第一篇：先进制造技术应用案例
先进制造技术 绿色制造
先进制造技术课程论文
先进制造技术
——绿色制造
green manufacturing
摘要
当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程，
制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知
识库等基础技术，生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品，如绿色汽车、绿色冰箱等，并用法律、法
规规范企业行为，随着人们环保意识的增强，那些不推行绿色制造技术和不生产绿色产品的企业，将会在
市场竞争中被淘汰，使发展绿色制造技术势在必行。下面通过举例简单说明绿色制造。
At present, the world set off a wave of " green wave ", the environment problem has become the focus of
attention of all countries in the world, and included in the schedule, manufacturing industry will change the
traditional manufacturing mode, the implementation of green manufacturing technology, related to the
development of green materials, green energy and green design database, knowledge base and so on the basis of
technology, production to protect environment improving resource efficiency, green products, such as green, green
refrigerators, and laws and regulations, standardize enterprise behavior, along with the people environmental
protection consciousness enhancement, the implementation of green manufacturing technology and production of
green products to the enterprise, will be eliminated in the market competition, the development of green
manufacturing technology be imperative.关键词：绿色制造Green manufacturing绿色产品 Green product制造技术Manufacturing technology世界 The world
一、引言
绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源
效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境
污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，
使资源利用率最高，能源消耗最低。绿色制造模式是一个闭环系统，即原料-工业生产-产
品使用-报废-二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环
境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产
品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境
保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环
境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、
质量等。
二、绿色制造技术简介 定义：综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目
标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理
的整个生命周期中，对环境负面影响最小，资源利用率最高，
并使企业经济效益和社会效益协调优化。
绿色制造，又称环境意识制造(Environmentally
Conscious Mannufacturing)、面向环境的制造(Manufacturing For Environment)等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造这种现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。
国外绿色制造技术现状:国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的“绿色计划”。1991年日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。产品的绿色标志制度相继建立，凡产品标有“绿色标志”图形的，表明该产品从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护的要求，对生态环境无害或危害极少，并利于资源的再生和回收，这为企业打开销路、参与国际市场竞争提供了条件。如德国水溶油漆自1981年开始被授于环境标志(绿色标志)以来，其贸易额已增加20%。德国目前已有60种类型3500个产品授予环境标志，法国、瑞士、芬兰和澳大利亚等国于1991年对产品实施环境标志，日本于1992年对产品实施环境标志，新加坡和马来西亚也在1992年开始实施环境标志。目前已有20多个国家对产品实施环境标志，从而促进了这些国家“绿色产品”的发展，在国际市场竞争中取得更多的地位和份额。
国际经济专家分析认为，目前“绿色产品”比例大约为5-10%，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品
三、绿色制造技术实例
1、模具的绿色制造
2、水溶性油漆
3、中水回用
4、金桥南厂联合站房冰蓄冷项目
5、东岳动力总成厂发动机测试方法改进
下面我们就来一起看看这几个领域是如何运用先进制造技术的：
首先是模具的绿色制造
由绿色制造的概念可知,“绿色模具”不仅仅指在使用时对环境的影响小,还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。因此,模具的绿色制造设计要求设计者在构思阶段就要优先考虑模具产品的环境属性(模具的可拆卸性、可再次回收性等等),然后再考虑原有应该考虑的模具产品应用的基本属性。总的来说,模具绿色制造的整个生命周期包括绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色维护和绿色回收、再处理等阶段。
模具的绿色设计:模具绿色设计对模具绿色制造有着非常重要的地位,这一步解决的好坏直接影响到最终利用模具加工产品的绿色生产问题。
模具材料的选择:模具材料的选择是模具产品设计的第一步。模具材料的“绿色程度”对最终产品的“绿色性能”具有非常重要的影响。因此,绿色模具设计必须建立在绿色模具材料基础上。绿色模具材料应是低能耗、低成本的材料,尤其是少污染的材料;是易加工和加工过程中无污染或少污染的材料;是易回收处理、可重复多次使用或可降解的材料。
模具的可回收性设计:模具的回收性设计是指在模具产品绿色的设计初期充分考虑产品中所用各种材料的回收、再利用的可能性、回收处理的方法、回收性的技术经济评估以及回收性的结构框架设计等有关一系列问题。这样就可在后续生产中尽可能节约材料,减少浪费。因此,因避免或不要过多使用铜、铅等有害或对环境有重污染的材料;尽可能减少所用材料的种类;避免使用与现有标准循环再回收过程中不相兼容的材料;多使用无需特殊工具的连接件;设计时尽可能允许使用现有的一些可重复利用的零部件等。
模具的绿色并行工程:绿色并行工程是现代绿色产品设计和开发的新模式,它的核心是并行一体化设计,强调产品设计及其相关过程同时交叉进行,即在设计阶段就要考虑整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有环节和因素,如质量、成本、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。因此,涉及产品整个生命周期的各个部分的小组成员必须协同工作。对于模具设计,不但需要模具设计小组成员之间进行讨论,协调产品的设计任务,而且其他部门如工艺、制造、质量等小组也要参与产品的设计工作,对产品设计方案提出修改意见等,从而使得整个模具设计工作一次成功。
接下来是：水溶性油漆
水溶性油漆以纯水为载体，相对于传统的溶剂性油漆而言，在降低生产工艺污染、促进环保安全两大方面有着不可比拟的优势，可最大限度地减少对自然环境污染和人体健康的损害。
2008年，上海通用汽车的3大基地油漆车间全部建成了代表国际环保先进水平的水溶漆生产线，北盛二期还是东北三省唯一采用该项绿色环保技术的工厂。较传统涂装工艺，其VOC(挥发性有机化合物)排放比传统的汽车涂装工艺可减少80%以上，废气排放浓度降低了500倍，辅以无铅电泳、无铬钝化、静电喷涂、废气焚烧净化等先进环保技术，实现了从源头有效控制和最大限度地减少了废气排放。以单车间年工作时间4800小时计，水溶漆可较油漆每年减少污染排放3000多公斤。与此同时，3大基地的中水回用设施采用国外先进的污水处理技术，各工厂的工业污水和生活污水全部实行了无害化处理，各项污染物100%稳定达标。
接下来是：中水回用
以上海通用汽车金桥南厂为例，采用国内外先进的污水处理技术，将部分处理后的水再深度处理和消毒作为中水，由厂区的中水管网系统供厂区所有的绿化、冲厕、景观和设备的冷却等，不仅减少了自来水使用量，而且也大大减少了废水的排放。为确保中水的处理质量，在废水处理站中设置了养鱼缸，采用中水调养五彩金鱼，第一时间可以观察到中水的水质。经过不懈努力，在南厂的废水处理站中，一边是污浊的生产废水和污水在不断进入，经过工艺处理，一边源源不断排出透明晶亮的清水，鱼儿在其中欢快地游动。南厂日回用中水量达203立方米，占日污水向外排放量的24%，年减少COD排放量7吨，每年可以节省10万元的费用。正因为采取了绿色制造的技术使得其排放量大大降低。
接下来是：金桥南厂联合站房冰蓄冷项目
近年来，国内工业用电电价峰谷差较大，上海最高达到4.4倍。对此，金桥南厂采用了先进的冰蓄冷系统，在电力负荷很低的夜间用电低谷采用双工况制冷机制冷，将冷量以冰的形式储存起来。在电力负荷较高的白天或用电高峰期，把储存的冷量释放出来，以满足空调或工艺用冷的需求，也起到了转移电力高峰用电量、平衡电网峰谷差、削峰填谷的作用。
通过自控，实现夏季给空调冷冻水供冷、冬季给工艺系统供冷，过渡季既可以供空调也可以供工艺。冰蓄冷系统不仅可以转移电力高峰用电量，平衡电网峰谷差，这样全年36
5天不间断运行，可以最大程度地节约电费，年节约能源和减排费用65万元。2007年，金桥厂区通过工艺优化和生产生活节能等方面的措施，能耗费用与上一年相比，节约近2000万元。
最后是：东岳动力总成厂发动机测试方法改进
发动机生产启动阶段，零部件质量、机加工及装配质量的稳定性需要通过热试检测发动机性能指标。而进入批量生产后，各项质量皆稳定了，热试显得有些大材小用，且测试时间较长，还存在要消耗汽油、要建立消防装置、产生废气排放、发动机冷却液要定期更换、无负载的热试对正时缺陷等不敏感等缺陷。
随着发动机型号的增多，产量的增大，热试的不足日益显现。同期，质量体系的建立、深入、完善，零部件质量、机加工质量不断提高，发动机测试能够侧重于装配质量，新的测试方法由此孕育而生——冷试。冷测时，发动机自身不做功，而是由伺服电机驱动系统抓住(产品/工艺)飞轮，进而拖动发动机运转。各测试项目由相应的传感器测量，采集的信号送至后台的控制系统，按照既定的规定分析。冷测试技术具有几个优势特点：
一是方法新颖。发动机不做功，自身温度较低，不排出高温废气，测试能做得更深入，且能做热试无法做的测试，测试更全面。
