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現(xiàn)代制造工藝技術(參考版)

2025-07-02 15:14本頁面
  

【正文】 例如并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造和綠色制造等。(4)現(xiàn)代制造生產(chǎn)模式是應用推廣先進制造技術的組織形式。典型的特種加工技術有電火花加工、激光加工、電子束加工、離子束加工、水射流加工以及復合加工等。表面工程技術可分為表面改性技術、表面覆層技術、復合表面處理技術等,這些技術在發(fā)展高新技術中發(fā)揮了極其重要的作用。超精密加工技術可分為超精密切削加工技術、超精密磨削技術和微細加工技術。本 章 小 結(1)現(xiàn)代制造技術是在傳統(tǒng)制造技術的基礎上吸收機械、電子、信息等現(xiàn)代管理技術等成果而發(fā)展起來的制造技術,它具有系統(tǒng)性、廣泛性、集成性、動態(tài)性和實用性等特征。③ 回收處理的綠色度。② 使用過程的綠色度。① 制造過程的綠色度。(2)產(chǎn)品的綠色度綠色度是衡量產(chǎn)品滿足上述特征的程度,目前還不能定量地加以描述。也就是說,在從產(chǎn)品的規(guī)劃、設計、生產(chǎn)、銷售、使用到報廢淘汰的回收利用、處理處置的整個生命周期,產(chǎn)品的生產(chǎn)均要做到節(jié)能降耗、無或少環(huán)境污染。綠色制造的體系結構如圖715所示。 綠色制造1.綠色制造的定義綠色制造(Green Manufacturing,GM)是綜合考慮環(huán)境影響和資源利用效率的現(xiàn)代制造模式,其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,廢棄資源和有害排放物最小,即對環(huán)境的負面影響最小,對健康無害,資源利用效率最高。企業(yè)中產(chǎn)品開發(fā)、加工、裝配、營銷分布在不同地點,通過計算機網(wǎng)絡加以連接。企業(yè)組織是動態(tài)的,傾向于分布化,講究輕薄和柔性,呈扁平網(wǎng)狀結構。企業(yè)雖具有完備的企業(yè)職能,但沒有執(zhí)行這些功能的機構。其主要特點如下。(2)敏捷制造是虛擬制造系統(tǒng)敏捷制造系統(tǒng)是一種以適應不同產(chǎn)品為目標而構造的虛擬制造系統(tǒng),其特色在于能夠隨環(huán)境的變化迅速地動態(tài)重構,對市場的變化作出快速的反應,實現(xiàn)生產(chǎn)的柔性自動化。3.敏捷制造的基本特點(1)敏捷制造是自主制造系統(tǒng)敏捷制造具有自主性,每個工件和加工過程、設備的利用以及人員的投入都由本單元自己掌握和決定,這種系統(tǒng)簡單、易行、有效。產(chǎn)品成本與批量無關,從產(chǎn)品看是單件生產(chǎn),而從具體的實際和制造部門看,卻是大批量生產(chǎn)。敏捷制造的產(chǎn)品保證用戶在整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)滿意,企業(yè)的這種質(zhì)量跟蹤將持續(xù)到產(chǎn)品報廢為止,甚至包括產(chǎn)品的更新?lián)Q代。敏捷制造的產(chǎn)品進入市場以后,可以根據(jù)用戶的需要進行改變,得到新的功能和性能,即使用柔性的、模塊化的產(chǎn)品設計方法。簡化過程,不斷改進過程;提倡以“人”為中心,用分散決策代替集中控制,用協(xié)商機制代替遞階控制機制:提高經(jīng)營管理目標,精益求精,盡善盡美地滿足用戶的特殊需要;敏捷企業(yè)強調(diào)技術和管理的結合,在先進柔性制造技術的基礎上,通過企業(yè)內(nèi)部的多功能項目組與企業(yè)外部的多功能項目組—虛擬公司把全球范圍內(nèi)的各種資源集成在一起,實現(xiàn)技術、管理和人的集成。將制造系統(tǒng)空間擴展到全國乃至全世界,通過企業(yè)網(wǎng)絡建立信息交流高速公路,建立“虛擬企業(yè)”,以競爭能力和信譽為依據(jù)選擇合作伙伴,組成動態(tài)公司。