范文一:机械工业中的绿色制造技术
一、 绿色制造的提出
在人类即将跨入 21世纪的今天 , 当微电子技术 、 大规模集成电子技术和机械工业相结合 , 从而使古老 的机械工业蓬勃发展的同时 , 却产生了对能源和原材 料的巨大消耗和浪费及对生态环境的日益破坏 , 使得 全世界的技术人员和环保人士都在全力解决此类问 题 , 美国 、 日本 、 德国等发达国家在这方面都取得了不 少成果 。 我国对该领域已经开始重视起来 。 目前机械 制造工业存在的主要问题有 :
(1) 废旧或闲置设备回收和再利用率较差 这在 旧机床处理方面问题尤为突出 , 我们的许多工厂常见 的场景就是厂房内废弃满身锈迹的旧设备 , 数控机 床 、 加工中心 、 FM S 、 C IM S 甚至网络加工等先进制造 系统和大批的五 、 六十年代的旧机床并存 , 如何改造 和利用好这些旧设备是摆在我们面前的大课题 。 (2) 能源和原材料的浪费现象十分严重 这在某 些国营大厂表现更为明显 , 满地的切屑和小零件 、 无 从下脚的遍地油污也许能说明我国在由原料到产品 所消耗的能源和原材料为什么比美国和日本等先进 国家高出数十倍之多 。
(3) 环境保护意识在机制工业厂家头脑中还比较 淡薄 尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严 重 。
(4) 产品的回收利用率很低 长期以来我们沿袭 的生产模式是生产 → 流通 → 消费 → 废弃的开式循环 , 现在我们提倡的是闭式循环的生产模式 , 就是在原来 的生产模式中增加一个 “ 回收” 环节 。 厂家在产品的设 计和制造过程中就应该充分的考虑回收的问题 , 我国 清华大学的家电产品和上海交通大学汽车全生命周 期绿色设计现在也取得了不少成果 。
近几年开始开发的绿色制造 , 正是针对以上这些 现象 , 提出了综合考虑环境因素和资源利用效率的现 代制造模式 。 传统制造和绿色制造的最大区别就是传 统制造只是根据市场信息设计生产和销售产品 , 而其 余就考虑的较少 。 绿色制造则通过绿色生产过程 (绿 色设计 、 绿色材料 、 绿色设备 、 绿色工艺 、 绿色包装 、 绿 色管理 ) 生产出绿色产品 , 产品使用完以后再通过绿 色处理后加以回收利用 。 采用绿色制造能最大限度地 减少对环境的负面影响 , 同时原材料和能源的利用效 率能达到最高 。 目前已经颁布的 ISO 9000系列国际 质量标准和 ISO 14000国际环保标准更为绿色制造 提供了广阔的应用空间 , 一场 “ 绿色革命” 已经来到 , 如何去迎接 21世纪的制造业 — — — 绿色制造是我们每 个机械行业技术人员所亟待解决的课题 。
二、 绿色制造工艺和先进技术
在机加工发展历史中 , 许多新型高效的先进工艺 和方法总在不断推出 , 从而使机制工业在近几十年来 快速发展 , 但以上提到存在的问题也不得不引起我们 的关注 。 随着技术的发展和社会的进步 , 产品的更新 换代和废弃速度加快 , 如何加以回收利用也是一大难 题 ; 机制工业高投入 、 低产出和对材料能源的大量浪 费以及由此而来的工业废弃物增多更是与现在提倡 的可持续发展背道而驰 ; 机制工业对环境的负面影响 还没有充分引起各方面的充分注意 。 所以推广绿色制 造工艺和先进技术势在必行 , 环境友好型和对用户及 操作者友好型的绿色制造工艺将是未来工艺技术发 展的趋势之一 。
1绿色制造工艺的简略定义
所谓绿色制造工艺是近几年才提出来一个新概 念 , 目前尚无统一的标准定义 。 根据机加工的特点 , 笔 者提出几点参考意见 :
(1) 设计人员必须具有良好的环境意识 既综合 考虑了产品的 TQ CS (Time , Q ualit y , Co st , Service ) 属性 , 还要注重产品的 E (Enviro nment ) 属性 , 即产品 使用的绿色度 , 在国际环保标准 ISO 14000于 1996年元月份正式实施和颁布以后 , 这在不久的将来会从 成为衡量产品性能的一个重要因素 。
(2) 广泛采用标准化 、 模块化的零部件 更重要的 是设计 时 就 应 充 分 考 虑 产 品 报 废 时 的 回 收 利 用 ,
机械工业中的绿色制造技术 □ 陈 超 □ 周福章 □ 李力千
专题报导
182000/738卷 第 431期
产品报废后 , 容易拆卸和分解 , 并可以加以回收或再 生将是 21世纪绿色工业产品的一项重要指标 。 (3) 尽量简化工艺 , 优化配置 提高系统运作效 率 , 使原材料和能源的消耗最少 。
(4) 减少不可再生资源和短缺资源的使用量 尽 量采用各种替代物质和技术 。
2绿色制造工艺的应用
绿色制造工艺在目前来说尚处在起步阶段 , 完全 成形的技术和在实际中应用的技术还不多 , 笔者只能 就目前比较热门的研究方向和发展趋势谈一谈本人 的几点体会 :
