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關鍵詞機械制造特點發展現狀趨勢
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。
1先進制造技術的特點
1.1是面向21世紀的技術
先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群,它是具有明確范疇的新的技術領域,是面向21世紀的技術。
1.2是面向工業應用的技術
先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果,其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
1.3是駕馭生產過程的系統工程
先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
1.4是面向全球競爭的技術
20世紀80年代以來,市場的全球化有了進一步的發展,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,傾銷產品,輸出資本。隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此,一個國家的先進制造技術,它的主體應該具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。
1.5是市場競爭三要素的統一
在20世紀70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此,市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
2先進機械制造技術的發展現狀
近年來,我國的制造業不斷采用先進制造技術,但與工業發達國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。
(1)管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
(2)設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。(3)制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
(4)自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。
3我國先進機械制造技術的發展趨勢
(1)全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場;另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業發展的動力,全球化制造的第一個技術基礎是網絡化,網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。
(2)網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外,網絡通訊技術的快速發展,加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。
(3)虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
(4)自動化。自動化是一個動態概念,目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
(5)綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品,產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響,同時使原材料和能源的利用效率達到最高。
4結語
制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發展先進制造技術勢在必行。
參考文獻
1馬曉春.我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2002(3)
目前“先進制造技術”是工科院校機械工程、工業工程等專業的一門重要的限選課(選修課)。由于該門課程覆蓋面廣、內容繁雜,教師教學多以課堂講授為主,缺乏結合實際的案例式教學、綜合性教學、實踐教學等原因,使得學生在學習過程中困難重重,教學效果不夠理想。先進制造技術課程教學目前存在的問題如下:
(1)學時少,涵蓋信息量大。教師面臨著如何結合本校辦學模式和本專業學生深造和就業的需要來重新組織、整合教學內容的難題。
(2)先進制造技術是一門動態的、不斷吸收高新技術發展的技術,大多數教師受到現有教材的限制,無法在授課過程中及時融入先進制造技術的最新發展現狀。
(3)實驗設備匱乏,無法通過與教學內容相關的實踐環節來加深學生對理論授課內容的理解。
(4)課件制作難度大。先進制造技術內容繁雜,涉及多種先進制造工藝、原理、加工過程及應用。授課過程中僅采用文字結合圖片講解是遠遠不夠的。
(5)很多高校教師基本還是采取灌輸式的教學方法,達不到培養學生創新思維和創新能力的目的。
(6)現有的教材內容繁雜,相對陳舊。上海海洋大學是一所有百年辦學歷史、技術實力雄厚、特色鮮明,特別在海洋科學與工程、海洋漁業、海洋信息等學科具有較強的教學與科研水平。近年來,工程學院在海洋工程材料、海洋工程裝備、海洋可再生能源的研究和應用方面取得了突破性進展。如何寓研于教,不斷探索和總結教育教學的內在規律,提高教學質量是我們所面臨的關鍵問題。
二、“先進制造技術”案例式教學策略
(一)整合教學內容
精選目前海洋工程裝備制造中最前沿的技術,分大類,然后從每大類中再挑選出此類技術中最前沿、最先進的技術,以此為主題,廣泛收集相關案例資料的最新研究成果,及時補充教學內容,確保教學內容的前瞻性,最好從中國期刊網上或elsevier上下載科技文獻以備參考,同時可以參加一些大型的相關技術產品展覽會來拓寬視野并積攢素材。
(二)選擇案例資料
從眾多案例資料中挑選出最相關且淺顯易懂的案例,激發學生對海洋工程裝備等相關內容的興趣,逐漸過渡到所要講授的某項先進制造技術,同時需要從先進制造技術的重要性、用途等方面對學生加強引導,讓學生在課堂上積極參與思考,并結合教師課堂教學談談自己的感受及本節課的收獲,比如先讓學生自己針對該項先進制造技術的優勢、技術特點、應用條件、加工成本、加工質量及效率等各個方面進行討論。學生由被動接受知識變為主動去學習,這一輸入到輸出的過程既鍛煉了學生的語言表達能力,又充分調動教與學雙方的主動性,使得學生在討論交流中獲得更多的啟發,并學會去思考問題;同時鼓勵學生在課下查閱相關文獻,提前做好功課,帶著問題來聽課,培養學生自主學習的能力。
(三)完善多媒體課堂教學課件
制作案例的教學課件,要包含海洋類技術的定義原理、海洋工程樣件的制備、設備的選擇、加工過程、檢測等,并盡量多地利用相關的圖片、動畫、視頻來吸引學生的眼球,使學生更加清楚全面地了解整個零件的加工過程;在課前備課時,要大量查閱相關內容,挑選有用的信息,特別是具有應用性和市場潛力大的先進制造技術及時添加到教學內容中,從而讓學生從高層次、新角度來認真對待這門課;在進行課件設計時,將涉及的相關信息巧妙地融入到課件中來,并注意與課本知識有機結合,通過播放與先進制造技術應用領域相關的視頻,讓學生更加深刻地了解先進制造技術在海洋工程方面的運用。
