【正文】 效果?？梢詾樵O(shè)計(jì)人員提供有關(guān)客戶的需求和改進(jìn)意見(jiàn)、組織生產(chǎn)特定結(jié)構(gòu)零件的成本核算、外購(gòu)件的成本、原材料信息、生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)狀況等，有利于更好的設(shè)計(jì)零件和產(chǎn)品。 ? 仿真模擬 高性能的 CAD系統(tǒng)可以真實(shí)地模擬產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)動(dòng)和變化過(guò)程，如機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、零件的加工、柔性制造系統(tǒng)的運(yùn)行，汽車、飛機(jī)的行駛過(guò)程等。 ? 1962年 MIT的 Sutherland提出了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲(chǔ)符號(hào)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為 CAD技術(shù)發(fā)展打下了理論基礎(chǔ)。 6. 反求工程 以先進(jìn)產(chǎn)品的實(shí)物或軟件（程序、圖樣、文件資料）作為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用現(xiàn)代工程 設(shè)計(jì)的相關(guān)理論與方法，進(jìn)行解剖、分析和研究，進(jìn)而開發(fā)出同類產(chǎn)品。廣泛用于零件和結(jié)構(gòu)的分析和計(jì)算中。 設(shè)計(jì)水平是衡量一個(gè)國(guó)家創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力的主要因素。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)使產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)建立在科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)之上。 ? 成組技術(shù)（ group technology GT）、全面質(zhì)量管 理（ total quality management TQM）、物料需求規(guī) 劃 (material requirement planning MRP)、即時(shí)生產(chǎn) （ JIT）、企業(yè)資源規(guī)劃（ ERP）等管理方法。 先進(jìn)制造技術(shù)分類 先進(jìn)制造技術(shù)涉及范圍廣、技術(shù)領(lǐng)域復(fù)雜，為了便于 掌握其基本體系和主要內(nèi)容，從制造技術(shù)的功能的角度， 分成 5大類： ? 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。 ? 2. 設(shè)計(jì)制造一體化技術(shù) CAD/CAM/CAE、數(shù)控技術(shù)（ NC）、并行工程（ CE）、虛擬制造（ VM）。 先進(jìn)制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。工 業(yè)化國(guó)家 60％－ 80％的社會(huì)財(cái)富靠制造業(yè)制造，制造業(yè)占國(guó)際貿(mào)易總 額 75％。第一章 緒論 制造業(yè)與制造技術(shù) 制造業(yè)是現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，包括機(jī)械裝備制造、電子產(chǎn) 品制造、非金屬制品制造、服裝、食品、玩具等等。所以制造業(yè)的水平代表一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力。分界線大 體可劃在 20世紀(jì) 50年代。 ? 3. 制造工藝與裝備 材料生產(chǎn)工藝與裝備、熱加工工藝與裝備、高速切削工藝與裝備、精密 /超精密與納米加工工藝與裝備、特種加工工藝與裝備。 隨著微電子技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)、機(jī)械制造、 優(yōu)化理論、人機(jī)工程等學(xué)科的發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的深 度、廣度大大拓展，出現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、 CAD、 CAPP、 CAA（計(jì)算機(jī)輔助裝配）、計(jì)算機(jī)輔助夾 具設(shè)計(jì)、反求工程、產(chǎn)品生命全周期設(shè)計(jì)、基于網(wǎng)絡(luò)的異 地設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)。 ? CIMS、并行工程（ CE）、精益生產(chǎn)（ LP）、敏捷 制造（ AM）、虛擬制造（ VM）、綠色制造（ GM），是 制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和管理科 學(xué)的各學(xué)科交叉。隨著微電子信息、材料、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)日新月異，新的設(shè)計(jì)理念不斷涌現(xiàn)、新設(shè)計(jì)方法不斷誕生。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 1. 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 用數(shù)學(xué)方法和系統(tǒng)工程方法對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析、決策，以獲取最優(yōu)解的方法。 3. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 運(yùn)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算及信息處理功能來(lái)完成設(shè)計(jì)工作，應(yīng)用最廣泛。 