《先进制造技术》教案

《先进制造技术》教案教案科目先进制造技术授课班级任课老师教案授课日期授课时数2授课章节名称第一章概述第一节制造系统的基本概念和发展教学目的了解先进制造技术发展背景，了解先进制造技术的概念和特点教学重点先进制造技术的发展背景、先进制造技术发展背景教学难点制造、制造系统的概念更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业课本P13，复习思考题1、2、6.课后体会由于是概括性内容，所以学生比较容易接受授课主要内容或板书设计第1章概述§1.1制造系统的基本概念和发展制造系统的基本概念：制造业的概念：制造业是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人和社会使用和利用的工业产品或生活消费品的行业，它涉及到国民经济的各个行业。制造与社会：制造是人类按照生活所需，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或客观可以利用的物质工具，采用有效的方法将原材料转化成最终物质产品，并投放市场的全过程。制造业是所有与制造有关的实体或企业机构的总称。制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。高质量、高水平的制造业必然有先进的制造技术做后盾。制造系统的基本概念：制造系统是由包括人、生产设备、生产工具、物料传输设备及其他辅助装置组成的硬件环境，以及由生产信息、决策信息、生产方法、工艺手段和管理模式所形成的软件支持的条件所构成的有机整体，其根本目标是把制造资源转变成财富或产品。§1.1.2制造系统的发展材料及制造方法的发展：材料的发展与产品的发展密切相关。1770年瓦特发明蒸汽机后，陆续出现汽油发动机、蒸汽轮机等，20世纪50年代，出现导弹、人造卫星，目前正向星际探测器等宇航新时代迈进。蒸汽机时代，主要材料是：低碳钢、铸铁；燃汽轮机时代，出现耐磨、耐热的合金钢。1950年前后，由于发展飞机和人造卫星的需要，出现钛和钛合金。目前，结构陶瓷、复合材料、超高强度合金材料以及智能材料等层出不穷。2、加工质量的发展：加工质量指标中最重要的加工精度。提高加工精度的措施主要有：开发新的机械加工工艺方法、研究超精密加工用机床。制造自动化发展：未来自动化技术的发展可用“七化”来描述：（1）制造集成化；（2）制造智能化；（3）制造敏捷化；（4）制造虚拟化；（5）制造网络化；（6）制造全球化；（7）制造绿色化；<总结><布置作业>教案授课日期授课时数2授课章节名称第二节先进制造技术的发展背景第三节先进制造技术的概念与特点教学目的了解生产过程的概念及特点，了解先进制造技术的概念和特点教学重点生产过程的概念和特点，先进制造技术的概念和特点教学难点先进制造技术的概念和特点更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业课本P13，复习思考题3、4.课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、什么是制造？什么是制造业？2、什么是制造系统？<导入>生产过程与先进制造技术的特点<新课内容>第二节先进制造技术的发展背景1.2.1市场变化的特点：（1）竞争愈来愈激烈；（2）市场竞争的国际化；（3）市场动态化；（4）市场的多元化；（5）公司虚拟化。1.2.2产品结构的特点目前，产品呈现如下特点：环保型产品；（2）功能先进适用；（3）效率高；（4）体积小（微型化）；（5）质量优良；（6）价格低；（7）创新性；（8）寿命周期的缩短；（9）品种上的多样化、单件化1.2.3生产过程的特点1、生产过程的概念：从原材料转变为产品的全部过程。2、生产过程的特点：（1）生产过程柔性化；（2）生产过程环保化；（3）生产过程高速化；（4）精密生产技术的应用；（5）生产过程自动化；（6）少、无切削加工过程；（7）非传统工艺方法的采用。1.2.4制造格局的变革及新技术发展：先进制造技术AMT这一概念是美国根据本国制造业面临来自世界各国，特别是亚洲国家的挑战，为增强制造业的竞争力，夺回美国制造工业的优势，促进国家经济的发展，于20世纪80年代末提出的。1.3先进制造技术的概念和特点1、先进制造技术的概念：先进制造技术是以提高制造企业综合效益为目的，以人为主体，以计算机技术为支柱，综合利用信息、材料、能源、环保等高新技术以及现代人系统管理技术，对传统制造过程中与产品在整个故事周期中的使用、维护、回收利用等有关环节，进行研究并改造的所有适用技术的总称。2、先进制造技术的特点：1）不是一成不变的，是个动态技术；2）是面向新世纪的技术系统；3）不摒弃传统技术，利用科技新手段去研究它；4）不仅限于制造过程的本身，它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售前售后服务等所有内容；5）强调人的主体作用，强调人、技术、管理三者的有机结合；6）强调各专业学科之间的渗透、融合和淡化；7）特别强调环境保护，既要求产品是“绿色商品”，又要求产品的生产过程是环保型的。<总结><布置作业>教案授课日期授课时数2授课章节名称第二章制造自动化技术第一节CAD/CAM集成教学目的了解CAD/CAM的系统组成，掌握CAD/CAM系统集成方式教学重点CAD/CAM的系统组成、CAD/CAM系统集成方式教学难点CAD/CAM系统软件、集成方式更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、CAD/CAM系统的组成；2、集成系统的关键技术课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、什么是生产过程？生产过程的特点是什么？2、什么的先进制造技术？简述先进制造技术的特点。<导入>CAD/CAM集成技术的作用<新课内容>第二章制造自动化技术第一节CAD/CAM集成CAD、CAM的含义：CAD是计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）的简称；CAM是计算机辅助制造（ComputerAidedManufacture）的简称。CAD/CAM是围绕着产品的设计与制造两大部分独立发展起来的。CAD/CAM系统的组成：CAD/CAM系统和运行环境由硬件、软件和人三大部分构成。CAD/CAM系统的软件包括：系统软件：与计算机硬件直接联系；管理软件：负责生成各类数据，是CAD/CAM软件系统的核心。支撑软件：是基础软件，包括：工程绘图、三维实体造型等。应用软件：是用户为解决某种应用问题而编制的一些程序。三、CAD/CAM系统在CIMS中的地位实现CAD/CAPP/CAM的信息集成是实现CIMS的基础与核心。四、CAD/CAM系统集成方式：1、通过专用格式文件的集成方式；（图1）2、通过标准格式数据文件的集成方式；（图2）3、利用公共工程数据库进行系统集成。