二是技术先进。采集到的测试数据重复性更好，测试项目更多更全面，更利于发现缺陷，测试控制系统的分析更细致。
三是效益高。冷测试不消耗汽油，不排出高温废气，不消耗冷却液，不需要某些公用动力和消防安全设施。而且冷测台是全自动工位，无需专门的操作人员，只要少量的维修人员。通过采用冷试新方法，东岳动力总成厂收获的节能效益每年可达380万元。
四、总结
绿色制造能使产品生命周期内的环境影响达到最小,并能充分合理地利用资源,是21世纪制造业重要的发展方向,也是人类社会得以可持续发展的主要因素之一。模具设计和先进制造技术与绿色制造的有机结合结合是模具工业的发展必然,并将大大加快模具行业前进的步伐,真正实现高质量、少污染、短周期和低成本的目标。
而绿色产品是绿色制造中的结晶，所以要想做到绿色制造就必须做好绿色产品的开发制造。可见绿色制造是以保护环境和合理高效利用资源为目的的制造模式，涉及到产品的整个生命周期，它对产品的设计、材料的选择、生产工艺、生产设备、能源利用、废物产生、售后回收和处理等都有环境意识，有可持续发展意识。这样的产品(即绿色产品)在重视环保的今天才能得到社会的认可，才能得到消费者的认同，才能在市场竞争中取得优势。
五、参考文献
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[5] Suwat Jirathearanat et al. Visual processing application of rapid prototyping for visualization of metal forming processes[M]. Journal of Materials Processing Technology, 2000
第二篇：先进制造技术论文智能制造
智能制造
作者：王玉石
湖北文理学院机械与汽车工程学院工业工程1311班 学号2013123106
摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标,人工智能与IMT、IM的关系,IMS和CIMS,智能制造的物质基础及理论基础,智能制造系统的特征及框架结构,并简要介绍了智能加工中心IMC,智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。
关键词：智能制造，IMS,IMC,IMT。 1. 主要研究内容和目标
智能制造在国际上尚无公认的定义。目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节,以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此,智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化,它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标,，强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力;②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前,IMT和IMS的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(AiM)发展到今天IMS,研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等技术型环节的自动化,发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力,包括制造智能处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理信息系统、多级竞争式控制网络、全球通讯与操作网等。 2.人工智能与IMT， IMS 人工智能的研究一开始就未能摆脱制造机器生物的思想,即“机器智能化”。这种以“自主”系统为目标的研究路线,严重地阻碍了人工智能研究的进展。许多学者已意识到这一点, Feigenbaum、Newell、钱学森从计算机角度出发,提出了人与计算机相结合的智能系统概念。目前国外对多媒体及虚拟技术研究进行大量投资,以及日本第五代智能计算机研制计划的搁浅等事例, 就是智能系统研究目标有所改变的明证。人工智能技术在机械制造领域中的应用涉及市场分析、 产品设计、生产规划、过程控制、质量管理、材料处理、设备维护等诸方面。结果是开发出了种类繁多的面向特定领域的独立的专家系统、基于知识的系统或智能辅助系统,形成一系列的“智能化孤岛”。随着研究与应用的深入,人们逐渐认识到, 未来的制造自动化应是高度集成化与智能化的人—机系统的有机融合, 制造自动化程度的进一步提高要依赖于整个制造系统的自组织能力。如何提高这些“孤岛”的应用范围和在实际制造环境中处理问题的能力, 成为人们的研究焦点。在80 年代末和90年代初,一种通过集成制造自动化、新一代人工智能、计算机等科学技术而发展起来的新型制造工程—— IMT和新——代制造系统—— IMS 便脱颖而出。人工智能在制造领域中的应用与 IMT 和IMS 的一个重要区别在于, IMS 和 IMT 首次以部分取代制造中人的脑力劳动为研究目标, 而不再仅起“辅助和支持”作用,在一定范围还需要能独立地适应周围环境, 开展工作。四IMS和CIMS发展的道路不是一帆风顺的。今天,CIMS的发展遇到了不可逾越的障碍,可能是刚开始时就对CIMS提出了过高的要求,也可能是CIMS本身就存在某种与生俱来的缺陷,今天的CIMS在国际上已不像几年前那样受到极大的关注与广泛地研究。从CIMS的发展来看,众多研究者把重点放在计算机集成上,从科学技术的现状看,要完成这样一个集成系统是很困难的。CIMS作为一种连接生产线中的单个自动化子系统的策略,是一种提高制造效率的技术。它的技术基础具有集中式结构的递阶信息网络。尽管在这个递阶体系中有多个执行层次,但主要控制设施仍然是中心计算机。CIMS存在的一个主要问题是用于异种环境必须互连时的复杂性。在CIMS概念下,手工操作要与高度自动化或半自动化操作集成起来是非常困难和昂贵的。在CIMS深入发展和推广应用的今天,人们已经逐渐认识到,要想让CIMS真正发挥效益和大面积推广应用,有两大问题需要解决:①人在系统中的作用和地位;②在不作很大投资对现有设施进行技术改造的情况下亦能应用CIMS。现有的CIMS概念是解决不了这两个难题的。今天,人力和自动化是一对技术矛盾,不能集成在一起,所能做的选择,或是昂贵的全自动化生产线,或是手工操作,而缺乏的是人力和制造设备之间的相容性,人机工程只是一个方面的考虑,更重要的相容性考虑要体现在竞争、技能和决策能力上。人在制造中的作用需要被重新定义和加以重视。
3.智能制造的物质基础及理论基础
3.1.智能制造系统的物质基础主要有：
(1)数控机床和加工中心美国于1952年研制成功第一台数控铣床,使机械制造业发生一次技术革命。数控机床和加工中心是柔性制造的核心单元技术。 (2)计算机辅助设计与制造提高了产品的质量和缩短产品生产周期,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。
(3)工业控制技术、微电子技术与机械工业的结合———机器人开创了工业生产的新局面,使生产结构发生重大变化,使制造过程更富于柔性扩展了人类工作范围。
(4)制造系统为智能化开发了面向制造过程
中特定环节、特定问题的“智能化孤岛”,如专家系统、基干知识的系统和智能辅助系统等。
(5)智能制造系统和计算机集成制造系统用计算机一体化控制生产系统,使生产从概念、设计到制造联成一体,做到直接面向市场进行生产,可以从事大小规模并举的多样化的生产;近年来,制造技术有了长足的发展和进步,也带来了很多新问题。数控机床、自动物料系统、计算机控制系统、 =机器人等在工业公司得到了广泛的应用,越来越多的公司使用了“计算机集成制造系统(CIMS)”、“柔性制造系统(FMS)”、“工厂自动化(FA)”、“多目标智能计算机辅助设计(M1CAD)”、“模块化制造与工厂(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系统(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技术(IMT)”和“智能制造系统(IMS)”等等新术语。先进的计算机技术、控制技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计师和管理人员提出了新的挑战,传统的设计和管理方法不能再有效地解决现代制造系统提出的问题了。要解决这些问题、需要用现代的工具和方法,例如人工智能(AI)就为解决复杂的工业问题提出了一套最适宜的工具。 3.2.智能制造技术的理论基础
智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化”或“自组织能力”与个体的“自主性”。“智能制造国际合作研究计划JIRPIMS”明确提出:“智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动,并将这种智能活动与智能机器有机融合,将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统“。基于这个观点,在智能制造的基础理论研究中,提出了智能制造系统及其环境的一种实现模式,这种模式给制造过程及系统的描述、建模和仿真研究赋予了全新的思想和内容,涉及制造过程和系统的计划、管理、组织及运行各个环节,体现在制造系统中制造智能知识的获取和运用,系统的智能调度等,亦即对制造系统内的物质流、信息流、功能决策能力和控制能力提出明确要求。作为智能制造技术基础,各种人工智能工具,及人工智能技术研究成果在制造业中的广泛应用,促进了智能制造技术的发展。而智能制造系统中,智能调度、智能信息处理与智能机器的有机融合而构成的复杂智能系统,主要体现在以智能加工中心为核心的智能加工系统的智能单元上。作为智能单元的神经中枢——智能数控系统,不仅需要对系统内部中各种不确定的因素如噪声测量、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各种模型的非线性及非预见性事件实施智能控制,而且要对制造系统的各种命令请求做出智能反应。这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任,这是一个具有挑战性的新课题。对此有待研究解决的问题有很多,其中包括智能制造机理、智能制造信息、制造智能和制造中的计算几何等。总之,制造技术发展到今天,已经由一种技术发展成为包括系统论、信息论和控制论为核心的、贯穿在整个制造过程各个环节的一门新型的工程学科,即制造科学。制造系统集成与调度的关键是信息的传递与交换。从信息与控制的观点来看,智能制造系统是一个信息处理系统,由输入、处理、输出和反馈等部分组成。输入有物质(原料、设备、资金、人员)、能量与信息;输出有产品与服务;处理包括物料的处理与信息处理;反馈有产品品质回馈与顾客反馈。制造过程实质上是信息资源的采集、输入、加工处理和输出的过程,而最终形成的产品可视为信息的物质表现形式。 4.结语
制造业是国家经济和综合国力的基础,被称为“立国之本”。而我国的制造工业与发达国家相比,差距很大,主要表现为自主开发能力和技术创新能力薄弱,核心技术、关键技术仍依赖进口。对此,我国已引起重视,在“九五”科技规划和15年科技发展规划中,将先进制造技术列为重点发展领域之一。进入21世纪,经济全球化的进程日益加快,制造业领域的竞争日益加剧,而竞争的核心是先进制造技术。在此环境下,我们只有抓住机遇,迎接挑战,利用先进制造技术改造传统产业,实现技术创新、机制创新、管理创新及人才创新,才能实现我国跻身世界制造强国的目标。
参考文献
[1]李伟。先进制造技术。北京：机械工业出版社，2005 [2]张世昌。先进制造技术。北京:天津大学出版社，2004 [3]颜永年。先进制造技术。北京：化学工业出版社，2002 [4]张迪妮。现金制造技术。北京：北京大学出版社，2006 [5]周育才，刘忠伟。先进制造技术。北京：国防工业出版社,2011 [6]王隆太。现金指导技术。北京：机械制造出版社，2012 [7]赵云龙。先进制造技术。北京：机械工业出版社，2005 [8]张平亮。先进制造技术。北京：高等教育出版社，2012 [9]李发致。模具先进制造技术。北京;机械工业出版社，2003 [10]刘延林。柔性制造自动化概念。武汉：华中科技大学出版社，2001
