1、簡述先進制造工藝的定義與特點、引言先進制造技術 AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集機械，電子，信息，材料，能源和管理等各項先進技術而發展起來的高新技術， 它是發展國民經濟的重要基礎技術之一。 先進制造技術是制造業為提高競爭力以適應時代的要求而形成的 - 一個高新技術群， 經過發 展，已形成了完整的體系結構。 先進制造技術是當今生產力的主要構成因素， 是國民經濟的 重要支柱。 論文大全。 它擔負著為國民經濟各部門和學技術的各個學科提供裝備、 I 具和檢 測儀器的重要任務， 成為國民經濟和科學技術賴以生存和發展的重要手段。 尤其是些尖端科 技，如航空、

2、航天、微電子、光電子、激光、分子生物學和核能等等技術的出現和發展，如 果沒有先進制造技術作為基礎，是不可能實現的。二、先進制造技術的起源在此背也全F,先進制造技術的概“先進制造技術”一詞源于美國。二戰結束之前的制造技術，可以統稱為傳統的制造技術， 美國制造業在第二次世界大戰以后， 在當時國際環境背景下得到了空前的發展， 并形成了支 強大的研究開發力量， 強調基礎和學研究的重要性， 忽視制造技術的發展。 至 20 世紀 70 年 代，隨著日、德經濟的恢復，美國制造業遇到了強有力的挑戰，汽車業等行業的霸主地位， 遇到了強有力的沖擊，出口產品的競爭力大大落后于日、德，美國經濟滯脹，發展緩慢。而 日本

3、在過去幾十年內不斷主動地采用制造新技術， 已使其成為制造業公認的世界領。 景下 ,美國反思了制造技術同國民經濟、技術與國力的至關重要的相互依賴關系，強調了制 造技術的重要性，明確了社會經濟目標的關鍵是技術的重要性，制定了國家關鍵技術計劃， 并對其技術政策作了重大調整。 與此同時， 以計算機為中心的新一代信息技術的發展， 面推動了制造技術的飛躍發展。由于經濟和增強國防的需要，在劇烈的市場競爭的刺激 各個國家和地區紛紛將傳統的制造技術與新發展起來的科技成就相結合， 念逐步形成并發展。三、先進制造技術的內涵 先進制造技術是傳統制造業不斷地吸收機械、 信息、材料及現代管理技術等方面最新的成果， 并將其

4、綜合應用于產品開發與設計、 制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程， 實現優質、 高效、低耗、清潔、敏捷制造， 并取得理想技術經濟效果的前沿制造技術的總稱。 從本質上 : 可以說， 先進制造技術是傳統制造技術、 信息技術、 自動化技術和現代管理技術等的有機融 合。與傳統的制造技術比較起來， 當代先進的制造技術以其高效率、 高質量和對于市場變化 的快速響應能力為主要特征。 它貫穿了從產品設計、 加工制造到產品銷售及使用維修等全過 程，成為“市場一產品設計一制造一市場”的大系統。而傳統制造工程一般單指加工過程。 先進制造技術充分應用計算機技術、 傳感技術、自動化技術、 新材料技術、 管理技術等的最

5、 新成果，各專業、學科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。它是技術、組織與管 理的有機集成， 特別重視制造過程組織和管理體制的簡化及合理化。 先進制造技術又可看作是硬件、軟件、人和支持網絡 (技術的與社會的 )?綜合與統一。先進制造技術并不追求高度 自動化或計算機化， 而是通過強調以人為中心， 實現自主和自律的統一， 最大限度地發揮人 的積極性、 創造性和相互協調性。先進制造技術高度開放、具有高度自組織能力的系統，通 過大力協作，充分、 合理地利用全球資源，不斷生產出最具競爭力的產品。 先進制造技術的 目的在于能夠以最低的成本、最快的速度提供用戶所希望的產品，實現優質、高效、低耗、 清潔

6、、靈活生產，并取得理想的技術經濟效果。信息技術和現代管理技術是先進制造技術的兩個支柱， 而現代管理技術要以先進制造哲理為不同的消費需求和科學技術又會產生不 進而要求不同的管理與之相適應。 先進制造哲理與信息技術和現 是必然產生的生產模式。 先進制造哲理、 現代管理技術與先進生產四、先進制造技術的主要內容基礎。不同的時代具有不同的消費需求和科學技術， 同的生產技術和生產方式， 代管理技術的有機結合， 模式三位一體，共同構成了先進制造技術生長的軟環境。自20?世紀 90?年代以來，人 1 門在總結GT FMS JIT、MRP II、CIMS等生產模式經驗和教訓的基礎上，提出了許多新的制造概念和生產

