发布时间:2024-01-19 15:59:06
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1.1定义
先进制造工艺技术是机械制造工艺不断变化和发展后形成的工艺技术,包括常规工艺经优化后的工艺,以及不断出现和发展的新型加工方法。
1.2内涵
主要技术体系由先进成型加工、现代表面工程等技术所构成,前者即是在成形学指导下研究与开发产品创造的技术、方法和程序。
1.3先进制造工艺技术发展现状
因为先进制造工艺是在不断变化和发展的传统机械制造工艺基础上逐渐形成的一种制造工艺技术。其发展主要表现在以下几个方面:
(1)制造加工精度不断提高;
(2)切削加工速度迅速提高;
(3)新型材料的应用促使了制造工艺的提升和变革;
(4)零件毛坯成形在向少无余量发展;
(5)优质清洁表面工程技术的形成和发展[3]。
2.先进制造工艺技术应用――压力铸造技术
2.1压铸技术
压力铸造是近代金属加工工艺中,发展较快的一种先进的铸造方法。当液态金属或半固体金属液在高速高压作用下射入模具型腔内,通过模具保压、冷却结晶直至凝固,从而形成半成品或成品。它具有生产效率高、经济性优良、产品尺寸精度高和互换性好等特点。在现代制造业得到广泛应用和迅速的发展,压铸件已成为许多产品的重要组成部分。随着国民经济水平的提升,汽车、摩托车、手机通信、家用电器和五金等行业的进入飞速发展期,压铸件的功能和应用领域不断扩大,压铸技术也在不断发展,压铸合金品质不断提高。
2.2压铸件的结构工艺性
(1)消除内侧凹,保证医铸件从压型中顺利取出。
(2)可铸出细小的螺纹、孔、齿和文字等,但有一定的限制。
(3)压铸件适宜的壁厚为:锌合金为1~4mm,铝合金为1.5~5mm,铜合金为2~5mm。
(4)对于复杂而无法取芯的铸件或局部有特殊性能(如耐磨、导电、导磁和绝缘等)要求的铸件,可采用嵌铸法,把镶嵌件先放在压型内,然后和压铸件铸合在一起[2]。
2.3压力铸造技术的特点
在压力铸造中,金属液在高压力下填充型腔,并在更高的压力下结晶凝固,常见的压力为15―50MPa。金属液以高速充填型腔,通常在O.5~7米/秒,部分还可以超过8米/秒,充型时问仅为O.01~O.20 s。正是由于这种特殊充型方式及凝固方式,导致压力铸造具有自身独特的特点。
(1)高压和高速充型:可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。如铝合金压铸件的最小壁厚可为0.5『ⅢD,最小铸出孔直径为0.7『ⅢD。铸件的壁厚通常在1~6 m之间,小铸件可以做得更薄,而大铸件的壁可以更厚。
(2)铸件精度高、尺寸稳定、加工余量少、表面光洁。加工余量一般在0.2~0.5 IIIII,表面粗糙度在R。3.2 uⅢ以下。一般只要对零件进行少量加工便可进行装配,有的零件甚至无须机械加工就能直接装配使用。
(3)铸件组织致密、具有较好的力学性能。由于铸件在压力作用下凝固,所获得的晶粒细小,所以铸件组织十分致密,强度较高。由于激冷造成铸件表面硬化,形成约0.3~O.5 IIIn的硬化层,铸件表现出良好的耐磨性。
(4)生产效率高。压力铸造的生产周期短,一次操作的循环时间约5 s~3 min,可实现半自动化及自动化生产,压力铸造是所有铸造方法中生产效率最高的。
(5)压力铸造采用镶铸法可以省去装配工序并简化制造工艺。镶铸的材料一般为钢、铸铁、铜、绝缘材料等,镶铸体的形状有圆形管状、薄片等。利用镶铸法可制作出有特殊要求的铸件[1]。 2.4压力铸造的应用 压力铸造应用广泛,可用于生产锌合金、铝合金、镁合金和铜合金等铸件。
应用压铸件最多的是汽车制造业,其次为仪表和电子仪器工业。此外,在农业机械、国防工业、计算机、医疗器械等制造业中,压铸件也用得较多。
2.5我国压铸技术展望
(1)新型压射控制系统研发;如压铸机的实时控制系统,采用伺服阀与PLC相结合控制。保证压射过程的稳定性和再现性
(2)发展新的压铸工艺:消除铸件气孔,如真空压铸
(3)开发新的压铸合金材料:如金属基复合材料,镁合金,高铝锌基合金。
(4)开发ChD/C~/CAM系统
3.先进制造工艺技术发展趋势
(1)品质优良、生产高效、低能耗,操作灵捷、环境洁净是机械制造业永恒的追求目标,也是先进制造工艺技术的发展目标。
(2)先进精密超精密加工技术、特种加工技术、超高速切削及超高速磨削技术、微型机械加工技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术等。
(3)精密铸造、精确塑性成形总体上向“净成形”目标迈进。
(4)激光表面合金化和熔覆工艺日趋成熟。
(5)快速原型制造技术更加精密化。
(6)计算机模拟仿真、并行工程及虚拟制造技术为成形制造注入新的活力。
4.结束语
先进制造工艺技术是先进制造技术的核心和基础,任何高级的自动控制系统都无法取代先进制造工艺技术的作用。可以说,制造工艺技术水平的高低在很大程度上决定了制造业的技术水平。制造企业只有跟上发展先进制造工艺技术的世界潮流,将其放在优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
5.参考文献
[1]赵浩峰.现代压力铸造技术l M1.北京:中国标准出版社,2002.
[2]赖华清.压铸工艺及模具l M1.北京:机械工业出版社,2004.
计算机辅助工程(CAE)软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学与现代计算机科学和技术相结合,而形成的一种综合性、知识密集型信息产品。CAE与CAD/CAM/CAPP/PDM/ERP软件一起,已经成为企业家和工程师们实现工程/产品创新的得力助手和有效工具。同时,也已成为专家、教授进行研究重要手段。
一、CAE的发展
CAE的理论基础起源于20世纪40年代,1943年数学家首先涉及有限元分析领域,但由于手工计算的限制,直到1960年以后,随着电子计算机的广泛应用和发展,有限元技术依靠数值计算方法,才迅速发展起来。
随着计算机的迅猛发展,70年代到80年代初,国外的CAE技术得以蓬勃发展。有限元分析技术在结构分析和场分析领域获得了很大的成功,出现了许多著名的分析软件如Nastran,I-DEAS等,此时的CAE主要在航空、航天、军事等几个领域中被使用。上世纪90年代是CAE技术的成熟壮大时期。大量的CAE软件的涌现,使CAE技术几乎遍及所有的制造业,CAE已经成为支持工程行业和制造企业信息化的重要技术。
CAE在提高工程/产品的设计质量,降低研究开发成本,缩短开发周期方面发挥了重要作用,成为实现工程/产品创新的支撑技术。主要体现在:
(一)CAE功能不断扩充,实现多结构耦合析,实现多物理场耦合分析,多尺度耦合分析,以及结构、构件及其材料的一体化设计计算与模拟仿真。
(二)基于Internet/Intranet的CAD(计算机辅助设计)/CAE(计算机辅助工程)/CAM(计算机辅助制造)/CAPP(计算机辅助工艺设计)/PDM(产品数据管理)/ERP(企业资源计划)的集成化、网络化、智能化。
所谓CAD/CAM集成是指在CAD、CAE、CAPP、CAM各模块之间有关信息的自动传递和转换。集成化的CAD/CAM系统借助于公共的工程数据库、网络通信技术、以及标准格式的中性文件接口,把分散于机型各异的计算机中的CAD/CAM模块高效地集成起来,实现软、硬件资源共享,保证系统内信息的流动畅通无阻。
二、CAE应用中存在的问题
目前,在CAE应用中存在以下亟待解决的问题:
(一)标准化
俗话说,国有国法,行有行规。在这个工业时代,标准化就是工业生产的行规。而随着CAE技术在我国各行各业普及和应用的发展,确保CAE技术应用的标准化和规范化,便成为了迫在眉睫的事情。目前CAE的管理存在着以下几个不足,其主要表现在:
1、软件方面近年来,CAE软件开发成为商家的一块新蛋糕,市场上CAE软件各式各样,其性能的优劣却是参差不齐。多数企业在应用CAE技术方面面对林林总总的软件无从选择,急需规范CAE软件上市的准入门槛。
2、缺乏对CAE技术人才的培训和从业资格的认证。各行各业都有自己的资格认证考试,以此来规范和引导从业人员掌握相关技术及规范知识。建筑行业有建造师、监理工程师,学校有教师资格证,打官司要有律师,可是像CAE这样跨行业的新型学科却没有相关的规定,企业只能是跟着感觉走。
