单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,*,2024年11月18日,机械加工中的新技术,现代设计方法,1,先进制造技术,2,设备故障诊断技术,3,1,2023年10月6日机械加工中的新技术 现代设计方法1,2024年11月18日,1,4,2,5,3,概论,数控技术与数控机床,柔性制造系统,计算机辅助设计与制造,计算机集成制造系统,先进制造技术,2,2023年10月6日14253概论数控技术与数控机床柔性制造,2024年11月18日,先进制造技术产生背景,各国先进制造技术的,发展,先进制造技术的特点,先进制造技术的分类,先进制造技术的研究领域,概论,3,2023年10月6日先进制造技术产生背景各国先进制造技术的发,2024年11月18日,主题化、个性化和多样化，,产品寿命周期缩短,制造商之间既有激烈竞争，,又有基于实力的合作。,满足已有和潜在顾客需求，主动,适应市场，引导市场，是赢得竞争，,获取最大利润的关键,消费需求,全球性产,业结构调整,快速响应市场,3,2,1,社会经济发展背景,先进制造技术产生背景,4,2023年10月6日 主题化、个性化和多样化，制造商之间,2024年11月18日,制造技术在向宏观,(,制造系统,),和微观,(,超精密加工,),两个方向发展；,现代制造业成为技术密集、知识密集型产业；,信息成为制造业决定性因素；,Intranet/Internet,对制造业产生重大影响。,科学技术发展背景,先进制造技术产生背景,5,2023年10月6日制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精,2024年11月18日,资源匮泛，污染严重环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价；,由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变。,可持续发展战略,先进制造技术产生背景,6,2023年10月6日资源匮泛，污染严重环境问题不能以牺牲今后,2024年11月18日,美国,各国先进制造技术的发展,先进制造技术计划：,1994,年预算,14,亿美元，围绕“智能制造系统”、“集成工具”、“基础设施建设”三个重点领域开展研究；,制造技术中心计划：设立制造技术中心，建立技术拥有者与需要者之间的桥梁，展示新制造技术和装备、组织培训、帮助企业了解和选用最新技术和装备。,7,2023年10月6日美国各国先进制造技术的发展先进制造技术计,2024年11月18日,1990,年提出了智能制造计划，由美国、欧共体、加拿大、澳大利亚等国参加，投资,10,亿美元实施智能制造计划；,目的：使制造业在接受订货、开发、设计、生产、物流直至经营管理的全过程中，做到生产设备自律化生产设备自律化。,日本,各国先进制造技术的发展,8,2023年10月6日1990年提出了智能制造计划，由美国、欧,2024年11月18日,尤里卡计划,1988,年用,5,亿美元资助,16,个欧洲国家、,600,家公司的,165,个合作性高科技研究开发项目。,欧洲信息技术研究发展战略计划,在,13,个成员国向,5500,名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、生产过程管理三大课题。,欧洲工业技术基础研究计划,重点资助材料、制造加工、设计以及工厂系统运作方式等研究。,各国先进制造技术的发展,欧共体,9,2023年10月6日尤里卡计划1988年用5亿美元资助16个,2024年11月18日,先进制造技术是在,传统制造技术基础,上不断吸收,机械,、,电子、信息,(,计算机与通信、控制理论、人工智能等,),、能源、材料以及现代管理技术,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、服务乃至回收的全过程,，以实现,优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技术总称。,先,进,制,造,技,术,的,定,义,先进制造技术的特点,10,2023年10月6日先进制造技术是在传统制造技术基础上不断吸,2024年11月18日,先进制造技术的特点,11,2023年10月6日先进制造技术的特点11,2024年11月18日,Add your title,现代设计技术,现代设计方法、产品可信性设计、设计自动化技术,Add your title,先进制造工艺,高效精密成形技术、高效高精度切削加工工艺、,现代特种加工工艺、现代表面工程技术,Add your title,加工自动化技术,数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术,Add your title,现代生产管理技术,MRPII,（制造资源规划）,ERP,（企业资源管理）,PDMJIM,Add your title,先进制造生产模式,CIM,（计算机集成制造）、,CE,（并行工程）、,AM,（敏捷制造）、,IM,（智能制造）、,LP,（精良生产）,先进制造技术的分类,12,2023年10月6日Add your title现代设计技术,2024年11月18日,1.,现代设计技术,2.,先进制造工艺技术,3.,自动化技术,4.,系统管理技术,先进制造技术的研究领域,13,2023年10月6日1.现代设计技术2.先进制造工艺技术3.,2024年11月18日,现代设计方法,产品可信性设计,设计自动化技术,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。,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。