7、模式。例如，以組成多功能協同小組工作模式為特征的并行工程(CE)，以簡化組織和強調人的能動性為核心的精益生產 (LP)， 以動態多變的且織結構和充分發揮技術、組織 人員的2?度柔性集成為主導的敏捷制造 (AM)。先進工程設計技術是先進制造技術的重要組 成部分。論文大全。產品生產首先從工程設計開始。工程設計包括需求分析、產品規劃、方 案設計、總體設計、詳細設計、工藝設計等 內容。工程設計結果直接影響產品的功能、怕能、質量、制造成本與交貨期。據統計，產品設計階段決定了產品生產成本的70%-80%。先進制造工藝是先進制造技術的核心和基礎。按照設計方案，將原材料轉化為實際產品的過程，稱為制造工藝過程。

8、 過程， 需要采用各種有效的制造工藝方法對產品質量、 成本、 素實施有效控制。先進制造技術的支撐技術是指支持主體技術 的技術、 工具、手段和系統集成的基礎技術， 它包括信息技術、 傳感與控制技術等。論文大全。為實現這一生產周期等具有重要影響的因(?設計和制造工藝 ) 發展所需 標準框架、 機床和工具技術、五、先進制造工藝的發展趨勢先進制造技術的 -? 一個重要發展趨勢是工藝設計從經驗判斷走向定量分析，其方法就是將數值模擬技術與物理模擬和人工智能技術相結合，確定工藝參數， 優化工藝方案， 預測加工理論 - 計算機模擬 -?生產”。隨著人工智 機器人技術的溶入， 促使制造技術向著工質量，使生產過程

9、從“理論 - 實驗- 生產”轉變為 能技術、計算機視覺技術、數字化信息處理技術、 藝高效化，控制數字化、智能化以及生產過程機器人化方向發展，如下幾點有待攻破：(1) 制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力， 必須借鑒信息科學、 生命科學和社會科學等多學科的研究成果 ， 探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。 制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系 統建模、 仿真和優化的主要目標。 制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求 的響應能力及可重組能力有重要意義， 而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能 力提出了更高的

10、要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。(2) ? 為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD?/?CAM)?集成、坐標測量(CMM)?和機器人學等方面，在三維現實空間 (3-Real?Space)? 中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特 別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題 ;?在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localizat?ion)?等方面，存在C-空間(配置空間Configuration?Space)的幾何計算和兒何推理問題 ;?在物體操作 (夾持、抓取和裝配等

11、)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間 (Screw?Space)? 進行幾何推理。 制造過程中物理和力學 現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科 - 計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。(3) ? 在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素，而且還是最活躍的由于制造系信息度量的多傳播處一類驅動因素。 提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。統信息組織和結構的多層次性， 制造信息的獲取、 集成與融合呈現出立體性、 維性、 以及信息組織的多層次性。在制造信息的

12、結構模型、制造信息的一致性約束、 理和海量數據的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。(4) ? 各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。基于生 :物進化算法的計算智能 I? 具，在包括調度問題在內的組合優化求解技術領域中受到 越來越普遍的關注， 有望在制造中完成組合優化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破 問題規模的制約。制造智能還表現在 :? 智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控 制、智能工藝規劃、 智能診斷等多方面。 這些問題是當前產品創新的關鍵理論問題，也是制 造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。 這些問題的重點突破， 可以形成產品

13、創新 的基礎研究體系。1. 采用模擬技術，成形、改性與加工是機械制造工藝的主要工序，是將原材料(主要是金屬材料)制造加工成毛坯或零部件的過程。 這些工藝過程特別是熱加工過程是極其復雜的高溫、 動態、瞬時過程，其間發生一系列復雜的物理、化學、治金變化，這些變因而多年來，熱加 工工藝設計只能化不僅不能直接觀察，間接測試也十分困難，憑“經驗”。近年來，應用計算機技術及現代測試技術形成的熱加工工藝模擬及優化設計技術風靡全球，成為熱加工各個學科最為熱門的研究熱點和跨世紀的技術前沿。 應用模擬技術， 可以虛擬顯示材料熱加工 (鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、注塑等 ）的工藝過程，預測工藝結果 （組織性能質量 ）