第三篇：先进制造技术
简述先进制造技术及其现代
集成制造系统
概述：综述先进制造技术的概念、内涵、特点、主要内容等，结合现代集成制造系统理解先进制造技术及其发展历程
1先进制造技术概述 2 先进制造技术的内涵 3 先进制造技术的特点 4现代集成制造系统
1先进制造技术概述
先进制造技术是系统的工程技术，可以划分为三个层次和四个大类。 三个层次：一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。这一层次的技术是先进制造技术 的核心，主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础 工艺优化而成。 二是新型的制造单元技术。 这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。这是运用信息技术 和系统管理技术，对上述两个层次进行技术集成的结果，系统驾驭生产过程中的物质流、能 量流和信息流。如成组技术(CT) 、系统集成技术(SIT) 、独立制造岛(AMI) 、计算机集 成制造系统(CIMS)等。 四个大类：一是现代设计技术，是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案 并使方案付诸实施的技术。它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代 设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术等;二是先进制造工艺技术，主要包括精密和超精密加工技术、精密成刑技术、特种加工技术、表而改性、制模和 涂层技术;三是制造自动化技术，其中包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计 算机集成制造技术、 传感技术、 自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等; 四是系统管理技术，包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式(如精 益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等) 、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等 生产组织方法。关于先进制造技术的体系结构。 2先进制造技术的内涵
目前对先进制造技术尚没有一个明确的、 一致公认的定义， 经过近年来对发展先进制造 技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸 收信息技术和现代管理技术的成果， 并将其综合应用于产品设计、 加工、 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 态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 3 先进制造技术的特点
先进制造技术最重要的特点在于，它是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。 与传统制造技术相比，先进制造技术更具有系统性、集成性、广泛性、高精度性。先进制造 技术虽然仍大量应用于加工和装配过程， 但在其制造过程中还综合应用了设计技术、 自动化 技术、系统管理技术等。先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加 重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化， 从产生了一系列先进的制造模式， 并能 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。 先进制造技术主要有如下特征：
1)系统性 由于计算机技术，信息技术，传感技术，自动化技术，和先进管理等等技术的应用，并与传统的制造技术相结合，使先进制造技术成为能够驾驶在生产过程中的物质流，信息流，和能量流的系统工程
2)广泛性 传统制造技术通常只是将原材料变成成品的各种工艺加工，而先进制造技术贯穿了从生产设计，加工制造到产品销售及使用维修的整个过程，“成为市场——设计开发——加工制造——市场”的大系统
3)集成性 传统制造技术的学科专业单一，独立相互界限分明。而先进制造技术由于专业和学科的不断深入，交叉，融合其界限逐渐淡化和消失，技术系统化，集成化的现代交叉性制造系统工程。
4)动态性 先进制造技术是针对一定的应用目标不断吸收各种高新技术逐渐形成和发展起来的新技术因而其内涵不是绝对的和一成不变的。
5)实用性 先进制造技术的发展是针对某一具体的制造要而发展起来的先进实用技术，有着明确的需求方向 4现代集成制造系统
1)现代集成制造系统的含义与定位
现代集成制造系统是计算机集成制造系统新的发展阶段，在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上，它不断吸收先进制造技术中相关思想的精华，从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展，在先进制造技术中处于核心地位。具体地说，它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机地结合，通过计算机技术使企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化，达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。从集成的角度看，早期的计算机集成制造系统侧重于信息集成，而现代集成制造系统的集成概念在广度和深度上都有了极大的扩展，除了信息集成外，还实现了企业产品全生命周期中的各种业务过程的整体优化，即过程集成，并发展到企业优势互补的企业之间的集成阶段。
现代集成制造系统的研究范围应该介于国家攀登计划和国家攻关计划之间。与攀登计划研究项目相比较，它更注重成果的应用性，尽可能将技术产业化，并推动我国制造业的现代化进程;与国家攻关计划相比较，它更注重解决我国制造业发展中的关键的共性问题、前瞻性问题和示范性问题。 2 )现代集成制造系统的技术构成
先进制造技术(AMT Advanced Manufacturing Technology)作为一个专有名词至今还没有一个明确的、一致公认的定义。通过对其内涵和特征的研究，目前共同的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：
从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要;
从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥;
从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节;
从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量;
从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。
通过对先进制造技术的定义和特点的分析发现，现代集成制造系统拥有先进制造技术的绝大部分特点，只不过先进制造技术所涉及的范围要比现代集成制造系统大，因此通过对先进制造技术的综合考察，提出了一个现代集成制造系统的技术构成模式。在先进制造技术中，现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统的优秀成果的基础上，继续推动并行工程、虚拟制造、敏捷制造和动态联盟的研究工作深入进行，并不断吸收先进制造技术中的成功经验和先进思想，将它们进行推广应用，由此使现代集成制造系统成为先进制造技术的核心。 3)我国现代集成制造系统的发展策略
在市场竞争的推动下，先进制造技术发展十分迅速，新思想、新概念层出不穷，通过对现代集成制造系统与先进制造技术关系的分析，我们认为在制定我国现代集成制造系统的发展策略时，应该注重以人为本的思想，运用并行工程的哲理，使各种先进制造技术相互衔接、协调发展，并不断吸收先进制造技术的成熟成果，为先进制造技术在我国的广泛应用起到促进的作用。
目前，在美国并行工程已到了推广应用阶段，在虚拟制造方面也有商品化软件投入市场，在这方面我们存在巨大的差距，主要表现在：研究工作方面，科研经费紧缺，科研力量分散，科研成果难以推广应用，人才流失严重;企业方面，企业的整体素质不高，管理工作落后，科研能力薄弱，当面临国际竞争时大多难以为继，很难在现代集成制造系统方面花费过多，而且受企业人员素质的制约，一些先进的技术还不易取得立竿见影的效果，这些都挫伤了企业应用先进制造技术的热情;国家政策方面，虽然国家对制造业十分重视，但是，由于我国当前正处在改革过程中，多种机制同时运行，多方利益难以协调，在资金使用上往往顾此失彼，而且国家财政困难，也难以使用重金支持现代集成制造系统的研究。
综上所述，发展我国的现代集成制造系统应该以企业的需求为动力，通过政府的政策和计划的协调，继续深入开展并行工程、虚拟制造、敏捷制造和绿色制造的研究与应用，并利用分布式网络化研究中心，组织各地区的科研力量，集中突破与现代集成制造系统密切相关的如STEP标准的应用、CORBA规范的推广、企业过程重构理论的研究等具有重大战略意义的理论研究工作，逐步使现代集成制造系统成为我国制造业的灵魂。
第四篇：先进制造技术
姓名：赵胜利
洛阳理工学院
先 进 制 造 技 术
专业：机电一体化技术 班级：Z15025937 简述先进制造工艺的定义与特点
一、引言
先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology) 是集机械，电子，信息，材料，能源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术，它是发展国民经济的重要基础技术之一。先进制造技术是制造业为提高竞争力以适应时代的要求而形成的- 一个高新技术群，经过发展，已形成了完整的体系结构。先进制造技术是当今生产力的主要构成因素，是国民经济的重要支柱。论文大全。它担负着为国民经济各部门和学技术的各个学科提供装备、I 具和检测仪器的重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的重要手段。尤其是些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如果没有先进制造技术作为基础，是不可能实现的。
二、先进制造技术的起源
“先进制造技术”一词源于美国。二战结束之前的制造技术，可以统称为传统的制造技术，美国制造业在第二次世界大战以后，在当时国际环境背景下得到了空前的发展，并形成了支强大的研究开发力量，强调基础和学研究的重要性，忽视制造技术的发展。至20 世纪70 年代，随着日、德经济的恢复，美国制造业遇到了强有力的挑战，汽车业等行业的霸主地位，遇到了强有力的冲击，出口产品的竞争力大大落后于日、德，美国经济滞胀，发展缓慢。而日本在过去几十年内不断主动地采用制造新技术，已使其成为制造业公认的世界领。在此背景下,美国反思了制造技术同国民经济、技术与国力的至关重要的相互依赖关系，强调了制造技术的重要性，明确了社会经济目标的关键是技术的重要性，制定了国家关键技术计划，并对其技术政策作了重大调整。与此同时，以计算机为中心的新一代信息技术的发展，也全面推动了制造技术的飞跃发展。由于经济和增强国防的需要，在剧烈的市场竞争的刺激F,各个国家和地区纷纷将传统的制造技术与新发展起来的科技成就相结合，先进制造技术的概念逐步形成并发展。
三、先进制造技术的内涵