（图3）图1图2五、CAD/CAM集成系统的关键技术。（1）产品建模技术（2）集成的数据管理技术（3）产品数据交换接口技术（4）集成的执行控制程序<总结><布置作业>教案授课日期2***年2月22日授课时数2授课章节名称第二章制造自动化技术第二节数控编程技术教学目的了解手工编程与自动编程的概念掌握常用数控编程指令G00、G01等教学重点数控编程的概念、常用指令教学难点常用指令的编程格式更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业课本P51第3、4题，编程练习课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、CAD、CAM分别指的是什么？什么是CAD/CAM集成？2、CAD/CAM集成系统的由哪几部分组成？<导入>随着工业的发展，机床的发展出现了新的分支，即数控机床，这类机床利用数控编程技术可以大大提高劳动生产率，也使操作者的劳动强度降低到了最低，同时也解决了普通机床生产中不易避除的错误。<新课内容>第二章制造自动化技术第二节数控编程技术一、数控编程的概念：按照机床规定的指令代码及程序格式编制加工程序。数控编程的方法分为：手工编程、自动编程。二、编程内容和步骤：1、分析零件图样2、确定加工工艺过程3、数值计算4、编写程序单5、制作控制介质6、程序校验与首件试切三、手工编程：人工进行运算和编制指令。程序格式：NGXYZ……FSTM；式中：N为程序段号；G准备功能字；X、Y、Z为尺寸字；F为进给功能字；S为主轴功能字；T为刀具功能字；M为辅助功能字。机床坐标系：右手笛卡尔坐标系。直径：X，轴线：Z坐标。拇指——X，食指——Y，中指——Z轴G00指令：——快速点定位；格式：G00XZ；用于刀具快速靠近工件与快速远离工件。6、G01指令：——直线插补；格式：G01XZF；适用场合：外圆、内孔、台阶、端面、圆锥、倒角、切槽等。7、编程举例：（程序在此略）<总结><布置作业>教案授课日期2***年2月27日授课时数2授课章节名称第二章制造自动化技术第二节数控编程技术教学目的掌握常用的数控指令教学重点数控编程常用指令的应用教学难点常用指令的编程格式更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业根据所给的图进行数车程序编程课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、什么是数控？什么是数控编程？2、手工编程的程序段格式是怎样的？<导入>数控编程的程序是由一些程序指令按照固定的格式形成的，常用的有G指令、M指令、S指令、T指令等。<新课内容>第二章制造自动化技术第二节数控编程技术1、几个常用的G功能指令：G99、G98、G97、G96：（1）G99——每转进给量，指定F功能的进给量为每转多少mm.（2）G98——每分进给量，指定F功能的进给量为每分多少mm.（3）G97——恒定转速，指定S功能的转速恒定为每分钟多少转。（4）G96——恒定线速度，指定S功能的转速为每分钟多少米。2、几个常用的M功能指令：M00、M02、M03、M04、M05、M30。（1）M00——程序暂停；（2）M02——程序停止；（3）M03——主轴正转；（4）M04——主轴反转；（5）M05——主轴停转；（6）M30——程序结束，返回开头。其他功能指令：S功能、T功能、F功能。（1）S功能——主轴转速功能；G97指定时，单位为r/min；G96指定时，单位为m/min；（2）T功能——刀具功能；用四位数字表示：T××××前面两位为刀具号，后面两位为补偿值号。如：T0101前面的01表示第一号刀具，选用第一组刀具补偿值。（3）F功能——进给功能；G99指定时，单位为mm/r；G98指定时，单位为mm/min；程序编辑举例：程序在此略。<总结><布置作业>教案授课日期2***年2月29日授课时数2授课章节名称第二章制造自动化技术第二节数控编程技术教学目的掌握常用的数控指令教学重点数控编程常用指令的应用教学难点无更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业根据所给的图进行数车程序编程课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、常用的G功能有哪些？2、S功能的含义？<导入>数控编程的程序是由一些程序指令按照固定的格式形成的，常用的有G指令、M指令、S指令、T指令等。<新课内容>第二章制造自动化技术第二节数控编程技术利用所学的功能指令代码编写下图的数车加工程序。1、零件图分析该零件图为一阶梯轴的零件图，毛坯尺寸为Φ50，其余阶梯轴直径相差3到4mm。在长度方向的尺寸中，零件的公差较小。所以编程时以各自的基本尺寸为主进行尺寸计算。2、确定加工工艺过程由于长度方向的公差较小，且没给出批量生产的说明，所以加工工序分三步，采用工序集中的原则：1）切端面2）粗车各阶梯3）精车各阶梯。采用三爪卡盘装夹工件左侧，工件伸出长度为100，手工对刀，对刀点为工件右侧端面圆心，粗加工留给精加工的加工余量为1，粗加工的切削用量选择如下：V=600r/mm，F=0.3mm，ap=3mm，精加工的切削用量选择如下：V=1000r/mm，F=0.1mm，ap=1mm，3、程序编制<总结><布置作业>教案授课日期2***年3月5日授课时数2授课章节名称第二章制造自动化技术第二节数控编程技术教学目的掌握常用的数控指令教学重点数控编程常用指令的应用教学难点无更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业根据所给的图进行数车程序编程课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、数控编程时如何确定其加工工艺？2、机械加工时如何确定切削用量？<导入>数控编程的程序是由一些程序指令按照固定的格式形成的，常用的有G指令、M指令、S指令、T指令等。<新课内容>第二章制造自动化技术第二节数控编程技术一、圆弧指令1、G02：顺时针方向圆弧插补2、G03：逆时针方向圆弧插补3、G02、G03的指令格式：G02（G03）XZRF顺逆的方向根据机床上的坐标来确定，一般是从第三轴的正向看向负向，如果圆弧为顺时针则用G02，如果圆弧为逆时针则用G03。二、例题1、零件图分析该零件图为带有圆弧和凹槽的零件图，毛坯尺寸为Φ25，圆弧的曲率半径较大，在图示表面粗糙度的情况下可以采用90度外圆车刀进行加工。切槽时要用到切槽刀，刀宽为5。在长度方向尺寸中，零件的公差较大。编程时以各自的基本尺寸为主进行尺寸计算。2、确定加工工艺过程由于没给出批量生产的说明，所以加工工序分三步，采用工序集中的原则：1）切端面2）粗车各阶梯3）精车各阶梯。