现代制造技术的发展过程

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现代机械制造技术及其发展趋势

摘要简述了机械制造技术的发展历程，国内外现代机械制造技术的现状及最新成就与进展，我国在发展现代机械制造技术的基本情况、差距及动向。在大量研究分析的基础上，预测了21 世纪机械制造技术的三个发展方向。

关键词机械制造现状发展趋势

1、先进制造技术的特点

（1）是面向21世纪的技术

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。

（2）是面向工业应用的技术

先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果，其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。

（3）是驾驭生产过程的系统工程

先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

（4）是面向全球竞争的技术

20世纪80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。

（5）是市场竞争三要素的统一

在20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此，市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。

2、机械制造技术的发展历程

机械制造技术的发展历程机械制造业是国民经济最重要的基础产业，而机械制造技术的不断创新则是机械工业发展的技术基础和动力。

机械制造业发展至今, 按其生产方式的变化可划分为：

（1）劳动密集型生产方式：手工制作及早期的工业生产均属于这种方式。

（2）设备密集型生产方式：这是一种随着运输机械、施工机械和机床等大规模工业化生产的出现而产生的生产方式。汽车、拖拉机、轴承等大批量生产中的刚性生产流水线均属于这种生产方式。

（3）信息密集型生产方式：从20 世纪初期开始出现了数控机床、加工中心等新型机电一体化加工设备。它实现了人与机器设备之间的信息交流，机器设备可通过获得的信息，快速、准确地实现加工，继而产生了使用这些典型设备的生产方式。

（4）知识密集型生产方式：这种生产方式是制造理念的飞跃，把单向的产品制造链组成为有机的制造系统，其中的物流系统、信息流系统、能量流系统等相互依赖、相互作用、相互协调。这种制造系统不单能与人进行信息交流，而且本身具有专家系统、数据库等必要的解决问题的知识，使其能在获取较少信息的情况下完成加工要求。柔性制造系统(FMS) 、计算机集成制造系统(CIMS) 是这种生产方式的典型代表。

（5）智能密集型生产方式：这是目前正在研究和实施的一种全新的生产方式。它试图使用制造系统本身具有的人工智能，并引入了新的制造哲理和组织形式。因此, 这种制造技术能够快速响应市场的变化，超前地开发产品，实现多品种产品的全过程管理。这种制造技术的实施，将使人们梦寐以求的―无图纸加工‖、―无人化加工‖、―无害化加工‖成为可能。目前正在研究的智能制造系统( IMS) 、智能型计算机集成制造系统( I – CIMS)、敏捷制造等就属于这种生产方式。

现代制造技术的涵义相当广泛。一般认为，现代制造技术是以传统制造技术与计算机技术、信息技术、自动控制技术等现代高新技术交叉融合的结果，是一个集机械、电子、信息、材料与管理技术于一体的新型交叉学科，它使制造技术的技术内涵和水平发生了质的变化。因此，凡是那些能够融合当代科学进步的最新成果，最能发挥人和设备的潜力，最能体现现代制造水平的制造技术均称为现代制造技术，它给传统的机械制造业带来了勃勃生机。

3、现代机械制造技术的现状

3.1 国外情况

在制造业自动化发展方面，发达国家机械制造技术已经达到相当水平，实现了机械制造系统自动化。产品设计普遍采用计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助产品工程(CAE) 和计算机仿真等手段，企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段，在加工技术方面也已实现了底层的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术) 、自动引导小车(AGV) 等。在这个基础上再提高制造系统的自动化水平，对于改善企业的TQCS ( T ——尽量缩短产品的交货时间或提早新产品上市时间、Q ——提高产品质量、C ——降低产品成本、S——提高服务水平) 已无明显的作用。因此，近10 余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统，如计算机集成制造系统、智能制造系统、敏捷制造、并行工程等。

（1）计算机集成制造系统它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及软件，将制造厂全部生产活动有关的各种分散的自动化系统有机地集成起来，并适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。计算机集成制造系统在概念上，主要强调两点：首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动。因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向。其次，在集成上，它涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化的简单叠加，而是在计算机网络和分布式数据库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成，即信息集成和功能集成，以便缩短产品开发周期、提高质量、降低成本。

计算机集成制造是一种概念、一种哲理，是指导制造业应用计算机技术、信息技术走向更高阶段的一种思想方法、技术途径和生产模式，它代表了当代制造技术的最高水平。

（2）智能制造系统是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题，提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。

智能制造系统的核心技术是具有人工智能，柔性制造—集成制造—智能制造是现代制造技术发展的三个阶段。

（3）并行工程又称同步工程或同期工程，是针对传统的产品串行开发（―需求分析—概念设计—详细设计—过程设计—加工制造—试验检测—设计修改‖的流程，称为产品从设计到制造的串行生产模式）过程而提出的一个概念、一种哲理和方法。

并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关各种过程的系统方法，该方法要求开发人员在设计开始就考虑产品整个生命周期中，从概念的形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。并行工程通过组成多学科的产品开发群组协同工作，利用各种计算机辅助工具等手段，使产品开发的各个阶段，既有一定的时序又能并行，同时采用上、下游的各种因素共同决策产品开发各阶段工作的方式，使产品开发的早期就能及时发现产品开发全过程中的问题，从而缩短产品开发周期，提高产品质量，降低成本，增加企业竞争能力，并行工程强调在集成环境下的并行工作，因此，它是CIMS 进一步发展的方向。（4）敏捷制造又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等，它是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能和有知识的劳动力与促进企业内部和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应。市场的快速响应是敏捷制造的核心。

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，构成虚拟制造环境，以竞争合作为原则，在虚拟制造环境内动态选择合作伙伴，并通过组成虚拟企业来适应持续多变、无法预料的市场变化。

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，虚拟制造系统[2]是敏捷制造的关键。敏捷制造是一种战略决策，它能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生产组织模式和制造模式，目前敏捷制造仍在发展研究中。

3.2 国内情况

我国机械制造技术水平与发达国家相比还非常低，大约落后20 年。近十几年来，我国大力推广应用CIMS 技术，20 世纪90 年代初期已建成研究环境，包括有CIMS 实验工程中心和7 个开放实验室。在全国范围内，部署了CIMS 的若干研究项目，诸如CIMS 软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS 总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等专题。各项研究均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。

但大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD 和管理信息系统，因底层（车间层）基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及，工业机器人的应用还很有限。因此，做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。我们在看到国际上制造业发展趋势的同时，还要立足于我国的实际情况，扎扎实实地把基础自动化工作搞上去，才能在稳步前进的基础上开展制造业自动化系统的研究与应用。

石油机械制造业目前也存在相当多的问题，其根本原因在于管理思想和管理模式的落后，以及信息技术应用的落后。虽然许多企业不同程度地采用了一些信息技术，但多属―技术孤岛‖

式的单项技术，未能实现整个制造系统的有机集成。因此，加速石油机械制造业的信息化，大力采用先进的管理思想和管理模式，应用信息技术CIMS 应用工程，实现跨越式发展，是从根本上改变石油机械制造业落后状况的有效途径。