(四)融合海洋特色的案例及改進課外互動模式
21世紀是海洋的世紀,面對海洋資源開發這一不斷成長的新興市場,世界各國都在積極發展相關裝備,加快海洋資源開發和利用已成為世界各國發展的重要戰略取向。首先需要對海洋工程有關教材進行修訂,并圍繞研究主題發表較高質量的研究論文,給同類高校相同或相近專業建設提供參考經驗。其中實踐環節可通過購買相關精密器材比如超短激光器,并開設實踐課程,培養學生的動手能力和分析試驗結果的能力,所獲的試驗結果又可作為新的案例應用于教學中,這就是將理論環節與實踐環節有機結合,從而形成了課程的教學體系;同時為了彌補課上教學學時不足這一缺陷,可借助數字化網絡平臺實現師生課外互動這一教學方式,使教學過程得以繼續延伸,以數字化的形式在整個教學網內,實現資源共享、教學互動,適應多層次教學的需求,進而提升教學質量。
(五)改革考試方式
增設案例考試環節。給定主題,學生自己尋找案例,主動查閱文獻并制作課件進行講解,以增強學生對科技文獻的閱讀和理解能力,為畢業設計撰寫綜述打下堅實的基礎;同時,每位學生都需對本課程的教學效果進行評價,比如以5分制的方式,以小紙條的形式給任課教師打分,同時可提出對課堂教學具有建設性的意見,教師可根據學生對課程的評價來反映出學生對本課程的參與程度,將其作為考核學生的一種方式。同時考試的形式可采取課堂討論、小組成員演講、布置大作業、文獻查新等形式,根據具體情況按照一定比例來決定學生本課程的最終成績,可避免僅憑一張試卷的分數來評定和決定學生對本課程的掌握情況。
(六)加強與國內外高校的學術交流活動,以跟蹤海洋工程領域制造業的最新發展
關鍵詞:先進制造技術;教學內容;考核方式
【中圖分類號】G712
制造業是國民經濟中重要的支柱產業,制造技術的水平和制造業的實力反映一個國家的生產力水平,決定著國家的經濟競爭力和綜合國力的強弱。由于傳統的以大批量生產為特征的制造技術和制造模式已無法適應現代市場環境的嚴峻挑戰,從而引發了制造技術、制造模式和管理技術的劇烈變革,先進制造技術就是在這樣的環境下提出來的新觀點。先進制造技術是制造業在不斷吸收信息技術及現代化管理技術等方面的成果,并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務直至回收的制造全過程,以實現優質、高效、低耗、清潔、敏捷的生產,從而提高企業市場競爭力的制造技術的總稱。
隨著我國制造業的迅猛發展,先進制造技術和現代管理方法在生產中的應用越來越多,我院機械類專業開設了《先進制造技術》課程,目的是拓寬學生專業視野,掌握制造技術最新發展。由于先進制造技術課程涉及的內容多,哲理深奧,覆蓋面廣等原因,使得學生在學習的過程中理解和掌握比較困難,學生的感性認識欠缺,對學習的興趣不高,普遍感到枯燥難懂,學習注意力難以持久,因而學習效果不好。怎樣使學生在有限的時間內學到更多的知識,培養良好的職業素養和創新能力,對先進制造技術課程進行教學內容和教學手段的改革就顯得十分重要。
一、《先進制造技術》課程的特點
1.課程的內容多,覆蓋面廣
《先進制造技術》課程的內容十分繁雜,覆蓋面廣,包括柔性制造系統、計算機集成制造系統、快速成型技術、先進生產管理技術、特種加工技術、超精加工技術、納米加工技術、生物加工技術和綠色制造等先進的制造工藝技術和成組技術、并行工程、精益生產、準時生產、敏捷制造、虛擬制造、可重構制造、網絡制造、智能制造等先進的制造模式,以及現代生產管理信息系統、企業供應鏈管理和產品數據管理等先進的管理技術等。
2.課程內容上既繼承又發展,具有動態性
《先進制造技術》課程所講授的內容中有很多的先進技術是既繼承又發展的。如在物料需求計劃的基礎上,將企業的經營、銷售、財務、成本管理納入,則發展為制造資源計劃,而制造資源計劃經過擴充和進一步完善則發展成為企業資源計劃。同時,隨著時間的推移,各種先進制造技術不斷吸收各種最新技術成果,并不斷發展和創新。故本課程的內容也具有動態性,需要不斷地更新。
3.教材內容的滯后性
先進制造技術發展迅速,而教材的內容大多是已經成熟或即將成熟的知識,與相關學科的最新進展相比存在一定的滯后性。因此,授課教師必須及時檢索、查閱相關技術的最新研究成果,并補充到教學內容中,使學生能夠掌握制造技術的最新知識。
4.教材內容的概述性
由于該課程涉及的內容多、課時少(一般為40課時),對于每一種先進制造技術,本課程都不能進行深入、詳細的講解,而只介紹其基本原理、特點、應用和發展趨勢等。
二、教學改革
1.教學內容
作為高等教育的重要組成部分,高等職業教育以造就新型工業化需要的能力強、素質高的高端技能型人才為目標,不僅要培養大量能夠勝任現場操作的高技能人才,而且要為潛在的未來能夠擔當企業推動技術創新和實現科技成果轉化的高端技能人才營造訓練環境。未來先進制造技術要求從業者既有較強的實踐動手能力,又有一定的理論知識和智力技能,必須具有較強的自主學習能力和創新能力,具有對新知識、新技術的快速學習、吸收和創造性的應用能力,能夠把高新技術和設計成果迅速轉化為實踐、產品,促進制造企業的產品創新和技術創新。先進制造技術作為一種動態技術,不斷吸收各種最新的技術成果,那么作為介紹先進制造技術的《先進制造技術》課程也應該是一門動態的課程,隨著新科技、新理念的不斷出現而不斷更新、充實和發展。另外,由于先進制造技術涉及產品的整個生命周期,從市場調研、產品設計、工藝設計、加工制造、生產管理、售前售后服務到產品的回收等方方面面的內容,因此先進制造技術課程的內容十分龐雜,涉及許多其它學科的知識,如管理科學、電子科學、材料科學、信息科學等,在短時間內全部掌握是不可能的。對于教學內容的安排就顯得尤為重要,先進制造技術包含的內容非常廣泛,教學課時內不能全部介紹,課堂教學只能選擇有限的部分內容講解。重點介紹現代設計技術、先進成形制造技術、先進制造工藝技術、制造自動化、先進制造的模式與管理技術等核心內容。同時,教師應注意收集各種先進制造技術最新的研究成果,及時補充教學內容,確保教學內容的前瞻性。
2.課堂教學方式
如何增加學生學習的動力,激發學生學習新知識和新技術的興趣。要轉變傳統的教師觀與學生觀,教師不能只單純地傳授知識,為人師表,把學生當作被動受教育的客體。在課堂教學中,從以教師為中心向以教師為主導,學生為主體的轉變,從單一的專業教育向綜合素質教育和通識教育的轉變,從以傳授知識為主向全面地培養能力為主的轉變,從單一的培養模式向多層次、多方位的立體培養和因材施教的轉變,從封閉式教學向開放式教學轉變。經過一段時間的學習,確立引導學生自主學、激勵學生合作學、培養學生創造學三個學習目標。
(1)教師應引導學生自主學習
知識更新速度的加快,知識總量急劇增加,教育的重點要從傳授知識轉變為著重培養能力,特別是學習能力和思維能力。教師在教學過程中,要充分發揮學生的主觀能動作用,引導和啟發學生主動認知、質疑問題,重點掌握研究和解決問題的思路和方法。注意指導學生對所學知識的思考、歸納、總結、應用,從而了解學習過程,認識學習規律,尋找和總結適合自己的、靈活而高效的學習方法,發展學生的自主學習能力,為學生的再學習和繼續發展奠定基礎。教學中引導學生明確想學什么和應該知道什么,然后讓學生選擇自己感興趣的部分內容自主學習,在課余的時候收集相關的新知識和新技術,在課堂中給予學生機會講解。學生選擇學習內容,掌握了學習的主動權,激發了學習興趣。同時應及時修訂和充實教學的內容,擴大課程教學資源,提高課堂教學的柔性。