,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。,现代设计技术,14,2023年10月6日现代设计方法产品可信性设计设计自动化技术,2024年11月18日,先进制造工艺,高效精密成形技术,快速成形和制造技术,05,优质低耗洁净热处理技术,04,优质高效焊接及切割技术,03,精确高效塑性成形工艺,02,精密洁净铸造成形工艺,01,15,2023年10月6日先进制造工艺 高效精密成形技术 快速成形,2024年11月18日,高效高精度切削加工工艺,精密和超精密加工,高速切削和磨削,复杂型面的,数控加工,游离磨粒的高效加工,1,2,3,4,先进制造工艺,16,2023年10月6日高效高精度切削加工工艺 精密和超精密加工,2024年11月18日,现代特种加工工艺,电加工,2,超声波加工,3,水射流加工,4,纳米技术及微细加工,5,高能束加工,1,先进制造工艺,17,2023年10月6日现代特种加工工艺电加工2超声波加工3水射,2024年11月18日,07,06,05,表面强化处理技术,04,节能表面涂装技术,03,非晶态合金技术,02,化学镀层处理,01,等离子化学气相沉积技术,激光表面熔复处理技术,热喷涂技术,表面改性、制膜和涂层技术,先进制造工艺,18,2023年10月6日070605表面强化处理技术04节能表面,2024年11月18日,数控装置，进给系统和主轴系统，数控机床的程序编制,机器人操作机，机器人控制系统，机器人传感器，机器人生产线总体控制,加工系统，物流系统，调度与控制，故阵诊断,自动检测,CAT,，信号识别系统，数据获取，数据处理，特征提取、识别,过程监视控制系统，在线反馈质量控制,数控技术,工业机器人技术,柔性制造系统,自动检测及,信号识别技术,过程设备工,况监测与控制,加工自动化技术,19,2023年10月6日数控装置，进给系统和主轴系统，数控机床的,2024年11月18日,现代生产管理技术,现代管理信息系统,1,物流系统管理,2,工作流管理,3,产品数据管理,4,质量保障体系,5,20,2023年10月6日现代生产管理技术 现代管理信息系统1物流,2024年11月18日,优质、高效、低,耗清洁基础制造,技术（基础技术）,MRPII,CAD,CAM,数控,技术,机器人,技术,FMC,清洁生产,技术,并行,工程,质量与可,靠性技术,系统管理,技术,集成技术,CIMS,IMS,FMS,新型产业及市场需求带动,（重大装备、高新技术产业、社会协调发展）,系,统,工,程,及,管,理,科,学,激光等新能源的技术,微,电,子,及,计,算,机,应,用,技,术,新材料技术,先进制造技术的内涵、层次及其技术构成示意图,概论,21,2023年10月6日优质、高效、低CAD数控机器人FMC清,2024年11月18日,先进制造技术,概论,1,数控技术与数控机床,柔性制造系统,计算机辅助设计与制造,4,计算机集成制造系统,5,2,3,22,2023年10月6日先进制造技术概论1数控技术与数控机床柔性,2024年11月18日,数控技术与数控机床,23,2023年10月6日数控技术与数控机床23,2024年11月18日,数控技术与数控机床,4,数控技术发展简史,1,2,3,5,数字控制与数控技术定义,按工艺用途分类,数控加工的优缺点,数控技术的发展动向,24,2023年10月6日数控技术与数控机床4数控技术发展简史12,2024年11月18日,1952,年，,Parsons,公司和,M.I.T,合作研制了世界上第一台三座标数控机床。,1955,年，第一台工业用数控机床由美国,Bendix,公司生产出来。,数控技术发展简史,25,2023年10月6日1952年，Parsons公司和M.I.,2024年11月18日,第一代：,1955,年,NC,系统以电子管组成，体积大，功耗大。,第二代：,1959,年,NC,系统以晶体管组成，广泛采用印刷电,路板。,第三代：,1965,年,NC,系统采用小规模集成电路作为硬件，,其特点是体积小，功耗低，可靠性进一步提高。,数控技术发展简史,26,2023年10月6日第一代：1955年 NC系统以电子管组,2024年11月18日,第四代：,1970,年,NC,系统采用小型计算机取代专用计算机，,其部分功能由软件实现，它具有价格低，可靠性高和功能多,等特点。,第五代：,1974,年,NC,系统以微处理器为核心，不仅价格进一,步降低，体积进一步缩小，使实现真正意义上的机电一体化,成为可能。这一代又可分为六个发展阶段：,数控技术发展简史,27,2023年10月6日第四代：1970年 NC系统采用小型计,2024年11月18日,1974,年：系统以位片微处理器为核心，有字符显示，自诊断功能。,1979,年：系统采用,CRT,显示，大容量磁泡存储器，可编程接口和,遥控接口等。,1981,年：具有人机对话、动态图形显示、实时精度补偿功能。,1986,年：数字伺服控制诞生，大惯量的交直流电机进入实用阶段。,1988,年：采用高性能,32,位机为主机的主从结构系统。,1994,年：基于,PC,的,NC,系统诞生，使,NC,系统的研发进入了开放型、,柔性化的新时代，新型,NC,系统的开发周期日益缩短。它,是数控技术发展的又一个里程碑。,数控技术发展简史,28,2023年10月6日1974年：系统以位片微处理器为核心，有,2024年11月18日,数字控制与数控技术定义,数字控制,（,Numerical Control NC,）,是一种借助数字、,字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。,数控技术,（,Numerical Control Technology,）,采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。