为使我国尽快走向工厂自动化，促进中国机械制造业转向市场机制，参与国际竞争，张曙教授根据在引进先进技术的同时，从必须改革生产组织的角度出发，提出了―独立制造岛‖新的生产模式。独立制造岛的技术构思是：以GT（成组技术）为基础，以NC 机床为核心，强调信息流的自动化和以人为中心的生产模式，它的特征是：组织、人员和技术三者的有机集成，面向车间，权力下放，综合治理，并以获经济效益为主要目标。

在近几年, 已有一些大中型骨干企业实施了工厂CIMS 工程，如成都飞机工业公司以国家CIMS 实验工程为技术依托，和清华大学、南京航空航天大学、西北工业大学等单位合作开发了计算机集成制造系统工程。在公司的计算机网络和分布式数据库支持下，由管理信息系统、质量信息系统、工程信息系统和车间自动化系统有机集成，形成了一个计算机辅助经营、设计、管理、制造的初步集成系统，以满足航空产品研制和多品种小批量生产的需要。原中国石油天然气总公司从1995 年起, 便在江汉钻头厂实施CIMS 工程，其中一期工程已于1996 年完成，在2000 年完成了二期工程。两期工程实施以来该厂各年度净利润增长明显。

4 现代机械制造技术的发展趋势

现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上：一是精密工程技术，以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表，将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代；二是机械制造的高度自动化，以CIMS 和敏捷制造等的进一步发展为代表。

超精密加工的加工精度在2000 年已达到0.0001 μm (1 nm) , 在21 世纪初开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程（STE）可使加工精度达到0.0003～0.0001 μm （013～011 nm），现在精密工程正向其终极目标———原子级精度的加工逼近，也就是说，可以做到移动原子级别的加工。加工设备正向着高精、高速、多能、复合、控制智能化、安全环保等方向发展，在结构布局上也已突破了传统机床原有的格式。日本Mazak 公司在产品综合样本中展示出一种未来机床，该机床在外形上犹如太空飞行器，加工过程中噪音、油污、粉尘等将不再给环境带来危害。

随着技术、经济、信息、营销的全球化，我国加入WTO，纵观21 世纪的制造业的发展趋势，可用三化来概括，即全球化、虚拟化和绿色化。这也是我国石油装备制造业未来发展的方向。

4.1 全球化

制造的全球化,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已是中小规模企业取得成功的重要因素。这一方面，由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，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，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。这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力。全球化制造的第一个技术基础是网络化、标准化和集成化。由于网络通讯技术的迅速发展和普及，正在给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行，实现制造的全球化。第二个技术基础是集成化与标准化。异地制造实际上是实现产品信息集成、功能集成、过程集成和企业集成。实现集成的基础与关键是标准化，可以说没有标准化就没有全球化。

4.2 虚拟化

虚拟化是指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术。虚拟化可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险。

产品设计中的拟实技术指面向产品的结构和性能分析技术，以优化产品本身性能和成本为目标，包括产品的运动仿真和干涉检验、动力学分析、造型设计、人机工程学分析、强度和刚度有限元计算等。制造过程中的虚拟技术指面向产品生产过程的模拟和检验，检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真。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性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。

虚拟化软件有可能形成21 世纪大的软件产业。

4.3 绿色化

已经颁布实施的ISO9000 系列国际质量标准和ISO14000 国际环保标准为制造业提出了一个新的课题，就是快速实现制造的绿色化。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制造对环境的负面影响, 同时原材料和能源的利用效率能达到最高。

如何最有效地利用资源和最低限度的产生环境污染, 是摆在制造企业面前的一个重大课题。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。目前绿色制造技术有以下几个方面：

（1）精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括：精密铸造（湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯）、精密锻压（冷湿精密成形、精密冲裁）、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。

（2）无切削液加工无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业，无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放和回收等等。

（3）快速成形技术快速原型零件制造技术（RPM），其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则，而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造（LOM），熔化沉积制造（FDM）等等。

参考文献：

[1]马晓春，我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程,2002(3).

[2]王世敬、温筠,现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械,2002(11).

[3]武永利，机械制造技术新发展及其在我国的研究和应用[J].机械制造与自动化,2003(1).

现代机械制造技术及其发展趋势_王世敬

!加工制造# 现代机械制造技术及其发展趋势 王世敬温筠X (石油大学(华东)机电工程学院) 摘要简述了机械制造技术的发展历程,国内外现代机械制造技术的现状及最新成就与进展,我国在发展现代机械制造技术的基本情况、差距及动向。在大量研究分析的基础上,预测了21世纪机械制造技术的3个发展方向:(1)全球化,其技术基础是网络化、标准化和集成化;(2)虚拟化,即设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术;(3)绿色化,即通过绿色生产过程(绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理)生产出产品,使用完后经绿色处理后加以回收利用。 关键词机械制造现状发展趋势 机械制造技术的发展历程 机械制造业是国民经济最重要的基础产业,而机械制造技术的不断创新则是机械工业发展的技术基础和动力。 机械制造业发展至今,按其生产方式的变化可划分为: (1)劳动密集型生产方式。手工制作及早期的工业生产均属于这种方式。 (2)设备密集型生产方式。这是一种随着运输机械、施工机械和机床等大规模工业化生产的出现而产生的生产方式。汽车、拖拉机、轴承等大批量生产中的刚性生产流水线均属于这种生产方式。 (3)信息密集型生产方式。从20世纪初期开始出现了数控机床、加工中心等新型机电一体化加工设备。它实现了人与机器设备之间的信息交流,机器设备可通过获得的信息,快速、准确地实现加工,继而产生了使用这些典型设备的生产方式。 (4)知识密集型生产方式。这种生产方式是制造理念的飞跃,把单向的产品制造链组成为有机的制造系统,其中的物流系统、信息流系统、能量流系统等相互依赖、相互作用、相互协调。这种制造系统不单能与人进行信息交流,而且本身具有专家系统、数据库等必要的解决问题的知识,使其能在获取较少信息的情况下完成加工要求。柔性制造系统(FM S)、计算机集成制造系统(CIM S)是这种生产方式的典型代表。 (5)智能密集型生产方式。这是目前正在研究和实施的一种全新的生产方式。它试图使用制造系统本身具有的人工智能,并引入了新的制造哲理和组织形式。因此,这种制造技术能够快速响应市场的变化,超前地开发产品,实现多品种产品的全过程管理。这种制造技术的实施,将使人们梦寐以求的/无图纸加工0、/无人化加工0、/无害化加工0成为可能。目前正在研究的智能制造系统(IMS)、智能型计算机集成制造系统(I-CIMS)、敏捷制造等就属于这种生产方式。 现代制造技术的涵义相当广泛。一般认为,现代制造技术是以传统制造技术与计算机技术、信息技术、自动控制技术等现代高新技术交叉融合的结果,是一个集机械、电子、信息、材料与管理技术于一体的新型交叉学科,它使制造技术的技术内涵和水平发生了质的变化。因此,凡是那些能够融合 # 21 # 2002年第30卷第11期 石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY X温筠,讲师,生于1972年,1998年毕业于石油大学(华东)石油机械工程专业,获硕士学位。现从事机械设计制造工艺的教学和科研工作。地址:(257062)山东省东营市。电话:(0546)8392093(H)。第一作者王世敬简介见本刊2002年第8期。 (收稿日期:2002-04-05;修改稿收到日期:2002-05-31)

