【正文】 2） 機械制造工藝技術(shù) 是指將原材料、半成品加工成機械產(chǎn)品的一切過程和方法的總稱。這種拓展的產(chǎn) 品 環(huán)保性能，符合綠色設(shè)計的宗旨，是 對產(chǎn)品 “綠色 ”程度的全過程控制，它要求在產(chǎn)品壽命周期的每一環(huán) 節(jié)都要 控制環(huán)境污染和資源能源的消耗。 第四節(jié) 設(shè)計試驗技術(shù)（ 4） 可靠性試驗 是為了分析、評價、提高或保證產(chǎn)品的可靠性水平而進行的試驗。n 可信性設(shè)計技術(shù)主要指 可靠性 與 安全性 設(shè)計、動態(tài)分析與設(shè)計、防斷裂設(shè)計、抗疲勞設(shè)計、耐腐蝕設(shè)計、減摩和耐磨損設(shè)計、健壯設(shè)計、耐環(huán)境設(shè)計、維修性設(shè)計、人機工程設(shè)計 等。美國一些人士認為，今后能通過競爭留存于市場上的只是那些能掌握住自己產(chǎn)品的 可信性 的企業(yè)。n 3．研究內(nèi)容n 包括對所引進產(chǎn)品設(shè)備設(shè)計理論、生產(chǎn)制造工程、管理工程等諸多方面的研究。 （ 1）面向裝配的設(shè)計（ Design For Assembly， DFA） 其主要作用是制定裝配工藝規(guī)劃，考慮裝配的可行性；優(yōu)化裝配路 徑；在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通過裝配過程仿真避免裝配干涉。為解決這一問題而出現(xiàn)了面向?qū)? 象方法 (Object Oriented Paradigm，簡稱 OO方法 )。第二節(jié) 先進設(shè)計方法學(xué)先進設(shè)計方法學(xué) : 主要是指并行設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、功能設(shè)計、 模塊化設(shè)計、價值工程、質(zhì)量功能配置、模糊設(shè)計、工業(yè)造型設(shè)計、綠色設(shè)計、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計、反求工程等。n （ 3） 支撐技術(shù) 包含設(shè)計方法學(xué)、可信性設(shè)計技術(shù)及試驗設(shè)計技術(shù)。產(chǎn)品設(shè)計階段的工作產(chǎn)量約占產(chǎn)品全生命周期的 20％，但卻決定了產(chǎn)品 制造成本的 80％。主要體現(xiàn)在綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、綠色制造技術(shù)、產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造。 二、制造過程的集成化 產(chǎn)品的加工、檢測、物流、裝配過程走向一體化。 2．作用 統(tǒng)計表明，制造業(yè)為工業(yè)化國家創(chuàng)造了 60％～ 80％的社會財富，是國際貿(mào)易中主要交易物品的源泉。 三、特點與作用 1．特點 先進制造技術(shù)除具有精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化等特點之外，還具備以下特征： 表 14 先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu) （ 1）集合多學(xué)科成果形成一個完整的制造體系 先進制造技術(shù)是多種科學(xué)及方法的整合。 n ———— 亨利 人物介紹n 1．泰勒n 弗雷德里克 三、 制造業(yè)的發(fā)展趨勢及特點 隨著計算機、微電子、信息和自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，給制造業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計、工藝與裝備、生產(chǎn)管理和企業(yè)經(jīng)營帶來了重大變革，先后誕生了一系列新制造技術(shù)和新制造模式 ,見表 13。零件互換技術(shù) 20世紀 50年代發(fā)展到了頂峰，產(chǎn)生了工業(yè)技術(shù)的革命和創(chuàng)新，傳統(tǒng)制造業(yè)及其大工業(yè)體系也隨之建立和逐漸成熟。各年代達到的加工精度，如圖 13所示。也可以說是完成制造活動所需的一切手段的總和。4）鏈接相關(guān)背景知識，拓寬知識面。 全書共 6章，包括緒論、先進設(shè)計技術(shù)、先進制造工藝技術(shù)、制造自動化技術(shù)、先進制造模式以及先進管理技術(shù)等，本書側(cè)重闡述適用的先進制造技術(shù)的基本概念、應(yīng)用領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)。 