《先进制造技术 第4版》谢燕琴，黎震主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《先进制造技术 第4版》

【作　者】谢燕琴，黎震主编

【页 数】 256

【出版社】 北京：北京理工大学出版社 , 2021.01

【ISBN号】978-7-5682-9232-0

【价 格】46.00

【分 类】机械制造工艺-高等学校-教材

【参考文献】 谢燕琴，黎震主编. 先进制造技术 第4版. 北京：北京理工大学出版社, 2021.01.

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图书目录：

《先进制造技术 第4版》内容提要：

《先进制造技术（第４版）》在第３版的基础上，根据各种制造技术的发展趋势，以及第３版在各校的使用情况修订而成。本书全面系统地论述了各种先进制造技术和先进制造理念，从先进制造技术概论、先进制造工艺技术、计算机辅助设计与制造技术、制造自动化技术等方面论述了各自的特点、技术内涵及其应用，以及对现代制造系统的详细介绍充分体现了先进制造技术的发展方向。应用实例部分以实例为先导，带领读者通过实际操作掌握基础知识。本书适用于机械相关专业的教学，也可以作为相关专业参考的教材。

《先进制造技术 第4版》内容试读

第1章先进制造技术概论

先进制造技术(AMT,Advanced Manufacturing Technology)的概念源于20世纪80年代。它是指在制造过程和制造系统中融合电子、信息和管理技术，以及新工艺、新材料等现代科学技术，使材料转换为产品的过程更有效、成本更低、更及时满足市场需求的先进的工程技术的总称。

本章主要讲述制造、制造系统和制造业的概念，先进制造技术的发展以及先进制造技术的内涵和体系结构。

本章要点

·制造、制造系统和制造业的概念

·先进制造技术的发展

·先进制造技术的内涵和体系结构

本章难点

·先进制造技术的内涵和体系结构

效1.1制造、制造系统和制造业㸚

1.1.1制造、制造系统和制造业

制造(manufacturing)是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质工具，采用有效的工艺方法和必要的能源，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。制造的概念有广义和狭义之分：狭义的制造，是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程；而广义的制造，则包含市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一系列相互联系的生产活动。制造是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。

制造系统是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有

·1…

机整体。这里所指的制造过程，即为产品的经营规划、开发研制、加工制造和控制管理的过程；所谓的硬件包括生产设备、工具和材料、能源以及各种辅助装置；而软件则包括制造理论、制造工艺和方法及各种制造信息等。可以看出，上述所定义的制造系统实际上就是一个工厂企业所包含的生产资源和组织机构。而通常意义所指的制造系统仅是一种加工系统，仅是上述定义系统的一个组成部分。

制造业是指以制造技术为主导技术进行产品制造的行业。随着人类工业文明的不断进步，制造业已成为国家经济和综合国力的基础。它一方面直接创造价值，成为社会财富的主要创造者和国民经济收入的重要来源：另一方面，它为国民经济各部门，包括国防和科学技术的进步及发展提供先进的手段和装备。制造业的发达与先进程度是国家工业化的表征。制造业是人类创新发明和新技术的最大用户，在最能体现人类创造性的发明专利中，绝大部分都与制造业的需求有关，并用于制造业。制造业涉及国民经济的许多领域，包括一般机械、食品工业、化工、建材、冶金、纺织、电子电器、运输机械等。

1.1.2制造业的地位和作用

在国民经济产业结构中通常有三大产业：第一产业为农业；第二产业为工业；第三产业为服务业。在工业中，又分制造业、建筑业、采掘业以及电力、煤气、水的生产供应业。目前，我国工业在国民经济中所占比例为52%，其中，制造业产值又约占工业总产值的45%。

制造业是一个国家经济发展的支柱，在整个国民经济中一直处于十分重要的地位，是国民经济收入的重要来源。有人将制造业称为工业经济年代一个国家经济增长的“发动机”。

一方面制造业创造价值、生产物质财富、创新知识：另一方面为国民经济各部门包括国防和科学技术的进步和发展提供各种先进的手段和装备。在工业化国家中，约有1/4人口从事各种形式的制造活动。纵观世界各国，如果一个国家的制造业发达，它的经济必然强大，大多数国家和地区的经济腾飞，其制造业功不可没。