,29,2023年10月6日数字控制与数控技术定义数字控制（Nume,2024年11月18日,数控系统（,Numerical Control System,）,实现数字,控制的装置。,计算机数控系统（,Computer Numerical Control,CNC,）,以计算机为核心的数控系统。,数字控制与数控技术定义,数控机床（,Numerical Control Machine Tools,）,是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。,30,2023年10月6日数控系统（Numerical Contr,2024年11月18日,切削加工类,成型加工类,特种加工类,其它类型,数控镗铣床,、,数控车床,、数控磨床、,加工中心,、数控齿轮加工机床、,FMC,等,数控折弯机、数控弯管机等,数控线切割机、电火花加工机、,激光加工机,等,数控装配机、数控测量机、机器人等,按工艺用途分类,31,2023年10月6日切削加工类成型加工类特种加工类其它类型数,2024年11月18日,优点,数控加工的优缺点,自动化程度高，可以减轻工人的体力劳动强度,加工的零件一致性好，质量稳定,生产效率较高,便于产品研制,便于实现计算机辅助制造,32,2023年10月6日优点数控加工的优缺点自动化程度高，可以减,2024年11月18日,单位加工成本较高,多品种小批量或中批量生产,加工中的调整相对复杂,维修难度大,缺点,数控加工的优缺点,33,2023年10月6日单位加工成本较高多品种小批量或中批量生产,2024年11月18日,数控技术的发展动向,发展趋势,运行高速化,加工高精化,功能复合化,控制智能化,体系开放化,驱动并联化,交互网络化,34,2023年10月6日数控技术的发展动向发展趋势运行高速化34,2024年11月18日,在分辨率为,1,m,时，,Fmax=240,m/min,。在,Fmax,下可获得复杂型,面的精确加工。,进给率高速化,运行高速化,数控技术的发展动向,35,2023年10月6日在分辨率为1m时，Fmax=240进给,2024年11月18日,数控技术的发展动向,采用电主轴（内装式主轴电机），,即主轴电机的转子轴就是主轴部件。,主轴最高转速达,200000r/min,。,主轴转速的最高加（减）速为,1.0g,，,即仅需,1.8,秒即可从,0,提速到,15000r/min,。,主轴高速化,36,2023年10月6日数控技术的发展动向采用电主轴（内装式主轴,2024年11月18日,换刀速度,0.9,秒（刀到刀）,2.8,秒（切削到切削）,工作台（托盘）交换速度,6.3,秒。,数控技术的发展动向,37,2023年10月6日换刀速度 数控技术的发展动向37,2024年11月18日,采用高速插补技术，以微小程序段实现,连续进给，使,CNC,控制单位精细化，采用,高分辨率位置检测装置，提高位置检测,精度；位置伺服系统采用前馈控制与非,线性控制等方法。,加工高精化,数控技术的发展动向,38,2023年10月6日采用高速插补技术，以微小程序段实现加工,2024年11月18日,车铣复合,镗铣钻复合,铣镗钻车复合,铣镗钻磨复合,更换主轴箱,车削中心,复合加工中心,加工中心、五面加工中心,复合加工中心,组合加工中心,功能复合化,数控技术的发展动向,39,2023年10月6日车铣复合镗铣钻复合铣镗钻车复合铣镗钻磨复,2024年11月18日,智能化交流伺服驱动装置,智能故障诊断与自修复技术,加工参数的智能优化与选择,数控技术的发展动向,控制智能化,40,2023年10月6日智能化交流伺服驱动装置智能故障诊断与自修,2024年11月18日,数控技术的发展动向,体系开放化,在不同的工作平台上均能实现系统功能、,且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。,系统构件（软件和硬件）具有标准化与多样化,和互换性的特征，允许通过对构件的增减来构,造系统，实现系统“积木式”的集成。,定义,特点,41,2023年10月6日数控技术的发展动向体系开放化在不同的工,2024年11月18日,驱动并联化,数控技术的发展动向,42,2023年10月6日驱动并联化数控技术的发展动向42,2024年11月18日,网络资源共享,01,数控机床的远程监视、控制,02,数控机床的远程培训与教学,03,数控装备的数字化服务,04,交互网络化,数控技术的发展动向,43,2023年10月6日网络资源共享01数控机床的远程监视、控制,2024年11月18日,先进制造技术,概论,1,数控技术与数控机床,柔性制造系统,计算机辅助设计与制造,4,计算机集成制造系统,5,2,3,44,2023年10月6日先进制造技术概论1数控技术与数控机床柔性,2024年11月18日,FMS,产生的背景条件,FMS,的产生过程,FMS,的定义,FMS,的发展状况,FMS,的主要特点,FMS,的基本组成,柔性制造系统,45,2023年10月6日FMS产生的背景条件FMS的产生过程FM,2024年11月18日,随着经济的发展和消费水平的提高，人们更注重产品的不断更新和多样化，中小批量、多品种生产已成为机械制造业的一个重要特征。,科学技术的迅猛发展推动了自动化程度和制造水平的提高。,FMS,产生的背景条件,46,2023年10月6日随着经济的发展和消费水平的提高，人们更注,2024年11月18日,1950,年，美国,MIT,诞生了第一台三坐标数控铣床以后，,机电一体化及数控（,NC,）的概念出现了。机电一体,化技术进一步发展，出现了计算机数控（,CN,）、计,算机直接控制（又称群控）（,DNC,）、计算机辅助,制造（,CAM,）、计算机辅助设计（,CAD,）、成组技,术（,GT,）、计算机辅助工艺规程（,CAPP,）、工业,机器人技术（,ROBOT,）等新技术。