【正文】 但此項功能基本上很少出現(xiàn)在目前的 CAD系統(tǒng)中，而是被某些軟件廠商單獨做成一個產(chǎn)品，比如圖檔管理系統(tǒng)，還有專門的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) (PDM)來實現(xiàn)。其中，車間生產(chǎn)計劃控制系統(tǒng) (SFCS)是對 CAM各個功能模塊的大集成。　　 (10)計算機輔助設計和計算機輔助工程 (CAD／ CAE)系統(tǒng) 其功能包括產(chǎn)品的二維設計或三維設計、裝配設計、工程分析及優(yōu)化、工業(yè)設計、產(chǎn)品信息管理等?！　?(4)物流控制與管理系統(tǒng) 其功能是對物料存儲及運送系統(tǒng)進行監(jiān)測和控制，以服務于車間生產(chǎn)計劃控制系統(tǒng)。這類軟件類型很多，內(nèi)容豐富，也是企業(yè)在 CAD／ CAM系統(tǒng)建設中研究、開發(fā)和應用投入最多的方面。這類軟件功能強大，價格比較昂貴，但因其具有集成性、先進性而受到越來越普遍的關(guān)注和重視。在產(chǎn)品設計時模擬產(chǎn)品生產(chǎn)或各部分運行的全過程，以預測產(chǎn)品的性能，產(chǎn)品的制造過程和產(chǎn)品的可制造性。　 CAD／ CAM中的數(shù)據(jù)庫，如圖 42所示。 3）有限元分析軟件是利用有限元法進行結(jié)構(gòu)分析的軟件，可以進行靜態(tài)、動態(tài)、熱特性分析，通常包括前置處理 (單元自動剖分、顯示有限元網(wǎng)格等 )，計算分析及后置處理 .　 4）優(yōu)化方法軟件是將優(yōu)化技術(shù)用于工程設計的軟件。如 Autodesk公司的 AutoCAD，國產(chǎn) CAXA電子圖板等。高級語言按功能劃分有程序設計語言、數(shù)據(jù)庫語言、仿真語言、人工智能語言等。多用戶分時操作系統(tǒng)，如工作站使用 UNIX。分單用戶、批處理、實時、分時、網(wǎng)絡和分布式操作系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和語言編譯系統(tǒng)兩個部分?！　?（ 1）系統(tǒng)軟件 是用戶使用、管理和控制計算機運行的程序的集合。網(wǎng)絡上各個結(jié)點上的計算機可以是個人微機，也可以是工作站，每個結(jié)點都有自己的 CPU和外圍設備，使用速度不受網(wǎng)絡上其他結(jié)點的影響。這種系統(tǒng)采用小型機或超小型機為主機，計算機通過操作系統(tǒng)的控制，利用分時處理原理，把時間分成若干時間片，使各用戶輪流占用 CPU去執(zhí)行自己的程序。 ?。?1）單機獨立系統(tǒng) 一般采用一個工程工作站或一臺個人微機。硬件系統(tǒng)由計算機及其外圍設備和生產(chǎn)加工設備兩部分組成。傳統(tǒng)的設計與制造彼此相對分離，而 CAD／ CAM是將設計與制造集成，作為一個整體任務來規(guī)劃和開發(fā)，實現(xiàn)了信息處理的高度一體化。（ 3）計算機輔助制造 (Computer Aided Manufacturing， CAM) 是指應用計算機來進行產(chǎn)品制造的統(tǒng)稱。 20世紀 90年代以來，制造的理念發(fā)生了質(zhì)的變化，計算機集成制造、智能制造、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡制造、全球制造、綠色制造等新的制造技術(shù)快速發(fā)展?！　?5）采用層積增生法，如曲面的磁膜鍍覆，多層薄膜鍍覆 (用于 SMA微型線圈制造 ) 思考題　　 31 先進制造工藝技術(shù)的特點有哪些？　　 32 暢想一下虛擬制造技術(shù)應用的前景？　　 33 結(jié)合自己的學習，談談你對快速原型制造技術(shù)應用的認識？　　 34 精確高效塑性成形技術(shù)的典型成形工藝有哪些？　　 35 談談你最感興趣的先進制造工藝技術(shù)是哪一種？　　 36 你能想辦法再舉一些先進制造工藝技術(shù)的應用實例嗎？n 一、發(fā)展歷史 n 自從 1913年美國人福特 (Henry ford)建立第一條裝配流水線開始，到 1952年美國麻省理工學院（ MIT）發(fā)明第一臺三軸立式數(shù)控銑床，揭開了數(shù)字化制造技術(shù)的序幕，經(jīng)過近幾十年的探索和發(fā)展，制造自動化技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并已進入了實用化階段。由于刀具具有清晰明顯的界限，因此可以方便地定義刀具路徑加工出各種三維形狀的輪廓。 一般把微型機械定義為其大小在 lmm以下的微小機器，實際上，目前把尺寸在微米至厘米范圍內(nèi)零件的加工都歸屬于微細加工的領域。　　