企業(yè)對影響其日常運行的各種變化,如用戶對產(chǎn)品規(guī)格、配置及售后服務要求的變化、用戶定貨量和供貨時間的變化、原料供貨出現(xiàn)問題及設備出現(xiàn)故障等作出快速反應的能力。企業(yè)針對競爭規(guī)則及手段的變化、新的競爭對手的出現(xiàn)、國家政策法規(guī)的變化、社會形態(tài)的變化等作出快速反應的能力。以最短的時間執(zhí)行任務(如產(chǎn)品開發(fā)、制造、供貨等)的能力。以同樣的設備與人員生產(chǎn)不同產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)不同目標的能力。企業(yè)獲得一定生產(chǎn)力、效率和有效參與競爭所需的技能。判斷和預見市場變化并對其快速地作出反應的能力。因此,敏捷制造的企業(yè),其敏捷能力應當反映在以下6個方面。⑦ 把主機廠與協(xié)作廠之間存在的單純買賣關系變成利益共同的“共存共榮”的“血緣關系”,把70%左右零部件的設計、制造委托給協(xié)作廠進行,主機廠只完成約30%的設計、制造任務。⑤ 追求無廢品、零庫存、零故障等目標,降低產(chǎn)品成本,保證產(chǎn)品多樣化。③ 在生產(chǎn)制造過程中實行“拉動式”的準時化生產(chǎn),把上道工序推動下道工序生產(chǎn)變?yōu)橄碌拦ば蛞罄瓌由系拦ば蛏a(chǎn),杜絕一切超前、超量生產(chǎn)。① 以銷售部門作為企業(yè)生產(chǎn)過程的起點,產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)品生產(chǎn)均以銷售為起點,按訂貨合同組織多品種小批量生產(chǎn)。精益生產(chǎn)認為,允許出錯誤,錯誤就會不斷發(fā)生,所以從開始就不應出錯。大量生產(chǎn)追求的是有限目標,可以容忍一定的廢品率和最大限度的庫存。經(jīng)過二十年努力,終于把理想變成現(xiàn)實。(2)逆境中的拼搏精神精益生產(chǎn)方式是市場競爭的產(chǎn)物,來自于逆境中的拼搏精神。2.精益生產(chǎn)方式的思維特點(1)逆向思維方式精益生產(chǎn)的思維方式大多都是逆向思維、風險思維,很多問題都是倒過來看,也是倒過來干的。 精益生產(chǎn)1.精益生產(chǎn)的基本概念精益生產(chǎn)(又稱精良生產(chǎn)),被美國人稱之為“Lean Production”,簡稱LP,原意是“瘦型”生產(chǎn)方式。④ 技術集成。③ 功能集成。② 信息集成。① 人員集成。為此,并行工程非常注重協(xié)同的組織形式、協(xié)同的設計思想以及所產(chǎn)生的協(xié)同效益。(3)協(xié)同特征并行工程特別強調(diào)團隊設計小組的協(xié)同工作(Teamwork)。(2)整體特征圖714 制造系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的內(nèi)在聯(lián)系并行工程哲理認為,制造系統(tǒng)包括制造過程是一個有機的整體,在似乎相互獨立的各個制造過程和知識處理單元之間,實質(zhì)上存在著不可分割的內(nèi)在聯(lián)系,特別是豐富的雙向信息聯(lián)系,如圖714所示。這種生產(chǎn)模式,當產(chǎn)品設計工作結束后,后續(xù)的制造、檢驗和維護環(huán)節(jié)較為方便、容易,可使產(chǎn)品開發(fā)研制周期明顯縮短。這種生產(chǎn)方式是將時間上先后的知識處理和作業(yè)實施過程轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r考慮和盡可能同時處理的一種作業(yè)方式,如圖713所示。這樣,不能在產(chǎn)品設計階段就能及早地考慮后續(xù)的工藝設計、制造裝配、質(zhì)量保證、維修服務等問題,致使各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)前后脫節(jié),設計改動量大,產(chǎn)品的開發(fā)周期長、成本高。所謂串行工程,如圖712所示,即在前一工作環(huán)節(jié)完成之后才開始后一工作環(huán)節(jié)的工作,各個工作環(huán)節(jié)的作業(yè)在圖712 串行工程工作方式時序上沒有重疊和反饋,即使有反饋,也是事后的反饋。