浅谈现代制造业中的先进制造技术

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浅谈现代制造业中的先进制造技术313品术一句中iIl;t1>..叶模幸.t-.'lt.浅谈现代制造业申的先遏制造技术。~/杜拉主[摘要]随着现代科学技术尤其是航空航天工业的迅猛发展，对机械制造业的挑战日益严重。本文通过简单介绍机械制造业的发展现状，着重论述了21世纪现代制造业发展的几种先进制造技术的特点及发展趋势。[关键词]机械制造业先进制造技术现状发展趋势机械制造业是国民经济最重要的基础产业，而机械制造技术的生产组织模式和制造模式，因此，敏捷制造是信息时代最有竞争力不断创新则是机械工业发展的技术基础和动力。我国机械制造水平的生产模式，它在全球化的市场竞争中能以最短的交货期、最经济与发达国家相比还处于落后阶段，根本原因在于管理思想和管理模的方式，按用户需求生产出用户满意的具有竞争力的产品。式的落后以及信息技术应用的落后。随着科学技术的进步以及新的三、绿色制造(GreenManufacturing)管理思想、管理模式和生产模式的引进，近年来，先进制造技术在机绿色制造又称环境意识制造(EnvironmentallyConsciousManufac??械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深人。那么，到底什么是先turing) ，面向环境的制造(MF町等。绿色制造是一个综合考虑环境影进制造技术呢?目前比较普遍的一种理解就是:先进制造技术是制响和资源效率的现代制造模式，主要是通过绿色生产过程(绿色设造业不断吸收信怠技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理)生产出绿产品设计、加工、检测、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。程的制造技术的总称。也就是说，先进创造技术是制造业为了提高也就是说绿色制造的目标就是使得产品从设计、制造、包装、运输、竞争力以适应时代的要求而形成的一个高新技术群，经过发展，已使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最形成了完整的体系结构。并且先进制造技术的应用领域也非常广小，资源效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。泛，主要包括机械、电子、食品、化工、轻工、纺织等。绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业的现将21世纪现代制造业中的几种先进制造技术介绍如下:体现，也是未来制造业自动化系统必须考虑的重要问题。目前绿色-、柔性制造系统(FMS)制造技术有以下几个方面:柔性制造系统FMS(FlexibleManufacturingSystem)是由数控加工(1)精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工设备，物料运储装置，计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它等。包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产的变化迅速进行调(2)元切削液加工无切削液加工的主要应用领城是机械加工整，适用于多品种中、小批量生产。主要由加工子系统、物料储运子行业，元切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来系统、运行控制子系统、刀具子系统、质量检测及监控子系五部分组的一系列问题，如废液排放和回收等等。成，其中，加工子系统是FMS的基本制造单元，由CNC机床、FMC(3)快速成形技术快速原型零件制造技术(RPM)，其设计突及工具等组成，物料储运子系统包括自动化仓库、中央刀具库、元人破了传统加工技术所采用的材料去除的原则，而采用添加、累积的运输小车、输送带及搬运机器人。主要用来搬运物料。原理。其代表性技术有分层实体制造(1ρ M)，熔化沉积制造(FDM)运行控制子系统主要接收来自工厂或车间主计算机的指令并等等。对整个FMS实行监控，实现内部通信传递，对每一个标准的数控机四、鼓控技术(NC)床或制造单元的加工实行控制，对夹具及刀具等实行集中管理和控数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技制，协调各控制装置之间的动作。另外，该子系统还要实现单元层信术，其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加息流故障诊断与处理，实时动态监控系统状态变化。工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;刀具子系统包括刀具室存储装置、对刀仪、刀具搬运装置、刀(6)软件技术等等。数控技术自20世纪中叶创立以来，实现了人与机具组装装置及刀具控制管理计算机子系统等。主要涉及刀具的订器设备之间的信息交流，给机械制造业带来了革命性的变化，把传统购、计划、准备、存储及管理。制造业推进到了信息化制造时代，是现代工业实现自动化、柔性化、质量检测及监控子系统，实现在线和离线质量检测和监控。一集成化生产的基础和核心，是一种知识密集型和资金密集型的技般包括三坐标测量机、测量机器人等。术，被国家列入;十五;期间重点发展的前沿技术。