,FMS,的产生过程,47,2023年10月6日1950年，美国MIT诞生了第一台三坐标,2024年11月18日,在这些新技术的基础上，为,多品种、,小批量生产,的需要而兴起的柔性自动化制造,技术得到了迅速的发展，作为这种技术具体,应用的柔性制造系统（,FMS,）、柔性制造单,元（,FMC,）和柔性制造自动线（,FML,）等柔,性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统,（,Flexible Manufacturing System,，,FMS,）,最具代表性。,FMS,的产生过程,48,2023年10月6日在这些新技术的基础上，为多品种、FMS的,2024年11月18日,FMS,的雏形源于美国,MALROSE,公司，,该公司在,1963,年制造了世界上第一条,多品种柴油机零件的数控生产线。,FMS,的概念由英国,MOLIN,公司最早正,式提出，并在,1965,年取得了发明专利，,1967,年,FMS,正式形成。,FMS,的产生过程,49,2023年10月6日FMS的雏形源于美国MALROSE公司，,2024年11月18日,FMS,：,是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。,美国：,使用计算机控制,柔性工作站,和,集成物料运储装置,来控制并完成零件族某一系列工序的，或一系列工序的一种集成制造系统,。,FMS,的定义,50,2023年10月6日FMS：是数控加工设备、物料运储装置和计,2024年11月18日,1985,年世界各国已投入运行的,FMS,有,500,多套，,88,年近,800,套，,90,年超过,1000,套，目前约共有,4000,多套,FMS,在运行；,我国是,1984,年开始研制,FMS,，,1986,年,从日本引进第一套,FMS,。,FMS,的发展状况,51,2023年10月6日1985年世界各国已投入运行的FMS有F,2024年11月18日,指制造系统对,系统内部及外部,环境的一种适应能,力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力，,可分为瞬时、短期和长期柔性三种。,凡具备上述三种柔性特征之一的、具有物料或,信息流的,自动化制造系统,柔性,柔性自动化,FMS,的主要特点,52,2023年10月6日 指制造系统对系统内部及外部环境的一,2024年11月18日,物料储运系统,加工系统,计算机控制系统,FMS,的基本组成,53,2023年10月6日物料储运系统加工系统计算机控制系统 FM,2024年11月18日,典型的柔性制造系统示意图,54,2023年10月6日典型的柔性制造系统示意图54,2024年11月18日,加工系统,：,FMS,的主体部分，用于加工产品零件。,加工单元,:,有自动换刀及换工件功能,的数控机床、加工中心。,55,2023年10月6日加工系统： 55,2024年11月18日,物料储运系统,实施对毛坯、工件、夹具、刀具等的存储、运输、交换工作。,工件储运系统：,毛坯、半成品、夹具组件的存储仓库及缓冲存储站。,56,2023年10月6日 物料储运系统56,2024年11月18日,FMS,的基本结构,计算机控制系统,由管理,FMS,的信息、控制,FMS,各设备协调一致工作,的计算机网络系统和,FMS,管理与控制软件构成,。,57,2023年10月6日 FMS的基本结构计算机控制系统,2024年11月18日,FMS,的辅助设备：,在线测量装置、清理装置、切屑处理装置等。,58,2023年10月6日 FMS的辅助设备： 58,2024年11月18日,先进制造技术,概论,1,数控技术与数控机床,柔性制造系统,计算机辅助设计与制造,4,计算机集成制造系统,5,2,3,59,2023年10月6日先进制造技术概论1数控技术与数控机床柔性,2024年11月18日,计算,机辅,助设,计与制造,CAD/CAM,技术,CAD/CAM,技术发展,CAD/CAM software,CAD/CAM,基本功能,CAD/CAM,主要任务,CAD/CAM,技术应用,60,2023年10月6日计算CAD/CAM技术CAD/CAM技术,2024年11月18日,CAD/CAM,技术定义,随着计算机和数字化信息技术发展而形成的新技术，具有知识密集、学科交叉、综合性强等特点，是目前世界科技领域的前沿课题，被美国工程科学院评为当代做出,最杰出贡献,的十大工程技术之一。,CAD/CAM,技术,61,2023年10月6日 CAD/CAM技术定义随着计算机和,2024年11月18日,CAD/CAM,的基本概念,CAD,CAPP,CAM,CAD/CAM,集成,CAD/CAM,技术,62,2023年10月6日CAD/CAM的基本概念CAD CAD/,2024年11月18日,计算机辅助设计,（,C,omputer,A,ided,D,esign,，,CAD,),指工程技术人员以计算机为工具完成产品设计，达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本这一过程的各项工作,，,包括设计、工程分析、仿真、绘图、编撰技术文档,CAD/CAM,技术,63,2023年10月6日计算机辅助设计（Computer Aid,2024年11月18日,KMCAPP,计算机辅助工艺过程设计,（,C,omputer,A,ided,P,rocess,P,lanning,CAPP,),指工艺人员借助计算机，根据产品设计结果和产品制造工艺要求，交互或自动地确定产品加工方法和方案的设计,，,包括毛坯选择、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定,InteCAPP,CAD/CAM,技术,64,2023年10月6日KMCAPP 