虚拟制造技术发展及应用.doc

虚拟制造技术发展及应用- 摘要：虚拟制造技术是近年来出现的先进技术之一，受到世界各个国家的高度重视。本文介绍了虚拟制造的定义、种类、关键技术及应用，展望其未来发展前景。 关键词：虚拟制造；仿真模拟；发展；应用 1.前言 随着市场的全球化，各种新兴技术在相关领域的综合使用，企业之间的竞争方式发生了巨变。制造行业遭遇了巨大的挑战，为了制造业能够更好的生存与发展，必须要满足市场所提出的多项要求：缩短产品开发周期、提高产品质量、降低制造成本以及用更好的技术支撑和售后服务来赢得客户的信赖。企业为了赢得市场，必须对市场形势做出准确评估和及时的调整，应对多变的市场需求。计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持[1]。各种技术的发展及应用使得虚拟制造技术应运而生，作为一种全新的生产模式，必将给制造业指明新的前进方向。 2.虚拟制造技术 2.1 虚拟制造技术定义及特点 虚拟制造技术是对产品实际生产活动中的真实环境进行虚拟模拟，在计算机上得到数字化模型进而对生产活动进行分析、评估。产品研制过程中，通过仿真模拟建模技术模拟出产品在后续制造过程中的虚拟环境，分析各个环节甚至整个产品生命周期可能出现的活动对产品性能各方面的影响。通过虚拟环境下的情景展示及分析结果，尽早的发现生产活动中可能存在的隐患与问题，及时的信息反馈改进设计，合理的调整生产活动。降低研制

成本和产品开发周期，减少实际生产活动中带来的损失，更加合理的控制生产活动，提高企业生产效率，最终提高企业在市场中的综合竞争力。 2.2 虚拟制造的种类 广义的制造过程不仅包括了产品的模型研发、样机制造、性能测试、实体生产。同时还有企业对自身生产活动的市场调查、经营策划和实际生产活动中的调整控制。按这个思想考虑，虚拟制造可以被分为三大类：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[2]。 以设计为中心的虚拟制造强调根据产品的制造信息仿真建模得到统一的数字化模型，分析模型中的各类问题对产品各方面性能和产品的可装配性进行分析。以生产为中心的虚拟制造强调根据不同企业所拥有的设备资源等约束条件，仿真模拟各个加工过程结合企业的制造资源及环境进行加工过程的合理组合，使得生产计划更加合理优化。以控制为中心的虚拟制造强调将在企业管理控制中引入仿真模拟技术，对实际生产活动的环境进行虚拟模拟，提供虚拟环境模型使得企业对生产活动的控制更优化。 2.3 虚拟制造的关键技术 3.虚拟制造技术应用 3.1 虚拟制造技术在国外的应用 国外关于虚拟制造技术的应用已经有一定的规模，积极投入到各行各业的应用当中，完成相应的生成计划和目标，将市场需求的产品及时的投入到市场并收到良好的效果。在美国，波音公司生产的波音777客机是虚拟制造技术应用的经典产品。该机的设计研制包括众多的零部件，虚拟制造技术使得所有零部件的设计和改进全部是在由计算机组成的虚拟环境中完成，使得设计

现代制造技术讲解

《现代制造技术》课程讨论专题报告 专题名称：电解加工和电解磨削 专业年级： 班级： 专题成员： 指导老师： 文天学院机械工程系 2015年11月

目录前言 一、电解加工 1.1、电解加工的加工原理 1.2、电解加工的特点 1.3、电解加工的基本工艺规律1.4、电解加工的应用 1.5、电解加工的现状和展望 二、电解磨削 2.1、电解磨削的加工原理 2.2、电解磨削特点 2.3、电解磨削加工工艺 2.4、电解磨削的应用 2.5电解磨削的前景

前言 随着高精度复杂零件的不断出现，传统的加工方法越来越难满足工程上的需要。从而特种加工方法产生了。 电解加工作为先进制造技术中的一支重要方面军，在制造业中发挥着重要的作用。它对难加工的材料可以以柔克刚，对形状复杂的零件可以一次成型，并以表面质量好、生产率高、无工具损耗、无切削应力等优点。我国最早研究并成功应用电解加工技术是原兵器工业部西安昆仑机械厂的深孔和膛线加工。 随着21世纪信息、生物、微纳技术的发展及其对制造技术不断增长的需求，微细加工将成为制造相应装备的重要手段，电解加工进行材料去除是以离子溶解的形式进行的，这种去除方式使得电解加工具有微细加工的可能。目前国内外制造业均十分关注微细电化学加工的发展，将电解加工高速去除金属的理念用到传统电化学过程中，是促进该项技术进步的有效途径，微细电化学加工就不仅仅指静态条件下的掩膜电化学刻蚀了。 电解加工既具有高速加工大而复杂零件的能力，电化学离子级的蚀除机理又使之具有微细加工的潜质，向精密、微细加工进军也是电解加工的发展方向。电解加工高速去除金属的实践对电化学的发展有深远影响，任重而道远。 电解磨削是电解作用与机械磨削相结合的一种特种加工，又称电化学磨削，英文简称ECG。电解磨削是20世纪50年代初美国人研究发明的。原理是工件作为阳极与直流电源的正极相连；导电磨轮作为阴极与直流电源的负极相连。 电解磨削适合于磨削各种高强度﹑高硬度﹑热敏性﹑脆性等难磨削的金属材料，如硬质合金﹑高速钢﹑钛合金﹑不锈钢﹑镍基合金和磁钢等。用电解磨削可磨削各种硬质合金刀具﹑塞规﹑轧辊﹑耐磨衬套﹑模具平面和不锈钢注射针头等。电解磨削的效率一般高于机械磨削，磨轮损耗较低，加工表面不产生磨削烧伤﹑裂纹﹑残余应力﹑加工变质层和毛刺等，表面粗糙度一般为R 0.63～0.16微米，最高可达R 0.04～0.02微米。采用适应控制技术，可进一步提高电解磨削的加工稳定性和自动化程度。同时，为了提高加工精度，采用兼有纯机械磨削能力的导电磨轮，粗加工时靠电解磨削的高效率完成大部分加工量，然后切断电解电源，靠纯机械磨削磨掉精加工余量，这样能显着提高加工精度。电解磨削方式已从平面磨削扩大到内圆磨削﹑外圆磨削和成形磨削。电解加工的原理也可与珩磨和超精加工结合起来，成为电解珩磨和电解超精加工。

