先進(jìn)制造技術(shù)(第三版)知識點(diǎn)總結(jié)

1、第一章概述1、 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)：先進(jìn)性、廣泛性、實(shí)用性、集成性、系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性。2、 先進(jìn)制造技術(shù)分為三個(gè)技術(shù)群：主體技術(shù)群、支撐技術(shù)群、制造技術(shù)環(huán)境。3、 主體技術(shù)：面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群（1）產(chǎn)品、工藝設(shè)計(jì)（ 2）快速成形技術(shù)（3）并行工程制造工藝技術(shù)群：（ 1）材料生產(chǎn)工藝 （ 2）加工工藝 （3）連接與裝配（ 4）測試和檢測（ 5）環(huán)保技術(shù)（ 6）維修技術(shù)（ 7）其他支撐技術(shù)：（ 1）信息技術(shù)（2）標(biāo)準(zhǔn)和框架（3）機(jī)床和工具技術(shù)（ 4）傳感器和控制技術(shù)4、 先進(jìn)制造技術(shù)研究的四大領(lǐng)域：（ 1） 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)（ 2） 先進(jìn)制造工藝技術(shù)（ 3） 制造自動(dòng)化技術(shù)（ 4） 系統(tǒng)管理技術(shù)4、美

2、國的先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展概況P10美國先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展概況：美國政府在20 世紀(jì)90 年代初提出了一系列制造業(yè)的振興計(jì)劃，其中包括“先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃”和“制造技術(shù)中心計(jì)劃”。先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃美國的發(fā)展目標(biāo)：1、 為美國人創(chuàng)造更過高技術(shù)、高工資的就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)增長。2、 不斷提高能源效益，減少污染，創(chuàng)造更加清潔的環(huán)境。3、 使美國的私人制造業(yè)在世界市場上更具有競爭力，保持美國的競爭地位。4、 使教育系統(tǒng)對每位學(xué)生進(jìn)行更有挑戰(zhàn)性的教育。5、 鼓勵(lì)科技界把確保國家安全以及提高全民生活質(zhì)量作為核心目標(biāo)三個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域的研究：1、 成為下一代的“智能”制造系統(tǒng)2、 為產(chǎn)品、工藝過程和整個(gè)企業(yè)的設(shè)計(jì)提供集

3、成的工具3、 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)第二章 柔性制造系統(tǒng)（ FMS）技術(shù)1、柔性制造系統(tǒng)（FMS）的特點(diǎn)：（ 1）主要特點(diǎn)：柔性和自動(dòng)化（ 2）設(shè)備利用率高，占地面積?。?3）減少直接勞動(dòng)工人數(shù)（ 4）產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定（ 5）減少在制品庫存量（ 6）投資高、風(fēng)險(xiǎn)大，開發(fā)周期長，管理水平要求高2、FMS 與傳統(tǒng)的單一品種自動(dòng)生產(chǎn)線（即剛性自動(dòng)生產(chǎn)線，其物流設(shè)備和加工工藝是相對固定的，只能加工一個(gè)零件，或加工幾個(gè)相互類似的零件）缺點(diǎn)： 改變加工產(chǎn)品的品種，剛性自動(dòng)線做較大改動(dòng)，投資和時(shí)間方面耗資大，難以男足市場要求。（不適應(yīng)變化，維修成本高）優(yōu)點(diǎn)：剛性自動(dòng)線設(shè)備利用率高，生產(chǎn)率高3、FMS 的組成：（ 1）

4、加工系統(tǒng)：加工系統(tǒng)的功能是以任意順序自動(dòng)加工各種元件，并能自動(dòng)地更換工件和刀具。（2）運(yùn)輸系統(tǒng)：包含傳送帶、有軌小車、無軌小車、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤、交換工作臺等機(jī)構(gòu)，能對刀具、工件和原材料等物料進(jìn)行自動(dòng)裝卸和運(yùn)輸。（3）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：能夠?qū)崿F(xiàn)對FMS 的運(yùn)行控制、刀具管理。質(zhì)量控制，以及FMS 的數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)通信。4、自動(dòng)導(dǎo)向小車 AGV 的類型（工作原理、適用范圍）：（ 1） 線導(dǎo)小車：線導(dǎo)小車是利用電磁感應(yīng)制導(dǎo)原理進(jìn)行導(dǎo)向的，小車除有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以外， 在前部還裝有一對掃描線圈。當(dāng)埋入地溝內(nèi)的導(dǎo)線通以低頻率變電流時(shí)，在導(dǎo)線周圍便形成一個(gè)環(huán)形磁場。當(dāng)導(dǎo)線從小車前部兩個(gè)掃描線圈中間通過時(shí)，