(2)在課堂上引入案例教學法
通過企業生產實例提出需要解決的問題,然后介紹解決問題的方法,最后總結必要的結論和概念,避免傳統的提出概念、解釋概念、舉例說明這一知識學習的三段論,這樣可以讓學生從死啃理論教學和書本中走出來。在課堂上中通過給定的問題情景,鼓勵學生以小組活動的形式運用已學的知識,模擬解決問題的方法,通過討論共同找出結論。學習能力弱的同學碰到自己解決不好的問題時,可以由能力較強的小組成員討論解決,也可以在其他小組同學的幫助下完成。小組討論既可以讓學生互補知識,同時也鍛煉了學生團隊合作精神。
(3)合理應用多媒體教學課件
那種以教師為中心、課堂為中心、書本為中心的教學模式已經不能適應現代課堂的需要,而多媒體教學課件能較好地將文字、圖像、聲音、動畫和視頻信息等眾多媒體的信息集于一體,給學生提供一個生動逼真、內容豐富、交互性好的人機界面,使學生的各個感官能夠同時接受到大量的教學信息和豐富的知識,能培養學生的想象能力、創新思維和創新意識。雖然計算機輔助教學帶來了許多新的變化,但多媒體只不過是學習和教學的-種工具,也不是所有的內容都適合應用多媒體,教師需要適時地講解難點和提醒學生在演示過程中注意觀察重點,并及時加以引導、啟發、歸納和總結。
(4)培養創新意識和創新能力
創新能力是21世紀從業者的基本要素。要從授課指導思想、學習環境、課程評估、學習氣氛等多種因素考慮,把課堂教育中的不同教學環節、教學方法、課外活動的作用結合起來,激發學生的創新動機和創新精神。教師應注意給學生營造不同智力要求又有挑戰性的問題情景,讓學生通過自己一系列思維的加工,發展自己的創新思維和能力;給學生以主動探究、自主學習的空間,通過各種途徑、形式搜集、整理資料,通過質疑、思考、論證、解決問題,得出結論;采用啟發式、討論式等多種教學類型和組織形式,注意激發學生多方面的思維,使其智力活動多樣化、豐富化;給學生以心理安全的教學氣氛,鼓勵和尊重學生的提出的各種問題和想法,讓學生知道他們的觀點是有價值的,并從因果關系上展開評價。
3.考核方法
考核方法主要表現在考核內容和考核形式兩個方面。在考核內容上盡量涉及先進制造技術的各個方面,知識覆蓋面寬,考核內容全面,同時要抓住重點,選擇那些廣泛應用于我國生產實際的先進制造技術,如數控技術、激光技術等。在考核形式上可以采取上課討論、平時查閱文獻、課后布置作業、實踐環節、小論文等多種形式,變考知識為考能力,按照一定比例權重來決定本課程的最終成績,這樣可以改變過去"一張試卷定終身"的局面。同時給學生在學習本課程時很大的自由度,鍛煉學生的查閱文獻、信息獲取,論文寫作、實踐和操作等方面的能力。另外,可以采用合適的方式讓學生對本課程進行評價,一方面對教師的教學方法、教學效果提出一些建設性的意見,以便教師根據反饋意見進行改進;同時可以根據課程評價內容反映學生對本課程的參與程度,將其作為考核學生的一種輔助方式。
三、小結
先進制造技術具有先進性、廣泛性、實用性、系統集成性和動態性等特點,是在傳統制造技術、信息技術、自動化技術、現代管理技術等相互滲透、融合而形成的?!断冗M制造技術》這門課程也要隨著先進制造技術的發展而與時俱進,從教學內容、教學方法、考核方法等方面進行改革。使課堂教學質量得到變革性的提高,從而培養出具備更強創新能力、綜合能力、能適應環境變化的高端技能型型人才。
參考文獻:
[1]賈晨輝,馬文鎖,任小中.先進制造技術課程教學方法研究[J].科技資訊,2009.
關鍵詞:機械制造技術;機械制造業;生產管理;制造設計;自動化裝備
中圖分類號:TH16 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2012)33-0018-03
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生整個過程的工程學科,并廣泛將電子學、信息科學、材料學、生物學、管理科學等最新科學成就融入其中,目的是提高產品的質量、效益和競爭力。
機械制造業為整個國民經濟提供技術裝備,其發展水平是國家工業化程度的主要標志之一。我國加入了WTO后,面對日益激烈的市場競爭環境,越來越多的制造企業開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術研究中。近年來,我國制造科學技術有了日新月異的變化和發展,但與先進的國家相比仍有一定差距,為了迎接挑戰,必須認清制造技術的發展趨勢,縮短與先進國家的差距,使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平。
1 現代機械制造技術的特征
1.1 面向工業應用的技術
隨著生活水平不斷提高,人們對各種產品的要求也越來越高,除了質量的要求外,人們慢慢地也開始追求產品的精美外觀,因此,現代化的各種制造技術,應該滿足人們對產品的最實際要求與效果,這無形中也促進了企業競爭實力的提升,進而促進了國家經濟實力的增長,從而提高了整個制造業的經濟效益與社會價值。
1.2 CAD/CAM的廣泛應用和開發
機械制造與電子技術、計算機技術的結合越來越緊密,計算機及其網絡技術的迅速發展,使機械技術、制造和理論計算融為一體。NC、CAD/CAM、工業機器人、柔性制造系統、計算機集成制造系統等已成為提高勞動生產率的強大手段,成為制造業現代化的標志。
1.3 設計與工藝一體化
隨著科學技術的迅速發展、社會需求的日益多樣化,更新換代加快、品種越來越多、批量越來越少。因此,小批量的生產在產品生產中已成為主流,出現了面向制造設計的并行工程(CE)和精良生產(LP)新技術,使設計與工藝一體化。隨著計算機的普及與網絡技術的迅速發展,設計與工藝一體化進程正在加速發展。
1.4 制造技術已成為系統
先進制造技術之所以具有強大的優越性,其根本原因在于它在利用傳統制造技術的同時,能不斷結合當今現代化的高新技術成果,這樣既避免了傳統制造技術的缺陷空白,又充分發揮了現代技術的能量流與信息流,使之成為一個完整的系統。
1.5 加強環境保護意識
生產者在生產的過程中,對環境的保護越來越重視,對一些可以再次利用的資源進行最大可能的回收,并加以利用,將資源的回收利用,這也是現代制造技術發展的重要方向。
2 現代機械制造技術的發展狀況
近年來,我國制造業不斷引進世界先進制造技術,并加大各領域的技術研究,形成了一定特色的制造新氣象,但是,對于高精尖端的領域,與歐美等一些工業發達國家相比,仍然存在很大一段差距,主要表現在如下幾個方面:
2.1 生產管理
工業發達強國在管理中廣泛采用計算機技術,推出了準時生產(JIT)、精益生產(LP)、敏捷制造(AM)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展。我國多數小型企業卻采用經驗管理方法,只有少數大型企業采用了計算機輔助管理技術。
2.2 制造設計
隨著計算機輔助設計(CAD/CAM)的興起,世界各工業發達國家抓緊有利時機,不斷將該技術引用其中,并能做到對設計數據和規則進行定期更新與處理。我國對CAD/CAM技術的應用卻不是很普遍,且該領域的人才較為緊缺。
2.3 自動化裝備
目前制造業正在從以機器為特征的傳統技術時代向著以信息為特征的系統技術時代邁進,進入了一個能夠增強企業在不可預見的多變環境中生存能力的全球化敏捷制造階段,世界各國十分重視發展先進制造與自動化技術,許多工業國家應用先進制造與自動化技術實現了設計、制造和經營的一體化,加強了在國際市場的壟斷地位,而我國在這一方面卻顯得非常的薄弱。