先进制造技术及其发展

先进制造技术及其发展 Xxxx （xx大学 xx学院江苏xx xxxxx） 摘要：对先进制造技术的起源、内涵进行了介绍。概述了先进制造技术(AMT)的体系结构和分类。提出先进制造技术向集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向的发展趋势。[1] 关键词: 先进制造技术；AMT；关键技术；发展；体系结构 Advanced Manufacturing Technology and It's Development Trend Abstract: Introduces the origin, connotation of advanced manufacturing technology. Briefly introduced the structure system, the classification,and the characteristic of Advanced.The paper predicts the tendency of AMT, which is developing toward the characteristics of integrated, flexible, latticing, informational, virtual, intelligent, green and global manufacturing. Key words: Advanced manufacturing technology; AMT; key technology; development; system structure 0 引言 先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集机械，电子，信息，材料，能源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术，它是发展国民经济的重要基础技术之一。先进制造技术是制造业为提高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，已形成了完整的体系结构。先进制造技术是当今生产力的主要构成因素，是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的重要手段。尤其是一些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如果没有先进制造技术作为基础，是不可能实现的。自20世纪80年代末，国际上提出先进制造技术(AMT)的概念以来，以CAD／CAM技术、快速原型制造技术、柔性制造系统技术、计算机集成制造系统技术、虚拟制造、绿色制造、敏捷制造等为代表的一系列AMT在诸多国家和地区得到迅速的发展和广泛的应用，逐步实现了柔性化、自动化、敏捷化与虚拟化。进入21世纪后，以计算机技术、网络技术和通信技术等为代表的信息技术、生物技术及新材料技术，被应用于制造业的各个领域，使制造技术发生质的飞跃，制造生产模式发生了重大的改变。[2]

虚拟制造技术内容简介

虚拟制造技术内容简介 课程编号：B0200006C课程名称：虚拟制造技术 英文译名：Fundamentals of Virtual Manufacturing 适用学科：机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论 先修课程：CAD/CAM技术基础、机械制造技术基础、计算机组成技术、 C语言程序设计 开课院（系）：机电工程学院机械制造及自动化系 任课教师：姚英学、李建广 内容简介： 在介绍虚拟制造技术的发展历程与现状、虚拟制造的定义与分类、虚拟制造技术的应用等内容的基础上，主要讲解虚拟制造系统的工作原理、分类与组成、虚拟现实的原理及其在制造工程中的应用、虚拟产品建模与描述、虚拟制造中的典型数学算法、数字化样机技术、数字化加工技术、数字化装配技术、数字化生产车间、虚拟产品开发与管理、虚拟制造系统开发，最后简要介绍虚拟企业的概念、关键技术和应用。 主要教材： 1.姚英学，李建广编．《虚拟制造技术及其应用》．哈尔滨工业大学出版社（待出版） 2.朱名拴，张树生等编著．《虚拟制造系统与实现》．西北工业大学出版社2001.10 参考文献： 1.姚英学等编．《CAD/CAM技术基础》．高等教育出版社200 2.1 2.周祖德编．《数字化制造》．科学出版社2006.6 3.肖田元等著．《虚拟制造》．清华大学出版社200 4.8 4.汪成为，高文，王行仁。《灵境(虚拟现实) 技术的理论、实现及应用》，北京:清 华大学出版社，1996. 5.Andrew Kusiak. Intelligent Manufacturing Systems. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice Hall, 1990

现代建筑设计的发展趋势

现代建筑设计的发展趋势 摘要：随着经济社会的发展，建筑技术得到了前所未有的进步，建筑设计对整个建筑的使用和功能上起着非常重要的作用。在建筑不断发展的过程中，人类将丰富的智慧和想象力发挥到建筑设计中，使建筑设计得到不断的创新，加快了经济的发展和城市化的进程。 关键词：建筑；设计；建筑设计 随着科技和信息的高速发展，人类赖以生存的大自然、生态与环保主题仍然是不可动摇的话题，而复古、浪漫、简明的情怀与高科技的应用成为了新时期创作的热点，这些都主导了建筑设计的灵感来源。因此，经过对各地建筑设计发展趋势的相关研究，总结出高科技智能建筑、绿色生态建筑、实用主义建筑在现在和将来都必将是建筑设计的重要组成部分。 1建筑设计的技巧 1.1不因时尚影响个性化设计 建筑设计即要有时代感，又要兼有民族性，要以独特的眼光进行创意性的设计，充分显示出崭新的风格。在设计意识上应体现出一种社会的进步、一种民族的使命感。建筑设计整体的多元化和部分个性化的发展，使人们对设计形态、设计情感产生了更高的要求，促使更新的题材和形式出现；建筑设计中反映出的轻松、简洁、独特、浪漫、新奇的趣味性和深沉、朴实得体及创世纪性的超前意识，体现出别具一格，风华正茂的态势，是一种时尚和个性化在建筑设计发展变化中的体现。 1.2用设计的特殊语言表现一定的文化内涵 如同一部优秀音乐作品一样，好的建筑设计必须有其明确的主题。建筑设计的艺术特色是在不经意中自然而然显露出来的，是人们在使用的过程中无意之中体会到的，而那些过分强调文化内涵，欲把中外文明史全都汇集于一室的设计，会有堆砌繁复，令人窒息之感；而没有文化内容的设计又显得空间呆板，缺乏品位。 1.3掌握和运用建筑设计的基本规律

虚拟制造技术的内涵及应用

虚拟制造技术的内涵及应用 摘要：虚拟制造技术是一门新兴的先进制造技术。虚拟制造技术的应用应结合我国制造业自身的特点，在吸收国外成熟经验的基础上大胆创新，形成特色发展。本文分析了虚拟制造技术的内涵及特点，并提出了发展虚拟制造技术的应用。 关键词：虚拟制造内涵制造产品 虚拟制造作为信息时代制造技术的重要标志，它是不断吸收信息技术和管理科学的成果而发展起来的，这里的“制造”是一种广义的概念，即一切与产品相关的活动和过程，亦称之为“大制造”，这是相对于传统的狭义制造而言的。“虚拟”的含义则是这种制造虽然不是真实的、物化的，但却是本质上的，也就是在计算机上实现制造的本质内容。虚拟制造的实质是在产品制造过程的上游——设计阶段就对产品制造的全过程虚拟集成，将可能出现的问题解决在这一阶段，通过设计的最优化达到产品的一次性制造成功。 1.虚拟制造技术的内涵及其特点 1.1虚拟制造技术的内涵 虚拟制造是实际制造过程在计算机的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品开发、制造以及管理与控制等制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。 虚拟制造不是一成不变的技术，而是一个不断吸收各种高新技术而不断丰富其内涵的动态技术系统，它通过计算机虚拟环境和模型来模拟生产场景和预估产品功能、性能及可加工性等方面可能存在的问题，从而提高人们的预测和决策水平，它为工程师提供了从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视及交互环境，使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地，发展到了全方位预报的新阶段，它不是原有单项制造仿真技术的简单组合，而是在相关理论和已积累知识的基础上对制造知识进行系统化组织。 1.2 虚拟制造技术的特点 虚拟制造与实际制造相比，有如下特点： (1)虚拟经营和管理。作为虚拟制造的一个主要贡献——虚拟企业，使制造业在世界范围内的重组与集成成为可能，应用虚拟经营和虚拟管理，充分借助于企业外部力量，运用自身最强的优势和有限资源最大限度地提高企业的竞争力。 (2)高度集成。产品与制造环境均利用仿真技术在计算机上形成虚拟模型，在设计过程中，可用计算机对其进行产品设计、制造、测试，设计人员和用户甚