5、兩個(gè)掃描線圈中的感應(yīng)電勢相等。當(dāng)小車偏離軌道時(shí)，掃描線圈就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢差，其中勢差經(jīng)過放大后給轉(zhuǎn)向制導(dǎo)電機(jī)，使 AGV 朝向減少誤差的方向偏轉(zhuǎn)， 直至電動(dòng)勢差消除為止，從而保證小車始終沿著導(dǎo)線方向進(jìn)行。（2） 光導(dǎo)小車：光導(dǎo)小車是采用光電制導(dǎo)原理進(jìn)行導(dǎo)向的。沿小車預(yù)定路徑在地面上粘貼易反光的反光帶，還安裝有發(fā)光器和受光器。發(fā)出的光經(jīng)反光帶反射后由受光器接收，并將該光信號轉(zhuǎn)換成電信號控制小車的舵輪。（3） 遙控制導(dǎo)小車： 這種小車沒有傳送信息的電纜，而是使用無線電或激光發(fā)送和接收設(shè)備來傳送控制命令和信息。小車的頂部裝有一個(gè)可沿360° 按一定頻率發(fā)射激光的裝置， 同時(shí)在小車運(yùn)行范圍

6、的四周一些固定位置上放置反射鏡片。當(dāng)小車運(yùn)行時(shí)，不斷接受到從已知位置反射來的激光束，經(jīng)過運(yùn)算后確定小車的位置，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航引導(dǎo)。第三章計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS）技術(shù)1、CIMS 系統(tǒng)包括 人、經(jīng)營、技術(shù) 三要素。2、CIMS 技術(shù)的發(fā)展從系統(tǒng)集成優(yōu)化發(fā)展的角度來劃分為三個(gè)階段：信息集成、過程集成、企業(yè)集成。3、CIMS 的主要功能分系統(tǒng)及各部分作用：（ 1）管理信息系統(tǒng) ：管理信息系統(tǒng)是 CIMS 的神經(jīng)中樞，指揮與控制著其他各部分有條不紊地工作。（2） 工程設(shè)計(jì)系統(tǒng) ： 工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)際上是指在產(chǎn)品開發(fā)過程中引用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)更高效、更優(yōu)質(zhì)、更自動(dòng)地進(jìn)行。通常的有CAD、

7、CAPP、 CAM 三大部分。（3） 制造自動(dòng)化系統(tǒng)：制造自動(dòng)化系統(tǒng)是CIMS 的信息流和物料流的集合點(diǎn)，是 CIMS 最終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的聚集地，通常由CNC 機(jī)床、 加工中心、 柔性制造單元 （FMC）或 FMS 等組成。（4） 質(zhì)量保證系統(tǒng)： 除了要具有直接實(shí)施檢測的功能外，還要采集、存儲(chǔ)和處理企業(yè)的質(zhì)量數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行質(zhì)量分析、評價(jià)、控制、規(guī)劃、和決策。（ 5） 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) -支撐分系統(tǒng)之一 ：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是用通信線路將分散在不同地點(diǎn)，并具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相連接， 按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信， 并實(shí)現(xiàn)共享資源的計(jì)算機(jī)以及線路與設(shè)備的集合。4、敏捷制造的組織形式是企業(yè)

8、針對某特定產(chǎn)品，建立企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，即所謂虛擬企業(yè)。虛擬企業(yè)：為了完成某一種產(chǎn)品，多個(gè)企業(yè)聯(lián)合其智力資源與生產(chǎn)設(shè)備而組成的聯(lián)盟。第四章 快速原型制造技術(shù)（ RPM）1、快速原型制造技術(shù)基本過程及特點(diǎn)：基本原理：快速原型制造技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)的“去除”加工法，而基于“材料逐層堆積” 的制造理念， 將復(fù)雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合，它能在CAD 模型的直接驅(qū)動(dòng)下，快速制造任意復(fù)雜形狀的三維實(shí)體，是一種全新的制造技術(shù)。過程：（ 1）產(chǎn)品的CAD 建型（2）三維模型的近似處理（3）三維模型的Z 向離合化（即分層處理）（4）處理層片信息，生成數(shù)控代碼（5）逐層堆積制造（6）后處理特點(diǎn)：（ 1