(1) 成形制造技术正向净成形方向发展 成形制 造技术包括铸造 、 连接 、 塑性加工等单元技术 , 目前成 形 制 造 技 术 正 从 接 近 零 件 形 状 (Near Net Sha p e Process ) 向直接制成工件即精密成形或净成形 (Net Sha p e Process ) 方向发展 。 这些工件有些可以直接或 者稍加处理即可用于组成产品 , 这样就可以大大减少 原材料和能源的消耗 。
(2) 干式加工开始得到应用 目前干式加工的主 要应用领域是机械加工行业 , 如干切削加工 、 干磨削 加工等等 。 干式加工顾名思义就是在加工过程不采用 任何冷却液的加工方式 。 干式加工简化了工艺 、 减少 成本并消除了冷却液所带来的一系列问题如废液排 放和回收等等 。 目前干式加工虽然在国外已经得到局 部应用 , 并也取得了一些成效 , 如美国 、 日本 、 德国等 国采用干车削 、 干磨削 、 干镗削等都取得一定的成果 , 但在我国还刚开始研究 , 并且干式加工工艺本身还尚 须全面论证 , 不过作为一种新型的加工工艺已经得到 了世界各国的广泛注意和研究 。
(3) 工艺模拟技术得到迅速发展 工艺模拟技术 主要应用于热加工过程 , 过去通常必须做大量的实验 才能初步控制和保证加工工件的质量 , 采用工艺模拟 技术将数值模拟 、 物理模拟和专家系统相结合确定最 佳工艺参数 、 优化工艺方案 , 预测加工过程中可以产 生的缺陷和防止措施 , 从而能有效控制和保证加工工 件的质量 。
(4) 新型制造技术的不断涌现 现在对制造技术 本身来说 , 各学科 、 专业之间的界限已经不那么明显 , 从产品的设计开始 , 直到产品的加工工艺 、 加工过程 、 质量检测 、 最后装配和包装 , 这些中间环节之间的界 限已逐步走向淡化和消失 , 逐渐趋向一体化 , 如现在 CAD 、 CA PP 、 CAM 的出现就使设计和制造成为一 体 。 现在推出一种新型技术 — — — 快速原型零件制造技 术 (R PM ) , 其设计突破了传统加工技术采用材料 “ 去 除” 的原则 , 而采用 “ 添加 、 累积” 的原理 。 代表性技术 有分层实体制造 (L OM ) , 熔化沉积制造 (FDM ) 等 等 。
(5) 网络技术 (N T ) 、 虚拟现实技术 (V R T ) 与制 造业相结合构成敏捷制造 (AM ) 虚拟现实技术在 制造业中的应用主要包括虚拟制造技术和虚拟公司 (V C ) 两个部分 , 虚拟制造技术就是在真正产品生产 之前 , 在虚拟制造环境下生成软产品模型 (Sof t Pro 2 tot yp e ) 来代替传统的硬样品 (Hard Protot yp e ) 进行 实验 , 对其性能和可制造性进行预测和评估 。 从而减 少损耗 , 降低成本 。 虚拟制造技术和网络技术相结合 就可根据市场需求 , 将产品所涉及到的不同公司临时 组建起来成一个计算机网络联系的虚拟公司 。 目前正 着手组建的 “ 分散网络化制造” (DN M ) 就是虚拟企业 的一种模式 , 它的目标是在中国内地和香港的 2000家制造企业之间通过 Internet 建立制造资源信息网 络来实施敏捷制造 。
以上这些技术之所以都被归于绿色制造工艺是 因为这些工艺和技术或减少了原材料和能源的耗用 量或缩短开发周期 、 减少成本 , 而且有些工艺改进对 环境起到保护作用 。 虽然现阶段由于种种原因还不能 全面施行和应用这些工艺和技术 , 而且它们本身也许 还有需要完善之处 , 但有理由相信绿色制造工艺将在 本世纪大显身手 。 ] (编辑 其 路 )
作者单位 :洛阳工学院
邮政编码 :河南 ? 471039
收稿日期 :1999年 11月
专题报导
2000/719
38卷 第 431期
范文二:虚拟制造技术在机械制造业中的应用
虚拟制造技术在机械制造业中的应用
姓 名:
学 号:
导 师:
专 业:机械制造及其自动化
摘要:阐述了虚拟制造的定义与特点以及虚拟制造技术与虚拟现实技术的关系,介绍了虚拟制造的分类,重点介绍了虚拟制造技术在机械制造业中的应用和典型的虚拟制造技术。
关键词:虚拟制造,虚拟现实技术,典型虚拟制造技术
一、虚拟制造的定义及特点
虚拟制造是20世纪80年代后期美国首先提出来的一种新思想,它是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对现实制造活动中的人、物、信息及产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等,在产品实际生产前就采取预防措施,确保产品一次性开发成功,以达到降低成本、缩短产品开发周期、增强企业竞争力的目的【1】。
虚拟现实 ( VR, Virtual Reality) 技术【2】是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实, 使人能够凭借直觉作用于计算机从而产生三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造 (VM,Virtual Manufacturing) 技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成, 它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。虚拟制造强调虚拟现实在设计和制造过程仿真中的应用, 强调以一种可视化的直观的方式增进技术人员对所设计的产品或过程的理解, 从而发现其中的问题[3]。虚拟制造并不是真实的制造过程。它不产生真实产品,基本不消耗材料和能量,而是利用制造对