采用三爪卡盘装夹工件左侧，工件伸出长度为100，手工对刀，对刀点为工件右侧端面圆心，粗加工留给精加工的加工余量为1，粗加工的切削用量选择如下：V=600r/mm，F=0.3mm，ap=3mm，精加工的切削用量选择如下：V=1000r/mm，F=0.1mm，ap=1mm，3、程序编制圆弧处编程指令：G02X21Z-43.5R12.9；G03X24.5Z-67R75；其它程序段略。<总结><布置作业>教案授课日期2***年3月7日授课时数2授课章节名称第二章制造自动化技术第三节计算机集成制造教学目的掌握CIMS的概念和基本组成，了解CIMS的实施与经济效益教学重点CIMS的概念及基本组成教学难点CIMS的基本组成更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、cims的基本组成2、管理信息系统的模型课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、自动编程的优点？2、圆弧加工指令的格式？<导入>计算机集成制造系统CIMS是基于CIM哲理而组成的现代制造系统，是CIM思想的物理体现。<新课内容>第二章制造自动化技术第三节计算机集成制造一、CIM（ComputerIntegratedManufacturing）的概念：计算机集成制造的简称，是一种组织、管理与运行企业生产的新哲理，它借助计算机软硬件，综合运用现代管理技术，以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢得市场竞争。它的基本观点是：1、企业生产的各个环节是一个不可分割的整体，要紧密连接，统一考虑；2、整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程。二、CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）的基本概念：通过计算机硬件和软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物流有机地集成并优化运行的复杂的大系统。三、CIMS的基本组成：CIMS的组成包含三个要素：即人/机构、经营与技术1、在三要素的相交部分需解决四类集成问题：使用技术以支持经营；使用技术以支持人员和组织机构的运行；人员设岗/机械设置协调工作以支持经营活动；统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行。2、系统总体功能方面，由以下几个方面组成：（1）经营管理信息系统；（2）工程设计自动化系统；（3）制造自动化系统；（4）质量保证系统；（5）CIMS数据库系统；（6）CIMS计算机网络系统；三、CIMS的体系结构将复杂的CIMS系统的设计实施过程沿结构方向、建模方向和视图方向分别作为通用程度维、生命周期维和视图维三维坐标，对应于从一般到特殊、推导求解和逐步生成的三个过程，以形成CIMS开放式体系结构总体框架图。四、CIMS的实施与经济效益：1、CIMS的实施要点：1)要改造原有的经营模式、体制和组织，以适应市场竞争的需要；2)对于人的因素要给予充分重视，并妥善处理；3)整个过程必须有正确的方法指导和规范化的实施步骤。2、CIMS的经济效益：1）提高产品的研制和生产能力；2）加强产品制造的质量和柔性，提高设备利用率；3）企业的经营决策和生产管理趋于科学化。五、CIMS成功应用的案例;1985年，从CIMS方面处于领先地位的五家公司——迪尔拖拉机公司、通用汽车公司等分析：产品质量提高200%~500%；生产率提高40%～70%；设备利用率提高200%～300%；生产周期缩短30%～60%。<总结><布置作业>教案授课日期2***年3月26日授课时数2授课章节名称第二章制造自动化技术第四节柔性制造系统教学目的了解现代的先进制造技术及方法，掌握柔性制造在先进生产加工领域的地位。利用现有设备切身体会柔性制造系统的自动化和先进性。并初步掌握它的各工作单元的工作原理及工作过程。教学重点柔性制造系统的特点及加工单元教学难点柔性制造系统的在线测量工作站更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、什么是柔性制造系统？2、柔性制造系统的组成？课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、CIMS的含义？2、CIMS的实施要点？<导入>柔性制造技术是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代生产管理技术为一体的现代制造技术。<新课内容>第二章制造自动化技术第四节柔性制造系统一、概述随着经济的发展和消费水平的提高，中小批量、多品种生产已成为当今机械制造业的一个重要的特征，随之而起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展。其具体应用就是柔性制造景统(FMS)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造自动线(FML)和柔性制造工厂(FMF)，其中柔性制造系统(FMS)最具代表性。FMS由多台数控机床、加工中心和自动上下料装置与输送系统组成，在计算机的控制下，实现自动化加工，是具有高效率、高精度、高柔性的加工系统。一般地，用于切削加工的FMS具有以下功能：(1)能自动完成多品种多工序零件的加工这是靠由计算机控制的数控机床群来实现的(包括自动更换刀具、自动安装工件、冷却液的自动供应和切屑的自动处理等)。(2)自动输送和储料由各种自动输送设备(如环形输送拖板、传输装置、无轨小车、工业机器人等)和自动化储料仓库(如毛坯仓库、中间仓库、零件仓库和夹具、刀具仓库等)组成。(3)自动诊断包括系统工况监视功能(如对零件加工精度的检测、刀具磨损或破损的检测)和指令、恢复功能(如加工精度的自动补偿、磨损或破损刀具的自动更换等)。(4)信息处理即对所需信息进行综合控制(由生产计划和生产管理程序、数控机床、输送装置、储料装置及其他设备的工作程序、生产工程信息的论证及其数据库来完成)。二、柔性制造系统的组成1、工业机器人工业机器人是指具有类似人体的上肢(臂、手)或下肢动作功能的、可进行多种动作的，或具有感觉功能、可自动按规律性行动的自动化设备。按记忆能力和输入信息，工业机器人可分为机械手、记忆再生机器人、数字控制机器人和智能机器人。目前使用的工业机器人都是数字控制型的，大都具有记忆再生功能，有的还具有视觉、触觉和声觉等功能。工业机器人的控制系统与机床数控系统有90％的功能是一样的。机器人的控制方式亦有点位式和连续路径式之分。对于用作喷漆场合的机器人，则需要控制机器人的运动路线，但对于执行搬运零件的机器人来说，主要关心的是执行机构所应到达的位置，此时就可以采用简单的点位控制方式。2、加工单元加工单元的形式随柔性制造系统的内容变化而变化。在加工型的柔性制造系统中，它的基本单位就是由数控机床、工业机器人和工件台架等组成的。