机械工程及自动化学院
先进制造技术课程报告
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提交日期：2015年
月
1.论述先进制造技术的现状和发展。
进制造技术首先由美国于20世纪80年代提出，但是直到现在仍然没有一个明确的、一致公认的定义。它是一个相对的、动态的概念，是为了适应现代生产要求，对制造技术不断优化所形成的。但经过对其内涵和特征的分析研究，可以定义为：“先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、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能力和竞争能力的制造技术总称。” 先进制造技术的现状
1．企业的技术创新能力较差，产品开发周期较长
在我国，中小型企业以及大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。我国的汽车工业，在轿车上基本无自己的品牌。在机床制造业上，精密机床、数控机床大多依赖进口，在国际投标中基本上无竞争力。据报道：我国机械工业主导产品达到20世纪90年代国际水平的占30％，达到20世 纪80年代国际水平的占40％，达到20世纪60—70年代国际水平的占30％；大中型企业生产的2000多种主导产品的平均生命周期为10.5 年，是美国机械工业产品平均生命周期的3.5倍；美国制造业的新产品贡献率已达到国内生产总值的52％左右(1995年)．而我国仅为5.9％ (1997年)；美国、西欧诸国、日本的机械工业企业的专业化水平为75％—95％，而中国仅为15％—30％；我国有80％以上的企业生产能力处用不足或严重不足。 2．制造工艺设备相对落后，生产自动化程度较低
目前我国大多数企业还采用较落后的制造工艺与技术装备进行生产，优质高效低耗工艺 的普及率不足10％，数控机床、精密设备不足5％，配有国产数控系统的中档数控机床不超过25％，高档数控机床的90％以上依赖进口；在大型成套装备技术方面严重落后，而且高档、大型仪器设备大多依赖进口。中档产品以及许多关键零部件，国外产品占有我国市场 60％以上的份额等等。
3．企业专业化管理水平低，国际市场开拓能力弱
我国多数企业管理粗放，专业化管理水平低。现阶段机械工业的专业化水平仅为15％～30％，而美国、西欧诸国、日本企业的专业化水平已经达到75％一95％，经过20多年的努力 我国出口商品占世界市场份额由原来的0.5 ％提高到目前的3.5％，根据近3年的统计数据分析，高附加值和高技术含量的出口商品仅占我国出口商品总量的10％左右。 4．高精尖技术的开发相对薄弱
高精尖技术在未来的国际竞争中具有重大的作用。比如：用于海洋资源开发的水下作业装备；用于高精尖设备制造的超精密加工装备，面向IT等产业的集成电路制造关键装备；微机电系统(MEMS)以及集高技术于一身的仿人形机器人等；由于国外的技术封锁，只能引进一般设备和一般技术，核心技术很难引进，只能靠自己的研究才能掌握，只有自力更生才能发展。 先进制造技术的发展
先进制造技术具有传统制造技术无法比拟的优越性，其发展更是日新月异。为适应新世纪、新技术革命浪潮的冲击，迎接信息时代、制造全球化、贸易自由化、新型消费观念的挑战，先进制造技术必将朝着集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向发展。
2.简述3D打印技术的应用，并论述3D打印技术是否能够取代传统制造方法。
近年来，3D打印的已经出现在各个领域。医学上、军事上，似乎再也没有什么可以阻挡住3D打印技术前进的步伐。可以DIY智能手机壳，如：诺基亚公开了WindowsPhone“Lumia820”后盖的3D数据“3D-printingDevelopmentKit”，用户可以直接使用该数据，以喜欢的颜色进行3D打印，也可以定制图案。艺术家也开始使用3D打印机。医疗机构也在加大对3D打印机的利用。骨骼立体模型除了外观形状之外，还重现了切断时的质感。以下四个行业总结如下： (1)机械制造：3D打印技术制造飞机零件、自行车、步枪、赛车零件等。
(2)医疗行业：在医学领域，借助3D打印制作假牙，股骨头、膝盖等骨关节技术应用也非常广，技术越来越成熟。
(3)建筑行业：工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美，完全合乎设计者的要求。同时又能节省大量材料。 (4)汽车制造行业：用3D打印技术为汽车公司制造自动变速箱的壳体。汽车公司会对变速箱进行各种极端状况下的测试，其中一些零件就是用3D打印方法做的。定型了以后，再开模具，然后按照传统制造方法批量生产．这样成本就会大大降低。此外，3D打印技术还将影响诸多行业，如汽车、商业和工业设备、教育、建筑及消费(品等行业，还包括娱乐业的游戏和电影业，艺术家还可使用3D打印机将他们的作品即时打印成型。
我认为3D打印不会取代传统制造业，更多的是形成互补。
3.简述数控机床多轴加工的特点和应用。
所谓多轴数控机床是指在一台机床上至少具备第4轴。如四轴数控机床有3个直线坐标轴和1个旋转坐标轴，并且4个坐标轴可以在计算机数控（CNC）系统的控制下同时协调运动进行加工。五轴数控机床具有3个直线坐标轴和两个旋转坐标轴，并且可以同时控制、联动加工。与三轴联动数控机床相比较，利用多轴联动数控机床进行加工的主要优点如下。