象、制造资源和制造过程的模型来展现“制造”的本质过程【4】。
由于计算机软硬件技术和网络技术的广泛应用, 虚拟制造具有以下几个特点[2]:
(1) 无须制造实物样机就可以预测产品性能, 节约制造成本, 缩短产品开发周期;
(2) 产品开发中可以及早发现问题, 实现及时的反馈和更正;
(3) 以软件模拟形式进行产品开发;
(4) 企业管理模式基于 Int ranet 或 Interne, t 整个制造活动具有高度的并行性。
二、虚拟制造的分类
广义的制造过程不仅包括了产品的设计加工、装配,还包含了对企业生产活动的组织与控制。从这个观点出发,可以把虚拟制造划分为三类:以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造【5】。
1、以设计为中心的虚拟制造( Design -Centered VM) 。以设计为中心的虚拟制造包含产品异地设计、产品优化设汁和产品性能评价等内容。强调以统一制造信息模型为基础,对数字化产品模型进行仿真、分析和优化,以获得对产品的设计评估与性能预测结果,并通过对产品建模以及零件和产品的优化设计达到产品零部件及产品整体的优化,在此基础上,对产品的结构、产品制造、产品装配、产品质量、产品可制造的经济性等进行全面分析,从而为用户提供制造过程所需要的设计信息、制造信息以及修改建议。
2、以生产为中心的虚拟制造( Production-Centered VM) 。以生产为中心的虚拟制造是在企业资源的约束条件下,对企业的生产过程进行仿真,对不同的加工过程及其组合进行优化。它对产品的" 可生产性" 进行分析与评价,对制造资源和环境进行优化组合,通过提供精确的生产成本信息对生产计划与调度进行合理化决策。它的主要支持技术为离散事件系统(DEDS)仿真技术、虚拟现实技术和嵌入式仿真技术,其主要应用领域是工厂或产品的物理布局及生产计划的编排。
3、以控制为中心的虚拟制造(Control-Centered VM) 。以控制为中心的虚拟制造是将仿真技术加入到控制模型和实际生产过程中,从而实现虚拟制造系统的组织、调度与控制策略的优化,以及人工环境下虚拟制造过程中的人机智能交互与协作,达到优化制造过程的目的。其支持技术主要是基于仿真的实时动态调度(对离散制造而言) 、基于仿真的最优控制(对连续制造而言) 等。其具体实现的工具是虚拟仪器,利用计算机软硬件的强大功能,将传统的各种控制仪表、检测仪表的功能数字化,并灵活地进行各种功能的组合。
三、虚拟制造技术的应用
1、虚拟制造技术在国内外的应用情况
虚拟制造在工业发达国家, 如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用。在这一领域, 美国处于国际研究的前沿[2]。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经应用了虚拟制造技术, 大大缩短了产品的发布时间。波音 777,其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的,其
开发周期从过去的 8 年缩短到 5 年;Chrycler 公司与 IBM 合作开发在虚拟制造环境用于其新型车的研制,在样车生产之前,即发现其定位系统及其他许多设计有缺陷,从而缩短了研制周期。
在我国, 清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等科研教学单位也已经开展了这一领域的研究工作。当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情, 进行产品的三维虚拟设计、加工过程仿真和产品装配仿真, 主要是研究如何生成可信度高的产品虚拟样机, 在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性。
2、虚拟制造技术在机械制造中的应用
(1) 虚拟企业
虚拟企业是指分布在不同地区的多个企业利用电子手段,为快速响应市场需求而组成的动态联盟,是组织、人力、技术、信息等资源在完善的网络组织结构基础上的有效集成。这种企业组织和生产模式可克服窨和时间的局限性,保持集中和分散之间稳定、合理的平衡,具备系统优化组合和有效协调的优越性。
虚拟企业的企业成员间在逻辑上是一个完整的企业实体,在组织上根据各自企业特点的经济效益而联合。联合阶段成员必须遵循一些共同的规章制度并接受统一管理,联合结束后合作关系终止。虚拟企业以高新科技作为经营基础:①建立在先进制造基础上的企业柔性化; ②在计算机集成环境中完成产品从概念设计到最终实现的全过程; ③计算机网络的支持。虚拟企业对企业成员有有效的吸引和约束,利益