本書具有以下主要特點： 1）注重系統(tǒng)性和完整性，章節(jié)之間既有聯(lián)系，又獨立成章，方便教學(xué)。 （ 2）制造系統(tǒng) (Manufacturing System) 制造過程及其所涉及的硬件（包括人員、生產(chǎn)設(shè)備、材料、能源和各種輔助裝置）以及有關(guān)的軟件（包括制造理論、制造工藝、制造方法和制造信息等 )，組成了一個具有特定功能的有機整體，稱為制造系統(tǒng)。社會各個時期制造業(yè)的發(fā)展進程，見表 11。福特（ Henry ford）。 4）制造系統(tǒng)朝柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。預(yù)言稱：將用納米科技 “營造自然界尚不存在的新的物質(zhì)體系 ”；將用基因技術(shù) “重塑世界 ”。福n 特首先推行了零件互換技術(shù)、建立汽車n 裝配生產(chǎn)線、實現(xiàn)大量生產(chǎn)方式等，它n 對社會結(jié)構(gòu)、勞動分工、教育制度和經(jīng)n 濟發(fā)展，都產(chǎn)生了重大的影響。因此，研究和推廣應(yīng)用先進制造技術(shù)無疑是十分重要的。目前，信息技術(shù)對制造技術(shù)發(fā)展的作用已占第一位。在各個國家的企業(yè)生產(chǎn)力的構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占 55％～ 65％。在計算機集成制造系統(tǒng)、敏捷制造、虛擬制造等模式中，管理策略和方法是這些新生產(chǎn)模式的靈魂。 六、制造全球化 先進制造技術(shù)的競爭正在導(dǎo)致制造業(yè)在全球范圍內(nèi)的重新分布和組合，新的制造模式將不斷出現(xiàn)，更加強調(diào)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。 第二章 先進設(shè)計技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)： 通過學(xué)習(xí)，對先進的設(shè)計技術(shù)與設(shè)計方法有一個概括性的了解。n 3）逐步成為相對獨立、平臺共享的新型產(chǎn)業(yè)，為現(xiàn)代制造的發(fā)展提供新的基礎(chǔ)和支撐。n 二、工業(yè)造型設(shè)計 是以科技的手段，用藝術(shù)的表現(xiàn)，對工業(yè)產(chǎn)品在材料、結(jié)構(gòu)、工n 藝、形態(tài)、表面處理及裝飾等方面進行綜合處理，使其具有實用、經(jīng)n 濟、美觀的優(yōu)良品質(zhì)的一種設(shè)計方法。n （ 2）消化階段 在引進國外先進的機器設(shè)備或產(chǎn)品時對引進設(shè)備或產(chǎn)品進行深入的分析研究，以科學(xué)的理論和先進的測試設(shè)備對其性能進行研究，這一階段的主要目的是仿制引進的先進設(shè)備或產(chǎn)品。n 2．研究對象n （ 1）實物類 主要是指先進產(chǎn)品設(shè)備的實物本身。它一般用于非定量描述的場合。n 二、可信性設(shè)計技術(shù)的內(nèi)容n 面對國內(nèi)外劇烈的市場競爭，機械工業(yè)的企業(yè)界必須認真對待用戶的可信性要求。n （ 1） 原型試驗 是對產(chǎn)品實物的鑒定、驗收等。n 4） 可靠性接收試驗 產(chǎn)品使用者通過驗證產(chǎn)品批次可靠性水平以保證接收的產(chǎn)品批次達到規(guī)定要求。 制造活動是人類社會最基本的活動，也是創(chuàng)造社會物質(zhì)財富的主要活動。n 變形工藝n 變形工藝主要包括使工件的原始幾何形狀從一種狀態(tài)改變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。今后相當(dāng)長的時期里，切削、磨削仍然是獲得精密機械零件最主要的加工方法。n 快速成形工藝n 直接根據(jù)產(chǎn)品 CAD的三維實體模型數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機處理后，將三維模型轉(zhuǎn)化為許多平面模型的疊加，再通過計算機控制，制造一系列平面模型并加以聯(lián)結(jié)，形成復(fù)雜的三維實體零件。n （ 2） 實用性 主要表現(xiàn)在兩個方面：一是應(yīng)用普遍性。n 產(chǎn)品創(chuàng)新的速度和制造技術(shù)的柔性成為企業(yè)的核心競爭能力?？焖俪尚芜^程 n RP的主要成形工藝 n 的成形技術(shù)n RPM的應(yīng)用 n 1. 軍事領(lǐng)域n 2. 