先进制造技术 课件 第一章 先进制造技术概论

第一章先进制造技术概论IntroductiontoAdvancedManufacturingTechnology先进制造技术Contents1.1制造业的发展与地位1.2制造业的发展与地位1.4本章小结1.3先进制造技术的体系结构与分类课程概况1.1先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology，简称为AMT）是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。-4-数控激光切割超精密铣削半导体芯片制造机加工设备1.1课程概况第一章：先进制造技术概论介绍了制造业的发展与地位、先进制造技术的体系结构与分类，强调了先进制造业的重要性。-5-先进制造技术领域近年我国制造业增值情况1.1课程概况第二章：先进设计技术深入探讨了先进设计技术的核心理念、独特属性及其构建的技术体系，详细剖析了计算机辅助设计技术、面向制造的优化设计、可靠性设计、反求工程、绿色设计以及拓扑优化设计等关键领域。-6-AUTOCAD拓扑优化过程测量反馈1.1课程概况第三章：先进成形技术介绍了先进成形技术，其是现在制造领域的关键技术之一，包括精密铸造技术、精密塑性成形技术、先进连接技术以及增材制造技术等。-7-精密铸造零件注塑成型电阻点焊技术（连接技术）3D打印技术1.1课程概况第四章：先进加工技术与工艺介绍了常见的先进加工技术与工艺，总体阐述了先进加工技术工艺的内涵，以及现有技术的特点和未来发展趋势，并全面、具体地介绍了各种加工工艺的原理、分类和实际应用等。-8-精密超精密加工技术特种加工技术高速超高速技术微纳加工技术绿色制造技术生物制造技术1.1课程概况第五章：先进检测技术涵盖了制造现场在线检测技术、先进制造中的现代精密测量技术与设备、纳米级测量技术及先进测量仪器方面的现状和制约。-9-三坐标测量机超声波测厚仪光学影像测量仪AFM装置设备STM装置设备激光扫描荧光共焦显微镜1.1课程概况第六章：先进制造系统主要介绍了智能制造系统(IM)、敏捷制造系统(AM)、并行工程、虚拟制造系统(VM)、精益生产系统(LP)、全能制造系统以及绿色制造系统，并对先进制造系统发展趋势进行展望。-10-先进制造系统分类（按层次结构）实现信息化、自动化、智能化、柔性化、生态化生产，取得经济收益和市场效果蔚来汽车合肥生产基地1.1课程概况第七章：前沿制造理念面向最前沿的制造技术需求，以当前前沿的高性能制造技术和极端制造技术内容为例，探讨了前沿制造理念及其技术内涵与应用。-11-海尔互联工厂光刻机真空磁浮列车盾构机制造1.1课程概况制造业的发展与地位1.21.2.1制造、制造技术和制造业1.2.2制造业在国民经济中的地位1.2.3传统制造业的困境与现代制造业的发展1.制造(Manufacturing)按照需求，运用主观掌握的知识和技能借助手工或可以利用的客观物质工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产品，并投放市场的全过程。1.2制造业的发展与地位-13-制造、制造技术和制造业的定义2.制造技术(ManufacturingTechnology)完成制造活动所需的一切手段的总和，是将原材料和其他生产要素经济合理地转化为可直接使用的、具有较高附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。-14-制造、制造技术和制造业的定义1.2制造业的发展与地位-15-3.制造业（manufacturingindustries）所有与制造有关的企业机构的总体。是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业制造、制造技术和制造业的定义1.2制造业的发展与地位-16-人类文明的发展与制造业的进步密切相关。石器时代青铜器、铁器时代第一次工业革命传统制造业及其技术的发展1.2制造业的发展与地位在石器时代，人类利用天然石料制作劳动工具；到青铜器、铁器时代，人们开始采矿、冶炼铸锻工具、织布；直到1765年，瓦特改良蒸汽机，纺织业、机器制造业才取得革命性的变化，引发了第一次工业革命-17-第二次工业革命：人类开始进入电气时代，并在信息革命、资讯革命中达到顶峰。发电站传统制造业及其技术的发展1.2制造业的发展与地位第三次工业革命：人类进入科技时代，生物克隆技术的出现，航天科技的出现，也即生物科技与产业革命。早期计算机-18-第四次工业革命是以人工智能、新材料技术、分子工程、石墨烯、虚拟现实、量子信息技术、可控核聚变、清洁能源以及生物技术为技术突破口的工业革命。传统制造业及其技术的发展1.2制造业的发展与地位-19-自然科学的进步促进了新技术的发展和传统技术的革新、发展及完善，产生了各种新兴技术新兴材料技术新切割加工技术大型发电和传输技术核能技术微电子技术激光技术现代制造业及其技术的发展1.2制造业的发展与地位-20-回顾制造技术的发展，从蒸汽机出现到今天，主要经历了三个发展阶段：机器代替手工作坊形成工厂单件生产到大量生产柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术现代制造业及其技术的发展1.2制造业的发展与地位-21-传统制造业的生产和技术有如下特点：①单件小作坊式生产加高度的个人制造技巧，大量的机械化刚性规模生产加一体

化的组织生产模式，同时具有细化的专业分工。②制造技术的界限分明及其专业的相互独立。③制造技术一般仅指加工制造的工艺方法。④制造技术一般只能控制生产过程中的物料流和能量流。现代制造业及其技术的发展1.2制造业的发展与地位-22-现代制造及其技术的形成和发展有如下特点：1.在市场需求的驱动下，制造的生产规模沿着以下方向发展：2.在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置：3.生产方式上：小批量少品种大批量多品种变批量劳动密集型设备密集型信息密集型知识密集型手工机械化单机自动化刚性流水自动化生产柔性自动化生产线智能自动化现代制造及其技术的发展1.2制造业的发展与地位-23-4.在制造技术和工艺方法上：①重视必不可少的辅助工序