2.4 制造工藝方面
精細加工、微細加工、微型機械和微米納米技術、高精密加工技術、超塑激光加工技術、電磁加工技術以及復合加工技術等新型加工方法在工業發達國家應用較廣泛。而我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
3 我國機械制造先進技術的發展趨勢
現代制造技術是在保留傳統制造工藝積極要素的同時,不斷融入當今最新的研究發展技術而成,并在產品生產的所有領域及過程中廣泛滲透。
3.1 智能工程化
人類和智能機械共同組成人機一體化,形成智能系統,該系統在制造過程中能進行如構思、分析、判斷、推理、決策等智能活動。智能系統中,“智能”主要體現于系統具有極好的“柔”特性。在設計和制造中,采用模塊化,使其具有較大柔性。
3.2 自動技術化
自動化技術在制造系統中主要表現在集成技術、系統技術、柔性制造技術、人機一體化等各個方面,自動化技術向高科技方向縱深是制造業的發展趨勢所在。
3.3 虛擬技術化
虛擬技術在制造過程中可模擬和檢驗產品生產過程。為優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和成本最低標,并檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,需進行生產過程計劃、管理、調度、供應鏈及物流設計的仿真,以預知設計與生產中可能出現的缺陷和錯誤。
3.4 綠色環保化
在設計、工藝、生產過程、包裝等各個生產過程中進行綠色管理,產出綠色產品,產品在使用完后還可進行回收利用。通過綠色制造技術能使原材料和能源的利用效率達到最高,最大限度地減少制造對環境的負面影響。
3.5 全球一體化
自從加入WTO,世界各國之間的距離變得越來越小了,全球之間的貿易往來更加密切,世界是一個大工廠,全球一體化的進程日益加快。網絡通訊技術的迅猛發展,更是加速了各國企業之間的交流與合作,從而產生更激烈的競爭,這樣一種發展的模式有力地促進了國際市場間的競爭。
4 結語
在激烈的國際競爭環境中,一個國家科技發展水平的高低,制造業在其中起到了關鍵的衡量作用。我國正處于改革的轉型期,有相當的前沿科學技術還沒有自己的知識產權,制造水平也非常薄弱,需要不斷地攻堅克難。只有把握住世界先進制造技術的發展潮流,順應改革的步伐,將其放在戰略優先的高度,加大投入,這樣才能縮短與先進工業國家的距離,才能在世界的競爭場上占有一席
之地。
參考文獻
[1] 馬曉春.我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2003,(3):23-24.
[2] 董艷秋.現代機械制造技術及其發展趨勢[J].煤炭技術,2006,(11).
關鍵詞:機械制造技術現狀及特點發展趨勢
中圖分類號: TD406 文獻標識碼: A
我國目前正處于經濟發展的關鍵時期,但作為科技發展的重要產業一一一一機械制造技術卻是我們的薄弱環節。為了跟上先進制造技術的世界潮流,我們只有將其放在優先的地位,井以足夠的力量子以實施,才能盡快縮小與發達國家之間的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
1我國機械制造技術發展的現狀
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、維修服務及回收再生的全過程的工程學科,是以提高產品質量、經濟效益、產品競爭力為目標,包含物質流,信息流和能量流的完整的系統工程。
在20世紀70年代以前,生產產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會
有相同功能的產品跟著上市。20世紀80年代后,隨著國家改革開放的推進和市場全球化
的進一步發展,市場競年變得越來越激烈。
到20世紀90年代初,隨著CIMS技術的大力推廣應用,包括有CIMS實驗工程中心
和開放7個開放實驗室在內的研究環境已建成。在全國范圍內,部署了CIMS的若干研究項目,諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統結構與發展戰略,CIMS總體與集成技術、產品設計自動化、工藝沒計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統,質量保證技術、網絡與數據庫技術以及系統理論和方法等均取得了豐碩成果,獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業和絕大部分中小型機械制造企業主要限于CAD和管理信息系統,底層基礎自動化還十分薄弱,數控機床由于編程復雜,還沒有真正發揮作用。因此,與工業發達國家相比,我國的制造業仍然存在一個階段性的整體上的差距。
目前,我國已加入WT0,機械制造業面臨著巨大的挑戰與新的機遇。因此,我國機
械制造業不能單純的沿著20世紀的以凸輪及其機構為基礎、采用專片j機床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產線一一一剛性自動化發展,而是要進行全面拓展,面向五化發展,即全球化、網絡化、虛擬化、自動化、綠色化。
2機械制造技術的特點
隨著科學技術的發展,現代機械制造技術呈現如下特點:
2.1機械剎造技術是一項系統工程
先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它是不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
2 2機械制造技術是一項綜合性技術
先進制技術應用的目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。因此,它并不限于制造過程本身,它涉及產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
2 3機械制造技術是市場競爭要素的統一體
市場競爭的核心是如何提高生產率。隨著市場全球化的進一步發展,20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時閘、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
2 4機械制造技術是一項世界性技術
20世紀80年代以來,隨著全球市場的形成,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭
奪市場,傾銷產品,輸出資本,便得市場競爭變得越來越激烈。為適應這種激烈的市場競爭,一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。同時,機械制造技術是面向21世紀的技術,應與現代高新技術相結合,應是有明確范疇的新技術領域。
3我國機械制造技術的發展趨勢
先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,井滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。
20世紀80年代,隨著掃描顯微鏡的發明和使用,人類認識世界和改造世界的能力進入納米時代。納米技術是指實現納米級精度,是一種在納米尺度上研究原子和分子結構、物質特性及相互作用與運動、并運用這種技術為人類服務的高新技術,納米技術對制造業產生了很大的影響,其應用范圍將非常廣泛,包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術和納米測量技術等。