7. 綠色設(shè)計(jì) 將產(chǎn)品和環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)，充分考慮產(chǎn)品及其制造系統(tǒng)與環(huán)境相容性，做到對(duì)環(huán)境影 響最小。 ? 1970年美國(guó) Applicon公司推出完整的 CAD系統(tǒng)。幫助設(shè)計(jì)人員正確地進(jìn)行方案論證、產(chǎn)品選型、性能評(píng)估等。 2. 智能 CAD 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)與人工智能相結(jié)合，用于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行決策、分析和推理，更高效地進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。 5. 自動(dòng)繪圖 自動(dòng)繪制工程圖紙（效率高、質(zhì)量好）。 在概念設(shè)計(jì)階段，專家系統(tǒng)主要協(xié)助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行評(píng)價(jià)、選擇和決策，自動(dòng)生成設(shè)計(jì)方案。一般有一定的范圍，需要評(píng)價(jià)和選擇，有時(shí)需要人工判斷。 CAD技術(shù)的發(fā)展 隨著 CAD自身和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展， CAD技術(shù)正朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的方向發(fā)展。例如，可以只在個(gè)別工作站上配備某些昂貴的軟硬件，其它工作站可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)用，不需要每個(gè)工作站上都具備齊全的資源。 傳統(tǒng)的 CAD系統(tǒng)缺乏綜合和選擇能力，用戶使用時(shí)，需要具備較高的專業(yè)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，為此人們研制了人工智能專家系統(tǒng)。 CAPP的一般過(guò)程是通過(guò)向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件。 創(chuàng)成式方法工作原理圖 輸入零件形狀及其它信息 零件特征分析分解 工藝設(shè)計(jì)、分析和邏輯決策 工藝設(shè)計(jì)結(jié)果的信息存儲(chǔ) 輸出工藝規(guī)程 數(shù)據(jù)庫(kù) 其它應(yīng)用程序 ③ ．人工智能 應(yīng)用人工智能技術(shù)形成的 CAPP專家系統(tǒng)。 專家系統(tǒng)方法工作原理圖 用戶 系統(tǒng)用戶界面 解釋與推理系統(tǒng) 推理機(jī) 推理 控制 專家 知識(shí)采集系統(tǒng) 知識(shí)庫(kù) 規(guī)則 事實(shí) ．全生命周期設(shè)計(jì) 1．全生命周期設(shè)計(jì) 全生命周期設(shè)計(jì)技術(shù)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的重要內(nèi)容。 ②開放性：全生命周期設(shè)計(jì)涉及的人和領(lǐng)域復(fù) 雜，因此設(shè)計(jì)方案建立在開放的基 礎(chǔ)上。 ①并行設(shè)計(jì)的提出 傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程是： 市場(chǎng)調(diào)研 產(chǎn)品計(jì)劃 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 試制樣機(jī) 修改設(shè)計(jì) 工藝準(zhǔn)備 正式投產(chǎn) ? 缺點(diǎn)： 設(shè)計(jì)階段不能及早發(fā)現(xiàn)制造過(guò)程中和后續(xù)環(huán)節(jié)的問(wèn)題，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，需要重新修改設(shè)計(jì)，后續(xù)階段和與設(shè)計(jì)相關(guān)的環(huán)節(jié)也要隨之改變。在并行設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品開發(fā)的各項(xiàng)活動(dòng)盡可能在時(shí)間上平行進(jìn)行。 ．綠色設(shè)計(jì) 1．綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）材料選擇：不僅考慮產(chǎn)品的使用和性能，而且考慮其對(duì)環(huán)境的影響?；厥諆r(jià)值大小，回收處理方法和相關(guān)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)材料資源和能源利用的最大化和對(duì)環(huán)境污染最小。材料加工過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響，材料報(bào)廢對(duì)環(huán)境環(huán)境的影響。 ? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：結(jié)構(gòu)具有應(yīng)用的功能，良好的工藝性，同時(shí)滿足易于拆卸和回收。 （ 1）基本要求： ? 在設(shè)計(jì)理念上采用合適的能源供給方式 ? 在滿足功能的前提下，盡量減小能量消耗 ? 充分預(yù)見(jiàn)各環(huán)節(jié)的能量消耗形式，尋求合理、高效、經(jīng)濟(jì)的回收和再利用方法 ? 使產(chǎn)品加工過(guò)程能量消耗最少 （ 2）發(fā)展趨勢(shì) ? 對(duì)可用的新能源建立與設(shè)計(jì)相結(jié)合的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。