3、缺乏对不同行业CAE技术正确合理应用的技术指导。总之,随着CAE技术的普及与发展,制定CAE行业标准也迫在眉睫。不可否认,由于CAE技术应用的多样化与复杂化,要制定适用于所有行业的CAE技术应用标准规范是有一定难度的,甚至是不可能的。但是,如果分散开来,依据不同的行业特点,制定具体行业的CAE标准规范,如重机制造行业、汽车行业、建筑行业等等,这样操作起来应该比较容易,也会比较有针对性。
(二)与CAD协同,消除数据交换障碍
长久以来CAD软件、CAE软件都是单兵作战,数据交换障碍很难得到消除。我们希望能在一个统一的环境下直接读入各种CAD软件的零件模型,并在这一环境下实现任意模型装配和CAE分析,整合相同或不同CAD软件模型数据就能得到CAE分析用的CAD模型库,这些模型库中保留了CAD中的设计参数,并通过连接技术实现与CAD软件之间的共享,其优点是任何CAD和CAE人员对设计的改变都能立即反映到对方软件环境中,从而实现设计-仿真的同步协调。只有真正消除了数据间的交换障碍,才能真正发挥出CAE软件的强大功能。
(三)网络化
计算机支持的协同工作的出现,为异地协同设计提供了环境支持,传统的CAD/CAE/CAM技术也在向网络化方向发展。随着产品设计的复杂化及互联网通信技术的日趋成熟,传统的顺序设计方式显然已经过时,很难适应市场快速产品更新的竞争需求,企业各部门之间交互合作及数据共享,构建企业内部甚至企业之间的数字化设计交互虚拟平台已不再只是概念化的问题,如何高效实现数据的同步及信息交互对提高产品的设计质量,缩短设计周期具有重要的现实意义。 转贴于
(四)开放性
众所周知,由于CAD技术和CAE技术的并行发展,使得在传统意义上的CAD技术并不能实现和CAE技术的无缝对接。同时,根据虚拟仿真的对象、计算方法、物理场、应用行业等不同维度,CAE技术可以细分出很多单元技术。许多单元技术应用于特定行业、特定问题的CAE产品,各个领域的虚拟仿真结果得出了局部的性能仿真和改进建议,但是,单元的CAE产品无法实现产品整体性能提升,只能解决局部优化问题,无法解决全局优化问题。这就需要新开发的CAE软件必须具有开放性,要为其他软件提供开放的平台。
(五)数据和系统兼容性
对产品进行虚拟仿真涉及到十分复杂的流程,而应用单元的CAE产品,需要手工管理仿真流程,导致虚拟仿真的效率不高。同时,数据的接收和系统的兼容成为了CAE技术发展的一个瓶颈。如何实现虚拟仿真流程的自动化,创建完整的仿真流程模板,并且能够根据各个学科仿真的需求动态调整网格模型,提供统一的接口,这对于提升CAE技术的使用效率和质量非常关键。
(六)良好的数据管理机制
在这个信息大爆炸的年代,如何在海量的信息中找到自己有用的信息成为一个难题。同样,在CAE虚拟仿真的过程中,生成了大量的、不同类型的仿真文档和数据。例如:同样的产品模型,应用同样的CAE软件,但不同的分析工程师,由于知识和经验的差异,给出不同的参数,就会产生不同的数据,从而分析出来的结果差异会很大。因此,如何有效管理仿真文档,如何建立分析文档与产品模型的对应关系,如何建立虚拟仿真规范和知识库,实现对虚拟仿真知识的捕捉和重用,是CAE技术深化应用必须解决的问题。
三、现代集成制造系统
现代集成制造系统(CIMS)的内涵是借助计算机,把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来,进而提高企业适应市场竞争的能力。这个概念强调了两个方面:
(一)企业的各个生产环节是不可分割的,需要统一安排组织
(二)产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程
CIMS是一种先进的制造思想,但是由于当时技术水平的限制,直到80年代初,这个思想才被制造领域重视并采用。近十余年来,在市场竞争的激励与相关技术进步的推动下,CIMS在实践中被不断充实、完善与发展。从这个概念出发,经历了信息集成、过程集成和企业集成的研究和实践,我们提出了现代集成制造系统(ContemporaryIntegratedManufacturingSystem,CIMS)的概念。四、我国的CIMS计划
(一)信息集成
在企业内部实现信息正确、高速的共享和交换,是改善企业技术和管理水平必须首先解决的问题。信息集成对于提高企业的市场竞争力是有效的,但是直到现在实施信息集成的手段还比较落后。这使得企业CIMS应用工程开发周期长,质量不易得到保证。所以,信息集成在今后仍然是企业信息化的主要内容,也是实施诸如并行工程技术的基础。在我国以信息集成为主要内容的CIMS应用工程,将仍是今后大多数企业信息化过程中必然要经历的。
(二)过程集成
传统串行作业的设计、开发过程,往往会造成产品开发过程中出现反复,使产品开发周期长、成本增加。如果把产品设计中的各个串行过程尽可能多地转变为并行工程,在设计时考虑到下面工序中的可制造性、可装配性,则可以减少反复,缩短开发时间。并行工程便是基于这一思想的一种先进制造模式。
一、引言
在一个国家的企业生产力构成中,制造技术的作用一般占60%左右。专家认为,世界上各个国家经济的竞争,主要是制造技术的竞争。人们往往用AMT来概括先进制造技术AMT (Advanced Manufacturing Technology)。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。主要包括:计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一,但并非充分条件,其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理,有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。
二、先进制造技术发展中的关键技术
1.成组技术GT(Group Technology)是一门生产技术科学,利用事物间的相似性,按照一定的准则分类成组,同组事物采用同一方法进行处理,以便提高效益的技术,称为成组技术。它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性,并对其进行充分利用。即把相似的问题归类成组,寻求解决这一组问题相对统一的最优方案,以取得所期望的经济效益。
成组技术应用与机械加工方面,其是将结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族(组),按零件族制定工艺进行加工,扩大批量、减少品种、便于采用高效方法、提高劳动生产率。这就为提高多品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法。
2.敏捷制造(AM)
敏捷制造AM(Agile Manufacturing)是指制造业采用现代通信手段,通过快速配置各种资源(包括技术、管理和人)以有效、协调的方式响应用户的需求,实现制造的敏捷性。敏捷制造的目标是企业能够快速响应市场的变化,根据市场需求,能够在最短时间内开发制造出满足市场需求的高质量的产品。敏捷制造包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商和供应商关系、总体品质管理及企业重构。敏捷制造是企业在竞争中取得成功的核心能力。首先表现为企业面对变幻莫测的市场需求能迅速做出判断和反应;其次表现为企业具有有效、迅速的整合各方面资源并进行生产的条件和能力。
3.并行工程CE
并行工程(Concurrent Engineering)是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。在传统的串行开发过程中,设计中的问题或不足,要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现,然后再修改设计,改进加工、装配或售后服务(包括维修服务)。而并行工程要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素,包括质量、成本、进度计划和用户要求。并行工程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。
4.快速成型技术(RPM)
