【文章內(nèi)容簡介】 供貨期短、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。作為 “ 綠色 ” 制造，產(chǎn)品還必須在一 定程度上是藝術(shù)品，以與用戶的生產(chǎn)、工作、生活環(huán)境相適應(yīng)，給人以高尚的精神享受，體現(xiàn)著物質(zhì)文明、精神文明與環(huán)境文明的高度交融。每發(fā)展與采用一項新技術(shù)時，應(yīng)站在哲學高度，慎思 “ 塞翁得馬，安知非禍 ” ，即必須充分考慮可持續(xù)發(fā)展，計及環(huán)境文明。 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù) 先進制造技術(shù)（ AMT）可以理解成是一個專業(yè)，也可以理解為是一個主干課程，在社會上的應(yīng)用幾乎遍及制造業(yè)所有角落，因 AMT本身就是內(nèi)容比較廣泛，涉及到先進的加工技術(shù)（精密加工等）、先進的設(shè)計方法學（有限元法、逆向工程、模塊化設(shè)計 等）、交叉領(lǐng)域的技術(shù)（綠色制造、生物制造等）、先進的制造管理技術(shù)（創(chuàng)新管理法、現(xiàn)代管理方法）等等多個方面。具體例子如汽車行業(yè)的柔性制造技術(shù)和超精密加工技術(shù)，電腦等行業(yè)的模塊化設(shè)計技術(shù)，現(xiàn)代制造企業(yè)內(nèi)部的“零庫存”管理技術(shù)，生物行業(yè)的微電子技術(shù)和生物制造技術(shù)，能泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 18 源行業(yè)的綠色制造技術(shù)等等。 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是先進制造技術(shù)的一個組成部分，是制造技術(shù)的第一個環(huán)節(jié)。根據(jù)德國工程師協(xié)會文件 VDI2225 的調(diào)查分析，產(chǎn)品設(shè)計成本約占產(chǎn)品成本的 5% 7%，但卻決定了產(chǎn)品制造成本的 75% 80%。為此，世界各國都非常重視產(chǎn)品 的設(shè)計問題。 而現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計技術(shù)中的地位同樣重要。機械設(shè)計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以人為制造依據(jù)的工作過程。機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是決定機械性能的最主要的因素。 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)受產(chǎn)品功能需求和市場競爭的影響。又應(yīng)用現(xiàn)代科學技術(shù)知識．再加上設(shè)計人員的創(chuàng)造性思維過程。設(shè)計出可以制造的方案。并使這個可行的方案付諸于實踐。現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是交叉性很強的技術(shù)．具有創(chuàng)造性、優(yōu)化性、 和綜合性、系統(tǒng)性特點。機械產(chǎn)品開發(fā)的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是對傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的革新，傳統(tǒng)設(shè)計方法中，有人工計算速度慢，產(chǎn)品開發(fā)周期長，設(shè)計的形象形比較差等缺點．比如傳統(tǒng)設(shè)計主要是在大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上使用直覺法、類比法設(shè)計。在現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒃O(shè)計法提升到邏輯的。理性的高度。機械產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，是市場競爭的需要，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。 常規(guī)設(shè)計技術(shù)是以經(jīng)驗總結(jié)為基礎(chǔ)，運用力學和數(shù)學形成的公式、泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 19 圖表、手冊等作為設(shè)計的依據(jù)，通過經(jīng)驗公式、近似系數(shù)或類比等方法進行設(shè)計，是一種直覺設(shè)計、經(jīng)驗設(shè)計和靜態(tài)設(shè)計，它 目前已經(jīng)遠遠不能滿足產(chǎn)品的功能和市場需求?，F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是以電子計算機為手段，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建立在現(xiàn)代管理技術(shù)之上，運用工程設(shè)計的新理論和新方法，實現(xiàn)計算結(jié)果最優(yōu)化，設(shè)計過程高效化和自動化的設(shè)計技術(shù)。