典型的加工单元由下列六部分组成1）数控机床2）工件台架(3)工业机器人或可换工作台4)监控装置5)检验装置6)单元控制器3．仓库搬运系统将柔性制造系统中各个加工单元的物质流(毛坯、工件、夹具等)有机地联系在一起所构成的子系统就是仓库搬运系统。其职责是自动正确地分配毛坯、夹具、工件以及拖板等。该系统由以下部分组成：1)自动化仓库2)无人输送系统三、FMS的优点及效益1、有很强的柔性制造能力2、提高设备利用率3、减少设备成本与占地面积4、减少直接生产工人5、减少在制品数量6、产品质量提高7、FMS可以逐步地实现实施计划四、FMS工件传送及其管理系统1、物料仓库：存储毛坯、在制品、夹具等，分平面仓库和立体仓库两类；2、夹具系统：大多由具有可灵活组合的模块化拼装式夹具元件组成，它由夹具基本快、定位件、夹紧垫块、压板、连接件、压紧螺钉等拼装形成。3、装卸工作站：为制造单元提供已正确装夹的工件、夹具、托盘组件；4、缓冲工作站：是一种待加工零件的中间存储站；5、物料运输车：有轨运输车和无轨运输车五、刀具交换系统及其管理六、FMS清洗工作站七、FMS在线测量工作站测量机控制计算机与FMS控制计算机之间进行联网通信，主控计算机将测量作业任务单下达给测量机控制计算机。运输车通过主控计算机的控制将被测零件托盘送到测量机的托盘交换站上，主控计算机通知测量机控制计算机进入测量操作，当主控计算机接收到测量机完成零件托盘定位和夹紧工序的反馈程序，自动将测量数据与预定公差带进行比较，若零件合格，测量机控制计算机将测量数据反馈给主控计算机，等待主控计算机调度运输车运输零件托盘；若零件不合格，测量机控制计算机将零件托盘送到复验站，请求主控计算机做复验处理。八、FMS单元控制器和工作站控制器<总结><布置作业>教案授课日期2***年3月28日授课时数2授课章节名称第二章制造自动化技术第五节智能制造技术与智能制造系统教学目的掌握智能制造的概念和智能制造系统的目标教学重点智能制造系统的目标教学难点无更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、IMS和IMT研究的主要内容2、智能制造系统的目标课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、柔性制造系统的特点？2、柔性制造系统中的物料仓库的用途是什么？<导入>智能制造可实现决策自动化的优势使其能很好地与未来制造生产的知识密集型特征相吻合，实现“制造智能”和制造技术的“智能化”。<新课内容>第二章制造自动化技术第五节智能制造技术与智能制造系统一、基本概念所谓智能制造，是在制造生产的各个环节中，以一种高度柔性和高度集成的方式，应用智能制造技术和智能制造系统进行制造的生产模式。智能制造系统(IntelligentManufacturingSystem，IMS)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中，通过计算机模拟人类专家的智能活动，进行诸如分析、推理、判断、构思和决策活动，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展。智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，以实现制造过程的优化。智能制造将是未来制造自动化发展的重要方向。智能制造系统是一个开放的信息系统，它采用耗散结构，其构成如下图所示。具体地说，智能制造系统就是要通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉与机器人控制等来对制造技术的技能与专家知识进行模拟，使智能机器在没有人工干预的情况下进行生产。简单地说，智能制造系统就是要把人的智力活动变为制造机器的智能活动。智能制造系统的物理基础是智能机器，它包括具有各种程序的智能加工机床，工具和材料传送、准备装置，检测和试验装置以及安装装配装置等。智能制造技术是制造技术、自动化技术、系统工程与人机智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。二、智能制造技术兴起的背景在知识经济即将来临的今天，传统的制造业面临着严峻的挑战，经历着十分深刻的变化。“以产品为中心”的生产模式正在转变为“以顾客为中心”的生产模式，即“顾客化大生产”。这就要求新一代的制造系统和制造设备必须能够实现快速重组、重用，具有较高的适应能力，以提高制造企业的竞争能力和市场适应能力，从而为制造企业获得最大限度的利益。分布式人工智能中的多Agent系统理论为智能制造系统的实现提供了可行性技术支持，并成为制造领域中的研究热点之一。随着计算机的问世与发展，机械制造大体沿两条路线发展：一是传统制造技术的发展，二是借助计算机和自动化科学的制造技术与系统的发展。20世纪80年代以来，传统制造技术得到了不同程度的发展，但存在着很多问题。先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计人员和管理人员提出了新的挑战，传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题，这就促使我们借助现代的工具和方法，利用各学科最新研究成果，通过集成传统制造技术、计算机技术与科学以及人工智能等技术，发展一种新型的制造技术与系统，这便是智能制造技术(IntelligentManufacturingTechnology，IMT)与智能制造系统。三、智能制造技术的研究内容近年来，人们对智能制造抱有极大的热情，西方工业国家纷纷投入对智能制造技术的研究。智能制造技术作为21世纪的先进技术，其研究内容如下：(1)无污染工业制造技术(CleanManufacturinginProcessIndustrics)。为满足日益提高的环境保护要求，要对加工制造业所采用的新技术、新工艺进行环境保护方面的评测。(2)全球制造业的并行工程(ConcurrentEngineeringforGlobalManufacturing)，对分布的开发研制资源进行对比性的选择和组合的研究。(3)21世纪全球集成制造技术(GlobleMan.21)，建立高效的“全球制造企业”支持系统，这方面研究课题有并行工程、企业内部管理和企业集成等。(4)自律性制造系统。该专题的目的是建立分散自治的制造系统，它由自治的、智能的且相互协调的模块组成。(5)快速产品开发支持系统(RapidProductDevelopment)，探索并应用能极大缩短产品研制周期的技术和生产规程。(6)知识系统(SystematisationofDevelopment)。该项目的长期目标是建立一个新的基于知识的样本工程。(6)人机一体化。IMS不单单是人工智能系统，而且是人机一体化智能系统，是一种混合智能。想以人工智能全面取代制造过程中人类专家的智能，独立承担分析、判断、决策等任务，目前来说是不现实的。