先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。从本质上:可以说，先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融合。与传统的制造技术比较起来，当代先进的制造技术以其高效率、高质量和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。它贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程，成为“市场一产品设计一制造一市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果，各专业、学科间不断交叉、融合，其界限逐渐淡化甚至消失。它是技术、组织与管理的有机集成，特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。先进制造技术又可看作是硬件、软件、人和支持网络(技术的与社会的) 综合与统一。先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律的统一，最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。先进制造技术高度开放、具有高度自组织能力的系统，通过大力协作，充分、合理地利用全球资源，不断生产出最具竞争力的产品。先进制造技术的目的在于能够以最低的成本、最快的速度提供用户所希望的产品，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想的技术经济效果。
四、先进制造技术的主要内容
信息技术和现代管理技术是先进制造技术的两个支柱,而现代管理技术要以先进制造哲理为基础。不同的时代具有不同的消费需求和科学技术，不同的消费需求和科学技术又会产生不同的生产技术和生产方式，进而要求不同的管理与之相适应。先进制造哲理与信息技术和现代管理技术的有机结合，是必然产生的生产模式。先进制造哲理、现代管理技术与先进生产模式三位一体，共同构成了先进制造技术生长的软环境。自20 世纪90 年代以来，人1门在总结GT、FMS、JIT、MRPII、CIMS等生产模式经验和教训的基础上,提出了许多新的制造概念和生产模式。例如，以组成多功能协同小组工作模式为特征的并行工程(CE)，以简化组织和强调人的能动性为核心的精益生产(LP),以动态多变的且织结构和充分发挥技术、组织人员的2 度柔性集成为主导的敏捷制造(AM)。先进工程设计技术是先进制造技术的重要组成部分。论文大全。产品生产首先从工程设计开始。工程设计包括需求分析、产品规划、方案设计、总体设计、详细设计、工艺设计等
内容。工程设计结果直接影响产品的功能、怕能、质量、制造成本与交货期。据统计，产品设计阶段决定了产品生产成本的70%-80%。先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础。按照设计方案，将原材料转化为实际产品的过程，称为制造工艺过程。论文大全。为实现这一过程，需要采用各种有效的制造工艺方法对产品质量、成本、生产周期等具有重要影响的因素实施有效控制。先进制造技术的支撑技术是指支持主体技术( 设计和制造工艺)发展所需的技术、工具、手段和系统集成的基础技术，它包括信息技术、标准框架、机床和工具技术、传感与控制技术等。
五、先进制造工艺的发展趋势
先进制造技术的- 一个重要发展趋势是工艺设计从经验判断走向定量分析，其方法就是将 数值模拟技术与物理模拟和人工智能技术相结合，确定工艺参数，优化工艺方案，预测加工 质量，使生产过程从“理论-实验-生产”转变为“理论-计算机模拟- 生产”。随着人工智能技术、计算机视觉技术、数字化信息处理技术、机器人技术的溶入，促使制造技术向着工艺高效化，控制数字化、智能化以及生产过程机器人化方向发展，如下几点有待攻破： (1)制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力， 必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果,探索制造系统新的体系结构、 制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系 统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求 的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能 力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。 (2) 为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的 关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD / CAM) 集成、坐标测量(CMM) 和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space) 中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题; 在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localizat ion) 等方面，存在C-空间(配置空间Configuration Space)的几何计算和儿何推理问题; 在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space) 进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。 (3) 在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的 驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系 统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多 维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。
(4) 各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类 基于生:物进化算法的计算智能I 具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在: 智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。
1.采用模拟技术，成形、改性与加工是机械制造工艺的主要工序，是将原材料(主要是金属材料)制造加工成毛坯或零部件的过程。这些工艺过程特别是热加工过程是极其复杂的高温、动态、瞬时过程，其间发生一系列复杂的物理、化学、治金变化，这些变因而多年来，热加工工艺设计只能化不仅不能直接观察，间接测试也十分困难，凭“经验”。近年来，应用计算机技术及现代测试技术形成的热加工工艺模拟及优化设计技术风靡全球，成为热加工各个学科最为热门的研究热点和跨世纪的技术前沿。应用模拟技术，可以虚拟显示材料热加工(铸造、锻压、焊接、热处理、注塑等)的工艺过程，预测工艺结果(组织性能质量)，并通过不同参数比较以优化工艺设计，确保大件一次制造成功; 确保成批件一次试模成功。模拟技术同样已开始应用于机械加工、特种加工及装配过程，并已向拟实制造成形的方向发展，成为分散网络化制造、数字化制造及制造全球化的技术基础。 2.成形精度向近无余量方向发展
毛坯和零件的成形是机械制造的第一道工序。金属毛坯和零件的成形一般有铸造、锻造、冲压、焊接和轧材下料五类方法。随着毛坯精密成形工艺的发展，零件成形的型成形的形状尺寸精度正从近净成形(Near Net Shape Forming) 向净即近无余量成形方向发展。“毛坯”与“零件”的界成形(Net Shape Forming :限越来越小。有的毛坯成形后，已接近或达到零件的最终形状和尺寸，磨削后即可装配。主要方法有多种形式的精铸、精锻、精神、冷温挤压、精焊接及切割。如在汽车生产中，“接近零余量的敏捷及精密冲压系统”及“智能电阻焊系统”正在研究开发中。
4.机械加工向超精密、超高速方向发展超精密加工技术目前已进入纳米加工时代，加工精度达0.025p m,表面粗糙度达0.0045p m。精切削加工技术由目前的红处波段向加工可见光波段或不可见紫外线和X 射线波段趋近; 超精加工机床向多功能模块化方向发展; 超精加工材料由金属扩大到非金属。目前起高速切削铝合金的切削已超过1600m/min; 铸铁为1500m/min; 超高速切削已成为解决一些难加工材料加工问题的一条途径。
5.采用新型能源及复合加工。解决新型材料的加工和表面改性难题激光、电子束、离子束、分子束、等离子体、微波、超声波、电液、电磁、高压水射流等新型能源或能源载体的引入，形成了多咱崭新的特种加工及高密度能切割、焊接、熔炼、锻压、热处理、表面保护等加工工艺或复合工艺。其中以多种形式的激光加工发展最为迅速。这些新工艺不仅提高了加工效率和质量，同时还解决了超硬材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷等新型材料的加工难题。
6.采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制微电子、计算机、自动化技术与工艺设备相结合，形成了从单机到系统，从刚性到柔性，从简单到复杂等不同档次的多种自动化成形加工技术，使工艺过程控制方式发生质的变化，其发展历程及趋势为:1) 应用集成电路、可编程序控制器、微机等新型控制元件、装置实现工艺设备的单机、生产线或系统的自动化控制。2) 应用新型传感、无损检测、理化检验及计算机、微电子技术，实时测量并监控工艺过程的温度、压力、形状、尺寸、位移、应力、应变、振动、声、像、电、磁及合金与气体的成分、组织结构等参数，实现在线测量、测试技术的电子化、数字化、计算机及工艺参数的闭环控制，进而实现自适应控制。3) 将计算机辅助工艺编程(CAPP)、数控、CAD/CAM、机器人、自动化搬运仓储、管理信息系统(MIS) 等自动化单元技术综合用于工艺设计、加工及物流过程，形成不同档次的柔性自动化系统; 数控加工、加工中心(MC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造岛(FMI)、柔性制造系统(FMS) 和柔性生产线(FTL),及至形成计算机集成制造系统(CIMS) 和智能制造系统(IMS)。
7.采用清洁能源及原材料、实现清洁生产机械加工过程产生大量废水、废渣、废气、噪声、振动、热辐射等，劳动条件繁重危险，已不适应当代清洁生产的要求。近年来清洁生产成为加工过程的一个新的目标，除搞好三废治理外，重在从源头抓起，杜绝污染的产生。其途径之一为:一是采用清洁能源，如用电加热代替燃煤加热锻坯，用电熔化代替焦炭冲天炉熔化铁液; 二是采用清洁的工艺材料开发新的工艺方法，如在锻造生产中采用非石墨型润滑材料，在砂型铸造中采用非煤粉型砂; 三是采用新结构，诚少设备的噪声和振动。如在铸造生产中，噪声极大的震击式造型机已被射压、静压造型机所取代。在模锻生产中，噪声大且耗能多的模锻锤，已逐渐被电液传动的曲柄热模锻压力机、高能螺旋压力机所取代。在清洁生产基础上，满足产品从设计、生产到使用乃至回收和废弃处理的整个周期都符合特定的环境要求的“绿色制造”将成为21世纪制造业的重要特征。
国内外先进制造工艺技术的定义，发展现状与发展趋势
伴随着世界经济日益国际化，更兼并着科学技术的不断发展与突飞猛进，工业化的发展程度，成为一个国家在世界地位中凸显的重要标志之一，为此,先进技术则成为此领域内的一项重要技术之一。尤其高效高质量制造技术被广泛应用于飞机、汽车、造船、模具制造业、特殊材料加工以及航空航天、国防事业等。先进制造技术逐步成为衡量一国家工业化的核心标志，并对一个国家的、经济、航空航天、国防事业作出重大贡献。并逐步成为推动世界先进技术向高端技术发展重要标志。机械制造工艺是将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品的方法和过程。机械制造工艺流程是由原材料和能源的提供、毛坯和零件成形、机械加工以先进制造工艺加工制造出的产品质量高、性能好、尺寸精确、表面光洁、组织致密、无缺陷杂质、使用性能好、使用寿命和可靠性高。 与传统制造工艺相比，先进制造工艺可极大地提高劳动生产率，大大降低了操者的劳动强度和生产成本。低耗先进制造工艺可大大节省原材料消耗，降低能源消耗，提高了对日益枯竭的自然资源的利用率。应用先进制造工艺可做到零排放或少排放，生产过程不污染环境，符合日益增长的环境保护要求。、材料改性与处理、装配与包装、质量检测与控制等多个工艺环节组成。
