先进制造的加工技术
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先进制造的加工技术范文第1篇
【关 键 词】现代机械；技术应用；机械工业；工艺流程
【中图分类号】F407.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0253-01
机械给人类带来的便利是不言而喻的，机械的应用越来越普遍，使得机械工业成为国家的基础工业。机械工业的发展历经了一个曲折而漫长的过程，追溯到70年代初，世界工业以传统的手工业及农业为主，社会生产力及科技水平的发展已将传统手工业及农业远远抛在后面，世界传统工业的低效率发展使得社会生产大幅度下滑。但是在不少科学界人士的倡导下，高科技带来的生产力的提高引起了各国政府的高度重视，微电子技术，微机技术开始闯入人们的日常生活。到如今，现代机械的应用使得传统的机械工业在产品结构和生产系统结构等方面发生了质的变化。现代机械在各个发达国家中占据着重要的战略地位。
一、 传统机械与现代机械的区别
我们把由传动结构、操纵控制装置、动力机及执行机构等部分构成的机械称为传统机械。但是对于现代机械，不同学者对其认识各有不同，没有一种清晰而让众人认同的定义。其中能为大家所基本认同的现代机械定义出现在1948年美国机械工程师协会在对美国国家科学基金会报告中的提法中。报告中提出现代机械是“由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统”。由此定义我们可以得出，现代机械即是由机电组成一个整体的机械系统。
现代机械系统借鉴了人类年复一年、日积月累的进化过程中形成的人体功能结构，这种借鉴使得现代机械的出现一方面减轻了人类一部分体力劳动，另外少部分的体力劳动也可以由现代机械代替。现代机械成为了人类改造客观世界的工具。这种借鉴表现在：现代机械系统借鉴人体大脑形成控制及信息处理装置；借鉴感官形成检测传感装置；借鉴肌肉形成执行元件；借鉴手足形成机构；借鉴内脏和骨路形成动力部分。这五个基础部分的借鉴使得机械系统与人体结构形成大致一一对应关系。由此可见机械系统发展之成熟，并将随着科技的发展日益强大。
机电一体化是现代机械系统的新特点，这个特点使它区别于传统机械产品又与一般电子产品不同，它是由机械技术与电子技术有机结合的一个全新的系统。机械与电子技术的完美结合，相互借鉴各自特点，一方面为机械系统带来新活力改变传统机械产品面貌，另一方面促进了电子技术的发展，扩大了电子技术的应用领域。
1、柔性提高，功能增多
“软件化”及“柔性化”体现了现代机械系统的方便及多功能化，为人类带来更多的便利，这种区别于传统机械系统的新特点提高了现代机械系统工作效率。现代机械系统中只需要控制系统中预先设定的程序便可以使各机构动作相协调、各工艺次序吻合、各工作节拍合理。要改变机构的动作规律、各工作的次序只需修改预先设定的控制程序，无须改变机械或电子的“硬件”。例如，加工中心机床是现代机械系统的核心部分，通过改变加工中心机床的程序可以改变加工工序，让现代化机械机床一次性完成需要多台普通机床完成的多道工序。并且加工中心还有自动保护、自动诊断等功能，工件、刀具的自动检测、自动显示功能。又如配有机器人操作的大型激光加工中心，通过控制机器人“体内”程序，可以代替人类在危险、有害、恶劣的环境中自动完成划线、切割、钻孔、焊接和热处理等操作，可以为人类减轻工作量自动完成加工金属、塑料、陶瓷、橡胶等各种材料。传统机械加工系统无法比拟现代化机械加工系统这种强大的多功能功能和良好的柔性。机器人的出现，可代替人类完成许多单调的流水线活动，减轻人类劳动强度、提高工作效率，可代替人类完成恶劣、有害条件下的工作，改善人类工作环境、提高其生活质量。
2、结构简化，改善性能
