【正文】 市場(chǎng)需求及產(chǎn)品 （ 1） 智能機(jī)床 （ 2） 智能成形制造設(shè)備 （ 3）特種智能制造設(shè)備 （ 4）智能機(jī)器人 （ 5）智能工程機(jī)械一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 2）性能預(yù)測(cè)和智能維護(hù)技術(shù) 內(nèi) 容 ：刀具磨損情況、機(jī)床故障狀態(tài)、振動(dòng)狀態(tài)、精度退化狀態(tài)等。 研究目標(biāo) ：? 研究工藝系統(tǒng)和子系統(tǒng)間的復(fù)雜界面行為和耦合關(guān)系，建立工藝系統(tǒng)和作業(yè)環(huán)境的集成數(shù)學(xué)模型和標(biāo)定方法； ? 建立面向典型行業(yè)的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)和工藝知識(shí)庫(kù)，完善機(jī)床、機(jī)器人、工程機(jī)械模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)工藝優(yōu)化；? 完善專家經(jīng)驗(yàn)與計(jì)算智能的融合，建立規(guī)劃與編程的智能推理和決策方法。4）智能數(shù)控系統(tǒng)與智能數(shù)控驅(qū)動(dòng)技術(shù) 內(nèi) 容 ：數(shù)控功能的提高，如視覺(jué)伺服功能、力反饋與力 /位反饋混合控制功能、振動(dòng)控制功能、負(fù)荷控制功能、質(zhì)量調(diào)控功能、伺服參數(shù)和插補(bǔ)參數(shù)自調(diào)整功能、各種誤差補(bǔ)償功能等。2023年 智 能 制 造 系 統(tǒng) 技 術(shù)目標(biāo)：智能決策、智能調(diào)度、智能管控智能制造執(zhí)行技術(shù)、企業(yè)智能管控技術(shù)、智能儀表 /執(zhí)行器技術(shù)FCS與智能控制技術(shù)目標(biāo)：可重構(gòu)、自組織、協(xié)調(diào)優(yōu)化建模與自組織技術(shù)、智能供應(yīng)鏈管理、全生產(chǎn)線的在線協(xié)調(diào) 優(yōu)化控制技術(shù)2023年 2030年一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 智能制造服務(wù)技術(shù) 它包括如下特征： （ 1）敏捷制造是信息時(shí)代最有競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)模式。 Advanced Manufacturing Technology 敏捷制造的內(nèi)涵 敏捷制造模式的創(chuàng)立人認(rèn)為，隨著生活水平的日趨提高，對(duì)產(chǎn)品的需求和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)從質(zhì)量、價(jià)格、功能轉(zhuǎn)變?yōu)樽疃探回浧凇⒆畲罂蛻魸M意、資源保護(hù)和污染控制等方面，是一種繼大量生產(chǎn)時(shí)代后的制造產(chǎn)品、分配產(chǎn)品和提供服務(wù)的新的制造模式。敏捷性反映的是制造業(yè)駕御變化、把握機(jī)遇和發(fā)動(dòng)創(chuàng)新的能力。經(jīng)驗(yàn)證明，大而全的企業(yè)王國(guó)，縱向一層一層的結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生官僚主義，對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)也慢。二、敏 捷 制 造 Advanced Manufacturing Technology 先進(jìn)制造新概念先進(jìn)制造新概念1 智能制造2 敏捷制造3 并行工程4 虛擬制造5 快速原型技術(shù)6 綠色制造7 先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) Advanced Manufacturing Technology 三、并行工程 需求需求 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì) 制造制造a）串行工程）串行工程b）串行工程）串行工程ΔT 1988年，美國(guó)防御分析研究所以武器生產(chǎn)為背景，對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式進(jìn)行了分析，首次提出了并行工程的概念。 