14、，并通過不 同參數比較以優化工藝設計， 確保大件一次制造成功 ; 確保成批件一次試模成功。 模擬技術 同樣已開始應用于機械加工、 特種加工及裝配過程， 并已向擬實制造成形的方向發展， 成為 分散網絡化制造、數字化制造及制造全球化的技術基礎。2. 成形精度向近無余量方向發展毛坯和零件的成形是機械制造的第一道工序。金屬毛坯和零件的成形一般有鑄造、 鍛造、 沖毛坯”與壓、焊接和軋材下料五類方法。 隨著毛坯精密成形工藝的發展， 零件成形的型成形的形狀尺 寸精度正從近凈成形 （Near Net Shape Forming） 向凈即近無余量成形方向發展。 “零件”的界成形 （Net Shape Formi

15、ng :限越來越小。有的毛坯成形后，已接近或達到零件 的最終形狀和尺寸， 磨削后即可裝配。 主要方法有多種形式的精鑄、 精鍛、精神、冷溫擠壓、 精焊接及切割。如在汽車生產中， “接近零余量的敏捷及精密沖壓系統”及“智能電阻焊系 統”正在研究開發中。4. 機械加工向超精密、 超高速方向發展超精密加工技術目前已進入納米加工時代，加工精度達 0.025p m, 表面粗糙度達 0.0045p m 。精切削加工技術由目前的紅處波段向加工可見光波 段或不可見紫外線和 X 射線波段趨近 ; 超精加工機床向多功能模塊化方向發展 ; 超精加工 材料由金屬擴大到非金屬。目前起高速切削鋁合金的切削已超過1600m/

16、min; 鑄鐵為1500m/min; 超高速切削已成為解決一些難加工材料加工問題的一條途徑。5. 采用新型能源及復合加工。解決新型材料的加工和表面改性難題激光、電子束、離子束、 分子束、 等離子體、 微波、超聲波、 電液、 電磁、高壓水射流等新型能源或能源載體的引入， 形成了多咱嶄新的特種加工及高密度能切割、焊接、熔煉、鍛壓、熱處理、表面保護等加工 工藝或復合工藝。 其中以多種形式的激光加工發展最為迅速。 這些新工藝不僅提高了加工效 率和質量， 同時還解決了超硬材料、 高分子材料、 復合材料、 工程陶瓷等新型材料的加工難 題。6.采用自動化技術， 實現工藝過程的優化控制微電子、 計算機、 自動

17、化技術與工藝設備相結 合，形成了從單機到系統， 從剛性到柔性， 從簡單到復雜等不同檔次的多種自動化成形加工 技術， 使工藝過程控制方式發生質的變化， 其發展歷程及趨勢為 :1）? 應用集成電路、 可編程 序控制器、微機等新型控制元件、裝置實現工藝設備的單機、生產線或系統的自動化控制。2）? 應用新型傳感、無損檢測、理化檢驗及計算機、微電子技術，實時測量并監控工藝過程 的溫度、壓力、形狀、尺寸、位移、應力、應變、振動、聲、像、電、磁及合金與氣體的成 分、組織結構等參數，實現在線測量、測試技術的電子化、數字化、計算機及工藝參數的閉 環控制，進而實現自適應控制。3）?將計算機輔助工藝編程（CAPP）

18、、數控、CAD/CAM機器人、 自動化搬運倉儲、 管理信息系統 （MIS）? 等自動化單元技術綜合用于工藝設計、 加工及物流過 程，形成不同檔次的柔性自動化系統；?數控加工、加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）、柔性制造島（FMI）、柔性制造系統（FMS）?和柔性生產線（FTL）,及至形成計算機集成制造系統 （CIMS）?和智能制造系統（IMS）。7. 采用清潔能源及原材料、實現清潔生產機械加工過程產生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲、 振動、 熱輻射等，勞動條件繁重危險，已不適應當代清潔生產的要求。 近年來清潔生產成為 加工過程的一個新的目標，除搞好三廢治理外，重在從源頭抓起， 杜絕污染的產生