计算机辅助工艺过程设计（C,2024年11月18日,计算机辅助制造,（,C,omputer,A,ided,M,anufacturing,，,CAM,),计算机辅助制造有,广义,和,狭义,两种定义,:,广义,CAM,指借助计算机完成从生产准备,到产品制造出来的过程中的各项活动,，,包括工艺过程设计（,CAPP),、工装设计、,计算机辅助数控加工编程、生产作业计,划、制造过程控制、质量检测与分析,狭义,CAM,通常指,NC,程序编制,，包括刀具,路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿,真、后置处理及,NC,代码生成,CAD/CAM,技术,65,2023年10月6日计算机辅助制造（Computer Aid,2024年11月18日,CAD/CAM,集成,CAD/CAM,集成,实质,：在,CAD,、,CAPP,、,CAM,各模块之间形成相互信息的自动传递和转化,CAD/CAM,技术,66,2023年10月6日CAD/CAM集成CAD/CAM集成实质,2024年11月18日,I-DEAS,集成化的,CAD/CAM,系统借助公共的工程数据库、网络通信技术以及标准化格式的中性文件接口把分散的,CAD/CAM,高效,集成，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的畅通。,67,2023年10月6日I-DEAS集成化的 CAD/CAM系统,2024年11月18日,CAD/CAM,技术,68,2023年10月6日CAD/CAM技术68,2024年11月18日,CAD/CAM,技术,69,2023年10月6日CAD/CAM技术69,2024年11月18日,CAD/CAM,技术发展,形成期,1950 CRT,麻省理工学院,发展期,50,年代中期：,US Air Forces SAGE MIT Lincoln Lab,oratory ,最早使用光笔,60,年代初期，,Ivan Sutherland,，,SKETCHPAD,光笔实现人机交互，定位图形元素,工程图轮廓、尺寸等的分层表示,交互式图形学与计算机辅助设计的基础,1959,，,DAC-1,（,Design Automated by Computer,）,第一个,commercial CAD,系统，由,IBM,为,General Motors,开发被称为：“,the Father of CADD/CAM ”,70,2023年10月6日CAD/CAM技术发展形成期70,2024年11月18日,1963,年，,Stanford Research Institute,的,Doug Englebart,发明鼠标,成熟期,1973,第一个实体造型试验系统,(solid Modeling),1978,第一代实体造型软件,集成期,CAD/CAM,90,年代至今，,“ 3,I ” concept,Intelligent, Interaction, and,Integration,CAD/CAM,技术发展,71,2023年10月6日1963年，Stanford Resea,2024年11月18日,1946,年，,ENIAC,50,年代，,APT,1962,年，,DNC,70,年代 英国 莫林,-24,美国,FMS,系统,CAD/CAM,技术发展,72,2023年10月6日1946年，ENIAC 50年代，APT,2024年11月18日,1969,挪威工业公司,autopros,派生型,1977,美国普渡大学,appas,创成式,80,年代至今,CAPP,具有人工智能的专家系统的开发,CAD/CAM,技术发展,73,2023年10月6日1969 挪威工业公司 autopros,2024年11月18日,CAD,2D drafting,AutoCAD, TwinCAD, etc.,CAD,Solid modeling,Solid Edge, SolidWorks, Mechanical Desktop(MDT), etc.,CAM,SOLIDCAM, SURFCAM, MasterCAM, SmartCAM, etc.,CAE,ANSYS, ABAQUS, NASTRAN, ADAMS, MOLDFLOW, etc.,Integrated System,Pro/ENGINEER, IDEAS, Unigraphics, etc.,CAD/CAM software,74,2023年10月6日CAD 2D draftingCAD,2024年11月18日,国产,CAD,系统,高华,CAD, 清华,CAXA,电子图板 北航,CAXA,电子图板,XP,CAXA,三维图板,XP,CAXA,实体设计,XP,CAXA,协同管理,XP,GS-CAD98,浙大,金银花系统 广州红地技术有限公司,开目,CAD, 华中理工大学机械学院,二维较成熟，三维开始起步,绘图技术较为成熟，全面整合较欠缺,CAD/CAM software,75,2023年10月6日国产CAD系统CAD/CAM softw,2024年11月18日,交互功能,图形显示功能,存储功能,输入输出功能,CAD/CAM,的基本功能,76,2023年10月6日交互功能 CAD/CAM的基本功能76,2024年11月18日,交互功能,人机接口是,CAD/CAM,系统中用户与系统连接的桥梁,友好的用户界面，是用户直接而有效地完成复杂设计任务的必要条件,除软件中界面设计外，还必须有交互设备实现人与计算机之间的不断通信,CAD/CAM,基本功能,77,2023年10月6日交互功能人机接口是CAD/CAM系统中用,2024年11月18日,图形显示功能,CAD/CAM,是一个人机交互的过程，从产品的造型、构思、方案的确定，结构分析到加工过程的仿真，系统随时保证用户能够观察、修改中间结果，实时编辑处理,用户的每一次操作都要能从显示器上及时得到反馈，直到取得最佳的设计结果。