人机一体化突出人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器的配合下，更好地发挥人的潜能，使人和机器达到一种相互协作、平等共事的关系，使二者在不同层次上各显其能，相辅相成。(7)自组织和超柔性。智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，使其柔性不仅表现在运行方式上，而且表现在结构形式上，因此称这种柔性为超柔性，类似于生物所具有的特征，如同一群人类专家组成的整体。<总结><布置作业>教案授课日期2***年3月31日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第一节制造工艺技术概述教学目的了解制造工艺技术的概念，掌握制造工艺方法教学重点成形工艺和变形工艺教学难点铸造和锻造更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、成形工艺的分类2、常用的焊接方法有哪些？课后体会现实生活中的例子有助于学生理解。授课主要内容或板书设计<复习提问>1、智能制造系统的组成？2、智能制造技术的研究内容有哪些？<导入>现代社会中机器和仪器在结构上所表现出的多样性是机械制造中采用多种工艺的产物。不同的工艺方法能够制造不同性能、不同形状的机械零件。<新课内容>第三章制造自动化技术第一节制造工艺技术概述一、制造工艺技术的概念：制造工艺技术是将原材料转化成具有一定几何形状、一定材料性能和精度要求的可用零件的一切过程和方法的总称。二、机械制造工艺过程分类：按对零件的作用效果可分为改变形态的工艺过程（如切削加工）、改变性态的工艺过程（如热处理）和改变外观性能的工艺过程（如电镀）等。制造工艺具体分类方法如下：1、成形工艺：成形工艺主要指将不定性的原材料（块状、颗粒状、液态或固态）转化成所需要形状的工艺，如铸造（如机床床身、底座等，应用广泛，但易存在缺陷）、粉末冶金（低熔点粉末融合将高熔点粉末粘结在一起）、塑料成形工艺。这类工艺主要用于获得毛坯或不需要再加工的制品，工艺过程中，微粒子之间相互聚集。成形工艺的过程包括将原材料加热使其变成液体，然后冷却固化成一定形状，或者使原材料的固体颗粒烧结、粘着在一起，由此而获得工件（大多为毛坯）。2、变形工艺：变形工艺主要包括使工件的原始几何形状从一种状态改变为另一种状态，如锻造（用外力使加热的金属坯料发生塑性变形，有手工锻和机器锻两种，机器锻又分为自由锻、模锻等）、冲压（教室里电视机支架多用冲压件（冷冲压）做成）、轧制、挤压、拉拔等。3、切削工艺：机械制造系统中，车削（用车刀将工件上多余的金属材料去除的方法）和磨削（用砂轮将工件上多余的金属材料去除的方法，表面质量可以比车削好）是传统的机械加工方法，材料的切削是制造过程的主要内容，几乎占全部工艺劳动量的1/3以上。国外在切削机理、切削优化、难加工材料的切削技术、自动化生产中的刀具和工具广利系统等方面投入较大力量进行研究，并已取得很大成绩。4、联接工艺：联接工艺主要指将单个工件联接成组件或最终产品，如机械联接（螺栓联接、铆接等）、焊接（通过加热或加压或两者并用（用或不用填充材料）使分离的两部分金属形成原子结合的一种永久性联接方法）、粘结等。制造时先分别加工单个零件，然后用联接工艺将其结合成一个完整的产品。5、材料改性工艺及表面处理工艺：是指不改变几何形状、仅改变工件材料性能，从而获得所希望指标的工艺，如材料热处理工艺（有常规热处理：正火、退火、淬火、回火，表面热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等）等。6、特种加工工艺：特种加工是利用化学、电化学、物理（声、光、热、磁）等方法对材料进行加工，特种加工工艺主要用于各种高硬难熔及具有特殊物理机械性能的材料和精密细小、形状复杂、难以用传统切削加工工艺加工的零件。7、快速成形工艺：直接根据产品CAD的三维实体模型数据，经计算机处理后，将三维模型转化为许多平面模型的叠加，再通过计算机控制制造一系列平面模型并加以联接，形成复杂的三维实体零件。<总结><布置作业>教案授课日期2***年4月9日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第二节特种加工技术教学目的了解特种加工的特点，掌握激光加工原理教学重点激光加工原理教学难点激光器的组成更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、特种加工的特点2、激光加工的特点课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、什么是成形工艺，包括哪些？2、什么是快速成形工艺？<导入>传统的机械加工方法难以实现一些有特殊要求的零件的加工。特种加工技术主要用于那些难以用普通的加工方法加工的零件的材料，能实现难加工零件的加工，同时能够获得良好的质量和经济效益。<新课内容>第三章制造自动化技术第二节特种加工技术一、特种加工的概念：利用电能、热能、声能、光能、电化学能、化学能以及特殊机械能等多种能量或其复合施加于工件的被加工部位，以实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法。二、特种加工的特点：1、不用机械能：与加工对象的机械性能无关，可加工对象范围较广；2、非接触加工，不一定需要工具。工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故能加工刚性极低元件及弹性元件；3、微细加工，不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低表面粗糙度的加工表面；4、不存在机械应变和大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，尺寸稳定性好；5、不同类型的能量可形成复合加工，综合加工效果明显；6、对简化工艺、变革新产品设计有积极影响。三、激光加工：激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后，在焦点上达到高能量密度，靠光热效应来加工材料的工艺。1、激光加工的特点：（1）方法多，适应性强：在同一台设备上可完成切割、焊接、表面处理、打孔等多种加工；（2）精度高，质量好：加工时工件热变形小，对精密小零件的加工非常有利；（3）效率高，效益好：可大大提高效率而成本降低；（4）节能节材，无公害，无污染；（5）无刀具磨损及切削力影响问题：利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行微加工。2、不足之处：激光加工是一种瞬时、局部的熔化和气化加工，影响因素多。因此，微细加工时的重复加工精度和表面粗糙度不易保证。此外对具有高热传导率材料的加工较困难。3、激光加工的基本原理（1）激光：激光就是由于受激发射而放大的光。