快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing,简称RPM)技术,诞生于20世纪80年代后期,它不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法,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。它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型,并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型,是集机械工程、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。
5.虚拟制造技术(VMT)
虚拟制造技术(virtual manufacturing technology,VMT)是以虚拟现实和仿真技术为基础,对产品的设计、生产过程统一建模,在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。这样,可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程,以此来优化产品的设计质量和制造过程,优化生产管理和资源规划,以达到产品开发周期和成本的最小化,产品设计质量的最优化和生产效率最高化,从而形成企业的市场竞争优势。尽管虚拟制造技术的出现只有短短的几年时间,虚拟制造的应用将会对未来制造业的发展产生深远的影响。
6.智能制造(IM)
智能制造(IM) (Intelligent Manufacturing,IM)是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。其具体表现为:智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。智能制造渊于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者是指获取和运用知识求解的能力。智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统,智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库,具有自学习功能,还有搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力。智能制造技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本,提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准,具有重要意义。
三、结束语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
制造业是我国国民经济和综合国力的重要组成部分,其生产总值一般占我国国内生产总值的20%~54%。大多数专家认为,世界上各国经济的竞争力,主要是靠制造技术的竞争,竞争能力最终体现在国家生产的产品的国际市场占有率上。
随着世界经济、技术的高速迅猛发展以及客户需求和市场竞争环境的不断变化。这种竞争日趋激烈的现状,导致各国政府都非常重视制造技术的研究与发展。中国这样一个制造大国更需要注意制造技术的发展。
1先进制造技术及其特点
先进制造技术是制造业不断汲取机械、电子、信息(计算机与电子通信、人工智能等)、新能源及系统管理等方面的研究成果,将其综合应用于产品设计制造、檢测、管理、组装、销售、服务等全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁的生产,提高对日益变化的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。综合体现了现代科学技术和新能源产业创新的成果,充分利用了信息技术,促使制造技术提高到了新的高度。先进制造技术是发展我国国民经济的重要技术之一,对我国的制造业发展有着不可估量的作用。先进制造技术更是重视制造过程组成和管理的合理化革新,它是硬件、软件、脑件(人)与组织的系统集成。
2我国先进制造技术的现状
随着社会的不断发展,人类对产成品的要求也发生了很大变化,要求产品品种多样、更新快捷、质量稳定、使用方便、价格合理、外形美观、自动化程度高、售后服务好、能满足人类越来越高的经济、技术要求,就需要采用先进的机械制造技术。我国经过30年改革开放完成经济快速增长,取得了令世界瞩目的傲人成绩,综合国力和经济总量位列世界前茅。1980年以来,我国制造航业取得了阶段性的发展。
随着我国经济技术的高速发展以及需方市场环境的日益变化,这种竞争发展的日益激烈,所以近年来我国非常重视先进制造技术的研究与科研开发。制造业是我国国民经济的支柱产业,先进生产所产生的过敏生产总值占我国国民生产总值(GDP)的40%左右。尤其是中国近几年来各地房地产业的新兴崛起,带动了中国机械工业集团有限公司、天津百利等一批重工业机械企业的快速发展,而这些龙头企业的快速发展又带动了先进制造技术的稳步发展,然而虽然我国在先进制造技术方面取得了骄人的成绩,但与发达国家相比,仍然存在不小的整体上的差距。
其中差异主要体现在以下5个方面:
(1)管理制度方面。发达国家广泛采用新型管理方式,高度重视管理体制的更新、生产产品的模式不断更新发展,推出了精细化生产、TPM改善提案,Q-COST以及6sigma等新的管理理念。而我国制造业只有少数大中型企业采用了计算机以及管理系统的辅助管理,而多数小型、微型企业仍处于传统管理模式。
(2)制造工艺方面。发达国家比较广泛的采用国际先进的管理技术,以少人化、高薪化、自动化为生产管理理念以及多元加工技术等先进加工方法。我国在此方面的研究以及利用率普遍低于世界平均水平,尚在开发之中。
(3)设计方面。发达国家不断更新大数据库,采用最新的设计方法,广泛采用计算机辅助流程,大型企业无图纸化生产流程已经日趋完善。而目前我国的现状是上大中型企业可以基本实现无纸化办公,但是生产流程,各种程序文件,还是没有全部信息化。
(4)自动化技术方面。发达国家普遍采用先进数控机床、高度集成的流水线作业,全部实现无纸化产线,而我国制造行业的现状,在此方面并没有太大的提升,纸质化办公情况严重,无管理化情况严重。
(5)产品结构方面。中国制造造业的快速发展,主要是依靠引进技术先进国家的核心技术,缺少自身的核心创新,加之中国劳动力资源丰富,粗放型生产方式聚集,导致中国制造业的研发水平较世界先进水平明显滞后。虽然中国制造业的产量已位居世界前列,但是主要为劳动密集型产品,具有自主知识产权的产品比较少。例如,挖掘机生产的核心技术,计算机产业的CPU集成发展等等。
另外,我国在先进制造技术方面存在着基础薄弱、创新能力差、产品的研发与实际生产过程脱节等问题。许多关键领域技术,如航空航天、炼油、炼钢等方面的自主创新虽有了一定成绩,但与世界领先水平相比仍有较大差距。计算机核心技术、科学医疗设备主要还是依赖进口。长期以来,产品品种单调,品牌单一,竞争力水平薄弱,特别是客户需求与企业自身技术创新上的突出矛盾。
3先进制造技术的发展趋势
先进制造技术是当今国际间科技竞争的重中之重,随着社会科技的不断发展,需方市场的多元化变革,人们对产品质量的要求也日趋多元化,市场竞争日益激烈,企业要在激烈的市场竞争中求得生存发展,就必须采用先进的制造技术。进入21世纪,随着中国加入WTO,与世界的关系越来越紧密,先进的制造技术必然会向着全球化、集成化、系统化、网络化、自动化、绿色化、智能化、精密化、快速化的趋势不断发展。
(1)全球化。首先,由于国际和国内市场上的激烈竞争,不少暂时还在国内市场上占有一定份额的企业,不得不想方设法扩展新的市场;其次,计算机网络通讯技术的迅猛发展,推动企业向着既要竞争又要合作的方向发展,这种发展又进一步激化了国际市场的竞争环境。这两个原因相互作用,已成为全球化制造业的发展动力,全球化制造的首要技术基础是网络,网络通讯技术也使制造的全球化得以全方位的实现。
(2)网络化。计算机网络通讯技术的快速发展和不断普及,给企业的生产环境和经营活动带来了不小的变革。从产品设计、物料选择、到零件制造、市场开拓、产品销售都可以在网络上进行。此外,计算机网络通讯技术的高速发展,加速了各企业技术信息交流、也加强了产品开发的合作和经营理念的学习,也在不断推动企业向既竞争又合作的方向快步发展。