超精密加工的加工精度在2000年就已達到納米級.在21世紀初開發的分子束生長技術、離子注入技術和材料合成、掃描隧道工程(STE)可使加工精度達到0.0003~0.0001υm,現在精密工程正向其終極目標――原子級精度的加工逼近,也就是說,可以傲到移動原子級別的加工。
現代機械制造技術的發展主要表現在兩個方向上:一是精密工程技術,以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表,將進入微型機械電子技術和微型機器人的時代;二是機械制造的高度自動化,以CIMS和敏捷制造等的進一步發展為代表。
3 1精密成形制造技術技術包括鑄造、焊接、塑性加工等
精密成形技術包括:精密鑄造(濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯)、精密鍛壓(冷濕精密成形、精密沖裁)、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。
3.2無切削液加工主要應用領域是機械加
工行業,無切削液加工簡化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題,如廢液排放和回收等
3 3快速原型零件制造技術(RPM),其設計
突破了傳統加工技術所采用的材料去除的原則,而采用添加、累積的原理。其代表性技術有分層實體制造(LOM).熔化沉積制造(FDM)等
由于以上工藝和技術不僅減少了原材料和能源的耗用量,縮短了開發周期,減少了成本,而且有些工藝的改進對環境起到保護作用,因此被稱為綠色制造工藝。綠色制造是人類社會可持續發展在制造業中的體現。這一切除了工藝革新外,還必須依靠信息技術,通過計算機的模擬、仿真,才能實現。
羅洪輝
(陜西法士特齒輪有限責任公司 陜西 西安 710077)
摘要:機械制造業是制造業的核心,是為國民經濟各部門提供各種技術裝備的工業部門,其生產能力和發展水平不僅決定相關產業的質量和競爭力的高低,而且成為傳統產業借以實現產業升級的基礎和根本手段。本文就機械制造技術的特點進行分析,重點對現代機械制造技術的發展趨勢進行詳細的闡述。
關鍵詞:現代機械;制造技術;發展趨勢
一、機械制造技術的特點
1、機械制造技術是一個系統工程。先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
2、機械制造技術是一個綜合性技術。先進制造技術應用的目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。因此,它并不限于制造過程本身,它涉及產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業的綜合經濟效益和社會 效益。
3、機械制造技術是市場競爭要素的統一體。市場競爭的核心是如何提高生產率。隨著市場全球化的進一步發展,20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
4、機械制造技術是一個世界性技術。20世紀80年代以來,隨著全球市場的形成,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,為適應這種激烈的市場競爭,一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。同時,機械制造技術是面向21世紀的技術,應與現代高新技術相結合,應是有明確范疇的新的技術領域。
二、我國機械制造工業的現狀與形勢
作為國民經濟的支柱產業,中國機械制造業經過幾十年的努力已經具有相當的規模,積累了大量的技術和經驗。近年來我國機械工業獲得迅速發展,中國制造業規模已達世界第四位,僅次于美國、日本和德國。
中國的制造業大而不強,中國是制造大國而不是制造強國。例如鋼鐵年產量超過2億噸,我們大量出口低價鋼材而進口高附加值的合金鋼。機床也是出口價的簡單機床,而進口昂貴的數控和精密機床。中國制造業的勞動生產率,僅是美國的1/25,日本的1/26。中國很多機械產品價雖,而質量也低,突出的例子,如鉆頭,價格是國外的1/10,而壽命也是國外的1/10。在世界企業的500強中,中國的制造業僅有兩家。中國不僅不是一個制造強國,而且是一個制造水平很低的國家。只是由于中國勞動力工資很低,因而在中國大量生產的只是勞動密集型產品,而高水平高質量的產品,如精密和數控機床,飛機,精密儀器,精密微電子設備,還都需要大量進口,一些重要精密尖端產品還自己不能生產,受制于外國。
中國制造工業存在的問題主要有:機械工業產品落后,國外已是新的機電一體化產品,并且產品不斷更新,而我國生產的往往是老的產品,產品更新很慢;不掌握產品核心技術,引進的機電產品很多使用外國的專利,核心技術沒有自己的知識產權;機床裝備數量雖多,但設備總體構成十分落后;制造技術落后,制造技術工藝落后,加工度低,工作效率和生產效率低;生產周期長,新產品試制周期長,流動資金占用多;管理落后,非生產人員比例大;研究費用及人力投入少,技術創新少。
三、現代機械制造技術的發展趨勢
現代先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。隨著宇航、電子、激光等現代科學技術的發展,對機械加工技術提出了越來越高的要求?,F代機械制造技術的發展主要表現在兩個方向上:一是精密工程技術,以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表,將步入微型機械電子技術和微型機器人的時代;二是機械制造的高度自動化,以CIMS和敏捷制造等的進一步發展為代表。具體來說,現代機械制造技術的發展趨勢有:
1、精密制造技術。精密制造技術包括精密加工和超精密加工技術、微細加工和超微細加工技術、微型機械等。精密加工和超精密加工的主要方法是精密切削和精密磨削技術等,其加工精度已由微米級(μm)向納米級(nm)發展。目前,已研制成功納米管、極小的微電機系統、微型機器人等。在精密制造技術中,納米技術是目前最先進的技術,它對于21世紀科學的發展提供了一個新的技術基礎。微細加工和超微細加工是一種特殊的精密加工,不僅精度高,而且尺寸十分微小,其主要工藝方法是光刻(蝕)、沉淀、擴散、離子注入等。微型機械是機械技術和電子技術在納米級水平上相融合的產物,它將是21世紀的核心技術。
2、制造系統的自動化、柔性化、集成化和智能化?,F代制造技術的發展,使高質量和高效率成為可能。現代制造系統的發展是:NC(數控)FMS(柔性制造系統)CIMS(計算機集成制造系統)IMS(智能制造系統)。計算機集成制造系統是一個工廠全盤集成制造系統,它借助計算機將經營決策、產品設計、生產準備、零件加工、產品裝配、檢查和銷售等各個自動化子系統有機地綜合集成起來,成為高效益、高柔韌性自動化、智能化的生產系統。先進工業國的柔性制造系統已相當廣泛。我國起步晚,但數控技術和柔性制造技術也已得到較廣泛的應用。CIMS(計算機集成制造系統)的研究已取得了相當的成就,并開始在全國進行試點、推廣,取得了良好的效果和效益。