概而言之 ：以部門(mén)為基礎(chǔ)的組織機(jī)構(gòu)嚴(yán)重地妨礙了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的速度和質(zhì)量三、并行工程 Advanced Manufacturing Technology 并行工程 (CE) 概述 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈 ,而唯有提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低成本才能使企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中取勝。三、并 行 工 程 Advanced Manufacturing Technology 并行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法 1）并行工程主要思想 并行工程是一種強(qiáng)調(diào)各階段領(lǐng)域?qū)＜夜餐瑓⒓拥南到y(tǒng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法；– 設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)考慮產(chǎn)品生命周期的所有因素 。② 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程 并行工程實(shí)施的引擎。三、并 行 工 程 Advanced Manufacturing Technology 制造業(yè)第一要旨 ：使?jié)M足用戶需求的新產(chǎn)品盡快上市而贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 組織結(jié)構(gòu)形式 ：矩陣制（攻關(guān)小組，開(kāi)發(fā)小組） 開(kāi)發(fā)小組 ：將不同的專業(yè)人員（包括設(shè)計(jì)、工藝、制造、銷售、市場(chǎng)、維修等）組成的開(kāi)發(fā)小組，在同一計(jì)算機(jī)輔的環(huán)境支持下協(xié)同工作（甚至可以做到異地設(shè)計(jì)）；將原來(lái)的串行過(guò)程盡可能并行進(jìn)行，以保證在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段盡量消除各種不必要的返工，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一次成功，從而進(jìn)一步縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低開(kāi)發(fā)成本，以優(yōu)良的性能價(jià)格比參與競(jìng)爭(zhēng)。 早在 20世紀(jì) 50年代我國(guó)曾經(jīng)提出過(guò)的 “兩參一改三結(jié)合 ”的管理模式，可以說(shuō)是并行工程最初的樸素哲理。傳統(tǒng)的串行開(kāi)發(fā)流程大型客機(jī)從設(shè)計(jì)到原型制造一般需要多則十年，少則七八年，采用了全新的并行產(chǎn)品定義的概念，實(shí)現(xiàn)了五年從設(shè)計(jì)到一次試飛成功的目標(biāo)。但是實(shí)現(xiàn) CAD和 CAM的集成是一種始終復(fù)雜的工作。如果 NC程序生成不正確，就會(huì)造成過(guò)切、少切，或加工出廢品，也可能發(fā)生零件與刀具，刀具與夾具，刀具與工作臺(tái)的干涉和碰撞，這顯然是十分危險(xiǎn)的。在三維實(shí)體仿真軟件 (亦稱為加工過(guò)程仿真器 )的支持下，以 NC代碼為驅(qū)動(dòng)，數(shù)控指令翻譯器對(duì)輸入的Nc代碼進(jìn)行語(yǔ)法檢查、翻譯。可進(jìn)行加工中心設(shè)備的幾何建模，包括簡(jiǎn)單體宏定義和裝配以形成構(gòu)成加工中心設(shè)備的主軸 (箱 )、工作臺(tái)、換刀機(jī)械手、導(dǎo)軌及其他部分幾何模型，可對(duì)簡(jiǎn)單零件和毛坯進(jìn)行幾何建棋或從其他 cAD／ cAPP／ cAM系統(tǒng)轉(zhuǎn)換零件的幾何模型，可實(shí)現(xiàn)工件毛坯及夾具在拖盤(pán)上的裝夾定義?？蓪?duì)鏗、銑、鉆、車(chē)削等用的各類刀具參數(shù)進(jìn)行定義和管理。 可支持多種控制器的 Nc代碼解釋，不僅可提取出驅(qū)動(dòng)加工中心設(shè)備模型運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，而且可提取各種加工狀態(tài)信息和工步信息，以支持工件材料切除的計(jì)算。 對(duì)加工后的工件幾何模型進(jìn)行各種測(cè)量。建模方法中有簡(jiǎn)潔易行的平掃法、回轉(zhuǎn)法，還有特征造型和參數(shù)化造型方法。