最新先进制造技术(第三版)知识点总结资料
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第一章概述
1、先进制造技术的特点:先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性、动态性。
2、先进制造技术分为三个技术群:主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。
3、主体技术:面向制造的设计技术群(1)产品、工艺设计
(2)快速成形技术(3)并行工程
制造工艺技术群:(1)材料生产工艺(2)加工工艺(3)连接与装配
(4)测试和检测(5)环保技术(6)维修技术(7)其他支撑技术:(1)信息技术(2)标准和框架(3)机床和工具技术
(4)传感器和控制技术
4、先进制造技术研究的四大领域:
(1)现代设计技术
(2)先进制造工艺技术
(3)制造自动化技术
(4)系统管理技术
4、美国的先进制造技术发展概况P10
美国先进制造技术发展概况:美国政府在20 世纪90 年代初提出了一系列制造业的振兴计划,其中包括“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。
先进制造技术计划
美国的发展目标:
1、为美国人创造更过高技术、高工资的就业机会,促进美国经济增长。
2、不断提高能源效益,减少污染,创造更加清洁的环境。
3、使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力,保持美国的竞争地位。
4、使教育系统对每位学生进行更有挑战性的教育。
5、鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量作为核心目标
三个重点领域的研究:
1、成为下一代的“智能”制造系统
2、为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成的工具
3、基础设施建设
第二章柔性制造系统(FMS)技术
1、柔性制造系统(FMS)的特点:
(1)主要特点:柔性和自动化
(2)设备利用率高,占地面积小
(3)减少直接劳动工人数
(4)产品质量高而稳定
(5)减少在制品库存量
(6)投资高、风险大,开发周期长,管理水平要求高
2、FMS与传统的单一品种自动生产线(即刚性自动生产线,其物流设备和加工工艺是相对
固定的,只能加工一个零件,或加工几个相互类似的零件)
缺点:改变加工产品的品种,刚性自动线做较大改动,投资和时间方面耗资大,难以男足市场要求。(不适应变化,维修成本高)
优点:刚性自动线设备利用率高,生产率高
3、FMS的组成:
(1)加工系统:加工系统的功能是以任意顺序自动加工各种元件,并能自动地更换工件和刀具。
(2)运输系统:包含传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作台等机构,能对刀具、工件和原材料等物料进行自动装卸和运输。
(3)计算机控制系统:能够实现对FMS 的运行控制、刀具管理。质量控制,以及FMS 的数据管理和网络通信。
4、自动导向小车AGV的类型(工作原理、适用范围):
(1)线导小车:线导小车是利用电磁感应制导原理进行导向的,小车除有驱动系统以外,在前部还装有一对扫描线圈。当埋入地沟内的导线通以低频率变电流时,在导线周围便形成一个环形磁场。当导线从小车前部两个扫描
线圈中间通过时,两个扫描线圈中的感应电势相等。当小车偏离轨道时,扫描线圈就会产生感应电动势差,其中势差经过放大后给转向制导电机,使AGV 朝向减少误差的方向偏转,直至电动势差消除为止,从而保证小车始终沿着导线方向进行。
(2)光导小车:光导小车是采用光电制导原理进行导向的。沿小车预定路径在地面上粘贴易反光的反光带,还安装有发光器和受光器。发出的光经反光带反射后由受光器接收,并将该光信号转换成电信号控制小车的舵轮。
(3)遥控制导小车:这种小车没有传送信息的电缆,而是使用无线电或激光发送和接收设备来传送控制命令和信息。小车的顶部装有一个可沿360°按一定频率发射激光的装置,同时在小车运行范围的四周一些固定位置上放置反射镜片。当小车运行时,不断接受到从已知位置反射来的激光束,经过运算后确定小车的位置,从而实现导航引导。
第三章计算机集成制造系统(CIMS)技术
1、CIMS系统包括人、经营、技术三要素。