3、特種加工技術。隨著社會發展的需要,很多機械設備都有高溫、高壓、高速和高精度的要求,因而不斷產用了一些新材料來制造零件,如淬火鋼、耐熱合金、硬質合金、硅、鍺、寶石和金剛石等難加工材料。同時很多零件的形狀也越來越復雜,如小孔、深孔、型孔、窄縫、彎孔和型腔等。用通常的金屬切削加工方法來加工這些零件已十分困難,有的就無法加工。這就需要探索新的加工工藝方法;特種加工技術是一種直接利用電能、熱能、光能、化學能、聲能、電化學能來進行加工的方法。它可以加工高強度、高硬度、高脆性、耐高溫等難切削材料,以及精密細小和復雜形狀的零件。
四、結束語
綜上所述,只有緊緊把握現代機械制造技術的發展潮流,積極鼓勵自主創新,掌握核心技術產權,加快調整產業結構,才能使我國從制造大國邁向制造強國,從而為我國的國民經濟的穩定、安全、高效發展提供保證。
參考文獻:
1.王西洋 《現代制造技術》 國防工業出版社 2009
【關鍵詞】機械制造 技術特點 發展方向
我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
一、我國機械制造技術發展的現狀分析
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。
20世紀70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。20世紀80年代以后,隨著市場全球化的進一步發展,市場競爭變得越來越激烈。
20世紀90年代初,隨著CIMS技術的大力推廣應用,包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環境已建成。在全國范圍內,部署了CIMS的若干研究項目,諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統結構與發展戰略,CIMS總體與集成技術、產品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統、質量保證技術、網絡與數據庫技術以及系統理論和方法等均取得了豐碩成果,獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業和絕大部分中小型機械制造企業主要限于CAD和管理信息系統,底層基礎自動化還十分薄弱,數控機床由于編程復雜,還沒有真正發揮作用。因此,與工業發達國家相比,我國的制造業仍然存在一個階段性的整體上的差距。
目前,我國已加入WTO,機械制造業面臨著巨大的挑戰與新的機遇。因此,我國機械制造業不能單純的沿著20世紀凸輪及其機構為基礎采用專用機床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產線——剛性自動化發展。而是要全面拓展,面向五化發展,即全球化、網絡化、虛擬化、自動化、綠色化。
二、機械制造技術的特點
做好基礎自動化的工作仍是我國制造企業一項十分緊迫而艱巨的任務。但加工中心無論是數量還是利用率都很低??删幊炭刂破鞯氖褂貌⒉黄占?,工業機器人的應用還很有限。因此,我們要立足于我國的實際情況,在看到國際上制造業發展趨勢的同時扎扎實實地做好基礎工作。
1.機械制造技術是一個系統工程
先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
2.機械制造技術是一個綜合性技術
先進制造技術應用的目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。因此,它并不限于制造過程本身,它涉及產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
3.機械制造技術是市場競爭要素的統一體
市場競爭的核心是如何提高生產率。隨著市場全球化的進一步發展,20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
4.機械制造技術是一個世界性技術
20世紀80年代以來,隨著全球市場的形成,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,傾銷產品,輸出資本,使得市場競爭變得越來越激烈,為適應這種激烈的市場競爭,一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。同時,機械制造技術是面向21世紀的技術,應與現代高新技術相結合,應是有明確范疇的新的技術領域。
三、我國機械制造技術的發展方向
先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。
20世紀80年代,隨著掃描顯微鏡的發明和使用,人類認識世界和改造世界的能力進入納米尺度,納米技術是指實現納米級精度,是一種在納米尺度上研究原子和分子結構,物質特性及相互作用與運動,并運用這種技術為人類服務的高新技術,納米技術對制造業產生了很大的影響,其應用范圍將非常廣泛,包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術和納米測量技術等。
超精密加工的加工精度在2000年已達到納米級,在21世紀初開發的分子束生長技術、離子注入技術和材料合成、掃描隧道工程(STE)可使加工精度達到0.0003~0.0001μm,現在精密工程正向其終極目標——原子級精度的加工逼近,也就是說,可以做到移動原子級別的加工。
現代機械制造技術的發展主要表現在兩個方向上:一是精密工程技術,以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表,將進入微型機械電子技術和微型機器人的時代;二是機械制造的高度自動化,以CIMS和敏捷制造等的進一步發展為代表。
1.精密成形技術成形制造技術包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術包括:精密鑄造(濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯)、精密鍛壓(冷濕精密成形、精密沖裁)、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。
2.無切削液加工無切削液加工的主要應用領域是機械加工行業,無切削液加工簡化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題,如廢液排放和回收等等。
3.快速成形技術快速原型零件制造技術(RPM),其設計突破了傳統加工技術所采用的材料去除的原則,而采用添加、累積的原理。其代表性技術有分層實體制造(LOM),熔化沉積制造(FDM)等等。
由于以上工藝和技術不僅減少了原材料和能源的耗用量或縮短了開發周期、減少了成本,而且有些工藝的改進對環境起到保護作用,因此被稱為綠色制造工藝。綠色制造是人類社會可持續發展在制造業中的體現。這一切除了工藝革新外,還必須依靠信息技術,通過計算機的模擬、仿真,才能實現。
四、結論
現代制造技術是現代技術和工業創新的集成,是國家制造業的水平的主要標志,也是國家工業的基礎和支柱。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。因此,我們應抓住機遇,了解我國機械制造技術的發展現狀,把握現代機械制造技術的發展趨勢,使我國現代制造業與世界發達國家站在同一起跑線上。
參考文獻
[1]馬曉春.我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2002,(3).