目前对于先进制造技术尚未有一明确的定义。改进、提高信息技术和现代管理技术的成果，并将其运用于产造业不断吸收、品设计、加工、检测、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过程技术的总称。纵观历史，现代制造技术形成和发展至今也只有是近十年间的事。上世纪，美国的一批学者不断鼓吹美国已进入”后工业化社会”,把传统的制造业视为”夕阳工业”，因而制造技术的发展受到极大的阻碍。然而由于美国根据本国面临的挑战与机遇，对其制造业存在的问题进行了深刻反省，重新认识到制造业在国民经济中的地位和作用。此时，由于计算机信息技术的发展，也全面推动了制造技术的飞跃发展。于是，先进制造技术的概念逐步形成。而我国，机械科学研究院提出了多层次技术群构成的先进制造技术体系。第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术，它是先进制造技术的核心。第二个层次是新型的制造单元技术。这是在市场需求及新兴产业的带动下，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新制造技术。 2先进制造技术现状
我国工业化发展程度较世界先进的发达国家相比,起步晚，创新程度低,体系薄弱，突入比例相对较少，人类资源地下，相比其他发达国家而言，落后程度甚至超过数十年，为此,我国在改革开放三十年以来，不断大力发展生产力，力求科技创新，认真汲取国内外先进技术，来弥补我们先天的不足，所以有了，十
五、十一
五、十.二五等长期的规划目标为基准，为迈向世界先进制造技术大国强国而分发。相对我国而言，国外工业发达国家制造技术相当先进。并把先进制造技术作为国家级关键技术和优先发展领域。尽管决定国家综合竞争力的因素有多种，但制造业的基础地位不能忽视。20 世纪90 年代以来，各发达国家，如美国、日本、欧共体、德国等都针对先进制造技术的研发提出了国家级发展计划，旨在提高本国制造业的国际竞争能力。如网络化制造作为未来的重要的制造模式，已经引起各国政府、研究机构和企业界的广泛重视。20 世纪90 年代初,美国政府提出”先进制造技术”计划，将基于信息高速公路的敏捷制造作为美国21世纪的制造战略。总之，工业化国家大都把先进制造技术作为本国的科技优先发展领域和高技术的实施重点; 发展中国家也十分重视制造业信息化，都把信息技术作为改造传统企业和产业结构调整的主要战略;新兴工业化国家希望通过加快制造业信息化，跻身世界先进行列,我国以及众多发展中国家也希望以信息化推进工业化，以缩小与先进国家的差距。 自建国以来，尤其是改革开放以来，我国机械制造业得到了迅速地发展。机械工业是我国工业中发展最快的行业之一。20 世纪70 年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80 年代以后，随着市场全球化的进- 步发展，市场竞争变得越来越激烈。20 世纪90 年代初，随着CIMS 技术的大力推广应用，包活有CIMS实验工程中心和7 个实验室的研究环境已建成。在全国范围内，部署了CIMS 的若干研究I 页F 1，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS 总体与集成技术、产品设计自动化、C艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD 和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与L业发达国家相比，我国的制造业仍然存在- 一个阶段性的整体上的差距。在产品设计方面，普遍采用计算机轩甫助产品设计(CAD) 2.国外先进制造技术的现状
计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术; 在加工技术方面，已实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等.近10 余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了- 一系列新的制造系统。如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。先进制造技术的组成先进制造技术不是一般单指加工过程的工I 艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、C艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。
发展
当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面: l、信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用
2、设计技术不断现代化
3、成形及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向发展
4、加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展
5、工艺由技艺发展为工程科学，工艺模拟技术得到迅速发展
6、专业、学科间的界限逐渐淡化、消失
7、绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征。
8、虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用
9、信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断发展，造业在 经历了少品种小批量--少品种大批量、--多品种小批量生产模式的过渡后，先进制造模式必将获得不断发展。
三我国先进制造技术的发展趋势
进入21世纪以来，我国先进制造技术借鉴了国外先进经验得到了迅速发展并且形成lee 自己的方向与目标，具体如下所述: (一) 精密化
精密加工、特种加T、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。 (二) 自动化
自动化技术自20 世纪初出现以后，经历了由刚性自动化向柔性自动化的发展过程，自动 化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。在未来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。 (三) 信息化
信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。(四) 柔性化
随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快， 这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。 (五)集成化
集成是综合自动化的- 一个重要特征。集成化的目的是实现制造企业的功能集成，功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。 (六) 智能化
智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(TMT)是将人工智能独入制造过程的各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集成起来，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或半个世纪来，我国机械制造业虽然从无到有，从小到大取得了较快的发展，但与西方先进工业国家相比还存在这明显的差距，主要表现在如下方面:(1)产品档次低，高水平产品所占比例小目前我国机械工业主导产品达到当代国际先进水平的不到5%，达到上世纪90 年代国际先进水平的占25%，答到80 年代水平的占40%。我国大中型企业生产的2000 多种主导产品的平均生命周期为10.5 年，而美国- 一般仅有3-4 年。美国制造业的新产品的贡献率已达到国目前，我国大部分企业的生产管理依旧停留在过去计划经济管理方式上,现金管理模式和手段未能得到实施。目前我国制造企业的技术水平与国先进水平相比较，从总体上看差距达20年左右。
结合我国基本国情，解决我国先进制造技术目前问题应: (1)提高认识，全面规划，力促先进制造技术的发展。 (2) 深化科技体制改革，推动技术创新体系的建设。
(3) 将引进消化国外先进制造技术与自主开发创新相结合。 (4) 大力发展先进高新制造技术及其产业。
(5) 积极培养创造性人才，努力提高制造业的全员素质。
国内外特种加工技术的最新发展现状和发展趋势 随着现代工业发展(和科学实验) 的需要，许多领域要求尖端科学技术产品向高精度、 高性能、小型化等方向发展，使用的材料越来越难加工，硬度高、脆性好的难切削材料应用 日益广泛，一些制造精密形状复杂和结构特殊的零件需求也在日益增加，对加工制造技术提 出了更高的要求，传统加工由于自身的加工特点，致使其已经不能完全满足加工需要这时， 一种新的加工方法特种加工技术的出现填补了这一空缺。所谓特种加工，是指一种利用化学 电声光能对金属或非金属材料进行加工的方法，特别适用于加工复杂微细表面和低刚度零件 其工作原理不同于传统的机械切削方法即加工过程中工件具之间没有明显的切削力，工具材料的硬度也可以低于工件材料的硬度特种加工技术在国内外各行各业的应用中取得了巨成效，它们有着各自的特点使特殊材料或特殊结构工件的加工工艺性发生了根本变化，解决了传统加工方法所遇到的一些难题，已经成为现代工业领域中不可缺少的重要加工手段和关键制造技术.
1.特种加工的发展
特种加工是20世纪40年代发展起来的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工; 薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。对此，采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工。于是，人们一方面通过研究高效加工的刀具和刀具材料、自动优化切削参数、提高刀具可靠性和在线刀具监控系统、开发新型切削液、研制新型自动机床等途径，进一步改善切削状态，提高切削加工水平，并解决了一些问题; 另一方面，则冲破传统加工方法的束缚，不断地探索、寻求新的加工方法，于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生，并不断获得发展。后来，由于新颖制造技术的进一步发展，人们就从广义上来定义特种加工，即将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。特种加工的特点与广泛应用已经引起了机械制造工艺技术领域的很多变革: (1) 提高了材料的可加工性，材料的可加工性不再与硬度、强度、脆性等直接关系; (2) 改变了零件的传统加工工艺路线，不必考虑淬火安排的前后问题;一些分体加工可以采用整体结构;(3) 改变了产品结构的传统设计(4) 对传统的结构工艺性重新评价，方孔窄缝并非不允许出现。
虽然特种加工已解决了传统机械切削方法所遇到的诸多问题，在提高加工能力、产品质 量、生产效率和经济效益上显示出巨大的优越性，但目前仍存在一些问题，一些加工设备所 需投资大、使用维修费用高、加工过程中废液的排放不当会造成环境污染、有些特种加工的加工精度及生产效率有待提高等。随着现代工业和科学技术的发展，特种加工技术作为对传统机械加工方法的有力补充，在现有工艺基础上，新的特种加工技术不断完善和迅速发展其应用前景及发展空间将更为广阔。
当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面:
1、信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用
2、设计技术不断现代化
3、成形及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向发展
4、加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展
5、工艺曲技艺发展为工程科学，工艺模拟技术得到迅速发展
6、专业、学科间的界限逐渐淡化、消失
7、绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征。
8、虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用