無氧化、無污染，工作環(huán)境清潔安全的潔凈熱處理，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的三統(tǒng)一。　 2．低耗熱處理　是實現(xiàn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本，獲得高生產(chǎn)效益的重要途徑。第八節(jié) 其他先進制造工藝技術(shù)　　 二、優(yōu)質(zhì)低耗潔凈熱處理技術(shù)　 熱處理的發(fā)展目標優(yōu)質(zhì)、低耗、潔凈，即要求熱處理零件和產(chǎn)品質(zhì)量分散率及畸變接近零，工藝周期短，能源利用率及生產(chǎn)效率高，成本低，利潤回報率高；無污染，工作環(huán)境清潔、舒適、安全。表 32 精沖的主要材料 鋼 種可精沖的大 約 最大厚度／ mm精沖適 應 性 鋼 種 可精沖的大約 最大厚度／ mm精沖適 應 性08,10 15 20， 25， 30 35 40,45 6070,T8A,T10A 15Mn， 16Mn15 12 10 8 7 6 4 3 8優(yōu) 良優(yōu) 良優(yōu) 良中等中等中等中等困 難中等15CrMn 20CrMoV 20CrMo GCrl5 1Crl8Ni9 OCrl3 1Crl3 4Crl3 58 4 6 8 6 5 4中等中等中等困 難中等中等中等中等 一、精密潔凈鑄造成形工藝　鑄造業(yè)是制造業(yè)毛坯的主要供應者。精沖模按功能還可分為簡單模（只沖外形不沖孔）、復合模（同時沖出外形和內(nèi)形）、連續(xù)模（有若干個工位，用于精沖復合工藝或采用復合模結(jié)構(gòu)凸凹模的強度太弱）。 3．精沖的基本條件 精沖模具、精沖材料、精沖潤滑劑和精沖設備是完成精沖所必須的四項基本條件，其中精沖模具是組織精沖零件生產(chǎn)的關(guān)鍵。 3)必要 時 將凹?；蛲鼓Ｈ锌诘挂?圓 角，以便減少刃口 處 的 應 力集中，避免或者延 緩 裂 紋 的 產(chǎn) 生，改善 變 形區(qū)的 應 力狀 態(tài) 。圖 321精沖工藝過程示意圖1壓邊圈 2凸凹模 3頂桿4凹模 5反壓板 6沖孔凸模7工件 2．精沖的基本特征 圖 321為精沖工藝過程示意圖：精沖 和普通沖裁的主要區(qū)別1)凸、凹模之 間 的 間 隙小，相當于普通沖裁 間 隙的 1／ 10；2)有 帶齒 形的 V形 環(huán)壓邊 圈和反 壓 板，是在 壓邊 力、反 壓 力和沖裁力三力同 時 作用。 1．精沖的特點 精密沖裁具有以下特點： （ 1）優(yōu)質(zhì) 精沖件的尺寸公差可達 1T7～ 8級；剪切面粗糙度可達 ～ ，相當于磨削加工。 3．成形工藝 典型的成形工藝及其專用通用設備如下： 1）以壓力機為主的熱精鍛成形。 精確高效塑性成形技術(shù)具有以下特點： 1）精密成形件具有良好的內(nèi)部組織與性能。第七節(jié) 精確高效塑性成形技術(shù) 一、概述 1．概念 精確高效塑性成形技術(shù)是通過塑性變形方法來實現(xiàn)精確成形的一種先進制造技術(shù)，是建立在現(xiàn)代材料科學、力學、數(shù)值模擬和計算機、自動化和機器人技術(shù)、模具和潤滑技術(shù)、金屬塑性和成形技術(shù)等多種科學和技術(shù)基礎上的一門先進科學技術(shù)。材料利用率由 40％～ 60％提高到 70％～80％，而且減輕了重量，綜合了性能。n 4）焊接速度快，生產(chǎn)率高；具有高度柔性，易于實現(xiàn)自動化。n （ 2）深熔焊 激光功率密度高 (106～ 107W／ cm)，工件吸收激光后，迅速熔化乃至氣化，熔化的金屬在蒸氣壓力作用下形成小孔，激光束可直照孔底，使小孔不斷延伸，直至小孔內(nèi)的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。 n 激光焊接技術(shù)：n 激光焊接技術(shù)作為高精度，高效率焊接的主要方法之一，其應用日益廣泛。n （ 4）潤滑冷卻 高速磨削時，發(fā)熱量劇增，如無高效的潤滑系統(tǒng)，就會加速砂輪磨損或造成工件燒傷。n 制約磨削速度提高的因素有：n （ 1）主軸的驅(qū)動功率 經(jīng)測算當主軸轉(zhuǎn)速提高時，可用于切除材料的有效功率相應減少，如果有功功率太小時，加工效率勢必下降，也就喪失了高速磨削的優(yōu)勢。n 當前的高速磨削的材料切除率可與車削、銑削相比，磨削既可精加工又可粗加n 工，這樣可大大減少機床種類，簡化了工藝流程。高速磨削速度的定義在不斷地進步，上個世紀 60n 年代以前，磨削速度在 50m／ s時即被稱為高速磨削，而 90年代磨削速度最高已達n 500m／ s，在實際應用中磨削速度在 100m／ s以上即被稱為高速磨削。n 在各個不同行業(yè)中，采用高速切削的側(cè)重面雖有不同，但概括來講集中于以下幾個方面 :n 1）提高進給速度，從而提高生產(chǎn)率和縮短生產(chǎn)周期。VM的應用案例 n 1．汽車設計n 2．裝載機設計n 3．飛機設計n 4．地域的虛擬化n 5．