目前，随着传动技术的逐渐发展，电子调速装置的兴起及应用取代了笨重且复杂的齿轮变速箱，电子调速装置中采用的计算机的控制软件，它便利的实现了精准的运动规划，改变了传统机械中依靠传动链实现的各种关联运动。这种改变突破了在传统机械系统中，靠增加机构的办法来实现增加一种功能，或实现某一控制规律。这种改变减小了现代机械产品的体积，简化了现代化机械产品的结构，减轻了现代化机械产品的重量，节省更多的材料。例如，一台微机控制的精密插齿机，其齿轮等传动部件比传统插齿机减少30%；现代新型的缝纫机利用一块单片机控制针脚花样、就代替老式缝纫机内的350个机械部件；大型刨铣床上应用了感应同步器数显装置，可将加工精度从0.06mm / 1000mm 提高到0.01mm / 1000mnl。
3、提高效率，降低成本
电子技术的引用提高了现代机械系统的控制和检测功能。一方面，它减少了人为因素的影响，设定仿造最佳操作工人的技巧程序，使得生产质量得到最佳保证。另一方面，它能减少生产准备和辅助时间，缩短生产周期，提高合格率，降低成本，提高生产力。例如，数控机床相比普通机床而言，在质量方面数控机床质量更加稳定；在生产效率方面数控机床高出普通机床5-6倍；金属消耗方面数控机床消耗比普通机床减少90%。柔性制造系统的优势显而易见：柔性制造系统可使生产周期缩短40%，生产成本降低50%，生产设备利用率可提高2—3倍。机床数量和操作人员都可减少一半以上。整个投资在几年内便可全部收回。
低能耗的驱动机构和优化控制的引用让现代机械系统达到显著的节能效果。例如，电子点火器运用到汽车上，使得它能很好地控制点火时间和运行状态，从而达到节省汽油消耗的目的。
现代先进机械的功能非常强大，可以因不同的加工工艺与制造技术的要求而改变而且其具体功能要求有很大的差异。例如，对主要用作搬运的工业机器人来说，要有较大的持重能力和作业范围、较高的运动速度或加速度、一定的重复定位精度及方便的编程和示教能力，才能完成简单而重复物品的搬运与工件的上下料基本动作。
总而言之，现代化先进机械在加工工艺与制造技术的应用，为人类生产力的提高带来历史性的变革，加速了全球的经济发展，提高了社会生产效率，从而改善了人们的生活。机械技术作为最悠久的应用技术之一，作为现代先进机械系统最重要的基础技术，需要我们不断地探索，不断地改进，不断的研究，让现代化先进机械继续为人类服务，为现代工业的发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 贾锋.机电一体化技术应用及其发展方向[J].科技信息.2011年19期
[2] 刁媛.中国机械工业百强揭晓14家工程机械企业榜上有名[J].工程机械.2011年07期
先进制造的加工技术范文第2篇
关键词 先进制造技术 教学方法 教学手段
中图分类号：G420 文献标识码：A
Exploration on "Introduction of Advanced Manufacturing
Technology" Teaching Reform
LIU Weina, LIU Zhigang, YANG Lifeng
(School of Optoelectronic Information, Changchun University of Technology, Changchun, Jilin 130012)
Abstract This paper studied the "Introduction to Advanced Manufacturing Technology" curriculum goals and teaching methods, the choice of teaching materials, interactive teaching in the classroom teaching the theory, the use of modern educational technology, including courseware and Internet use as well as a typical case of teaching methods are described, explore the practice of teaching methods used in other studies.