(3)虚拟化。在制造过程中的虚拟技术是指面向各种产品生产过程的模拟实验和检验。检验产成品的可加工性、加工工艺方法和工艺流程的合理性,以优化制造产品的制造工艺、保证制造产品的质量、调整生产周期和降低生产成本为目标,进行生产过程PDCA循环的建模和仿真。
(4)自动化。自动化是一个动态的概念,目前的研究主要体现在制造系统中的合成技术和系统终端技术、人机一体化的制造领域系统、制造单元技术、制造过程的计划、调度、制造技术和适应现代化生产规模化模式的环境等方面。
(5)绿色化。绿色制(下转第页)(上接第页)造是通过绿色生产流程、绿色过程设计、绿色材料选用、绿色设备使用、绿色工艺流程、绿色包装的使用、绿色理念的贯彻等一系列的过程累加生产出来的绿色产品,产品使用完毕后再通过绿色无公害的处理加以回收利用。采用绿色制造流程能最大限度的减少制造业对环境的不良影响,同时也能使原材料和能源的利用效率大大提高。
(6)精密化。现代化高新技术产品需要高精尖的制造技术,全社会的发展对产品的质量提出了越来越完善的要求。这就决定了发展精密仪器加工、超精密仪器加工技术是制造业未来发展的一个重点。
(7)智能化。智能化制造是综合利用各个相关学科、各种先进的技术和方法,解决和处理制造系统中出现的问题。系统能高度领会设计人员的设计意图,检测常规失误,回答提出的问题,提出改善建议方案。
(8)快速化。快速化是对市场需求的快速有效的响应,对生产的快速重组调整。要求生产规模、模式有高度的可调节性与高度敏捷性。快速化可以强有力地推动制造技术的进步与高速发展,是先进制造技术发展的不竭“动力”。
(9)集成化。现代化制造业的发展方向并不只是计算机技术的高度集成,而是人、机、料的整体集成,包括各种功能的集成、组织的集成、各种信息的集成、制造过程的集成、储备知识的集成和企业间合作的集成。
1 定义
所谓的制造技术就是把原料变成最终的产品的一种科技。当前时期,制造业是我们国家的重要产业,而且国际上常常以该项能力来判断一个国家的发展水平。从上世纪末期开始,由于电脑等科技的出现,使得产品不断的更新发展,此时过去的制造技术已然无法和当前的经济发展能力相协调。当前国际上普遍认为,只有拥有先进制造技术的国家才能够获取更好的发展。
2 特征分析
先进技术相对于过去的技术有一个非常明显的进步,这主要体现在,过去的技术一般是指将原料单纯的变为产品的一个过程,集中于产品的加工以及装配等,但是新技术的特点是其涵盖了很多先进的工艺,能够应用到整个过程中。除此之外还有一个区别是在以前各项学科等是单独存在的,它们之间的联系不是很紧密。然而先进科技的特点是能够将各种学科知识有效的融会到一起,逐渐的变成一种综合化的内容。彼此间的界限正不断的模糊。
当前世界是一个整体,由于贸易以及交通体系的完善加之通信领域的发展,制造业已然成为了全球化的模式。而先进制造技术也得以在整个世界范围内应用推广。越是技术发达的国家其发展速度就越快。目前许多国家都已经全面的推广使用先进制造技术,不过在具体发展的时候也要结合当前的国家发展态势等来分析。对于我们国家来讲,当前正在以非常快的速率朝着国际化的方向发展,因此必须不断的探索研究适合我们国家具体情况的优秀制造科技。
3 先进制造技术的主体技术群和支撑技术群
先进制造技术的主体技术群主要包括有关产品设计技术和工艺技术两大技术群。面向制造的设计技术群系指用于生产准备的工具群和技术群。产品研发所需的费用以及其品质和何时研发成功等都和设计技术有着非常紧密的关联。在设计的时候可使用很多工具,比如通过电脑来配合设计。最近几年开始出现的并行设计有着其重要的存在价值。第一是它能够缩短产品研发所需的时间,第二是能够将生产时期制造的废弃物质数量减少到最低,进而保证了产品能够再次回收使用。制造工艺技术群是指用于物质产品生产的过程及设备。例如,模塑成形、铸造、冲压、磨削等。由于先进技术的发展,过去的制作工艺等开始出现显著的改变。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术,也是制造技术或称生产技术的传统领域。
支撑技术群是指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性的核心技术。基本的生产过程需要一系列的支撑技术,诸如:测试和检验、物料搬运、生产计划的控制以及包装等。它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术,是工具、手段和系统集成的基础技术。
4 发展方向简述
先进制造技术的发展逐步智能化、信息化。基于CAD/CAM技术的CMS是制造业自动化的一个重要方向。CMS通过CAX系统和PDM系统,进行产品的数字化设计、仿真,并结合数字化制造设备,进行自动加工。所谓的智能制造,具体的说是把人工智能合理的融会到生产活动的所有步骤中去,其能够模仿人类大脑开展高效率的活动,能够保证生产活动呈现出最为合理的状态,而且它还能够进行组织活动。当前社会是一个以信息科技为主体的社会,人们的活动离不开信息,信息科技的发展速率已经远远的超出了我们的想象能力。此时信息科技开始不断的向着制造行业融会,促使着行业发生变化,此时出如C IM S、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造等就出现了。
可持续发展的绿色制造正在逐步引起人们的重视。科学技术的进步为经济以及社会的发展贡献了非常显著的力量,不过在社会发展的过程中生态受到一定的破坏。当前时期人们开始意识到资源并不是无限的。在这种背景之下绿色制造就应运而生了。绿色制造是通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。它有很多的优点,比如能够将生产活动对生态的污染减少到最小。而且能够显著的提升资源的使用效率。尤其是在当今这个资源日渐减少,生态不断恶化的时代里,这种制造方式的优点非常明显,它将会成为今后行业发展的根本方向。
加工制造技术向着超精密、超高速的方向发展。目前加工精度达到0.025μm,表而粗糙度达0.0045μm,已进入纳米级加工时代。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段靠近。超精加工机床向多功能模块化方向发展,超精加工材料由金属扩大到非金属。
超高速切削。目前铝合金超高速切削速度已超过27m/s,铸铁25m/s,超耐热镍合金为5m/s,超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工。
生物制造系统正在逐步形成。日本三重大学和冈山大学率先开展了生物技术应用于工程材料加工的研究,并初步证实了微生物加工金属材料的可行性。我国于1982年将生物技术列为重点技术之一。在过去的时候,我们很难想象生物和制造这两个根本没有联系的学科能够交叉到一起,然而在当前社会两者不但出现了关联,而且这种关联正在以非常密切的形式存在。此时的生物制造体系的出现就是两者融会贯通的产物 。
5 我国当前的发展态势分析
从“六五”开始我国就启动了制造技术,主要是机械制造技术的国家部委与地方级重点攻关研究开发,因为受到体制方面的干扰,此类的规划以及探索工作一直都是依据领域来开展完善的。单位自主研发新技术的水平十分有限,而且其不论是人力资源还是所需的费用等都十分的欠缺。 1995年4月在北京召开了先进制造技术发展战略研讨会,从战略高度探讨了我国发展先进制造技术的路线和方法。同一时期,国家二期863规划也开始规划下世纪初先进制造技术的发展。
最近的几年,我们国家不断的引入优秀的科技,而且注重培养综合化的人力资源,正是由于不断的努力,我们国家的很多单位已经在制造技术方面获取了突飞猛进的发展,不过我们应该客观的看待,当前我们的技术较之于西方还存在一些欠缺点。要想改变这种局面最关键的一点就是要完善其基础要素,比如扩充数控机床数量等,不断的发展信息化产业群,提升在市场中的份额。除此之外还应该做好人力资源工作,积极的培养优秀的工作者。
6 结束语
当前社会是一个信息化的社会,是一个知识化的时代,只有获取了先进的技术才能够获取有效的发展。随着社会的发展,先进制造技术开始出现并且发展壮大,其实一个逐渐发展而且变化的技术体,它的存在使得我们的生活方式出现了很大的变化。总的来讲,当前的制造业是一个集各种先进技术为一体,并且不断发展创新的行业,它是社会进步的产物 。
参考文献
[1]师汉民,易传云.人间巧艺夺天工――当代先进制造技术[M].华中理工大学出版社,2000.
