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现代制造技术的发展趋势

发表时间: 2019-12-16 12:59:00

作者: 协众机床

来源:

  第二次世界大战后,尤其是20世纪80年代以后,由于消费观念的改变,消费需求的多样性和个性化的呈现,加上市场竞争的不断加剧,大批量生产模式受到了新的挑战。随着微电子技术、控制技术、传感技术、信息技术...

  第二次世界大战后,尤其是20世纪80年代以后,由于消费观念的改变,消费需求的多样性和个性化的呈现,加上市场竞争的不断加剧,大批量生产模式受到了新的挑战。随着微电子技术、控制技术、传感技术、信息技术、机电一体化技术和新材料科学、系统科学的快速发展与广泛应用,特别是计算机的大量普及与应用,机械制造业已经并正在继续发生着质的飞跃,经历着由主要依靠工人和技术人员经验技艺型的传统制造技术向多种先进技术结合的现代制造技术的过渡。制造业的生产方式已经由少品种、大批量向多品种、变批量生产方式转变;制造业的资源配置由劳动密集、设备密集向信息密集、知识密集方向发展;制造技术由机械化、刚性自动线向柔性自动线、智能自动化方向跨进。
  现代制造技术的发展方向主要体现在精密化、自动化、***优化、柔性化、集成化和智能化等方面的不断发展和完善。
  1.加工质量精密化
  零件的加工精度直接关系到机电产品的性能、质量和可靠性。例如,美国MX战略导弹制导系统的陀螺仪精度比民兵III型洲际导弹陀螺仪的精度提高了一个数量级,其命中的圆概率误差由500 rn减小到50~150 m;英国Rolls—Royce公司将飞机发动机转子叶片的加工误差由60 gm降低到12 gm,表面粗糙度由RaO.5减小到Ra0.2,而发动机压缩效率却由89%上升到94%。
自机械制造业问世以来,广大科技工作者都把提高产品加工精度作为追求的目标并不断为之奋斗,取得突破。图0—1为各种加工方法与设备在不同年代所能达到的加工精度。

  随着航空航天技术、微电子技术、现代军事技术的不断发展,对机械加工精度的要求不断提高。在现代超精密机械中,对精度的要求极高,如人造卫星的仪表轴承,其圆度、圆柱度、表面粗糙度等均达到nm级;基因操作机械,其移动距离为nm级,移动精度为0.1nm。精密和超精密加工技术是现代制造技术的前沿技术之一,已经成为国际科技竞争中能否取得成功的关键技术。20世纪初,超精密加工的误差是10 gm,30年代为1 gm,50年代为O.1 gm,70至80年代达0.01 gm。目前世界先进水平的加工精度可达0.001 gm,即lnm,已经进入纳米级加工时代。
  2.切削速度高速化
  切削速度直接影响生产效率从而影响生产成本,同时还影响加工质量。近30年来,工业发达***不断进行高速和超高速加工技术的研究并应用于实际生产,取得了巨大的经济效益和社会效益。所谓超高速加工技术,是指采用超硬材料刀具(或磨具)和能可靠地实现高速运动且具有高精度、高自动化、高柔性的设备,以极高的切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和表面加工质量的现代加工技术。目前,超高速加工某些材料的切削速度可达:如铝合金2000~7500 m/min;铸铁900~5000 m/min;钢600~3000 m/min:钛合金150~1000 m/min。不同加工方法的切削速度分别可达:车削700~7000 m/min;铣削300~6000 m/min;钻削200 1100 m/min:磨削150 m/s。
  3.工艺方法新颖化和复合化
  传统切削加工工艺、工艺装备得到不断改进。如大量推广使用硬质合金刀具、涂层硬质合金刀具、陶瓷刀具等新型材料刀具,提高切削性能。大力推广可转位不重磨刀具,开发新型刀具和工具系统,缩短换刀和调整时间。推广″以刨代磨,以磨代刮″和″钻铰复合,镗铣复合″等新工艺,提高劳动生产率。
  大力发展非传统加工方法(特种加工),形成新的加工工艺,以解决机械加工中由于工件材料、精度、刚度等特殊要求带来的传统加工方法难以解决的问题。如大力研究和推广激光加工、电子束加工、离子束加工、超声波加工、高压水射流加工等特种加工工艺。
大力研究和开发粉末冶金、精密铸造、冷挤压、冲压成型、注塑成型等少切屑或无切屑加工工艺,不仅大大提高了生产效率,同时减少了材料消耗,节约了能源,有利于环境保护。
  4.制造过程自动化、柔性化、集成化和智能化
  制造业的发展经历了从手工到机械化、自动化的过程。从20世纪中期开始,随着现代高新技术的快速发展,尤其是机床数控技术、计算机技术、网络技术等的发展,制造过程的自动化、柔性化、集成化和智能化的进程不断加快。其发展历程和发展趋势包括下列几个阶段:
  (1)刚性自动化。应用传统的设计和工艺,采用专用机床、自动化单机或自动生产线进行大批量生产。其主要技术是继电器程序控制和组合机床。
  (2)数控加工。包括先后出现的数控(NC)和计算机数控(CNC),主要设备是数控机床和加工中心。其特点是柔性好、加工质量高,适应于多品种、中小批量生产。其主要技术是数控技术和计算机编程技术。
  (3)柔性制造。其特征是强调制造过程的柔性和高效率,适应于多品种、变批量的生产。它的主要技术包括成组技术(GT)、计算机直接数控(DNC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、系统理论、自动检测、计算机控制、通信网络等。
  (4)计算机集成制造(CIM)及计算机集成制造系统(CIMS)。其特征是强调制造全过程的系统性和集成性,以更好解决关于企业生存与发展的生产效率、产品质量、生产成本和市场服务等问题。CIMS涉及的技术包括现代制造技术、管理技术、计算机技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术等。
  5.制造理念与生产模式现代化
  为了适应日趋激烈的市场竞争的新形势,随着科学技术的不断发展,人们提出了一系列新的制造理念,出现了一系列新的制造模式。
  在机电产品的设计方面,涉及的现代设计技术主要有:计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)、计算机辅助工艺规程设计(CAPP)、计算机辅助装配工艺设计(CAAP)、智能CAD和概念设计、可靠性设计、优化设计、动态设计、有限元分析、精度设计、外观造型设计、工作环境设计、?榛杓啤⑵@蜕杓啤⒓壑倒こ獭⒎辞蠊こ獭⑾低辰S敕抡妗⑿槟馍杓啤⑸杓朴胫圃旒伞⑸杓乒坦芾碛牍こ淌菘狻⒖焖傧煊ι杓啤⒉⑿泄こ獭⒙躺飞杓频取
  所谓先进制造生产模式,就是应用与推广先进制造技术的组织方式。工业发达***对先进制造生产模式进行了大量研究,其中在理论上初具体系,在实践中取得成效的主要有敏捷制造AM(Agile Manufacturing)、精益生产LP(Lean Production)、并行工程CE(Concurrent Engineering)、智能制造系统IMS(Intelligent Manufacturing System)和全能制造系统HMS(Holoson Manufacturing System)等。

现代制造技术的发展趋势
  第二次世界大战后,尤其是20世纪80年代以后,由于消费观念的改变,消费需求的多样性和个性化的呈现,加上市场竞争的不断加剧,大批量生产模式受到了新的挑战。随着微电子技术、控制技术、传感技术、信息技术...
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