Key words advanced manufacturing technology; teaching methods; ways of teaching
0 引言
“先进制造技术导论”课程是工科高校机械专业继“机械制造技术基础”课程之后的一门覆盖面较大的专业课程，课程内容包括了目前机械工程领域的先进制造技术以及先进制造基本理论。
为了适应现代化制造新形势的需要，针对独立学院学生现状，如何培养出社会需要的、实践能力较强的机械创新人才，在“先进制造技术导论”课程中应当怎样进行教学内容取舍、教学方法和手段的改革，是急需解决的问题。对此，我们进行了如下探索：
1 课程教学内容改革
为了适应现代制造业的发展需求、培养出宽口径、厚基础、强实践、创新型机械人才，对机械制造专业课程的结构进行了调整，把先进制造技术导论课程的教学内容进行了整合，将机械专业的多门专业课内容如：特种加工技术、数字化制造、超高速加工技术、超精密加工技术、激光加工技术、虚拟制造、并行工程等多门专业课程整合优化为一门“先进制造技术导论”课程，并将其确定为必修专业课，课堂学时为40学时，实验学时为8学时，有效解决了课程内容多、学时少的矛盾。教材选用由科学出版社出版、西北工业大学王润孝教授主编、国防科工委“十五”规划教材，并在此基础上根据独立学院的教学特点对本课程教学内容进行调整，增加了特种加工技术、非传统加工技术、先进加工方法的相关内容，并注重反映本学科理论与技术的新发展，总体上满足了课程内容适合现代制造需求的要求。
在学时缩减的基础上，为了不减少学生对“先进制造技术导论”课程基本知识和基本内容的掌握，正确处理好“先进制造技术导论”课程与其他专业课程的关系，需要认真把握课程教学环节和教学方法与手段，对此我们采取把课程中有一些相关知识和课后培训、认识实习、生产实践、科技创新结合起来的方法，使学生能在有限的学时内掌握更多的知识，达到培养目标的要求。
2 授课方法探索
由于先进制造技术导论是机制专业一门重要的、覆盖面较大的专业课，课程内容涵盖了了先进制造的各个单元技术，如特种加工技术、超精密加工技术、三束加工技术、超高速加工技术、微机电加工技术、制造自动化技术、检测与监控技术、现代质量工程等内容，课程特点是知识点多，信息量大，涉及面广，实践性强。要在有限的学时内让学生掌握全部教学内容，积极探索先进的教学方法和多种教学手段，提高授课效率，促进学生积极思考，开发学生的潜能，激发学生学习的主动性，需要授课教师注重对学生工程意识的训练，注重理论结合实际，综合素质能力培养，注重学生创新能力的培养。教学过程中采用了以下教学方法：
（1）互动探讨法。在课堂上，不但教师主动、脑动、手动、嘴动，也要让学生动耳、动心、动嘴、动行。教师根据每节课要学习的内容，提出主题教学的“导火线”，让学生动起来、主动参与课堂讨论，让学生发表见解，教师在归纳分析学生见解正确与错误的基础上，作更为深入的探讨。让学生成为学习主体，让学生有机会发表自己的学习体会，相互交流。从而充分调动学生的主观能动性，将教师的教学与学生的学习活动融为一体；同时适当安排自学内容，要求学生自学并检查、解答学生自学过程中遇到的疑难问题，对所规定的自学内容进行总结；调动学生学习的主动性，培养学生的自学能力。
（2）以多媒体技术为代表的现代教育手段与传统板书有效结合，在使用多媒体课件增大课堂信息量、生动形象化的同时，不可忽视传统板书的作用。板书是吸引学生注意力的有效手段，重点内容、学生掌握不好、分辨不清的内容需要板书分析，启发学生思维、这对加强学生理解和强化知识点具有重要的作用。
（3）典型案例法。课堂上教师结合科研、生产实际案例剖析解决方案。教师承担的科研项目也好、为企业解决的生产难题也好，往往带有一定的先进性和实用性，结合研究过程进行理论剖析，使学生感到直观具体，生动形象，环环入扣，对错分明，印象深刻。通过典型案例分析，使学生在学习本课程的过程中，既掌握了专业理论基础知识及其应用、又获取了解决实际问题的先进科学研究方法与手段、也了解和掌握本学科的前沿状况和发展趋势，收到较好的教学效果。
