现代先进制造技术的应用与发展论文42

现代先进制造技术的应用与发展论文42（精选12篇）

1.现代先进制造技术的应用与发展论文42 篇一

现代制造技术前沿发展与未来趋势

毕节学院 机械工程学院 机械一班 金钦 32321101008

摘要：本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景，最后提出我国制造技术要跨入世界先进行列可行的实施策略。随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放以来，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，对先进制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，实现我国机械制造业跨入世界先进行列之梦想。

关键词：制造科学； 先进制造技术； 机械制造； 发展趋势

引言

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（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Localization)等方面，存在C-空间(配置空间Configuration Space)的几何计算和几何推理问题；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[1]。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工具，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。现代制造工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1 制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2 微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景[2]。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。2．3 材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4 机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，“仿生制造”则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程[3]。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的“自组织”机制及其在制造系统中的应用问题。所谓“自组织”是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的“自组织”机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的“远缘杂交”，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面： 2．4．1 面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2 面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。3 现代制造业的先进生产模式

制造业发展趋势表明，只有采用先进的制造技术并能实施在相匹配的生产模式中才能符合上述的趋势。生产模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。

（一）精良生产(LP)与独立制造岛(AMI)20世纪90年代美国麻省理工学院(MIT)提出精良生产(LP)概念。它的特征是：（1）重视客户需求，以最快的速度和适宜的价格提供质量优良的适销新产品去占领市场，并向客户提供优质服务。（2）重视人的作用，强调一专多能，推行小组自治工作制，赋予每个工段有一定的独立自主权，运行企业文化。（3）精简一切生产中不创造价值的工作，减少管理层次，精简组织结构，简化产品开发过程和生产过程，减少非生产费用，强调一体化质量保证。（4）精益求精、持续不断的改进生产、降低成本、零废品、零库存和产品品种多样化。

独立制造岛是张曙教授根据在引进先进技术的同时，必须改革生产组织的角度提出新的生产模式。独立制造岛的技术构思是：以GT为基础，以NC机床为核心，强调信息流的自动化和以人为中心的生产模式，它的特征是：组织、人员和技术三者的有机集成，面向车间、权力下放、综合治理，并以获取经济效益为主要目标[4]。AMI是发展中国家走向工厂自动化的重要途径，它的推广对中国机械制造业转向市场机制，参与国际竞争意义重大。

（二）敏捷制造与虚拟制造

美国通用汽车公司与里海大学于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可预测的持续变化的竞争环境中取得繁荣成长，并具有能对客户需求的产品和服务驱动市场做出迅速响应的生产模式。AM的特征是：（1）制造资源的集成性，企业间联作集成。充分发挥各企业的长处，针对限定市场的目标要求共同合作完成任务。（2）具有需求响应的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和能实现产品多品种变批量的快速制造。（3）充分发挥人的作用，不断提高企业职工素质和教育水平，优化人机功能分配。

虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。VM的特征是：当市场新的机遇出现时，组织几个有关公司联作，把不同的公司，不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前必须分析组合是否最优，能否协调运行，以及投产后的效益和风险进行评估，这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司在一定的环境和条件下通过虚拟制造系统运行，包括物理基础、法律保障、社会环境和信息技术[5]。因此研究开发虚拟制造技术VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大，美国称AM为21世纪制造业发展战略。

（三）集成制造与智能制造

美国哈林顿博士在“计算机和集成制造”一书中提出计算机和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心内容是：制造企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理直至售后服务是一个不可分割的整体，需要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程，最终生产的产品可看作是信息的物质表现。集成是CIM的核心，这种集成不仅是物的集成，更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成，计算机是集成的工具，计算机和辅助各单元技术是集成的基础，信息交换是桥梁，信息共享是关键。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化，以提高企业对市场变化的动态响应速度，并追求最高整体效益和长期效益。

智能制造(IM)是美国出版研究IM和IMS书籍中首先提出的。它的特征是：在制造工业的各个环节的高度柔性与高度集成的方式，通过计算机和模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。先进制造技术的发展趋势

先进的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进的制造技术、先进的管理技术和先进的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是：高质量、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品，因此，21世纪的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面：

（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。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(l nm=10-3μm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此，它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。

（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。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等来完成。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。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化，以适应高柔性生产的需要。

（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。所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。

（五）集成化

集成是综合自动化的一个重要特征。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。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。5 我国存在的差距与可实施策略。

改革开放以来，通过技术改造和引进国外先进制造技术，使我国的制造工业有了长足的进步，但和先进国家相比还存在很大差距，表现在：技改投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竞争能力。面对这样形势，发展先进制造技术、实施先进的制造模式已经到了刻不容缓的地步。为了使我国的制造业站在世界先进行列，必须采取相适应的措施和策略。

（一）人才是关键。发展和推广先进的制造技术、实施先进的制造模式人才是关键。我国是社会主义市场经济体制，研究先进制造技术和先进的生产模式其根本目的是制造出有竞争力的产品去占领国内市场和国际市场，科技人员必须强化市场意识，因此人才的培养要注意市场导向。要有产业观念、企业观念、信息观念、竞争观念和效益观念。科技人员要懂得市场营销、经营管理和经济法。要拓宽学科领域，更新教育内容与方法，培养一支了解和掌握机械工程科学的前沿技术人才，加速先进制造技术的推广和实施，为市场经济服务。

（二）加强政策与法规建设，建立强有力的宏观调控机制。在市场经济环境下，国家仍应制订科学的制造产业规划和制造技术进步的总体规划，以及相应的法规政策。避免重复建设、重复生产和重复引进的事情发生，要尽可能减少和避免市场盲目竞争造成的损失。

（三）发展适应我国国情的生产模式。对于一些先进的制造技术和先进的制造模式，要根据我国现实存在的技术水平和能力向前发展，避免盲目的追求目前实施有一定困难的理想的先进科学制造技术。目前要积极发展适应我国国情的制造模式。

（四）建立与发展我国自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自动化单元技术，结合实际情况实现与现有成熟技术的有效结合。同时要有组织有计划的引进先进制造技术进行消化和吸收。对于引进的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生产(LP)、智能制造(IM)等先进制造模式要根据它们的技术构思和特征开发创新成适合我国国情的生产模式，(如独立制造岛)以使企业适应市场经济的需要[7]。

（五）提高制造业现代化管理水平。现代管理核心是信息管理、物质管理、质量管理、生产过程管理和市场信息管理、加强企业人才的培养同时与国际接轨，开展ISO9000系列管理体系认证，加快现代企业制度改革，为先进制造技术的发展奠定良好的基础。

【参考文献】

[1]张世昌．先进制造技术[M]．天津：天津大学出版社，2004 [2]李伟.先进制造技术[M].北京：机械工业出版社，2005.7 [3]杨叔子 吴波.依托基金项目 开展创新研究：国家自然科学基金重点项目“智能制造技术[J].中国机械工程

[4]雷源忠 雒建斌等.先进电子制造中的重要科学问题[J].中国科学基金, [5]宋健.制造业与现代化[J].特种铸造及有色合金, [6]杨叔子 吴波 程涛.网络经济时代的制造企业策略[A].技术科学发展与展望--院士论技术科学(2002年卷)[C].济南：山东教育出版社,2002.391-398 [7]杨叔子 熊有伦 管在林 杨文玉.信息时代和网络条件下的制造业发展前景[A].湖北省[8] Dr.Bjoern Wedel.Laser Processing Heads for High Brightness Lasers[J].HIGHYAG Lasertechnologie,04.2007:1-22 [9] P.A.Blomquist.CTMA WORKING SYMPOSIUM[J].ARL-Penn State-Laser Processing Division, April 17, 2002:1-20 [10] Makoto OCHIAI.Development and Applications of Laser-ultrasonic Testing in Nuclear Industry[J],1 st International Symposium on Laser Ultrasonics: Science, Technology and Applications, July 16-18 2008:1-6 [11] K.F.Kleine, K.G.Watkins.Pulse Shaping for Micro Cutting Applications of Metals with Fiber Lasers[J].photonic west,January,2004:1-8 [12] K.Walther & M.Brajdic & E.W.Kreutz.Enhanced processing speed in laser drilling of stainless steel by spatially and temporally superposed pulsed Nd:YAGlaser radiation[J].Int J Adv Manuf Technol, 8 November 2006:1-5 [13]马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程，2002（3）

[14] 王世敬，温筠.现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械，2002（11）

[15] 武永利.机械制造技术新发展及其在我国的研究和应用[J].机械制造与自动

[16]刘颖(编者), 李树奎(编者)，工程材料及成形技术基础，北京理工大学出版社;第1版(2009年7月1日)[16]刘飞主编.先进制造系统.北京.中国科学出版社，2001 [17]王英杰，金属材料及其成形加工，机械工业出版社，第1版，2008 [18]柳百成，沈厚发 主编，21世纪的材料成形加工技术与科学，机械工业出版社，2004 [19]胡亚民 主编，材料成形技术基础，重庆大学出版社，2008 [20]樊自田等，先进材料成形技术与理论，化学工业出版社，2006 [21]谢建新等编著，材料加工新技术与新工艺，北京：冶金工业出版社，2004

2.现代先进制造技术的应用与发展论文42 篇二

江苏先进制造业与现代服务业融合发展的现实意义

目前先进制造业和现代服务业之间逐步建立了一种相互作用、相互依赖、共同发展的动态内在联系, 显现出融合发展的趋势。先进制造业和现代服务业的融合发展体现了制造业和服务业之间更深层次的专业化分工, 既可以提升企业的专业化水平, 让企业集中力量于自身的核心竞争力, 提高企业的生产效率和产出质量, 又可以促进企业充分利用各种社会资源, 降低企业的运营成本, 实现现代服务业和先进制造业之间的相互支撑和协调发展。先进制造业和现代服务业的融合是整个社会经济发展的必然趋势, 现代服务业将为先进制造业的发展创造良好的环境, 提供高质量、低成本的中间投入, 提升先进制造业的竞争力, 先进制造业的发展又可以带动服务业服务水平的提升。

制造业发达是江苏经济的显著特色, 江苏拥有基础雄厚的电子、机械、汽车等大型制造业和乡镇企业为代表的高度市场化的加工制造业, 以及大量外商投资兴建的新型制造业。但为制造业提供服务的服务业发展明显滞后, 对制造业的支撑作用薄弱, 传统服务业所占比重较大, 服务业之间服务质量的差别并不大。认识现代服务业与先进制造业融合发展的现状, 揭示现代服务业与先进制造业发展规律, 探索促进服务业与制造业联动发展的对策, 对实现江苏经济的跨越式发展, 具有重大战略意义。

江苏先进制造业与现代服务业融合发展的现状

先进制造业的发展带动现代服务业规模和水平的提升。江苏的制造业发展较早, 已初步形成了制造业结构体系。江苏制造业增加值占GDP的比重一直保持在40%左右, 显示了江苏省服务业的巨大发展潜力。江苏服务业比重不仅远低于高收入和中等收入国家, 而且低于低收入国家平均水平6%左右。这表明, 当前江苏只是服务业大省, 还不是服务业强省。

生产性服务业对江苏制造业的支撑作用薄弱。在江苏服务业总量中, 批发和零售贸易、交通运输、餐饮业等传统服务业仍占据主体地位, 而信息传输计算机服务和软件业、租赁和商务服务业、文化体育和娱乐业等新兴服务业比重较小。江苏现代服务业发展相对滞后, 比重偏低, 结构也有待优化提升。地区发展不够平衡, 区域统筹仍待加强;规模经济效应不足, 开放程度有待提升;条块分割的行政管理和流通体制制约了现代服务业的社会化进程。同时, 影响当前现代服务业发展的税收、收费、融资等方面的问题比较突出, 支持服务业发展的政策措施也还不够完善。

先进制造业与现代服务业融合发展的制约因素

由于制造业与服务业历来都是相互独立的单位, 都有自己多年已形成的经营模式, 如果改变目前的经营模式而采用相互融合的发展模式, 短期内必将增加成本的投入, 降低企业的经济效益, 同时融合以后的市场前景存在变数, 风险依然较大。二者以前对自身企业的生产经营享有绝对的控制权, 生产什么及生产多少都是企业自主决定, 另一方面制造业与服务业之间缺乏信任与了解, 二者的真正融合需要长时间的磨合才可能走上正轨, 障碍了企业的短期发展。

供应链管理的基本理论是, 未来市场的竞争并不是企业与企业之间的竞争, 而是供应链之间的竞争, 先进制造业与现代服务业之间并不是临时的合作, 而应建立长期的合作联盟, 实现利益同享、风险共担。对于先进制造业与现代服务业的融合发展, 有的企业领导在思想上不是十分重视, 也没有意识到二者融合后会给双方带来双赢的结果。

制造业与服务业融合规划的引导力度不足, 近年来, 江苏省虽然制定了一系列有关促进制造业和服务业发展的政策, 但是, 从江苏省现有的产业政策来看, 基本上是引导自我增强型的产业内循环发展, 没有明确的产业融合发展的战略规划及在资金、技术、税收等方面的配套措施。受行业管理体制的制约, 不同行业的企业分属不同部门管辖, 使产业的融合发展变得难以协调。

江苏制造业与服务业融合发展的主要对策

国际经验表明, 产业发展遵循着这样一条规律, 即“先进制造业——先进制造业服务化经营——现代服务业 (将制造部门剥离出去) ”。江苏发展先进制造业应认识到这样的规律, 引导先进制造业企业重点关注核心产品的生产制造, 而将生产制造以外的原材料采购、仓储、运输和产成品流通领域的加工、配送等业务有效分离出来, 将这些业务委托专业物流公司承担, 同时, 引导各类金融机构和科技服务企业为制造业企业提供资金周转使用等服务, 逐步扩大服务收入, 为企业创造条件逐步将制造部门分离出去, 演化为现代服务企业, 以实现现代服务业的快速崛起。

江苏省作为长江三角洲先进制造业基地的龙头之一, 先进制造业对服务业项目的需求数量和档次不断提升。按照江苏省“十二五”发展规划, 现代服务业将重点发展以下几个行业:金融、商贸、物流、房地产等支柱行业和信息服务、航运服务、会展旅游、商务、中介服务等新兴行业以及文化娱乐、教育培训、医疗保健等潜力行业, 不断形成新的经济增长点, 促进服务业行业结构及经济结构的优化。强化对交通运输、商贸流通、餐饮、公用事业、农业服务等行业的改组改造, 振兴传统服务业, 建设一个与先进制造业基地有机对接的现代服务业基地, 使现代服务业与先进制造业实现“群对群”的最佳协调发展模式。

应从江苏省实际和市场需求出发, 发展各具特色的服务业。苏南地区要大力发展技术密集型、资金密集型的信息咨询服务、金融保险、城市公用、房地产和文化卫生教育等服务业, 围绕提高城市等级, 健全城市服务功能发展服务业;苏中地区应大力发展资金密集型、劳动密集型的交通运输仓储、商业餐饮业等服务业, 围绕拓宽城市服务功能, 以提高工业化水平带动服务业的发展;苏北地区应大力发展劳动密集型的商业、农业服务、交通运输等目前比较薄弱的基础和传统的服务行业, 扩大发展服务业的有效需求。

进一步完善促进服务业发展政策体系, 以规划为先导、以集聚区为抓手、以政策为支撑、以体制机制为保障, 实现服务业的可持续发展。着力打造现代服务业集聚区, 使集聚区成为现代服务业发展的新高地、城市服务功能的新载体、经济增长方式转变的新动力和城市形象的新名片。综合运用土地、财政、金融等多种举措, 适当增加对服务业的扶持倾斜力度。

目前, 江苏的制造业基地主要位于南京、苏州、盐城、扬州等地, 服务业的发展应从江苏省实际和市场需求出发, 建立各具特色的现代服务工业园区, 真正实现业务外包。面对日趋激烈的市场竞争, 制造企业必需设法增强其核心竞争能力, 降低企业生产成本, 制造企业的核心能力应该定位在新产品开发、设计和组装生产及市场开拓上, 把除生产以外的企业附属工作委托第三方物流去做, 从而简化产前准备, 加快生产速度。

3.先进制造技术的应用与发展趋势 篇三

关键词：先进制造技術；现代管理技术；智能制造

1.先进制造技术的概念

先进制造技术是在上个世纪八十年代提出来的。是美国为提升机械电子产业的竞争能力，重树机械电子产业重要地位而做出的重要举措，曾经美国一些学者认为“美国已进入后工业时代，机械电子产业已经成为夕阳工业”，主张经济中心由机械电子产业转移向高科技产业和服务业，其结果是“美国发明，日本发财”。政府不重视使其机械电子产业的衰退，以及以前占优势的汽车机械电子产业、家用电器机械电子产业、机床、半导体等产业在全球市场竞争中出现大滑坡。于是美国吃一堑，长一智，巨资投入研究和发展机械电子产业。上世纪八十年代末美国政府制定并实施了“先进制造技术计划和制造技术中心计划”。随后，欧洲、亚洲等新兴工业化国家也开展了各自的先进制造技术的理论和应用研究，如日本的智能制造系统、欧共体的尤里卡计划等。由五部委召开了“先进制造技术发展战略研讨会”，拉开了我国先进制造技术研究的帷幕。

2.先进制造技术的发展

2.1先进制造技术的应用与实施

先进制造技术作为二十一世纪的高科技技术之一，无论在机械制造，汽车制造，电子电器产品制造等行业中都有广泛的应用前景。要把先进制造的理念，方法在各个制造行业中应用并实施，需要从以下几方面着手：产品的开发设计上，大力推广计算机辅助设计技术，并行设计技术，反求工程技术以及绿色产品设计技术，充分考虑产品的全生命周期。在产品的制造过程中，优先应用各项先进制造工艺技术，比如采用精密成型技术，充分有效利用材料，节约能用，做到低耗，低碳，绿色的生产。在设备的引进和购置方面，尽量采用高效制造自动化设备，大力运用计算机控制的数控机床，加工中心及工业机器人，构建柔性制造系统，计算机集成制造系统乃至智能制造系统，提升机械电子产业的整体水平。此外还要应用现代企业的生产和先进的管理技术。

2.2信息化在先进制造技术中的应用

21世纪是信息化的时代，计算机技术和网络通信技术飞速发展，在生产领域里已得到广泛应用。机械电子产业管理信息化是建设领域信息化的重要组成部分，将在机械电子产业管理活动中发挥重要作用，并主导机械电子产业管理未来发展方向，信息化成为机械电子产业管理的必然趋势。“十一五”机械电子产业管理改革发展规划指出，将加快建设机械电子产业信息系统的规划、建设，建立符合现行管理体制和市场机制的机械电子产业信息管理工作机制，完善全国机械电子产业信息系统，使全国机械电子产业信息做到互联互通，为政府提高造价管理决策水平和完善公共信息服务创造条件。因此，机械电子产业管理信息化建设也是机械电子产业管理改革发展规划的总体部署和要求。

2.3绿色制造技术的发展

进入21世纪以来，人类社会所面临的资源短缺和环境污染等问题日趋严重，人类要实现可持续发展必须促使人与自然界和谐一致。为此，工业发达国家正积极倡导“低碳经济”、“循环经济”、“绿色制造”和“清洁生产”，大力研究开发生态安全型、资源节约型制造技术。“绿色制造”正在成为未来制造业的发展方向，绿色制造技术将贯穿于制造业各环节，主要表现在以下三个方面：一是绿色产品设计技术。在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小；二是绿色制造技术。它从设计、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，在整个制造过程中综合考虑环境影响和资源效率，在保证产品的功能、质量、成本的前提下，使产品制造过程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；三是产品的回收和循环再制造。它是“资源―产品―废弃物―再生资源或再生产品”的反馈式循环模式。“再制造”是一种先进的制造逻辑与工业理念，它要求工业设计不仅要面向材料与功能，更要面向可回收再制造。再制造是通过新材料、新技术、新工艺、新装备与新方法等一系列高新技术与手段的集成运用，因此可以保证再制造产品的性能和质量不低于新产品，甚至在某种情形下可以使其质量高于新产品。

3.结论

先进制造技术是使一个国家制造业强盛的关键所在，是企业兴旺发达的重要途径，也是企业赢得市场的有力武器。先进制造技术已经成为一个国家综合实力和科技发展的重要标志，成为一个国家在战场对抗和市场竞争中的重要支柱，它在国防建设和国民经济发展中占有影响全局、决定全局的战略地位。知识就是财富，人类当前社会正在由工业经济时代步入知识经济时代。高科技的发展促使机械电子产业发生了革命性的变化。总之，21世纪的机械电子产业是信息化、智能化、网络化、不断创新的绿色制造业，是人类智慧的结晶。

参考文献：

[1]师汉民，易传云.人间巧艺夺天工——当代先进制造技术[M].华中理工大学出版社，2010.

[2]李 勇.现代集成制造理念的发展[Z].北京先进柔性集成制造技术咨询中心，2010.

[3]康磊晶.国外先进制造技术发展战略[Z].中国兵器工业二一零研究所，北京先进柔性集成制造技术咨询中心，2011.

[4]盛晓敏，邓朝晖.先进制造技术[M].机械工业出版社，2010.

[5]张立鼎等.先进电子制造技术[M].国防工业出版社，2010.

4.现代先进制造技术的应用与发展论文42 篇四

随着全球经济一体化发展，模具企业间的竞争日益激烈，为了能在激烈的市场竞争中立稳脚跟谋求发展，企业必须以最新的产品、最短的开发时间、最优的质量、最低的成本、最佳的服务、最好的环保效果和最快的市场响应速度来赢得市场和用户。为实现这一目标，模具制造业必须改变传统观念，不断对各单项技术进行集成融合，并与现代信息技术、现代管理技术相结合，从而推动先进制造技术的发展。

从20世纪80年代以来，一些工业发达国家提出了许多不同的先进制造技术新模式、新技术、新思想、新方法，这其中包括计算机辅助设计、制造、工程(CAD／CAM／CAE)，逆向工程技术，并行工程，快速成形技术，虚拟制造技术，敏捷制造、精良生产、制造资源计划等新技术。这些新技术的使用，对提高制造业企业的竞争力起到了巨大的作用。本文将对高速加工技术、逆向工程技术、快速成形技术和虚拟制造技术等进行简单的介绍。

1、模具设计，加工中的几种先进制造技术 1．1 高速加工技术(HSM)1．1．1 何谓高速加工

高速加工概念起源于德国切削物理学家Carl Salomon，他认为在常规切削范围内切削温度随着切削速度的增大而升高，当切削速度达到临界切削速度后，切削速度再增大，切削温度反而下降，从而大大地减少加工时间，成倍地提高机床的生产率。这一理论的发现为人们提供了一种在低温低能耗条件下实现高效率切削金属的方法。目前通常把切削速度比常规切削速度高5-l0倍以上的切削称为高速加工。

1．1．2 高速加工的特点及在模具工业中的应用

a、加工效率高，由于切削速度高，进给速度一般也提高5-l0倍，这样，单位时间材料切除率可提高3-6倍，因此加工效率大大提高。

b、切削力小，高速加工由于切削速度高，切屑流出的速度快，减少了切屑与刀具前面的摩擦，从而使切削力大大降低。

c、热变形小，高速加工过程中，由于极高的进给速度，95％的切削热被切屑带走，工件基本保持冷态，这样零件不会由于温升而导致变形。

d、加工精度高，高速加工机床激振频率很高，已远远超出“机床-刀具-工件”工艺系统的固有频率范围，这使得零件几乎处于“无振动”状态加工，同时在高速加工速度下，积 1 屑瘤、表面残余应力和加工硬化均受到抑制，因此用高速加工的表面几乎可与磨削相比。

e、简化工艺流程，由于高速铣削的表面质量可达磨削加工的效果，因此有些场合高速加工可作为零件的精加工工序，从而简化了工艺流程，缩短了零件加工时间。综上所述，高速加工是以高切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的加工技术。其工件热变形小，加工精度高，表面质量好；非常适合模具加工中的薄壁、刚性较差、容易产生热变形的零件，可以直接加工模具中使用的淬硬材料，特别是硬度在HRC46～60范围内的材料。

1．2 逆向工程技术(RE)1．2．1 何谓逆向工程技术

按照传统的产品开发流程，开发过程是市场调研—概念设计—总体设计—详细设计—制定工艺流程—设计工装夹具—加工、检验、装配及性能测试—完成产品。即从“设计思路—产品”的产品设计过程，这被称为正向工程或顺向工程(FE)。然而，当我们掌握是的物理模型或实物样件时，我们必须寻求某种方法将这些实物(样件)转化为CAD模型，使之能应用CAD／CAM／CAE等先进技术完成有关任务。这种产品开发方式的设计流程是从实物到设计，我们将这种由“产品—设计思路”的产品开发过程称为逆向工程或反求工程(RE)。

1．2．2 逆向技术在模具工业中的应用

模具工业中的逆向工程应用大致可分为以下几种情况：

a、在没有设计图样以及设计图样不完整或没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图样或CAD模型。

b、某些难以直接用计算机进行三维几何设计的物体(如复杂的艺术造型、人体、动植物外形)，目前常用黏土、木材或泡沫塑料进行初始外形设计，再通过逆向工程将实物模型转化为三维CAD模型。

c、人们经常需要对已有的产品进行局部修改。原始设计没有三维CAD模型的情况下，应用逆向工程技术建立C A D 模型，再对CAD模型进行修改，这将大大缩短产品改型周期，提高生产效率。

d、利用逆向工程技术可以充分吸收国外先进的设计制造成果，使我国的模具产品设计立于更高的起点，同时加速某些产品的国产化速度，在这方面逆向工程技术均起到不可替代的作用。

1．3 快速成形技术(RP)1．3．1 何谓快速成形技术

快速成形技术，是20世纪80年代末90年代初发展起来的一种先进制造技术，它结合 了数控技术、CAD技术、激光技术、材料科学技术、自动控制技术等多门学科的先进成果，利用光能、热能等能量形式，对材料进行烧结、固化、粘结或熔融，最终成形出零件的二维实物模型。

1．3．2 快速成形技术在模具工业中的应用

a、产品开发对于新产品，通过快速成形技术，方便快速地试制出产品的实物模型，根据实物模型可以及时地发现产品设计中所存在的不足或错误之处，从而既缩短了新产品开发的研制周期，又避免了设计错误可能带来的损失。

b、产品性能测试快速成形制造在一般场合可以代替实际零件，对产品的有关性能进行综合测评或工程测试，优化产品设计，这样可以大大提高产品投产的一次成功率。

c、样件展示由于应用快速成形技术很容易制造出新产品的样件，因此，快速成形技术已成为开发商与客户之间进行交流沟通的重要手段。

d、快速制模将快速成形技术与真空注型、熔模铸造、金属电镀等技术相结合，快速制造出模具，用于零件的数件或小批量生产。

1．4 虚拟制造技术(VM)1．4．1 何谓虚拟制造

虚拟制造是新产品及其制造系统开发的一种哲理和方法论，它强调在实际投入原材料与产品实现过程之前，完成产品设计与制造过程的相关分析，以保证制造实施的可行性。虚拟制造技术是基于产品模型、计算机仿真技术、可视化技术及虚拟现实技术，在计算机内完成产品的制造、装配等制造活动的制造技术。

1．4．2 虚拟制造技术在模具工业中的应用

a、在模具设计阶段，应用虚拟设计技术，在计算机中完成整体及零部件的概念设计、造型设计、总体布局设计和结构设计等，同时对其刚度、强度、固有频率、动态响应及疲劳使用寿命等性能进行模拟分析，以便在设计阶段就发现问题并有针对性地解决有关问题。

b、使用虚拟装配技术，能避免传统装配方式常存在的装配干涉或装配不到位现象，可以方便地修改并首先生成零部件模型，从而大大降低了模具零件的返工率。

c、虚拟实验技术可对整个模具在真实实验环境、实验条件、实验负荷下进行模拟实验，通过机构运动虚拟软件仿真其运动轨迹，预测产品的安全性、可靠性、经济性。

2、其他先进制造技术 2．1． 敏捷制造技术(AM)敏捷制造的基本思想是通过将高素质的员工、动态灵活的组织机构、企业内部及企业之 间的灵活管理以及柔性的先进生产技术进行全面集成，使企业能够对快速变化、难以预测的市场要求做出快速反应，并由此获得长期的经济效益。

2．2 并行工程(CE)并行工程是一个集成的、并行的方式设计产品及其相关过程的系统方法，它要求开发人员在设计开始就需考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括产品质量、成本、进度计划、用户要求等。为达到并行的目的，需要建立高度集成的模型，应用仿真技术，实现异地人员的协同工作。

2．3 精良生产(LP)精良生产的目的是简化生产过程、减少信息量、消除过分臃肿的生产组织，使产品及其生产过程尽可能简化和标准化。精良生产的核心是准时生产和成组技术。

3、结束语

5.现代先进制造技术的应用与发展论文42 篇五

简要阐述了先进制造技术的理论，提出了先进制造技术框图，并给出了工程机械领域应用先进制造技术的划分方法，以及在目前国情下国有工程机械企业优先发展先进制造技术的重点和方法。

自1995年国家将先进制造技术作为专项列入《全国科技发展“九五” 计划和到2010年长期规划》中以来，先进制造技术的理论研究和应用在我国得到了迅猛的发展。不同学者和研究人员针对各自领域提出了不同的观点和看法，也相应的提出了在不同领域和行业应用先进制造技术的方法和步骤。笔者在广泛查阅现有文献资料的基础上，针对工程机械这个典型行业在面对国内市场国际化竞争的残酷局面和新技术、新工艺的挑战中，探讨了先进制造技术如何在该领域的应用问题。1 先进制造技术理论 1.1 先进制造技术理论简介

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、能源及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、灵活生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。

随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈，顾客需求日趋多样化。制造企业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须解决TQCS难题，即以最快的上市速度（T—Tine to market），最好的质量（Q—Quantity），最低的成本（C— Cost），最优的服务（S—Service），来满足不同顾客的需求。

狭义的先进制造技术是指先进的制造技术、制造工艺，比如超高速加工技术、电火花加工、高能束加工、复合加工、快速原型制造技术等等。广义的先进制造技术是建立在现代计算机技术基础上的先进制造体系，包括以设计为中心的虚拟产品开发与设计，以制造为中心的虚拟制造，以管理、控制为中心的企业资源管理，以及建立在先进制造工艺基础上的先进制造工厂等等。根据前人的观点和行业的实际情况，笔者总结了“金字塔”形先进制造技术框图，如图1所示。1.2 先进制造技术的特点

先进制造技术与传统制造技术相比，其显着的特点是：

（1）先进制造技术以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高产品对动态多变市场的适应能力和竞争力为目标。

（2）先进制造技术不局限于制造工艺，而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务，以及回收再生的全过程。

（3）强调技术、人、管理和信息的四维集成，不仅涉及到物质流和能量流，还涉及到信息流和知识流，即四维集成和四流交汇是先进制造技术的重要特点。

（4）先进制造技术更加重视制造过程组成和管理的合理化和革新，它是硬件、软件、智能（人）与组织的系统集成。

作为先进制造技术一个重要组成部分的虚拟制造技术，计算机仿真是实现虚拟制造的主要手段。虚拟制造的最终实现就是利用不同层次的仿真手段来模拟和优化产品开发和制造过程，以实现最短的产品开发周期、最低的生产成本和最高的生产效率。

“金”字形先进制造技术框图

图1 “金”字形先进制造技术框图

1.3 先进制造技术在我国的发展状况和趋势 1.3.1 先进制造技术的发展现状

（1）计算机辅助设计（CAD）技术得到了普及，提高了企业的设计水平和产品开发能力。

（2）快速原型制造技术由起步迈向成熟，应用初具规模。精密成形与加工技术水平大幅度提高，在汽车零部件、重大装备制造中获广泛应用。激光加工在基础研究和技术开发方面有实质性进展，产业应用获得一定经济效益。

（3）热加工工艺模拟优化技术取得重要进展，使材料热加工逐步由“技艺”走向“科学”。

（4）数控技术取得重要进展，国内市场占有率有所提高。（5）现场总线智能仪表研究开发获重要进展，应用已有一定基础。

（6）微型机械研究进展迅速，标志着先进制造技术正向微观领域扩展。

（7）现代集成制造系统研究和应用取得突破，在国际上占有一席之地。

（8）新生产模式的研究和实践具有特色，推动了我国制造业的技术进步和管理现代化。

1.3.2 先进制造技术的发展趋势

（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）设计技术的不断现代化。

（3）成形技术向精密成形或净成形的方向发展。

（4）加工技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展。

（5）制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为企业装备的显着特点。

（6）虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用。

（7）智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向。

（8）以提高市场快速反应目标的制造技术将得到迅速发展和应用。

（9）绿色制造已成为21世纪制造业的重要特征。

（10）21世纪的企业面临管理创新。2 工程机械行业的特点

2.1 工程机械行业目前的发展形势

随着国家对基础建设投资的调控，工程机械行业从2003年、2004年的高速发展态势有所回落，整体需求量增长放缓。另外，根据对世界不同地区市场具体形势的分析，2OO6年世界工程机械市场的增长前景将明显减弱。中国市场继2004年明显减缓增长后，预计在2006年会继续减缓乃至出现下降，从而进入一个调整期。但是，鉴于中国经济的长期增长潜力和各类工程建设的长期需求，预计中国市场将在第十一个五年计划期间恢复增长。

2.2 在工程机械行业发展、应用先进制造技术的理由

由目前国内工程机械行业的主要配套件如发动机、液压马达、回转减速器等长期依赖进口，这对企业降低成本、加快上市时间带来不可预料的影响。而其他零部件在国内的生产方式也较为落后，设计手段和方法较之国外更差一大截。在国外企业争相利用现代计算机技术和信息技术改进设计手段，提高产品的人性化需求的时候，国内企业还在用价格战厮杀和争夺市场，在产品的技术升级换代上也落后于国外同行。

在国外工程机械领域，最先应用的是虚拟样机技术（VPT）。Caterpillar 公司是世界上最大的拖拉机、装载机和工程机械制造商之一。Caterpiliar公司VPT技术从根本上改进设计和试验步骤，实现了快速虚拟试验多种设计方案，从而使产品成本降低，性能却更加优越。同样，作为生产工程机械的着名厂商John Deere公司，为了解决工程机械在高速行驶时的蛇行现象及在重载下的自激振动问题，公司的工程师利用虚拟样机技术，不仅找到了原因，而且提出了改进方案，并且在虚拟样机的基础上得到了验证，从而大大提高了产品的高速行驶性能与重载作业性能。

因此，综合虚拟样机技术、先进制造工艺等多项先进技术的先进制造技术，它在工程机械领域的推广和应用，将加快缩短我国和国外工程机械的差距，提升国产配套件的质量，减少国外配套件对国产工程机械的束缚。这一点，已经得到国内工程机械行业的认同。

先进制造技术在工程机械行业的应用初探 3.1 结合工程机械行业国情。优先发展现代设计技术

先进制造技术是相对的，具有一定的功能和目的性。一定的先进制造技术必须在相应的环境中才能发挥其优异的先进性。先进制造技术的发展要结合国情及厂情，结合用户需求、市场导向、本单位的发展方向，根据现存的技术水平、生产水平和企业能力，考虑先进制造技术能否发挥其优越性，以及对方案的技术经济可行性进行多方论证，避免盲目地追求目前实施有一定困难的理想的先进制造技术，力求使方案优化并切实可行。

作为工程机械的标志性产品— —挖掘机，有太多的课题待解决，太多的现象值得思考。几乎所有国外着名品牌的挖掘机厂商都在中国投资，合资或提供技术，以便在中国庞大的市场中占领一席之地。面对国内挖掘机的巨大市场，中国品牌的挖掘机市场占有率不足10％，尤其是市场销量最大、竞争最为激烈的20t级挖掘机，中国品牌更是不足5％。虽然我们拥有廉价的劳动力成本，但是面对国外产品的技术壁垒，国产品牌只有价格战一条路可走。当可靠性成为用户的第一考虑因素而非价格因素时，国外品牌毫不谦虚的挤兑了国产品牌，原因很简单，国产挖掘机很少有自己的专有技术，而配套件基本上依赖进口则直接导致上市时间，受制于人。

综上所述，面对目前国情，只能依托“拿来主义”，积极运用目前逐渐成熟的先进制造技术武装国内的工程机械制造业，优先发展现代设计技术。随着国内机床业、装备业的发展，以及高素质人才的涌现，可以说，已经具备制造的优势。如果再把人才的优势利用起来，大力发展和应用先进制造技术，并优先发展“虚拟产品设计 ”，笔者认为必将有利于快速提高国内工程机械行业的技术水平和产品的技术档次。3.2 先进制造技术在液压挖掘机企业的应用

对于挖掘机行业来说，国内主要生产5大结构件、斗齿、驾驶室、履带等等，但是发动机、减速器、回转马达、减速马达等主要是进口。在整机设计方面，也通常是“照葫芦画瓢”，在原有机型的基础上修改，或者参考设计。对于整机的结构分析、动力学分析等做得很少。

笔者根据在挖掘机厂的工作经验，查阅相关文献基于以设计为中心的先进制造技术理论，提出图2所示液压挖掘机的虚拟样机研究框图。液压挖掘机的虚拟样机研究框图

图2 液压挖掘机的虚拟样机研究框图

在现阶段，国内企业一般都建立了自己的研发网络，并相应的采用了CAD、CAPP技术，可以说已经初步具备了VPD的基本条件。因此，在现有的条件下，应该首先倡导采用VPD技术，建立挖掘机的虚拟样机，并根据国内挖掘机的使用工况和操作者技术状态，通过虚拟样机分析，对挖掘机的整机性能和可靠性作研究，以弥补因缺少设计手段而忽略的整机分析。

在虚拟样机分析中，应采用专业的建模软件加专业的虚拟样机分析软件进行。比如用Pro／ENGINEER软件建模，用ADAMS软件作运动学和动力学分析，用ANSYS软件作结构分析较好，这样可以强强结合，得到比较满意的分析结果。

在图2中，各个模块是相互关联而不是独立的。挖掘机企业可在自身拥有的技术资源的基础上，先做最关心的模块如运动学分析、动力学分析模块等。4 结论

6.现代先进制造技术的应用与发展论文42 篇六

从低成本成型的研发现状看，大致可分为以下5方面的内容：（1）对热固性复合材料一直沿用的方法进行改进和提高效率，如Filament Winding（FW，纤维缠绕）、Pultrusion（拉挤）、Braiding（编织）、Tow placement（丝束排布）、自动成套裁剪、预浸材料激光样板切割（Laser template）等自动化技术。（2）湿法工艺技术：RTM、RFI等在纤维增强体的预型件上再注入浸渍树脂。（3）热塑性复合材料的易成型新材料开发及IN-SITU（原位）成型方法：Direct consolidate（直接固结）、Commingled yarn（搀混纱线）、Powder coated towpreg（粉末涂覆丝束预浸）等新成型方法。（4）不用热压罐的新固化技术，用微波、电子束、超声波、X线等高效率能量的新固化方法。（6）CAD/CAM模拟技术：铺层、浸渍、成型、固化等工序的模型化/模拟技术，有助于保证产品质量，提高生产效率。

低成本成型技术当前发展的主流是湿法成型技术，也称液体模塑成型技术（简称LCM），主要有树脂传递模塑、真空辅助树脂传递模塑（VARTM）、树脂渗透成型工艺（SCRIMP）和结构反应注射模塑等。其中最重要的是树脂传递模塑技术（RTM）以及由此而发展起来的VARTM。RTM免除了将纤维制成预浸料，再切割成层片然后再铺叠成预型件的过程，摆脱了大投资的热压罐，工艺易于实现自动化，具有生产周期短、劳动力成本低、环境污染少、制造尺寸精确、外形光滑、可制造复杂产品等优点。是目前国际上发展应用最快，并在航空工业应用最多的低成本技术之一。

从国际上看，美国在湿法成型技术上处于领先地位，特别是在航空航天领域内，在过去十年里，美国应用RTM技术的增长率为20-25%。据美国塑料工程学会预测，在今后五年里美国应用RTM技术的增长率将提高到30-32%。美国基本形成了RTM有关的材料体系、制造工艺、技术装备和验证系统，并在武器装备上得到批量应用，应用范围从次结构件发展到主结构件，包括机翼主承力正弦波梁，其它构件包括前机身隔框、油箱构架和壁板、中机身武器舱门帽型加强筋、机翼中间梁、尾翼梁和加强筋等。RTM技术的成熟和发展，为美国的航空工业带来巨大的经济效益，如美国F-22机上采用RTM技术制造的各种复合材料部件达400件，占复合材料结构总量的1/4，单这一项就比原设计节省开支约2.5亿美元。欧洲是湿法成型发展较快的另一地区，RTM制件的增长率为8-10%。业内人士估计，20年以后大多数大型的复合材料结构或半结构部件都将是RTM制品，所有重型卡车的壳体只有用RTM生产。

由RTM 开发出来的VARTM和SCRIMP工艺近年来更是发展迅速，这种方法改变了RTM采用双边闭合模的办法，而只采用单边硬模，用来铺放纤维增强体，另一面则采用真空袋覆盖，由电脑控制的树脂分配系统先使树脂胶液迅速在长度方向充分流动渗透。然后在真空压力下向厚度方向缓慢浸润，大大改善了浸渍效果，减少了缺陷发生，产品性能的均匀性和重复性以及质量都能得到有效的保证。在同样原材料的情况下，与手糊制件相比，成本节约可达50%，树脂浪费率低于5%，而制件的强度、刚度及其它的物理特性可提高30%-50%以上。另外由于采用闭模成型，挥发性有机物和有毒空气污染物均受到很好的控制，VOC排放不超过5PPm的标准，而开模成型的苯乙烯的挥发量超过500PPm。SCRIMP工艺使大尺寸、几何形状复杂、整体性要求高的的制件的制造成为可能，目前它可成型面积达185m2、厚度为3-150mm、纤维含量达70-80%、孔隙率低于1%的制品。树脂浪费率低于5%，节约劳动成本50%以上。在船艇制造、风机叶片、桥梁、汽车部件及其它民用和海洋基础工程等方面得到广泛应用。实践证明，SCRIMP工艺制造的部件性能与航空航天领域广泛采用的热压罐工艺相媲美。随着SCRIMP技术从军事应用向民用工业的转移，在建筑、汽车行业将有很大的拓展空间，如大尺寸的屋面、建筑平台等公用工程构件。以Lotus公司为代表的汽车厂家已实现该工艺的大规模生产。SCRIMP工艺的另一个主要应用领域是风机叶片的制造，目前，国外采用闭模的真空辅助成型工艺用于生产大型叶片（叶片长度在40m以上时）和大批量的生产。这种工艺适合一次成型整体的风力发电机叶片（纤维、夹芯和接头等可一次模腔中共成型），而无需二次粘接。世界著名的叶片生产企业LM公司开发出56M的全玻纤叶片就是采用这种工艺生产的。

除湿法成型外，其它的低成本制造技术还有纤维缠绕、拉挤等。纤维缠绕主要用于圆柱体及旋转体的制造，如压力容器、石油管道、排水管道等。缠绕成型的一种拓展技术为预浸带自动缠绕，采用的是经树脂预浸渍的纤维预浸带，这种方法比一般的纤维丝束缠绕铺放的效率更高，业内专家介绍，美国波音787 飞机上采用50%的复合材料，其中整体机身段就是采用纤维预浸带缠绕工艺制造的，机身段是长度和直径都在5m以上的超大型制件，而采用这种高效的成型技术，整个制件的成型仅在三天之内就完成，其中装模和准备一天，缠绕一天，固化及卸模一天，不仅高效快速，且能有效的保证了产品的质量。另一种高效的低成本成型是拉挤成型，拉挤成型有高度自动化大量生产的特性，特别适合民生用产品，许多金属件也逐渐被拉挤成型的FRP制件来取代，各式各样的拉挤制件件，如实心方管、实心圆管、工型梁、C型梁、空心方管、空心圆管以及空心加助补强制件件，几乎任何截面都可制造出，其截面形状变化能力非常高。用以取代金属制件用于建筑工程，完全没有锈蚀的问题，且结构轻便、施工与保养容易。另外如屋顶波浪版、工型梁、中空方型梁都可用拉挤的复合材料取代又重又容易锈蚀的钢制结构。可以预见拉挤成型制件的轻、强、产量大、容易制造、成本低等优点会逐渐取代金属件，而在民品工业中占有一席之地。

7.先进制造技术及发展趋势 篇七

世界各国间的经济竞争, 主要体现在机械制造技术为代表的竞争上。面对激烈的市场变化和技术竞争, 经济发达国家都把制造业作为本国的经济支柱, 不断调整其发展战略和政策方针。先进制造技术正是制造业适应时代要求提高竞争力, 对制造技术不断优化推陈出新形成的。

二、先进制造技术及其内涵

先进制造技术 (ATM) 这一概念是美国上世纪80年代末期提出来的, 很快日本、西欧各国及亚洲新兴工业国家就相继做出响应, 纷纷将先进制造技术的研究和开发作为国家的高新技术和优先发展项目。

1. 先进制造技术定义

先进制造技术是制造业不断吸取机械、电子、信息、材料、能源, 以及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、服务等生产制造的全过程, 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 以及取得理想技术经济效果的制造技术的总称。

在不同的国家、不同的发展阶段, 先进制造技术有不同的内容及组成。我国目前属于先进制造技术范畴的技术是一个三层次的技术群 (见下图) , 三层次都是先进制造技术组成部分, 但其中每一个层次都不等于先进制造技术全部。

2. 先进制造技术的分类

根据先进制造技术的功能和研究对象, 可将其技术归纳为以下五个大类。

(1) 现代设计技术

现代设计技术包含: (1) 现代设计方法。包括有模块化设计、系统化设计、价值工程、模糊设计、面向对象的设计、反求工程、并行设计、绿色设计、工业设计等。 (2) 产品可信性设计。可信性设计包括可靠性设计、安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、防疲劳设计、耐环境设计、健壮设计、维修设计和维修保障设计等。 (3) 设计自动化技术。包括产品的造型设计、工艺设计、工程图生成、有限元分析、优化设计、模拟仿真、虚拟设计、工程数据库等内容。

(2) 先进制造工艺

先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础, 是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。先进制造工艺包括高效精密成形技术、高精度切削加工工艺、特种加工, 以及表面改性技术等内容。

(3) 加工自动化技术

加工自动化是用机电设备工具取代或放大人的体力, 甚至取代和延伸人的部分智力, 自动完成特定的作业, 包括物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个生产环节的自动化。加工过程自动化技术涉及到数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、传感技术、自动检测技术、信号处理和识别技术等内容。

