优点在于它集成式的信息管理方法，作为生产与物料的宏观计划系统是适宜的。

JIT的主要缺陷是它缺少宏观的全局规划，不容易改变产品，不容易提高企业的柔性。优点是可以大大缩短制造周期、降低库存与废品率。MRPII与JIT的集成

由于MRPII与JIT都存在明显的不足与缺陷，二者的集成成为两种生产管理方法进行互补的重要途径。在MRPII与JIT的集成中，可将MRPII作为企业的计划系统，作好宏观计划；而用JIT作为计划的执行系统，即生产控制系统，实现“拉”式生产。JIT与MRPⅡ的集成

需求管理 库存管理 能力管理 质量管理产品预测和控制客户订单输入零部件预测经营预测资源计划主生产计划能力计划库存状况（最终产品）库存状况（最终产品）BOMCRP车间作业计划能力控制看板系统成组技术JIT生产JIT交货采购订单计划供应商CPJIT分销计划MRPTPMTPC执行现代生产制造系统

计算机集成制造系统（CIMS）精良生产（LP）敏捷制造（AM）1.计算机集成制造系统（CIMS）CIMS：ComputerIntegratedManufacturingSystem（1）CIMS的提出

集成：把分散、独立的多个单元集结到一个系统中，通过这种有机的集结使整体比各个单元发挥更大作用的过程。

计算机集成：利用计算机技术实现集成过程。

企业的基础信息化内容：改善设计效率和质量的CAD、CAE、CAPP技术；改善企业管理的MRPII技术；数控技术、FMC、FMS等制造自动化技术；工业机器人的应用；快速原型制造RPM技术等。

不考虑集成的基础信息化可能形成企业内的各种信息封闭的孤岛。

提出：

计算机集成制造（CIM）最早是美国Harrington博士于1974年提出的。基本观点：企业的各个生产环节是一个不可分割的整体，需要统一考虑。（系统观点）整个生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工处理过程。（信息观点）

Harrington博士的观点提出后并未引起广泛的关注，直到80年代，这一概念才被广泛接受。从20世纪70年代末到80年代初开始，一些企业和国家政府投入实践CIMS技术。

（2）CIM和CIMS的含义

CIM是组织、管理和运行企业生产的一种新概念和新哲理它借助计算机软硬件，综合运用现代管理技术、制造技术、自动化技术、信息技术和系统技术，将企业从市场分析、经营决策、产品设计、制造过程各环节，直到销售和售后服务整个制造生产中的信息进行统一控制和管理，以优化企业生产经营活动。

CIM的实质内容是信息的集成

CIMS是现代制造企业的一种生产、经营和管理模式，是基于CIM概念的工程技术系统。

它以计算机网络和数据库为基础，利用计算机软硬件将制造企业的经营、管理、产品设计、加工制造、销售及服务等全部生产活动集成起来，将各种局部自动化系统集成起来，将各种资源集成起来，将人、机系统集成起来，实现整个企业的信息集成和功能集成，达到企业全局优化和提高企业综合效益的目的。

（3）CIMS的构成

CIMS是由四个功能分系统和两个支撑分系统组成四个功能分系统经营管理信息系统：是CIMS的神经中枢，通常以MRPII为核心。（经营管理功能）工程设计自动化系统：通常指CAD、CAE、CAPP、CAM。CIM概念的出现与发展使CAD/CAPP/CAM的集成化成为CIMS的重要性能指标。（设计功能）制造自动化系统：通常由数控机床、加工中心、FMC、FMS等组成，是CIMS的信息流和物料流的结合点。（制造功能）质量保证信息系统：覆盖产品生命周期的各个阶段。包括计划子系统、检测子系统、评价子系统、质量信息综合管理与反馈控制子系统。（质量控制功能）两个支撑分系统数据库系统数据库系统是CIMS信息集成的关键。

CIMS四个功能分系统的信息必须都要在一个结构合理的数据库系统中存储和调用，实现系统信息的交换和共享。CIMS的数据库系统通常采用集中与分布相结合的体系结构。计算机网络系统计算机网络系统是CIMS实现信息集成的重要工具。常用的计算机网络分两种类型：局域网和广域网。CIMS六个分系统及其与外部信息的联系（4）CIMS控制体系美国AMRF的五级递阶控制结构

CIMS控制体系一般采用分级控制结构，即递阶控制结构。工厂层车间层单元层工作站层设备层（5）CIMS在国外的发展情况20世纪80年代初，美国国家标准局（NBA）所属AMRF（自动化研究实验基地）建立了世界上第一个CIMS实验系统。欧共体：1984年开始实施ESPRIT（欧洲信息技术研究战略计划），在130个合作项目中，关于CIMS项目占28项。日本：CNC、DNC、FMS已处于世界领先地位，1985年通产省主持开发CIMS实验基地。新加坡、以色列、韩国、巴西、南非等：也在积极跟踪和发展CIMS技术。（6）CIMS在我国的发展及应用

我国从1987年开始实施“863计划”的CIMS主题，经过十多年的发展，取得了一些成绩：设在清华大学的CIMS工程中心，获得美国SME（美国机械工程师协会计算机与自动化系统分会）1994年度“大学领先奖”；北京第一机床厂作为实施CIMS试点单位，获得美国SME1995年度“工业领先奖”。试点企业中，大多数企业都取得了明显的经济效益。如成飞、沈阳鼓风机厂、北京第一机床厂等产品开发时间缩短1/3以上；库存压缩20%以上，流动资金减少30%以上；产品质量明显提高；企业管理水平进步显著。2.精良生产（LP）

精良生产：