先進制造工藝的技術發展趨勢

天氣

先進制造工藝的技術發展趨勢

先進制造工藝的技術發展趨勢
 
1.采用模擬技術，優化工藝設計
  成形、改性與加工是機械制造工藝的主要工序，是將原材料（主要是金屬材料）制造加工成毛坯或零部件的過程。這些工藝過程特別是熱加工過程是極其復雜的高溫、動態、瞬時過程，其間發生一系列復雜的物理、化學、冶金變化，這些變化不僅不能直接觀察，間接測試也十分困難，因而多年來，熱加工工藝設計只能憑“經驗”。近年來，應用計算機技術及現代測試技術形成的熱加工工藝模擬及優化設計技術風靡全球，成為熱加工各個學科最為熱門的研究熱點和跨世紀的技術前沿。
  應用模擬技術，可以虛擬顯示材料熱加工（鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、注塑等）的工藝過程，預測工藝結果（組織性能質量），并通過不同參數比較以優化工藝設計，確保大件一次制造成功；確保成批件一次試模成功。
  模擬技術同樣已開始應用于機械加工、特種加工及裝配過程，并已向擬實制造成形的方向發展，成為分散網絡化制造、數字化制造及制造全球化的技術基礎。
  2.成形精度向近無余量方向發展
  毛坯和零件的成形是機械制造的第一道工序。金屬毛坯和零件的成形一般有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和軋材下料五類方法。隨著毛坯精密成形工藝的發展，零件成形的型成形的形狀尺寸精度正從近凈成形（Near Net Shape Forming）向凈成形（Net Shape Forming）即近無余量成形方向發展。“毛坯”與“零件”的界限越來越小。有的毛坯成形后，已接近或達到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可裝配。主要方法有多種形式的精鑄、精鍛、精沖、冷溫擠壓、精密焊接及切割。如在汽車生產中，“接近零余量的敏捷及精密沖壓系統”及“智能電阻焊系統”正在研究開發中。
  3. 成形質量向近無“缺陷”方向發展
  毛坯和零件成形質量高低的一另一指標是缺陷的多少、大小和危害程度。由于熱加工過程十分復雜，因素多變，所以很難避免缺陷的產生。近年來熱加工界提出了“向近無“缺陷”方向發展”的目標，這個“缺陷”是指不致引起早期失效的臨界缺陷概念。采取的主要措施有：采用先進工藝，凈化熔融金屬薄板，增大合金組織的致密度，為得到健全的鑄件、鍛件奠定基礎；采用模擬技術，優化工藝設計，實現一次成形及試模成功；加強工藝過程監控及無損檢測，及時發現超標零件；通過零件安全可靠性能研究及評估，確定臨界缺陷量值等。
  4.機械加工向超精密、超高速方向發展
  超精密加工技術目前已進入納米加工時代，加工精度達0.025μm，表面粗糙度達0.0045μm。精切削加工技術由目前的紅處波段向加工可見光波段或不可見紫外線和X射線波段趨近；超精加工機床向多功能模塊化方向發展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。
  目前起高速切削鋁合金的切削已超過1600m/min；鑄鐵為1500m/min；超高速切削已成為解決一些難加工材料加工問題的一條途徑。
  5.采用新型能源及復合加工。解決新型材料的加工和表面改性難題
  激光、電子束、離子束、分子束、等離子體、微波、超聲波、電液、電磁、高壓水射流等新型能源或能源載體的引入，形成了多咱嶄新的特種加工及高密度能切割、焊接、熔煉、鍛壓、熱處理、表面保護等加工工藝或復合工藝。其中以多種形式的激光加工發展最為迅速。這些新工藝不僅提高了加工效率和質量，同時還解決了超硬材料、高分子材料、復合材料、工程陶瓷等新型材料的加工難題。
  6.采用自動化技術，實現工藝過程的優化控制
  微電子、計算機、自動化技術與工藝設備相結合，形成了從單機到系統，從剛性到柔性，從簡單到復雜等不同檔次的多種自動化成形加工技術，使工藝過程控制方式發生質的變化，其發展歷程及趨勢為：
  1）應用集成電路、可編程序控制器、微機等新型控制元件、裝置實現工藝設備的單機、生產線或系統的自動化控制。
  2）應用新型傳感、無損檢測、理化檢驗及計算機、微電子技術，實時測量并監控工藝過程的溫度、壓力、形狀、尺寸、位移、應力、應變、振動、聲、像、電、磁及合金與氣體的成分、組織結構等參數，實現在線測量、測試技術的電子化、數字化、計算機及工藝參數的閉環控制，進而實現自適應控制。
  3）將計算機輔助工藝編程（CAPP）、數控、CAD/CAM、機器人、自動化搬運倉儲、管理信息系統（MIS）等自動化單元技術綜合用于工藝設計、加工及物流過程，形成不同檔次的柔性自動化系統；數控加工、加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）、柔性制造島（FMI）、柔性制造系統（FMS）和柔性生產線（FTL），及至形成計算機集成制造系統（CIMS）和智能制造系統（IMS）。
  7.采用清潔能源及原材料、實現清潔生產
  機械加工過程產生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲、振動、熱輻射等，勞動條件繁重危險，已不適應當代清潔生產的要求。近年來清潔生產成為加工過程的一個新的目標，除搞好三廢治理外，重在從源頭抓起，杜絕污染的產生。其途徑之一為：一是采用清潔能源，如用電加熱代替燃煤加熱鍛坯，用電熔化代替焦炭沖天爐熔化鐵液；二是采用清潔的工藝材料開發新的工藝方法，如在鍛造生產中采用非石墨型潤滑材料，在砂型鑄造中采用非煤粉型砂；三是采用新結構，減少設備的噪聲和振動。如在鑄造生產中，噪聲極大的震擊式造型機已被射壓、靜壓造型機所取代。在模鍛生產中，噪聲大且耗能多的模鍛錘，已逐漸被電液傳動的曲柄熱模鍛壓力機、高能螺旋壓力機所取代。在清潔生產基礎上，滿足產品從設計、生產到使用乃至回收和廢棄處理的整個周期都符合特定的環境要求的“綠色制造”將成為21世紀制造業的重要特征。
  8.加工與設計之間的界限逐漸淡化，并趨向集成及一體化。CAD/CAM、FMS、CIMS、并行工程、快速原型等先進制造技術及哲理的出現，使加工與設計之間的界限逐漸淡化，并走向一體化。同時冷熱加工之間，加工過程、檢測過程、物流過程、裝配過程之間的界限亦趨向談化，、消失，而集成于統一的制造系統之中。
  9.工藝技術與信息技術、管理技術緊密結合，先進制造生產模式獲得不斷發展
  先進制造技術系統是一個由技術、人和組織構成的集成體系，三者有效集成才能取得滿意的效果。因而先進制造工藝只有通過和信息、管理技術緊密結合，不斷探索適應需求的新型生產模式，才能提高先進制造工藝的使用效果。先進制造生產模式主要有：柔性生產、準時生產、精益生產、敏捷制造、并行工程、分散網絡化制造等。這些先進制造模式是制造工藝與信息、管理技術緊密結合的結果，反過來它也影響并促進制造工藝的不斷革新與發展