9、先进制造生产模式信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，获得不断发展，造业在经历了少品种小批量--少品种大批量、--多品种小批量生产模式的过渡后，先进制造模式必将获得不断发展。
三我国先进制造技术的发展趋势
进入21世纪以来，我国先进制造技术借鉴了国外先进经验得到了迅速发展并且形成lee自己的方向与目标，具体如下所述: (一) 精密化
精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。 (二) 自动化
自动化技术自20世纪初出现以后，经历了由刚性自动化向柔性自动化的发展过程，自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。在未来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。 (三) 信息化
信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。 (四) 柔性化
随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。 (五) 集成化
集成是综合自动化的一个重要特征。集成化的目的是实现制造企业的功能集成，功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。
(六) 智能化
智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集成起来，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。 四我国先进制造技术目前存在的问题和解决措施半个世纪来，我国机械制造业虽然从无到有，从小到大取得了较快的发展，但与西方先进工业国家相比还存在这明显的差距，主要表现在如下方面: (1) 产品档次低，高水平产品所占比例小目前我国机械工业主导产品达到当代国际先进水平的不到5%，达到上世纪90年代国际先进水平的占25%，答到80年代水平的占40%。我国大中型企业生产的20 (2) 创新开发能力差，新产品贡献率低t 般仅有 3-4年。美OO多种主产品的平均生命周期为10.5年，而美国国制造业的新产品的贡献率已达到国内生产总值的52%。 (3) 专业化生产水平低我国基础零部件、基础工艺专业化水平与国外先进国家比较存在很大的差距。
(4) 企业生产管理技术落后目前，我国大部分企业的生产管理依旧停留在过去计划经济管理方式上，现金管理模式和手段未能得到实施。
目前我国制造企业的技术水平与国先进水平相比较，从总体上看差距达 20年左右。
结合我国基本国情，解决我国先进制造技术目前问题应: (1) 提高认识，全面规划，力促先进制造技术的发展。 (2) 深化科技体制改革，推动技术创新体系的建设。
(3) 将引进消化国外先进制造技术与自主开发创新相结合。 (4) 大力发展先进高新制造技术及其产业。
(5) 积极培养创造性人才，努力提高制造业的全员素质。 为进一步提高特种加工技术水平及扩大其应用范围，当前特种加工技术的发展趋势主要包括以下几点:(1)不断改进、提高高能束源品质，并向大功率、高可靠性方向发展。(2)高能束流加工设备向多功能、精密化和智能化方向发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展。(3)不断推进高能束流加工新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。
逆向工程设计的最新国内外进展
一、逆向工程(ReverseEmgineerimg;RE)的概念
逆向工程产生于2 0世纪8 0年代末至9 0年代初，广义上，逆向工程可以分为实物逆向、软件逆向和影像逆向三类。目前，大多数关于逆向工程的研究主要集中在实物几何形状的逆向重构上，即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造，称为实物逆向工程”。逆向工程也称反求工程。简单地说，逆向工程就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品的设计数据的过程。在产品设计时，如果客户给出的只是实物模型而没有产品原始图纸、文档或CAD模型数据，需要通过对已有产品实物进行分析与测里，重新得到制造产品所需的几何模型和特性数据，即对其进行数字化处理，使之能利用CAD、维数据测里，是反求工程实现的第一步。它是通过特定的测里设备和测里方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。该技术关系到对零部件(实物)描述的精确度和完整度，从而景响重构的CAD曲面和实体模型的质里，并最终决定加工出来的产品能否真实反映原始实物。因此，测里是整个原型反求的基础。
1.测里方法及原理。反求工程采用的测里方法主要分为两类: 接触式和非接触式。根据测里原理、设备结构的不同还可以进一步细分。CAM、RPM、PDM及C IMS等先进技术进行处理，形成三维模型，并最终复制出已有产品。也可以在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，这样的过程就称为逆向工程。
逆向工程包括快速反求、快速成型、快速模具以及数控加工等多个环节。其中快速反求是从实物原型到三维数字模型的转换，是反求工程技术实现的关键技术，它包括数据测里、数据处理、三维重建和模型评价四部分。
二、逆向工程的测里技术
逆向工程的测里是指实物的数据采集，也称反求工程测里方法的分类接触式数据采集通常使用三坐标测里机，测里时将被测产品放置于三坐标测里机的测里空间内，可以获得被测产品上各个测里点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过计算机数据处理，拟合形成测里元素，经过数学计算的方法得出其形状、
现有的数据采集方法主要分为两大类: 1. 接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。接触式数据采集通常使用三三坐标丈量机，丈量时可根据实物的特征和丈量的要求选择测头及其方向，确定丈量点数及其分布,然后确定丈量的路径，有时还要进行碰撞的检查。触发式数据采集方法采用触发探头，触发探头又称为开关测头，当测头的探针接触到产品的表而时，由于探针受理变形触发采样开关,通过数据采集系统记下探针确当前坐标值,逐点移动探针就可以获得产品的表而轮廓的坐标数据。常用的接触式触发探头主要包括: 机械式触发探头、应变片式触发探头、压电陶瓷触发探头。采用触发式测头的优点在于: 适用于空间箱体类工件及已知产品表而的丈量; 触发式探头的通用性较强，适用于尺寸丈量和在线应用; 体积小，易于在狹小的空间内应用; 由于丈量数据点时丈量机处于匀速直线低速状态，丈量机的动态性能对丈量精度的影响较小。但由于测头的限制，不能丈量到被测零件的一些细节之处，不能丈量一些易碎、易变形的零件。另外接触式丈量的测头与零件表面接触，丈量速度慢，丈量后还要进行测头补偿，数据量小，不能真实的反映实体的外形。
2.非接触式数据采集方法非接触式数据采集方祛主要运用光学原理进行数据的采集，主要包括:激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。
非接触式数据采集速度快、精度高，排除了由丈量摩擦力和接触压力造成的丈量误差,避免 了接触式测头与被测表而由于曲率千涉产生的伪劣点题目,获得的密集点云信息量大、精度 高，测头产生的光斑也可以做得很小，可以探测到一般机械测头难以丈量的部位,最大限度 地反映被测表面的真实外形。非接触式数据采集方法采用非接触式探头，由于没有力的作用， 适用于丈量柔软物体; 非接触式探头取样率较高。
适用 于表面外形复杂，精度要求不特别高的未知曲而的丈量，例如: 汽车、家电的木模、泥模等。但是非接触式探头由于受到物体表而特征的影响(颜色、光度、粗糙度、外形等)的影响较大，目前在多数情况下其丈量误差比接触式探头要大，保持在10微米级以上。该方法要用于对易变形零件、精度要求不高零件、要求海量数据的零件、不考虑文量本钱及其相关软硬件的配套情况下的丈量。 总之，在可以应用接触式丈量的情况下,不要采用非接触式丈量; 在只丈量尺寸、位置要素 的情况下尽量采用接触式丈量; 考虑丈量本钱且能满足要求的情况下,尽量采用接触式丈量;对产品的轮席及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描丈量:对离算点的丈量采用扫描式; 对易变形、精度要求不高的产品、要求获得大量文量数据的零件进行丈量时用非接式丈量方法。 管理园地
位置公差及其他几何里数据o接触式三坐标测里机的测头属机械式，根据其工作方式的不同又可分为开关式(触发式或动态发信式) 和扫描式(比例式或静态发信式)两类。坐精度速度被测材质破坏性成本研究探讨机械法三坐标测里法最高主要测里方法的比较光学法激光三角法高投影光栅法较低电气法断层工业和扫描法核磁共振法较低标测里机可达到很高的测里精度，测头体积小、通用性较强，适于无复杂内部型腔、只有少里特殊曲面的空间箱体类工件的测里。测里机工作处于迅速直线低速运动状态，测里机的动态性能对测里精度的影响较小，但它有一定的局限性，如不能测里到细节之处、不能测易碎和易变形的零件、测里速度慢、测头半径需要补偿及数据里较小等。在非接触式技术中较成熟且应用最广泛的是光学测里法。其中，基于三角形法的激光扫描和基于相位光栅投影的结构光法被认为是目前最成熟的三维形状测里方法。
激光三角形法以激光作为光源，根据光学三角形则里原理，将光源(可分为光点、单光条、多光条等) 投射到被测物体表面，并采用光电敏感元件在另一位置接收激光的反射能里，根据光点或光条在物体上成像的偏移，通过被测物体基平面、像点、像距等之间的关系计算物体的深度信息。这种方法测里如果采用线光源，可以达到很高的测里速度，此方法已经成熟。其缺点是对被测表面的粗糙度、漫反射率和倾角过于敏感，限制了则头的使用范围。 基于投影光栅的结构光投影测里法被认为是目前三维形状测里中最好的方法，它的原理是将具有一定模式的光源，如栅状光条投射到物体表面，然后用两个镜头获取不同角度的图像，通过图像处理的方法得到整幅图像上像素的三维坐标。此法的主要优点是对实物的测里范围大、速度快、成本低。缺点是精度低，在陡峭处会发生相位突变，影响精度，适于测里表面起伏不大的较平坦物体。目前，分区测里技术的进步使光栅投影范围不断增大，结构光法则里设备成为现在逆向测里系统领域中使用最广泛且最成熟的系统。
骨缺损的修复、人工关节、人工骨、整形复体、人工器官等医学假体设计中具有极其重要的作用。通过逆向造型，可以为患者提供更为准确的个性化设计替代物模型，使得缺损部位与替代物能更好地匹配，提高缺损修复的成功率。
7.特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，并要求产品与人体部位有相当好的形状适应性，此时，可利用逆向工程实现这一要求。CATIA的DSE、OSR模块以及Paraform公司的Paraform等。国内在逆向工程软件方面的研究，主要集中在高校，如清华大学、浙江大学、南京航空航天大学。软件产品主要有高华CAD、CAXA系列、GS-8.可实现电视、电影产业的3D造型。 随着先进制造技术、计算机技术的不断进步，逆向工程技术也得到相应发展，包括其关键技术如三维测里、数据处理以及快速制造技术等，相信将来的逆向工程技术将会和产品制造等技术结合得越来越紧密，更多的领域发挥其显著的作用。参考文献: [1] 李康举.反求工程技术在机械产品设计中的应用[J].机械设计与制造
数据处理是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续CAD模型重建过程能否方便、正确地进行。根据丈量点的数目，丈量数据可以分为一般数据点和海量数据点: 根据丈量数据的规整性,丈量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点; 不同的丈量系统所得到的丈量数据的格式是不一致的，且儿乎所有的丈量方式和丈量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用丈量数据进行CAD重建前必须对文量数据进行处理。数据处理工作主要包括: 数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。 每个CAD/ CAM 系统都有白己的数据格式,目前流行的CAD/ CAM 软件的产品数抵结构和格式各不相同，不仅影响了设计和制造之间的数据传输和程序衔接，而且直接影响了CMM 与CAD/ CAM 系统的数据通讯。目前通行的办法是利用儿种主要的数据交换标准(IGES、STEP的DXF 等)来实现数据通讯。