（4）网络教学法。教师利用网上丰富的网络资源，收集丰富的图片、资料，并适时对学科最新的发展态势跟踪并更新教学内容，也鼓励学生利用网络资源、查找资料，对促进学生自主学习起到积极作用，学生通过利用校园网教学平台浏览学习。
3 教学手段改革
（1）组织现场教学。对本课程实践知识、感性认识要求比较多的教学内容，现场教学无疑有助于加深学生的理解，对于现代制造业的发展，企业中应用的一些先进机床装备、刀具夹具量具及加工手段仅仅在课堂上讲授往往收不到应有的教学效果，而且校内资源有限，所以，我们采用了课程中的理论部分集中在课堂上讲，实际结构内容放到现场教学中去讲的现场教学法。主讲教师将部分教学内容在认识实习等实践教学环节中讲授或强化，使教学内容更加形象、生动，在现场解决了课堂上无法或很难讲清的问题，学生对相关知识的掌握更加深刻。理论教学和现场教学并行，解决了学时少、内容多的矛盾，又有利于学生对相关知识的吸收和巩固，是培养学生工程实践能力、具有工程师素质的重要途径。
（2）建设第二课堂。开展先进制造综合性实训，利用开设数字化设计与数控加工培训课程，先进的数字化设计制造软件CATIA\UG\ PRO/E等在培训课堂中讲授，利用软件的装配功能，使学生更容易理解各个零件在产品中的功能及与整体的装配关系，利用软件的仿真功能。实现三维实体结构动态模拟和仿真，增强了学生的学习兴趣，取得了较好的学习效果。
（3）增强综合性设计训练环节，在分院范围内，组织成立大学生科技创新活动小组，开展各种题目的大学生科技创新活动、有学生自选题目的、也有结合实验室建设的、还有为参加各种类型的大学生机械创新设计大赛进行准备的以及教师结合科研指导学生的，把学生的学习积极性充分调动起来，形成良好的学风校风，培养学生的工程综合能力和创新能力。
参考文献
[1] 刘兵.多媒体教学与传统教学相结合[J].大学时代:教育研究版,2006(6):67.
[2] 陈玉琨.中国高等教育评价论[M].广东:广东教育出版社,1993.
[3] 贾晨辉,马文锁.先进制造技术课程教学方法研究.科技资讯,2009(23).
先进制造的加工技术范文第3篇
关键词：先进制造技术 车辆工程 教学改革 课程内容
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0152-02
1 先进制造技术课程背景
20世纪80年代末，美国为了应对其制造业所遭遇的挑战，达到促进经济持续健康发展和增加就业的目的，提出了发展先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，AMT）以增强其制造业在国际上的竞争力，由国家科学工程技术委员会（FCCSET）主持开始实施先进制造技术计划。随后，欧美日等国家纷纷跟进。
先进制造技术是现代制造技术的总称，涵盖了制造的各方面，包括工程设计、制造工艺、管理技术、物流技术和相关学科的支撑技术和支撑环境。
国际生产工程学会（International Institution for Production Engineering Researeh，CIRP）统计表明，当前先进制造系统和先进制造模式多达30余种[1]。特别是我国近十年来制造业迅猛发展，越来越多的先进制造技术应用到生产中。
汽车制造是先进制造技术最主要的应用领域之一。近年来，我国汽车制造业发展迅速。根据国家工业和信息化部的汽车工业数据显示，2014年我国汽车总产量为2372.29万辆，同比增长了7.3%，同时汽车销量为2349.19万辆，同比增长了6.9%，产销量均位列世界第一。其中，前六强为上汽、东风、一汽、长安、北汽和广汽，其销量分别为558.37万辆、380.25万辆、308.61万辆、254.78万辆、240.09万辆和117.23万，占2014年全国汽车销售总量的79.2%。然而，我国自主品牌轿车的销量为277.44万辆，仅占轿车销售市场的22.4%，同比反而下降了17.4%。因此，国产汽车的自主知识产权的设计制造技术亟待提高和加强。相应地，作为培养创新人才的高校这方面的课程需要加强。
