现代制造技术
[期末论文]
系别：机械工程系
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完成日期：2012年5月14日
内容摘要
随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、物力和财力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。本论文简单介绍了我国高速加工的现状及发展趋势、我国精密加工的现状及发展趋势和我国现代制造企业实施精益生产制造方式的想法。
关键词：
我国高速加工的现状及发展趋势；我国精密加工的现状及发展趋势；我国现代制造企业实施精益生产制造方式的想法；
目录
内容摘要 ............................................................................................................................... - 1 - 关键词： ........................................................................................................................... - 1 - 目录 ....................................................................................................................................... - 2 - 引言 ....................................................................................................................................... - 3 - 论述我国高速加工的现状及发展趋势 ............................................................................... - 4 - 论述我国精密加工的现状及发展趋势 ............................................................................... - 5 - 精密化 ............................................................................................................................... - 5 - 智能化 ............................................................................................................................... - 5 - 自动化 ............................................................................................................................... - 5 - 高效化 ............................................................................................................................... - 6 - 信息化 ............................................................................................................................... - 6 - 柔性化 ............................................................................................................................... - 6 - 集成化 ............................................................................................................................... - 6 - 我国现代制造企业实施精益生产制造方式 ....................................................................... - 7 - 精益生产方式的理论框架 ............................................................................................... - 7 - 参考文献 ............................................................................................................................... - 9 -