虚拟制造的发展及应用

虚拟制造的发展及应用 摘要：虚拟制造技术作为近几年出现的先进制造技术，本文在描述了虚拟制造技术的概念，我国虚拟制造技术发展现状，发展展望及应用。 关键词:虚拟制造技术；计算机仿真；虚拟现实；发展；应用 虚拟制造技术是在CAD／CAM／CAE技术基础上发展起来的。一方面，CAD／CAM／CAE技术为虚拟制造的实现提供了较为成熟的技术基础，如建模技术、分析优化技术、制造过程仿真技术、分析评价技术、设计分析评价技术和产品信息集成、转换、共享技术等。特别是特征建模技术在虚拟制造技术中占有极为重要的地位。另一方面，虚拟制造技术超越了CAD ／CAM／CAE技术，CAD／CAM／CAE技术主要考虑产品本身信息的集成与建模，而虚拟制造技术还要考虑加工过程的建模等问题。 虚拟制造技术的基本概念 虚拟制造技术VMT是20世纪80年代后期提出并得到迅速发展的一个新思想。它是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上对产品从设计、加工和装配、检验、使用等整个生命周期进行模拟和仿真。采用虚拟制造技术，可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程，以此来优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，使产品的开发周期和成本最小化。 虚拟制造技术的发展现状 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。美国处于国际研究的前沿。1 983年美国国家标准局提出了“虚拟制造单元”的报告，1 993年爱荷华大学的报告“制造技术的虚拟环境”中提出了建立支持虚拟制造的环境：1 99 5年美国标准与技术研究所的报告“国家先进制造实验台的概念设计计划”，强调了分散的、多节点的分散虚拟制造IDVM（即虚拟企业的概念）。美国已经从虚拟制造的环境和虚拟现实技术、信息系统、仿真和控制、虚拟企业等方面进行了系统的研究和开发。多数单元技术已经进入实验和完善的阶段。 我国在虚拟制造技术方面的研究只是刚刚起步。其研究也多数是在原先的CAD／CAE／CAM和仿真技术等基础上进行的。目前主要集中在虚拟制造技术的理论研究和实施技术准备阶段，系统的研究尚处于国外虚拟制造技术的消化和与国内环境的结合上。当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情的产品三维虚拟设计，加工过程仿真和产品装配仿真。

现代制造技术及其发展趋向

现代制造技术及其发展趋向 王先逵 (清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所,北京100084) 摘要:从历史和现代的角度分析现代制造技术的形势和特点,论述制造技术的永恒性和广义制造论(大制造),重点论述工艺核心论,分析制造工艺技术的核心作用和现代制造工艺理论及技术的发展。根据当前制造业的形势,提出现代制造技术的重点发展方向和任务。 关键词:现代制造技术;永恒性;广义制造论;制造工艺技术 中图分类号:TH9文献标识码:A文章编号:1671)3133(2008)01)0001)08 M odern manufacturi ng technology and its devel op m ent W ang X ian-kui (Dep.t o f Precisi o n I nstr um ents,Tsi n ghua Un i v ersity,Beiji n g100084,CHN) Abstrac t:T he situa ti on and feature are analyzed accord i ng to both history and m odern,and t he etern ity o fm anufacturi ng techno lo-gy and broad sense of m anu fact ur i ng theory(/L arge M anufacturing0)are d iscussed.In the sa m e ti m e,the core acti on and the de-ve l op m ent of process t heory and technology i s ana l y zed.In t he last,t he deve lop m ent d i rections of m echan ica l manu fac t ur i ng sc-i ence techno logy are m en tioned. K ey word s:M ode rn m anufacturing techno logy;E tern ity;Broad sense of m anufacturi ng t heory;M anufactur i ng process techno l ogy 1现代制造技术的形势和特点 111现代制造技术的沿革 我国现代制造技术的发展有两次比较大的变革,一次是在上世纪50年代,原苏联援助146项工程,打下了现代制造的基础,当时我国已能独立生产飞机、汽车、火车、拖拉机、发电设备、钢铁等产品,应该是居于比较先进的水平,有了长足的进步。但在此后的30年内,由于种种原因,一直进步不大。另一次是在上世纪80年代,改革开放,从国外引进大量的先进制造技术和装备,我国的制造技术水平有了很大的提高,已经能够生产现代化的机械产品。纵观这两次变革,其特点都是从国外直接引进技术,但自我进行消化、吸收和创新不够,这就给我国制造业的发展带来了一些负面影响,一个根本的问题是如何自主创新和自我发展。 从世界制造强国成长的轨迹来分析,18世纪工业革命使英国率先成为当时的制造强国,此后德国、法国、意大利等欧洲国家发展很快,进入了世界制造强国之列,第一次世界大战之后,欧洲的经济受到严重影响,而美国、日本等国开始崛起,它们的共同之处是有比较好的基础,走自己发展的道路,可以统称为/英美自我发展道路0。而我国在上世纪50年代是一个制造业比较落后的国家,基础比较薄弱,在上世纪80年代改革开放时,与国际水平相差甚远,受到禁运等不平等待遇,又处于社会主义市场经济初期,很难进行消化吸收,创新就更难了。我国是一个大国,单靠引进来求发展是不行的,必须强调自力更生、艰苦奋斗,走中国自己独立自主的道路,才能使制造业取得根本性的变化。 上世纪80年代到本世纪初是现代制造技术发展比较迅速的时期,一方面原苏联解体、冷战基本结束;另一方面形势相对稳定,虽然战事不断,但都是局部地区的小战争,因此给各国的制造业有了一个发展的机遇和空间,我国应抓住这一时期,迅速赶上和超过世界水平,求得应有的生存和发展空间。 112现代制造技术的特点 11211制造技术已形成为一门科学 现代制造技术在系统论、方法论、信息论和协同论等的基础上形成制造系统工程学,是一种广义制造的概念,亦称之为/大制造0的概念,它体现了制造概念的扩展。广义制造概念的形成过程主要有以下几 1

我国先进制造技术的发展现状

我国先进制造技术的发展现状 摘要：本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景。 关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。 1 当前制造科学要解决的问题 当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面： （1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间 (配置空间Configuration Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学