【關鍵詞】先進制造技術;特點;發展趨勢
隨著計算機技術、自動化控制技術和現代科學技術的高速發展及交叉融合,產生了要求高精度、高速度、多功能、復合型、安全環保、智能化的先進制造技術理念,與傳統的機械制造技術相比,先進制造技術是綜合了機械制造技術、計算機技術、電子技術、智能技術、網絡技術等先進技術的總稱。
一、先進制造技術的特點
1.先進制造技術涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,它的目的是提高制造業的綜合經濟效益和社會效益,是面向工業應用的技術。
2.先進制造技術強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流,是生產過程的系統工程。
3.80年代以來,隨著全球市場競爭越來越激烈,先進制造技術要求具有世界先進水平,它的競爭已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的競爭,因此它是面向全球競爭的技術。
4.先進制造技術的最新發展階段保持了過去制造技術的有效要素,同時吸收各種高新技術成果,滲透到產品生產的所有領域及其全部過程,從而形成了一個完整的技術群,具有面向21世紀新的技術領域。
二、先進制造技術發展方向
近年來,計算機技術、自動控制理論、數控技術、機器人、CAD/CAM技術、CIM技術以及網絡通信技術等在內的信息自動化技術的迅猛發展,為先進制造技術的發展和應用提供了日益增多的高效能手段。
(一)工業應用的技術,機械、電子、信息、材料及能源技術成果,綜合應用于制造過程。
1.數控技術(Numerical Control),簡稱數控(NC),是用數字量及字符作為加工的指令,實現自動控制的技術。目前數控一般采用通用或專用計算機實現數字程序控制,因此也稱為計算機數控技術(Computer Numerical Control),簡稱CNC,數控技術在國外一般都稱為CNC。數控技術的核心是數字控制技術,用計算機來對輸入的指令進行存儲、譯碼、計算、邏輯運算,并將處理的信息轉換為相應的控制信號,控制運動精度較高的驅動元件,使之按編程人員設定的運動軌跡來高效加工,從而徹底克服了傳統機械加工的缺點。
2.計算機輔助設計與制造(CAD/CAM),是計算機輔助設計(Computer Aided Design)簡稱CAD,與計算機輔助制造(Computer Aided Manufacturing)簡稱CAM相結合而組成的系統,依托強大軟件來完成產品設計中的建模、解算、分析、虛擬模擬、加工模擬、制圖、數控編程、編制工藝文件等工作。
3.特種加工技術,傳統機械切削加工的本質為:刀具材料比工件更硬,用機械能把工件上多余的材料切除,零件的形狀由機床的成型運動產生。但是,隨著生產發展和科學實驗的需要,很多工業部門,要求尖端科學技術產品向高精度、高速度、耐高溫、小型化和結構復雜化等方向發展。尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求越來越高,工件材料越來越硬,加工表面越來越復雜,傳統的加工方法已不能滿足生產的需要,人們探索利用電、磁、聲、光、化學等能量或將多種能量組合施加在工件的被加工部位,實現材料去除、變形、改變性能或被鍍覆等非傳統加工方法,這些方法統稱為特種加工。
(二)制造業綜合自動化,信息技術、自動化技術、現代企業管理技術的有機結合。
1.機器人技術,計算機控制的可再編程的多功能操作器,又稱工業機器人。它能在三維空間內完成多種操作。機器人技術綜合了計算機、控制論、機構學、信息、傳感技術、人工智能和仿生學等多學科而形成的高新技術。
目前機器人大致分為兩大種,工業機器人(或稱機械手)是機器人的一種,它是由關節元件、末端執行器、機身和控制裝置所組成,具有類似人的動作的功能;另一種由于安裝有感覺元件和遙感元件,分析計算機及行走裝置,具有感覺、觸覺、分析、判斷、決策和行走的功能而稱為智能機器人。
2.成組技術,人們用大批量生產的組織形式以高效的生產設備、高效的工藝技術去制造單件小批的零件,降低生產成本,成組技術(Group Technology簡稱GT)就應運而生。成組技術就是應用相似性原理,在多品種產品的生產中將相似零件組織在一起進行生產,使組內零件近似為原來的單一品種的大批量,或者變單件、小批生產為批量生產,按照批量生產的生產組織、管理技術來進行生產。
3.柔性制造系統(FMS-Flexible Manufacturing System),是以計算機為控制中心實現自動完成工件的加工、裝卸、運輸、管理的系統。它具有在線編程、在線監測、修復、自動轉換加工產品品種的功能。一個柔性制造系統概括為以下三部分組成,即:加工系統、物料儲運系統和計算機控制的信息流系統。
柔性制造系統具有:高柔性,在線編程使計算機響應進行控制高自動化設備工作;高效率,合理控制設備的切削用量實現高效加工,減小輔助時間和準備、終結時間;高度自動化,工件的加工、裝配、檢驗、搬運、倉庫存取完全由自動化程度高的設備來完成;柔性化生產大大減少操作人員、機床數目,提高機床利用率,縮短生產周期、降低產品成本、降低庫存、減少流動資金、縮短資金流動周期,因此可取得較高的綜合經濟效益。
三、系統管理技術,制造業綜合自動化、過程工業綜合自動化、系統技術等綜合應用于制造全過程,實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,獲得理想技術經濟效果
1.并行工程(Concurrent Engineering),簡稱(CE)是對產品及其設計過程和制造過程進行并行、集成設計的一種系統化工作模式,這種模式使產品開發人員從一開始就考慮到從概念形成到產品報廢的全生產周期中的所有因素,包括加工的質量、成本、進度和產品的技術性能及使用性能需求等,減少加工制造中可能出現的問題,加速產品開發過程,縮短開發周期。并行工程的最大特點是利用計算機的仿真技術,用上、下游共同決策方式,在計算機上進行產品整個生命周期各個階段的設計。
2.虛擬制造(Virtual Manufacturing),簡稱(VM)利用計算機技術、建模技術、信息處理技術、仿真技術對現實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真模擬,以發現設計或制造中出現的問題,在產品實際生產前就改進完成,省略了產品的開發研制階段,達到降低設計和生產成本,縮短產品開發周期,增強產品競爭力的目的。
3.計算機集成制造系統(Computer Integrated Manufacturing Systen),簡稱(CIMS)是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎之上,通過計算機網絡及數據庫,將分散的自動化系統有機的集成起來,完成從原材料采購到產品銷售的一系列生產過程的高效益、高柔性的先進制造系統。系統包含技術應用系統:工程設計與制造系統、管理信息系統、制造自動化系統、質量保證系統和支撐系統:數據庫系統、通訊網絡保障系統。