驱动是企业实体加入虚拟企业的推动力。各成员企业在追求自身最大利益的前提下,也力使自身利益、合作伙伴利益和客户利益的和谐发展以及利益的最终实现。虚拟企业对成员企业有严格的知识产权及无形资产的评估、保护、转移、归属的管理要求。在美国Ultra Comm 公司是生产电子产品的虚拟企业,在美国各地有60多家数以千计雇员组成的虚拟电子集团,公司本身只有几名雇员,该公司采用分散设计和制造方式,不同产品选用不同企业,依靠网络技术组成的经济实体,实现市场目标。
(2) 虚拟产品设计
例如飞机、汽车的外形设计,其形状是否符合空气动力学原理、运动过程的阻力、其内部结构布局的合理性等。在复杂管道系统设计中,彩虚拟技术,设计者可“进入其中”进行管道布置,并可检查是否发生干涉。这样可提高设计效率,尽早发现设计中的问题,从而优化产品设计。例如波音777飞机有300万个零件,这些零件的设计以及整体设计在一个由数百台工作站组成的虚拟环境中得以成功运行。这个VMS 是在原有的Boing-CAD 的基础上建立。 设计师戴上头盔显示器后, 能进入虚拟 “飞机”中,审视其各项设计。过去为造实体模型需60万美元,应用VMT 后,节省了经费,缩短了研制周期,使最终的实际飞机与原方案相比,偏差小于1%,且实现机翼和机身结合的一次成功,缩短数千小时的设计工作量。
(3) 虚拟产品制造
应用计算机仿真技术,对零件的加工方法、工序顺序、工装的选
用、工艺参数的选用,加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、运行物件的运动性等均可建模仿真, 提前发现加工缺陷和装配时出现的问题,从而优化制造过程、提高加工效率。
(4) 虚拟生产过程
产品生产过程的合理制定,人力资源、制造资源、物料库存、 生产调度、 生产系统的规划设计等,均可通过计算机仿真进行优化, 同时还可对生产系统进行可靠性分析,对生产过程的资金进行分析预 测,对产品市场进行分析预测等,从而对人力、制造资源的合理配置,对缩短生产周期、降低生产成本意义重大。John Deere公司运用VMT 进行弧焊生产系统的安装,EDS 公司应用DENEB 软件为通用汽车公司的中、高档毫华汽车分厂进行装配生产优化设计,GM 公司也为此节省数百万美元,并提前了上市时间。
3、典型的虚拟制造技术
(1)虚拟装配
装配是产品设计开发过程中的重要环节,虚拟装配则是装配过程在计算机上的本质实现,因而是虚拟装配的重要组成部分。它能够基于产品的数字化实体模型,在计算机上分析与验证产品的装配性能及工艺过程,从而提高产品的可装配性。
虚拟装配模型是分析装配问题的基础,因此,面向装配过程的、支持虚拟装配中各种需要的产品装配模型在虚拟装配中十分重要,模型的特点和优劣在很大程度上决定了系统所能实现的功能。下图为电机三维装配模型:
(2)多学科协同仿真
多学科协同仿真就是要在系统工程理论的指导下,基于复杂产品中各个学科之间的内在交互关系,将位于不同地点、基于不同计算机平台、采用不同建模方法建立的混合异构仿真模型,在分布式环境中联合起来进行多学科协同仿真。下图为飞机涉及的多学科领域:
以美国GE 公司实施多学科协同优化技术为例,GE 公司用iSIGHT 软件在两个月内完成对波音777引擎GE90涡扇发动机的改进,最终在保证性能的情况下减轻250磅重量,使每台GE90发动机
的成本降低25万美元【6】。
(3)虚拟车间布局设计
制造系统的布局设计就是在企业经营策略的指导下, 针对生产过程, 将人员物料及所需的相关设备设施等, 做最有效的组合和规划, 并与其他相关设施协调, 以期获得安全、效率与经济的操作, 满足企业经营需求。运用面向对象的模拟仿真, 可以帮助使用者建立用于规划、设计和流程优化的虚拟模型, 依据不同决策变量之组合, 分析设备使用率、系统产能、有效产出率, 以及交货期、成本等策略, 达到产能最大化、排程最优化、半成品及库存最小化等目标[7]。
图1~ 3 分别为三一重机使用Flexsim 仿真软件[8], 对规划中的7 号厂房挖掘机装配线及高架仓库进行的模拟。
参考文献:
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范文三:先进制造技术在机械制造业中的应用
先进制造技术在机械制造业中的应用
? 讲述了先进制造技术概念与特点,论述了先进制造技术在机械制造业的应用,并提出了我国机械工业发展先进制造技术应采取的对策。 1 先进制造技术的概念与特点
一般认为:先进制造技术是指制造业(传统制造技术)不断吸收机械工程技术、电子信息技术(包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术)、自动化控制理论技术(自动化技术生产设备)、材料科学、能源技术、生命科学及现代管理科学等方面的成果;并将其综合应用于制造业中产品设计、制造、管理(检测)、销售、使用、服务(售后服务)以及对报废产品的回收处理这样一个制造全过程,实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的产品市场的适应、竞争能力,取得(具有市场竞争能力的)理想经济技术综合效果的制造技术的总称。