它不仅是提高产二、敏撞制造(AgileManufacturing)品质量和劳动生产率必不可少的物质手段，而且是现代各种新兴技敏捷创造又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等，它是将柔性术或尖端技术得以生存和发展的;使能技术;。以数控技术为基础的生产技术、熟练掌握生产技能和i有知识的劳动力与促进企业内部和相关产业是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要企业之间相互合作的灵活管理集成在一起，通过所建立的共同基础基础性产业，其技术水平的高低已成为衡量一个国家工业现代化水结构，对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响平的重要标志。应。因此，市场的快速响应是敏捷制造的核心。五、虚拟制造(Virtualmanufacturing) 敏捷制造的基本原理是采用标准化和专业化的计算机网络和虚拟制造，是虚拟现实(Virtualr，阻lity)技术在机械制造中的应用。信息集成基础结构，以分布式结构连接各类企业，构成虚拟制造环虚拟现实技术是借助于多媒体计算机的声像技术及先进的传感技境，以竞争合作为原则，在虚拟制造环统内动态选择合作伙伴，并通术，面向产品的结构和性能分析技术，虚构一种场景，给人以身l临其过组成虚拟企业来适应持续多变、无法预料的市场变化。境的;真实;感受。它以计算机仿真、智能推理和预测为基础，以真实敏捷制造的核心是虚拟公司，虚拟公司映射为虚拟制造系统，的产品模型和工艺信息，驱动虚拟的;制造设备加工;出虚拟的、虚拟制造系统是敏捷制造的关键。敏捷制造是一种战略决策，它能却贴近现实的;产品并通过先进传感技术和声像技术，构成先进??使各合作伙伴既保证各自的利益，又能获得共同利益的一种全新的的人机界面，从而将一个;看得见、摸得着;的虚拟;产品;呈现于人?????????-97一????????????????????????????????????????????????恤????????????????????????????????????????????????????????????????瓑??????????????????????????????????????????????????????浡牥????湳??????????????????????????????????????????獴????????????????????????????湵??????????????????????????????????????????????????????慬???????????没??捩??????????????????????????????????㈱??敭??????????????????????????????????晡?????????????????????????????????????????????????????????????????????楴??????????????朩潵??晡???????????????????????????????????????????????????????????????????????????摵????????????????????????捴??????????????????????????????????????????????礩?????????????????采??????????????????????????????????????????????????????及??????????????物????????????????????????畲???????????????????????????????????????????????瓠??????????????????????????????????????????????????????????????????????涌????????????????????????????楮???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????朩??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????匨汧??????????????? 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111哩皇军.术?申;..叶位幸公t的感宫、提供给虚拟的;消费;过程、;损耗;过程或;维修;过程。即快速发展，提供了技术信息交流、产品开发和经营管理的国际化手通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理段，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。这种发展进一步激性，保证产品制造的成功和生产周期。由此，可以大大加快产品的开化了国际问市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制发速度并减少开发的风险。造业发展的动力。六、并行设计技术总之，制造是创造人类物质财富的源泉，制造业是全面建设小康并行工程(CE)，又称同步工程或同期工程，是针对传统的产社会的第一位支柱产业，是国家高技术产业的基础和国家安全的重品串行开发(;需求分析一概念设计一详细设计一过程设计-加工要保障。制造业对我国国民经济的重要作用不容置疑，而先进制造制造一试验检测一设计修改;的流程，称为产品从设计到制造的串技术是保障制造业高水平持续快速发展的基础。如果没有先进制造行生产模式)过程而提出的一个概念、一种哲理和方法。