livecs68

微精密,我國有差距,有幾個公司在搞,可惜都太小,發展很慢.我原來也想進入這個行業,可惜無法生存,沒有資助,沒有風險投資,無法貸款.做傳統行業掙的錢又不夠能撐過新技術的發展初期.

天氣

同感。。做機械行業投資不當會如同掉進吃錢的無底洞

yhkfc060610

天氣樓主“先進制造工藝的技術發展趨勢”的主題好象太大了一點，涉及專業太多，并非三言兩語就可說得清楚。建議分專題引導網友參與討論，局面可能會好一些。

yhkfc060610

本人曾接觸過多種計算機輔助工藝編程軟件（CAPP），做過一些計算機輔助工藝編程。實際上CAPP并不是什么先進工藝技術，只不過是將一個產品的工藝過程或工藝過程中的工序運用計算機軟件編制出來，成為一份工藝文件。用CAPP可以解輕一點勞動強度，并不能智能自動地編制出一個產品的工藝。至于用CAPP編制的工藝文件是否合理、有效，能不用來生產出一個合格的產品，則完全取決于使用者的工藝學基礎，以及對制造該產品工藝設施的了解程度等等多方面的因素。本人認為，不少媒體對CAPP的宣傳太過份了，大量的出于其商業目的。

yhkfc060610

制造工藝技術發展很快，同行應該都有比較清楚。可是，能否被我們應用，我認為很大程度取決于應用的載體——企業，其次是應用先進工藝的人。這兩大方面從現狀來看，都有很大的困難，絕大多數企業老板是私人、個體，他們的素質、資本、經營理念，...；工人、技術人員能克苦的少得可憐，...。現狀已到了只能看著別人先進、發展的地步。我這是干著急，并不是悲觀！

天氣

這兩天對這個欄目我也在思考，謝謝榴島人的建議。。希望你能多參與一些討論，多給我一些建議

憨老馬

瀏覽過該欄目大部分的帖子，均有榴島人同感。想回復卻又欲言又止，曲高和寡啊。向世界先進技術靠攏，在中國開放改革初期就已經是大部分技術人員的夢想，但是當時這些投入，大都變成了某某公司（或某某領導）的門面。至今，正如榴島人在六樓所說的一樣，機械加工行業趨向個體化，那在這種狀況之下，要他們如何應對本欄目主題呢？

天氣

深表同意，但將來先進制造絕對不只是公司的門面，就看誰先意識到這點啦

憨老馬

同意樓主先見。綜觀近幾年機械加工行業的發展趨勢，在廣州剛閉幕的“國際機床展/德國國際金屬加工展”就可以看到，外國先進的加工手段及設備，已逐步被國人接受。同時國內也有較為先進的加工設備亮相，盡管外觀、功能等等指標與進口的有差距，也比傳統設備高出一截。但是本人亦同時留意到，一些太理想化的系統如CCAP、MIS等，近來比較少亮相，早些年本人亦接觸過這類技術，90年代在歐洲視察時，當時就連葡萄牙，也用上這類系統。他們機械加工廠的圖紙資料、各式各樣的零配件，全部統籌管理。值得一提的是，當年他們加工設備，還沒有CNC、加工中心，還是傳統的普車等等。現在回想起來，真佩服他們管理層的先見之明。為什么人家老外能做，國人不做呢。我想國人主要是在效益方面考慮，什么時候算盤能敲下來，國人一定做。