,图形显示功能不仅能够对二维平面图形进行显示控制，还应当包含三维实体的处理,CAD/CAM,基本功能,78,2023年10月6日图形显示功能 CAD/CAM是一,2024年11月18日,存储功能,为了保证系统正常的运行，,CAD/CAM,系统必须配置容量较大的存储设备，支持数据在模块运行时的正确流通；,其次，工程数据库系统的运行也必须有存贮空间的保障,CAD/CAM,系统运行时，数据量很大，有很多算法往往生成大量的中间数据，尤其是对图形的操作、交互式的设计以及结构分析中的网格划分等。,IBM737 Magnetic core storage unit,CAD/CAM,基本功能,79,2023年10月6日存储功能为了保证系统正常的运行，CAD/,2024年11月18日,输入输出功能,CAD/CAM,系统运行中，用户需不断地将有关设计的要求、各步骤的具体数据等输入计算机内，通过计算机的处理，能够输出系统处理的结果,输入输出的信息既可以是数值的，也可以是非数值的，如图形数据、文本,CAD/CAM,基本功能,80,2023年10月6日输入输出功能CAD/CAM系统运行中，用,2024年11月18日,CAD/CAM,主要任务,几何建模,工程绘图,计算分析,优化设计,有限元分析,计算机辅助工艺规程设计,数控编程,动态仿真,计算机辅助测试技术,工程数据管理,81,2023年10月6日CAD/CAM主要任务几何建模 81,2024年11月18日,几何建模,描述基本几何实体（如大小）及实体间的关系（如几何信息），进行图形图像的技术处理,。,CAD/CAM,主要任务,82,2023年10月6日几何建模描述基本几何实体（如大小）及实体,2024年11月18日,83,2023年10月6日83,2024年11月18日,84,2023年10月6日84,2024年11月18日,工程绘图,CAD,系统的重要环节，产品最终结果的表达方式,CAD/CAM,主要任务,85,2023年10月6日工程绘图CAD系统的重要环节，产品最终结,2024年11月18日,86,2023年10月6日86,2024年11月18日,计算分析,计算分析对象包括几何特征（如,体积、表面积、质量、重心位置、转动惯量,）和物理特征（如,应力、 温度、位移,）,低,压,冷,涡,轮,叶,片,结,构,分,析,CAD/CAM,主要任务,87,2023年10月6日计算分析计算分析对象包括几何特征（如体积,2024年11月18日,油井压缩机头部封,盖失效的原因分析,88,2023年10月6日油井压缩机头部封88,2024年11月18日,优化设计,CAD/CAM,系统应具有优化求解的功能，也就是在某些条件的限制下，使产品或工程设计中的预定指标达到最优。,优化设计是现代设计方法学中的重要的组成部分,CAD/CAM,主要任务,89,2023年10月6日优化设计CAD/CAM系统应具有优化求解,2024年11月18日,有限元分析,CAD/CAM,系统结构分析中的常用方法是,有限元法,，这是一种数值近似解方法，用来解决结构形状比较复杂零件的静态、动态特性计算，强度、振动、热变形、磁场、温度场强度、应力分布状态等计算分析。,CAD/CAM,主要任务,90,2023年10月6日有限元分析CAD/CAM 系统结构分析中,2024年11月18日,计算机辅助工艺规程设计,设计的目的是为了加工制造，而工艺设计是为产品的加工制造提供指导性的文件，是,CAD,与,CAM,的中间环节,CAPP,根据建模生成的产品信息及制造要求，人机交互或自动决策出加工该产品所采用的,加工方法,、,加工步骤,、,加工设备,及,加工参数,CAPP,设计结果一方面生成工艺卡片文件被生产实际应用，一方面直接输出信息，为,CAM,中的,NC,自动编程系统,接收、识别，直接转换为刀位文件,CAD/CAM,主要任务,91,2023年10月6日计算机辅助工艺规程设计设计的目的是为了加,2024年11月18日,数控编程,分析零件图和制订出零件的数控加工方案后，采用专门的数控加工语言（例如,APT,语言），提供数控机床各种运动和操作的全部信息,数控编程,基本步骤通常包括：,编程,手工或计算机辅助编程，生成源程序,前处理,编译源程序，求出刀位文件,后处理,将刀位文件转换成零件的数控加工程序,CAD/CAM,主要任务,92,2023年10月6日数控编程分析零件图和制订出零件的数控加工,2024年11月18日,动态仿真,模拟,：根据设计要求，建立一个工,程设计的实际系统模型，例：机构、,机械手,仿真,：通过对系统模型的试验运行，,研究一个存在（或设计中）的系统，通,常有,加工轨迹仿真,，,机构运动学仿真,，,机器人仿真,，,工件、机床、刀具、夹具,的碰撞、干涉检验,目的：预测产品性能，模拟产品制造,过程、可制造性，避免损坏，减少制,造投资,CAD/CAM,主要任务,93,2023年10月6日动态仿真模拟：根据设计要求，建立一个工仿,2024年11月18日,计算机辅助测试技术,计算机辅助测试技术结合计算机技术、测量技术、信号处理及现代控制理论形成了一门新兴综合性学科,模具检测,逆向工程,管件测量,CAD/CAM,主要任务,94,2023年10月6日计算机辅助测试技术计算机辅助测试技术结合,2024年11月18日,工程数据管理,CAD/CAM,系统数据量大、种类繁多，因此,CAD/CAM,系统应提供有效的管理手段，支持工程设计与制造全过程的信息传输与交换,随着并行作业方式的推广应用，还存在着几个设计者或工作小组之间的信息交换问题，因此,CAD/CAM,系统应具备良好的,信息传输管理功能,和,信息交换功能,CAD/CAM,主要任务,95,2023年10月6日工程数据管理CAD/CAM系统数据量大、,2024年11月18日,CAD/CAM,技术应用,96,2023年10月6日CAD/CAM技术应用96,2024年11月18日,97,2023年10月6日97,2024年11月18日,98,2023年10月6日98,2024年11月18日,99,2023年10月6日99,2024年11月18日,100,2023年10月6日100,2024年11月18日,CAD/CAM,技术应用,101,2023年10月6日CAD/CAM技术应用101,2024年11月18日,将设计人员从大量繁琐的重复劳动中解放出来，减少设计、计算、制图、制表所需的时间，缩短了,设计周期,，提高了产品的,质量，,有利于发挥设计人员,创造性,借助计算机辅助分析技术，可从多方案中进行分析、比较、选出最佳方案，实现设计方案的,优化,有利于实现产品的,标准化、通用化和系列化,促进先进生产设备的应用， 