在本质上与普通光都是一种电磁波，但因其产生方法与普通光不同，因而具有方向性强、单色性好、亮度非常高、能量高度集中、相干性好几闪光时间可以极短等优点；（2）激光器：由以下三个部分组成：1）工作物质：一般是能实现粒子数反转的物质；2）谐振腔：主要作用是使工作物质所产生的受激发射能建立起稳定的振荡状态，从而实现光放大；3）激励能源：作用是把工作物质中多余一半的原子从低能级激发到高能级上，实现工作物质粒子数反转。3、激光技工的基本原理：激光加工就是利用激光器发射出来的具有高方向性和高亮度的激光，通过光学系统把激光束聚焦成一个极小的光斑，使光斑处获得能量极高的能量密度，达到上万摄氏度的高温，从而能在很短的时间内使各种物质熔化和汽化，达到蚀除工件材料的目的。四、激光加工的应用：激光切割、激光焊接、激光防伪、激光导航等。五、激光加工技术的发展趋势：1、优化激光工作参数；2、发展激光多工位分时综合加工；3、研究大功率、高寿命和小型化的激光装置。<总结><布置作业>教案授课日期2***年4月11日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第二节特种加工技术教学目的掌握光刻原理，了解光刻工艺过程教学重点光刻原理教学难点集成电路光刻工艺的一般过程更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、光刻加工原理2、光刻蚀加工步骤课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、特种加工的特点？2、激光加工原理？<导入>传统的机械加工方法难以实现一些有特殊要求的零件的加工。特种加工技术主要用于那些难以用普通的加工方法加工的零件的材料，能实现难加工零件的加工，同时能够获得良好的质量和经济效益。<新课内容>第三章制造自动化技术第二节特种加工技术光刻蚀技术光刻蚀加工又称为光刻加工或刻蚀加工，简称刻蚀。主要是针对集成电路制作中得到高精度微细线条所构成的高密度微细复杂图形，是对薄膜表面及金属板表面进行精细、微小和复杂图形加工的技术，用它制造的零件有：刻线尺、微电机转子、电路印刷板和细孔金属网板等。通常把光刻技工与光电成形法加工统称为光加工技术。这是对金属与非金属材料进行精密加工的有力手段。在集成电路制作中，可以获得高精度的微细线条图形。一、光刻原理所谓光刻蚀就是使电磁波频谱中的光束或电子、X射线和离子等射线，将光致抗蚀剂形成规定图形的微细加工方法。采用光束作曝光光源的集成电路的精密刻蚀工艺的基本原理与照相制版原理相似。主要过程包括：基片氧化处理形成保护膜，在保护膜上涂敷光刻胶，将起照相底片作用的掩膜在规定的光源下曝光和显影后，用腐蚀剂刻蚀保护膜的窗口部分，最后去除光刻胶而获得和掩膜上相同的微细图形。二、集成电路光刻工艺的一般过程光刻工艺过程一般有两大工序，即掩膜制造和光刻蚀加工。1、掩膜制造根据集成电路设计布局图，用绘图机绘制比原件实际尺寸大100-500倍的放大图。用精缩照相机把该图缩小到原件尺寸的10倍作用，再利用分步重复照相机进一步缩到和元件尺寸相同的掩膜，母掩膜经翻拍复印成工作掩膜，制作电路时只用工作掩膜。2、光刻蚀加工1）涂胶：把光致抗蚀剂涂敷在氧化膜上的过程；2）曝光：由光源发出的光束经掩膜在光刻胶上成像，使聚焦成细小的束斑直接照射在光刻胶上的过程。3）显影与烘片：经显影的片子要求清洗后烘干，以提高抗蚀剂的强度；4）腐蚀：获得氧化膜图形的最终工序是图形刻蚀，它是利用化学或物理的刻蚀方法，将没有抗蚀剂保护部分的氧化膜去除的一种微细加工方法；5）剥膜与检查：清除残留腐蚀液后用剥膜液去除光刻胶的处理称为剥膜。<总结><布置作业>教案授课日期2***年4月16日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第二节特种加工技术教学目的掌握电子束加工的概念、基本原理，了解电子束加工装置的组成及电子束加工的应用教学重点电子束加工的概念、基本原理、电子束加工的应用教学难点电子束加工的概念、基本原理、电子束加工的应用更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、什么是电子束加工？2、电子束加工的特点？课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、光刻原理？2、如何制作掩膜？<导入>传统的机械加工方法难以实现一些有特殊要求的零件的加工。特种加工技术主要用于那些难以用普通的加工方法加工的零件的材料，能实现难加工零件的加工，同时能够获得良好的质量和经济效益。<新课内容>第三章制造自动化技术第二节特种加工技术一、定义：利用高能量密度的电子束轰击材料进行的加工。详细定义：在真空条件下，利用电子枪中产生的电子，经加速、聚焦形成高能量大密度的细电子束，轰击工件被加工部位，使该部位的材料熔化和蒸发，从而进行加工，或利用电子束照射引起的化学变化而进行加工的方法。二、电子束加工的基本原理：利用能量密度极高的高速电子细束，在高真空腔体中冲击工件，使材料熔化、蒸发、汽化，而达到加工目的。三、电子束加工的特点：1、是一种精密微细的加工方法；2、加工材料的范围广；在真空中进行，不易被氧化，且污染少；3、加工速度快、效率高；每秒可在2.5mm厚的钢板上钻50个直径为0.4mm的孔；4、非接触式加工，不会产生宏观应力和变形；5、可通过磁场和电场对电子束强度、位置、聚焦等进行直接控制，位置精度可达0.1um左右，且便于计算机直接控制；6、设备价格较贵、成本高，同时应考虑X射线防护问题。四、电子束加工装置：电子束的加工装置主要由电子枪、真空系统、控制系统、电源等四部分所组成。1、电子枪：获得电子束的装置，包括电子发射阴极、控制栅极和加速阳极等。2、真空系统：为保证电子束加工时达到1.33X10~1.33X10Pa的真空度。（只有在真空时，电子才能高速运动。）3、控制系统和电源：控制系统包括：束流聚焦控制、束流位置控制、束流强度控制以及工作台位移控制等。五、电子束加工的应用：1、高速打孔；2、加工型孔和特殊表面；3、焊接；4、刻蚀；5、热处理。<总结><布置作业>教案授课日期2***年5月2日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第二节特种加工技术教学目的掌握离子束加工的概念、基本原理，了解离子束加工装置的组成及离子束加工的应用教学重点离子束加工的概念、基本原理、离子束加工的应用教学难点离子束加工的概念、基本原理、离子束加工的应用更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业离子束加工原理课后体会通过引入离子束加工及应用的各种图片增强学生的感性认识，加之与电子束加工的比较，学生印象深刻。授课主要内容或板书设计<复习提问>1、电子束加工原理？2、电子束加工装置包括哪些？<导入>传统的机械加工方法难以实现一些有特殊要求的零件的加工。特种加工技术主要用于那些难以用普通的加工方法加工的零件的材料，能实现难加工零件的加工，同时能够获得良好的质量和经济效益。