2、CIMS技术的发展从系统集成优化发展的角度来划分为三个阶段:信息集成、过程集成、企业集成。
3、CIMS的主要功能分系统及各部分作用:
(1)管理信息系统:管理信息系统是CIMS 的神经中枢,指挥与控制着其他各部分有条不紊地工作。
(2)工程设计系统:工程设计系统实际上是指在产品开发过程中引用计算机技术,使产品开发活动更高效、更优质、更自动地进行。通常的有CAD、CAPP、CAM 三大部分。(3)制造自动化系统:制造自动化系统是CIMS 的信息流和物料流的集合点,是CIMS 最终产生经济效益的聚集地,通常由CNC 机床、加工中心、柔性制造单元(FMC)或FMS 等组成。
(4)质量保证系统:除了要具有直接实施检测的功能外,还要采集、存储和处理企业的质量数据,并以此为基础进行质量分析、评价、控制、规划、和决策。
(5)计算机通信网络系统-----支撑分系统之一:计算机网络是用通信线路将分散在不同地点,并具有独立功能的多个计算机系统互相连接,按照网络协议进行数据通信,并实现共享资源的计算机以及线路与设备的集合。
4、敏捷制造的组织形式是企业针对某特定产品,建立企业动态联盟,即所谓虚拟企业。
虚拟企业:为了完成某一种产品,多个企业联合其智力资源与生产设备而组成的联盟。第四章快速原型制造技术(RPM)
1、快速原型制造技术基本过程及特点:
基本原理:快速原型制造技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法,而基于“材料逐层堆积”的制造理念,将复杂的三维加工分解为简单的材料二维添加的组合,它能在CAD 模型的直接驱动下,快速制造任意复杂形状的三维实体,是一种全新的制造技术。
过程:(1)产品的CAD建型
(2)三维模型的近似处理
(3)三维模型的Z向离合化(即分层处理)
(4)处理层片信息,生成数控代码
(5)逐层堆积制造
(6)后处理
特点:(1)高速柔性化
(2)技术高度集成化
(3)设计制造一体化
(4)大幅度缩短新产品的开发成本和周期
(5)制造自由成型化
(6)材料使用广泛性
2、快速原型制造技术的四种工艺方法(特点、方法):
一、光固化成型工艺(SLA):
1、工艺原理:SLA 工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。
液槽中盛满液态光敏树脂,紫外激光束在偏转镜作用下,能在液体表面上进行扫描,扫描的轨迹及激光的有无均按零件的各分层截面信息由计算机控制,光点扫描到的地方,液体就固化。成型开始时,工作平台在液面下一个确定的深度,聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描,即逐点固化。当一层扫描完成后,未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动工作台沿Z 轴下降一层的高度(约0.1㎜),已成型的层面上又布满一层液态树脂,之后刮平器将黏度较大的树脂液面刮平,在进行下一层的扫描,新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复知道整个零件制造完毕,得到一个三维实体原型。
2、工艺特点:(1)尺寸精度高(2)表面质量好(3)成型过程自动化程度高
(4)原材料利用率高(5)能制造形状特别复杂、特别精细的零件
(6)制造出来的原型件可快速翻制各种模具。
不足:成型过程中需要支撑,否则也会引起制件变形:设备运转及维护成本高等。
二、叠层实体制造工艺(LOM):
1、工艺原理:LOM 工艺采用薄片材料,如纸、塑料薄膜等作为成型材料,片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时,用CO2激光器(或刀)在计算机控制下按照CAD 分层模型轨迹切割片材,然后通过热压辊热压,使当前层与下面已成型的工件层粘连,从而堆积成型。
2、工艺特点:(1)生产效率高(2)零件精度较高(3)无需设计和制作支撑结构
(4)后处理工艺简单(5)原型制作成本低
(6)制件能承受高达200℃的高温,有较高的硬度和较好的力学性能,可
以进行各种切削加工。
不足:工件(薄壁件)的抗拉强度和弹性不够好:工件易吸湿膨胀,因此成型后应尽快做表面防潮处理。
三、选择性激光烧结工艺(SLS):
1、工艺原理:此法采用CO2激光器作能源。加工时,在工作台上均匀铺上一层很薄
(0.1mm-0.2mm)的粉末,再用平整辊将粉末滚平、压实,每层粉末的厚度均对应于CAD