先进制造技术(AMT)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。主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。先进制造技术是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一,但并非充分条件,其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理,有赖于技术、管理和人力资源的有机
一、先进制造技术特点
1.先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是面向二十一世纪的技术制造业是社会物质文明的保证,是与人类社会一起动态发展的,因此,制造技术必然也将随着科技进步而不断更新。先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展而来,保持了过去制造技术中的有效要素;但随着高新技术的渗入和制造环境的变化,已经产生了质了变化,先进制造技术是制造技术与现代高新技术结合而产生的一个完整的技术群,是一类具有明确范畴的新的技术领域,是面向二十一世纪的技术。
2.先进制造技术是面向工业应用的技术先进制造技术应能适合于在工业企业推广并可取得很好的经济效益。先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业(如汽车工业、电子工业)的需求而发展起来的适用的先进制造技术,有明显的需求导向的特征。先进制造技术不是以追求技术的高新度为目的,而是注重产生最好的实践效果,以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。
3.先进制造技术的竞争是面向全球的。目前,每一国家都处于全球化市场中。一个国家的先进制造技术是支持该国制造业在全球范围市场的竞争力。因此,先进制造技术的主体应具有世界水平。但是,每个国家的国情也将影响到从现有的制造技术水平向先进制造技术的过渡战略和措施。我国正在以前所未有的速度进入全球化的国际市场,开发和应用适合国情的先进制造技术势在必行。
在科学技术高速发展的推动下,制造业的资源配置沿着劳动密集、设备密集、信息密集、知识密集的方向发展。而与之相适应的制造技术的生产方式沿着手工、机械化、单机自动化;刚性流水自动化、柔性自动化、智能自动化的方向发展,这些推动了制造业的不断发展,促进了制造业的不断进步。
二、先进制造技术的发展趋势
随着全球经济竞争的不断激烈化,先进制造技术的发展在柔性化、自动化、敏捷化、虚拟化等基础上趋于向以下几个发展方向。
1.网络化。制造业随着经济全球化也开始步入全球的一体化。从采购、设计、制造加工,再到销售,已不再局限于某个企业、某个集团或是某个国家。地域的分散性必将给企业的经营和管理带来诸多不便,随之而来的是制造成本的增加。随着网络通讯技术的迅速发展和普及,企业可以通过制造的网络化来有效组织管理分散在各地的制造资源。另外,制造企业也可以基于网络实现世界范围内的动态联盟。这些都属于虚拟市场,是基于信息化与虚拟化技术的进一步延伸。
2.集成化。制造业已不再局限于先进的制造加工技术,而应是集机械、电子、光学、信息、材料、能源、环境、现代管理等最新成就为一体的新兴技术。各个专业、学科间不断渗透、交叉、融合而使技术趋于系统化、集成化。同时,为了更大限度的实现信息资源共享与优化,企业内部及企业之间也应该实现集成化。
3.绿色化。大批量的生产模式是以消耗资源为代价的,而由此造成的资源枯竭和环境污染等问题已向人们敲响了警钟。最有效地利用资源和最低限度地产生废弃物是当前全球环境问题的治本之道,也是制造业探索更清洁、更优良的制造模式的重要方向,即通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品。此外,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。
4.极端化。这里指出的“极”是前沿科技发展的焦点,即在高温、高压、高湿、强腐蚀等条件下工作,或有高硬度、大弹性要求的,或在几何形体上极大、极小、极厚、极薄的制造技术或产品。
5.智能化。智能化是先进制造技术自动化的深度延伸。随着计算机技术的不断发展,制造业不仅要实现物资流控制的传统体力劳动自动化,还应实现信息流控制的脑力劳动的自动化。先进制造技术的智能化致力于设计技术的现代化,加工制造的精密化、快速化,自动化技术的柔性化、智能化,整个制造过程的网络化、全球化、绿色化。
改革开放以来,我国的计算机信息技术、自动化技术取得了前所未有的发展,传统制造技术再次成为人们关注的一大焦点。当前我国的先进制造技术已经逐步向系统化、集成化发展,为现代先进制造技术的发展提供了必要的技术支持,对模具先进制造技术的发展和应用研究有着重要的实践意义与应用价值。
1.模具CAD/CAE/CAM技术概述
在数字化技术以及三维造型技术的支持下,CAD/CAE/CAM一体化技术在我国各大行业中得到了广泛地推广。目前CAD/CAM技术已经普遍应用于汽车大型覆盖件模具,不仅能够进行模具设计、制造与冲压,而且在数控编程技术的支持下能够实现DNC。CAD/CAE/CAM技术在塑料模具方面也得到了进一步的应用,我国自主研发的软件如北航华正CAXA软件已经得以广泛地推广。新时期,我国的CAD/CAE/CAM技术得到了进一步发展。模具CAD不仅仅是对传统设计与计算方法的单一模仿,而且采用先进的设计理论,根据以往的实践经验与专业的知识理论进行设计,结果更加合理、科学。其次在模具结构设计过程中采用了立体思维以及三维参数化特征,信息流组织以及管理、共享等技术贯穿了模具设计、装配与检测等的全过程。另外还能够对模具的可制造性进行科学评价,其中主要涉及到模具制造与费用的大致估算、模具实用性的评估以及零件制作工艺的评估等。
2.模具先进制造技术的发展
2.1高速铣削技术
作为型腔模具加工的重要组成部分,铣削加工技术以其加工平稳、加工质量优良以及加工效率高等特点在模具加工中得到了广泛地应用。首先该技术具有高效性,一般情况下,高速铣削的主轴转速保持在15000~40000转/min,其最高能够达到100000转,在进行钢切削时,速度可以达到400m/min,其与传统的铣削加工相比高出10倍左右,在加工效率方面也显示出极大的优越性。以插座外壳压铸模加工为例,传统的铣削、电火花成型加工所需的时间为60h左右,而采用先进的高速铣削加工14h便能够完成。高速铣削技术精度较高,一般能够10um,其工件温升小,表面不会出现变质会微裂纹,质量较高,研究显示其表面粗糙度Ra不高于1um。另外高速铣削技术能够对高硬材料进行加工,最高硬度可达到60HRC,成为当前模具制造技术的重要发展方向。
2.2电火花加工技术与绿色产品技术
所谓电火花加工主要指的是在液体介质中,采用脉冲放电原理对导电材料出现的电蚀现象进行清除,进而使零件的尺寸、形状等达到相应的技术要求。国外的电加工机床技术发展较快,其性能、工艺指标与自动化程度均处于领先水平。近年来,随着电火花加工技术的不断发展,人们对加工中的安全与防护技术给予了高度重视。当前电火花加工机床过程中的问题主要集中在辐射骚扰方面,其不仅会引发一系列安全事故的发生,而且对环境具有一定的破坏作用,因此,国际市场开始致力于对绿色产品的研究。以日本某公司为例,该公司采用直线电机伺服实施驱动,不仅反应速度快,而且具有较高的定位精度,且不容易变形,体现了鲜明的优越性。除此之外部分EDM采用混粉加工工艺、微精加工脉冲电源等技术,提升了工作效率。
2.3RPM下的快速经济制模技术
快速原型制造技术最早起源于20世纪中后期的美国,是对制造领域的一次新的创新与突破,该技术将CAD技术、数控技术以及机械工程技术等融为一体,实现了由零件设计发展成为三维实体原型设计,是一项系统性的先进制造技术。截至目前,RPM技术已经实现了向快速模具技术的转移,成为国内外RPM领域研究的一个热点话题。
3.模具先进制造技术的应用
新时期,我国的科学技术水平得到了极大的提升,模具先进制造技术的应用范围越来越广,不仅有效改变了传统加工难以实施的状况,而且在航空航天、机床、汽车以及电器等领域的模具制造中得到了广泛地应用。除此之外,其在电化学、超声波以及激光等新能源中的应用不仅提升了能量的多元化、综合化,而且扩大了传统加工领域的范围,提高了模具制造的质量。目前超声波的加工精度能够达到0.01~0.02mm之间,粗糙程度与传统的模具制造技术相比明显降低,仅为0.54um,对于充模、拉丝模以及抛光模等工艺中体现了较好的应用效果。再如激光加工,其不仅能够对表面进行一系列的处理,而且能够实施打孔、雕刻以及微细加工等工艺,其在聚晶金刚石拉丝模胚料中的加工直径不足0.04mm,数十秒便能够完成。当前我国的车辆与电机等产品呈现出轻量化的发展趋势,这在一定程度上增加压铸模的比例,与此同时对压铸寿命与质量也提出了更高的要求。另外随着现代成型工艺的进一步发展,气辅模具的应用更加广泛,其以优良的刚性与耐高压特性在精密模具型腔应淬火中得到了广泛地应用。除此之外在热流道技术的支持下,制件的质量以及生产效率能够得到极大的提升,降低对原材料的依赖性,节省了大量的生产成本,目前,热流道模具在我国企业中的使用率已经达到了85%以上。
结束语:模具先进制造技术类型复杂多样,且拥有良好的发展前景。新时期必须充分利用现代信息技术、管理技术以及自动化技术等,加强先进制造技术系统中人力、技术与组织构成的集成,不断探索新的模具制造模式,提升先进制造技术在模具制造中的应用效果。
参考文献:
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[3]杨翊.面向先进制造技术的注塑模具设计与制造新理念分
随着市场需求个性化与多样化,传统的制造技术已不能满足需要,从而诞生了许多原来没有的制造方法,现代先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。
1.信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用
信息化是当今社会发展的趋势,信息技术正在以人们难以想象的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合,促进着制造技术的不断发展。信息技术促进着设计技术的现代化,加工制造的精密化、快速化,自动化技术的柔性化、智能化,整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的发展,如CIMS、并行工程、精益生产、灵捷制造、虚拟企业与虚拟制造,无不以信息技术的发展为支撑。
