【正文】 第一章 概述 一、先進制造技術的內涵 信息技術、 現(xiàn)代管理技術 應用于 產品設計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程 實現(xiàn) 優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產 提高對動態(tài)多變的市場的適應能力和競爭力 達到 工業(yè)設計是藝術與技術 、 科學與美學的結合 。 工業(yè)設計與制造技術的發(fā)展相輔相成 。 工業(yè)設計依托高水平的制造技術 ， 新技術的涌現(xiàn)促進了設計風格的變化 ， 而工業(yè)設計也賦予了技術一種視覺形式 ，創(chuàng)造了嶄新的現(xiàn)代生活方式 ， 并提供了一系列表現(xiàn)現(xiàn)代化確切含義的符號 。 二、工業(yè)設計與先進制造技術的關系 三、產品開發(fā)戰(zhàn)略的演變： 60年代 : “如何做得更多”。 70年代 : “如何做得更便宜”。 80年代：“如何做得更好”。 90年代：“做得更快”。 四 、現(xiàn)代工業(yè)產品制造技術的發(fā)展趨勢 “數(shù)” “精” “極” “快” “集” “網(wǎng)” “智” “綠” 數(shù)字化 精密化 極端化 快速化 集成化 網(wǎng)絡化 智能化 綠色化 “數(shù)”：數(shù)字化制造 數(shù)字化制造是指將數(shù)字化技術用于產品的制造過程，通過信息建模和信息處理來改進制造過程，提高制造效率和產品質量，降低制造成本所涉及的一系列活動的總稱 。 制造信息的數(shù)字化，將實現(xiàn) CAD／ CAPP／CAM／ CAE的一體化，使產品向無圖紙制造方向發(fā)展。 數(shù)字化制造 數(shù)字化制造使產品設計制造由部分定量、部分經(jīng)驗、定性化逐步轉向全面數(shù)字定量化，例如，產品信息的數(shù)字化表示、制造過程的建模與仿真、數(shù)字樣機技術、智能數(shù)控技術等。 將數(shù)字技術用于制造過程，可大大提高制造過程的柔性和加工過程的集成性，從而提高制造過程的質量和效率。 三維掃描、 CAD、 CAE、 CAM等的集成。 “精”：精密化制造 精密制造技術是指零件毛坯成形后余量小或無余量、零件毛坯加工后精度達亞微米級的生產技術總稱。 一般認為： 空間， 100nm1000nm為亞微米體系。 “精”：精密化制造（微納米級） 20世紀初，超精密加工的誤差是 10微米，30年代達 1微米， 50年代達 ， 70至 80年代達 ，至今達 ，即 1納米。 “極” ：極端化制造 極端制造是指在極端條件下，制造極端尺度或極高功能的器件和功能系統(tǒng)，集中表現(xiàn)在微細制造、超精密制造、巨系統(tǒng)制造等方面。 在幾何形體上，極大、極小、極厚、極薄、極平、極柔、極圓、極方以及奇形怪狀；在物理性能上，極高硬度、極高塑性、極大彈性、極大脆性、極強磁性、極強輻射性、極強腐蝕性，奇性怪能 。 美國賴斯大學的科學家 2023年利用納米技術制造出了世界上最小汽車。 極端制造（納米技術） 極端性能 噴墨打印時加熱器在十萬分之一秒內升溫至三百多度，使噴嘴內形成約100大氣壓。由此從噴嘴中噴出直徑為 1微米、體積為 4微微升（最小墨滴量僅為 ）的墨滴，速度每秒 24000滴 每個噴嘴的直徑只有 1微米，相當于一根頭發(fā)的 1/70。 “智”：智能化制造 所謂智能制造系統(tǒng)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。 “智”：智能化制造 智能制造技術的宗旨在于通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動，以實現(xiàn)制造過程的優(yōu)化。 將智能技術注入先進制造技術和產品，可使之具有智慧，能部分代替人的腦力勞動。 “網(wǎng)”：網(wǎng)絡化制造 網(wǎng)絡化制造是以覆蓋全球的計算機網(wǎng)絡為基礎，通過數(shù)字化、信息化技術的引入，實現(xiàn)制造過程相關資源跨地域、跨行業(yè)的互通和共享，促進企業(yè)間動態(tài)、高效的協(xié)作互動，形成眾多企業(yè)共享信息化資源的新機制，達到降低成本，提高效率，增強競爭力的一種制造模式。 網(wǎng)絡化制造 特點： (1) 制造環(huán)境內部的網(wǎng)絡化，實現(xiàn)制造過程的集成 。（ 制造、裝配、檢測等的 集成） (2) 制造環(huán)境與整個制造企業(yè)的網(wǎng)絡化，實現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)中工程設計、管理信息系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的集成 。（結構、設計、維修、回收等的集成） (3) 企業(yè)與企業(yè)間的網(wǎng)絡化，實現(xiàn)企業(yè)間的資源共享、組合與優(yōu)化利用。 (4) 通過網(wǎng)絡，實現(xiàn)異地制造。 “集”：集成化制造 “集成化”是技術的集成，是管理的集成，是技術與管理的集成?，F(xiàn)代的制造技術就是集成的技術，先進制造技術就是制造技術、信息技術、管理科學與有關科學技術的集成。 “快”：敏捷化制造 即指對市場的快速響應，對生產的快速重組，這兩個快速必然要求生產模式有高度柔性與高度敏捷性 ． 敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟、快速成型技術、快速模具技術等。 綠色制造 “綠”：綠色制造 又稱清潔制造，其目標是使產品從設計、生產、運輸?shù)綀髲U處理的全過程對環(huán)境的負面影響達到最小” .其內涵是產品生命周期的全過程均具有綠色性。 我國改革開放取得巨大成就，保持著世界上最快的經(jīng)濟發(fā)展速度，但是仍然沿襲著粗放型的經(jīng)濟增長模式。例如近年我國年 GDP約占全世界 GDP的 4%。但各類資源消費總量約合 50億噸。其中鋼鐵、煤炭、水泥分別占全世界總消費量的 30%、31%和 40%。 綠色制造 當今的設計與制造已上升到對人類生存環(huán)境的關心，綠色設計與制造將作為新的規(guī)范。 《歐盟報廢電子電氣設備指令》從 2023年 8月 13日正式實施。“指令”要求生產商負責回收、處理進入歐盟市場的廢棄機電產品，并在投放市場的產品上加貼回收標志。歐盟將據(jù)此對進入當?shù)厥袌龅臋C電產品額外征收回收費用?！稓W盟電子電機設備中危害物質禁用指令》則要求 2023年 7月 1日以后投放歐盟市場的電器和電子產品不得含有鉛、汞、鎘等 6種有害物質。 綠色設計與制造 回收費讓成本漲一成 ，冰箱最高回收費用為20歐元 /件、洗衣機和空調的回收費用為 10歐元 /件、微波爐的回收費用為 5歐元 /件、其他小家電的回收費用為 1歐元 /件。 對于當前平均利潤不足 10%的家電出口企業(yè)來說 ，這就意味著中小家電企業(yè)將面臨新一輪“洗牌”。 如： 制造水壺、咖啡壺、面包機等用的含鉛焊錫材料只要 110— 120元，但無鉛焊錫材料成本則達到 250— 260元。 第二章 快速成型技術 （也稱 RPM技術，即 Rapid Prototype Manufac turing Technology) 應掌握的知識： ?零件成型的方法。 ?快速成型的發(fā)展歷程。 ?快速成型的特點。 ?光固化技術（ SLA）、層狀實體制造技術（ LOM）的特點、工藝過程和應用。 一、快速成型技術產生的背景 快速成型技術的產生是由于從 20世紀末開始，消費需求日益?zhèn)€性化、多樣化，產品更新加速，開發(fā)周期、生產周期縮短，快速響應市場需求已成為企業(yè)的重要走向。市場需要一種更快的方式推出產品原型（樣機）， RP技術應運而生。 二、 快速成型技術的發(fā)展 快速成型制造技術 20世紀 80年代起源于日本，很快發(fā)展到美國和西歐。 