由以上先进制造技术的概念可以看出先进制造技术有如下特点:
1)先进制造技术不是一成不变的,而是一个动态过程,要不断吸取各种高新技术成果,并将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及全部过程,并实现优质、高效、低耗、清洁的生产。
2)先进制造技术是面向新世纪技术系统,它的目的是提高制造业的综合效益,赢得国际市场竞争。
3)先进制造技术是不仅限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容。
4)先进制造技术是特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术,在产品设计、制造和生产管理等方面的应用。
5)先进制造技术是强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化,并最终消除它们之间的界限。
6)先进制造技术是特别强调环境保护,要求产品是所谓的“绿色产品,要求生产过程是环保型的。
2 先进制造技术在机械制造业中的应用
如前所述,先进制造技术是一个庞大的技术群。在机械制造的整个过程中,无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造技术。近几年,机械制造业发生了一系列重大变化,主要表现在以下几个方面。
1)企业生产方式发生重大变革。由于先进制造技术的应用,现代机械制造企业逐步改变了传统观念,在生产组织方式上发生了五个转变:从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变;从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变;从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变;从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;从以技术为中心向以人为中心转变。
2)机械制造业的先进制造工艺以及自动化技术的形成和发展。在整个机械制造的过程中,工艺过程是最主要的过程。由于机械制造业本身的需要,形成和发展了许多先进的制造工艺及自动化技术。从而充实、发展了整个先进制造技术群,带动了其他制造业的发展。这些先进制造工艺及自动化技术主要包括以下几个方面。(1)毛坯制造工艺。毛坯制造是机械制造工艺的基础和前提。近几年,出现了许多先进的制造工艺及技术。铸造方面出现了一套精密洁净铸造成形工艺,例如,外热风冲天炉熔炼、处理、保护成套技术;钢液精炼与保护技术;高效金属型铸造工艺及设备;气化模铸造工艺与设备等。锻压方面出现了精确高效塑性成型技术,主要有热精锻生产线成套技术,冷温成型成套技术,辊锻和楔横轧成形技术,精密冲裁工艺及设备等,焊接与切割方面出现了新型焊接电源及控制技术,激光焊接技术,微连接技术,数控切割技术等。(2)机械加工工艺。机械加工是机械制造工艺过程的主要组成部分,在这方面的趋势是向高效、高精度方向发展。主要有精密加工和超精密加工,高速切削与超高速
磨削,复杂型面的数控加工,游离磨料的高效加工等。(3)自动化技术。制造自动化技术是在制造过程的所有环节采用自动化技术,实现制造全过程的自动化。是研究对制造过程的规划、运作、管理、组织、控制与协调优化等的自动化的技术,以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。在机械制造过程中,除了发展应用先进制造工艺以外,自动化技术的发展与应用是另一大特征。这些自动化技术包括CAD,CAM集成、机床数控技术、工业机器人、柔性制造技术、传感技术、计算机集成制造技术、自动检测及信号识别技术等。
3 我国机械工业发展先进制造技术的战略与对策
我国是一个制造业基础薄弱的国家,而机械制造业占的比重又较大。尽管近十年来,我国机械制造业不断引进国外的先进制造技术,但与发达国家相比仍有较大的差距。主要表现为:技改投入相对不足。技术装备、生产工艺、生产管理、市场观念、人员素质相对落后。面对新世纪国际机械制造业的竞争和高新技术发展的挑战,我国机械制造业应采取以下对策。
1)提高认识,全面规划,将装备制造业置于重要的战略地位。
2)加强先进制造技术的应用与自身制造技术的开发相结合。据前论述可知,加强先进制造技术在机械制造业的应用,对发展机械制造业、增强机械制造业的生命力十分必要。但同时,我们也应注重机械制造技术自身的开发,着重提高自主创新能力。高度重视制造产业共性技术的研究开发,全力实施标准战略、专利战略。切实提高企业的技术开发和集成创新能力,这对于丰富先进制造技术、促进其他制造业的发展至关重要。将引进、消化吸收国外先进制造技术与自主开发创新相结合,深化科技体制改革,推进技术创新体系的建设。
