【正文】 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 1 第一章 緒論 機械制造業(yè)的發(fā)展前景 機械制造業(yè)作為一個傳統(tǒng)的領域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實踐經(jīng)驗，但隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個方面的個性化需求越加強烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎工業(yè)的機械制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。 全套圖紙，加 153893706 先進制造技術這個概念的提出為機械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。雖然這個名詞沒有確定的定義，但目前公認的認識是：先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用 于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術經(jīng)濟效果的制造技術的總稱。它具有如下一些特點： 1． 從以技術為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術的發(fā)展更加符合人類社會的需要。 2． 從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮。 3． 從金字塔的多層管理結(jié)構向扁平的網(wǎng)絡化結(jié)構轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)。 4． 從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 2 5． 從按照功能劃分部門的固定組織形 式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。 6． 機械制造技術的發(fā)展趨勢可以概括為：（ 1）機械制造自動化。（ 2）精密工程。（ 3）傳統(tǒng)加工方法的改進與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。 下面對自動化技術給予論述和展望。 機械制造自動化技術始終是機械制造中最活躍的一個研究領域。也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場競爭的主要手段。機械制造自動化技術自本世紀 20 年代出現(xiàn)以來，經(jīng)歷了三個階段，即剛性自動化、柔性自動化和綜合自動化。綜合自動化常常與計算機輔助制造、計算集成制造等概念相聯(lián)系，它是制造技術、控制技術、現(xiàn)代管理技術和信息 技術的綜合，旨在全面提高制造企業(yè)的勞動生產(chǎn)率和對市場的響應速度。 一、 集成化 計算機集成制造（ CIMS）被認為是 21 世紀制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。 CIMS 作為一個由若干個相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通?？蓜澐譃?5 部分： 1． 工程技術信息分系統(tǒng) 包括計算機輔助設計（ CAD），計算機輔助工程分析（ CAE），計算機輔助工藝過程設計（ CAPP），計算機輔助工裝設計（ CATD）數(shù)控程序編制（ NCP）等。 2． 管理信息分系統(tǒng)（ MIS） 包括經(jīng)營管理（ BM），生產(chǎn)管理（ PM），物料管理（ MM），人事管理（ LM） ，財務管理（ FM）等。 3． 制造自動化分系統(tǒng)（ MAS） 包括各種自動化設備和系統(tǒng)，如計算機數(shù)控（ CNC），加工中心（ MC），柔性制造單元（ FMS），工業(yè)機器人（ Robot），自動裝配（ AA）等。 4． 質(zhì)量信息分系統(tǒng) 包括計算機輔助檢測（ CAI），計算機輔助測試（ CAT），計算機輔助質(zhì)量控制（ CAQC），三坐標測量機（ CMM）等。 5． 計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)（ Network amp。 DB） 它是一個支持系統(tǒng)，用于將上述幾個分系統(tǒng)聯(lián)系起來，以實現(xiàn)各分系統(tǒng)的集成。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 3 二、 智能化 智能制造系統(tǒng)可被理 解為由智能機械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過程中能進行智能活動，如分析、推理、判斷、構思、決策等。 在智能系統(tǒng)中， “智能 ”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的 “軟 ”特性（適應性和友好性）。在設計和制造過程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對于人，智能制造強調(diào)安全性和友好性；對于環(huán)境，要求作到無污染，省能源和資源充分回收；對于社會，提倡合理協(xié)作與競爭。 三、 敏捷化 敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需 求作出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業(yè)的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。 實現(xiàn)敏捷制造的技術基礎包括： 1． 大范圍的通訊基礎結(jié)構，要求在全國范圍內(nèi)建立工廠信息網(wǎng)絡和準時信息系統(tǒng)（ JustInTimeInformation）。 2． 柔性化、模塊化的產(chǎn)品設計方法。 3． 高柔性、模塊化、可伸縮的制造 系統(tǒng)。 4． 