2.设计技术不断现代化
产品设计是制造业的灵魂。现代设计技术的主要发展趋势如下。
(1)设计手段的计算机化。
在实现了计算机计算、绘图的基础上,当前突出反映在数值仿真或虚拟现实技术在设计中的应用,以及现代产品建模理论的发展上,并且向智能化设计方向发展。
(2)新的设计思想和方法不断出现。
如并行设计、面向“X”的设计(Design for X,DFX)、健壮设计(Robust Design)、优化设计Optimal Design)、反求工程技术(Revese Engineering)等。
(3)向全寿命周期设计发展。
传统的设计只限于产品设计,全寿命周期设计则由简单的、具体的、细节的设计转向复杂的总体的设计和决策,要通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段的产品的整个生命周期。
(4)设计过程由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素。
3.成形及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向发展
成形制造技术正在从制造工件的毛坯、从接近零件形状(Near Net Shape Proccess)向直接制成工件精密成形或称净成形(Net Shape Proccess)的方向发展。塑性成形与磨削加工相结合,将取代大部分中小零件的切削加工。主要发展趋势是通过各种新型精密热处理和复全处理达到零件性能精确、形状尺寸精密,以及获得各种特殊性能要求的表面(涂)层,同时大大减少能耗,完全消除对环境的污染。
4.加工制造技术向着超精密、超高速,以及发展新一代制造装备的方向发展
(1)超精密加工技术。
目前加工精度达到0.025μm,表面粗糙度达0.0045μm,已进入纳米级加工时代。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段近;超精加工机床向多功能模块化方向发展;超精加工材料由金属扩大到非金属。
(2)超高速切削。
目前铝合金超高速切削的切削速度已超过1600m/min,铸铁为1500m/min,超耐热镍合金为300m/min,钛合金200m/min。超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工。
(3)新一代制造装备的发展。
市场竞争和新产品、新技术、新材料的发展推动着新型加工设备的研究与开发,其中典型的例子是“并联桁架式结构数控机床”(或俗称“六腿”机床)的发展。它突破了传统机床的结构方案,采用六个轴长短的变化,以实现刀具相对于工件的加工位姿的变化。
5.工艺由技艺发展为工程科学,工艺模拟技术得到迅速发展
先进制造技术的一个重要发展趋势是,工艺设计由经验判断走向定量分析,加工工艺由技艺发展为工程科学。
工艺模拟也发展并应用于金属切削加工过程、产品设计过程。最新的进展是在并行工程环境下,开展虚拟成形制造,使得在产品的设计完成时,成形制造的准备工作(如铸造)也同时完成。
6.专业、学科间的界限逐渐淡化、消失
先进制造技术的不断发展,在冷热加工之间,加工、检测、物流、装配过程之间,设计、材料应用、加工制造之间,其界限均逐渐淡化,逐步走向一体化。现代制造系统使得自动化技术与传统工艺密不可分;很多新材料的配制与成型是同时完成的,很难划清材料应用与制造技术的界限。这种趋势表现在生产上是专业车间的概念逐渐淡化,将多种不同专业的技术集成在一台设备、一条生产线、一个工段或车间里的生产方式逐渐增多。
7.绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征
日趋严格的环境与资源的约束,使绿色制造业显得越来越重要,它将是21世纪制造业的重要特征,与此相适应,绿色制造技术也将获得快速的发展。将绿色制造技术应用在整个制造过程,可使得对环境负面影响最小,废弃物和有害物质的排放最小,资源利用效率最高。绿色制造技术主要包含了绿色资源、绿色生产过程和绿色产品三方面的内容。
8.虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用
虚拟制造技术将从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前,首先在虚拟制造环境中生成软产品原型(Soft Prototype)代替传统的硬样品(Hard Prototype)进行试验,对其性能和可制造性进行预测和评价,从而缩短产品的设计与制造周期,降低产品的开发成本,提高系统快速响应市场变化的能力。
先进制造技术的发展不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。随着各种技术的相互融合,未来先进制造技术的前景也将越来越光明。
参考文献:
[1]郁鼎文.现代制造技术.清华大学出版社,2008-6-18.
机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
1 先进制造技术的特点
1.1 是面向21世纪的技术
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。
1.2 是面向工业应用的技术
先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
1.3 是驾驭生产过程的系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
1.4 是面向全球竞争的技术
20世纪 80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展, 发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
1.5 是市场竞争三要素的统一
在20世纪 70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
2 先进机械制造技术的发展现状
近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
(1)管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。
(2)设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。转贴于
(3)制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
(4)自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
3 我国先进机械制造技术的发展趋势
(1)全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。
(2)网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
(3)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
(4)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
(5)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程 、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
4 结语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
参考文献
中图分类号:F204 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)15-0271-01
0引言
3D打印技术又称增材制造技术(Additive Manufacturing,AM),是指依据计算机三维模型数据,采用与减式制造技术相反的逐层叠加方式,利用金属、塑料或其它材料逐层打印来制作物体的过程,也被称作叠加成型技术或快速原型技术。3D打印技术自1984年问世以来便广受关注,经过30多年的发展,如今已成为推动世界先进制造业发展的源动力之一,被誉为“第三次工业革命”的核心技术。掌握和应用最新最前沿的科学技术,推动生产力的发展,将是未来国家间竞争的重要体现和地位分水岭。目前,发达国家正在飞速发展3D打印技术,美国、日本和德国占据了3D打印市场的主导,尤其是美国占据了全球近40%的比重。我国的3D打印技术起步较晚,然而,近年来其在国内的应用市场日趋升温,据前瞻产业研究院统计,2012年中国3D打印市场规模约为10亿元人民币,到2013年达到了20亿,预计到2016年将达到100亿,从而超越美国成为全球最大的3D打印市场。
3D打印技术引发了制造业新一轮的技术变革,已在航空航天、医疗、建筑等等多个领域取得了迅猛的发展,为尖端技术研究提供了关键的技术支撑。
1 航空航天领域
航空航天尖端领域是3D打印技术的重要应用领域之一。美国麻省理工Technology Review中指出,高性能金属材料3D打印技术的突破是3D打印领域的重要里程碑,它将成为航空结构轻量化、高效低成本化的革命性途径。美国增材制造路线图将航空航天列为推动3D打印发展的第一工业目标行业,美国国家增材制造创新联盟2014年资助的15个项目中60%与航空航天直接相关;欧盟Horizon 2020 计划给增材制造带来发展新机遇;英国政府2014年资助考文垂大学6000万英镑,建设开发航空部件的国家增材制造中心;德国建立了直接制造研究中心,主要研究和推动增材制造技术在航空航天领域中结构轻量化方面的应用;法国增材制造协会致力于增材制造技术标准的研究;瑞士的洛桑理工学院以及加拿大国家研究委员会均成立了增材制造研究中心;西班牙也启动了一项发展增材制造的专项,研究内容包括增材制造共性技术、材料、技术交流及商业模式等四方面内容;我国在《国家增材制造发展推进计划》(2015~2016 年)中提出到2016 年在航空航天等直接制造领域达到国际先进水平的发展目标。