制造业的发展对一个国家的经济、社会以至文化的影响是十分巨大和深刻的，下面将从8个方面进一步说明制造业在国民经济中的地位和作用。

1)人们的物质消费水平的提高，有赖于制造技术和制造业的发展。

2)制造业，特别是机械装备制造业，其技术发展水平不仅决定一个企业现时的竞争力，更决定全社会的长远效益和经济的持续增长。可以说，制造业是实现经济增长的物质保证。

3)制成品出口在国际商品贸易中一直占有较大的份额，如美国制成品的出口额1980年占商品出口总额的比例为64%，到1995年上升为78%；日本1980年比例为95%，1995为96%;我国1980年制成品出口额的比例为48%，1995年上升为81%。因而，发展制造业，提高制造技术是影响发展对外贸易的关键因素

4)要加快经济增长，在第一产业的农业、第二产业的制造业与第三产业的服务业之间必须保持协调发展。脱离制造业的发展，农业的发展是空中楼阁。没有农业、制造业的发

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展，就不会有商业和服务业的发展和繁荣。可以说，制造业是加强农业基础地位的物质保障，是支持服务业更快发展的重要条件。

5)制造业是加快信息产业发展的物质基础。制造业和信息产业必须相互依赖、相互推动地共同发展，没有信息产业的快速发展，制造业就不可能较快地实现高技术化；反之，若没有制造业的拉动和支持，也不可能有信息产业的发展和进步。

6)制造业是加快农业劳动力转移和就业的重要途径。我国的制造业从业人数1987年为9805万人，预计到2050年将增加至1.7亿人。当然，发达国家制造业的从业人数已呈减少趋势，但在我国最近几十年内，制造业从业人数增加趋势不会改变。

7)制造业是加快发展科学技术和教育事业的重要物质支撑，它不仅为科技发展和教育发展提供经费支持，还为研究开发提供许多重要的研究方向与课题及先进的实验装备。

8)制造业也是实现军事现代化和保障国家基本安全的基本条件。

效1.2先进制造技术的发展总

1.2.1先进制造技术产生背景

先进制造技术的产生不仅是科学技术范畴的事情，也是人类历史发展和文明进步的必然结果。无论是发达国家、新兴工业国家还是发展中国家，都将制造业的发展作为提高竞争力、振兴国家经济的战略手段来看待，先进制造技术应运而生。先进制造技术的产生和发展有其自身的社会经济、科学技术以及可持续发展的根源和背景。

1.社会经济发展背景

近20多年来，市场环境发生了巨大的变化，一方面表现为消费者需求日趋主题化、个性化和多样化，消费行为更具有选择性，产品的生命周期缩短，产品的质量和性能至关重要；另一方面全球性产业结构调整步伐加快，制造商着眼于全球市场激烈竞争的同时，着力于实力与信誉基础上的合作和协作。

制造业的核心要素是质量、成本和生产率。面对当代社会变化迅速且无法预料的买方市场和多品种变批量成为主导生产方式，上述三个要素的内涵发生了深刻的变化。首先，产品质量观发生了变化，现代质量观主要指全面满足用户的程度，即不断跟上用户要求和及时响应市场变化，在适当的时间、地点满足用户的功能需求和非功能需求（自然条件、社会时尚等)。其次，产品成本不仅指制造成本，还应包含用户使用成本、维护成本以及社会环境成本，在满足用户个性化要求的前提下应尽量减少上述各类产品成本。再次，赢得订单及高速开发产品是企业成败的关键，是非常规意义上的生产率。因此，制造业应以对市场的快速响应为宗旨，满足顾客已有的和潜在的需求，主动适应市场，引导市场，从而赢得竞争，获取最大利润。