9、）高速柔性化（ 2 ）技術(shù)高度集成化（ 3 ）設(shè)計(jì)制造一體化（ 4 ）大幅度縮短新產(chǎn)品的開發(fā)成本和周期（ 5 ）制造自由成型化（ 6 ）材料使用廣泛性2、快速原型制造技術(shù)的四種工藝方法（特點(diǎn)、方法）：一、 光固化成型工藝（SLA）：1、 工藝原理：SLA 工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，紫外激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下，能在液體表面上進(jìn)行掃描,掃描的軌跡及激光的有無均按零件的各分層截面信息由計(jì)算機(jī)控制，光點(diǎn)掃描到的地方， 液體就固化。 成型開始時(shí)，工作平臺在液面下一個(gè)確定的深度,聚焦后的光斑在液面上按計(jì)算機(jī)的指令逐點(diǎn)掃描，即逐點(diǎn)固化。 當(dāng)一層掃描完成后，未被照射的地方

10、仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺帶動(dòng)工作臺沿Z 軸下降一層的高度（約0.1 ），已成型的層面上又布滿一層液態(tài)樹脂，之后刮平器將黏度較大的樹脂液面刮平，在進(jìn)行下一層的掃描，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)知道整個(gè)零件制造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體原型。2、 工藝特點(diǎn)：（ 1） 尺寸精度高（ 2） 表面質(zhì)量好（ 3）成型過程自動(dòng)化程度高（4 ） 原材料利用率高（ 5） 能制造形狀特別復(fù)雜、特別精細(xì)的零件（6 ）制造出來的原型件可快速翻制各種模具。不足：成型過程中需要支撐，否則也會(huì)引起制件變形：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本高等。二、 疊層實(shí)體制造工藝（LOM）：1、 工藝原理：LOM 工藝采用薄片材料，如紙、 塑

11、料薄膜等作為成型材料，片材表面事先涂覆上一層熱熔膠。加工時(shí)，用 CO 激光器（或刀） 在計(jì)算機(jī)控制下按照CAD 分層模型軌跡切割片材，然后通過熱壓輥熱壓，使當(dāng)前層與下面已成型的工件層粘連，從而堆積成型。2、工藝特點(diǎn)：（ 1）生產(chǎn)效率高（ 2）零件精度較高（ 3）無需設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)（ 4）后處理工藝簡單 （5）原型制作成本低（ 6）制件能承受高達(dá) 200的高溫，有較高的硬度和較好的力學(xué)性能，可以進(jìn)行各種切削加工。不足：工件（薄壁件）的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好：工件易吸濕膨脹，因此成型后應(yīng)盡快做表面防潮處理。三、選擇性激光燒結(jié)工藝（SLS）：1、工藝原理：此法采用CO2 激光器作能源。加工時(shí)，在工

12、作臺上均勻鋪上一層很?。?.1mm-0.2mm ）的粉末， 再用平整輥將粉末滾平、壓實(shí)， 每層粉末的厚度均對應(yīng)于CAD模型的切片厚度。激光束在剛鋪的新層上以一定速度和能量密度在計(jì)算機(jī)的控制下按照零件分層輪廓有選擇性地進(jìn)行燒結(jié)，得到零件的截面，一層完成后， 再鋪上新的一層粉末，選擇地再進(jìn)行下一層燒結(jié)， 并與下面已成型的部分連接， 如此反復(fù)直到整個(gè)零件加工完畢。 全部燒結(jié)后去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理便獲得零件。2、工藝特點(diǎn)：（ 1）采用多種材料 （2）無需支撐。（ 3）制作具有較好的力學(xué)性能，可直接用作功能測試或小批量使用的產(chǎn)品。（ 4) 材料利用率高。四、熔融沉積造型工藝（FDM）：

13、1、工藝原理：FDM 工藝是利用熱塑性材料的熱熔性、粘結(jié)性，在計(jì)算機(jī)控制下層層堆積成型。材料先抽成絲狀，面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，層堆積成型。通過送絲機(jī)構(gòu)送進(jìn)噴頭， 在噴頭內(nèi)被加熱熔化， 噴頭沿零件截同時(shí)將熔化的材料加熱擠出，迅速固化并與周圍的材料粘接，層2、工藝特點(diǎn)：（1） 由于該工藝無需激光系統(tǒng)，因此設(shè)備使用、維護(hù)簡便，成本較低，其設(shè)備成本往往只是 SLA 設(shè)備成本的 1/5。（ 2） FDM 設(shè)備系統(tǒng)可以在辦公室環(huán)境下使用。（ 3）用蠟成型的零件原型可以直接用于失蠟鑄造。（ 4）原材料在成型過程中無化學(xué)變化，制作翹曲變形小。（ 5）當(dāng)使用水溶性支撐材料時(shí)，支撐去除方便快捷，且效果較好。不足之