現階段我國先進制造技術與先進國家相比還有一定的差距,但隨著國家對先進制造技術加大扶持力度,我國制造技術會更加進步。
參考文獻
[1]韓秋實.機械制造技術基礎[M].機械工業出版社,2006
關鍵詞:機械設計;機械制造;經濟發展
中圖分類號:TQ171文獻標識碼: A
引言
機械設計制造技術對促進我國機械制造業發展有著重要作用,可以保證我國機械設計制造技術在新時期可以滿足社會與經濟發展要求,同時也可以確保通過卓越計劃可以保證我國機械設計制造技術水平,可以讓我國機械產品設計制造水平保持在國際領先行列。機械設計制造技術在實際運用中表現出工程性、綜合性、統一性以及全球性等特點,這要求我國高等院校教育在針對機械設計制造高端人才培養中,要結合我國機械設計制造技術發展方向與趨勢進行定向培養,這樣才能確保我國機械設計制造技術可以更好的服務于社會發展。
1、機械設計的技術分析
1.1機械設計的初期計劃
設計分析機械設計要進行初期的計劃設計,其在工作方面和計算機軟件的設計需求分析比較類似,在設計之前要對機器設計的要求進行調查和分析,在分析要求的過程中,對機器應該具備的功能也要進行掌握。以此作為機械設計的基礎,然后在設計以及制造過程中要對相應的約束條件進行規定。
1.2機械設計中設計方案分析
機械設計中方案是設計的精髓,對一個設計的成敗至關重要。在方案設計階段,要解決許多問題,包括理論知識與實際操作間的脫節,設計各環節中的處理、調控與更新,機械產品的最終形態,檢驗者對機械的認識、開發與創新等,這是為以后機械設計和制造以及運用等服務。在設計方案時,要依據設計的理論及規范等一系列要求,首先設計好機械的基本構架及活動方法,其次是設計和選取零部件,最后是設計制作工程制作圖,并且對做好的設計做一個初步檢查。
1.3機械設計的主要技術設計分析
機械設計中,對技術層面的要求最為嚴格,在這個階段要對設計圖紙進行校對,同時,要對圖紙進行計算,對設計總圖和部分草圖要進行對比和核對分析。在機械設計方面對每個部分都要進行設計,設計時要進行非常嚴格的核對,不能出現疏漏的情況,同時,在校對方面也要保證質量。對要進行產品生產的機械,在設計時,要根據產品進行定型設計。
1.4機械設計的發展趨勢與前景分析
隨著社會的進步和科學技術的高速發展,現代機械產品對機械設計在技術方面的要求向著模塊化、智能化、系統化并依據產品的特性設計等方向發展。總的來說,現代機械設計的發展趨勢有以下幾個:一是更加注重綠色的設計理念,節能環保的意識逐漸深入人心,對機械產品的要求也是以綠色化和智能化為主,合理地使用資源,追求對資源的多重使用;二是越來越優良的功能,在設計機械產品時,要多多使用動態設計、補償設計、控制設計技術和防腐設計等技術來提升設計產品功能的優良性;三是更加注重市場競爭的影響,設計產品的最終目的是使產品在投放市場時能夠取得很好的競爭優勢,所以要利用降低成本、產品的技術創新、智能設計以及仿真設計等競爭優勢的技術設計來使產品更加符合市場的需求。
2、機械制造的技術分析
機械制造技術水平的高低直接影響機械產品質量,因此加強這方面的研究,不斷提高機械制造技術水平,對增強國家工業實力具有重要推動作用。機械制造技術既包括刨、磨、鉆、銑、焊、搪等技術,又包括車床、銑床、刨床、磨床、鉆床等。另外,隨著科技的發展精密磨床、精密車床、精密絲杠車等設備的出現,進一步提高了機械制造水平。
2.1制造技術的現狀
當前各國都已認識到先進制造技術的重要性,為提升國家綜合能力都在技術發展方面給出了巨大的扶持,都在技術研究方面投入精力,重視技術人才培養。而全球化的浪潮下,各國綜合實力的競爭極大依靠科研技術的競爭。企業為提升競爭力,加快制造技術到產品的轉換,多元化的先進制造技術格局正在形成,諸如數控系統投入制造過程中,正是各個先進技術轉化為生產能力的體現。同時,由于我國先進制造技術起步晚,先進技術與外國距離較大,需要進一步的發展以縮小與外國的差距。需要在下一步工作中加大先進技術的應用到機械制造中,同時由于機械制造的發展正是機械制造工藝中的重要部分。先進制造技術的革新為制造機械的更新提供依據,而機械制造工藝同時是制造技術的體現,其又會為制造技術的發展提供動力。
2.2機械制造技術的特點分析
先進的機械制造技術要符合當代技術發展要求,在機械設計方面要更加具備當代的特點。傳統的機械設計在應用過程中出現了越來越不能滿足現代機械產品需求的情況,雖然其在制造技術方面在不斷的更新,同時,使用的設備也在不斷的更換,但是,在原有基礎上要不斷的更新技術,對先進的技術進行利用,作為其發展的基礎。市場經濟不斷發展過程中,機械制造技術要做到能夠適應經濟的發展。工業發展過程中對各方面都提出了新的要求,近年來,工業發展速度非常快,而且在不斷的融入新的技術體系。工業生產過程中對計算機技術以及信息技術進行了很好的融合,為了更好的提高生產效率,應該對機械制造技術進行革新。提高生產效率滿足客戶的需要,能夠提高市場占有率。先進的機械制造技術在技術范圍上要進行擴大,同時,在生產加工方面要不斷的發展。
2.3主要的機械制造工藝
當代機械制造的技術覆蓋范圍非常廣,包括焊、鉗等。而現代機械制造的焊接技術主要有:埋弧焊焊接技術,即在焊劑表層下靠燃燒電弧來完成焊接的焊接技術;電阻焊焊接技術是指將待焊接的物體牢牢壓在正負兩極之間,再接上電源,依靠電流經過被焊接物表面以及周邊能夠發熱的效應,將其熔化,使它和金屬融為一體的壓力焊接工藝;螺柱焊焊接技術,就是使螺柱的一端和管件或板件的表面緊緊連接在一起;攪拌摩擦焊焊接技術就是在焊接時,除了焊接用的攪拌頭,其余焊接消耗性材料如焊劑、焊絲等都舍棄的焊接工藝;氣體保護焊焊接技術,即用電弧來發熱的焊接技術。
2.4我國機械制造技術的發展方向分析
(1)機械制造的管理。計算機管理制度對于機械制造業而言,是一種未來發展的方向。組織體制與生產模式的更新發展,營造出最新的JIT、AM、LP以及CE等管理理念。在我國,這種管理機制還是比較匱乏的,只有很少的機械制造企業進行這樣的管理。因此,我國應該加強機械制造的管理機制。(2)機械制造的設計。工業發達國家都會采用先進的設計方法,并且不斷更新設計數據。尤其是計算機輔助軟件的應用-CAD技術的應用,讓更多企業開始了無圖紙的機械制造。然而,在我國,則缺乏這種先進的計算機軟件技術,或者是這樣的技術應用并不廣泛。因此,在這一技術層面上,我國需要努力與發展。(3)機械制造的工藝分析。機械制造以高精度、高精細加工作為其發展的趨勢。最新的技術,如微型加工、納米加工技術、激光加工技術、電磁加工技術等等。這些技術都屬于高端的加工技術,在工業發達的國家,這些技術應用較為廣泛。
結束語
時代在不斷的發展,在這個過程中,機械設計也要做到能夠和時展潮流進行適應,其中,綠色設計理念是其中最重要的設計理念,實現了對資源的合理利用。機械設計要更加的詳細和細致,在生產設備以及安全程序方面都要進行重視,這樣才能保證產品設計符合要求。機械設計在技術層面要進行不斷的提高,機械制造的前提,只有保證設計方面的優良性,機械產品在質量以及性能方面才能進行保證。
參考文獻
[1]汪雷.機械設計與機械制造技術分析[J].企業技術開發,2013,Z3:7-8.