3)大力发展先进高新制造技术及其产业。
4)人才是技术发展的关键。要加强先进制造技术的应用和开发,必须提高人员素质,加强人才培训。应培养一批既懂科学技术,又懂管理的优秀企业家,还要造就一支具有较高职业素质的技术工人队伍。
5)加强国际交流与合作。世界各国的机械制造技术的发展都有自己的特色和侧重点。通过加强
范文四:绿色制造技术在机械制造中的应用
绿色制造技术在机械制造中的应用
摘要 可持续发展是人类社会永续进步和繁荣的发展模式,当今制造业发展方向是绿色制造技术。目前我国机电产品消耗的能源、原材料都很大,而且还造成了极大的浪费,同时还对环境造成了污染。本文从机械制造入手,系统地阐述了绿色制造技术与绿色制造技术的概念,并总结了当今世界上的绿色制造技术的主要研究方向及攻关领域。
关键词:绿色制造;生命周期评价;绿色贸易壁垒;环境污染
1 绿色制造技术的概念
绿色制造技术是指在产品的整个生命周期过程中持续地运用科学的手段实现一体化、预防性的环保战略,以达到综合利用资源和能源,并对环境污染最小化,同时保护劳动者的生命和健康,并能向市场提竞争力强的绿色环保产品。绿色制造是综合性考虑环境影响、资源的高利用率来生产现代制造模式,是指在保证产品的功能、质量成本的前提下,针对环境意识制造、面向环境的制造。绿色制造可以使产品的从研发、生产、使用、报废的整个产品周期中,对环境造成最小的影响,资源利用的率达到最高,最终使绿色产品在经济、环境和人类社会等方面保持可持续发展。绿色制造的核心部分是减量化(Reduce)、重用(Reuse)、再生循环(Recy-cle)、再制造(Remanufacturing) 这四个方面是在绿色产品生命周期过程中的“4R”理论。1)减量化,从最开始的源头就抓资源的节约和对环境的污染;2)重用,要求生产的绿色产品及其零配件能够多次重复利用;3)再生循环,要求生产出来的产品使用完后并能将产品回收再利用,以节约能源和资源,而不是无法回收利用的垃圾;4)再制造,以先进绿色制造技术为手段,对废旧产品的技术改造实现性能恢复和提升,本着高效、节能、优质、节省、环保为准则,对废旧产品进行修复和改造。
2 我国制造业实施绿色制造技术的必要性
我国制造业水平与发达国家相比还有很大的差距。在中国高层发展论坛上中国工程院院长徐匡迪指出,中国的制造业必须转变增长方式,使用绿色制造技术以降低资源、能源的消耗,减少对环境的污染。中国现在的大部分制造业企业都是能源消耗大,环境污染重,资源消耗大,这些因素都严重制约中国制造业未来发展,如果仅仅依靠数量取胜,那么中国未来的制造业必将面临严峻的考验。欧盟已出台经针我国制造行业的产品问题机电产品控污新标准。对机械行业的产品在用能产品的研发、生产、运输、使用、回收等方面提出了生态化的标准要求。这一新标准的应用将对全世界的机械制造产业产生重大而深远的影响。我国要制订节能降耗的行业标准和机械产品标准的生态化要求,采取积极的应对措施,在产品的生命周期中严格按照节能环保的要求进行生产。对机械制造行业中对环境污染严重、技术落后的企业来说,新标准的使用是推动技术改造的重要契机。对污染严重、技术落后的企业强制性淘汰,是一种势在必行趋势。
范文五:先进制造技术在机械制造中的应用
先进制造技术在机械制造中的应用
何为红
(江西煤田地质局普查综合大队)
重点说明了先进制造技术的概念以及在机械制造中的应用,并由此指出了21世纪初机械制摘 要
造业发展的特点是现代高新技术的综合利用,其总体趋势是柔性化、灵捷化、智能化和信息化。
先进制造技术 机械制造业 发展趋势 21世纪初关键词
目前,我国机械制造业中,一些国营企业亏损严重,,产品大量积压,除了与经营管理体制有关外,应市场经济,重振我国机械制造业雄风,什么是先进制造技术?它有何先进意义?,还存在许多误区。,在此谈谈一些看法。
一、ATM(AdvancedManufacturingTeconology)一词出现于20世纪80年代末,它是美国的学者根据当时国内制造业面临的挑战和机遇,对其制造业中存在的问题进行深刻的反省,重新认识到制造业中国民经济的地位和作用后提出的一个新概念。由于以计算机为主体的信息技术迅速发展,全面推动了制造技术的飞跃提升,使现代制造技术与传统制造技术有了本质上的区别,先进制造技术的思想正是在这种背景下一步步形成的。先进制造技术的概念提出以后,就得到了日本和欧洲各国的普遍认同和响应,纷纷制定了多种发展计划,以支持发展先进制造技术。而我国近几年才充分认识到发展、应用先进制造技术的重要性和必要性。
先进制造技术具有以下几个特点:
1.先进制造技术是一个技术群体,而不是某一项具体技术。这个技术群也是一个动态技术,不是一成不变的。
2.先进制造技术贯穿于产品设计、制造、生产、管理及市场营销的所有领域及其全过程,而不是单纯指制造过程本身中的技术。
3.先进制造技术是一个综合性的技术群,它融合了各专业学科中的先进技术。
4.先进制造技术是以计算机技术为支柱的先进技术。
二、先进制造技术的层次与构成
由于先进制造技术是一个庞大的技术群,因而在不同发展水平的国家和同一国家的不同发展