2 先进制造技术课程现状
为了让学生能够了解和掌握相关的技术，从20世纪90年代起，许多高校就开始面向本科教学相继开设了《先进制造技术》课程，来满足工业企业生产的要求。
一直以来，先进制造技术教材的特点是内容全面，但是重点不突出。大多数教材都是把先进制造技术分为几个主题技术群，即现代设计技术、先进制造工艺和制造自动化技术。该分类方法是1994年由美国工业技术委员会提出的[2]。然而，时至今日，先进制造技术发展了20年，许多新涌现出的技术尚未吸纳进现行的教材中。
先进制造技术之所以谓之先进，是因为它指的是动态的技术，是在不断吸收其它学科新技术的基础上体现其先进性，所以先进制造技术课程内容也应该是动态的，其教学内容应该随着相关技术的发展而不断更新[3]。
另一方面，现有先进制造技术的教材内容广泛，但没有考虑到行业特点，缺乏对应的案例，因此就成了泛泛而谈的一些基本概念介绍，造成学生感觉枯燥乏味的状况。
3 课程改革
3.1 教学内容改革
针对目前的课程现状与本校的行业特点，重庆交通大学机电学院着重强调交通装备行业特色，对先进制造技术课程内容进行改革，以车辆制造（汽车、摩托车和轨道车辆）为导向，引入近年来车辆制造企业逐渐采用的新技术。
机械产品的制造分为三种方式：去除成形，整体成形和添加成形，对应的典型工艺分别为切削加工，材料成形（铸造、冲压等）和快速成形。当前几乎所有的先进制造技术教材都包含了去除成形和添加成形的内容，例如高速加工、精密加工和快速成形，但是现有教材却始终忽略了材料成形技术。然而，汽车、轨道车辆等制造企业已经在开始使用这些新技术。因此，非常有必要对学生增加这方面的知识。
近年来，出现了许多先进材料成形技术，如渐进成形技术、多点成形技术、热冲压成形等[4]。因此，在教学内容中增加先进板料成形技术内容。
另外，近年来，随着节能环保日益受到重视，汽车轻量化成为当前的热点，研究内容之一就是轻量化材料的使用。而铝合金等轻量化材料的焊接完全不同于传统的钢质车身，因此例如搅拌摩擦焊等一些新的材料连接技术被应用于车身的焊装生产[5]。因此，在教学内容中增加先进连接技术内容。
3.2 流程教学法
现行教材内容组织在章节上基本上分为先进设计技术、先进制造工艺、制造自动化、先进生产管理技术和制造模式几部分[6]，然而企业生产实践中，各种技术的应用并没有明确的界限。为了让学生对这些技术的使用有一个完整的了解，在课堂教学中，打乱教材的组织顺序，以生产实际中制造流程来讲授相关技术。实践表明，流程教学法类似于案例教学法，更能激发学生的兴趣和学习主动性。
（1）产品开发阶段。从汽车概念设计开始，在车身造型阶段引入逆向工程技术和CAD建模技术，在车身结构设计时引入CAE技术，在样车制造阶段引入快速成型技术。
（2）生产准备阶段。针对工装夹具设计讲解成组技术和计算机辅助工艺设计CAPP，针对模具设计制造讲解CAM编程和数控技术。
（3）批量生产阶段。针对汽车三大部件：发动机、车身和底盘，以发动机为对象，讲解高速加工技术、超精密加工技术和特种加工技术。以车身冲压为例，讲解先进板料成形技术；以白车身焊接为例，讲解搅拌摩擦焊等先进焊接技术；结合焊接机器人讲解机器人技术。结合冲压生产线和总装生产线，讲解先进生产管理技术和先进制造模式。
通过上述教学内容和教学模式的改革，极大地调动了学生的兴趣，激发了学生的学习主动性，收到了很好的效果。
参考文献
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[4] 李光耀，王琥，杨旭静，等.板料冲压成形工艺与模具设计制造中的若干前沿技术[J].机械工程学报，2010，5：31-39.