它是一種定量的、動態(tài)的和科學的設(shè)計技術(shù)。 現(xiàn)代制造技術(shù)的特點包括以下幾點：（ 1）系統(tǒng)性 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是邏輯系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，強調(diào)用系統(tǒng)工程處理技術(shù)系統(tǒng)問題。同時考慮技術(shù)系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，即人 機 環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。（ 2）創(chuàng)造性 突出人的創(chuàng)造性，發(fā)揮集體智慧，力求探尋更多突破性方案，開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品。（ 3）社會性 現(xiàn) 代設(shè)計技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品的整個過程，從產(chǎn)品的概念形成到報廢處理的全生命周期的所有問題，都要以面向社會、面向市場為指導(dǎo)思想全面考慮解決。（ 4）最優(yōu)化 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)重視綜合集成，在性能、技術(shù)、經(jīng)濟、制造工藝、使用、環(huán)境等各種約束條件下，通過計算機以高效率尋求最優(yōu)方案和參數(shù)。（ 5）動態(tài)化 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，考慮載荷譜、負載率等隨機變量，根據(jù)概率論和統(tǒng)計學方法，進行動態(tài)多變量最優(yōu)化設(shè)計。（ 6）宜人性 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)強調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的實用性，外觀質(zhì)量的美觀性、藝術(shù)性、時代性，在保證產(chǎn)品功能的前提下，要求對用戶 產(chǎn)生新穎、舒暢等精神功能。（ 7）智能化 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)堅持“ 以人為本”的指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮人的主觀能動性。同時通過計算機模仿人的智能活動，從而力求設(shè)計泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 20 出高智能化的產(chǎn)品。（ 8） CA 化 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)廣泛使用計算機，應(yīng)用各種功能強大的軟件，使設(shè)計 計算 繪圖 制造 改進一體化，從而提高了設(shè)計的精度、穩(wěn)定性和效率。 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的前景依舊樂觀。這主要是由于企業(yè)要在不斷變化的產(chǎn)品需求和激烈的市場競爭中立于不敗之地，就要不斷的改進設(shè)計理念，使用先進設(shè)計制造技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)率，生產(chǎn)出符合用戶 需求的高科技產(chǎn)品，這也是現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的發(fā)展方向。具體來說現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的發(fā)展趨勢主要有：①設(shè)計將從作為企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量成本第一的競爭策略轉(zhuǎn)向企業(yè)快速響應(yīng)市場的競爭策略；②從滿足產(chǎn)品功能屬性向同時滿足生態(tài)與環(huán)境屬性發(fā)展；③從需求時面向制造和經(jīng)營管理發(fā)展；④從傳統(tǒng)的串行向并行工作模式、協(xié)同工作方式發(fā)展；⑤使人們從設(shè)計過程數(shù)字化中逐步確立主動地位，激發(fā)主動創(chuàng)造性。 21 世紀是“設(shè)計的世紀”，這是著名華裔物理學家楊振寧博士和德國哲學家沃爾岡韋爾施不約而同對設(shè)計者的提醒。世界各國都十分清楚美國人所提出的“ 為競爭的優(yōu)勢 而設(shè)計”的口號的重要意義。面對全球化的競爭，我國要想從一個制造業(yè)大國變成制造業(yè)強國，關(guān)鍵是要大力發(fā)展推廣先進制造技術(shù)。而作為先進制造技術(shù)的核心環(huán)節(jié)——— 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)更要快速超前發(fā)展。