先进制造技术 （2010年郭黎滨等所著书籍）

内容简介

先进制造技术内涵广泛、学科交叉，并且不断地发展与完备，在激烈的国际市场竞争中，制造业要求生存和发展，必须掌握并科学运用最先进的制造技术。先进制造技术也是改造传统产业的有力武器。先进制造技术的发展与产业化，将对国民经济的发展产生越来越大的影响。

本书系统介绍各种先进制造技术的理念和装备技术，旨在使学生熟悉国内外先进制造技术前沿，开阔学生思维，拓宽知识面，掌握先进的方法，培养学生创新思维和工程实践的能力。全书共分六章，主要介绍先进技术的内涵、虚拟制造技术、微细加工技术、纳米制造技术、快速成型技术、制造自动化技术。

本书可以作为机械设计及理论、机械制造及自动化、工业工程、车辆工程、机械电子工程等专业的硕士研究生、博士研究生的课程教材，也可以作为科研和工程技术人员的参考书。

课程特点

《先进制造技术》课程是高等工科院校机械类、机电一体化等专业的一门专业选修课。

通过本课程的学习，学生应掌握先进制造的前沿技术和发展趋势，以及各种先进制造技术的特点和应用。

二、课程目标与基本要求

学生通过本课程的学习，应了解现代加工制造的前沿技术及工艺方法，掌握现代设计技术和先进制造工艺技术的特点，了解现代制造技术的研究现状以及发展趋势。

基本要求：

（一）了解现代设计技术概念，包括CAD几何造型、仿真技术、并行工程、反求工程、健壮设计以及绿色产品设计等；

（二）了解先进制造工艺技术概念和方法，包括超高速切削技术、净成型技术、快速原型技术、再生工程、工艺过程设计自动化以及虚拟制造技术；

（三）了解制造系统综合自动化技术概念和方法，重点了解柔性制造系统、计算机集成制造系统；

（四）了解现代生产经营和管理技术概念，重点了解制造资源计划、企业资源计划、准时生产、精益生产、敏捷制造的特点。

1.1计算机辅助生产和控制系统（CAPACS）

制造技术已为这些年来许多years.Ell左右，它已经历了许多变化，从简单到复杂。

变化的背后的驱动力是人民的愿望，以改善，如食品，衣服，住房的基本需求，和娱乐。

为了满足这些欲望，方法已制定了从生产，如粮食武器获取今天的现代制造系统，该系

统使用计算机来生产电视机，移动电话和航天器等项目的简单设备。

计算机正在考虑在制造系统越来越重要的作用。计算机的能力，接受和处理大量数

据，用自己的办理时间快结合，使系统更加强大和灵活。在制造电脑的使用正逐渐成熟。

计算机在工业生产应用控制的物理过程，通常称为电脑辅助制造（CAM）来。它是建立

在作为数控，交流，机器人技术，自动导向车系统（AGVS中），自动存储等系统的基

础/检索系统（AS/RS）技术和柔性制造系统（FMS）。对一些新的用途简要讨论如下。

更详细的讨论，提出了在以后的章节。

许多相互关联的生产活动组合在一起，形成一个特殊的应用系统，可能是指作为生

产和控制系统（PACS）的。制造业活动纳入PACS的分组从一个不同的制造环境而异。

PACS的定义为在全球制造环境子系统。它可能是一个单一的子系统，也可能是一个复

杂的子系统一套。一个在全球制造系统的工作PACS的插图，如图所示。1.1。对于PACS

系统的设计功能，以满足他们的要求，就应该设计为独立于其他PACS系统。另外，PACS

系统应该能够工作在一个总集成制造环境的其他PACS的集体。在整个系统的每个PACS

系统可对整个体系中的其他PACS系统的作用，而系统的规划办法，而且必须采取以下

几个原因：

为避免重复工作

为使重要的信息都可以通过该系统有效地

为了让每一个PACS系统知道其他人的关系以及它如何影响他人

为了使整个生产系统的功能更有效和有成果

电脑是目前最强大的单一方式和操作相结合的PACS与制造业相关的一系列活动使

用。

他们带领了制造技术进入“巧妙的”机器时代。在技术生产的前进达到了计算机

科技和提高了制造技术发展的制造技术。这婚姻是为计算机辅助生产和控制系统

(CAPACS)的依据，是计算机驱动的CAPACS。因此， CAPACS增加了巧妙的机器的

角色在生产和控制功能。巧妙的机器的增加的角色要求了这样作用之间的更加亲密的

通信和互作用象设计、财务会计、生产、人员和行销。生产操作被概念化，formulized，

被释放，并且进行CAPACS改变的方式。

在制造业典型CAPACS如下：

CAD电脑辅助设计

该隐计算机辅助检查

CAM电脑辅助制造

CAPP的计算机辅助工艺规划

CAQC计算机辅助质量控制

CIPM计算机集成生产管理

直接的DNC数控

燃气轮机组技术

图。1.2给出了一个从综合数据库系统的工作CAPACS相关功能的概述。设计数据，

通过互动之间CAPACS产生，是所有的信息描述了产品和相关业务单一的集合。它是制

造轮毂。 CAD系统是工程中的主要工具，在履行其责任。

摩天轮的轮辐是由从参与活动的CAPACS各种。每个CAPACS有一个受控制的数

据库，以便将捕获的数据形成了自己的分布式数据库通信联系。值被添加到分布式数据

库，以满足需求和预期用户的需求。该CAPACS应用到制造过程使整个系统以提高生产

力，减少浪费，并产生它本来没有的东西能够作出。因此，新技术，为提高质量，降低