<新课内容>第三章制造自动化技术第二节特种加工技术一、概念：利用惰性气体或其他元素的离子在电场中加速成高速离子束流，以实现各种微细加工的方法。二、离子束加工的原理和物理基础：1、加工原理：与电子束加工基本类似，即在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之打到工件表面。不同的是：离子带正电荷，其质量比电子大数千、数万倍。一旦加速到较高速度，比电子束具有更大的撞击动能，它是靠微观的机械撞击能量、而不是靠动能转化为热能来加工的。2、物理基础：撞击效应、溅射效应、注入效应。三、离子束加工分类：1、离子刻蚀：利用离子撞击和溅射效应，用能量为0.5～5千电子伏特（keV)的氩离子轰击工件，将工件表面的原子逐个剥离。又称“离子铣削”。2、离子溅射沉积：利用离子撞击和溅射效应，用能量为0.5～5千电子伏特（keV)的氩离子轰击某种材料制成的靶，离子将靶材原子击出，使工件表面镀上一层薄膜。所以它是一种“镀膜工艺”。3、离子镀：也称离子溅射辅助沉积，利用离子撞击和溅射效应，用能量为0.5～5千电子伏特（keV）的氩离子，镀膜时同时轰击靶材和工件表面，目的：增强膜材与工件基材之间的结合力。也可将靶材高温蒸发，同时进行离子镀。4、离子注入：利用注入效应，采用5～500千电子伏特（keV）能量的离子束，直接轰击被加工材料，由于离子能量相当大，离子就钻进被加工材料的表面层。改变表面层机械物理性能。四、离子束加工的特点：1、可达到毫微米（0.001um）级的加工精度；2、真空中进行，污染少，特别适用于易氧化金属及高纯度半导体材料的加工；3、是一种微观作用，加工应力、热变形小；4、设备费用昂贵、成本高，效率低。五、离子束加工装置：1、离子源——用于产生离子束流，常用的有考夫曼型离子源和双等离子管形离子源。2、真空系统3、控制系统4、电源六、离子束加工的应用：1、刻蚀加工：——从工件上去除材料，是一个撞击溅射的过程。2、镀膜加工：——有溅射沉积和离子镀两种。3、离子注入加工：向工件表面直接注入离子，不受热力学限制，可注入任何离子。<总结><布置作业>教案授课日期2***年5月7日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第三节超声加工及振动技术教学目的掌握超声波加工的原理与超声加工装置了解超声加工的特点及应用。教学重点超声波加工的原理、特点与应用，超声加工装置教学难点超声波加工的原理、特点与应用，空化作用更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业超声加工的基本原理和加工装置课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、什么是离子刻蚀？2、离子束加工有哪些应用？<导入>超声加工不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆硬金属材料，而且更适合于加工玻璃、陶瓷等不导电的非金属脆硬材料。<新课内容>第三章制造自动化技术第三节超声加工及振动技术一、概念：超声加工又称为超声波加工。是利用超声波作为动力，带动工具做超声振动，通过工具与工件之间加入的磨料悬浮液（工作液与磨料的混合液）冲击工件表面而进行加工的一种成形加工方法。二、特点：频率高、波长短、能量大，传播过程中有反射、折射、共振、损耗等现象。三、超声加工的作用：加工硬质合金、淬火钢等脆硬金属材料，且更适用于加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属脆硬材料；还可用于清洗、焊接、探伤。四、超声加工的基本原理和加工装置：1、超声加工原理：利用超声波作为动力，带动工具做超声振动，通过工具与工件之间加入的悬浮液（工作液与磨料的混合液）冲击工件表面而进行加工的一种成形加工方法。2、超声加工装置：基本组成：超声发生器、超声振动系统、机床本体、磨料工作液循环系统等。五、超声加工的特点和应用：1、超声加工的特点：1）适用范围广；可加工金属及非金属脆硬材料。2）结构简单，操作维修方便；（工具可用较软材料做成较复杂形状，对脆性硬度不大的材料加工。）3）加工精度和表面质量较高，切削应力、切削热较小，不会引起变形和表面烧伤等质量问题。4）生产效率较低，影响因素较多（如工具振动频率、振幅、进给压力、磨料及其浓度、工具与工件材料等）2、超声加工的应用：超声加工因加工质量好，常作为电火花等加工后的抛光和光整加工。下图为超声加工的几种应用。<总结><布置作业>教案授课日期2***年5月9日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第三节超声加工及振动技术教学目的了解振动切削的概念，掌握振动加工的原理教学重点振动加工的原理教学难点振动加工的原理更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、振动切削原理2、振动切削现象及效果课后体会大部分学生掌握的较好，由于较抽象，小部分学生理解有些困难授课主要内容或板书设计<复习提问>1、什么是超声加工？2、超声加工的原理？<导入>振动切削理论是在切削过程中加入了超声振动。这种加工方式的效率较传动的加工方法高，零件表面质量好，刀具使用寿命长。<新课内容>第三章制造自动化技术第三节超声加工及振动技术一、振动切削的概念：在普通加工的基础上，人为地给刀具或工件施加影响一个有规律性的振动，改变了刀具与工件之间的瞬时运动关系，使切削过程在动态下地行的一种复合加工方法。二、振动切削原理振动切削加工是在刀具或工件上附加一定可控的振动，是加工过程变为间断、瞬间、往复的微观断续切削过程。振动切削理论是在切削过程中加入了超声振动。由工业金刚石颗粒制成的铣刀、钻头或砂轮，在加工过程中对零件表面进行20000次/秒的连续敲击，即使是高硬材料，在如此高频的振动敲击下，一个很小的切削力也可将其瓦解。三、振动切削现象及效果：1、切削抗力显著降低；振动切削中振动频率越高、振幅越大，则切削力越小；切削速度在10-20m/min时切削力的减少效果很明显，当速度大于20m/min而逐渐升高时，切削抗力逐渐增大。2、加工精度明显提高；振动切削力小，使工艺系统受力变形小，因而工件相对刀尖变化极小。3、切削温度明显降低；振动切削中没有产生大量热的直流力成分，且切削热以脉冲波形式起作用，故平均切削温度几乎与室温相同。4、切削过程比较顺利；由于切削温度低，并且是在振动状态下进行切削，使振动切削过程中不容易生成积屑瘤。5、加工表面质量可以得到改善。由于振动切削只在切削刃附近产生很少量的加工变形，故加工变质层很浅，表面组织变化很少及表面残余应力很小，且可呈压应力状态。四、振动切削及深孔加工技术在切削过程中，人为的使刀具或工件有规律的振动，边振动边切削。只要振动参数与切削用量匹配适当，不论加工何种材料均能可靠地断屑，从而提高质量和效率。