先进制造的加工技术范文第4篇
关键词：机械制造 技术特点 发展方向
一、现代机械制造技术的概况
机械制造技术是产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着的发展，人们对产品的要求也发生了很大变化，要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求，就必须采用先进的机械制造技术。
二、现代机械制造技术的特点
（一）现代机械制造技术的先进性
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。
（二）现代制造技术的全面性
先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有，并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果，其目标是为了提高竞争和促进国家和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
（三）现代制造技术的系统性
先进制造技术特别强调机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
（四）现代制造技术的全球性
随着我国加入世界贸易组织，市场的全球化有了进一步的发展，发达国家通过、经济、手段争夺市场，倾销产品，输出资本。随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
三、现代机械制造技术的发展现状
近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
（一）管理方面
工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。
（二）设计方面
工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计，广泛采用计算机辅助设计技术，大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用计算机辅助设计技术的比例较低，机械制造技术基础还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性整体上的差距。
（三）制造工艺方面
发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。
（四）自动化技术方面
工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元、柔性制造系统、机集成制造系统，实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数使用。
四、现代机械制造技术的趋势
（一）全球化
一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如一些知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现。
（二）虚拟化
制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
（三）自动化
自动化的主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
（四）绿色化
绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
参考文献：
[1]王富文.谈我国先进机械制造技术的特点及发展趋势[J].中国新技术新产品，2008（16）.
先进制造的加工技术范文第5篇
关键词：先进制造技术 RPM技术 现代设计技术
中图分类号：TU741 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（a）-0105-02
机械系统设计及制造技术是把机器看作具有特定功能的、相互间存在有机联系的统一体。机械系统设计从系统的观点来进行机器的设计，并从使用效果为终结点来制造，将会有利于机器设计及制造的创新性、多样化和综合最优化。
先进制造技术，简称AMT，即Advanced Manufacturing Technology，是美国于80年代提出。当时，各国制造业面临复杂多变的外部环境，传统的制造技术变得越来越不适应快速变化的环境，先进的制造技术，尤其是计算机技术和信息技术在制造业中广泛应用，美国根据本国制造业的挑战与机遇，为了加强其制造业的竞争能力和促进国民经济增长提出先进制造技术这一专有名词，一经提出，立即获得欧洲各国、日本及亚洲新兴工业化国家的响应。
先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息（计算机与通信、控制理论、人工智能等）、能源及现代化系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
对先进制造技术的研究可分为四大领域，分别是：现代设计技术，先进制造工艺，自动化技术，系统管理技术。
