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南通第二機(jī)床有限公司

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新聞動(dòng)態(tài)

現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)布時(shí)間:2012/4/24

  第二次世界大戰(zhàn)后,尤其是20世紀(jì)80年代以后,由于消費(fèi)觀念的改變,消費(fèi)需求的多樣性和個(gè)性化的呈現(xiàn),加上市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇,大批量生產(chǎn)模式受到了新的挑戰(zhàn)。隨著微電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)和新材料科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,特別是計(jì)算機(jī)的大量普及與應(yīng)用,機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)并正在繼續(xù)發(fā)生著質(zhì)的飛躍,經(jīng)歷著由主要依靠工人和技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)技藝型的傳統(tǒng)制造技術(shù)向多種先進(jìn)技術(shù)結(jié)合的現(xiàn)代制造技術(shù)的過渡。制造業(yè)的生產(chǎn)方式已經(jīng)由少品種、大批量向多品種、變批量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變;制造業(yè)的資源配置由勞動(dòng)密集、設(shè)備密集向信息密集、知識(shí)密集方向發(fā)展;制造技術(shù)由機(jī)械化、剛性自動(dòng)線向柔性自動(dòng)線、智能自動(dòng)化方向跨進(jìn)。
  現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在精密化、自動(dòng)化、最優(yōu)化、柔性化、集成化和智能化等方面的不斷發(fā)展和完善。
  1.加工質(zhì)量精密化
  零件的加工精度直接關(guān)系到機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性。例如,美國(guó)MX戰(zhàn)略導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺儀精度比民兵III型洲際導(dǎo)彈陀螺儀的精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí),其命中的圓概率誤差由500 rn減小到50~150 m;英國(guó)Rolls—Royce公司將飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的加工誤差由60 gm降低到12 gm,表面粗糙度由RaO.5減小到Ra0.2,而發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮效率卻由89%上升到94%。
自機(jī)械制造業(yè)問世以來,廣大科技工作者都把提高產(chǎn)品加工精度作為追求的目標(biāo)并不斷為之奮斗,取得突破。圖0—1為各種加工方法與設(shè)備在不同年代所能達(dá)到的加工精度。