四、虛 擬 制 造 Advanced Manufacturing Technology 虛擬加工 —— 數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和刀具管理 雖然刀具涉及的問(wèn)題報(bào)復(fù)雜，但針對(duì)具體情況提出的理論和方法往往是有效的。四、虛 擬 制 造 Advanced Manufacturing Technology 虛擬加工 —— 運(yùn)動(dòng)物體的碰撞檢測(cè)和加工件的逐步成形 運(yùn)動(dòng)物體的幾何碰撞十涉檢驗(yàn)算法的研究在圖形學(xué)、起動(dòng)物體仿真和規(guī)劃，以及制造系統(tǒng)的編程與控制中占據(jù)著極其重要的地位。為了提高效率．人們?cè)诎瞬鏄?shù)的基礎(chǔ)上提出一種快速算法和以層次球狀為基礎(chǔ)的碰撞檢驗(yàn)算法。裝配質(zhì)量的好壞直接反映在產(chǎn)品的性能、質(zhì)量上。 四、虛 擬 制 造 Advanced Manufacturing Technology 虛擬裝配技術(shù)的內(nèi)涵 虛擬裝配是虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán)，是一項(xiàng)涉及到零部件構(gòu)型與布局、材料選擇、裝配工藝規(guī)劃、公差分析與綜合等眾多內(nèi)容的復(fù)雜、綜合性工作，其作用和地位可歸結(jié)為如下幾個(gè)方面， (1)擬定結(jié)構(gòu)方案，優(yōu)化裝配結(jié)構(gòu)。四、虛 擬 制 造 Advanced Manufacturing Technology (3)產(chǎn)品可制造性的基礎(chǔ)和依據(jù)。這種融匯是通過(guò)諸如 DFx等技術(shù)來(lái)具體實(shí)現(xiàn)和保證的，裝配在生產(chǎn)過(guò)程中的支配地位確定了虛擬裝配的龍頭作用。虛擬裝配的定義 為：虛擬裝配是裝配過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，是基于產(chǎn)品的數(shù)字化實(shí)體模型，在計(jì)算機(jī)上分析與驗(yàn)證產(chǎn)品的裝配性能及工藝過(guò)程，從而提高產(chǎn)品的可裝配性。 四、虛 擬 制 造 Advanced Manufacturing Technology 作為一個(gè)新興研究領(lǐng)域，虛擬裝配實(shí)際上是多種技術(shù)的結(jié)合，其發(fā)展與 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué) 、 可視化技術(shù) 、 仿真技術(shù) 、決策技術(shù) 、 裝配和制造技術(shù) ，以及 裝配和制造設(shè)備 的發(fā)展等等緊密相關(guān)。裝配模型不僅要處理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸入信息，還應(yīng)能處理設(shè)計(jì)過(guò)程的中可信息和結(jié)果信息，因此裝配模型信息應(yīng)隨設(shè)計(jì)過(guò)程的推進(jìn)而逐漸豐富和完善。 四、虛 擬 制 造 Advanced Manufacturing Technology 裝配資源建模的目的四、虛 擬 制 造 Advanced Manufacturing Technology 四、虛 擬 制 造 Advanced Manufacturing Technology 虛擬車(chē)間技術(shù) 虛擬車(chē)間 定為各種類型的軟件、建模工具及支持在制造領(lǐng)域內(nèi)解決各種問(wèn)題的方法學(xué)集成的一種隱喻。虛擬車(chē)間 研究的內(nèi)容包括 虛擬車(chē)間的設(shè)計(jì) 、 分析 及其 支撐平臺(tái)技術(shù) 。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者完成對(duì)各個(gè)組成單元的完整描述，運(yùn)用虛擬車(chē)間技術(shù)生成各個(gè)組成單元的虛擬表示，并進(jìn)而用這些虛擬單元布置整個(gè)車(chē)間，其中還可加上自動(dòng)引導(dǎo)小車(chē)、機(jī)器人倉(cāng)庫(kù)等車(chē)間常用設(shè)備，虛擬車(chē)間技術(shù)幫助設(shè)計(jì)者評(píng)價(jià)、修改設(shè)計(jì)方案，得到最佳結(jié)果，提高設(shè)計(jì)的成功率。