在较大范围内适应加工对象的变化，提高生产过程自动化水平，有利于企业提高,应变能力,和市场竞争力,CAD/CAM,的一体化，可以实现信息集成，使产品的设计、制造过程形成一个,有机的整体,，在经济上、技术上给企业带来综合效益,优越性,CAD/CAM,技术应用,102,2023年10月6日将设计人员从大量繁琐的重复劳动中解放出来,2024年11月18日,1,4,2,5,3,概论,数控技术与数控机床,柔性制造系统,计算机辅助设计与制造,计算机集成制造系统,103,2023年10月6日14253概论数控技术与数控机床柔性制造,2024年11月18日,计算机集成制造系统,几个相关的概念,自动化工厂,:,经自动化,“,通信网络,”,连接工厂的各个子,系统，可构成一个有机联系的整体，即自动化工厂。,CIM:,计算机集成制造，它反映了制造系统新的发展,方向。,CIMS:,计算机集成制造系统，则是,CIM,思想技术上的,具体实现。,104,2023年10月6日计算机集成制造系统几个相关的概念自动化工,2024年11月18日,CIM,的概念,计算机集成制造系统,计算机集成制造（,CIM,）的概念是,1974,年首先由美国约瑟夫,哈,林顿（,Joseph Harrington,）博士在,Computer Integrated,Manufacturing,一书中提出的,约瑟夫,哈林顿基本观点为：,一是企业的各个生产环节是,一个不可分隔的整体，需要统一考虑；,二是整个生产制造过程,实质上是 对信息的采集、传递和加工处理的过程,，最终形成的产品可看作是信息的物质表现。,105,2023年10月6日CIM的概念 计算机集成制造系统计算机集,2024年11月18日,计算机集成制造系统,CIM,是一种组织、管理、企业生产的新哲理。,CIM,手段：,将企业生产全部过程 中有关人、技术和经营管理，这三要素及其信息流与物质流有机地集成并优化运行，,CIM,目标：,实现产品的高质量、低成本和交货期短，提高企业对市场变化的应变能力和综合竞 争能力。,106,2023年10月6日计算机集成制造系统CIM是一种组织、管理,2024年11月18日,计算机集成制造系统,CIMS,的概念,CIMS,是在,CIM,哲理指导下建立的人机系统。,以达到降低成本,C,（,Cost,）、提高质量,Q(Quality),、缩短交货周期,T,（,Time,）等目的，从而提高企业的创新设计能力和市场竞争力,。,107,2023年10月6日计算机集成制造系统CIMS的概念CIMS,2024年11月18日,计算机集成制造系统,产生的背景大背景,:,20,世纪,70,年代的美国产业政策中过分夸大了第三产业的作用，而将制造业，特别是传统产业，贬低为,“,夕阳工业,”,.,-,导致,:,美国制造业优势的急剧衰退，并在,20,世纪,80,年代初开始的世界性的石油危机中暴露无遗,.,-,美国才开始重视并决心用其信息技术的优势夺回制造业的霸主地位。于是美国及其他各国纷纷制订并执行发展计划。,-CIMS,的理念、技术也随之有了很大的发展。,CIMS,：,CIMS,在,20,世纪,80,年代中期才开始重视并大规模实施。,108,2023年10月6日计算机集成制造系统产生的背景大背景:CI,2024年11月18日,计算机集成制造系统,CIMS,一般结构,计算机集成制造系统主要由设计与工艺模块、制造,模块、管理信息模块和存储运输模块构成,。,109,2023年10月6日计算机集成制造系统CIMS一般结构计算机,2024年11月18日,计算机集成制造系统,存储运输模块的主要功能有仓库管理、,自动搬运等。,各模块的主要功能：,设计与工艺模块,制造模块,管理信,息模块,存储运,输模块,CAD,、,CAE,、,CAPP,、,CAM,等,DNC,、,CNC,、车间生产计划、作业调度、刀具管理、质量检测与控制、装配、自动化仓库、,FMC/FMS,等,市场预测、物料需求计划、生产计算、成本核算及销售等,110,2023年10月6日计算机集成制造系统存储运输模块的主要功能,2024年11月18日,计算机集成制造系统,CIMS,局部：,国产数控机床车间示范工程,111,2023年10月6日计算机集成制造系统CIMS局部：国产数控,2024年11月18日,计算机集成制造系统,国家,CIMS,工程的实施情况,1989-1992,年,典型应用工厂的选点、可行性论证、初步设计和详细设计阶段；,1993-1995,年,典型应用企业实施的突破阶段,:,北京一机床、沈阳鼓风机、成飞,(,集团,),公司；,1997,年,-2000,年,实践深度、广度步入更高、更新的阶段，如主题重大项目：哈电机、科龙、金诚摩托。,1.,实施过程,(,三个阶段,),112,2023年10月6日计算机集成制造系统国家CIMS工程的实施,2024年11月18日,计算机集成制造系统,成飞：麦道机头生产周期,12,个月,6,个月，库存下降,20%,，竞标成功获得,1,亿波音,757,尾段订单。,沈鼓：产品报价,6,周,2,周，成本下降,79.7%,， 市场占有率达,51%,。