在逆向工程实际的过程中，由于坐标丈量都有自己的丈量范围,因此无论我们采用什么丈量方法，都很难在同一坐标系下将产品的儿何数据一次完全测出。产品的数字化不能在同一坐标系下完成，而在模型重建的时候又必须将这些不同坐标下的数据同一到一个坐标系里，这个数据处理过程就是多视数据定位对齐(多视点云的拼合)。多视数据的对齐主要可以分为两种: 通过专用的丈量软件装置实现丈量数据的直接对齐: 事后数据处理对齐。采用事后数据处理对齐又可以分为:对数据的直接对齐和基于图形的对齐。对数据的直接对齐研究研究中，出现了多种算法，如ICP算法; 四元数法; SVD法; 基于三个基准点的对齐方法等。
数据平滑的目的是消除丈量数据的噪声，以得到精确的数据和好的特征提取效果。目前通是采用标准高斯、均匀或中值滤波算法。其中高斯滤波能较好地保持原数据的形貌，中值滤波消除数据毛刺的效果较好。因此在选用时应该根据数据质量和建模方法灵活选择滤波算
法。运用点云数据进行造型处理的过程中，由于海量数据点的存在，使存储和处理这些点云数据成了不可突破的瓶颈。实际上并不是所有的数据点都对模型的重建起作用，因此,可以在保证一定的精度的条件下减少数据量，对点云数据进行精简。.目前采用的方法有: 利用均匀网格减少数据的方法; 利用减少多变形三角形达到减少数据点的方祛; 利用误差带减少多面体数据点的方法。
数据分割是根据组成实物外形曲而的子曲面的类型，将属于同一曲面类型的数据成组,划分为不同的数据域，为后续的模型重建提供方便。数据分割方法可以分为基于丈量的分割和白动分割两种方法。目前的分割方法有: 基于参数二次曲面逼近的数据分割方法: 散乱数据点的自动分割方法; 基于CT技术的数据分割方法。
三、逆向工程的应用领域
逆向工程可以迅速、精确、方便地获得实物的三维数据及模型，为产品提供先进的开发、设计及制造的技术支撑。据统计，国外7 0%以上的技术来自于反求。逆向工程已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，并成为消化和吸收先进技术、实现新产品快速开发的重要技术手段。以下是其在各领域的应用。
[2 ]张守军.反求工程及其相关技术的应用[J ].模具工程， [3] 吕国刚，谌永祥，李永桥.反求工程测里技术简述[J].机械研究与应用，2006，19(4):7-8. 1.在缺少图纸及没有CAD模型的情况下，通过对零件原型的测绘，形成图纸或模型，并由此生成数控加工的NC代码，加工复制出与其相同的零件。
[4] 周建强，李建军，王彬。逆向工程技术的研究现状及发展趋势[J].现代制造技术与装备
[5 ]田涛，陈扬，史廷春.逆向工程与新产品设计[J]。河北理工学院学报
2.在对产品外观有较高美学要求的领域，如汽车、家电等民用产品以及工艺品的外型设计，设计师往往使用油泥、黏土或木头等材料先制作模型，这时根据所提供的模型运用反求工程的技术，可以快速准确地建立三维立体模型。
[6] 王霄.逆向工程技术及其应用.化学工业出版社，2004.[7] 陈宏远，刘东.实物逆 向工程中的关键技术及其最新发展。机械设计，2006，23(8):1-5. [8] 方芳.国内外三坐标测里机发展动向[J].机械工人。
[9 ]谢华银.近年数字化测里技术及里具里仪发展综述[J].设备管理与维修2005(12) 3.当设计需要经过反复试制、修改、或者需要通过实验测试才能定型的零部件(如在航空航天领域业和模具制造业)时，反求工程可缩短过程。 4.应用于修复破损的艺术品或缺乏供应的被损零件，如修复破损的雕像、雕刻及艺术造型等。此时并不需要对整个零件原型进行复制，而是借助反求工程技术获取零件原形的设计思想来指导新的设计。这是由实物反求推理出设计思想的一种渐近过程。 [10] 周伦彬.逆向非接触测里技术浅析[J ].中国测试技术，. [11] 王建勇，贺炜，刘言松.逆向工程技术及其实物反求应用[J]。机床与液压，2005(5): 34-36. [12] 蔚敬斌.逆向工程技术及应用[J].机械管理开发，2006(2):45-46. 5.对于国外的产品，要对其不适合国内使用处进行修改时，可以通过逆向工程建立三维模型进一步改进。
简述工业机器人的组成与分类。分析工业机器人的位置伺服控制方法。简述工业机器人的示教编程方法。
(一).工业机器人的组成
工业机器人由三大部分、六个子系统组成。三大部分是:机械本体、传感器部分和控制部分。六个子系统是: 驱动系统、机械结构系统、感知系统、机器人环境交互系统、人机交互系统以及控制系统。图1.5所示为工业机器人系统组成及相互关系。 1.驱动系统
要使机器人运行起来,需要给各个关节即每个运动自由度安装传动装置，这就是驱动统。动系统可以是液压、气动或电动的，也可以是把它们结合起来应用的综合系统，还可以是直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。 2.机械结构系统
工业机器人的机械结构系统由机身、手臂、末端执行器三大件组成，如图1.6所示。每一大件都要若干自由度构成一个多自由度的机械系统。若机身具备行走机构便构成行走机器人; 若机身不具备行走及腰转机构,则构成单机器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端执行器是宣接装在手腕上的重要部件，它可以是二手指或多个手指的手爪。 3.感知系统
感知系统由内部传感器和外部传感器组成，其作用是获取机器人内部和外部环境信息，并把这些信息反馈给控制系统。内部状态传感器用于检测各个关节的位置、速度等变量，为闭环伺服控制系统提供反馈信息。外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度和接触情况等，用于引导机器人，便于其识别物体并做出相应处理。外部传感器一方面使机器人更准确地获取周围环境情况，另一方面也能起到误差矫正的作用。 4.控制系统
控制系统的任务是根据机器人的作业指令从传感器获取反馈信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能。如果机器人不具备信息反馈特征，则该控制系统称为开环控制系统; 如果机器人具备信息反馈特征，则该控制系统称为闭环控制系统。该部分主要由计算机硬件和软件组成。软件主要由人机交互系统和控制 算法等组成。 2.工业机器人的分类
工业机器人按三大部分(机械本体部分、感知器部分和控制部分)
1搬运机器人搬运机器人用途很广泛，一般只需要点位控制，即被搬运工件无严格的运动轨迹要求，只要求起始点和终点的位姿准确。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，减少了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人超过10台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定相应标准，规定了人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。 2 检测机器人
零件制造过程中的检测以及成品检测都是保证产品质量的关键。这类机器人的工作内容主要是确认零件尺寸是否在允许的公差内，或者控制零件按质量进行分类。例如，油管接头螺纹加工完毕后，将环规旋进管端，通过测量旋进量或检测与密封垫的接触程度即可了解接头螺纹的加工精度。油管接头工件较重，环规的质量一般也都超过15 kg.为了能完成螺纹检测任务的连续自动化动作(环规自动脱离、旋进自动测量等) ，需要油管接头螺纹检测机器人。该机器人是六轴多关节机器人，它的特点在于其手部机构是一个五自由度的柔顺螺纹旋进机构。另外还有一个卡死检测机构，能对螺纹旋进动作加以控制。 3.焊接机器人
这是目前应用最广泛的一种机器人，它又分为电焊和弧焊两类。电焊机器人负荷大、动作快，工作的位姿要求严格，一般有6个自由度。弧焊机器人负载小、速度低，弧焊对机器人的运动轨迹要求严格，必须实现连续路径控制，即在运动轨迹的每个点都必须实现预定的位置和姿态要求。弧焊机器人的6个自由度中，一般3个自由度用于控制焊具跟随焊缝的空间轨迹，另外3个自由度保持焊具与工件表面有正确的姿态关系，这样才能保证良好的焊缝质量。目前汽车制造厂已广泛使用焊接机器人进行承 重大梁和车身 的焊接。 4 装配机器人
装配机器人要求具有较高的位姿精度，手腕具有较大的柔性，如图19所示。因为装配是一个复杂的作业过程，不仅要检测装配作业过程中的误差，而且要纠正这种误差，因此，装配机器人采用了许多传感器，如接触传感器、视觉传感器、接近传感器、听觉传感器等。 5.喷涂机器人
喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成。液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。多采用5或6个自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2~3个自由度，可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门。这种工业机器人多用于喷涂生产线上，重复定位精度不高。另外由于漆雾易燃，驱动装置必须防燃防爆。家族，拥有喷涂精确、正常运行时间长、漆料耗用少、工作节拍短以及有效集成涂装设备等诸多优势。
(二)分析工业机器人的位置伺服控制方法
(1)工业机器人的伺服系统决定着工业机器人计算机控制系统的工作方式。下面对伺服控制系统的结构与伺服控制过程进行分析和研究。 2脉冲列输入的相位比较式的数字伺服系统 根据信号的输入方式不同,数字伺服系统主要有两大类:一类是脉冲列输入方式的伺服系统;另一类是数值指令输入方式的伺服系统。输入脉冲列伺服控制系统对运动的位置、速度、加速度的控制都是由脉冲列的输入实现。脉冲的个数对应伺服电机输出轴的转角;脉冲频率的高低,对应于电动机转速的高低;脉冲频率的变化率对应于电动机加速度变化。脉冲列输入方式的伺服系统中有一类相位比较式的伺服系统,其特点是反馈元件采用相位工作方式,伺服系统把指令信号和反馈信号变成某个载波信号的相位,然后进行二者相位比较,得到实际位置与给定位置的偏差。脉冲列输入的相位比较式的数字伺服系统原理简单,可由硬件实现。
(2)工业机器人的位置反馈元件 工业机器人的位置反馈元件采用了旋转变压器。旋转变压器是应用电磁感应定律把位移量(包括角位移与线位移)转换成电量的一种传感器。它具有两个平面形的矩形绕组,通过两个绕组的互感变化来检测其相互间运动的位置。对于由旋转变压器组成的检测系统,可以采用不同的激磁方式,并对输出信号。
(三)简述工业机器人的示教编程方法
工业机器人一般都属于“示教再现型”机器人，“示教”就是机器人学习的过程，在这个过程中，操作者要“教会”机器人怎样工作，机器人的操作系统会将这些工作程序和要领记忆下来，机器人按照记忆下来的程序进行工作，这就是“再现”过程。目前示教的方式主要分为：
(1) 直接示教，包括手把手示教和示教盒示教。 手把手示教是由人直接搬动机器人的手臂对机器人进行示教，示教时对机器人各个关节的角度用多通道记录仪记录下来，然后根据所记录的信号让机器人再现与这些关节角度一样的动作，从而实现人们对机器人的编程。这个过程类似录音机在录制声音后再重放这种声音的过程。 目前多采用示教盒进行示教，即首先用示教盒控制机器人的终端，使其达到需要的方位，然后把每一位置、姿态的有关数据存储起来;接着编辑并再现示教过的动作。如果示教正确，机器人可重复示教动作。
(2)离线示教，也称离线编程。 离线示教不对实际作业的机器人直接进行示教，而是脱离实际作业环境生成示教数据，间接地对机器人进行示教。在离线示教法(离线编程)中，通过使用计算机内存储的模型(CAD模型)，不要求机器人实际产生运动，并能在示教结果的基础上对机器人的运动进行仿真，从而确保示教内容是否恰当及机器人是否按照人们期望的方式运动。
参考文献: 李康举.先进工程技术在机械产品设计中的应用[J].机械设计与制造
第五篇：先进制造技术
五、问答题
1. 什么是高速加工技术?结合萨洛蒙曲线说出高速切削理论是什么?高速加工的优点有哪些?应用领域?简述高速切削加工所涉及的关键技术?高速切削加工常用的刀具材料有哪些?