把断屑效果最好的振动切削技术和各种深孔加工方法结合起来，形成更加完善的“振动切削加工技术”。<总结><布置作业>教案授课日期2***年5月14日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第四节微米/纳米技术教学目的掌握振动切削的原理，了解振动切削的现象及效果。教学重点振动切削原理教学难点振动切削与深孔加工技术的结合更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业P97:6,7课后体会掌握情况一般，虽有教学视频，但由于接触较少，理解有些困难授课主要内容或板书设计<复习提问>1、简述振动切削原理？2、在振动切削中为什么切削温度能够显著降低？<导入>科学技术向微小领域发展，由毫米级、微米级继而涉足纳米级。当前，微米/纳米技术在国际上已使人类在改造自认方面进入了一个新的层次。<新课内容>第三章制造自动化技术第四节微米/纳米技术一、微米/纳米技术自微电子技术问世以来，人们不断追求越来越完善的微小尺度结构的装置，并对生物、环境控制、医学等领域不断提出微小型化方面的更新更高的要求，微米/纳米技术已成为现代科技研究的前沿，发展非常迅猛。1、微米技术1）微小尺度的设计理论研究；2）微细加工技术：包含超精机械加工、IC工艺、化学腐蚀、能量束将等诸多方法；3）精密测试技术：具有微米级亚微米测量精度的几何量与表面形貌测量技术已成熟；4）为系统技术：国内外广泛开展了微型传感、微执行机构、微电子信号处理等方面的研究公国。2、纳米技术1）纳米的概念：纳米是一种长度计量单位，1纳米（nm）即1毫微米，是1米的10亿分之一，约为10个原子的尺度。通常所说的纳米是指尺度在0．1—100纳米之间。纳米技术就是在纳米范围研究物质的特性、原理和相互作用的一门技术。（或“用单个原子、分子制造物质科学技术”。）微米/纳米技术已成为现代科技研究的前沿，2）纳米技术覆盖范围主要包括纳米电子、纳米材料、纳米加工及纳米测量等技术。二、微米/纳米技术的划分1、按照习惯划分：1）微米技术是指在微米级（0.1～100um）的材料、设计、制造、测量、控制的应用技术。2）纳米技术是指在纳米级（0.1～100nm）的材料、设计、制造、测量、控制的应用技术。三、微米/纳米技术研究的技术途径：一种是由小到大的方法。即分子、原子组装技术的办法（亦即把特定的分子、原子借助分子、原子内的作用力，精细地组成纳米尺度的分子线、膜和其他结构，再由纳米结构与功能单元进而集成为微米系统）。另一种是由大到小的方法。即用刻蚀等微细加工方法，将大的材料割小，或将现有的系统采用大规模集成电路中应用的制造技术，实现系统微型化。这是目前主要的应用方法。四、纳米技术主要包括：1、纳米电子技术；2、纳米机械技术；3、纳米材料技术；4、纳米加工技术；5、纳米测量技术；<总结><布置作业>教案授课日期2***年5月16日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第五节快速原理/制造技术教学目的了解快速原型技术的发展历史，掌握快速成形的原理和特点教学重点快速成形的原理和特点教学难点快速成形的原理和特点更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、快速成形技术的特点2、快速成形技术的基本原理课后体会授课主要内容或板书设计<复习提问>1、什么是微米技术？2、纳米技术的发展状况？<导入>快速成形技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。<新课内容>第三章制造自动化技术第五节快速原理/制造技术一、快速成型技术概念快速成形技术又称快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing，简称RPM)技术，它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。二、快速成形技术的特点1、制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；2、原型的复制性、互换性高；3、制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；4、加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上；5、高度技术集成，可实现了设计制造一体化；三、RP技术产生背景1、随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发(快速设计和快速工模具)的能力(周期和成本)成为制造业全球竞争的实力基础。2、制造业为满足日益变化的用户需求，要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此，产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。3、从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了技术物质基础。四、RP技术基本原理快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。从CAD电子模型中离散得到“点”或“面”的几何信息，再与成形工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。五、快速成型技术的发展方向从目前RP技术的研究和应用现状来看，快速成型技术的进一步研究和开发工作主要有以下几个方面：1、开发性能好的快速成型材料，如成本低、易成形、变形小、强度高、耐久及无污染的成形材料。2、提高RP系统的加工速度和开拓并行制造的工艺方法。3、改善快速成形系统的可靠性，提高其生产率和制作大件能力，优化设备结构，尤其是提高成形件的精度、表面质量、力学和物理性能，为进一步进行模具加工和功能实验提供基础。4、开发快速成形的高性能RPM软件。提高数据处理速度和精度，研究开发利用CAD原始数据直接切片的方法，减少由STL格式转换和切片处理过程所产生精度损失。5、开发新的成形能源。6、快速成形方法和工艺的改进和创新。直接金属成形技术将会成为今后研究与应用的又—个热点。7、进行快速成形技术与CAD、CAE、RT、CAPP、CAM以及高精度自动测量、逆向工程的集成研究。8、提高网络化服务的研究力度，实现远程控制。<总结><布置作业>教案授课日期2***年5月21日授课时数2授课章节名称第三章制造自动化技术第五节快速原理/制造技术教学目的了解快速成型技术的应用，掌握几种典型的快速成型原理和用途教学重点几种典型的快速成型原理和用途教学难点几种典型的快速成型原理和用途更新、补充删节内容无教学方法讲授使用教具多媒体课外作业1、光固化成形原理2、选择性激光烧结原理课后体会掌握较好，利用日常生活中相近的