现代设计技术是根据产品功能要求和市场竞争（时间、质量、价格等）的需要，应用现代技术科学知识，经过设计人员创造性思维、规划和决策，制定可以用于制造的方案，并使方案付诸实施的技术。现代设计技术使产品设计建立在科学工作者的基础上。随着科学工作者技术落后的不断发展，其设计范畴也不断地扩大，从单纯的产品设计扩展到全寿命周期设计，包括考虑环境因素的绿色设计；在设计的组织方式上，从传统的顺序设计方式过渡到并行设计方式；在设计手段上，从传统的手工设计向现代化计算机辅助设计过渡。
先进制造工艺技术是先进制造技术的核心和基础。它是机械制造工艺不断变化和发展后所形成的制造工艺技术，包括了常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型加工方法。其主要技术体系由先进成形加工技术、表面工程技术等技术构成及先进制造加工技术。在此重点提一下快速原型制造技术。快速原型/零件制造（Rapid Prototype/Part Manufacturing，简称RPM）技术是20世纪后期起源于美国，并很快发展起来的一种先进制造技术，RPM技术是近20年来制造技术领域的一次重大突破。RPM技术是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。RPM技术采用（软件）离散/（材料）堆积的原理而制造零件通过离散获得堆积的顺序、路径、限制和方式，通过堆积材料“叠加”起来形成三维实体。离散/堆积的工作过程由CAD模型开始，先将CAD模型离散化，沿某一方向（常取Z向）切成许多层面，即分层（属信息处理过程），然后在分层信息控制下顺序加工各片层并层层结合，堆积出三维零件，该零件作为CAD模型的物理体现与之对应，此为物理过程。RPM技术中，物理堆积过程具体是通过采用粘结、熔结、聚合作用或化学反应等手段，逐层可选择地固化树脂、切割薄片、烧结粉末、材料熔覆或材料喷洒等方式来实现的，从而快速堆积制作出所要求形状的零件（或模型）。各种RPM技术的过程流都包括CAD模型建立、前处理（如生成STL文件格式，将模型分层切片）、快速原型过程（原型制作）和后处理（如去除支架、清理表面、固化处理）等四个步骤。快速成形原理如（图1）示所示。
RPM技术的内涵即其成形机理和工艺控制与传统成形方式有很大差别，主要表现在：RPM不是使用一般意义上的模具或刀具，而是利用光、热、电等物理手段（其中激光是经常应用的）实现材料的转移与堆积；原型是通过堆积不断增大，其力学性能不但取决于成形材料本身，而且与成形中所施加的能量大小及施加方式有密切关系；在成形工艺控制方面，需要对多个坐标进行精确的动态控制。能量在成形物理过程中是一个极为关键因素，在以往的去除成形（切削磨削加工）和受迫成形（铸造锻压）中，能量是被动地供给的，一般无须对加工能量进行精确的预测与控制，而在离散/堆积类型的RPM中，单元体（分层体）制造中能量是主动地供给的，需要准确地预测与控制，对成形中的能量形式、强度、分布、供给方式以及变化等进行有效的控制，从而经由单元体的制造而完成成形。
目前，国外有几种典型和较成熟的商品化RPM技术，如光固化立体成形，叠层实体制造，选择性激光烧结，熔融沉积成形，三维印刷工艺等。
快速成型技术即可用于产品的概念设计、功能测试等方面，又可直接用于工件设计、模具设计和制造等领域，RPM技术在汽车、电子、家电、医疗、航空航天、工艺品制作以及玩具等行业有着广泛的应用。快速成型技术应用于产品加工时不用刀具，不需要前期投入专门安装，在逆向工程（Reverse Engineering）中有着广泛的应用。快速成型制造技术可实现低成本、高生产率和短周期的生产特点。从设计和工艺的角度出发可以设计形状复杂的零件，无需受时间、成本、可制造性方面的限制。
RPM技术系统的设计过程是一个创造性过程，同时也是一个不断完善的反复过程。进行系统设计时必须遵循两个基本原则。
（1）目标集中原则：在一个时间阶段内思考和解决的问题不能太多，否则会干扰主要问题的解决。
（2）满足目标原则：要求所设计出的新系统能满足系统的目标要求，使所设计的系统达到预期的目的。
（图2）为系统设计步骤的框图，表示了系统设计的概要内容。
在系统设计完成之后，对于结构和内容比较复杂的系统，为了进一步确定它的可信程度，往往采用系统仿真技术，对系统的各组成结构的性质及其相互关系建立具有一定逻辑关系和数学性质的仿真模型，根据仿真模型对系统进行定量分析，以获得鉴定所需的信息。
制造自动化技术是先进制造技术的重要组成部分，主要是指制造系统开放式智能体系结构优化与调度理论、生产过程和设备自动化技术以及产品研究与开发过程自动化技术等。它包括数控技术、工业机器人、柔性制造系统、计算机集成制造系统、传感技术、自动检测及信号识别技术、过程设备工况监测与控制等。系统管理技术包括先进制造生产模式、集成管理技术、生产组织方法等。
随着机械制造技术的不断深入发展，将会越来越多的融入更高的人工智能技术，这需要我们机械制造从业者和研究者投入更多的心血和精力。
结语
先进制造技术对于机械制造来说是一种革命，这种变革所带来的效果是非常巨大的，比如，应用了先进制造技术可以使普通机床成为数控机床乃至加工中心；但先进制造技术还需充分利用计算机技术、传感技术和可控驱动元件特性，以实现机械系统的现代化、智能化和自动化。
参考文献
[1] 翁世修，吴振华.机械制造技术基础[M].上海：上海交通大学出版社，2012.
[2] 王先逵.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2011.