主要是针对技术的原创性研究成果，我国的制造业就没有核心竞争力，在经济我国目前创造企业普遍存在的缺乏新产品设计与开发能力的问题全球化进程中只能是;制造大园而不能成为;创造强国在现代产生的。并行设计技术的运用，有效地缩短了产品的开发周期，提高国际分工中只能是世界的;加工中心而不可能成为真正的世界了产品质量，降低了成本，并且增加了企业的竞争能力，因此，它是;制造中心'也就不可能实现可靠的现代化。CIMS进一步发展的方向。由于网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活参考文献动带来革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与[1]刘忠伟编著，<先进制造技术上国防工业出版社，2006.8产品销售都可以异地或跨越国界进行，实现制造的全球化。因此，制[2J赵汝嘉编著，(计算机辅助工艺设计)，北京，机械工业出版社，造的全球化，可以说是21世纪机械制造业自动化最重要的发展趋1995 势。近年来，在各种工业领域中，国际化经营不仅成为大公司而且也[3]刘延林编著，<柔性制造自动化概论)，华中科技大学出版社是中小规模企业取得成功的重要因素。究其原因，其中一方面，是由[4]李络根编著，(敏捷制造革统的重构与控制)，机械工业出版社于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国[5]郁鼎文，陈恳编著，<现代制造技术>，清华大学出版社，2∞6.8内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种元惰的竞争(作者单位系东曾职业学院)中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场。另一方面，由于网络通讯技术的.-←--←-←·→--啡--+-斗---←--←-←-←-+--←-←-←-←;呵←-→---←;斗---←-←--←-→--←-←--←-←-←-→---←--←--←--←--←--←-→--←--←·咛---←--←-→--→---←--←;→--←--← -(上接94页)为:9.9mm，所以引键对中精度要求较高，引键杆良好的对中状态有别安装在前、后框架上。支撑导向段是不同板寝厚度的专用体.但设利于避免结晶器铜板面不必要的划伤，同时也有利于工艺操作人员计考虑了各个部件的互换性，其结构允许在调整辘子开口度时，通完成结晶祷下口的布料、封精及顺利脱链的工作。过更换定距块即可完成。3.12在线火焰切割机b、扇形段1-13段:每段有7对辘子，辘径囱23仇nm、250mm过火焰切割机用于将从连铸机拉出来的铸坯，按要求切割成倍尺渡至285mm，均采用三分节辘型式，内部通水冷却，表面采用不锈钢长度的板坯，还可以用于切割试样、切头、切尾及接头坯。火焰切割堆焊，有效的延长了银子寿命。辘子轴承座的设计可适应温度变化，机为四轮自行式台车，配有6把火焰切割枪，其中2把用于切JlJ试使辘子能纵向膨胀(收缩);扇形段开口度的调节是上框架及上辍通样，2把用于切割中间坯。切割机设有夹持装置，使切割机与铸坯阔过液压缸进行升降，通过定距块来调节上下辐的开口度。不能远距步走行。切割机两侧设有端面检测装置。通过拖链将各种能源介质离任意调整辘缝，每个扇形段只有有限个不同的开口尺寸;喷淋冷送到切割机上。利用测长装置测量铸坯长度，当测量长度与设定的却水及设备内冷水均采用接水板方式，使更换快速方便:扇形段驱定尺长度一致时，切割机自动对铸坯进行切割。动棍的电机减速机置于二冷密闭室之外，通过万向联轴器进行连3.13在线去毛刺机接、驱动。采用与轴线成5.6。夹角斜向安装的两组刀具，去除由于火焰切3.9二冷区喷水、气水冷却割在铸坯前后两端的下边部产生的毛刺，进一步提高铸坯表面质该装置包括两个系统:喷水冷却和气水冷却两个系统。二冷水量，为进入轧机的铸坯创造了良好的条件。由浊环水系统供给，压缩空气由空压站供给，二次冷却用水通过铸3.2.14坯面质量检测系统机旁的自动清洗式过滤器、流量计、调节阀(含电动或气动)、支承导由于铸坯热送轧钢车间，为防止有缺陷的铸坯送到轧钢车间轧向段和扇形段上的二次冷却水配管和喷嘴对铸坯进行冷去~。制出现废品，连铸机在线配备了坯面质量检测系统。实时地对切苦FJ3.10拉速反二次冷却水水表自动控制后的铸坯侧面、上表面进行缺陷检测，以保证合格铸坯进入下道工铸坯从结晶器拉出后，凝固究较薄，内部还是液芯的，需要在序。二冷区继续冷却使之完全凝固。冷却要均匀，才能获得良好的铸坯、4.结活同时要保持尽可能高的拉速，以获得高的产量。二冷区根据工艺要八钢的这台常规板坯连铸机是新疆的第一台l&坯连铸机，国际、求分为9个区段，每个区段装设测量和控制水流量的电磁流量计、国内相关行业的先进技术在这台机组上得到了充分体现。同时结束PID控制器、执行楞和调节阀门等。在微机中存入按照钢种和铸坯尺了新疆没有板材的历史，揭开了新疆钢铁工业发展的新篇章。寸所需的二冷水量设定值以及根据凝固计算及浇铸经验确定修正参考文献二冷水量与拉速的关系式及其常数，根据工艺要求来设定每个区所[1]杨拉道谢东钢.常规板坯连铸技术.北京:冶金工业出版社需控制的流量，如果钢种或拉速改变，各区的水量也相应改变。2∞2.7 3.11下装引绽杆系统[2]马竹梧邹立功等.钢铁工业自动化-炼钢卷北京:冶金工业下装引键杆系统由引键杆、脱键装置、引链存放及对中装置等出版社2003.7构成。布置在切头、切尾运出装置之后，切割后辘道上方。由于结品[3]陈家祥.连续铸钢手册.北京:电子工业出版社.1991.12祷对引使头塞入后两侧隙尺寸要求校为严格，规格为795mmx22伽m(7>