阶段,有不同的技术内涵和构成。在我国,先进制造技术的内涵、层次与其构成如下图所示。
1 基础技术
第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术,它是先进制造技术的核心。它在铸造,锻压,焊接,热处理表面保护,机械加工等基础工艺中大量采用。
2 新型单元技术
第二个层次是新型的先进制造单元技术,这是在市场需求及新兴产业的带动下,制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新的制造技术,如数控技术、特种加工技术、极限加工技术、清洁生产技术、机器技术、现代设计基础与方法等基础技术。
3 集成技术
第三个层次是先进制造集成技术。这是应用信息技术、计算机技术和系统管理技术,通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的先进制造技术的高级阶段,如FMS,IMS及虚拟技术等
。
以上三个层次都是先
进制造技术的组成部分,但其中每一个层次都不等于
先进制造技术的全部。
三、 ,工业发达国
家的机械制造业占整个国
家制造业的60%以上,因而
先进制造技术与机械制造
技术的关系密不可分。一
方面,先进制造技术广泛应
用于机械制造业中的各个
方面,使得先进制造技术的技术理论得以具体应用和实现,并推动机械制造业的迅猛发展;另一方面,机械制造业由于本身生产的需要,出现的各种新工艺、新技术又丰富和发展了先进制造技术的理论,并可以推广到其他制造领域。
1.在产品的设计开发中应用了现代设计技术的最新成果
在机械制造过程中,机械产品的设计、开发已不断应用了现代设计的思想和方法。绿色设计、并行工程、计算机辅助设计、可靠性设计、模糊设计及虚拟技术等现代方法和技术,从根本上改变了传统设计的思想和方法。从设计内容上看,传统的机械产品设计将设计过程划分为方案设计、技术设计和工艺设计,设计的内容过于狭窄。而现代设计的内容已扩展到产品的归划、制造、检验、营销、维护、报废、回收等全方位的设计。从设计方法来看,传统设计往往是根据经验的累积、单一的
知识、落后的工具来进行的,而现代设计以计算机辅助设计为主体,以多种学科及技术为手段,并实现设计过程的并行化、最优化、精确化。
2.在产品的制造过程中涌现了大量的新工艺、新技术
机械制造工艺是将原材料、半成品加工成机械产品的方法和过程,是整个机械制造全过程的主要部分。在这个过程中,由于先进制造技术的渗透,结合生产实际的需要,已涌现了大量的新工艺、新技术。在毛坯制造方面,近几年出现了钢液精炼与保护成套技术,高效金属型铸造工艺及设备,新型焊接电源及控制技术,激光焊接与切割技术等高新技术。在机械加工方面,出现了精密加工、超精密加工技术,高速切削与高速磨削技术,难加工材料的切削技术,复杂型面的数控加工技术等。在热处理方面,近几年出现了可控气氛热处理、工业机器人、真空热处理、激光表面合金化等先进技术。在自动化生产方面,已广泛应用机床数控技术、自动检测及信号识别技术等。这些应用技术一方面满足了机械制造本身的需要,同时又支撑了先进制造技术的体系。
3.先进制造技术的应用引起了企业组织管理模式的重大变革
在大批量生产方式下,企业的组织管理模式主要是功能专业化,,司其职。当今,机械制造业的生产方式正向中、,也必须与之相适应。,面的转变。
1);
2)、自主管理的小组组织形式转变;
3);
4);
5)。
四、机械制造业未来发展的特点和趋势
1 趋势
未来21世纪初机械制造业发展的特点是现代化、高新技术的综合利用,其趋势是四化:柔性化、灵捷化、智能化和信息化,再也不是20世纪发展起来的机械学科自身的成就,即采用专用机床、夹具、刀具、量具组成的流水式生产线--刚性自动化。刚性自动化的特点是,严重影响产品的更新换代,妨碍采用高新技术,产品在国际市场上缺乏竞争力。
2 重新认识机械制造业
1)制造技术是国民经济发展的支柱
世界上各发达工业国经济上的竞争,主要是制造技术的竞争。在各个国家的企业生产力的构成中,制造技术的作用一般占55%-65%,日本及亚洲四小龙的发展,在很大程度上都是因为他们重视制造技术。这些国家十分重视将世界各国高新技术发展的专利买过来,通过制造技术,把他们形成独、特、高大精尖的产品,首先占领市场,这就是他们所以能崛起、腾飞的诀窍。
一般人们只看到机械制造工业必须依靠信息科学、材料科学来改造自己,这只是看到问题的一个方面,而另一方面信息科学、材料科学也必须依赖于制造技术来取得新的发展。例如,在计算机
的发展中最关键的是高密度集成大规模电路与存储器件的制作,而他们有赖于制造技术的发展。发达的工业国家,如美国、日本、欧洲等国的专家、教授已将制造科学与信息科学、材料科学、生物科学一起列为当今时代四大支柱科学之一。
要重新认识机械制造业,还包含另一种意义。它已经不是传统意义上的机械制造,即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就的一种新兴技术与新兴工业。
2)检测技术是现代机械制造技术发展的根本保证