19、。其途徑 之一為 : 一是采用清潔能源，如用電加熱代替燃煤加熱鍛坯，用電熔化代替焦炭沖天爐熔化 鐵液;? 二是采用清潔的工藝材料開發新的工藝方法， 如在鍛造生產中采用非石墨型潤滑材料， 在砂型鑄造中采用非煤粉型砂 ;? 三是采用新結構， 誠少設備的噪聲和振動。 如在鑄造生產中， 噪聲極大的震擊式造型機已被射壓、 靜壓造型機所取代。 在模鍛生產中， 噪聲大且耗能多的 模鍛錘， 已逐漸被電液傳動的曲柄熱模鍛壓力機、 高能螺旋壓力機所取代。 在清潔生產基礎 上，滿足產品從設計、 生產到使用乃至回收和廢棄處理的整個周期都符合特定的環境要求的 “綠色制造”將成為 21 世紀制造業的重要特征。國內外先進制

20、造工藝技術的定義，發展現狀與發展趨勢工業化的發展伴隨著世界經濟日益國際化， 更兼并著科學技術的不斷發展與突飛猛進， 程度，成為一個國家在世界地位中凸顯的重要標志之一，為此 , 先進技術則成為此領域內的 一項重要技術之一。 尤其高效高質量制造技術被廣泛應用于飛機、 汽車、造船、模具制造業、 特殊材料加工以及航空航天、 國防事業等。 先進制造技術逐步成為衡量一國家工業化的核心 標志，并對一個國家的、經濟、航空航天、國防事業作出重大貢獻。并逐步成為推動世界先 進技術向高端技術發展重要標志。 機械制造工藝是將各種原材料通過改變其形狀、 尺寸、 性 能或相對位置， 使之成為成品或半成品的方法和過程。 機

21、械制造工藝流程是由原材料和能源 的提供、毛坯和零件成形、機械加工以先進制造工藝加工制造出的產品質量高、性能好、尺 寸精確、表面光潔、組織致密、無缺陷雜質、使用性能好、使用壽命和可靠性高。與傳統制造工藝相比， 先進制造工藝可極大地提高勞動生產率， 大大降低了操者的勞動 強度和生產成本。 低耗先進制造工藝可大大節省原材料消耗， 降低能源消耗， 提高了對日益 枯竭的自然資源的利用率。 應用先進制造工藝可做到零排放或少排放， 生產過程不污染環境， 符合日益增長的環境保護要求。 、材料改性與處理、 裝配與包裝、質量檢測與控制等多個工 藝環節組成。目前對于先進制造技術尚未有一明確的定義。 改進、提高信息技

22、術和現代管理技術的成 果，并將其運用于產造業不斷吸收、品設計、加工、檢測、生產管理、產品銷售、使用、回 收等制造全過程技術的總稱。 縱觀歷史， 現代制造技術形成和發展至今也只有是近十年間的 事。上世紀， 美國的一批學者不斷鼓吹美國已進入” 后工業化社會” , 把傳統的制造業視為” 夕陽工業” ，因而制造技術的發展受到極大的阻礙。 然而由于美國根據本國面臨的挑戰與機 遇，對其制造業存在的問題進行了深刻反省， 重新認識到制造業在國民經濟中的地位和作用。 此時， 由于計算機信息技術的發展， 也全面推動了制造技術的飛躍發展。于是，先進制造技 術的概念逐步形成。 而我國，機械科學研究院提出了多層次技術群

23、構成的先進制造技術體系。 第一個層次是優質、高效、低耗、清潔基礎制造技術，它是先進制造技術的核心。第二個層次是新型的制造單元技術。這是在市場需求及新興產業的帶動下，制造技術與電子、信息、 新材料、新能源、環境科學、系統工程、現代管理等高新技術結合而形成的嶄新制造技術。2 先進制造技術現狀我國工業化發展程度較世界先進的發達國家相比 ,起步晚， 創新程度低 , 體系薄弱， 突入 比例相對較少，人類資源地下，相比其他發達國家而言，落后程度甚至超過數十年，為此,我國在改革開放三十年以來， 不斷大力發展生產力， 力求科技創新， 認真汲取國內外先進技 術，來彌補我們先天的不足， 所以有了， 十五、十一五、