虚拟制造技术

1、前言 随着国民经济的高速发展，人民生活水平的大幅提高，人们对汽车的需求量越来越大，汽车模具的市场竞争也越来越激烈。“质量好”、“精度高”、“价格低”、“交货期短”等是人们对现代汽车模具的基本要求。但是，汽车模具是一种大型模具，它体积庞大、结构复杂、尺寸精度和表面粗糙度要求较高，制造相当困难。而且，为了减轻模具的重量采用的底座掏空的薄壁式结构和为了维修容易中间型面采用的镶拼结构，给设计和制造带来了更大的困难。通常来说，一个汽车覆盖件零件需要3道或3道以上的工序才能完成，也就是说，生产一个汽车覆盖件零件至少需要3副或3副以上的模具。如果汽车覆盖件零件在设计的时候没有考虑到实际制造情况，那么设计出来的模具在制造的时候可能根本就无法进行加工，或者是制造出来的模具无法生产出预期的产品，从而导致模具的报废，延长产品的开发周期，这种经济损失是无法想象的。但是，模具在设计阶段是无法预料在制造过程中将出现的困难的。虚拟制造技术是一种软件技术，是CAD/CAE/CAM/CAPP和仿真技术的更高阶段，它能在计算机上实现模具从设计到制造到检验的全过程，根据虚拟模型的仿真过程，可以在计算机上根据“实际”的加工情况来修改模具的设计，避免了在模具制造过程中可能出现的问题，从而达到缩短模具的开发周期、降低开发成本、提高生产效率的目的，因而是汽车模具开发最有潜力最实用最有效的技术之一。 2、虚拟制造(VM) 虚拟制造(VirtualM anufacturing)又叫拟实制造，是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、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，使得产品一次性制造成功，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。在虚拟制造中，产品从初始外形设计、生产过程的建模、仿真加工、模型装配到检验整个的生产周期都是在计算机上进行模拟和仿真的，不需要实际生产出产品来检验模具设计的合理性，因而可以减少前期设计给后期加工制造带来的麻烦，更可以避免模具报废的情况出现，从而达到提高产品开发的一次成品率，缩短产品开发周期，降低企业的制造成本的目的。 虚拟制造自从产生以来人们就力图给它一个统一的定义，但虚拟制造涉及的知识范围十分广泛，不同的研究人员，出发点和侧重点也不同，因而理解也大不相同，导致虚拟制造至今为止仍没有一个确切的定义。在不同的定义中，我们可以把虚拟制造理解为产品的虚拟设计技术、产品的虚拟制造技术和虚拟制造系统3方面关键技术的一个技术综合。 2.1 产品的虚拟设计技术(VDT) 产品的虚拟设计技术(VirtualD esignT echnology)是面向数字化产品模型的原理、结构和性能在计算机上对产品进行设计，仿真多种制造方案，分析产品的结构性能和可装配性，以获得产品的设计评估和性能预测结果，从而优化产品设计和工艺设计，减少制造过程中可能出现的问题，以到达降低成本、缩短生产周期的目的。 2.2 产品的虚拟制造技术(VMT) 产品的虚拟制造技术(VirtualM anufacturingTechnology)是利用计算机仿真技术，根据企业现有的资源、环境、生产能力等对零件的加工方法、工序顺序、工装及工艺参数进行选用，在计算机上建立虚拟模型，进行加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、连

我国先进制造技术发展现状

我国先进制造技术发展现状 摘要:先进的机械制造业是国民经济的支柱产业,关系到一个国家的综合国力。现代制造业已发生了巨大的变化,特别是由于中国有着巨大的市场潜力和劳动力资源,我国正日益成为全世界机械制造业的中心。随着经济全球化和金融危机的影响,与发达国家相比,我国机械制造业已处于很落后的局面,正陷入难以可持续发展的困境。本文基于对我国机械制造技术发展现状的阐述,结合当前机械制造技术的特点,提出了我国机械制造技术的发展方向。 关键词：先进制造技术、特点、趋势 1 先进制造技术 1.1 基本定义 先进制造技术(Advanced Manufactuing Technology),人们往往用AMT来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。 1.2 主要技术 这是制造技术的核心,它包括两个基本部分:有关产品设计技术和工艺技术。 1.2.1面向制造的设计技术群 面向制造的设计技术群系指用于生产准备(制造准备)的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具,例如计算机辅助设计(CAD)以及工艺过程建模和仿真等,生产设施、装备和工具,甚至整个制造企业都可以采用先进技术更有效地进行设计。近几年发展起来的产品和工艺的并行设计具有双重目的,一是缩短新产品上市的周期,二是可以将生产过程中产生的废物减少到最低程度,使最终产品成为可回收、可再利用的,因此对实现面向保护环境的制造而言是必不可少的。 1.2.2制造工艺技术群(加工和装配技术群)

中国现代设计的发展方向

艺术设计学院 中国现代设计的发展方向 班级视觉传达设计11-1 姓名田文琦 学号201110010094 指导老师张晓菲

中国现代设计的发展方向 内容提要： 本文结合工作实践，就中国平面设计的方向问题进行了认真探索，具有独到的创意。 关键词：中国平面设计；方向；解析 一、中国设计的现状 自我国实行改革开放以来，中国文化受到外来文化的影响，使我们的生活发生了深刻变化，平面设计也不例外。我们日常生活中的日用品、食品的包装从单一发展到现在的五彩斑斓，品种繁多，更加注重了美观与功能性相结合，设计理念更加人性化；我们手中的书籍从一色的文字发展到现在的读图时代，使我们在一种愉悦的氛围中来领略文学的魅力；走在城市的大街小巷，五花八门的广告充斥着我们的眼帘，使你无时无刻都在接受它们所传递的各种信息；每天有成千上万的人在互联网上畅游，网页设计使我们浏览文字的同时也感受到一种美的享受。这些都是平面设计给我们带来的便利和精神上的享受，但这其中却有很多作品在滥竽充数，在金钱利益的驱动下，有一些设计师为此而迷失了方向，误入了歧途。 随着中国经济的迅猛发展和申奥的成功，带动了中国平面设计的新发展，但同时也暴露出发展速度过快而带来的负面影响，其中有许多作品远离了中国文化传统，缺少中国传统文化的气质。 二、中国设计的继承和发展 经济决定了设计的市场，作为设计师有责任去引导这一市场，我们在这些项目中首先应该想到的是设计本身，因为我们不仅肩负的是我们的作品要具有更强的生命力，而且更重要的是它代表了中国。这也许有些高远，但正是因为这样，我们所用到的资料几乎都是来自国外的案例，例如可口可乐、耐克、肯德基、麦当劳、奔驰、宝马等等，而我们自己的却少的可怜。虽然这其中有很多历史和经济因素，但我们好多设计师却没有意识到这一点。改革开放的三十年来，是中国

现代制造技术的发展趋势

现代制造技术的发展趋势 袁锋 摘要 知识经济和高科技的迅猛发展给制造业带来前所未有的机遇和挑战，现代制造技术被赋予新的内涵和特征，与其它学科交互融合发展，对传统的制造业产生了巨大的冲击。只有采用先进制造技术并不断创新，我国制造业才能在激烈竞争中立于不败之地。为此阐述了现代制造技术的发展趋势。 关键词:现代制造技术；特征；趋势。 引言 制造是人类社会赖以生存和发展的基石，任何时代都离不开制造业，制造业具有永恒性和不可替代性，它不仅是一个国家国民经济的支柱产业，而且对其经济和政治的领导地位也有着决定性的影响，一个国家经济的崛起在很大程度上取决于制造业的发展。在工业发达国家，约有1／4的人口从事各种形式的制造活动，70 以上的物质财富来自制造业。因此，很多国家把制定制造业发展战略列为重中之重。战后，日本、德国等国家由于重视制造业，国力很快得以恢复，成为制造强国，经济实力也跃居世界前列。美国认为要重振经济雄风，保持美国在全球经济中的霸主地位，必须大力重振制造业，夺回其制造业的世界霸主地位。为此，美国加大了制造业的投资力度，积极进行策略研究，现在某些领域已基本赶上甚至超过日本而与其并驾齐驱。可见制造业对一个国家的经济地位和政治地位具有至关重要的影响。 近年来，随着高新技术和知识经济的迅猛发展，生命科学、材料科学、信息技术、微电子技术、航空航天等新兴的科学技术不断涌现。以计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合的先进制造技术应运而生，对传统的制造业产生了巨大的影响和冲击。目前，世界各国尤其是工业发达国家都非常重视制造技术的开发研究和应用，在这一领域的国际竞争日趋激烈，我们要想在新一轮的较量中立于不败之地，就必须大力发展制造技术。 1 现代制造技术的主要特征 1．1 制造内涵的扩展 随着通讯和网络的发展，全球性的贸易壁垒正在逐步消失，制造技术已发展成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科且高度复杂的集成技术。制造的概念和内涵得到大大扩展，它是一种涵盖面很广的广义制造概念，是“大过程”、“大制造”，包括光、机、电产品的制造，工艺流程设计，通用产品和高精尖产品的制造以及材料制备；不仅包括机械加工方法，而且还包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等；它不但包括从毛坯到成品的加工制造过程，而且还涉及产品的市场信息收集与分析、产品的选型决策、产品的设计制造过程、产品的销售和售后服务、报废产品的处理以及产品的疲劳强度和全寿命过程的预估等产品整个生命周期的全过程。 1．2 先进制造技术、制造系统和制造模式的发展 近年来，制造工程与制造科学取得了前所未有的成就，先进制造技术、制造系统和制