,科龙、华宝：百元销售资金下降,51%,，人均产值提高,70%,，,98,年达,202,万元,/,人,年。,经纬纺机厂：流动资金下降,60%,。,2.,实施效果,113,2023年10月6日计算机集成制造系统成飞：麦道机头生产周期,2024年11月18日,CIMS,发展趋势,计算机集成制造系统,1,、集成化,2,、数字化虚拟化,3,、网络化,4,、柔性化,5,、智能化,6,、绿色化,114,2023年10月6日CIMS发展趋势计算机集成制造系统1、集,2024年11月18日,计算机集成制造系统,1,、集成化,从当前企业内部的信息集成和功能集成,-,发展到过程集成（以并行工程为代表）,并正在步入实现企业间集成的阶段（以敏捷制造为代表）。,115,2023年10月6日计算机集成制造系统1、集成化115,2024年11月18日,计算机集成制造系统,2,、数字化虚拟化,管理数字化,设计数字化,生产过程数字化,制造装备数字化,企业数字化,现在提得比较多的是,:,数字化装备,在数字化基础上，虚拟化技术正在迅速发展，主要包括,:,-,虚拟现实应用,-,虚拟产品开发,-,虚拟制造,116,2023年10月6日计算机集成制造系统2、数字化虚拟化 管,2024年11月18日,3,、网络化,从基于局域网发展到基于,Intranet/Extranet,Internet,的分布式网络制造，以支持全球制造策略的实现。,117,2023年10月6日3、网络化 从基于局域网发展到基于Int,2024年11月18日,4,、柔性化,正积极研究发展企业间动态联盟技术、敏捷设计生产技术、可重组技术等，以实现敏捷制造。,5,、智能化,智能化是制造系统在柔性化和集成化基础上进一步的发展与延伸，,它是：引入各类人工智能和智能控制技术，实现具有自律、分布、智能、敏捷等特点的新一代制造系统。,118,2023年10月6日4、柔性化 正积极研究发展企业间动态联盟,2024年11月18日,6,、绿色化,包括绿色制造、环境意识的设计与制造、生态工厂、清洁化生产等；,它是,全球可持续发展战略,在,制造业,中的体现，是摆在现代制造业面前的一个崭新课题。,119,2023年10月6日6、绿色化 包括绿色制造、环境意识的设计,2024年11月18日,计算机集成制造系统,3.,存在问题,CIMS,工程成功实施的关键因素是前期需求分析与诊断，,但目前缺乏一套完整有效的分析诊断的程序、模式和支持软件工具系统，加上主观上的不重视，分析诊断工作较为粗糙肤浅。,典型的管理技术应用问题,照搬照抄，未反映出企业的瓶颈问题和竞争特点。,重硬件，轻软件；重技术，轻管理；重突击成效，轻连续改进。,CIMS,工程与企业管理改进、技术改造相脱节。,120,2023年10月6日计算机集成制造系统3.存在问题120,2024年11月18日,机械加工中的新技术,现代设计方法,11.1,先进制造技术,设备故障诊断技术,11.3,11.2,121,2023年10月6日机械加工中的新技术 现代设计方法11,2024年11月18日,Thank You !,122,2023年10月6日Thank You !122,（第14讲）考场作文开拓文路能力分解层次(网友来稿),江苏省镇江中学 陈乃香说明：本系列稿共24讲，20XX年1月6日开始在资源上连载【要义解说】文章主旨确立以后，就应该恰当地分解层次，使几个层次构成一个有机的整体，形成一篇完整的文章。如何分解层次主要取决于表现主旨的需要。【策略解读】一般说来，记人叙事的文章常按时间顺序分解层次，写景状物的文章常按时间顺序、空间顺序分解层次；说明文根据说明对象的特点，可按时间顺序、空间顺序或逻辑顺序分解层次；议论文主要根据“提出问题分析问题解决问题”顺序来分解层次。当然，分解层次不是一层不变的固定模式，而应该富于变化。文章的层次，也常常有些外在的形式：1小标题式。即围绕话题把一篇文章划分为几个相对独立的部分，再给它们加上一个简洁、恰当的小标题。如世界改变了模样四个小标题：寿命变“长”了、世界变“小”了、劳动变“轻”了、文明变“绿”了。 2序号式。序号式作文与小标题作文有相同的特点。序号可以是“一、二、三”，可以是“A、B、C”，也可以是“甲、乙、丙”从全文看，序号式干净、明快；但从题目上看，却看不出文章内容，只是标明了层次与部分。有时序号式作文，也适用于叙述性文章，为故事情节的展开，提供了明晰的层次。 3总分式。如高考佳作人生也是一张答卷。开头：“人生就是一张答卷。它上面有选择题、填空题、判断题和问答题，但它又不同于一般的答卷。一般的答卷用手来书写，人生的答卷却要用行动来书写。”主体部分每段首句分别为：选择题是对人生进行正确的取舍，填空题是充实自己的人生，判断题是表明自己的人生态度，问答题是考验自己解决问题的能力。这份“试卷”设计得合理而且实在，每个人的人生都是不同的，这就意味着这份人生试卷的“答案是丰富多彩的”。分解层次，应追求作文美学的三个价值取向：一要匀称美。什么材料在前，什么材料在后，要合理安排；什么材料详写，什么材料略写，要通盘考虑。自然段是构成文章的基本单位，恰当划分自然段，自然就成为分解层次的基本要求。该分段处就分段，不要老是开头、正文、结尾“三段式”，这种老套的层次显得呆板。二要波澜美。文章内容应该有张有弛，有起有伏，如波如澜。只有这样才能使文章起伏错落，一波三折，吸引读者。三要圆合美。文章的开头与结尾要遥相照应，把开头描写的事物或提出的问题，在结尾处用各种方式加以深化或回答，给人首尾圆合的感觉。【例文解剖】 话题：忙忙，不亦乐乎 忙，是人生中一个个步骤，每个人所忙的事务不同，但是不能是碌碌无为地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦乐乎。 忙是问号。忙看似简单，但其中却大有学问。忙是人生中不可缺少的一部分，但是怎么才能忙出精彩，忙得不亦乐乎