為定單而設計、制造的生產(chǎn)方式。 5． 基于任務的組織與管理。 6． 基于信任的雇傭關系。 四、 虛擬化 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 4 “虛擬制造 ”的概念于 20 世紀 90 年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計算機仿真技術為基礎，集現(xiàn)代制造工藝、計算機圖形學、信息技術、并行工程、人工智能、多媒體技術等高新技術為一體，是一項由多學科知識形成的綜合系統(tǒng)技術。虛擬制造利用信息技術、仿真計算機技術對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預防的措施，從而達到產(chǎn)品一 次性制造成功，來達到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的。 五、 清潔化 清潔生產(chǎn)是指：將綜合預防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，以便減少對人類和環(huán)境的風險。 清潔生產(chǎn)的兩個基本目標是資源的綜合利用和環(huán)境保護。對生產(chǎn)過程而言，清潔生產(chǎn)要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺資源，二次能源和再生資源的利用，改進工藝及設備，并將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開生產(chǎn)過程之前。對于產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)覆蓋構成產(chǎn)品整個生命周期的各個階 段，即從原材料的提取到產(chǎn)品的最終處理，包括產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)、包裝、運輸、流通、銷售及報廢等，合理利用資源，并最大限度地減少對人類和環(huán)境的不利影響。 綜上所述，機械制造業(yè)的發(fā)展方向是將傳統(tǒng)的制造技術與現(xiàn)代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術進行有機的結(jié)合，通過計算機技術是企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期 中有關的組織、經(jīng)營、管理和技術有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化達到產(chǎn)品上市快、服務好、質(zhì)量優(yōu)成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，是企業(yè)在激烈的市場競爭中 立于不敗之地。 從目前國民經(jīng)濟發(fā)展的總體態(tài)勢和機械工業(yè)的增長潛力看，機械工業(yè)發(fā)展既面臨挑，又有許多機遇。據(jù)分析，主要行業(yè)走勢大體如下 : 農(nóng)機行業(yè)：由于國家繼續(xù)加強對農(nóng)業(yè)的投入和農(nóng)產(chǎn)品收購的順價政策實行，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 5 預計大型農(nóng)機產(chǎn)品生產(chǎn)降幅將明顯降低，農(nóng)業(yè)運輸機械將保持適度增長，一些小型、專用農(nóng)機具市場需求將保持平穩(wěn)。但受農(nóng)民收入增長減慢和收入分流等因素的影響，預計農(nóng)機生產(chǎn)低速增長的狀態(tài)不可能扭轉(zhuǎn)。 工程機械行業(yè)：預計隨著國家對鐵道、公路、機場、碼頭和城市公用基礎設施等項目投資力度的加強，國內(nèi)市場對工程機械產(chǎn)品 的市場需求會有所改善。雖然今年企業(yè)生產(chǎn)漲幅會比去年有所降低，但全年工程機械行業(yè)仍將保持適度增長。 儀器儀表行業(yè)：從目前主要儀表產(chǎn)品的發(fā)展前景看，預計投資類儀表的市場需求會有所好轉(zhuǎn)，受住房制度改革的推動，預計各種水表、電表需求將逐漸趨穩(wěn)，光學儀器和消費類儀表將能夠繼續(xù)保持目前的增長態(tài)勢，全年生產(chǎn)增長將在 5%左右。 石化通用行業(yè)：由于石油化工通用設備行業(yè)的產(chǎn)品多系量大面廣的輔機制造，盡管今年以來這個行業(yè)生產(chǎn)增幅逐月回落，但與其它機械制造行業(yè)比仍是基本適度的。從主要產(chǎn)品情況看，受海上石油發(fā)展的影響，石油鉆 采、煉油化工設備保持一定增長；氣體壓縮機、高中壓閥門生產(chǎn)與化肥行業(yè)生產(chǎn)不景氣有關，降幅都較大。從目前相關行業(yè)發(fā)展前景看，今后石化通用行業(yè)情況會有轉(zhuǎn)機，生產(chǎn)增長會有所恢復，尤其是國家加大對年產(chǎn) 30 萬噸及以上合成氨、 48 萬噸及以上尿素、 30 萬噸及以上乙烯成套設備等的技術改造會促進需求的平穩(wěn)增長。 電工電器行業(yè)：從目前電工行業(yè)經(jīng)濟運行狀況看，行業(yè)經(jīng)濟形勢將進一步趨好，尤其是國家決定新建電廠和改造老廠所需的 60 萬千瓦以下的火電機組將采用國產(chǎn)設備。加強中低壓凝汽式機組、老機組和重點主力機組， 3 年內(nèi)停運和報廢 1000 萬千瓦中低壓小火電機組。集中資金加快電網(wǎng)特別是城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)的建設與改造等措施，無疑會促進電工行業(yè)的發(fā)展。同時，也應看到，由于電工行業(yè)一些大型主機廠資金供應受三角債困擾特別嚴重，這對下一步電工企業(yè)的正常生產(chǎn)運行會造成不利影響 本文介紹了 21 世紀的先進制造模式，闡述了機械制造發(fā)展的精密化、自動化、信患化、柔性化、集成化和智能化趨勢，在分析了我國機械制造發(fā)展存在的差距的基礎上，提出了我國機械制造發(fā)展發(fā)展策略。