虚拟制造

1。虚拟制造的定义：虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机建模与仿真技术，虚拟现实或可视化技术，在计算机网络环境下群组协同工作，模拟产品的整个制造过程，对产品设计，工艺规划，加工制造，性能分析，生产调度和管理，销售及售后服务等做出综合评价，以增强制造过程各个层次或环节的正确决策和控制能力2．映射的特性：（1）映射的定义域是实际制造过程，值域是虚拟制造过程，直接结果是全数字化产品，映射的介质是网络计算机环境。（2）该映射是非线性迭代过程，需要多次循环直到满足要求为止。（3）虚拟制造的结果千差万别，难以预测，因而可能是一个混沌的过程。（4）由于人是整个系统的主体，将人的智能以控制参数的形式复合进去，该映射在一定程度上也是可控的。由于不同的人其技术水平和经验不同，因而控制参数具有模糊特性。3 虚拟制造的优势：1缩短了产品的研发周期2 降低了产品的研发成本3 提供了一个先进的制造系统仿真平台4 虚拟制造系统是通过对实际制造系统进行抽象，分析，综合，得到实际生产的全部数字化模型 5 虚拟制造的相关技术包括：输入，输出设备及计算机硬件技术、集成这些硬件系统的电子技术和软件技术。6 虚拟制造技术的核心与关键技术：计算机仿真优化设计、三维建模技术和网络技术。7其他的先进技术有哪些： 1 计算机集成制造系统与虚拟制造系统2 敏捷制造与虚拟制造技术3 并行工程与虚拟制造技术4 精益生产与虚拟制造技术5 绿色制造与虚拟制造技术6智能制造与虚拟制造技术1 虚拟现实（VR、Virtual Reality）又称虚拟环境（VE）：虚拟现实是由计算机生成的，通过视听触觉、嗅觉等多通道作用于用户，使之生产身临其境感的交互式计算机仿真，是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统。2，虚拟现实的特征（1）多感知性（2）沉浸感（3）自治性（4）交互性3，虚拟现实的系统组成（1）检测输入装置（2）图像生成和显示系统（3）音频系统（4）力、触觉系统（5）高性能计算机系统（6）建模系统4虚拟对象的模型主要包括：几何模型、物理模型、运动模型、声音模型等5对象的几何模型：就是用来描述对象固有形状和外表的抽象模型，通常首先用三角形或多边形构造对象的几何外形，然后对几何模型进行纹理，颜色，光照等处理，后者称之为形象建模6 几何模型的生成方法：1测试法 2 CAD法 3二维视图变换法7 纹理的定义：是指物体表面细微的凹凸不平的条纹，可以用随机扰动法生成，即在表面各点法线方向附加微小的随机扰动量，从而产生表面微观不平度。1 虚拟制造系统的定义：是现实制造系统在虚拟环境下的映射，是现实制造系统的模型化，形式化以及计算机化的抽象描述和表示2 虚拟制造系统的功能需求：1工厂和产品生命周期中的全部活动的集成2 各种硬件软件人员及各种标准的集成虚拟世界与真实世界的集成3 虚拟制造系统的仿真需求：（1）虚拟制造系统的仿真是虚拟环境下的全方位仿真，是产品从设计生产销售到消费的全生命周期仿真（2）仿真器具有多种输入方式3）真实感输入4 虚拟制造系统的机构需求： 1 功能等价性（1）语义一致性（2）数值精确度（3）响应时间2 结构相似性3 开放性和柔性4 系统应满足分布式协同工作和动态运行操作5虚拟制造模式（前三种）1以设计为中心的虚拟制造为产品设计，产品评价和异地协同设计提供模拟环境。该环境集成了计算机分析，网络通信，可视化仿真技术等开发工具，以支持面向设计与管理的全球化合作2 以生产为中心的虚拟制造以生产为中心的虚拟制造主要研究内容包括车间设备的配置及分布，生产调度，生产环境的布局设计，设备集成，生产组织调度等。其输出是资源需求规划，生产规划，供货计划及精确的成本信息等3 以控制为中心的虚拟制造是将仿真加到控制模型和信息处理中，以实现基于仿真的最优化控制4 以加工为中心的虚拟制造以加工为中心的虚拟制造目标是研究产品的可加工性，6虚拟制造的结构体系结构有： Mediator体系、Iwata体系、分布式体系、虚拟开发平台体系等7 Mediator体系是通过一个开放式的信息和知识库体系，以提供一套支持复制制造环境的柔性管理技术。着重处理和解决了这种情况下的知识支持及通信技术。8 Mediator 体系是一个侧重于知识信息的管理体系，它考虑了多软件，多地域的集成9 Iwata体系的基本组成：虚拟信息系统VIS、虚拟物理系统VPS 、定时控制器和数据游览器组成10 系统建模是虚拟制造系统的核心，是构成虚拟制造的基础。在虚拟制造系统中，需要采用综合的、各阶段都连贯一致的模型表示方法，使后续操作可以利用前阶段的模型数据11 虚拟制造系统模型：实质上是真实制造系统要素的数字化表达，主要包括产品模型过程模型和生产系统模型，又称3P模型12 过程模型：过程模型有多种形式，如基于理论的物理模型和数字模型，基于经验的统计模型，基于计算机的过程仿真模型，以及列举方法表达的图表和规划等过程模型的有效表示是非常重要的，他提供了同虚拟制造环境的通信机制13 基础模型制造层用以建立描述制造过程及对象的基础模型14面向对象方法的基本特征：（1）抽象性（abstraction）（2）分类性（classification）（3）关联性（association）（4）组装（composition）（5）继承性(Inheretance)15结构式对象模型方法：结构式对象建模方法是基于面向对象方法的封装，继承与关联特性，利用派生图，对象图，事件转移图和状态转移图四种模型描述系统的组成及关系16 构成一个Petri网的基本要素有库所、变迁和令牌。17 问题求解是建立模拟系统的最终目的，归纳推理，演绎推理和推断推理是问题求解的基本方法18 从本质上说，多Agent系统是一种协同求解方法，全局目标的实现是各个Agent相互协作的结果19产品模型是用来表示制造过程中被制造对象的模型，它包括目标产品，零部件，毛坯及中间产品20 产品建模方法的发展过程：1 面向过程的产品模型2 面向几何的产品模型3 面向特征的产品模型4 面向知识的产品模型5 集成产品模型21 现代制造系统中的设备、仪器及工具主要包括物料处理设备和运输系统。22设备模型应当实现（1）物理设备几何特征的真实表达。可真实地复现物理设备的三维实体模型，体素特征和材料纹理特征。（2）物理设备系统操作的精确表达，以动画形式表达设备行为运动学，动力学信息。（3）系统性能，可靠性，灵敏性的精确估计。23 基本模型由基本模型—特征—体素三个层次组成，基本模型和特征为上层数据，而体素为底层数据。24 约束有一元约束和二元约束，尺寸约束属于一元约束，它包含一个几何参数和一个实值参数。1 STEP的定义：就是国际化标准组织（ISO）正在制定的一个产品数据表达与交换标准。STEP的目标：提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期中的相关数据STEP的标准体系结构： 1描述方法 2集成资源 3应用协议 4一致性测试方法论 5框架、实现方法 6抽象测试集虚拟样机的概念：在虚拟现实环境下模拟产品的设计、制造仿真、装配仿真等过程。4 虚拟样机与数字样机的区别：在CAD环境下的虚拟样机则采用数字样机的概念。5 数字样机按照承担的功能可分为：几何样机、性能样机、功能样机。6 数字样机关键技术包括：三维几何建模技术、产品数字化定义方法、数字化装配技术分析与仿真技术。7 三维几何建模方法：三维几何建模技术是数字样机的核心制程技术，它为数字样机的形状表达提供基本的建模工具和方法。四种方法：线框模型、表面模型、实体模型、特征模型。8 一个合理的产品结构不应当一颗装配书鼓励的表示，而应当使产品的结构具有产品定制功能、产品结构的整体控制功能。产品定制功能是通过产品结构树，根据用户的个性化需求，快速制定出一个产品的结构。10（论述题）数字化预装配数字化预装配是数字样机和虚拟设计的一个重要组成部分。其内容包括产品的装配建模、装配零件之间的约束、装配的间隙分析、可装配性分析与评价。（1）装配建模：包括产品结构设计和信息建模。在产品设计过程中，装配设计是在概念设计之后进行的，它可以将概念设计中的模糊、不确定的构思，通过产品结构和逐步求精细化，设计产品的整体装配结构，为详细设计提供一个基本框架。装配建模可以利用装配建模工具建立装配树。在装配建模中，信息量的大小是影响产品操作、浏览的一个重要因素，解决信息量大的方法有：（1）1）减少每次装配的零件数目。2）减少几何信息3）减少其他模型信息量（２）．装配零件之间的约束数字化装配并不是简单的零件堆积，而是对装配零件进行几何或参数约束，模拟实际的装配条件。常见的约束类型有：面贴合、面对齐、角度约束、平行约束和垂直约束、对称约束、距离约束、相切约束（３）．装配的间隙分析数字样机通过奸细分析判断装配的可行性。目前的装配间隙分析主要是从静态的干涉角度进行检查。主要有５钟干涉检查结果：无干涉、软干涉、接触干涉、硬干涉、包容（４）．可装配性分析与评价可装配性指产品及其装配件易装配的能力和特性，是衡量装配结构优劣的重要指标11 并行设计：是以并行工程的思想贯穿于产品设计过程的一种集成化设计方法。12 DFM方法强调制造对设计的约束，在产品的设计阶段，分析制造因素对设计的影响。13 产品可制造性评价指标：技术指标、经济指标。1 虚拟装配系统包括：虚拟装配环境、虚拟零件设计、装配工艺规划、工作面布置、装配操作模拟2虚拟现实的三个特点：沉浸感、交互性、想象力3 装配工艺规划是连接装配设计和装配实施的桥梁。4 所谓装配序列的几何可行性是指：从几何约束角度来讲，两个装配单元之间的装配操作或分解操作不存在几何干涉现象。5 装配序列生成时所需要的装配信息主要包括零件的几何信息、非几何信息以及零件之间配合约束关系信息。6装配序列规划分类：1按装配的单调性分（1）单调装配规划（2）非单调装配规划2 按装配的序列性分（1）序列装配规划（2）非序列装配规划3 阿布装配的线性或非线性分（1）线性装配规划（2）非线性装配规划7 装配路径规划的内容主要包括：装配体及其相关的数据结构模型的前置处理、分离方向的确定、分离平移量的确定、拆分方向的确定和干涉检查。8 数字化装配路径规划方法主要有两种：可视图法和平移边界法。9 装配序列的选择方法：基于最短时间的装配序列、基于最低成本的装配序列、基于装配设备利用率最高的装配序列。1加工过程仿真包括：NC切削过程仿真、焊接过程仿真、冲压过程仿真、浇注过程仿真。2 切削过程仿真研究内容：1是刀具路径仿真2是评估加工工艺中规定的工艺参数是否合适。3 （论述）虚拟加工环境及系统应该具有以下功能1全面逼真的反应现实加工过程，在仿真中，人们可以直接“观察”全部的加工过程包括工件的装夹定位、机床调整、切削、检测等。2 可以真实的描述加工过程的物理效应，例如工件的切削温度与应力的分布，工件的变形等 3 能对加工过程中出现的碰撞、干涉进行检测，并提供报警。4 可以对工夹具的实用性进行评估，对产品的可加工性和工艺规程的合理性进行评估 5 对加工精度、表面粗糙度、加工时间等进行精准的估计，为宏观仿真提供数据。4 虚拟加工过程定义：在NC指令的驱动下，由机床刀具模型的运动过程和工件模型的变形过程构成5 虚拟加工过程4个仿真：1刀具运动轨迹的仿真 2夹具安装使用过程仿真 3机床运动过程仿真。4材料去除仿真。6在虚拟环境中，加工过程表现为包括时间在内的四维过程，建模时，需要将表达加工环境的实体几何模型、运动模型和表达加工过程的物理模型结合起来。7 数控机床零件几何模型之间的装配约束关系主要包括三类：几何约束、运动约束和排斥约束。8 数控机床定义：通过数控系统控制机床个运动轴的运动来实现工件与刀具之间的相对运动，从而完成切削加工的空间机构。9数控加工过程几何仿真技术包括定性图形显示和定量检验二个方面。根据建模方法特点，将数控加工过程几何仿真技术分为四类：直接实体建模、光线表示法、离散矢量法和空间分割法。10碰撞与干涉：主要包括检验刀具和主轴相对于非加工部位如夹具、工件非加工部位的干涉现象。碰撞与干涉检测方法：包容盒检测法、分层检测法。11 刀具轨迹生成目标：使所生成的刀具轨迹满足无干涉、无碰撞、轨迹平滑、切削负荷定性好、编程效率高、代码量小的要求。12刀具轨迹生成方法：1参数线法 2CC路径截面法 3CL路径截面法 4导动面法 5等距面法 6刀具接触点法13 NC加工过程物理建模与仿真包括：1切削力的建模与仿真 2切削温度的建模与仿真3加工震动模型 4加工误差模型与评估 5加工表面粗糙度预测与仿真。14表面粗糙度是最重要的表面质量特征参数之一。