1、材料制造數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ),授課教師：張 軻（焊接與激光制造實驗室） 聯(lián)系方式：34202709 辦公地址：材料樓F樓409室 ftp:/ zhangke/sopc62,學習要求： 課前預習（15min30min） 上課認真聽講、積極參與 獨立完成課后作業(yè) 獨立完成上機試驗程序 試驗過程團結(jié)合作、鍥而不舍 獨立完成試驗報告,課程的學習內(nèi)容、目的,學習內(nèi)容： 數(shù)字化技術(shù)概念、內(nèi)涵、特點、發(fā)展與應(yīng)用 數(shù)字電路與數(shù)字邏輯基礎(chǔ) 微機基本原理及其指令系統(tǒng) 匯編語言程序設(shè)計 常用典型接口電路及程序設(shè)計 嵌入式系統(tǒng)微控制器基本原理及應(yīng)用 目的： 了解數(shù)字化技術(shù)的特點及應(yīng)用，掌握微機原理

2、、硬件結(jié)構(gòu)、典型接口及其編程技術(shù)，了解嵌入式系統(tǒng)基本原理，建立數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計的基本思路與方法，提高數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用水平，為工程實踐及相關(guān)科研工作奠定基礎(chǔ)。,考核方式：綜合,參考書籍,第一章 概論,本章內(nèi)容簡介,一、數(shù)字化技術(shù),1、什么是數(shù)字化？ 數(shù)字化就是將許多復雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康?數(shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當?shù)臄?shù)字化 模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M制代碼，引入計算機內(nèi) 部，進行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。計算機 技術(shù)的發(fā)展，使人類第一次可以利用極為簡潔的“0”和“1” 編碼技術(shù)，來實現(xiàn)對一切聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)的編 碼、解碼。各類信息的采集、處理、貯存和傳輸實現(xiàn)了

3、標準化和高速處理。,2. 如何數(shù)字化-采樣定理 采樣是將一個信號（即時間或空間上的連續(xù)函數(shù)）轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值序列（即時間或空間上的離散函數(shù)）。采樣過程則是在時間（或空間）上，以T為單位間隔來測量連續(xù)信號的值。T稱為采樣間隔。而采樣間隔的倒數(shù)，1/T即為采樣頻率fs 。,香農(nóng)采樣定理 : 當信號函數(shù)f(t)的最高頻率分量為fH時，f(t)的值可由一系列采樣間隔小于或等于1/2fH的采樣值來確定。即當采樣頻率f2fH,便可根據(jù)采樣值完全恢復原來的信號f(t)。 采樣定理為數(shù)字化技術(shù)奠定了重要基礎(chǔ)。 是連續(xù)信號離散化的基本依據(jù),3 數(shù)字化技術(shù)的特點: 數(shù)字信號與模擬信號相比，前者是加工信號。具有更好的

4、穩(wěn)定性，可靠性。 對被變換成數(shù)字信號的模擬信號本身的雜波卻無法識別。 數(shù)字信號易于通過計算機來處理。 數(shù)字信號處理電路簡單。 數(shù)字信號易于進行壓縮。 缺點： 信號不可避免的有失真。 模擬信號數(shù)字化以后的信息量會爆炸性地膨脹。,4、數(shù)字化技術(shù)的重要性 數(shù)字化是數(shù)字計算機的基礎(chǔ)。 數(shù)字化是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)：數(shù)字、文字、圖象、語音，包括虛擬現(xiàn)實，因此用數(shù)字媒體就可以代表各種媒體，就可以描述千差萬別的現(xiàn)實世界。 數(shù)字化是軟件技術(shù)的基礎(chǔ)，是智能技術(shù)的基礎(chǔ)。 數(shù)字化是信息社會的技術(shù)基礎(chǔ)。 1991年，尼葛洛龐帝（Negroponte ）提出了數(shù)字化生存。,1、數(shù)字化技術(shù)的與傳統(tǒng)制造的結(jié)合必然性 數(shù)字化引起

