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现代制造系统结课论文

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浅谈对现代制造技术的认识

摘要：

现代制造技术（Advanced Manufacturing Technology，简称AMT）是传统制造技术不断吸收机械、电子、材料、能源、信息及现代管理等技术成果，将其综合应用于制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，取得理想经济效果的制造技术的总称。

其重要特征主要体现在它的绿色制造、计算机集成制造、柔性制造、虚拟制造、智能制造、敏捷制造和网络制造等方面。

随着日益提高的生活质量要求与世界能源、资源的减少和人口增长的矛盾更加突出，社会发展对其经济支撑行业——制造业及其技术体系提出了更高的需求，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。

它不局限于制造工艺，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。

关键词：

现代制造技术发展趋势机械制造业

第一章关于现代制造技术

1.1现代制造技术的基本概念

现代制造技术一词出现于20世纪80年代末，在1994年美国政府就已批准将现代制造技术列为当今唯一重点支持的科学领域。

它是美国学者根据当时本国制造业面临的挑战和机遇，对其制造业中存在的问题进行深刻反省，重新认识到制造业在国民经济中的地位和作用后提出的一个新概念。

关于现代制造技术的定义，目前理论界尚没有一个一致公认的严格定义。

有学者认为：

现代制造技术是一个技术群，它是以计算机技术为支柱，综合应用信息、材料、能源、环保等高新技术及现代管理技术于产品设计、加工、生产管理和产品销售等制造全过程的制造技术的总称。

今天的现代制造技术已由传统的机械制造技术经过改造融合吸收、蜕变升华为集机械、液压、电子、光声射线、信息科学、材料科学、检测、通讯、自动控制及其他领域最新成就的崭新科学与高新科技的浓缩一体化的结合产物，是机械、材料、电子、信息、自动化、管理、环保等多门学科的理论和技术相互渗透，共同发展而形成的技术综合体。

它的基本内容包括：

柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、加工中I~（MC）、数控技术（CNC）、激光加工、特种加工、机器人、自动检测技术、自动化仓库以及自动化车间、自动化工厂等硬件装备和物料需求计划（MRP）、网上制造技术（e--M）、制造资源计划、计算机辅助设计（cAD）、计算机辅助制造（cAM）、计算机管理信息系统（MIs）、专家系统等软件工具和技术体系。

1.2现代制造技术的组成技术

1）基础技术

包括精密下科、精密成形、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、少（无）氧化热处理、气体保护焊及埋弧焊、功能性防护涂层等。

2）新型制造单元技术

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了崭新的制造单元技术。

3）现代制造集成技术

是应用信息、计算机和系统管理技术对上述两个层次技术进行局部或系统集成而形成的现代制造技术的高级阶段。

如柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、智能制造系统（IMS）等。

这种体系结构强调了现代制造技术从基础制造技术、新型制造单元技术到现代制造集成技术的发展过程。

1.3现代制造技术的分类

1）现代设计技术

计算机辅助设计技术、仿真与虚拟设计、优化设计、绿色设计、可靠性设计等。

2）先进制造工艺技术

特种加工技术、快速原型制造技术、超高速超精密加工、微型机械加工技术等。

3）制造自动化技术

数控技术、工业机器人、计算机集成制造系统、柔性制造系统等。

4）先进制造生产模式

敏捷制造、精益生产、并行工程、精良生产、智能制造、虚拟制造等。

第二章现代制造技术发展现状

目前我国制造业仍然存在着自主创新能力薄弱，能源资源消耗高、污染排放严重，区域产业结构趋同、服务增值率低、高水平人才短缺等一系列亟待解决的问题。

2.1超高速加工方面

仍处于低级阶段，还没有形成完整、系统的研究体系和方法。

国内磨削砂轮的线速度一般在45～60m/s，尚未超过80m/s。

超高速切削/磨削技术和其机床装备，与国际先进水平相比，还有较大差距。

2.2超精密加工方面

国内研发的超精密切削机床，无论性能稳定性和可靠性，还是精度指标，与国外产品相比，还有较大差距；而且国外的商品化机床都配有精度补偿软件。

2.3特种加工方面

国内在电加工、激光加工、超声加工、聚焦离子束和电子束加工等方面，与国际先进水平相比，还有较大差距。

2.4微纳加工方面

与国外相比，基础研究还很落后，高水平的装备和仪器大都依赖进口。

2.5自动化技术方面

我国目前尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业中使用。

2.6现代生产管理方面

国内只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数中、小型企业仍处于经验管理阶段。

与国际先进水平相比，还有较大差距。

2.7创新能力方面

我国在经费投入强度、技术水平、技术引进、生产能力等体现企业核心竟争力和持续发展能力方面，远低于工业发达国家。

2.8完整的体系方面

目前我国绝大多数企业技术开发能力薄弱，尚末成为技术创新的主体，还缺乏一支精干、相对稳定的力量从事产业共性技术的研究与开发。

第三章现代制造技术与新型制造业的发展趋势

3.1现代制造技术的发展趋势

1）全球化

世界经济一体化和市场全球化决定了制造业的全球化发展趋势，包括制造市场、制造企业和制造资源的全球化。

未来制造产品的竞争力主要取决于六大因素：

绿色度、成本、质量、服务、及时性与个性化（G-C-Q-T-S-P），产品的绿色度将上升为首要因素。

拥有上述综合优势的产品必将冲破国界、占领市场，其制造企业也可成为跨国企业。

这是国际跨国公司的发展史，也将是中国企业成为跨国企业的必由之路。

2）知识化

3）信息化

信息化是数字化、智能化和网络化制造的总称。

4）绿色化

绿色化即基于资源节约和环境友好的绿色可持续性制造，是一项战略性的制造理念，也是一种制造模式和制造技术。

5）极端化

指极大或极小几何尺度或极端环境下服役的机电产品的制造。

3.2新型制造业的发展趋势

所谓新型制造业是指依靠科技创新、降低能源消耗、减少环境污染、增加就业、提高经济效益、提升竞争能力、能够实现可持续发展的制造业。

新型制造业的发展必须符合和谐社会建设的需要，应当是资源、环境、经济与科技和谐发展的制造业；新型制造业是建设创新型国家的核心产业，必须强化自主创新能力，依靠科技创新的支撑和引领；新型制造业是社会主义新农村建设的重要载体和推动力量，是全面提升农民生活水平和幸福指数的客观基础。

1）新型制造业坚持科学发展

新型制造业强调科学发展：

①新型制造业强调以人为本，关注制造业发展过程中参与者的利益，重视经济与社会的同步发展，重视人的全面发展。

②新型制造业强调环境友好，重视减少资源消耗和环境污染，注重提高产业和产品的科技含量，注重发挥人力资源优势，倡导资源节约型的可持续发展的制造业发展道路。

③新型制造业强调创新能力，评价制造业发展的水平和程度，必须充分考虑经济创新能力、科技创新能力和能源消耗及环境影响程度（即注重可持续发展），④新型制造业强调面向未来，要求正确处理好制造业发展当前与长远的关系，按照科学发展观的要求，从前瞻性、战略性和全局性的角度放眼未来，稳步推进中国制造业的持续发展。

⑤新型制造业强调通过科技创新支撑和引领中国制造业的发展。

2）新型制造业强化自主创新

新型制造业的发展必须依靠科技创新来支撑和引领：

①制造业的发展逐步转变到以知识创新和技术创新为基础的轨道上来，改变以往那种主要依靠资本、劳动力和物质资源的投入来带动的制造业增长方式。

②新型制造强调通过科技创新提高制造业的水平和促进产品的更新换代，通过科技创新提高资源和能源的利用效率与效益，进而提高经济效益。

③新型制造业倡导由要素驱动向创新驱动发展转变，强调发挥知识和技术创新的优势促进产业发展。

④新型制造业重视资源节约和环境友好，钢铁、汽车、石化产业和纺织业等传统制造业，面对日益激烈的竞争态势必须运用科技创新成果改造传统工艺、设备、技术和方法，不断提升经济效益，走新型制造业发展道路。

3）新型制造业创造新的商业文化

随着技术革命和全球经济一体化进程加快，新型制造业必将培育和形成具有鲜明时代特征的新型商业文化：

开放型文化

创新型文化

契约型文化

平等型文化

3.3新型制造业的发展理念

1）以人为本

以人为本是在对片面追求经济增长所付出巨大代价反思的基础上发展起来的，重视现代社会发展中人的主体地位。

新型制造业讲究以人为本，就是要以人的生存权、工作权、发展权、享受权为本，要使新型制造业发展过程中的参与者都能享受到发展所带来的利益，就是要实现经济与社会的同步发展，实现人的全面发展。

2）自主创新

发展新型制造业以科技创新、组织创新、管理创新为重点，坚持科技创新为手段、组织创新为保障、管理创新为关键的创新思路，丰富新型制造业的创新内涵，扩大新型制造业的创新规模，提升新型制造业的创新层次，全面推进新型制造业各个方面和主要环节的创新工作向纵深方向发展。

3）环境友好

我国目前正处于工业化和城镇化加速发展的阶段，制造业产品中初级品的比重高，资源消耗多、浪费大、利用率低的问题突出，生态环境受到了严重破坏。

因此，必须坚决转变经济增长方式，选择有利于资源节约和环境保护的生产方式与消费结构，千方百计减少资源消耗和保护环境，坚定不移地走新型制造业的发展道路。

4）面向未来

面向未来，指的是制造业必须正确处理好当前和长远的关系，必须按照科学发展观的要求，从前瞻性、战略性和全局性的角度立足现在、放眼未来，稳步推进中国制造业的持续发展。

第四章现代制造技术在机械制造中的应用

4.1现代制造技术在机械制造业中的应用基础  

数控技术是应用制造技术的基础和核心，数控技术是数字化技术在机械制造行业应用的高新技术，是机械加工工业向现代化发展的关键技术。

数控技术是现代化工业的基础技术，数控技术的推广应用，为机械制造业由刚性自动化向柔性自动化的过渡发展做出了重要的贡献，揭开了机械制造业第三次历史性的技术改造的序幕。

随着微电子技术、计算机技术和自动控制技术的飞速发展，数控技术得到了新的发展。

特别是PC机进入数控系统后，使数控系统由封闭型向开放型的体系结构转化，数控技术应用在各种各样的机床上，形成了数控车床、数控铣床、数控磨床等，并发展了工序集中的复合数控机床（加工中心），开发出了FMC，从而为FMS和CIMS奠定了基础。

数控技术广泛应用于制造业的各部门，已成为现代加工技术的基础。

数控技术的推广应用带来了机床行业的重大变革。

数控技术的典型产品是数控机床。

数控机床是工厂自动化的基础，数控机床拥有量的多少是衡量一个国家制造业现代化水平的重要标志。

数控机床的发展直接影响到国民经济各部门制造技术水平的提高，是发展航空、航天等国防工业的重要装备，是实现国民经济各部门制造技术与国际接轨的关键设备。

数控技术的推广应用给机床行业带来的重大变革主要体现在以下两个方面：

a.数控技术促进了旧机床数控化的改造；

b．数控技术为数控机床发展奠定了基础。

随着数控技术的发展，常规加工工艺条件得以变更，工艺参数的优化成为可能，从而为实现优质、低耗、洁净、灵活的目标奠定了基础。

数控技术的推广应用使得以优质、低耗、洁净、灵活为特征的现代制造工艺在国内得到高度重视及应用。

 数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。

数控技术的推广应用和产业化，将大大促进机械加工工业的产业结构、产品结构、生产方式和管理体制发生深刻的变革。

4.2现代制造技术在机械制造业中的应用领域 

近年来，由于现代技术的发展和市场需求的变化，通用机床、专用机床及组合机床自动线都向着柔性化方向发展，传统的以单台机床为单位的“机台”的概念，也逐渐让位于“制造单元”和以“加工中心为基础的制造系统”，并且出现了带自动刀库的加工中心和可换主轴箱的加工中心，通过加工中心，将通用机床和专用机床溶为一体，演变成为“柔性加工系统”。

加工中心的出现和发展是依赖于NC、CNC技术以及机械手、机器人和自动仓库技术的发展。

结合光学、电子学和其他机电一体化技术的柔性化的可变制造系统已经进入实用化阶段。

据统计，工业发达国家的机械制造业占整个国家制造业的60％ 以上，因而现代制造技术与机械制造技术的关系密不可分。

一方面，现代制造技术广泛应用于机械制造业的各个方面，使得现代制造技术的技术理论得以具体应用和实现，并推动机械制造业的迅猛发展；另一方面，机械制造业由于本身生产的需要，出现的各种新工艺、新技术，又丰富和发展了现代制造技术的理论，并可以推广到其他制造领域，具体体现在：

1）在产品的设计开发中应用了现代设计技术的最新成果。

在机械制造过程中，机械产品的设计、开发已不断应用了现代设计的思想和方法。

绿色设计、并行工程、计算机辅助设计、可靠性设计、模糊设计及虚拟技术等现代设计方法和技术，从根本上改变了传统设计的思想和方法。

从设计内容上看，传统的机械产品设计将设计过程划分为方案设计、技术设计和工艺设计，设计的内容过于狭窄。

而现代设计的内容已扩展到产品规划、制造、检验、营销、维护、报废、回收等全过程的全方位设计；从设计方法上看，传统设计往往是根据经验的积累、单一的知识、落后的工具来进行的，而现代设计以计算机辅助设计技术为主体，以多种学科及技术为手段，并实现设计过程的并行化、最优化、精确化。

2）在产品的制造过程中涌现了大量的新工艺、新技术。

机械制造工艺是将原材料、半成品加工成机械产品的方法和过程，是整个机械制造全过程的主要部分，在这个过程中，由于现代制造技术的渗透，结合生产实际的需要，已涌现了大量的新工艺、新技术。

在毛坯制造方面，近几年出现了钢液精炼与保护成套技术，高效金属型铸造工艺及设备，新型焊接电源及控制技

术，激光焊接与切割技术等高新技术；在机械加工方面，出现了精密加工、超精密加工技术，高速切削与高速磨削技术，难加工材料的切削技术，复杂型面的数控加工技术等；在热处理方面，近几年出现了可控气氛热处理、真空热处理、激光表面合金化等现代技术；在自动化生产方面，已广泛应用机床数控技术、工业机器人、柔性制造技术、传感技术、集成制造技术、自动检测及信号识别技术等。

这些新技术一方面满足了机械制造本身的需要，同时又支撑了现代制造技术的体系。

第五章结束语

在学习《现代制造系统》这门课前，我确实不了解现代制造技术的内容和运用，更不知道现代制造技术在当今社会中所扮演的重要角色。

在学习《现代制造系统》后我不但扩展了视野更是为现代制造技术的魅力所吸引，现代制造技术不但带动了整个技术业的发展，更为人类创造了无法估量的财产，而它让我更着迷的是它层出不穷的技术创新，各种各样的新技术、新花样带动了每个行业的腾飞发展。

参考文献：

【1】卢小平，现代制造技术，清华大学出版社，2003。

【2】王细洋，现代制造技术，国防工业出版社，2010。

【3】金福吉，现代制造技术，机械工业出版社，2012。

【4】盛定高，现代制造技术概论，机械工业出版社，2003。

【5】蔡建国，吴祖育，现代制造技术导论，上海交通大学出版社，2000。

【6】陈世平，现代制造技术及其在机械制造业中的应用，2002。