产品生产成本的需求，并为改进技术在竞争激烈的社会需要，造成了CAPACS广泛使用。

1.1。自动化概念

自动化可以定义为一个系统，是相对的自我经营。这种系统包括复杂的机械和电子

设备和计算机为基础的系统，采取观察，工作场所，由一人经营和决策。它是一个系统，

性能表现人类按照预定的行动或应对编码的指示。

计算机过程控制

过程控制涉及到生产过程中，其中一个或任何组合的材料和设备生产或修改产品，

使其更加有用，因而更有价值的变量控制。在过程控制系统，计算机作为控制机制，控

制自动连续操作。两种类型的控制系统是开环和闭环。在一个开放的闭环控制系统，计

算机本身并不自动化的进程。也就是说，没有任何自我纠正。这个过程仍然在人类经营，

谁从各种资料的来源看，如文书，直接控制设置校准的过程监管表盘，并更改控制中。

闭环控制系统，利用计算机自动处理。计算机是直接在充电的过程中。它由感应调

节系统中的设备保持过程所需的规格，一种技术，它使用一个反馈机制提供的所有信息

的控制。反馈是衡量之间的实际结果与期望的结果，并以此推动对不同预期结果实际结

果差异的行动。这个词来自于一个反馈的过程（生产）功能，成为该控制函数的输入输

出检测样本。也就是说，输出的控制功能，满足特殊的设计要求是，以控制系统的输入。

因此，信号开始在控制生产函数的输出，并在结束对生产投入。

过程控制系统的典型功能是监测，数据记录，质量控制，最大限度地提高产量，最

大限度地为一个给定的输出，监控利润和工厂信息系统（FIS）的。计算机过程控制系

统的优点是提高了生产率，改进产品质量，提高效率，安全，舒适，方便。

1.1.3管理信息系统（MIS）

管理信息系统的目的是帮助管理职能的表现。这些系统是由计算机生成的系统，并

开发提供最新资料，在一分钟左右的企业的业务信息管理人员。必要时，信息系统是用

来帮助企业的决策职能管理。看的CIM（计算机集成制造），作为对决策的企业信息系

统，CAPACS必须信息互联。因此，有许多软件在图的CAPACS相关的软件包。 1.2。

这些典型的CAPP系统，集散控制系统，FIS的，和CAD。

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一个管理信息系统的概念是一个设计目标，其目标是获得正确的信息给适当的管理

者在合适的时间。因此，管理信息系统的实施有很大的差别，因为每个组织之间的功能，

生产制造型企业，信息资源，管理信息系统和组织承诺。

1.1.4工程

电脑是最广泛使用在工程功能。工程是在其中一个自然科学的知识与判断的应用开

发使用的材料和自然力量的方法专业。典型的工程功能使用CAPACS是设计，工艺规划，

分析和优化，综合，评价和文件，仿真，建模和质量控制计划。在工程应用提高了工程

零件模型的物理性能。

该计算机的方式产生了影响产品设计，生产记录和公布。随着技术的发展，工程业

务越来越多的自动化，并减轻了许多繁琐的手工计算工程师。

1。生产

计算机应用到生产过程包含多种功能，比如计算机监控，监控电脑控制，直接数字

控制（DDC），材料处理，产品制造，装配，测试/检验业务。新的理念和技术的发展正

在取得的工厂认可。更重要的是，更多的电脑进入生产过程中增加了对工厂自动化的集

成。

计算机自动化有助于组织，访问，并提供一个共同的数据库系统，供所有制造作业

的重要信息。计算机自动化控制，并帮助安排机器和流程，控制原材料和零部件。计算

机自动化系统的概念是在图1.3所示。每个生产函数下的主机电脑控制器，控制自己的

领域，以便与其他业务共享信息。

图1.3概念电脑自动化工厂

2。计算机辅助工程及生产

生产周期（的CAD/CAM周期）突出[21在一个产品制造四个不同的阶段，如图所

示。 1.4。这些阶段是产品定义，翻译，建设和支持。

定义是工程设计的过程。翻译是制造工程，它提供了制造过程的主动行动，包括生

产工具，工具的命令，完成制造和装配。建设（生产）组成的制造和产品组装的物理行

为。支持是准备维修手册，零部件进程增加了对工厂的自动化。

领域，以便与其他业务共享信息。

电脑在工程及自动化和集成生产系统的使用增加了一个新的层面的制造工艺。一个

典型的商业集成系统控制数据的“综合工程与制造”（综合生态系统管理）系统，它必

须采取捆绑在一起的产品从概念到生产线的程序。这个系统允许所有参与从设计功能 -

- 以制造业为共享数据。集成计算机辅助工程和生产系统（CAD/CAM系统）

streamlinei31a公司的运作。他们缩短设计时间，准确地创建测试条件，并直接链接到生

产，所有这一切都降低了生产成本和时间，从而使价格和最终产品提供更具竞争力。

最完整的CAD/CAM系统执行下列主要生产功能：

初步及详细设计和起草

固体几何造型

测试和分析模型

有限元建模

生成刀线数控机床的输出文件

成组技术和工艺规划

通过计算机集成CAD/CAM系统，工厂自动化，过程控制，工程设计，设备工程，

设计和材料处理系统和质量控制系统集成，通过一个共同的数据库系统。因此，生产周

期缩短，更好的管理，从产品设计到产品发货的时间大大减少。