2.科学技术发展背景

制造业从20世纪初开始逐步走上科学发展的道路。制造技术已由技艺发展为集机械、

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材料、电子及信息等多门学科的交叉科学一制造工程学。科学技术和生产发展在推动制造技术进步的同时，以其高新技术成果，尤其是计算机、微电子、信息、自动化等技术的渗透、衍生和应用，极大地促进了制造技术在宏观（制造系统的建立）和微观（精密、超精密加工)两个方向上蓬勃发展，急剧地改变了现代制造业的产品结构、生产方式、生产工艺和设备及生产组织体系，使现代制造业成为发展速度快、技术创新能力强、技术密集甚至知识密集型产业。信息逐渐成为主宰制造业的决定性因素，计算机网络技术已经对制造业产生了重大影响，并将产生更大影响。3。可持续发展战略

日益严峻的环境问题引起国际社会的普遍关注，世界环境与发展委员会(WCED)于

1987年向联合国42届大会递交的报告《我们共同的未来》提出了“可持续发展”的思路，其定义是：既满足当代人的需求，又不对子孙后代满足其需要之生存环境构成危害的发展。世界资源研究所于1992年对可持续发展给出了更简洁明确的定义：即建立极少产生废料和污染物的工艺或技术系统。上述定义强调了当代人在创造和追求今世发展和消费的时候，不能以牺牲今后几代人的利益为代价。社会经济发展模式应由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变。面向可持续发展的制造业，应力求对环境的负面影响最小，资源利用效率最高。

鉴于上述社会、经济、科学技术，以及环境资源保护的历史背景，各国政府和企业界都在寻求对策，以获取全球范围内的竞争优势，传统的制造技术已变得越来越不适应当今快速变化的形势，而先进的制造技术，尤其是计算机技术和信息技术在制造业中的广泛应用，使人们正在或已经摆脱传统观念的束缚，跨入制造业的新纪元。先进制造技术作为一个专用名词出现在20世纪80年代末。当时美国根据本国制造业面临的挑战与机遇，深刻反省其制造业存在的问题，为了加强其制造业的竞争力和促进本国国民经济的增长而提出来的。先进制造技术的提出是制造业新技术发展实际进程的反映，它一经提出，立即得到欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家的响应。

1.2.2制造技术的进步和发展

制造技术是制造业所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其他生产要素经济合理地转化为可直接使用具有较高附加值的成品（半成品）和技术服务的技术群。制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动和市场的牵引。人类科学技术的每次革命必然引起制造技术的不断发展。随着社会的不断进步，人们不断变化的需求，推动着制造业的不断发展与进步。

近两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“小批量→少品种→大批量→多品种变批量”的方向发展。在科学技术高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集→设备密集→信息密集→知识密集”的方向发展。与之相适应，制造

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技术的生产方式沿着“手工→机械化→单机自动化→刚性流水自动化→柔性自动化→智能自动化”的方向发展。

自18世纪以来，制造技术的发展经历了五个发展时期。

(1)工场式生产时期

18世纪后半叶，以蒸汽机和工具机的发明为标志的产业革命，揭开了近代工业的历史，促成了制造企业的雏形一工场式生产的出现，标志着制造业已完成从手工业作坊式生产到以机械加工和分工原则为中心的工厂生产的艰难转变。

(2)工业化规模生产时期

19世纪电气技术得到了发展，由于电气技术与其他制造技术的融合，开辟了崭新的电气化新时代，制造业得到了飞速发展，制造技术实现了批量生产、工业化规范生产的新局面。

(3)刚性自动化发展时期

20世纪初，内燃机的发明，引起了制造业的革命，流水生产线和泰勒式工作制及其科学管理方法得到了应用。特别是第二次世界大战期间，以大批量生产为模式，以降低成本为日的的刚性自动化制造技术和科学管理方式得到了很大的发展。例如：福特汽车制造公司用大规模刚性生产线代替手工作业，使汽车的价格在几年内降低到原价格的/8，促进了汽车进入家庭，奠定了美国经济发展的基础。然而，这类自动机和刚性自动线生产工序和作业周期固定不变，仅仅适用于单一品种的大批量生产的自动化。