超聲波拋磨和放電交錯而連續(xù)進行,不僅提高了拋光速度,而且提高了工件表面材料去除的均勻性。這種電解液的陽極溶解作用雖然微弱,但有利于工件的拋光。超聲電火花拋光的工作原理如圖711所示。(3)超聲電火花復合拋光超聲電火花復合拋光是在超聲波拋光的基礎上發(fā)展起來的。這個過程一直持續(xù)到將工件表面整平時為止。被去掉鈍化膜的表面迅速產(chǎn)生陽極溶解,溶解下來的產(chǎn)物不斷被電解液帶走。拋光時,工件接正極,工具接直流電源負極,工件與工具間通入鈍化性電解液。圖79 電解磨削原理圖(2)超聲電解復合拋光超聲電解復合拋光是超聲波加工和電解加工復合而成的,它可以獲得優(yōu)于靠單一電解或單一超聲波拋光的拋光效率和表面質(zhì)量。當電解液從間隙中流過時,工件出現(xiàn)陽極溶解,工件表面形成一層較軟的薄膜,它很容易被導電砂輪上的磨粒磨除,于是工件上又露出新的金屬表面并進一步電解。如圖79所示,高速旋轉(zhuǎn)的導電砂輪接直流電源負極,工件(刀具)接直流電源正極。下面簡單介紹幾種復合加工。6.復合加工當把兩種或兩種以上的能量形式(包括機械能)合理地組合在一起,就發(fā)展成復合加工。④ ~,加工的材料除大理石、玻璃外,還可以加工金屬材料。② 高壓水束不會變鈍,各個方向都有切削作用,使用水量不多;加工時不需要進刀槽、孔,工件上任意一點都能開始和結束切削,可加工小半徑的內(nèi)圓角;與數(shù)控系統(tǒng)相結合,可以進行復雜形狀的自動加工。高速液體流的能量密度可達1010W/mm2,這種液體的高速沖擊,具有固體的加工作用。水射流加工特別適合于各種軟物質(zhì)有機材料的去毛刺和切割等加工,是一種“綠色”加工方法。開始時只是在大理石、玻璃等非金屬材料上用作切割直縫等簡單作業(yè)。可以根據(jù)不同的目的選用不同的注入離子,如磷、硼、碳、氮等,以實現(xiàn)材料的表面改性處理,從而改變工件表面層的機械物理性能。④ 離子注入離子注入是采用5~500keV能量的離子束,直接轟擊被加工材料?!?keV能量的氬離子分成兩束,同時轟擊靶材和工件表面,以增強膜材與工件基材之間的結合力?!?keV的氬離子轟擊靶材,并將靶材上的原子擊出,淀積在靶材附近的工件上,使工件表面鍍上一層薄膜。這就是近代發(fā)展起來的納米加工工藝。(2)離子束加工的應用范圍① 離子刻蝕~5keV、直徑為十分之幾納米的氬離子轟擊工件,將工件表層的原子逐個剝離的。(1)離子束加工的特點圖77 離子束加工原理圖① 離子束轟擊工件的材料時,其束流密度和能量可以精確控制,因此可以實現(xiàn)納米級的加工,是當代納米加工技術的基礎;② 離子束加工在真空中進行,污染少,特別適宜加工易氧化的金屬、合金、高純度的半導體材料;③ 離子束加工的宏觀壓力小,因此加工應力小,熱變形小,加工表面質(zhì)量非常高。氬在高速電子的撞擊下被電離成離子,陽極和陰極各有數(shù)百個上下位置對齊、形成數(shù)百條較準直的離子束,均勻分布在直徑為50mm的圓面積上。圖77所示為離子束加工原理圖。4.離子束加工離子束加工的原理與電子束加工基本類似,也是在真空條件下,將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速后,撞擊在工件表面上,引起材料變形、破壞和分離。此外,還可以利用電子束進行焊接、切割、刻蝕、表面熱處理和光刻。② 加工型孔為了使人造纖維的透氣性好,更具松軟和富有彈性,人造纖維的噴絲頭型孔往往設計成各種異形截面,這些異形截面最適合采用電子束加工。噴氣發(fā)動機上的冷卻孔和機翼吸附屏的孔,其孔徑微小,孔數(shù)巨大,達數(shù)百萬個,最適宜用電子束打孔。(2)電子束加工的應用范圍電子束加工可用于打孔、切割、焊接、蝕刻和光刻等。如只使材料局部加熱,就可進行電子束熱處理;使材料局部熔化,就可進行電子束焊接;提高電子束能量密度,使材料熔化和汽化,就可進行電子束打孔、切割等加工;利用較低能量密度的電子束轟擊高分子材料時產(chǎn)生化學變化的原理,即可進行電子束光刻加工。由電子槍射出的高速電子束經(jīng)電磁透鏡聚焦后轟擊
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