14、處在于成型精度比其他RP 工藝的低，成型時(shí)間較長。第五章工業(yè)機(jī)器人1、現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人一般由機(jī)械系統(tǒng)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、智能系統(tǒng)4 大部分組成。2、工業(yè)機(jī)器人的集中典型控制方法：P107機(jī)器人的 位置伺服控制、自適應(yīng)控制 和力控制 等集中典型控制方法。第六章先進(jìn)制造生產(chǎn)模式1、并行工程CE：是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。運(yùn)行特性：（ 1）并行特性（2）整體特性（ 3）協(xié)同特性（ 4）集成特性2、智能制造系統(tǒng)（IMS）：是一種智能化的制造系統(tǒng)，是由智能機(jī)器人和人類專家共同組成的人機(jī)一體化的智能系統(tǒng)， 它將智能技術(shù)融入制造系統(tǒng)

15、的各個(gè)環(huán)節(jié)， 通過模擬人類的智能活動(dòng)，取代人類專家的部分智能活動(dòng)，使系統(tǒng)具有智能特征。3、智能制造系統(tǒng)的特征：（ 1）自組織能力（ 2）自律能力（3）學(xué)習(xí)能力和自我維護(hù)能力（ 4）人機(jī)一體化4、智能制造系統(tǒng)的主要支撐技術(shù)：（ 1）人工智能技術(shù)（ 2）并行工程（ 3） 虛擬制造技術(shù)（ 4） 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5、 綠色制造 GM 的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：資源優(yōu)化 和環(huán)境保護(hù) 。6、 虛擬制造系統(tǒng)VMS 的體系結(jié)構(gòu)由三層構(gòu)成：經(jīng)營決策層、產(chǎn)品決策層、生產(chǎn)決策層。7、精良生產(chǎn)LP 的核心內(nèi)容是準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)JIT。第七章其他先進(jìn)制造技術(shù)1、水噴射加工的原理： 利用液體增壓原理 ，通過特定的裝置（增壓器或高壓泵），將動(dòng)

16、力源（電動(dòng)機(jī)） 的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能， 具有巨大壓力能的水再通 過小孔噴嘴將壓力能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能 ，從而形成高速射流，噴射到工件表面，從而達(dá)到去除材料的加工目的。2、水噴射加工的特點(diǎn)：（ 1）適應(yīng)范圍廣（ 2）加工質(zhì)量高（ 3）加工時(shí)對材料無熱影響， 共建不會(huì)產(chǎn)生熱變形和熱影響區(qū)， 對加工熱敏感材料有利，切削無火花， 同時(shí)由于水的冷卻作用，工件溫度較低，非常適合對易燃易爆物件的加工。（ 4）加工清潔，不產(chǎn)生有害人體的物質(zhì)，對環(huán)境無污染，提高了操作人員的安全性。（ 5）加工“刀具” 為高速高壓水流， 加工過程中不會(huì)變鈍， 減少了刀具準(zhǔn)備、 刃磨等時(shí)間，生產(chǎn)效率高。3、高速切削的關(guān)鍵技術(shù)：（ 1）高速

17、主軸（ 2）高速切削機(jī)床結(jié)構(gòu)（ 3）高速切削的刀具系統(tǒng)。4、高精度加工范疇內(nèi)，根據(jù)精度水平的不同，分三個(gè)層次：（ 1）精密加工加工精度為3 m0.3 m，粗糙度為0.3m0.03 m（ 2）超精密加工（亞微米加工）加工精度0.3 m0.03 m，粗糙度 0.03 m0.005 m（ 3）納米加工加工精度為0.03 m，粗糙度由于0.005 m 以上。AMT （ Advanced Manufacturing Technology ）先進(jìn)制造技術(shù)FMS （ Flexible Manufacturing System ）柔性制造系統(tǒng)FMC（ Flexible Manufacturing Cell ）柔性制造單元AGV （ Automatic Guided Vehicle ）自動(dòng)引導(dǎo)小車CIMS （ Computer Integrated Manufacturing System ）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CE （Concurrent Engineering