(4) 现代生产管理技术

现代生产管理技术是指制造型企业在从市场开发、产品设计、生产制造、质量控制到销售服务等一系列的生产经营活动中, 为了使制造资源得到总体配置优化和充分利用, 使企业的综合效益得到提高而采取的各种计划、组织、控制及协调的方法和技术的总称。包括现代管理信息系统、物流系统管理、工作流管理、产品数据管理、质量保障体系等。

(5) 先进制造生产模式及系统

先进制造生产模式及系统是面向企业生产全过程, 将先进的信息技术与生产技术相结合的一种新思想和新哲理, 其功能覆盖企业的生产预测、产品设计开发、加工装配、信息与资源管理直至产品营销和售后服务的各项生产活动, 是制造业的综合自动化的新模式。它包括计算机集成制造 (CIM) 、并行工程 (CE) 、敏捷制造 (AM) 、智能制造 (IM) 、精良生产 (LP) 等先进的生产组织管理模式和控制方法。

三、先进制造技术的发展趋势

随着以信息技术为代表的高新技术的不断发展和市场需求的个性化与多样化, 未来制造业发展的重要特征是全球化、网络化、虚拟化, 未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、清洁化、集成化及管理创新的方向发展。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面:

第一, 信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用。信息技术促进着设计技术的现代化, 成形与加工制造的精密化、快速化、数字化, 自动化技术的柔性化、集成化、智能化, 整个制造过程的虚拟化、网络化、全球化。

第二, 设计技术不断现代化。一是设计方法和手段的现代化。二是新的设计思想和方法不断出现。如并行设计, 面向“X”的设计DFX, 健壮设计, 反求工程技术等。三是向全寿命周期设计发展。四是设计过程、快速造型和设计验证, 由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素。

第三, 成形技术向精密成形的方向发展。制造工件的毛坯正在从接近零件形状向直接制成工件即精密成形的方向发展。精密铸造技术、精密塑性成形技术、精密连接技术等精密成形技术将获飞速发展。

第四, 加工技术向着超精密、超高速, 以及发展新一代制造装备的方向发展。目前, 超精加工已实现亚微米级加工, 并正在向纳米加工时代迈进, 加工材料由金属扩大到非金属;超高速切削用于铝合金的切削速度已超过1600m/min, 铸铁为1500m/min等。

第五, 为满足个性化需求, 制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为企业装备的显著特点。先进的制造工艺、智能化的软件和柔性的自动化设备、企业的柔性发展战略, 构成未来企业竞争的软、硬件资源。

第六, 虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用。虚拟制造技术以计算机支持的仿真技术为前提, 形成虚拟的环境、虚拟的制造过程、虚拟的产品、虚拟的企业, 从而大大缩短产品开发周期, 提高一次成功率。在国际互联网、局域网和内部网上, 企业可以实现对世界上任何一地的用户订单而组建动态联盟企业, 进行异地设计、异地制造, 然后在最接近用户的生产基地制造成产品。

第七, 智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向。将智能技术注入先进制造技术和产品, 可使之具有“智慧”, 能部分代替人的脑力劳动。将数字技术用于制造过程, 可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性, 从而提高制造过程的质量和效率, 增强产品的市场竞争力。

第八, 以提高市场快速反应能力为目标的制造技术将得到迅速发展和应用。瞬息万变的市场促使交货期成为竞争力诸因素中的首要因素。为此, 许多与此有关的新观念、新技术在21世纪将得到迅速的发展和应用。其中有代表性的是:并行工程技术、模块化设计技术、快速原型成形技术、快速资源重组技术、客户化生产方式。

第九, 绿色制造已成为21世纪制造业的重要特征。日趋严格的环境与资源约束, 使绿色制造越来越被重视。中国的制造业不仅要解决自身生产过程中的污染和资源浪费问题, 更重要的是要为社会提供全寿命周期内没有污染, 节约资源的各类产品及环保装备。

第十, 21世纪的企业面临管理创新。面对高速发展的信息化和经济全球化及激烈的市场竞争环境, 改变制造业的传统观念和生产组织方式, 加速了现代管理理论的发展和创新。因此, 全球正在兴起“管理革命”。

参考文献

[1]孙大涌:先进制造技术.北京:机械工业出版社, 2002.7

8.浅谈先进制造技术及其发展趋势 篇八

关键词：先进制造技术（advanced machining technology）；计算机集成制造系统（contemporary integrated manufacturing system）

近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入，并取得了很大的成绩。如何看待先进制造技术与机械制造业之间的相互关系、如何面对市场的竞争和新技术的挑战，采取相应的对策，这是我们机械行业必须认真思考的一个重要问题。

1.先进制造技术的发展趋势

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，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。

先进制造技术的特点如下：

1.1.先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程，成为“市场—产品设计—制造—市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。

1.2.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。

1.3.先进制造技术是技术、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、人和支持网络的综合与统一。

1.4.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。

1.5.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。

制造业与机器人中有如下技术〔2〕：

1.5.1.计算机集成制造系统

1.5.2.生产自动化

1.5.3.大批量定制

1.5.4.先进的机器人

这四种技术是最重要的先进制造技术。仅对计算机集成制造系统和大批量定制作一简单的介绍。

2计算机集成制造系统（CIMS）

现代集成制造系统（contemporary integrated manufacturing system）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的相关思想的精华，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。

2.1集成化

CIMS中有以下几个关键的信息集成系统。

2.1.1.ERP（企业资源计划）系统：国外有名的系统是SAP ，Oracle ，Baan， IBM等，国内有金蝶、用友、开思等。ERP系统集成了企业中的生产管理、财务、人事、采购、销售等子系统。系统涉及面广，十分庞大，对人员素质、数据和流程规范性要求高，因此实施难度大，成功率不高。

2.1.2.CAD/CAPP/CAM一体化：目前虽然有些CAD系统可以支持CAD/CAPP/CAM一体化，但主要针对基本上都采用数控加工的零件，如PRO/E软件。由于不同产品中的零件差别很大，每个企业的加工条件和水平也不相同，因此复杂零件的CAD/CAPP/CAM一体化还没有通用的系统。

2.1.3.PDM（产品数据管理）系统：被用于管理和控制由CAX（CAD、CAPP、CAE、CAM等的统称）系统所形成的大量的信息，避免花费很多时间去寻找本应该唾手可得的信息。PDM是设计自动化技术系统的核心，在产品的整个生命周期内管理全部的产品知识和信息，并为产品开发过程中的各个应用系统提供所需的数据，为不同应用系统提供集成平台。PDM系统以产品数据库为底层支持，以BOM为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、控制和管理。

2.2网络化

以因特网为代表的网络技术正在制造业中产生越来越大的影响。在制造业中，也正在出现一种新的模式——网络化制造模式。在网络化制造中，新的网络空间与传统的物理空间紧密结合，产生出各种新思想、新观点、新方法和新系统。制造企业将利用因特网进行产品的协同设计和制造；通过因特网，企业将与顾客直接联系，顾客将参与产品设计，或直接下订单给企业进行定制生产，企业将产品直接销售给顾客；由于因特网无所不到，市场全球化和制造全球化将是企业发展战略的重要组成部分；由于在因特网上信息传递的快捷性，并由于制造环境变化的激烈性，企业间的合作越来越频繁，企业的资源将得到更加充分和合理的利用。企业内联网（Intranet）/外联网（Extranet）也将极大地改变企业内的组织和管理模式，将有效地促进企业员工的信息和知识的交流和共享。

2.3虚拟化

虚拟制造可以简单地理解为“在计算机内制造”，通过应用集成的、用户友好的软件系统生成“软样机”，对产品、工艺和整个企业的性能进行仿真、建模和分析。虚拟制造包括：虚拟设计、虚拟装配和虚拟加工过程。例如在开发一种新车型时，其美学的创造性要受到安全性、人机工程学、可制造性及可维护性等多方面的制约。在虚拟设计中，利用虚拟原型在可视化方面的强大优势以及可交互地探索虚拟物体的功能，对产品进行几何、制造和功能等方面的交互建模与分析，快速评价不同的设计方案，可以从人机工程学角度检查设计效果，设计师可直接参与操作模拟，移动部件和进行各种试验，以确保设计的准确性。这种技术的特点是：①及早看到新产品的外形，以便从多方面观察和评审所设计的产品；②及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题；③及早对产品的可制造性有清楚的了解。

3.结束语：

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。

参考文献：

[1]张世昌，《先进制造技术》.天津：天津大学出版社.2003

[2]顾新建，祁国宁.《知识型制造企业》.北京：国防工业出版社，2000

[3]顾新建，祁国宁，陈子辰.《网络化制造战略和方法》.北京：高等教育出版社，2001

9.现代机械制造技术发展趋势论文 篇九

在将虚拟化技术应用于机械制造的过程中，衡量应用质量高低的关键之处就在于合理应用计算机仿真技术。通过对虚拟技术、拟实技术的可靠应用，不仅可以提升相关机械产品的开发速度，而且也在很大程度上提高了机械设计制造过程中的能源利用率。

3.2绿色化

机械制造技术的应用过程中，我们需要从节约资源能源的角度入手，从保护生态环境的角度进行分析。这样不仅可以有效降低对环境发展的不利影响，还可以提高能源的利用效率。

3.3一体化

在信息化技术快速发展的.过程中，各大企业参与市场竞争的综合实力得到了质的飞跃。企业更加关注产品的个性化和多样化发展，传统意义上的大批量生产已经不能满足企业的发展需求，取而代之的是小批量和个性化生产。事实证明，这种方式可以控制机械产品制造中的生产周期，很大程度上降低了原材料的消耗，节省了资源，确保提升生产质量和控制生产成本的前提下，企业的经济效益得到实现。

4结束语

10.现代先进制造技术的应用与发展论文42 篇十

学 分：2

总学时数：36 理论学时：18

实验学时：18 面向专业：农机，机师，交通运输

大纲执笔人：赵泽超 大纲审定人：

一、说明

1．课程的性质、地位和任务

三维机械设计是在设计领域蓬勃发展的设计技术，本课程通过SolidWorks的学习，让学生掌握三维机械设计的概念，理论和方法及三维设计在机械设计和制造领域的作用，了解当前机械制造领域出现和使用的最新技术。本课程属于理论学习和软件设计相结合的课程，可以大大拓展学生的知识面和创造能力，掌握利用SolidWorks进行机械设计的方法。

2．课程教学的基本要求

通过本课程学习，首先让学生了解在机械设计和制造领域出现的新技术及它们之间的内在联系。主要是掌握利用SolidWorks进行草图绘制、零件图设计、装配图设计和工程图设计，掌握特征建模技术和设计过程全相关技术，使得学生具有利用SolidWorks进行机械产品的设计的能力。

3．课程教学改革

采取课堂教学和上机练习相结合的方式，注重增强学生的实际动手能力。在课堂教学时，以多媒体课件为主讲授，同时进行软件的实际操作，便于学生的理解。

二、课程教学大纲

（一）课程理论教学

第一章：现代设计和制造技术简介（1学时）介绍三维机械设计的基本知识和概念，了解机械设计和制造领域出现的新技术及它们之间的内在联系；简单介绍SolidWorks出现的背景和发展过程。

本章重点、难点：三维设计的发展阶段及标志。

建议教学方法：通过机械设计的一般过程和利用计算机辅助三维设计对比，引起学生的兴趣。思考题：1．三维设计发展过程中的几个标志是什么？ 第二章：SolidWorks基础（1学时）SolidWorks的安装；SolidWorks特点；界面介绍；基本术语和概念；用户化定制；利用SolidWorks进行机械设计的过程；文件管理。

本章重点、难点： 用户化定制；设计树与属性树；

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，使学生对SolidWorks软件熟悉，并可以进行草图设计和用户化定制。

思考题：用户化定制有哪些内容？

第三章：绘制草图（1学时）

介绍草图绘制步骤，绘制工具，几何关系，参考几何体，3D草图绘制； 本章重点、难点：几何关系；参考几何体；3D草图绘制；

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，使学生对SolidWorks软件熟悉，并可以进行草图设计。

第四章：SolidWorks的特征造型技术（4学时）

SolidWorks的重要特征造型技术包括：拉伸、圆角、倒角、拔模、旋转与凸台、放样、扫描、抽壳、圆顶、加强筋等以及曲面建模技术。本章重点、难点： 放样特征和扫描特征的建立方法；筋特征的建立。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会利用SolidWorks软件进行各种零件特征的建立。

思考题： 1.如何在建立特征的过程中表达设计意图？

2．放样特征和扫描特征的设计步骤？ 第五章：零件编辑（1学时）

FeatureManager设计树；编辑定义；特征属性；特征管理；父子关系。

本章重点、难点： 利用FeatureManager设计树对零件特征进行编辑和管理。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会利用FeatureManager设计树进行特征属性的编辑和管理。

思考题： 1.零件特征属性有哪些？

2．如何理解设计中的父子关系？ 第六章：装配体设计（4学时）

装配体设计方法（自顶向下和自底向上），装配体的配合，零部件之间的约束关系，装配体操作，装配体配置，爆炸装配体视图，干涉检查。

本章重点、难点： 自底向上的装配体设计；装配体的配合关系如何确定；装配体的爆炸图。建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会利用已有零件进行装配，并生成爆炸图。

思考题： 1.如何理解自顶向下和自底向上的装配体设计顺序? 2.装配过程中配合关系的确定？

3．在装配体的爆炸图生成过程中，应注意哪些问题？ 第七章：库特征（1学时）

库特征的建立和作用，将库特征添加到零件，库特征的编辑，调色板特征。本章重点、难点：库特征的建立和编辑；调色板特征。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会建立库特征和调色板特征。

思考题：1.库特征的作用；

2．调色板特征与库特征的区别。第八章：工程图设计（2学时）

工程图设置，标准工程图，派生工程图，视图编辑，出详图，工程图中的尺寸标注，工程图打印。材料明细表及零件序号。

本章重点、难点：工程图的设置和生成；工程图中的尺寸标注；材料明细表的生成。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会利用已有零件进行工程图的生成，并完善成为生产用图纸。

思考题：1．如何生成符合国家标准的工程图？

2．如何生成材料明细表。第九章：钣金设计（1学时）

钣金特征，钣金零件设计，钣金特征编辑，钣金成型工具，工程图。本章重点、难点：钣金特征的设计和编辑。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会进行钣金零件的设计和工程图的生成。

思考题：1．钣金选项的设定有哪些内容？

2．钣金成型工具的作用是什么 第十章：焊接（1学时）

焊接类型，编辑焊接零件，在装配体零部件之间焊缝，添加焊接符号。本章重点、难点：在装配体零部件之间焊缝 建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会编辑焊接零件并会在装配体零部件之间焊缝。

思考题：在装配体零部件之间添加焊缝的步骤和注意事项。第十一章：输入和输出（0.5学时）

各种类型文件的输入和输出，即SolidWorks与其他CAD软件的兼容性问题。本章重点、难点：DWG文件的输入输出

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会进行各种类型文件的输入和输出。

思考题：输入和输出功能在现实设计中有何好处？

第十章：OLE对象链接和嵌入（0.5学时）链接和嵌入对象，输入和输出文件类型。

本章重点、难点：SolidWorks软件和其他Windows软件的对象链接和嵌入。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实际操作，使学生会进行对象的链接和嵌入。

思考题：对象链接和嵌入时应注意哪些问题？

（二）课程实验教学

本课程实验学时共18学时，共设9个实验，分别如下： 实验一

SolidWorks入门（2学时）会进行SolidWorks的安装；会使用SolidWorks自带的教程；熟悉SolidWorks的界面和简单操作；SolidWorks的用户化定制；会进行草图绘制。

实验二

简单零件特征造型技术（2学时）

利用实例，掌握利用SolidWorks完成拉伸、圆角、倒角、拔模、旋转与凸台、抽壳、圆顶、加强筋等特征。

实验三

高级零件建模技术（2学时）

掌握放样、扫描、螺旋线、曲面建模技术，并学习零件的编辑技术。实验四

基本装配技术（2学时）

利用实例学习SolidWorks的装配过程，理解装配过程中的配合关系的确定。掌握自顶向下和自底向上的装配方法。

实验五

高级装配技术（2学时）

在装配过程中生成零件；装配体的配置；爆炸装配视体图；装配体编辑。实验六

工程图设计（2学时）

工程视图的生成过程；工程图模板的建立；标准工程视图；派生的工程视图；视图的操纵、对齐和显示、区域剖面线。

实验七

工程图中的尺寸标注（2学时）

尺寸选项；尺寸选项的修改；各种尺寸标注；文字的生成和修改。材料明细表的生成和修改。实验八

钣金零件的建模（2学时）

钣金特征；设计钣金零件；编辑钣金特征；使用钣金成型工具；生成钣金零件的工程图。实验九

焊接、库特征和对象链接和嵌入（2学时）

焊接类型；添加焊缝；编辑焊接零部件；建立和编辑库特征；SolidWorks和其它Windows程序的链接和嵌入。

三、本课程考核方式、方法

课程的考核以上机操作为主，主要是考核学生利用SolidWorks进行零件设计、装配设计和工程图设计的实际能力，使得学生通过学习，能够利用SolidWorks进行机械设计。

附：本课程建议使用教材，实验指导书及参考书目：

建议使用教材：《SolidWorks2001精通和提高》赵汝嘉主编 机械工业出版社 主要参考书目：《SolidWorks2001中文版实用技术精粹》邢启恩主编 清华大学出版社 《机械CAD技术基础》 童秉枢主编 清华大学出版社

11.基于现代制造技术的发展分析 篇十一

关键词：现代制造技术；特征；趋势

摘要制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%～55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

随着高新技术和知识经济的迅猛发展，生命科学、材料科学、信息技术、微电子技术、航空航天等新兴的科学技术不断涌现。以计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合的先进制造技术应运而生，对传统的制造业产生了巨大的影响和冲击。目前，世界各国尤其是工业发达国家都非常重视制造技术的开发研究和应用，在这一领域的国际竞争日趋激烈，我们要想在新一轮的较量中立于不败之地，就必须大力发展制造技术。

一、现代制造技术的主要特征

随着通讯和网络的发展，全球性的贸易壁垒正在逐步消失，制造技术已发展成為一个涵盖整个生产过程、跨多个学科且高度复杂的集成技术。制造的概念和内涵得到大大扩展，它是一种涵盖面很广的广义制造概念，是“大过程”、“大制造”，包括光、机、电产品的制造，工艺流程设计，通用产品和高精尖产品的制造以及材料制备；不仅包括机械加工方法，而且还包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等；它不但包括从毛坯到成品的加工制造过程，而且还涉及产品的市场信息收集与分析、产品的选型决策、产品的设计制造过程、产品的销售和售后服务、报废产品的处理以及产品的疲劳强度和全寿命过程的预估等产品整个生命周期的全过程。

经济的发展和社会的进步对制造科学提出了新的要求与期望，它与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学等不同学科之间的交叉融合更为紧密，形成了多学科交叉、多方位立体发展的模式。一方面，制造技术为信息科学、生物科学和材料科学提供观察、实验、检测、制造的装备和技术支持；另一方面，信息科学、生物科学、材料科学的最新成果也会应用于制造业，进一步丰富制造科学的内容，同时，它们的发展也给制造业不断提出新的使命和挑战，从而促进制造科学的进一步提高。制造生产模式对制造过程、制造系统和产品的优质将起着关键的作用，而制造生产模式是管理科学、社会人文科学与制造科学的交叉、融汇和发展而成的结果，有着统率生产过程、加速高新技术的发展、决定产品质量和市场竞争能力的作用。

先进制造技术的发展与信息技术的发展密不可分。信息技术，特别是计算机技术，极大地改变着制造的面貌，是先进制造技术的发展与制造科学形成的客观条件。信息这一要素已成为现代制造业中最重要的资源和最宝贵的竞争要素。制造技术不仅加工、处理信息，而且将制造信息录制、物化在原材料上，提高其信息含量，使之转化为产品。现代制造业，尤其高科技、深加工企业，其主要投入已不再是材料和能源，而是信息和知识；其所创造的社会财富实际上也是某种形式的信息，即产品信息和制造信息。未来的产品一般应是基于信息或知识的产品。未来的制造技术将向数字化、智能化、网络化发展，信息技术将贯穿整个制造业。

二、制造技术的发展趋势

21世纪，制造业日趋全球化，先进制造技术向着自动化、柔性化、集成化和智能化方向发展。总的来看，纳米技术、超精密加工技术和可持续制造技术是今后发展的关键。

扫描隧道显微镜的发明与应用使人们对世界的认识进入纳米尺度，从宏观转向微观扩展。纳米技术和纳米制造技术是当前竞相研究的最前沿领域，它将使人们在生产方式和生活方式上有更大的改观。纳米技术包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术和纳米机械学等。纳米技术对制造业已经产生了很大的影响，对传统制造方法、制造工艺与手段带来了巨大冲击；同时，纳米技术的发展带动了微型系统制造技术的发展。微型系统是机械技术和电子技术在微/纳米尺度上相融合的产物，发展极其迅速，有可能对世界各国的科技、经济发展和国防建设产生重大影响。其覆盖领域十分广泛，从1959年科学家提出微型机械的设想，到第一个硅微型压力传感器问世，以及微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计，直至2000年重仅200多克的微卫星上天，微型系统受到了世界各国越来越多的青睐，其应用领域将不断扩大。

制造技术的全球化和中国加入WTO给我国的制造业带来了前所未有的发展机遇，同时也面临着巨大的挑战。当前，人类社会已进入信息时代和知识经济时代，国际经济合作与交往日益紧密，全球产业结构进入大调整的重要时期，世界正在形成一个统一的大市场。世界范围内制造业的竞争变得越来越严酷，人们对于产品的个性化和服务的要求越来越强烈，产品的生命周期越来越短，只有采取积极的应对措施，才能逐步缩短我国在制造领域与工业发达国家的差距。

进入21世纪，用户的消费观念有了很大改变，对企业和产品提出了更新、更高的要求，产品的交货时间、新产品的开发时间和上市时间，甚至产品的整个生命周期都显著缩短 产品的开发周期缩短，对市场的响应已经成为企业竞争力的关键所在。谁能在最短的时间内交货，开发出新产品并打入市场，并在产品整个生命周期之内提供最好的服务，谁就能够占领市场。同时，原来对于产品质量、成本要求的内涵也有所改变，质量除了指对产品本身的性能、功能、外观、可靠性和使用寿命等方面的要求外，更重要的是指如何在产品整个生命周期之内全面地满足客户的要求，包括各种服务，顾客对产品及其服务的满意程度是衡量产品质量和企业竞争力的重要指标。成本也不是指单一的产品制造和销售成本，而且是指包括产品的运行成本、维护成本及报废后的处理成本在内的全部成本。为了降低成本，要求企业的产品和制造系统均具有高度的柔性，以响应快速变化的市场，增强企业竞争力。

知识经济时代为我国的制造业带来新的机遇和挑战， 国际竞争日趋激烈。只有利用先进制造技术，努力提升我国制造业的水平，实现精密化、微型化、高效化、清洁化、柔性化和集成化生产，才能增强企业竞争力，促进制造业的可持续发展。

12.论先进机械制造技术模式发展 篇十二

受全球经济一体化和市场需求多元化的牵引以及信息技术和人工智能技术的推动，机械制造生产模式发生了重大的改变。其主要体现在：从按功能划分的固定组织形式向动态、自主管理的小组组织形式转变;从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;从以技术为中心向以人为中心转变;从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变：从金字塔的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变。

柔性制造、模块化制造、智能制造、敏捷制造、精益生产、大规模定制等先进的制造模式正是这种转变过程的产物。

先进制造技术是一个多学科体系，其概念远远超越了传统制造技术和企业及车间，甚至国家间的界限，包容了从市场需求、环境需求、创新设计、工艺技术到生产过程的组织与监控、市场信息的反馈在内的工程系统。

1、模式分析。

世界各发达国家都在进行现代制造技术的研究与探索，从管理体制、经营理念、实际方法、方案评价、制造手段等方面总结经验，探索新思路先后提出了各种先进制造模式，其中主要有以下几种：(1)并行工程。并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法、它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。(2)精益生产。精益生产不公是一种生产方式，更重要的是一种运用于现代制造业的组织管理方法。精益生产是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等而不断变化，具有以人为本和精简生产中的一切不产生价值环节的特点。它对内以人为中心，对外以用户为上帝，在组织机构上以精简为手段，最终目标是实现零缺陷。

精益生产创始于20世纪50年代的日本丰田汽车制造公司。20世纪60年代中期，精益生产日益成熟，开始在日本各个汽车制造业推行，取得了巨大成效。(3)虚拟制造。虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生前就采取预防措施，从而使得产一次性制造成功，达到降低成本、缩短产品开发周期、增强产品竞争力的目的。虚拟制造技术将对制造业产生革命性的影响，它是并行工程、敏捷制造、精益生产的支撑技术，是品质工程实现的有力保证。(4)敏捷制造。敏捷制造是指制造企业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源(包括技术、管理和人)，以有效和协调的方式响应用户需求，实现制造敏捷性的一种制造模式。其目的是使企业能够快速灵敏地响应市场的多样性变化，满足市场的多样化需求，获取长期的经济效益。(5)绿色制造。绿色制造是一个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周期中，对环境的负面影响最小，资源的使用效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

2、模式的发展方向。

在21世纪，现有的AMT将继续不断改进、完善和发展，新的AMT更会大量涌现。对于企业来说，开发和应用A M T更会大量涌现。对于企业来说，开发和应用A M T应能使其内部和其他企业、市场之间的各种活动得以灵活、敏捷、职能、高效、协调地运行，以达到产品上市快、质量好、成本低、服务好、环境清洁、资源消耗少等目的。由于选制造技术的推动，制造业未来的发展将呈现以下几个趋势：(1)精密工程技术。进入21世纪，社会的发展对一些产品的质量提出了越来越高的要求。诸如一些航空航天产品、仪器仪表产品和电子产品，其精度要求已达到亚微米级，甚至纳米级，这样的精度要求是普通加工方法难以实现的。这决定了制造业未来的重点是发展精密加工技术以及诸如激光加工、电火花加工等特种加工技术。

精密和超精密加工技术的发展和推广，提高了整个机械制造业的加工精度和技术水平，并普遍提高了机械产品的质量、性能和竞争力。例如，纽约A k r o n strippit-Houdaille公司将激光器与小组合冲孔机结合，因为激光束直径仅是人头发的两倍那么粗细，编程人员可以根据所设想的两维、三维空间形状加以切割与冲凿，它能切割一般冲孔机所不能切割的小角弧面与冲凿曲面工艺品，这也是模具制造带来了极大的便利。(2)微型系统制造技术。微型系统制造技术一般是指能实现总尺度很微小(如不超过几个毫米)的制造技术。它是机械技术与电子技术在微/纳米尺度上相融合的产物，发展极为迅速。

早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世，其后，开发出了尺寸50～500μm的齿轮、齿轮泵、气动涡轮及连接件等微型机构，美国是微型机械技术的发源地，在这一研究领域积累了丰富的经验。美国科学家正在研制质量是0.37g, 可直接射入血液中去消除沉积胆固醇的微机器人。日本东京大学的学者也即将研制成功高度不到1 m m的微机器人，它能穿过静脉血管和其他人体器官，能把它在体内的部位和检查结果传递给医疗专家加以治疗。微型系统制造技术有可能对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。(3)可持续发展制造技术

可持续发展制造技术的目标是必须在产品的生产和消费两个方面承担起节约资源和保护环境的重要职责，而不再仅局限于实现产品的功能和满足用户的需求。它要求在产品的生产过程中就应采取面向产品整个生命周期的设计方法，目的是保证产品对环境的负面影响最小，资源利用率最高，对环境不构成危害。

可持续发展制造技术中的绿色制造技术是一种综合考虑环境影响和资源效率的AMT。以绿色制造技术为代表的可持续发展制造技术必将使传统制造业发生一系列巨大的变革和创新，从而成为21世纪的主要AMT。

参考文献