為此，深入研究現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，大力發(fā)展現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，是制造業(yè)在市場中立于不敗之地的關(guān)鍵所在，也是科技工作者當前最主要的工作。 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 21 第二章 先進制造工藝的技術(shù)發(fā)展趨勢 ，優(yōu)化工藝設(shè)計 成形、改性與加工是機械制造工藝的主要工序，是將原材料（主要是金屬材料）制造加工成毛坯或零部件的過程。這些工藝過程特別是熱加工過 程是極其復(fù)雜的高溫、動態(tài)、瞬時過程，其間發(fā)生一系列復(fù)雜的物理、化學、冶金變化，這些變化不僅不能直接觀察，間接測試也十分困難，因而多年來，熱加工工藝設(shè)計只能憑 “經(jīng)驗 ”。近年來，應(yīng)用計算機技術(shù)及現(xiàn)代測試技術(shù)形成的熱加工工藝模擬及優(yōu)化設(shè)計技術(shù)風靡全球，成為熱加工各個學科最為熱門的研究熱點和跨世紀的技術(shù)前沿。 應(yīng)用模擬技術(shù)，可以虛擬顯示材料熱加工（鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、注塑等）的工藝過程，預(yù)測工藝結(jié)果（組織性能質(zhì)量），并通過不同參數(shù)比較以優(yōu)化工藝設(shè)計，確保大件一次制造成功；確保成批件一次試模成功。 模擬技術(shù)同樣已開始應(yīng)用于機械加工、特種加工及裝配過程，并已向擬實制造成形的方向發(fā)展，成為分散網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化制造及制造全球化的技術(shù)基礎(chǔ)。 毛坯和零件的成形是機械制造的第一道工序。金屬毛坯和零件的成形一般有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和軋材下料五類方法。隨著毛坯精密成形工藝的發(fā)展，零件成形的型成形的形狀尺寸精度正從近凈成形泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 22 （ Near Net Shape Forming）向凈成形（ Net ShapeForming）即近無余量成形方向發(fā)展。 “毛坯 ”與 “零件 ”的界限越來越小。有的毛坯成形后，已接近或達到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可裝配。主要方法有多種形式的精鑄、精鍛、精沖、冷溫擠壓、精密焊接及切割。如在汽車生產(chǎn)中， “接近零余量的敏捷及精密沖壓系統(tǒng) ”及 “智能電阻焊系統(tǒng) ”正在研究開發(fā)中。 3. 成形質(zhì)量向近無 “缺陷 ”方向發(fā)展 毛坯和零件成形質(zhì)量高低的一另一指標是缺陷的多少、大小和危害程度。由于熱加工過程十分復(fù)雜，因素多變，所以很難避免缺陷的產(chǎn)生。近年來熱加工界提出了 “向近無 “缺陷 ”方向發(fā)展 ”的目標，這個 “缺陷 ”是指不致引起早期失效的 臨界缺陷概念。采取的主要措施有：采用先進工藝，凈化熔融金屬薄板，增大合金組織的致密度，為得到健全的鑄件、鍛件奠定基礎(chǔ)；采用模擬技術(shù)，優(yōu)化工藝設(shè)計，實現(xiàn)一次成形及試模成功；加強工藝過程監(jiān)控及無損檢測，及時發(fā)現(xiàn)超標零件；通過零件安全可靠性能研究及評估，確定臨界缺陷量值等。 、超高速方向發(fā)展 超精密加工技術(shù)目前已進入納米加工時代，加工精度達 ，表面粗糙度達 。精切削加工技術(shù)由目前的紅處波段向加工可見光波段或不可見紫外線和 X 射線波段趨近；超精加 工機床向多功能模塊化方向發(fā)展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。 目前起高速切削鋁合金的切削已超過 1600m/min；鑄鐵為泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 23 1500m/min；超高速切削已成為解決一些難加工材料加工問題的一條途徑。 。解決新型材料的加工和表面改性難題 激光、電子束、離子束、分子束、等離子體、微波、超聲波、電液、電磁、高壓水射流等新型能源或能源載體的引入，形成了多咱嶄新的特種加工及高密度能切割、焊接、熔煉、鍛壓、熱處理、表面保護等加工工藝或復(fù)合工藝。其中以多種形式的激 光加工發(fā)展最為迅速。這些新工藝不僅提高了加工效率和質(zhì)量，同時還解決了超硬材料、高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷等新型材料的加工難題。 ，實現(xiàn)工藝過程的優(yōu)化控制 微電子、計算機、自動化技術(shù)與工藝設(shè)備相結(jié)合，形成了從單機到系統(tǒng)，從剛性到柔性，從簡單到復(fù)雜等不同檔次的多種自動化成形加工技術(shù)，使工藝過程控制方式發(fā)生質(zhì)的變化，其發(fā)展歷程及趨勢為： 1）應(yīng)用集成電路、可編程序控制器、微機等新型控制元件、裝置實現(xiàn)工藝設(shè)備的單機、生產(chǎn)線或系統(tǒng)的自動化控制。 