引言
制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所以国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正是被看作是现代国家经济上获得的成功关键因素。制造技术已经不是单纯的产品设计、制造工艺和生产组织管理，它是一个包括产品需求、设计开发、生产、销售、使用、处理等整个产品生命周期的大系统。从宏观上来说，制造技术已经进入计算机辅助制造的时代，它是通过一个计算机分级结构网络来检测、控制和管理制造过程各个阶段的工作，其中包括生产管理与控制、工程分析与设计、财会与供销等方面。
美国从50年代以来只重视技术和军用技术的发展，忽视了制造技术ude作用，严重影响了国民经济的增长和国际经济竞争中的竞争力。80年代初，美国开始反省，美国在关于工业竞争的总统委员会的报告指出：美国在重要高速增长的技术市场上失利的一个重要原因是美国没有把自己的技术应用到制造上。据美国国家生产力委员会调查，在企业生产力构成中，制造技术的作用占62%，世界上所有的国家，特别是经济比较发达的国家，都非常重视制造技术的发展，以日本和德国最为突出。我国的近邻日本在第二次世界大战后一直对制造技术非常重视，先后提出了“技术立国”和“新技术立国”的道路，并且狠狠的抓住了精密工程和制造系统自动化这两个制造技术的关键，突出了以人为中心的先进管理，人、技术和经济管理的三结合，使日本在战后短短30年里，一跃成为经济大国。
我国的制造技术经过40多年的发展，已经进入了发展迅速、失利增强最强最快的新阶段。由于机械产品是装备国民经济各部门的物质基础，强大而完整的机械工业是国家现代化、实现社会进步的必要条件。通过分析，其关键问题是要发展现代制造技术，从而制定了发展先进制造技术的规划。
现在，各工业国家都把制造技术视为当代技术发展最为活跃的领域和国际间科技竞争的主战场，制定了一系列振兴计划，简历了世界级制造技术中心，纷纷把现金制造技术列为国家关键技术和有线发展领域，一个以现代制造技术为中心的科技竞争已经在发达国家质检展开，一个以现代制造技术为重点的工业革命已经到来，这是第三次工业革命。
论述我国高速加工的现状及发展趋势
刀具材料的选用：以超硬刀具材料为主。采用CBN、SiN陶瓷、Ti基陶瓷、TiCN涂层刀具材料加工高强度铸铁件，铣削速度达2200m/min；采用PCD、超细硬质合金刀具加工高Si-Al铸造件，铣削速度也达2200m/min，钻、铰削速度达80～240m/min；采用SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂层刀具加工精锻结构钢零件，车削速度达200m/min；采用高Co粉末冶金表面涂覆TiCN的高速钢整体拉刀、滚刀、剃齿刀，以及硬质合金机夹组合专用拉刀，加工各种精锻钢件、铸铁件，拉削速度10～25m/min,滚削速度110m/min,剃齿切速170m/min。 刀具典型结构与加工工艺：零件孔加工刀具采用多刃复合式(刀刃机夹、镶焊组合)结构，以铰、挤削替代磨削，在一次性走刀过程中完成孔的精加工，转速达3000r.p.m，走刀速度达1.5～3m/min,精度可达5～7级，粗糙度Ra0.7μm(枪钻转速达8000r.p.m，Ra2μm)；零件平面铣削刀具多采用密齿、过定位、重复夹紧结构，径、轴向双向可调的高速密齿面铣刀。直径φ250～400mm，轴向跳动＜±0.0025mm。零件装配平面的加工，是以铣代磨，粗糙度Ra0.7μm，不平度＜0.02mm；曲轴主轴颈、连杆轴颈加工，采用双工位车一拉削专用刀具。刀盘直径φ700mm，圆周装有40个硬质合金涂层刀片，每10片为一组，切削速度150m/min，快进速度4.6m/min，切削余量1.5～3mm/径向,班产350件；曲轴主轴轴承盖加工,采用侧置、排列式机夹复合成形拉削专用刀具，安装三种、共713片可转位硬质合金涂层(TiCN)刀片，进给速度25m/min,班产1750件，拉削切削余量1.5～3mm；缸体曲轴及缸盖凸轮轴主轴的装配圆弧面、侧面的加工，采用组合式、轴向串联、机夹三面刃专用盘铣刀，由6～8个刀盘成组装配，共安装约146片机夹可转位涂层刀片，在一次径向走刀中，完成10个侧面的铣削加工，加工余量1.5～2mm；传动器同步齿圈座的外圈渐开线齿及三等分直槽的加工，采用长1800mm的筒式专用外拉刀，一次走刀拉削成形，拉削速度10m/min,三工位班产1440件；发动机5种传动轴上的花键齿形(M=0.8mm)加工，采用双工位、成对配置的搓、挤无屑加工专用刀具，其一次往复运动，将花键齿形搓挤成形，班产共800件；传动器的齿轮加工，采用多头小直径涂层高速滚刀及径向剃齿刀滚、剃成形，以剃代磨，班产800件；差速器壳体内球面的镗削，采用机床主轴内置式、推拉杆轴向往复运动，带动镗刀头二维成半圆轨迹移动，叠加壳体廻转运动，一次走刀完成其球面成形镗削加工；缸体汽缸孔镗削采用双工位、机床主轴内置式、轴向往复运动推拉杆机构，往走刀--粗镗，复走刀--精镗，切削速度达800m/min；一些零件的轴端头外圆柱面加工，采用成形组合外圆铣、铰削专用工具，一次走刀多刃铣铰削完成外圆、端面粗加工，替代单刃车削加工工艺。„上述专用高速、高效刀具结构不胜枚举，与相应专用数控机床组合成的各加工工位，生产节拍为20～40秒。零部件的精度与质量60%～80%决定于这些专用刀具及数控机床的精度和质量，20%～40%决定于零件毛坯的精度与质量。生产流程中，质量监测工序为机后抽检。