②重视工艺装备③重视物流、检验、包装及储藏④不断吸收微电子、计算机和自动化等高新技术成果装配组装自动化数字化工厂现代制造及其技术的发展1.2制造业的发展与地位-24-5.引入工业工程和并行工程(ConcurrentEngineering，CE)概念，强调系统化及其技术和管理的集成，将技术和管理有机地结合在一起，引入先进的管理模式，使制造技术及制造过程成为覆盖整个产品生命周期。传统系统工程与并行工程对比图现代制造及其技术的发展1.2制造业的发展与地位-25-先进制造业具有制造技术水平高、产品附加值高、管理水平领先、整体竞争优势明显等显著特征。现代制造及其技术的发展1.2制造业的发展与地位-26-制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基，在整个国民经济中一直处于十分重要的地位，是国民经济收入的重要来源。制造业在国民经济中的地位1.2制造业的发展与地位2010-2019年中国制造业增加值记占GDP比重制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动机、是高技术产业化的基本载体、吸纳劳动力的重要途径、国际贸易的主力军、是国家安全的重要保障、提高人民生活水平的主要物质基础。-27-技术革命挑战：需由劳动密集型向技术密集型、知识密集型转变，推动自动化、智能化制造。技术密集型劳动密集型传统制造业的困境与现代制造业的发展1.2制造业的发展与地位-28-市场需求变化：趋向柔性制造，从大批量向多品种、变批量生产，以适应多样化需求。柔性制造系统传统制造业的困境与现代制造业的发展1.2制造业的发展与地位信息时代影响：信息成为制造业主导因素，缺乏新型信息制造观将导致淘汰。5G+制造传统制造业的困境与现代制造业的发展-29-环境保护挑战：需注重污染防治，实现节能、降耗、减污，推动可持续发展。工业废气排放1.2制造业的发展与地位传统制造业的困境与现代制造业的发展-30-全球化市场：跨国集团威胁本土制造企业生存，需要应对国际化竞争。我国制造业近年发展1.2制造业的发展与地位传统制造业的困境与现代制造业的发展-31-战略应对：政府和企业界正在进行制造技术、模式和管理技术的剧烈变革。“十三五”成就巡礼1.2制造业的发展与地位先进制造技术的体系结构与分类1.31.2.1先进制造技术的提出背景1.2.2先进制造技术的体系结构1.2.3先进制造技术的构成与分类先进制造技术的提出背景1.3先进制造技术的体系结构与分类-33-先进制造技术作为一个专用名词出现在20世纪80年代末。先进制造技术是集机械工程技术、电子信息技术、自动化技术、现代管理技术等为一体的众多先进技术、设备和系统的总称。工业机器人技术1.3先进制造技术的体系结构与分类-34-主题化、个性化、多样化需求市场动态多变，产品更新速度加快生产模式向多品种、小批量、单件化、柔性化转变消费趋势制造业进步推动全球参与形成全球大市场和激烈竞争经济全球化加速产业国际分工全球产业调整更新技术，满足消费者需求适应市场变化，赢得竞争提高企业利润，加强合作与协作制造业应对挑战社会经济发展背景-35-制造业走向科学发展，吸收各领域成果实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产科学发展20世纪80年代起，高新技术不断涌现计算机、微电子、信息、自动化技术促进了制造业发展高新技术应用改变了现代制造业的产品结构、生产方式、工艺装备和管理体系制造业发展为技术密集型、知识密集型产业产业转型科学技术发展背景1.3先进制造技术的体系结构与分类-36-世界环境与发展委员会(WCED)于1987年向联合国42届大会递交的报告《我们共同的未来》正式提出了“可持续发展”的思路。其定义是：“既满足当代人的需求，又不对子孙后代满足其需要的生存环境构成危害的发展。”世界资源研究所于1992年对可持续发展给出了更简洁明确的定义：即建立产生极少废料和污染物的工艺或技术系统。花园式电厂封闭煤场可持续发展战略背景1.3先进制造技术的体系结构与分类-37-“主体技术群、支撑技术群、制造技术基础设施”三部分只有相互联系、相互促进，才能发挥整体的各功能效益，每个部分均不可或缺可持续发展战略背景1.3先进制造技术的体系结构与分类-38-先进制造技术的构成1.3先进制造技术的体系结构与分类-39-先进设计方法与技术①有限元分析国家级绿色制造产业园先进制造技术的分类1.3先进制造技术的体系结构与分类计算机辅助技术高性能制造中的产品设计可靠性设计反求工程绿色设计拓扑优化设计②-40-先进成型技术粉末冶金机械成形压机激光选区熔化金属3D打印先进制造技术的分类1.3先进制造技术的体系结构与分类精密铸造技术精密塑性成形技术先进连接技术增材制造技术-41-超精密加工技术高速超高速切削技术特种加工技术先进制造技术与工艺③车削飞秒激光微加工先进制造技术的分类1.3先进制造技术的体系结构与分类微细及微纳加工技术绿色制造技术生物制造技术④-42-精密测量技术无损检测技术的应用材料分析技术纳米尺度的检测技术实时监测与自动化技术的应用先进检测技术超声无损检测激光干涉仪工业自动化生产监控系统先进制造技术的分类1.3先进制造技术的体系结构与分类储能系统生产线⑥⑤-43-先进制造系统先进制造理念机器人正在全自动化组装电机先进制造系统工程公共研发平台先进制造技术的分类1.3先进制造技术的体系结构与分类本章小结1.41.4

本章小结-