5、了人類社會的前所未有的廣度和深度變革。 人類社會發(fā)展所依賴的物質(zhì)文明支柱除了材料、能源、信息外，還應(yīng)包括“制造”。 兩者的結(jié)合是歷史的必然進程。,數(shù)字化制造技術(shù),4、對數(shù)字化制造概念（digital manufacture technology）的各種認識。 有人認為數(shù)字化制造就是NC，簡稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工 過程進行控制的一種方法。進一步有人認是CNC， CNC是計算機數(shù)字控制(Computer numerical control) 的簡稱 。用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機床，或者說裝 備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。,還有人認為數(shù)字

6、化制造就是CAD（computer aided design，計算機輔助設(shè)計）/CAM計算機輔助制造 （computer aided manufacturing）集成。 cad就是利用計算機幫助工程設(shè)計人員進行設(shè)計，主要 應(yīng)用于機械、電子等產(chǎn)品的總體設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等環(huán) 節(jié)。一個完善的cad系統(tǒng)，應(yīng)包括交互式圖形程序庫、 工程數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。對于產(chǎn)品或工程的設(shè)計， 借助cad技術(shù)，可以大大縮短設(shè)計的周期，提高設(shè)計效率 目前cam的概念已經(jīng)狹義化了，一般僅指根據(jù)二維或 三維模型進行數(shù)控編程的相關(guān)技術(shù)。,認為數(shù)字化制造就是柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing Syst

7、em)：是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物 料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工 對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)。 FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)，它按照成組的加工對象確 定工藝過程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具 等物料的儲運系統(tǒng)，并由計算機進行控制，故能自動調(diào) 整并實現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn)(即具有 “柔性”)，并能及時地改變產(chǎn)品以滿足市場需求。 FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理兩種功能，因此能綜 合地提高生產(chǎn)效益。,認為數(shù)字化制造就是CIMS （Computer Integrated Manufacturing System）意思是計算機集成制造系統(tǒng)。 它是隨著計算機輔助設(shè)

8、計與制造的發(fā)展而產(chǎn)生的。它是在 信息技術(shù)，自動化技術(shù)與制造的基礎(chǔ)上，通過計算機技術(shù) 把分散在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng) 有機地集成起來，形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)，實現(xiàn) 整體效益的集成化和智能化制造系統(tǒng)。 它把系統(tǒng)的范圍擴展到了市場預測、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、 檢驗、銷售及售后服務(wù)等的全過程。,5、數(shù)字化制造（digital manufacture technology）的定義 術(shù)語性定義：在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景 下，并在虛擬現(xiàn)實、計算機網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫 和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求。迅 速收集資源信息，對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息 進行分析、規(guī)

9、劃和重組，實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和功能的仿 真以及原型制造。進而快速生產(chǎn)出達到用戶要求性能 的產(chǎn)品整個制造全過程。,在制造業(yè)，以計算機為基礎(chǔ)、以數(shù)字化信息為特征的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)日益成熟； 以產(chǎn)品制造中工藝規(guī)劃、過程控制為目標，以計算機作為直接或間接工具來控制生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字化制造技術(shù)日趨完備； 以網(wǎng)絡(luò)化為紐帶，以企業(yè)產(chǎn)、供、銷、人、財、物的管理為目標，對產(chǎn)品開發(fā)的所有環(huán)節(jié)進行高效有序管理的數(shù)字化管理技術(shù)大大提高了企業(yè)的管理效率，降低了管理的成本。,6、數(shù)字化制造定義的內(nèi)涵 數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、 計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學的交叉、融和、發(fā)展 與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系

10、統(tǒng)與生產(chǎn)過程、 生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。,內(nèi)涵三個層面,以設(shè)計為中心的數(shù)字制造,以控制為中心的數(shù)字制造,以管理為中心的數(shù)字制造,設(shè)計數(shù)字化,制造裝備數(shù)字化,管理數(shù)字化,7、數(shù)字化制造的目地 提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低工作強度。 一句話，在數(shù)字化的準動下，最大程度地解放制造生產(chǎn)力。,二、數(shù)字化制造的發(fā)展,1、NC機床的出現(xiàn) 1952年，美國麻省理工學院首先實現(xiàn)了三坐標銑床的數(shù) 控化，數(shù)控裝置采用真空管電路。1955年，第一次進行 了數(shù)控機床的批量制造。 動機：自由曲面的精度加工。 加工對象：直升飛機的旋翼等。,2、CAM處理系統(tǒng)APT出現(xiàn) 1955年美國麻省理工學院(MIT)伺服