航天領(lǐng)域n 、考古等領(lǐng)域n 第三節(jié) 快速制模技術(shù)n 模具工業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)。n （ 2）進給速度高 高速切削時，為了保持刀具每齒進給量基本不變，隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高，進給速度也必須大幅度地提高。n 高速磨削的特點 :n （ 1）提高表面質(zhì)量和加工精度 在材料切除率不變的條件下，提高切削速度可n 降低單一磨粒的切削深度，從而減小磨削力，降低工件表面粗糙度，且在加工剛n 性較低的工件時易于保證加工精度。n （ 2）砂輪的磨損 高速磨削加劇了磨削熱量的產(chǎn)生，從而增加了砂輪的磨損。激光焊接是以高功率聚焦的激光束為熱源，熔化材料形成焊接接頭的高精度高效率焊接方法。激光焊接的應(yīng)用n 在工業(yè)發(fā)達國家，激光焊接已在許多工業(yè)部門得到應(yīng)用，而汽車是其中最重要的部門。 由于市場的激烈競爭，制造企業(yè)為了降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，要求毛坯制造業(yè)提供的成形件尺寸越來越精確，而制造企業(yè)在其基礎(chǔ)上只需要少量切削加工或干脆不加工就能達到最終零件形狀和尺寸。 2）以工具回轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)成形的輥鍛和楔橫軋。3)精沖 過 程中工件和條料最后分離前始 終 保持 為 一個整體 ， 維 持塑性 變形狀 態(tài) 。（ 1）精沖模具 精沖模的沖裁間隙小，有 V形環(huán)壓邊圈和反壓板，工件和廢料都是上出料，要求精度高，剛性和導(dǎo)向性好?，F(xiàn)代鑄造技術(shù)在發(fā)揮成形隨意性和綜合經(jīng)濟性優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，不斷吸納電子、信息和傳感等高新技術(shù)，形成一系列先進鑄造技術(shù)。應(yīng)開拓和應(yīng)用節(jié)能材料、節(jié)能工藝、節(jié)能設(shè)備、新型絕熱材和爐型結(jié)構(gòu)的加熱設(shè)備、非調(diào)質(zhì)鋼新材料和控制冷卻技術(shù)、余熱熱處理、復(fù)合熱處理工藝、共滲及催滲工藝等先進工藝、技術(shù)、材料及設(shè)備等。由于尺寸微小，因而其尺寸公差和形狀公差小至 100nm左右，而表面粗糙度要達 10nm?；仡欀圃熳詣踊夹g(shù)的發(fā)展歷史，大約經(jīng)歷了五個階段 第四章 制造自動化技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過對本章的學(xué)習(xí)，了解制造自動化的主要技術(shù)： CAD／ CAM集成技術(shù)，數(shù)控技術(shù)，工業(yè)機器人，柔性制造系統(tǒng) (FMS)。 CAM包括數(shù)字化控制、工藝過程設(shè)計、機器人、柔性制造系統(tǒng) (FMS)和工廠管理等。計算機及其外圍設(shè)備主要包括主機、外存儲器、輸入輸出設(shè)備及其他通信接口等。適用于大中型設(shè)計部門。具有通用性、基礎(chǔ)性的特點。如微機上使用的 DOS就是單用戶單任務(wù)的操作系統(tǒng)。 （ 2）支撐軟件 是 CAD／ CAM系統(tǒng)的核心。這類軟件綜合多種優(yōu)化計算方法，為求解數(shù)學(xué)模型提供了強有力的數(shù)學(xué)工具，目的是為設(shè)計項目選擇最優(yōu)方案，取得最優(yōu)解。這類軟件在 CAD／ CAE／CAM技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件 ADAMS， MSC公司的 Visual Nastran Desktop和 Working Model。 　三、 CAD／ CAM系統(tǒng)的功能　　以制造業(yè)為例，一個完整的制造企業(yè)的 CAD／ CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能模塊如下：　　 (1)CNC系統(tǒng)及各種自動化加工設(shè)備 包括數(shù)控加工中心等各種數(shù)控機床、三坐標(biāo)數(shù)控測量機、 PLC、檢測設(shè)備等。　　 (11)產(chǎn)品綜合信息管理系統(tǒng) (PIIMS) 其功能是基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和框架，對產(chǎn)品的設(shè)計文檔、設(shè)計輔助數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型(二維或三維 )、版本信息、工程圖紙、工藝規(guī)程、工藝數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)加工程序等各項信息實行統(tǒng)一管理。　　 CAD／ CAM系統(tǒng)的應(yīng)用，如圖 44所示。 　　 前 8個模塊主要完成制造企業(yè)生產(chǎn)管理中的控制和執(zhí)行功能，屬于計算機輔助制造 (CAM)范疇。　　 (3)分布式直接數(shù)控及設(shè)備控制系統(tǒng) 包括直接數(shù)控 (DNC)系統(tǒng)及其與自動倉庫的互聯(lián)系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等。整個軟件由數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的管理，使各分系統(tǒng)之間全部關(guān)聯(lián)，支持并行工程，并提供產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理功能，使信息描述完整，從文件管理到過程管理都納入有效的管理機制之中，為用戶建造了一個界面風(fēng)格、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作方式都統(tǒng)一的工程設(shè)計環(huán)境，協(xié)助用戶完成大部分設(shè)計工作。如 FOXPRO， SQL SERVER， ACCESS， ORACLE， INFORMIX， SYBASE，DB2等。通常，支撐軟件可以直接從軟件市場上購買，一般包括七種類型： 1）二維繪圖軟件側(cè)重于二維圖形繪制。實時操作系統(tǒng)是較少有人工干預(yù)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特點是事件驅(qū)動設(shè)計，要求以足夠快的速度、足夠高的可靠性完成對事件的處理，尤其是對信息的處理和過程的監(jiān)控?；A(chǔ)性是指系統(tǒng)軟件是支撐軟件和應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)，應(yīng)用軟件要借助于系統(tǒng)軟件編制與實現(xiàn)。 （ 3）分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 20世紀 80年代，出現(xiàn)了把多個獨立工作的工作站組織在高速局域網(wǎng)中的分布式計算機局域網(wǎng)系統(tǒng)，通過網(wǎng)關(guān) (Gateway)可以和其他局域網(wǎng)的大型主機相連。　　根據(jù)系統(tǒng)總體配置及組織方式的不同，計算機系統(tǒng)的配置可分為單機獨立系統(tǒng)、主機系統(tǒng)、分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 CAD／ CAM是隨著計算機技術(shù)、制造工程技術(shù)的發(fā)展和需求，從早期的 CAD、 CAPP、 CAM和計算機輔助工程（ CAE）技術(shù)發(fā)展演變而來的。自 20世紀 50年代以來，數(shù)控技術(shù)、計算機數(shù)控、直接數(shù)控、柔性制造單元、計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、計算機輔助工藝等新的制造技術(shù)相繼出現(xiàn)，作為對這些技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)果， 20世紀 70年代起柔性制造系統(tǒng)徹底改變了制造技術(shù)的內(nèi)涵，使制造自動化技術(shù)進入了新的發(fā)展階段?！　　?　微細加工方法主要以下五方面： 　 1）采用微型化的定形整體刀具或非定形磨料工具進行機械加工，如車削、鉆削、銑削和磨削。推廣應(yīng)用真空熱處理、控制氣氛熱處理、感應(yīng)熱處理、離子熱處理、少或無污染化學(xué)熱處理、高能密度熱處理、少或無污染淬火劑和清洗劑、真空清洗、高效節(jié)能熱處理爐?！‘?dāng)代精密潔凈鑄造成形工藝涉及的內(nèi)容，見表 33。 2）固定凸模式，適合精沖中、大件或窄長的零件以及采用連續(xù)模。2)壓邊 圈和反 壓 板的 夾 持作用，再 結(jié) 合凸、凹模的小 間 隙使材料在沖裁過 程中始 終 保持和沖裁方向垂直，避免彎曲 翹 起而在 變 形區(qū) 產(chǎn) 生拉 應(yīng) 力，從而構(gòu)成塑性剪切的條件。 4）以汽車覆蓋件為代表的板料成形 5）在三向應(yīng)力狀態(tài)下的板料精沖技術(shù)