隨著科學技術的飛速發(fā)展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造食業(yè)開始將大量的人力、財力和物力投入劍先進 的制造技術和先進的制造模式的研究和實施策略之中。改革開放 30 年，我內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 6 國制造科學技術有日新月異的變化和發(fā)展，確立了社會主義市場經(jīng)濟體制，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接 21 世紀的挑戰(zhàn)，必須認清制造技術的發(fā)展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產(chǎn)品上質(zhì)量、上效率、上品種和上水平。 先進的制造模式 機械制造業(yè)發(fā)展趨勢表明，只有采用先進的制造技術并能實施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢。制造模式足指企業(yè)體制、經(jīng)營、管理、生產(chǎn)組織和技術系統(tǒng)的形態(tài)和運作模式。 敏捷制造與虛擬制造 美國通用汽車公司與里海大學于 1988 年提出了敏捷制造 (AM)， AM是在不可預測的持續(xù)變化的競爭環(huán)境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產(chǎn)品和服務驅(qū)動市場作出迅速響應的生產(chǎn)模式。 AM 的特征是： ①企業(yè)間聯(lián)作集成。充分發(fā)揮各企業(yè)的長處，針對限定市場的目標要求共同合作完成任務。 ②具有高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業(yè)對市場要求迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)和能實現(xiàn)產(chǎn)品多品種變批量的快速制造。 ③充分發(fā)揮人的作用，不斷提高企業(yè)職工素質(zhì)和教育水平，優(yōu)化人機功能分配。 虛擬制造 (VM)是國際上提出的新概念。 VM 與 AM 聯(lián)系密切。 VM 的特征是： 當市場新的機遇出現(xiàn)時，組織幾個有關公司聯(lián)作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協(xié)調(diào)工作。在運行之前必須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調(diào)運行，以及投產(chǎn)后的效益和風險進行評估，這種聯(lián)作公司稱虛擬公司。虛擬公司通過虛擬制造系統(tǒng)運行。因此研究開發(fā)虛擬制造技術 (VMT)和虛擬制造系統(tǒng)(VMS)意義重大，美國稱 AM 為 2l 世紀制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。 集成制造與智能制造 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 7 美國哈林頓博士在《計算機和集成制造》一書中提出計算機和集成制造 (CIM)的概念。集成制造的核心內(nèi)容是 ：制造企業(yè)從市場預測、產(chǎn)品設計、加工制造、經(jīng)營管理克至售后服務是一個不可分割的整體，需要統(tǒng)籌考慮。整個制造過程的實質(zhì)是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產(chǎn)的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)。集成是 CIM 的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術集成和功能集成，計算機是集成的工具，計算機和輔助各單元技術是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關鍵。集成的目的在于制造企業(yè)組織結(jié)構和運行方式的合理化和最優(yōu)化，以提高今業(yè)對市場變化的動態(tài)響應速度，并追求最高整體效益和長期效益。 智能制造 (IM)是 美國出版研究 IM 和 IMS 書籍中首先提出的。它的特征是：在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)的高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展。制造智能的目的是：通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺和機器人控制對制造工人的技能與人類專家知識進行建模，以使智能機器能夠在沒有人干預的情況下進行小批量生產(chǎn)。 綠色制造 (1)綠色制造的定義 綠色制造又 稱環(huán)境意識制造和面向環(huán)境的制造等。即綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式。其目標是使得產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的全生命周期中，廢棄物和有害排放物最小，對環(huán)境的負面影響最小，對健康無害，資源利用率最高，使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益更高。 (2)綠色制造的體系構造 包括兩個目標，即資源優(yōu)化利用和環(huán)境保護；三相基本內(nèi)容，即綠色材料、綠色能源和綠色生產(chǎn)過程中制造出綠色產(chǎn)品；兩個層次的全過程控制，即指在物料轉(zhuǎn)化過程和產(chǎn)品全生命周期過程 (包括構思、設計、制造、裝配、包裝、運輸、銷售、服務、報 廢、回收環(huán)節(jié) )中，充分考慮資源和環(huán)境問題，實現(xiàn)最大限度地優(yōu)化利用資源和減少環(huán)境污染。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 8 機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢 先進的制造業(yè)是將物料、能源、