24、 十. 二五等長期的規劃目標為基準， 為邁向世界先進制造技術大國強國而分發。 相對我國而言， 國外工業發達國家制造技術相當 先進。并把先進制造技術作為國家級關鍵技術和優先發展領域。 盡管決定國家綜合競爭力的 因素有多種， 但制造業的基礎地位不能忽視。 20 世紀 90 年代以來， 各發達國家， 如美國、 日本、歐共體、 德國等都針對先進制造技術的研發提出了國家級發展計劃，旨在提高本國制造業的國際競爭能力。 如網絡化制造作為未來的重要的制造模式， 已經引起各國政府、 研究 機構和企業界的廣泛重視。 20 世紀 90 年代初 ,美國政府提出”先進制造技術”計劃，將基 于信息高速公路的敏捷制造作為美

25、國 21 世紀的制造戰略。 總之，工業化國家大都把先進制 造技術作為本國的科技優先發展領域和高技術的實施重點 ；? 發展中國家也十分重視制造業 信息化，都把信息技術作為改造傳統企業和產業結構調整的主要戰略； 新興工業化國家希望通過加快制造業信息化，躋身世界先進行列 , 我國以及眾多發展中國家也希望以信息化推進 工業化，以縮小與先進國家的差距。CIMS 的 CIMS 總體 C 藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統、質 獲得不同程度的CAD 和管理自建國以來， 尤其是改革開放以來， 我國機械制造業得到了迅速地發展。 機械工業是我國工 業中發展最快的行業之一。 20 世紀 70 年代以前，

26、產品的技術相對比較簡單，一個新產品 上市，很快就會有相同功能的產品跟著上市。 20 世紀 80 年代以后，隨著市場全球化的進 - 步 發展， 市場競爭變得越來越激烈。 20 世紀 90 年代初，隨著 CIMS 技術的大力推廣應用， 包 活有CIMS實驗工程中心和 7個實驗室的研究環境已建成。在全國范圍內，部署了 若干研究I頁F 1,諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統結構與發展戰略， 與集成技術、產品設計自動化、還沒有真正發揮作用。因 在產品設量保證技術、 網絡與數據庫技術以及系統理論和方法等均取得了豐碩成果, 進展。但因大部分大型機械制造企業和絕大部分中小型機械制造企業主要限于 信息系統

27、, 底層基礎自動化還十分薄弱, 數控機床由于編程復雜, 此,與 L 業發達國家相比, 我國的制造業仍然存在 - 一個階段性的整體上的差距。 計方面,普遍采用計算機軒甫助產品設計 （CAD）（ 車間層 ） 的 余年來，發2. 國外先進制造技術的現狀已實現了底層（AGV）等.近 10提出了 - 一系列新的制造計算機輔助工程分析（CAE）和計算機仿真技術；在加工技術方面， 自動化，包括廣泛地采用加工中心 （ 或數控技術 ） 、自動引導小車 達國家主要從具有全新制造理念的制造系統自動化方面尋找出路， 系統。如計算機集成制造系統、智能制造系統、并行工程、敏捷制造等。先進制造技術的組 成先進制造技術不是一

28、般單指加工過程的工 I 藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產品涉及設計、 加工制造、到產品銷售、 用戶服務等整個產品生命周期全過程的所有相關技術， 到設計、C藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領域，并逐步融合與集成。發展當前先進制造技術的發展趨勢大致有以下幾個方面:l 、信息技術對先進制造技術的發展起著越來越重要的作用2、設計技術不斷現代化 3、成形及改進制造技術向精密、精確、少能耗、無污染方向發展4、加工制造技術向著超精密、超高速以及發展新代制造裝備的方向發展5、工藝由技藝發展為工程科學，工藝模擬技術得到迅速發展6、專業、學科間的界限逐漸淡化、消失 7、綠色制造將成為 21 世紀制造業的

29、重要特征。8、虛擬現實技術在制造業中獲得越來越多的應用 9、信息技術、管理技術與工藝技術緊密結合，先進制造生產模式獲得不斷發展，造業在經歷了少品種小批量 - 少品種大批量、 - 多品種小批量生產模式的過渡后，先進制造模式必將獲得不斷發展。三我國先進制造技術的發展趨勢 進入 21 世紀以來，我國先進制造技術借鑒了國外先進經驗得到了迅速發展并且形成 lee自己的方向與目標，具體如下所述 （ 一）? 精密化精密加工、特種加 T、超精密加工技術、微型機械是現代化機械制造技術發展的方向之一。（ 二）? 自動化自動化技術自 20?世紀初出現以后， 經歷了由剛性自動化向柔性自動化的發展過程，自動質量， 還可以代替人去完成危險場合的工作。 人在自動化系統中的作用。化技術的成功應用， 不但提高了