自动化生产中的许多信息需要通过检测来提供,生产中出现的各种故障要通过检测去发现和防止,所需要的精度也要靠检测来保证。没有可靠的检测就没有现代自动化,也就没有高效率和高质量。
3)当前机械制造业发展的特点是高新技术的综合利用当前机械制造技术不仅在它的信息处理与控制等方面运用了微电子技术、、激光加工技术,在加工机理、切削过程乃至所用的刀具无不渗透当代高新技术,“机械加工”了。例如:激光加工,,、槽、二维或三维曲面等各种形状,完成钻、铣、镗等动作,命。激光切割、焊接、裁剪、成形加工,,已经在汽车工业中得到广泛应用,,近些年来,又发明了一种长成加工方法。由激,对盛在器皿中的液体塑料进行扫描。这种塑料。根据所需要制造零件的尺寸与形状,由计算机控制,只需,盛有液态塑料的工作台可作步进横向运动与升降运动。在激光扫描运动与工作台横向运动配合下,在激光束扫到的地方形成一层薄薄的固化膜。每扫完全一个平面,工作台下降0.05MM。这样一层层的塑料按规定形状的图形固化,可以制成任意复杂的零件,这种加工方法为机械制造业的发展提出了又一个新的方向。
4)未来21世纪初机械制造业发展的总趋势是柔性化、灵捷化、智能化和信息化
21世纪初机械制造业的发展总趋势是“四化”。柔性化———使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要,能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要;灵捷化———使生产推向市场准备时间缩为最短,使机械制造厂的机制能灵活的转向;智能化———柔性自动化的重要组成部分,它是柔性自动化的新发展和延伸。人类不仅要摆脱繁重体力劳动,而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来,以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动,智能化促进柔性化,它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。
未来产品的更新换代将不断加快,各种各样的需求不断增加,据发达的工业国家,如美国、日本和欧洲等的统计表明,1975-1995年机械零件的种类增加了40%-50%,75%-85%的工作人员不直接与材料打交道,而与信息相关联。80%-88%的活动不直接增加产品的附加值,产品工艺过程、组织管理日益复杂化。设计、工艺准备等项工作时间约占去完成用户定货总时间的60%以上。另一方面,在激烈的市场竞争中供货期与产品质量往往起到比价格更为重要的作用。
时间就是金钱,抢先时间就能赢得竞争的主动权。灵捷化已是摆在机械制造业面前的头等重大课题。在技术上要实现柔性化,在生产组织上要实现变革,这些都是机械制造企业刻不容缓的大事。
信息化———机械制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值,而是由信息借助于物质和能量的力量生产出价值。因此,信息产业和智力产业将成为社会的主导产业。机械制造也将是由信息主导的,并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的全新的机械制造业。21世纪初机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。
结束语
先进制造技术是制造技术领域的一场深刻的革命,它将使得具有二百多年历史的制造技术进入一个崭新的发展阶段,从而将使似乎已近陈旧的机械制造业获得了新的生命力,产业的发展。
参考文献
1.孙大涌 先进制造技术 2.陈世平,曹建国 .用语言进行AutoCAD开发绘制螺旋线
陈 思
(江西向西科技工业园公司产品开发部)
摘 要 本文介绍了用AutoLisp语言开发AutoCAD标准绘图功能中没有的螺旋线的方法
AutoLisp语言 螺旋线关键词
AutoCAD作为平台上使用最广泛的动用CAD系统在机械、电子、建筑、服装等行业得到广泛的应用。如何来开发和定制AutoCAD来完成AutoCAD的标准功能不能完成的任务或者是按用户需要方式高效率地运行系统,AutoCAD提供了多种二次开发环境,如AutoLisp,ADS,ADSARX等到,其中AutoLisp语文言是最早内于AutoCAD中的。Lisp是种表处理(Lispprocessing)的第四代人工智能评议,而Lisp程序评议放在AutoCAD绘图环境下就特称为AutoLisp语言。Lisp并不是什么高深的程序评议,主要只是作图操作的文字化而,所以我们可以说只要会操作AutoCAD绘图的使用者就可以开发AutoCAD程序,它特别适合工程中非结构化设计过程和参数化设计,它是Au2todesk提供的非专业用户应用开发手段中历史最悠久、掌握人数最多、成果最多、资料最丰富、最常用和最有实效的一种开发工具,它有免费使用、不限版本、容易撰写、容易学习、无需编译、安全性佳
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