其基本準(zhǔn)則： ? （ 1）拆卸工作量少 包括零件合并原則，減少零件所用種類，材料相容性原則和有害材料集成原則。 避免將易老化、易腐蝕的材料與需要拆卸、回收的材料零件組合，防止要拆卸回收的零件被腐蝕。 ? 成形加工：鑄造、粉末冶金、塑料成型。 ? 超高速加工的切削速度為普通的切削的 10倍。 柔性主軸及其軸承的彈性支撐技術(shù)，潤(rùn)滑與冷卻。目前開發(fā)出一種使用鈮的永磁電機(jī)，其效率高，功率大，扭矩大，易于對(duì)使用中產(chǎn)生的溫升在線控制，冷卻簡(jiǎn)單，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，所以有可能取代感應(yīng)式集成主軸電動(dòng)機(jī)。潤(rùn)滑方式為油脂潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑。此外，液體靜壓軸承的油膜阻尼大，動(dòng)態(tài)剛度高，適合于銑削的斷續(xù)切削過(guò)程。 ? 缺點(diǎn)：承載能力低，維護(hù)費(fèi)用高 ? 磁懸浮高速主軸 磁浮主軸的轉(zhuǎn)子由兩個(gè)徑向和兩個(gè)軸向軸承支撐，轉(zhuǎn)子與支撐間隙一般在 。 ②超高速加工進(jìn)給單元制造技術(shù) ? 關(guān)鍵技術(shù) 超高速加工進(jìn)給單元是超高速加工機(jī)床的重要組成部分。 ? 超高速進(jìn)給單元的技術(shù)指標(biāo) 滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：進(jìn)給速度達(dá) 60m/min 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)：進(jìn)給速度達(dá) 200m/min 由于直線電機(jī)與滑臺(tái)連在一起，無(wú)間隙， 慣性小，剛度大而無(wú)磨損。 （ e）行程長(zhǎng)度不受限制 （ f ）噪聲低（取消了絲杠等傳動(dòng)） （ g）效率高（無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)） ③ 超高速加工刀具和磨具 PCD、 CBN、 Si3N涂層刀具、 TiN、TiAlN等 （ 1） 概述 超精密加工指尺寸精度 ～， Ra： ～ ，包括：金剛石刀具超精密車削、超精密磨料加工、超精密特種加工和復(fù)合加工、超精密測(cè)量。 （ 3）超精密磨削和磨料加工 ? 超精密砂輪磨削技術(shù)： 加工精度 ，表面粗糙度 砂輪， CBN磨料，砂輪線速度 60m/s以上， 工件 進(jìn)給速度 5m/min以上 ? 超精密砂帶磨削技術(shù)： 切削速度 35m/min，表面粗糙度 ? 雙端面精密磨削技術(shù)： 為平面磨削，工件既公轉(zhuǎn)又自傳，磨料粒度 3000～ 8000，用于磁盤基片等零件的超精密加 工。 ? 超精密研磨與拋光技術(shù) （ a）超精密研磨技術(shù) 精度 ， Ra≤ 用于：塊規(guī)、球面空氣軸承、半導(dǎo)體硅 片、光學(xué)鏡頭。 Fe2＋ 與 OH－ 化合形成氧化亞鐵（綠色絮狀物） Fe2＋ ＋ 2OH－ ＝ Fe(OH)2 Fe(OH)2被空氣中的 O2氧化成氫氧化鐵黃褐色沉淀物 4Fe(OH)2＋ 2H2O＋ O2＝ 4Fe(OH)3 陰極上可能發(fā)生的反應(yīng) 2H＋ ＋ 2e H2 E= Na＋ ＋ e Na E= 據(jù)電極反應(yīng)原理，在陰極上電極電位最高的物質(zhì)先反應(yīng)，因此，在陰極上全析出氫氣 。 電化學(xué)機(jī)械拋光軋輥 f. ELID磨削 砂輪在線修整工藝 Ⅱ 超聲波加工 a. 原理 利用工具端面做超聲振動(dòng)，通過(guò)磨料懸浮工作液加工硬脆材料 超聲波 ，縱波。 b. 應(yīng)用 ? 打孔 ? 切割 ? 焊接 ? 熱處理 Ⅳ 電子束加工 a. 電子槍系統(tǒng) 獲得電子束包括發(fā)射陰極，控制柵極和加速陽(yáng)極 b．真空系統(tǒng) 維持 － 2～ － 4Pa c. 控制系統(tǒng)和電源 控制系統(tǒng)包括： 束流聚焦控制 —— 提高電子束的能量（電磁 透鏡） 束流位置 —— 改變電子束方向（磁偏轉(zhuǎn)） 束流強(qiáng)度 工作臺(tái)移動(dòng) d. 應(yīng)用 ?打孔，加工玻璃、陶瓷、寶石 ?噴絲頭異形孔（直徑 ～ ） ? 光刻 ? 彎孔 Ⅴ 離子束加工 灼熱的燈絲發(fā)射電子，在陽(yáng)極的作用下向下運(yùn)動(dòng)。 應(yīng)用 ? 刻蝕 ? 粒子注入加工 4．快速成型制造技術(shù)（ RP） （ 1）概述 RP技術(shù)是制造技術(shù)領(lǐng)域的革命性進(jìn)展，可以與數(shù)控技術(shù)相比， RP綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、 CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)，可以自動(dòng)、直接、快速精確低將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定功能的原型或零件。 制造自動(dòng)化技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中重要的組成部分。 ① 形式 :通過(guò)制造系統(tǒng) ?代替人的體力勞動(dòng) ?代替或輔助人的腦力勞動(dòng) ?實(shí)現(xiàn)人、機(jī)器及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié) 調(diào)、管理、控制和優(yōu)化 167。 指產(chǎn)品的整個(gè)制造周期具備敏捷性和主動(dòng)的綜合應(yīng)變能力。 ③ 虛擬化 : 基于數(shù)字化技術(shù) 主要包括 :虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬產(chǎn)品開發(fā) 虛擬制造、虛擬企業(yè) 制造虛擬化以制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)支持的系統(tǒng)建模技術(shù)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、并