论述我国精密加工的现状及发展趋势 精密化
精密加工的核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。当前精密电火花加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可达±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。
智能化
智能化是而向21世纪制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。新型数控电火花机床采用了模糊控制技术和专家系统智能控制技术。模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件；自动监控加工过程，实现最稳定的加工过程的控制技术。采用人机对话方式的专家系统，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工。在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。专家系统在检测加工条件时，只要输入加工形状、电极与工件材质、加工位置、目标粗糙度值、电极缩放量、摇动方式、锥度值等指标，就可自动推算并配置最佳加工条件。专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。
自动化
自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC，MC，CAM，FMS，CIM，IMS等来完成。在末来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。同时自动化开始面向中小型企业，以经济实用为出发点，满足不断发展的产品多样化和个性化需要。数控电火花机床具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。
高效化
现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域，都要求减少辅助时间(如编程时间、电极与工件定位时间等),同时又要降低粗糙度,从原来的Ra0.8μm改进到Ra0.25μm，使放电后不必再进行手工抛光处理。这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时提升了模具品质，使用粉末加工设备可达到要求。这就需要增强机床的自动编程功能，配置电极与工件定位的夹具、装置。若在大工件的粗加工中选用石墨电极材料也是提高加工效率的好方法。
信息化
信息、物质和能源是制造系统的三要素。随着计算机、自动化与通讯网络技术红制造系统中的应用，信息的作用越来越重要。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化，以适应21世纪高柔性生产的需要。
柔性化
随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。柔性制造自动化的形式很多，如美国提出的敏捷制造(AM)其主线就是高柔性生产。上海同济大学张曙教授提出的独立制造岛(AMI)也是高柔性生产模式。
集成化
集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现制造企业的功能集成，功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。集成化生产将成为面向21世纪占主导的生产方式。
我国现代制造企业实施精益生产制造方式 精益生产方式的理论框架
精益生产方式是一种以最大限度地减少企业所占用的资源和降低企业管理和营运成本为主要目标的生产方式。精益生产方式的理论框架包含“一个目标”、“两大支柱”和“一大基础”。
“一个目标”是低成本、高效率、高质量地进行生产，最大限度地使顾客满意。“两大支柱”是准时化与人员自主化。准时化生产是以市场为导向，在合适的时间生产高质量和合适数量的产品，以“平准化”为前提条件、以市场来拉动生产。所谓拉动生产是以看板管理为手段，采用“取料制”：即后道工序根据“市场”需要进行生产，根据本工序在制品所需要的用量从前道工序领取相同数量的在制品，一个工序一个工序地向前推动，从而形成全过程的拉动控制系统，绝不多生产一件产品。人员自主化是指人员与机械设备的有机配合行为。生产线上一旦产生质量、数量、品种上的问题机械设备就自动停机，并有指示显示，同时任何人发现故障问题都有权立即停止生产线，主动排除故障，解决问题。并且将质量管理溶入生产过程，将质量管理变为每一个员工的自主行为，将一切工作变为有效劳动。“一大基础”是指改善。改善是精益生产的基础，可以说没有改善就没有精益生产，这里的改善是指：①从局部到整体永远存在着改进与提高的余地，在操作方法、质量、生产结构和管理方式上要不断地改进与提高。②消除一切浪费。精益意味着不能提高附加价值的一切工作(包括生产过剩、库存、等待、搬运、加工中的某些活动，多余的动作，不良品的返工等)都是浪费，这些浪费必须经过全员努力不断消除。③连续改善是当今国际上流行的管理思想。它是指以消除浪费和改进提高的思想为依托，对生产与管理中的问题，采用由易到难的原则，不断地改善、巩固、提高的方法，经过不懈的努力，以求长期的积累，获得显著效果。 2 成本控制方法—精益生产方式下的生产作业成本