  隨著航空航天技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代軍事技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)機(jī)械加工精度的要求不斷提高。在現(xiàn)代超精密機(jī)械中,對(duì)精度的要求極高,如人造衛(wèi)星的儀表軸承,其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)到nm級(jí);基因操作機(jī)械,其移動(dòng)距離為nm級(jí),移動(dòng)精度為0.1nm。精密和超精密加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的前沿技術(shù)之一,已經(jīng)成為國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)中能否取得成功的關(guān)鍵技術(shù)。20世紀(jì)初,超精密加工的誤差是10 gm,30年代為1 gm,50年代為O.1 gm,70至80年代達(dá)0.01 gm。目前世界先進(jìn)水平的加工精度可達(dá)0.001 gm,即lnm,已經(jīng)進(jìn)入納米級(jí)加工時(shí)代。
  2.切削速度高速化
  切削速度直接影響生產(chǎn)效率從而影響生產(chǎn)成本,同時(shí)還影響加工質(zhì)量。近30年來,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家不斷進(jìn)行高速和超高速加工技術(shù)的研究并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn),取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。所謂超高速加工技術(shù),是指采用超硬材料刀具(或磨具)和能可靠地實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)且具有高精度、高自動(dòng)化、高柔性的設(shè)備,以極高的切削速度來達(dá)到提高材料切除率、加工精度和表面加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。目前,超高速加工某些材料的切削速度可達(dá):如鋁合金2000~7500 m/min;鑄鐵900~5000 m/min;鋼600~3000 m/min:鈦合金150~1000 m/min。不同加工方法的切削速度分別可達(dá):車削700~7000 m/min;銑削300~6000 m/min;鉆削200 1100 m/min:磨削150 m/s。
  3.工藝方法新穎化和復(fù)合化
  傳統(tǒng)切削加工工藝、工藝裝備得到不斷改進(jìn)。如大量推廣使用硬質(zhì)合金刀具、涂層硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具等新型材料刀具,提高切削性能。大力推廣可轉(zhuǎn)位不重磨刀具,開發(fā)新型刀具和工具系統(tǒng),縮短換刀和調(diào)整時(shí)間。推廣″以刨代磨,以磨代刮″和″鉆鉸復(fù)合,鏜銑復(fù)合″等新工藝,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
  大力發(fā)展非傳統(tǒng)加工方法(特種加工),形成新的加工工藝,以解決機(jī)械加工中由于工件材料、精度、剛度等特殊要求帶來的傳統(tǒng)加工方法難以解決的問題。如大力研究和推廣激光加工、電子束加工、離子束加工、超聲波加工、高壓水射流加工等特種加工工藝。
大力研究和開發(fā)粉末冶金、精密鑄造、冷擠壓、沖壓成型、注塑成型等少切屑或無切屑加工工藝,不僅大大提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)減少了材料消耗,節(jié)約了能源,有利于環(huán)境保護(hù)。
  4.制造過程自動(dòng)化、柔性化、集成化和智能化
  制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了從手工到機(jī)械化、自動(dòng)化的過程。從20世紀(jì)中期開始,隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的快速發(fā)展,尤其是機(jī)床數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展,制造過程的自動(dòng)化、柔性化、集成化和智能化的進(jìn)程不斷加快。其發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì)包括下列幾個(gè)階段:
  (1)剛性自動(dòng)化。應(yīng)用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工藝,采用專用機(jī)床、自動(dòng)化單機(jī)或自動(dòng)生產(chǎn)線進(jìn)行大批量生產(chǎn)。其主要技術(shù)是繼電器程序控制和組合機(jī)床。
  (2)數(shù)控加工。包括先后出現(xiàn)的數(shù)控(NC)和計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC),主要設(shè)備是數(shù)控機(jī)床和加工中心。其特點(diǎn)是柔性好、加工質(zhì)量高,適應(yīng)于多品種、中小批量生產(chǎn)。其主要技術(shù)是數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)編程技術(shù)。
  (3)柔性制造。其特征是強(qiáng)調(diào)制造過程的柔性和高效率,適應(yīng)于多品種、變批量的生產(chǎn)。它的主要技術(shù)包括成組技術(shù)(GT)、計(jì)算機(jī)直接數(shù)控(DNC)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、系統(tǒng)理論、自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)控制、通信網(wǎng)絡(luò)等。
  (4)計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。其特征是強(qiáng)調(diào)制造全過程的系統(tǒng)性和集成性,以更好解決關(guān)于企業(yè)生存與發(fā)展的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本和市場(chǎng)服務(wù)等問題。CIMS涉及的技術(shù)包括現(xiàn)代制造技術(shù)、管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)等。
  5.制造理念與生產(chǎn)模式現(xiàn)代化
  為了適應(yīng)日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新形勢(shì),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們提出了一系列新的制造理念,出現(xiàn)了一系列新的制造模式。
  在機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面,涉及的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)主要有:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝設(shè)計(jì)(CAAP)、智能CAD和概念設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、有限元分析、精度設(shè)計(jì)、外觀造型設(shè)計(jì)、工作環(huán)境設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)、價(jià)值工程、反求工程、系統(tǒng)建模與仿真、虛擬設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)與制造集成、設(shè)計(jì)過程管理與工程數(shù)據(jù)庫、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、并行工程、綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。
  所謂先進(jìn)制造生產(chǎn)模式,就是應(yīng)用與推廣先進(jìn)制造技術(shù)的組織方式。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)先進(jìn)制造生產(chǎn)模式進(jìn)行了大量研究,其中在理論上初具體系,在實(shí)踐中取得成效的主要有敏捷制造AM(Agile Manufacturing)、精益生產(chǎn)LP(Lean Production)、并行工程CE(Concurrent Engineering)、智能制造系統(tǒng)IMS(Intelligent Manufacturing System)和全能制造系統(tǒng)HMS(Holoson Manufacturing System)等。