動力機車設計n 高速切削 (High Speed Cutting，簡稱 HSC)主要用于車削與銑削 :n 高速切削與普通切削的區(qū)別如下：n （ 1）主軸的轉(zhuǎn)速高 通常情況下，高速切削時主軸轉(zhuǎn)速要比普通切削時高 5～ 10倍?？焖倌＞咧圃旒夹g(shù)n 直接快速制模技術(shù) (Direct Rapid Tooling DRT)n 間接快速制模技術(shù) n （ 1）硅橡膠模具的制作 n 先利用 CAD三維模型直接快速制得原型，再經(jīng)硅橡膠模過渡轉(zhuǎn)換得到陶瓷鑄型或石膏鑄型，再由陶瓷鑄型澆注出金屬模具。間隔選取的范圍為 ～ mm，常用的是 。 圖 34 光固化成形原理161。 n 為了推出新產(chǎn)品，在進行充分時常調(diào)研的基礎上，要盡快利用先進設計技術(shù)進行產(chǎn)品的設計，推向市場。它一般投資不高，而且有不同檔次，適宜企業(yè)技術(shù)改造。n 四、先進制造工藝的特點n （ 1） 先進性 主要表現(xiàn)在優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈、靈活 (柔性 )五個方面。因為優(yōu)化的工藝過程、工藝參數(shù)、工藝程序、工藝規(guī)范決定了制造技術(shù)的固有技術(shù)水平和效率，也決定了產(chǎn)品制造質(zhì)量和效率。特種加工工藝主要用于各種高硬難熔及具有特殊物理機械性能的材料和精密細小、形狀復雜、難以甚至不能用傳統(tǒng)切削工藝加工的零件。機械連接包括螺栓連接、鉚接和壓力連接。因此，切削和磨削一直是工件精加工和最后成形的最重要手段。其中鍛造常用于一些重要毛坯 (軸、齒輪等 )的生產(chǎn)，沖壓制品在汽車、家用電器等行業(yè)有廣泛用途。但主要用于制備各種具有復雜外形、內(nèi)腔，或因為材料高硬度、高脆性、高強度而難以用其他方法生產(chǎn)的毛坯或工件。n （ 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。 建議讀者可利用多種媒體，查詢收集相關(guān)資料，開拓視野。這種拓展的產(chǎn) 品 環(huán)保性能，符合綠色設計的宗旨，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。 3） 可靠性篩選試驗 產(chǎn)品的制造者通過試驗剔除零件中的不合格品或暴露整機缺陷，消除早期故障。 第四節(jié) 設計試驗技術(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 二、產(chǎn)品試驗的種類n 產(chǎn)品試驗大致可分為以下五類。n 可信性設計技術(shù)主要指 可靠性 與 安全性 設計、動態(tài)分析與設計、防斷裂設計、抗疲勞設計、耐腐蝕設計、減摩和耐磨損設計、健壯設計、耐環(huán)境設計、維修性設計、人機工程設計 等。 n 資源的缺乏，對安全和環(huán)境的關(guān)注，以及對產(chǎn)品壽命周期費用的高度重視，都需強調(diào)可信性要求及其保證。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)。按照國家標準GB／ T 3187—94的定義，可信性 是描述可用性和它的影響因素：可靠性、維修性及維修保障性的集合性術(shù)語。n 3．研究內(nèi)容n 包括對所引進產(chǎn)品設備設計理論、生產(chǎn)制造工程、管理工程等諸多方面的研究。隨著科技的快速發(fā)展，新的科技成果層出不窮，充分地、合理地利用這些科技成果，可以獲得最佳的技術(shù)成果和經(jīng)濟效益。 （ 1）面向裝配的設計（ 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)設計過程中，通過裝配過程仿真避免裝配干涉。n 1．階段劃分n （ 1）應用階段 一般只考慮購買國外先進的機器設備，在這一階段，引進工作的主要目的是利用這些設備在生產(chǎn)過程中發(fā)揮作用。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 )。這種系統(tǒng)化的方法較充分 地體現(xiàn)了顧客需求至上的原則。第二節(jié) 先進設計方法學先進設計方法學 : 主要是指并行設計、系統(tǒng)設計、功能設計、 模塊化設計、價值工程、質(zhì)量功能配置、模糊設計、工業(yè)造型設計、綠色設計、面向?qū)ο蟮脑O計、反求工程等。n 2）正在向集成化、智能化、并行化、網(wǎng)絡化、虛擬化、微型化和生態(tài)化方向發(fā)展。n （ 3） 支撐技術(shù) 包含設計方法學、可信性設計技術(shù)及試驗設計技術(shù)。n n （ 3） 先進設計技術(shù) 是指以滿足市場產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時間、成本等綜合