在企业的经营核算中，成本是其经济效益的综合反映，是除了利润指标之外综合程度最高的、对企业生产经营活动最敏感的经济指标。原材料消耗的高低、产量的多少、劳动生产率的高低、质量的好与坏、费用的增减、资金周转的快慢以及企业生产经营规模的大小都直接影响企业的成本。因此，成本水平的高低就成为衡量企业经营管理水平的一个重要的指标。随着世界市场竞争的日益激烈，产品的价格成为各个商家竞争的焦点，因而成本管理就成为各企业管理的核心部分。成本管理是企业管理者在满足客户的前提下，在不断降低和控制成本的过程中所采取的一系列措施和行为。
在经历了第一次生产技术革命之后，科学管理的普遍运用，使得企业管理从单纯的生产管理中脱离出来，成为包含生产管理的庞大体系。到了20世纪70年代，从二战废墟中恢复过来的日本，经过战后三十年的奋斗，以丰田公司为代表的日本企业，通过学习研究欧美国家的先进生产和管理技术，结合日本的国情创立了一套独特的、行之有效的生产管理模式—精益生产方式。
由于20世纪60年代开始各种的经济现实，如石油危机、泡沫经济的破灭等，迫使日本企业管理人员开始将管理的范围从制造现场作更广的延伸，努力寻求事前的控制对象，这种思路发展就形成为一种成本控制方法。
生产作业成本是由丰田汽车公司首推的，在丰田公司1959年的社史中首次出现了“生产作业成本”这一术语，它是这样描述的：“在设计、试产和生产准备等阶段，各相关部门通力合作以达成目标成本，这样就逐渐开始走向所谓‘生产作业成本’的体制”。
由精益生产的起源、发展及其重要的理论思想可以看到精益生产方式下的企业管理的独特思路：从企业的下游—最终用户出发，从产品生命周期的全过程来重新安排企业运作的流程，由最终用户开始倒推至源头，以目标成本为目的对每一个环节进行层层推拉，从而实现整个供应链成本降低，达到目标成本；同时将JIT适时生产系统引入企业，以市场的需求为基础进行企业的生产经营决策，实现零库存、零时生产，很好地适应了现代社会市场环境的变化；精益生产管理中重要的一环—成本管理必须能够满足精益管理的要求，从产品的全生命周期来控制成本的发生，并能适应JIT生产系统对成本核算的要求。生产作业成本和作业成本法从成本控制和成本核算这两个成本管理中的重要方面入手，将先进的控制与核算方法引进企业的成本管理，从而使得企业的成本信息能够更好地服务于决策，并能够对企业的成本实施更有效的控制。
现代成本控制论认为，成本控制方式分为三个阶段：事前控制、事中控制和事后控制。所谓事前控制是指在成本计划执行之前，为防止成本计划执行过程中可能出现的偏差而采取的管理行动，它规定了完成成本计划的各项要求、措施和职责。通过对成本计划制定的监控，在成本计划实施之前就能发现和纠正偏差，保证成本计划符合要求。事中控制则是指在经营过程中，直接观察、检查、监督成本活动，有两种控制方法：一是按照事先制定的成本目标进行控制；二是现场的控制，成本管理人员深入生产经营活动，检查目标成本的完成情况和存在的向题，然后与有关的技术、经营人员一道提出解决问题的方案。事后控制是指对成本计划执行过程中所获取的成本信息资料进行归集、整理和分析之后，与最终的目标进行比较，并且以这些成本分析数据为依据，评价和指导未来的成本管理活动。
成本控制要求从时间和空间上对企业发生的各种资源耗费进行事前、事中、事后的监督、调控，发现偏差及时揭示，并采用有效措施纠正不利差异，将实际成本控制在预定的目标成本范围内。运用工程学原理对生产经营过程中发生的各种耗费进行计算，发现其中不增值的作业，找出原因并加以改善，减少任何不增加企业价值的耗费，从而降低成本。
现代成本管理与控制一般包括成本预测、成本决策、成本计划、成本控制、成本核算、成本分析和成本考核。而目标成本规划则基本上完成了成本预测、成本决策及成本计划这三个方面，在成本控制、成本核算的事中控制以及成本分析和成本考核的事后控制这两阶段的控制则相对较弱，特别是生产作业成本在核算方面仍然沿用传统的成本核算方法的缺陷，使得成本核算无法提供准确的成本信息，从而影响成本分析，有可能因为成本信息的误差导致该降低成本的项目(作业)没有降低；而有些本已达到最佳成本状态的作业却仍在挤压成本。
从产品全生命周期成本的角度出发，以目标成本为核心展开成本管理活动，运用生产作业成本对产品投产前的开发设计实施成本控制；运用作业成本法先进的作业成本计算和作业成本分析对产品成本进行核算及分析，为决策者提供更加准确的成本信息，并对产品生产过程的成本实施控制；最后以基于作业成本法的平衡计分卡作为成本控制实施的考核体系，为成本的持续改善提供准确的信息。
参考文献
1. 卢小平.现代制造技术.北京:清华大学出版社
2. 隋秀凛.现代制造技术.第一版.北京:高等教育出版社
3. 赵松年.现代设计方法.北京:机械工业出版社