2.叙述高速切削机床与普通数控机床的区别?
3. 快速原型制造(RPM)技术的工作原理是什么?说明快速原型制造(RPM)的工作过程?典型的快速原型制造工艺方法有哪四种?
4.简述快速原型制造(RPM)工艺方法中，熔融沉积成形(FDM)的主要工作原理和工艺过程?
5.以选择性激光烧结法(SLS)为例，说明快速原型制造技术的工作原理和和主要工艺过程?
6.以光敏液相固化法(SLA)为例，说出快速原型制造(RPM)的工作原理和主要工艺过程?
7.简述快速原型制造工艺方法中，分层实体制造(LOM)的工作原理和主要工艺过程? 8. 工业机器人由哪几部分组成?其中哪一部分是机器人的大脑，有什么作用?工业机器人按结构形式分为哪几类?其中哪类具有两个旋转轴和一个平移轴?
9.分析直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人和关节机器人坐标轴的构成? 10. 广义制造自动化的含义是什么?制造自动化的发展共分为哪几个阶段?简述制造自动化技术的内涵与特点?
11. 简述先进制造技术的概念、分类及特点?简述先进制造技术包括哪些技术? 12. 比较广义制造与狭义制造的区别?制造技术发展经历过哪五个时期? 13. 何谓绿色产品?绿色产品有什么特点?
14. 绿色设计和传统设计的主要区别是什么?叙述绿色设计研究的主要内容?原则有哪些?
15. 简述绿色产品的评价标准，具体评价绿色产品时，常考虑哪几个方面? 16.分析现代设计技术的内涵与特点 ?描述现代设计技术的体系结构，为什么说计算机辅助设计技术是现代设计技术的主体?
17. 叙述反求工程的含义，分析反求工程作业的基本步骤?涉及的关键技术?
18. 叙述根据产品信息的来源不同，反求工程的分类?在实物反求中测量的手段有哪些?非接触式测量有哪些方法?
19.什么是模型重构技术?叙述模型重构的基本方法和步骤?
20. 就目前技术条件下，普通加工、精密加工和超精密加工时如何划分的? 21.超精密加工对机床设备和环境有何要求?
22.超精密切削加工对刀具有何要求?描述金刚石刀具的性能特征、为什么当今超精密切削加工一般均采用金刚石?
23. 何谓微型机电系统(MEMS)?微机械的基本特征有哪些?说明微细加工方法中光刻加工的工艺过程?并简述微细加工方法中LIGA技术的工艺过程?
24. 特种加工的定义，其与切削加工有何不同点?常用的特种加工方法有哪些? 25. .如何理解制造的概念?简述制造、加工与生产的区别与联系?简述先进制造工艺的发展与特点?
26. 分别描述MRP、MRPⅡ、ERP的结构组成?
27.分析产品数据管理(PDM)的含义、体系结构、主要功能? 28.精益生产(制造)的基本思想是什么?描述其特征? 29.简述精益生产(LP)系统的实施过程与主要措施? 30.阐述精益生产的主要内容、精益生产的思维特点和体系结构?
31.敏捷制造(AM)的含义是什么?敏捷制造涉及哪些基础结构?涉及的关键技术?。 32.并行工程(CE)的含义、目的及其主要特点是什么?
33.简述CE的体系结构?CE的关键支撑技术包括哪些方面?。
34.并行设计与传统串行设计的本质区别何在?简述并行设计系统的主要内容。
先进制造技术复习题(机械加工部分) 1. 先进制造技术的内涵及特点 2. 先进制造技术的体系结构 3. 先进制造技术的发展趋势 4. 机床的概念、分类、编号; 5. 金属切削的基本要素有哪些? 6. 切削用量三要素是什么? 7. 机械加工工艺过程中工序的定义。 8. 机械加工工艺规程的作用主要有哪些? 9. 精基准的选择的四大原则是什么? 10. 机械加工表面质量的定义
11. 实现超精密切削加工的基本条件是什么? 12. 机床夹具的定义及组成 13. 夹具的作用有哪些?
14. 特种加工的定义,其与切削加工有何不同点? 15. 常见的特种加工方法及其能量形式。 16. 电解加工的主要优点和主要缺点。 17. 电铸加工的原理。 18. 铸造工艺的优缺点
19. 手工造型常用的造型方法。 20. 常见的特种铸造有哪几种? 21. 快速原型制造方法主要有哪几种
22. 敏捷制造的内涵，其敏捷性反映在哪几个方面? 23. 实现敏捷制造的关键技术。 24. 并行工程实施的途径。 25. 并行设计中的关键技术。
二、问答题
1、 先进制造技术的概念
2、 机械制造技术的发展方向主要表现为那几个方面?
3、 多年来制造业的生产规模、资源配置、生产方式都经历了怎样的发展过程?
4、简单说明扫描隧道显微镜工作原理。
5、未来先进制造技术发展的总趋势怎样?先进制造技术的产生和发展主要依赖哪几个方面?
6、为什么说先进制造技术在制造业中占有相当重要的地位，其结果表现为以下哪几个方面?在先进制造技术领域，人们通常从哪几个方面进行深入地研究?
7、先进制造技术有怎样的技术构成?特点有哪些?具有怎样的的体系结构?
先进制造技术的发展趋势大致有哪几个方面。21世纪的制造业面临着那些严峻的挑战和机遇?
8、简要说明快速原型制造技术实现零件的成形过程。
9、精密磨削、精密与超精密砂带磨削机理。
10、超精密机床部件有什么特点，超精密机床的进给机构通常采用什么样装置?精密与超精密加工对环境有哪些要求?
11、微型机械的特点有哪些?微细加工与一般尺寸加工是不同点在哪几个方面?
12、微细加工和超微细加工是怎样界定的，分为那三大类?
13、画图说明试述大规模集成电路的制作过程
14、简述电子束、离子束、激光束加工技术的工作原理和适用的加工范围?各具有哪些特点?
15、试述光刻加工和LIGA技术的主要工艺过程?
16、快速原型制造技术的概念和优势?是由那些技术集成的?
17、画图说明快速原型制造技术的技术原理?
18、解释反求工程的含义，分为哪几个方面?应用领域有哪些?
19、画框图说明快速原型制造技术产品的生产过程?
20、说明SLA、LOM、SLS三种快速原型制造工艺方法的工作原理?
21、举例说明快速原型制造技术通常应用的场合?
22、解释虚拟制造的含义?三种分类的目的怎样?虚拟制造技术的的关键技术有哪些?虚拟公司的概念如何?虚拟公司的组织基础和组织结构怎样?
23、绿色产品、绿色设计、绿色制造技术的概念。
24、解释并行工程、敏捷制造技术、精益生产技术的含义。
25、及时生产方式的概念、核心、特征、基本思想。
26、及时生产方式中看板的功能和工作过程如何?
27、自动化制造技术经历了哪几个主要发展阶段?
28、自动化制造技术发展趋势。
29、CAD技术的应用效益。 30、CAPP的构成和种类?
31、PDM、ERP技术的含义
32、开环和闭环数控系统的定义
33、数控加工工序划分的三个原则：
34、工业机器人的组成和分类(按坐标形式和控制方式分)
35、根据你的理解机器人技术的发展方向?将来能否完全取代自然人?说明理由。
36、解释FMLFMSFMCFAS的含义及 FMS组成和效益。
37、CIMS的组成及其控制结构。
38.画图说明闭环MRP系统作业的含义和工作流程。
39. ISO全面质量管理的内涵是什么? 全面质量管理的内容由哪四个方面。 40.简要说明扫描隧道显微镜、原子力显微镜的工作原理。
三、简答题(共50分)
1.适应多品种，小批量生产模式的生产过程具有那些特点?(8分) 2.未来制造企业应有那些特征?(8分) 3.自动编程的优点有哪些?(8分) 4.激光加工的主要特点有哪些?(8分) 5.什么是变形工艺?试举例说明?(6分) 6.叙述什么是先进制造技术?(6分) 1. 激光加工的主要特点有哪些?(8分) 2. 自动编程的优点有哪些?(8分 3. 未来制造企业应有那些特征?(8分)
4、适应多品种，小批量生产模式的生产过程具有那些特点?(8分) 7.现代技术的发展使市场呈现那些特点?(6分)
柔性制造系统是利用计算机控制系统和物料输送系统，把若干台设备联系起来，形成没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统。它在加工完一批某种工件后，能在不停机调整的情况下，自动地向另一种工件转换。其主要特征是：高柔性 高效率 高度自动化