2） 應(yīng)用新型傳感、無損檢測、理化檢驗及計算機、微電子技術(shù)，實時測量并監(jiān)控工藝過程的溫度、壓力、形狀、尺寸、位移、應(yīng)力、應(yīng)變、振動、聲、像、電、磁及合金與氣體的成分、組織結(jié)構(gòu)等參數(shù)，實現(xiàn)在線測量、測試技術(shù)的電子化、數(shù)字化、計算機及工藝參數(shù)的閉環(huán)控制，進而實現(xiàn)自適應(yīng)控制。 泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 24 3）將計算機輔助工藝編程（ CAPP）、數(shù)控、 CAD/CAM、機器人、自動化搬運倉儲、管理信息系統(tǒng)（ MIS）等自動化單元技術(shù)綜合用于工藝設(shè)計、加工及物流過程，形成不同檔次的柔性自動化系統(tǒng)；數(shù)控加工、加工中心（ MC）、柔性制造單元（ FMC）、柔性制造島（ FMI）、柔性制造系統(tǒng)（ FMS）和柔性生產(chǎn)線（ FTL），及至形成計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）和智能制造系統(tǒng)（ IMS）。 、實現(xiàn)清潔生產(chǎn) 機械加工過程產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲、振動、熱輻射等，勞動條件繁重危險，已不適應(yīng)當代清潔生產(chǎn)的要求。近年來清潔生產(chǎn)成為加工過程的一個新的目標，除搞好三廢治理外，重在從源頭抓起，杜絕污染的產(chǎn)生。其途徑之一為：一是采用清潔能源，如用電加熱代替燃煤加熱鍛坯，用電熔化代替焦炭沖天爐熔化鐵液；二是采用清潔的工藝材料 開發(fā)新的工藝方法，如在鍛造生產(chǎn)中采用非石墨型潤滑材料，在砂型鑄造中采用非煤粉型砂；三是采用新結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備的噪聲和振動。如在鑄造生產(chǎn)中，噪聲極大的震擊式造型機已被射壓、靜壓造型機所取代。在模鍛生產(chǎn)中，噪聲大且耗能多的模鍛錘，已逐漸被電液傳動的曲柄熱模鍛壓力機、高能螺旋壓力機所取代。在清潔生產(chǎn)基礎(chǔ)上，滿足產(chǎn)品從設(shè)計、生產(chǎn)到使用乃至回收和廢棄處理的整個周期都符合特定的環(huán)境要求的 “綠色制造 ”將成為 21世紀制造業(yè)的重要特征。 ，并趨向集成及一體化。泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 25 CAD/CAM、 FMS、 CIMS、并行工程、快速原型等先進制造技術(shù)及哲理的出現(xiàn)，使加工與設(shè)計之間的界限逐漸淡化，并走向一體化。同時冷熱加工之間，加工過程、檢測過程、物流過程、裝配過程之間的界限亦趨向談化，、消失，而集成于統(tǒng)一的制造系統(tǒng)之中。 、管理技術(shù)緊密結(jié)合，先進制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展 先進制造技術(shù)系統(tǒng)是一個由技術(shù)、人和組織構(gòu)成的集成體系，三者有效集成才能取得滿意的效果。因而先進制造工藝只有通過和信息、管理技術(shù)緊密結(jié)合，不斷探索適應(yīng)需求的新型生產(chǎn)模式，才能提高先進制造工藝的使用效果。先 進制造生產(chǎn)模式主要有：柔性生產(chǎn)、準時生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、敏捷制造、并行工程、分散網(wǎng)絡(luò)化制造等。這些先進制造模式是制造工藝與信息、管理技術(shù)緊密結(jié)合的結(jié)果，反過來它也影響并促進制造工藝的不斷革新與發(fā)展。 精密成形技術(shù)發(fā)展前沿 1 精密成形技術(shù)的內(nèi)涵及作用 內(nèi)涵 精密成形技術(shù)是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工（近凈成形技術(shù)， near shape technique；或凈成形技術(shù)， shape technique），就可用作機械構(gòu)件的成形技術(shù)。它 是建立在新材料、新能源、信息技術(shù) 、自動化技術(shù)等多學科高新技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，改造了 傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、泉州輕工 學 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 26 輕量化、低成本、無公害 的成形。它使得成形的機械構(gòu)件具有精確的外形、高的尺寸精度和形位精度、好的表面粗糙 度。該項技術(shù)包括近凈形鑄造成形、精確塑性成形、精確連接、精密熱處理、表面改性等專 業(yè)領(lǐng)域，是新工藝、新材料、新裝備以及各項新技術(shù)成果的綜合集成