(4)柔性自动化发展时期

自第二次世界大战之后，计算机、微电子、信息和自动化技术有了迅速的发展，推动了生产模式由大中批量生产自动化向多品种小批量柔性生产自动化转变。在此期间，形成了一

系列新型的柔性制造技术，如数控技术(NC)、计算机数控(CNC)、柔性制造单元

(FMC)、柔性制造系统(FMS)等。同时有效地应用系统论、运筹学等原理和方法的现代

化生产管理模式，如及时生产(T)、全面质量管理(TQM)开始应用于生产，以提高企

业的整体效益。

(5)综合自动化发展时期

自20世纪80年代以来，随着计算机及其应用技术的迅速发展，促进了制造业中包括设

计、制造和管理在内的单元自动化技术逐渐成熟和完善，如计算机辅助设计与制造(CAD/

CAM)、计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助检测

(CAT);在经营管理领域内的物料需求规划(MRP)、制造资源规划(MRPⅡ)、企业资源

规划(ERP)、全面质量管理(TQM)等；在加工制造领域内的直接或分布式数控(DNC)、

计算机数控(CNC)、柔性制造单元/系统(FMC/FMS)、工业机器人(ROBOT)等。为了

充分利用各项单元技术资源，发挥其综合效益，以计算机为中心的集成制造技术从根本上改变了制造技术的面貌和水平，并引发了企业组织机构和运行模式革命性的飞跃。在此期间，

体现新的制造模式的计算机集成制造系统(CIMS)、并行工程(CE)以及精益生产(LP)

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得到了实践、应用和推广。此外，各种先进的集成化、智能化加工技术和装备，如精密成形技术与装备、快速成形技术与系统、少无切削技术与装备、激光加工技术与装备等进入了一个空前发展的时期。

综上所述，从传统的制造技术发展成为当代的先进制造技术是社会进步与技术进步的必然结果，是世界各民族竞争与合作在制造领域的体现，也是制造技术发展的主方向。20世纪90年代以来，各工业发达国家和新兴工业化国家纷纷调整其技术政策，大力发展先进制造技术，力图在国际大市场中多分享一份。其中具有代表性的是美国的先进制造技术、关键

技术（制造）计划、敏捷制造使能技术计划(TEAM),日本的智能制造技术(IMS),韩国

的高级先进制造技术计划(G-7)和德国的制造2000计划等。

1.2.3先进制造技术的发展趋势

1.数是发展的核心

数是指制造领域的数字化。它包括以设计为中心的数字制造、以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。对数字化制造设备而言，其控制参数均为数字化信号；对数字化制造企业而言，各种信息（如图形、数据、知识、技能等）均以数字形式通过网络在企业内传递，在多种数字化技术的支持下，企业对产品信息、工艺信息与资源信息进行分析、规划与重组，实现对产品设计和产品功能的仿真，对加工过程与生产组织过程进行仿真或完成原型制造，从而实现生产过程的快速重组和对市场的快速反应。对全球制造业而言，在数字制造环境下，用户借助网络发布信息，各类企业通过网络应用电子商务，实现优势互补，形成动态联盟，迅速协同设计并制造出相应的产品。

2.精是发展的关键

精是指加工精度及其发展。20世纪初，超精密加工的误差是10m,70~80年代为

0.01m,现在仅为0.001um,即1m。从海湾战争、科索沃战争，到阿富汗战争、伊拉克战争，武器的命中率越来越高，其实质就是武器越来越精，也可以说，关键就是打精度战。在现代超精密机械中，对精度要求极高，如人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度等均达到纳米级；基因操作机械其移动距离为纳米级，移动精度为0.1m;细微加工、纳米加工技术可达纳米以下的要求，如果借助于扫描隧道显微镜与原子力显微镜的加工，则可达0.1nm。至于微电子芯片的制造，有所谓的三超：①超净，加工车间尘埃颗粒直径小于1m,颗粒数少于每立方英尺①0.1个；②超纯，芯片材料有害杂质，其含量要小于十亿分之一；③超精，加工精度达纳米级。显然，没有先进制造技术，就没有先进电子技术装备；当然，没有先进电子技术与信息技术，也就没有先进制造装备。先进制造技术与先进信息技术是相互渗透、相互支持、紧密结合的。

①1立方英尺=0.028立方米。

·6.

···试读结束···