1988年，美國 3DSistems公司首次推出了商業(yè)化的快速原型制造設備。之后于上世紀 90年代逐漸在美國、日本等發(fā)達國家普及。 中國于 1993年首次發(fā)表了快速原型技術的文章，同年于北京首次展出我國自己設計制造的快速原型制造設備。清華大學、西安交大、華中科技大學、北京隆源公司等率先開展了快速原型制造技術的研究與應用工作。 國內快速原型技術發(fā)展狀況： 三、快速成型方法與其它成型方法的比較 去除成型 受迫成型 添加成型 零件的成型方法： 去除成型 ：以切削加工和特種加工在毛胚上去除多余材 料獲得零件。 方法有： 特點：成型周期長、材料浪費大。 受迫成型 ：利用材料的塑性，將半固化的流 體材料通過模具或壓力的作用成 型零件。 方法有：注塑、壓鑄、吸塑、擠塑等。 特點：材料利用率高，但產生變形的能 量消耗較大，內部結構復雜的零 件制造困難。 采用材料添加的方法分層制造零件，能成型復雜零件，材料利用率高。 快速成型技術屬于添加成型（或增材成型）。 添加成型（增材成型）： 采用 “ 分層制造，逐層疊加 ”的方法， 即將一個復雜的三維實體離散成一系列二維層片的加工，是一種降維制造，極大降低了加工難度，易以成型結構復雜的零件。 快速成型技術的 加工方法 ： 四 快速成型流程： 借助計算機輔助設計或實體反求方法 機電集成系統(tǒng) 數(shù)字化模型 采集并建立 傳給 材料的堆砌成型，再經(jīng)必要的處理，達到快速、準確地制作原型的方法。 五、快速成型技術的特點 1 制造快速。達到幾小時或幾十小時一件的速度。開辟了不用刀具、模具生產原型或零件的新途徑。加工時間為傳統(tǒng)工藝的 1030% 。 2 高度柔性。 快速成型系統(tǒng)是真正的數(shù)字化制造系統(tǒng) ,沒有工裝夾具 ,系統(tǒng)不做任何改變和調整即可完成不同零件的加工。 3 不受零件形狀限制。由于是逐層進行材料堆砌成型，不存在能否脫模的問題，零件制造周期和制造成本與零件的形狀和復雜度無關 ,而只與其凈體積有關。 4 可選材料廣泛。可采用樹脂類、塑料類原料，紙類、石蠟、陶瓷、纖維等。 5 經(jīng)濟效益突出 降低了小比量生產的周期和成本，無刀具、夾具磨損，無振動、噪聲、沒有或極少下腳料、是較為環(huán)保的制造技術。同時減少了對熟練工人的需求。成本為傳統(tǒng)工藝的 2035% 。 六、快速成型技術的分類 光固化技術（ SLA） 層狀實體制造技術（ LOM） 選擇性激光燒結技術（ SLS） 熔融沉積制造技術（ FDM） 三維噴涂粘接技術（ 3DP） 目前快速成型技術已有數(shù)十種方法 ，新的工藝還在不斷涌現(xiàn)，較為成熟和常用的方法有： （一）光固化成型技術（ SLA技術） 也稱立體光刻成型，或立體印刷技術，英文名稱為Stereo Lithography Apparatus,簡稱 SLA技術。 1988年由美國 3D Systems公司推出第一臺商業(yè)化光固化成型機。 光固化成型技術是最早發(fā)展起來的快速成型技術，對其研究較多，是快速成型技術中發(fā)展最成熟、應用最為廣泛的一種工藝方法 ,較高的成型精度是該技術得以發(fā)展的有力保證。 SLA所用材料： 液態(tài)光敏樹脂。 1 光固化成型的基本原理和工藝過程： (1)液槽中剩滿液態(tài)光敏樹脂，激光器發(fā)出的紫外光束在控制系統(tǒng)的控制下按零件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進行逐點掃描 . (2)被掃描區(qū)域的樹脂薄層產生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層。 (3)一層固化后，工作臺下移一個層厚的距離，以使在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)光敏樹脂，然后刮板將粘度較大的樹脂液面刮平，進行下一層的掃描加工