在众多研究计划支持下,航空航天用3D打印金属构件取得了重要进展。美国AeroMet公司于2000年9 月完成了激光快速成形钛合金机翼结构件,并于2001年为波音公司制造了次承力钛合金结构件;2013年,美国普惠-洛克达因公司采用SLM技术制造了J-2X火箭发动机的排气孔盖,另外,美国军方已经利用3D 技术成功试制出导弹弹出式点火器模型,并取得良好效果。我国从2000 年开始钛合金等高性能大型关键金属构件激光增材制造技术研究,一直受到政府主要科技管理部门的高度重视,北京航空航天大学王华明教授团队的研究结果表明,激光打印的钛合金零件的抗疲劳性能比锻件高32%~53%,疲劳裂纹扩展速率降低一个数量级,该团队制造的某战机钛合金主承力构件加强框投影面积达5.02m2,通过了装机评审,使我国成为目前世界上唯一掌握飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家,该成果获得了2012年度“国家技术发明奖一等奖”。
2 生物医学领域
随着生物制造概念的提出和发展,3D打印技术在医学领域的应用也越来越广泛,主要涉及以下五个方面。
第一个应用方面是快速构建医学模型以利于术前模拟,提高手术成功率,美国儿童医院曾利用3D打印技术打印出了患者的心脏模型。
第二个应用方面是利用3D打印的优势来调节材料的密度,通过改变孔隙率和微孔大小,制造适应细胞生长的活性骨骼。Jiankang等人利用3D打印技术,制造出了钛合金半膝关节和多孔生物陶瓷人工骨骼,组装后得到了临床表现良好的复合半膝关节假体;国内的清华大学、西安交大和上海交通大学的研究团队在这方面取得了最具代表性的成果,成果制造出了具有生物活性的人工骨骼。
第三个应用方面是制造生物器官。美国南卡罗来纳医药大学采用3D打印技术成功打印出了三维肾脏血管;Mannoor等人[13]打印出的仿生耳能实现听觉;清华大学成功制造出了具有自然特性和生物活性的组织器官;西安交通大学采用天然基质生物材料成功研发了打印立体肝组织的仿生设计和制造技术。
第四个应用方面是个性化控制细胞分布,精确打印牙齿生物支架。美国Stratasys公司和德国Envisiontec公司的都生产出了专门用于牙科应用的3D 打印机;华中科技大学自主研发、制造出了可摘除的钛合金义齿支架;北京大学口腔医学院成功研制出了人牙髓细胞共混物,并成功进行了打印实验。
第五个方面是3D精准扫描建立3D数据模型实现整形美容。美国康奈尔大学的研究人员利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形儿童的器官移植;美国北卡罗来纳州维克森林大学再生医学研究所成功研发出能打印出皮肤的系统,并进行了实验验证;英国口腔外科医生Andrew Dawood利用3D打印技术成功恢复了肿瘤患者的说话和吞咽能力以及面部特征;我国上海大学附属人民医院利用 3DP工艺,打印头颅三维模型及缺损的下颌骨模型,成功为23位患者进行了修复下颌角截骨整形术。
3 建筑领域
3D打印技术在建筑领域的应用目前主要包括两方面:一是在建筑设计阶段制作建筑模型;二是在工程施工阶段利用3D打印技术建造实际建筑结构。
在建筑设计阶段,设计师可以使用3D打印机将计算机中的设计三维模型直接打印为建筑模型,这种方法具有快速、环保、低成本等优点,可以用于制作精美的建筑模型。目前3D SYSTEM公司能以石膏粉为原料打印彩色建筑模型。
在工程施工阶段,3D打印技术用于快速打印建筑结构目前正处于研发阶段,取得了一定的研究成果。当前应用的3D打印技术主要有D型工艺(D-Shape)、轮廓工艺(Contour Crafting)和混凝土打印(Concrete Printing)。D型工艺由意大利发明家恩里克・迪尼发明,通过打印机底部的喷嘴,喷射出镁质黏合物,在黏合物上喷撒砂子可逐渐铸成石质固体,通过一层层黏合物和砂子的结合,最终形成石质建筑物;建造完毕后建筑体的质地类似于大理石,比混凝土的强度更高,并且不需要内置铁管进行加固。“轮廓工艺”是由美国南加州大学工业与系统工程教授比洛克・霍什内维斯提出的,轮廓工艺的材料(混凝土)由喷嘴根据设计图在指定地点中挤出后,由喷嘴两侧的刮刀进行外型修整,凝固后可形成建筑结构外墙。混凝土打印由英国拉夫堡大学建筑工程学院提出,使用喷嘴挤压出混凝土通过层叠法建造构件。
4 结论
许多高尖精技术领域的需求推动了3D打印技术的研发和应用,3D打印技术的进一步发展也促进了这些领域里先进制造业的发展。进一步发展3D打印技术,解决现存的技术难题,实现打印产品规模化生产是3D打印技术推动先进制造技术发展的根本所在。
参考文献
[1] F2792-12a. Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies[S]. ASTM ,
Key words: machinery manufacturing; technical characteristics; development trend
中图分类号:TD406文献标识码:A前言:制造技术是发展制造业的关键技术,是创造财富和为科学技术发展提供先进手段的基础。只有跟上先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。一.我国机械制造行业发展现状机械制造业是一个国家最基础的行业,也决定了一个国家制造业的整体水平,起步早,但发展又最令人担忧,比如现在中国的汽车工业相比机械制造业来说无论是产品质量还是生产效率都要高得多,当然这也是因为机械行业的特性起了决定性的因素。面对越来越激烈的国际市场竞争,我国机械制造业面临着严峻的挑战。我们在技术上已经落后,加上资金不足,资源短缺,以及管理体制和周围环境还存在许多问题,需要改进和完善,这些都给我们迅速赶超世界先进水平带来极大的困难。随着我国改革的不断深入,对外开放的不断扩大,为我国机械制造业的振兴和发展提供了前所未有的良好条件。当今,制造业的世界格局已经和正在发生重大的变化,欧、亚、美三分天下的局面已经形成,世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆,制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中。所有这些又给我们带来了难得的机遇。挑战与机遇并存,我们应该正视现实,面对挑战,抓住机遇,深化改革,以振兴和发展中国的机械制造业为己任,励精图治,奋发图强,以使我国的机械制造业在不太长的时间内赶上世界先进水平。 二.机械制造技术的特点做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。但加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及,工业机器人的应用还很有限。因此,我们要立足于我国的实际情况,在看到国际上制造业发展趋势的同时扎扎实实地做好基础工作。
(一).机械制造技术是一个系统工程。先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。(二)机械制造技术是一个综合性技术。先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。因此,它并不限于制造过程本身,它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。(三)机械制造技术是市场竞争要素的统一体。市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化的进一步发展,20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。(四)机械制造技术是一个世界性技术。20世纪80年代以来,随着全球市场的形成,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本,使得市场竞争变得越来越激烈,为适应这种激烈的市场竞争,一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。同时,机械制造技术是面向21世纪的技术,应与现代高新技术相结合,应是有明确范畴的新的技术领域。
三、我国先进机械制造技术的发展趋势 (一)全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现
(二)网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。 (三)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
(四)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。(五)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程 、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
(六)集成化。集成是综合自动化的一个重要特征。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接,是经过统一规划设计,分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现制造企业的功能集成,功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成,同时还要强调人的集成,由于系统中不可能没有人,系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关,因此在技术上集成的同时,还应强调管理与人的集成。 (七)智能化。智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节,在整个制造过程中贯彻智力活动,使系统柔性的方式集成起来,通过模拟人类专家的智能活动,取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动,在制造过程中系统能自动监测其运行状态,在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数,以达到最佳状态和具备自组织能力。
四.结语
现代制造技术是现代技术和工业创新的集成,是国家制造业的水平的主要标志,也是国家工业的基础和支柱。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。因此,我们应抓住机遇,了解我国机械制造技术的发展现状,把握现代机械制造技术的发展趋势,使我国现代制造业与世界发达国家站在同一起跑线上。
参考文献:
[1]张世昌.先进制造技术[M].天津:天津大学出版社,2004.