（1）可以一次装夹完成多面多方位加工，从而提高零件的加工精度和加工效率。
（2）由于多轴机床的刀轴可以相对于工件状态，而改变，刀具或工件的姿态角可以随时调整，所以可以加工更加复杂的零件。
（3）由于刀具或工件的姿态角可调，所以可以避免刀具干涉、欠切和过切现象的发生，从而获得更高的切削速度和切削宽度，使切削效率和加工表面质量得以改善。
（4）多轴机床的应用，可以简化刀具形状，从而降低刀具成本。同时还可以改善刀具的长径比，使刀具的刚性、切削速度、进给速度得以大大提高。
（5）在多轴机床上进行加工时，工件夹具较为简单。由于有了坐标转换和倾斜面加工功能，使得有些复杂型面加工，转变为二维平面的加工。由于有了刀具轴控制功能，斜面上孔加工的编程和操作也变得更加方便。
由于增加了旋转轴，所以与三轴数控机床相比，多轴机床的刀具或工件的运动形式更为复杂。 应用：三轴立式加工中心附带数控转台的四轴联动机床、三轴立式加工中心附带可倾斜式数控转台的五轴联动机床、四轴立式加工中心附带数控转台的五轴联动机床、具有B轴卧式加工中心（四轴）、五轴联动数控铣床（加工中心）。
4.简述高速加工技术的特点和应用。
高速切削加工的特点是高效、高精度和低成本。在当今社会已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。高速切削技术特征主要表现在如下方面：
与传统加工相比， 高速切削提高了切削速度， 工件与前刀面的摩擦增大， 切屑和刀具接触面温度急剧升高， 很容易达到工件材料的熔点， 使得工件变软甚至液化， 大大减小了对切削刀具的阻力， 使得切削变得中国金属加工在线版权所有轻快。由于加工产生热量的70% ~80%都集中在切屑上， 而高速切屑的去除速度很快， 热量很难传导到工件上，从而提高了加工精
度和质量、提高了生产效率。因此，高速切削加工是一种在不增加设备数量的同时，大幅度提高加工效率的一种高科技。 高速切削目前主要应用领域 （1）大批生产领域
如汽车工业，如美国福特汽车公司与Ingersoll公司合作研制的HVM800卧式加工中心及镗汽缸用的单轴镗缸机床以实际用于福特公司的生产线。
（2）工件本身刚度不足的加工领域
如航空航天工业产品或其他某些产品，如Ingersoll公司采用高速切削工艺所铣削的工件最薄壁厚仅为1mm。
（3）加工复杂曲面领域
如模具工具制造。
（4）难加工材料领域
如Ingersoll公司的“高速模块”所用切削速度为：加工航天航空铝合金2438m/min，汽车铝合金1829m/min，铸铁1219m/min，这均比常规切削速度高出几倍到几十倍。
5.论述普通数控加工在机械制造业的重要作用
普通数控加工在机械制造业中具有重要的作用，很多零件适合在普通数控机床上加工。 1.形状复杂，加工精度要求高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件； 2.具有复杂曲线或曲面轮廓的零件；
3.具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或盒型零件； 4.必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零件。 5.零件价值较高，在通用机床上加工时不保险。
6.在通用机床上加工时必须制造复杂专用工装的零件； 7.需要多次更改设计后才能定型的零件；
8.在通用机床上加工需要作长时间调整的零件；
9.用通用机床加工时，生产率很低或工人体力劳动强度很大的零件。
10.此类零件在分析其可加工性的基础上，还要综合考虑生产效率和经济效益，可作为数控加工的主要选择对象。
6.编制一段数控程序（见ppt文件中的作业）。
程序如下： %100 N10G90M03G00X-35Y0250S1000 N12Z12 N14G01Y5Z0S1000F100 N16Y15 N18X24.264Y36.570 N20G02X35Y29.053R8 N22G01Y20 N24G03X35Y-20R20 N26G01Y-29.053 N28G02X24.264Y-36.570R0 N30G01X-35Y-15 N32Y0 N34Z12 N36G00Z50 N38M30 7.论述本职工作在现代制造技术中所起到的作用。
PVD是现代制造技术中的一个分支，TSV PVD 中文翻译是“硅通孔物理气象沉积”。 TSV 硅通孔及WLP晶圆级封装物理气相沉积设备应用于先进封装领域阻挡层、籽晶层沉积工艺的高性能PVD设备，需要满足TSV孔隙填充及WLP晶圆级平面填充工艺要求。该设备包含了去气腔室、预清洗腔室及多个工艺腔室，需要集成等离子溅射源、高效基片冷却装置、高效能ICP装置、独特边磁铁系统等多项核心技术，具有高靶材利用率、先进溅射源和等离子控制系统保证好的台阶覆盖率、高效的基片冷却设计保证薄膜沉积的工艺质量。
本人作为机械设计人员在该项目中参与了冷却基座的设计、射频下电极的设计、上电极旋转系统的设计、工艺腔室内衬的设计，参与了去气腔室的部分设计工作及整机的气路、水路、真空等f a cilit y等机械相关的设计，参与设备的安装调试工作，与电气、软件、射频、工艺领域的同事一起解决在调试中出现的各种问题。并参与设备售后支持等工作。该设备作为国家十二五 项目实现了国内首台封装设备销售，填补了国内设备在此领域的空白。