虛擬車(chē)間分析的主要任務(wù) 是研究虛擬車(chē)間的調(diào)度模型、投料策略與排序策略的協(xié)同機(jī)制、多目標(biāo)的調(diào)度算法，包括投料策略、排序策略等，以直觀的形式顯示調(diào)度方案的執(zhí)行過(guò)程，并對(duì)制造單元內(nèi)部各設(shè)備之間的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)信息、設(shè)計(jì)與控制的集成。由于它把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。 快速成型技術(shù)問(wèn)世這些年，已實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的市場(chǎng)，發(fā)展非常迅速。4. 快速原型操作 可以應(yīng)用于模具制造，可以快速、經(jīng)濟(jì)地獲得模具。五、快 速 原 型 技 術(shù) Advanced Manufacturing Technology 快速成型的一般工藝過(guò)程原理如下：1. 三維模型的構(gòu)造 在三維 CAD設(shè)計(jì)軟件（如 Pro/E、 UG、 SolidWorks、 SolidEdge等）中獲得描述該零件的 CAD文件。如 Pro/E軟件是通過(guò)選定弦高值 (chchord height)作為逼近的精度參數(shù)，如圖為一球體 ,給定的兩種 ch值所轉(zhuǎn)化的情況。 輪廓 是由求交后的一系列交點(diǎn)順序連成的折線段構(gòu)成。為提高零件精度 ,應(yīng)該考慮更小的切片層厚度。熱塑性塑料或蠟制的熔絲從加熱小口處擠出。(a) 熔積法成型的示意圖熔積成型法原理圖五、快 速 原 型 技 術(shù) Advanced Manufacturing Technology FDM 制作復(fù)雜的零件時(shí)，必須添加工藝支撐。特別適合薄壁零件。 光固化成形所能達(dá)到的最小公差取決于激光的聚焦程度；通常是 。該工藝適合比較復(fù)雜的中小件?？捎糜谥苯又圃旖饘倌＞?。 LOM工藝適合制作大中型原型件，翹曲變形小和形狀簡(jiǎn)單的實(shí)體類零件?；诳焖俪尚偷目焖倌＞呒夹g(shù) 適用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的小批量試制，以及小批量生產(chǎn)的、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的覆蓋件生產(chǎn)。 這種方法不需要 RP原型作樣件，也不依賴傳統(tǒng)的模具制造工藝，對(duì)金屬模具的制造尤其快捷，是一種有開(kāi)發(fā)前景的快速模具制造方法。 RPM技術(shù)克服了傳統(tǒng)樣件 (模樣 )制作的缺點(diǎn)，能夠更快、更好、更方便地設(shè)計(jì)并制造出各種復(fù)雜的原型 (樣件 )。常用的有： ⑴ 用 RP原型制作簡(jiǎn)易模具 1)用快速成型件作母模，制作硅橡膠模 當(dāng)制造的零件件數(shù)較少（批量在 20～ 50件）時(shí)，一般采用這種硅橡膠模。五、快 速 原 型 技 術(shù) Advanced Manufacturing Technology 2)以快速成型件作母模，進(jìn)行樹(shù)脂型復(fù)合制模 以液態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂與有機(jī)或無(wú)機(jī)材料復(fù)合為基體材料，以 RP原型為基準(zhǔn)澆鑄模具的一種制模方法。 制作周期為 1～ 2周。 制作周期為 3～ 4周。五、快 速 原 型 技 術(shù) Advanced Manufacturing Technology 2)消失模鑄生產(chǎn)模具 利用 RP原型或由原型翻制的硅橡膠模 /金屬樹(shù)脂復(fù)合模 /聚氨酯材料制成的蠟?zāi)５某尚文＃缓笥贸尚文Ｉa(chǎn)蠟?zāi)?，用于失蠟鑄造工藝制造鋼 /鐵型腔模具。五、快 速 原 型 技 術(shù) Advanced Manufacturing Technology 模型實(shí)例 轎車(chē)車(chē)燈五、快 速 原 型 技 術(shù) Advanced Manufacturing Technology 模型實(shí)例 電話機(jī)外殼五、快 速 原 型 技 術(shù) Advanced Manufacturing Technology 模型實(shí)例 皮鞋底五、快 速 原 型 技 術(shù) Advanced Manufacturing Technology 模具實(shí)例 手機(jī)外殼橡膠模綠色制造 又稱為環(huán)境意識(shí)制造和面向環(huán)境的制造，是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的 現(xiàn)代制造模式 。 （ 3） 資源優(yōu)化利用問(wèn)題 。包括機(jī)械、電子、食品、化工、軍工 等，幾乎覆蓋整個(gè) 工業(yè)領(lǐng)域