当今社会发展迅速,工业生产是人类社会创造不可缺少的,而机械制造是工业发展的重中之重。机械制造技术是人类必不可缺的学科,而现今的机械制造技术是向着高科技、自动化、高效化,节能化发展。
1 我国先进机械制造技术现状
近些年来我国现今机械制造技术发展迅速,但是由于起步比较晚,跟西方发达国家相比较差距较大。
1.1 管理方面
西方先进国家大多采用计算机综合管理,对组织和管理制度、生产方式的发展比较重视,相继推出了按时生产、迅捷制造、精益加工、并行工程等管理方法和理论。反观我国,只有少数大型企业采用了计算机综合管理技术,多数小型企业只是停留在理论阶段。
1.2 设计方面
西方发达国家在工业设计上投入很多不断采用先进科技,采用新的设计方法。现在西方国家大范围采用计算机作图作业(CAD/CAM),大多数企业开始采用无图纸作业。反观我国,采用的计算机辅助比较少大多采用纸质图张作业。
1.3 制造工艺
西方发达国家在制作工艺上大多采用高精密加工、微型机械加工、纳米技术、电磁加工、激光加工、微细加工、电磁加工、复合加工等高科技方法。但是这些先进技术在我国尚未完全普及,一些先进技术还处于理论开发阶段。在精密仪器制造工艺上我国与发达国家差距甚大。
1.4 自动化技术方面
西方发达国家在机械制造技术中大范围采用数控机床、加工中心、柔性加工系统、柔性加工单元和计算机集成系统,实现了制造技术的高度自动化,我国自动化技术尚在起步阶段,没有完全普及,大部分还在试验阶段,无法投入生产中。
2 我国先进机械制造技术的创新
2.1 面向工业方面
先进的机械制造技术能在多个方面体现,如:产品的研发、产品的开发、产品的制造、产品的维修等方面,这些部分组成了一个技术总体。大范围的采用先进机械制造技术能够提升企业的竞争能力,缩短制造工期,降低制造成本。大力发展先进机械制造技术能促进国家经济增长、提高综合国力,而且可以让机械制造行业得到大力发展,提高业内效率,加大企业利润。
2.2 面向新挑战
在21世纪初,工业最先发展起来的是先进机械制造技术。先进机械制造技术是从普通制造技术发展起来的,先进机械制造技术不仅有着普通机械制造技术的优势,而且还对一些弱势技术进行了改革创新,将高科技元素融入到制造业的每一个地方。高科技的先进机械制造技术是面向21世纪巨大挑战而生的。
2.3 面向系统工程
先进机械制造技术包含诸多技术,有:自动化技术、精密机械技术、计算机技术等方面。在普通制造技术和一些高新科技的基础上,先进机械制造技术逐渐成为跨越物质、信息、能量的系统综合工程。
2.4 面向全球竞争
从20世纪七八十年代开始,市场全球化得到了很大的发展。西方发达国家将自己的资本,高科技技术作为输出抢占市场。我国自从加入WTO之后,我国的机械产品也走出世界面向全球客户,在竞争激烈全球市场,机械产品想脱颖而出必须加强竞争力,而发展先进机械技术可以加大产品的竞争力,提高企业在全球的地位。
3 我国机械制造技术的创新及发展
3.1 网络化
进入21世纪以来,我国的网络技术发展日新月异,并且在全国普及,在机械制造和经营上面网络给技术的推广和产品的推广带来了极大的便利,利用网络可以使原材料和产品的交易可以跨国进行。利用网络技术可以将产品的开发和经营同时发展,给企业的发展带来很大便利。
3.2 全球化
全球市场上,机械技术的竞争也日常激烈,一些传统企业在这种竞争力下一些企业会无法适应导致破产,剩下的一些企业面对这种日趋强烈的竞争必须做出转型和改革,开拓市场。
3.3 虚拟化
机械制造技术的虚拟化意思是在生产过程中对产品进行模拟和检测。产品虚拟化技术检测的主要工作是检查产品加工的方式是否合理,从而保证产品的质量、优化生产的工艺、降低生产的成本,并且对产品的生产计划和产品的物流情况等等进行一系列的仿真。从而达到确保产品的生产周期,及时找到产品的生产缺陷的的效果。
3.4 自动化
机械制造技术的研究方向是自动化技术和系统集成技术,灵活技术的方面。自动化制造技术的发展方向是制造虚拟化,全球化,网络化。
3.5 绿色化
机械制造的绿色化是指在生产过程中实现绿色化,采用绿色的设计,选用绿色环保的原材料,使用绿色的制造设备和绿色的工艺与包装等等使产品也绿色化,这样的绿色产品在使用或者回收再利用时将十分有利于环境的保护与能源的有效利用。
4 结语
本文通过对我国机械制造技术的发展状况的探讨,得出了我国的机械制造技术需要进行创新的结论,这种创新要面向当今社会工业的发展,要符合我国和谐社会与新型工业化路子的发展趋势。而上文提出的全球化、绿色化、虚拟化、网络化、自动化的制造技术的创新将推动机械制造技术迈向更深远的发展。这种种创新型的发展趋势势必会加强全球的技术和科技的沟通与交流,我国要在机械制造技术上加强钻研与不断创新的精神,并市场为导向,合理的配置机械制造技术资源,以环保低碳为理念。
【参考文献】
随着现代科技的不断发展和创新,先进制造技术在机械制造业中的应用日渐普及,但是需要注意的时,现代人们对先进制造技术概念还缺少着一个统一的认识,从而也就形成了很多不必要的误区。先进制造技术的应用和发展,会对机械制造业的发展带来很大的促进作用。一方面,先进制造技术的技术理论,在机械制造业中得到具体应用和实现,能够促进机械制造业的快速发展;另一方面,机械制造业因为自身生存雪球,诸多新工艺和新技术的出现也能够让先进制造技术的理论得到丰富和发展,从而促使其应用范围得到进一步扩大,逐渐推广到其他制造领域中。
1 先进制造技术的概念分析
先进制造技术起始于二十世纪八十年代末,其是由美国学者结合当时美国制造业所遭遇的危机和机遇,通过全面、深刻的分析其在制造业中存在的一系列问题,对国民经济中制造业的地位和作用重新得到认识之后所提出的一种全新理念[1]。而随着现代计算机信息技术的快速发展,在很大程度上行促进了制造技术的快速发展,促使现代制造技术得到了进一步创新改革,相对于传统制造技术而言逐渐发生着重大改变,先进制造技术思想也就是在当下的社会局势下逐渐衍生。先进制造技术概念一经提出就获得了诸多国家的普遍认可,如日本、欧洲各国等,并结合此技术将一系列发展技术制定出来,以此来对先进制造技术的发展予以强有力的支持。近几年来,先进制造技术发展和应用的重要性和必要性在我国也逐渐得到了充分认识。
从当下理论界而言,尚海没有出现一个关于先进制造技术的公认的严格定义。而笔者认为先进制造技术属于一种技术群,其是以计算机技术为核心,对信息、草料以及能源和环保等高新技术和现代管理技术进行综合运用,然后将其运用到制造全过程,如产品设计、加工以及生产管理与销售等上的一种制造技术总称。先进制造技术的特点主要可划分为四种:第一,先进制造技术并不是某种具体技术,而是一种技术群,且这种技术群并不是始终一成不变的,而是具有一定的动态化。第二,先进制造技术不是一种只是指制造过程中的一种技术,而是在产品设计、制造、生产管理以及营销的所有制造过程中予以落实贯彻。第三,先进制造技术是一种技术群且具有着一定程度的综合性特征,其融入了诸多专业学科中的先进技术。第四,先进制造技术的核心在于计算机技术,其是以计算机技术为依据的一种先进技术。
2 先进制造技术在机械制造业中的应用
2.1 在产品设计开发过程中的应用
在机械制造过程中现代设计的思想和方法已经在机械产品的设计、开发等过程中得到了广泛应用,诸多现代设计方法和技术,如:绿色设计、计算机辅助设计、虚拟技术、可靠性设计以及并行工程等,促使传统设计思想和方法逐渐开始发展改变。从设计内容的角度上讲,传统机械产品设计的设计过程主要可分成三个层次,及方案、技术以及工艺设计,其设计的内容存在一定的局限性[2]。而现代设计的内容已经延伸到了产品制造的全过程的全面设计,如产品规划、制造、检验、销售以及维护和回收等。而从设计方法的角度上讲,传统设计的主要示结合所积累的经验、单一化的知识以及滞后的生产设计工具来实施,而现代设计则是在计算机辅助技术的基础上,以多种学科及技术手段为核心,让并行化、最优化以及精确化的设计过程得以实现。
2.2 产品制造是所衍生出来了一系列新工艺和新技术
机械制造工艺主要是指将原材料和半成品,加工制造成机械产品的一种方法和流程,在机械制造的整个过程中有着非常重要的作用。在其制造过程中,随着日渐渗透进来的先进制造技术,再加上生产的实际需求,已然衍生出来一系列全新工艺和技术。例如:在毛坯制造上,近几年来涌现出来了诸多高新技术,包括钢液精炼和保护成套技术、高效金属型铸造工艺及设备、新型焊接电源及控制技术以及激光焊接与切割技术等。从机械加工角度上来看,有精密加工、超精密加工技术,难加工材料的切削技术以及复杂型面的数控加工技术等。从热处理上看,有可控气氛热处理、真空热处理、激光表面合金化等先进技术。从自动化生产角度上看,机床数控技术、工业机器人、传感技术以及集成制造技术等已经得到了较为广泛的运用。这些应用技术,不仅能够让机械制造本身的需求得到有效满足,而且也能够对先进制造技术的体系发展和建设带来一定的支持作用。
2.3 先进制造技术让企业组织管理模式得到创新
在大批量生产模式下,企业组织管理模式大都是以功能专业化为主,通过对刚性生产线进行运用,让各个部门都能够严格执行自身的职责。而随着先进制造技术的渗透,促使现在制造业的生产模式正逐渐转变成中小批量生产模式,由此也就促使企业的组织和管理模式不得不进行针对性的创新和改革[3]。首先,使其从传统的顺序工作方式逐渐转变成并行工作方式;其次,从组织形式上功能划分部门的固定形式逐渐转变成小组组织下的动态、自主管理形式;第三,从金字塔式的多层次生产管理结构转变成扁平式网络机构;第四,从质量为主的竞争战略转变成迅速响应市场的竞争战略;最后,从以技术为核心转变成以人为本。
3 结语
综上所述,先进制造技术是制造技术领域中的一种创新和改革,其为制造技术的发展带来了新的机遇和挑战,为传统机械制造业输入了全新的生命力,进一步促进了诸多相关产业的快速、稳定、可持续发展。
参考文献: