當(dāng)今社會工業(yè)發(fā)展迅猛。社會需求的多樣性和頻繁的變化,使各種制造技術(shù)并行,而傳統(tǒng)能源及市場競爭的日益緊張,使這些客觀環(huán)境的變化對傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)提出了尖銳的挑戰(zhàn),迫使機(jī)械工業(yè)必須加快產(chǎn)品的更新和發(fā)展,以便能在充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最新成就的基礎(chǔ)上,按照高效優(yōu)質(zhì)低成本的要求不斷生產(chǎn)出各種節(jié)能省料的新產(chǎn)品來。
目前世界各國都在探求先進(jìn)的制造技術(shù)。那么先迸的制造技術(shù)是集制造技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、能源技術(shù)、材料科學(xué)以及現(xiàn)代管理技術(shù)等眾多技術(shù)的交叉、融會和滲透而發(fā)展起來的。涉及到制造業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計、加工裝配、檢驗測試、經(jīng)營管理、市場營銷等產(chǎn)品生命周期的全過程,以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn),這是提高動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力的一項綜合性技術(shù)。
以汽車工業(yè)為例:目前我國汽車工業(yè)從業(yè)人數(shù)達(dá)到180多萬,2001年汽車產(chǎn)量225.5萬輛,而日本汽車從業(yè)人數(shù)只有50萬人,汽車產(chǎn)量卻高達(dá)1300萬輛,相比之下我國汽車工業(yè)的人均產(chǎn)量僅為日本的l/20-l/30。到了2009年12月我國汽車產(chǎn)量突破l000萬輛。2009年12月,日本汽車產(chǎn)量為980多萬輛。新中國成立60年,中國汽車工業(yè)從起步增長、加速增長、快速增長到高速增長,經(jīng)歷了年產(chǎn)量跨越100萬輛、200萬輛、300萬輛和1000萬輛的四次歷史性突破。l000萬輛是一個由量到質(zhì)變化的關(guān)鍵節(jié)點,這充分說明現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展對一個國家的工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展有著強大的牽制和推動作用.計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、控制論及系統(tǒng)工程與制迄技術(shù)的相互結(jié)合及應(yīng)用,從而形成了現(xiàn)代制造工程系統(tǒng)。現(xiàn)代制造系統(tǒng)的三個基本要素,物料流,流量流,信息流。長期以來在生產(chǎn)過程中所涉及的各種問題,往往是孤立地加以研究和解決的,這就使得我們的技術(shù)和管理工作常常顯得零亂和缺乏整體的優(yōu)勢,因此很難得到最佳的解決方案,這在中小批量的生產(chǎn)中尤其顯得突出。在現(xiàn)代機(jī)械制造中,人們越來越認(rèn)識到,只有把機(jī)械制造的全過程及其組成部分看成一個整體。用系統(tǒng)的觀點來分析和研究,才有可能對機(jī)械制造過程實行最有效的管理和控制,取得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。
1目前現(xiàn)代制造技術(shù)形成的特點基本歸為三類
第一,制造加工成為一個獨立的制造體系,和及時生產(chǎn)成為了當(dāng)前制造系統(tǒng)的新概念。并行工程,是由集成的、并行的設(shè)計產(chǎn)品,在產(chǎn)品的制造加工生產(chǎn)的過程中,產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)人員,在產(chǎn)品從抽象思維到形成概念理論,在實踐中制造加工生產(chǎn),并經(jīng)過不斷對產(chǎn)品的設(shè)計加工進(jìn)行改進(jìn)。到研發(fā)成功,大批生產(chǎn)銷售使用,再到產(chǎn)品使用周期年限報廢處理等等。整個生產(chǎn)使用周期的所有因素,是按照用戶的需求所生產(chǎn)的產(chǎn)品。因此它是采用動態(tài)優(yōu)化的方式,來處理問題的一種方法。精良生產(chǎn),是產(chǎn)品在開發(fā)、生產(chǎn)中,精簡組織機(jī)構(gòu),進(jìn)行人員的優(yōu)化配備,獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。來提升企業(yè)的市場競爭能力。敏捷制造是利用電腦的智能和信息技術(shù),來改變傳統(tǒng)復(fù)雜的遞階結(jié)構(gòu)實現(xiàn)大批量機(jī)械生產(chǎn)的過程.
第二,設(shè)計與工藝一體化。人類處于小規(guī)模手工勞動生產(chǎn)時,產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計和工藝制造是由同一個人設(shè)計生產(chǎn),效率低生產(chǎn)落后。大規(guī)模的機(jī)械生產(chǎn)出現(xiàn)后,由于生產(chǎn)需要。設(shè)計與工藝分開了,出現(xiàn)了工藝從屬于設(shè)計的現(xiàn)象。隨著人類社會生活水平的發(fā)展和提高,多品種單件小批量機(jī)械生產(chǎn),在生產(chǎn)過程中占的比重較大。產(chǎn)品的規(guī)格樣式在不斷的更新,對產(chǎn)品的多樣性需求越來越大,從而導(dǎo)致設(shè)計與工藝的一體化。
第三,形成了制造科學(xué)。制造技術(shù)的當(dāng)務(wù)之急,就是要發(fā)展它在生產(chǎn)過程中所需要的科學(xué)的,系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。現(xiàn)在的制造技術(shù)以科學(xué)為基礎(chǔ),靠理論、算法、實驗、分析、模型、模擬、仿真等手段來開發(fā)和深化其內(nèi)涵,建立起了表達(dá)功能和模型之間的信息流和物質(zhì)流。可以對制造系統(tǒng)進(jìn)行解析和控制,只有找出制造科學(xué)本身性能的潛規(guī)則,才能預(yù)測其在情況發(fā)生變化時所產(chǎn)生的影響。制造科學(xué)是由機(jī)械原理、計算機(jī)、信息、材料、自動化等學(xué)科的有機(jī)結(jié)合而發(fā)展起來的一門綜合科學(xué)。它是以機(jī)械原理為主的,計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,加速了制造科學(xué)的形成。制造技術(shù)的發(fā)展和制造系統(tǒng)的出現(xiàn),是制造科學(xué)形成的前提和必備條件。
2現(xiàn)代制造技術(shù)的內(nèi)容和發(fā)展方向大體上可從五個方面來論述
(1)機(jī)械制造系統(tǒng)的自動化、集成化和智能化。機(jī)械制造過程是一種離散的生產(chǎn)加工過程,機(jī)械制造過程與連續(xù)生產(chǎn)過程相比。實現(xiàn)其自動化更為困難。單機(jī)自動化、剛性自動線、數(shù)控機(jī)床及加工中心、柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)形成了機(jī)械制造自動化,并向柔性化、集成化、智能化發(fā)展。自動化的目的不僅是提高生產(chǎn)效率和改善勞動條件,更是保證機(jī)械制造自動化所生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的必要措施和條件.
(2)精密工程。它包括精密加工和超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超細(xì)微加工技術(shù)、微型機(jī)械和納米技術(shù)等方面。當(dāng)前,以納米技術(shù)為代表的超精密技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的微型機(jī)械技術(shù)具有重要意義,它們代表了這一時期精密工程的方向。
(3)非傳統(tǒng)加工方法。菲傳統(tǒng)加工方法又稱特種加工方法,它是指一些物理機(jī)械的、化學(xué)的加工方法。加工制造方法本身又包括分離加工、附著加工和變形加工,還包括機(jī)械工件表面層次材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等的變化。特種加工方法的主要對象是對超難加工材料的工件。如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工,其加工精度可達(dá)分子級加工單位或原子級加工單位,所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。當(dāng)前特種加工中最值得注意的是激光加工、電子束加工、離子束加工等。
(4)快速成型制造零件是一個三維空間實體它可由在某個坐標(biāo)方向上的若干個“面”迭加而成。因此,利用離散/堆積成型概念,形成了快速成型制造的基本原理。其具體制造方法很多,較成熟的商品化方法有分層實體制造和立體光刻等。
(5)對傳統(tǒng)加工制造生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新和改進(jìn)。現(xiàn)代制造技術(shù)對傳統(tǒng)加工制造工藝方面的技術(shù)改進(jìn)潛力很大,如高速切削、超高速切削、高速磨削、強力磨削,對舊設(shè)備機(jī)械的改造及改進(jìn)應(yīng)用,如對普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床等,對現(xiàn)代制造機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和提高不容忽視。現(xiàn)代制造技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用,對加工理論的發(fā)展、實踐中對加工生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高具有深遠(yuǎn)的意義。
人類社會在步入新世紀(jì)同時也逐漸由工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代步入知識經(jīng)濟(jì)時代,全球經(jīng)濟(jì)正處于個動態(tài)的變革時期,制造業(yè)面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在知識經(jīng)濟(jì)時代,知識和技術(shù)被認(rèn)為是提高生產(chǎn)率和實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的驅(qū)動器。因而,先進(jìn)制造技術(shù)已成為制造企業(yè)在激烈市場競爭中立子不敗之地并求得迅速發(fā)展的關(guān)鍵因素,成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和滿足人類日益增長需要的重要支撐,更成為加快高新技術(shù)發(fā)展和實現(xiàn)國防現(xiàn)代化的助推器。
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