11、機構(gòu)實驗室公布了APT(Automatically Programmed Tools)系統(tǒng)。 其中的數(shù)控編程主要是發(fā)展自動編程技術(shù)。這種編程技術(shù)是由編程人員將加工部位和加工參數(shù)以一種限定格式的語言(自動編程語言)寫成所謂源程序，然后由專門的軟件轉(zhuǎn)換成數(shù)控程序。,3、加工中心的的出現(xiàn) 1958年美國K&T公司研制出帶ATC(自動刀具交換裝置) 的加工中心。同年，美國UT公司首次把銑鉆等多種工序 集中于一臺數(shù)控銑床中，通過自動換刀方式實現(xiàn)連續(xù)加 工，成為世界上第一臺加工中心。,4、CAD軟件的出現(xiàn) 1963年于美國出現(xiàn)了cad 的商品化的計算機繪圖設(shè)備， 進行二維繪圖。 70年代，發(fā)展出現(xiàn)了三維的

12、 cad表現(xiàn)造型系統(tǒng)，中期出 現(xiàn)了實體造型。,5、FMS系統(tǒng)的出現(xiàn) 1967年，美國實現(xiàn)了多臺數(shù)控機床連接而成的可調(diào)加工 系統(tǒng)，最初的FMS（Flexible manufacturing system）,6、CAD/CAM的融合 進入70年代，CAD、CAM開始走向共同發(fā)展的道路。 由于CAD與CAM所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，在CADCAM技術(shù)發(fā) 展初期，主要工作是開發(fā)數(shù)據(jù)接口，溝通CAD和CAM之間的信息 流。不同的CAD、CAM系統(tǒng)都有自己的數(shù)據(jù)格式規(guī)定，都要開發(fā) 相應(yīng)的接口，不利于CADCAM系統(tǒng)的發(fā)展。在這種背景下，美 國波音公司和GE公司于1980年制定了數(shù)據(jù)交換規(guī)范IGES(1niti

13、a Graphics Exchange Specifications)。這一規(guī)范后來被認可為美 ANSI標準。,7、 CIMS 的出現(xiàn)和應(yīng)用 80年代中期，出現(xiàn)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）計算機集成制造系統(tǒng)，波音公司成攻應(yīng)用于飛機設(shè)計，制造，管理，將原需八年的定型生產(chǎn)縮短至三年。,8、CAD/CAM軟件的空前繁榮 80年代末期至今，CAD/CAM一體化三維軟件大量出現(xiàn)，如：CADAM，CATIA，UG，I-DEAS，ProE，ACIS，MASTERCAM等，并應(yīng)用到機械、航空航天、汽車、造船等領(lǐng)域。,9、快速成型（RP） 快速成型

14、（Rapid Prototyping）技術(shù)是90年代發(fā) 展起來的，被認為是近年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大 突破，其對制造業(yè)的影響可與數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)相媲美。 RP系統(tǒng)綜合了機械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)，激光技術(shù) 及材料科學技術(shù)，可以自動、直接、快速、精確地將 設(shè)計思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零 件，從而可以對產(chǎn)品設(shè)計進行快速評價、修改及功能 試驗，有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。,三、數(shù)字化制造的主要內(nèi)容,數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的結(jié)合即數(shù)字化制造技術(shù)，這是一種廣義概念，包括數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化控制、數(shù)字化加工、數(shù)字化裝配、數(shù)字化檢測、數(shù)字化工廠及數(shù)字化管理等多方面的內(nèi)容。 由于數(shù)字化技術(shù)具有可

15、變性、離散性、可視性、可控性、共享性等特點，產(chǎn)生了很多新的現(xiàn)代設(shè)計方法、創(chuàng)新工藝技術(shù)和先進管理模式。,引發(fā)裝備重大革命，數(shù)字化制造奠定基礎(chǔ),20世紀制造技術(shù)的重大突破,引發(fā)全球制造模式和跨國企業(yè)出現(xiàn),將人的觀察、思維、想象和操作集為一體,實現(xiàn)快速設(shè)計，保證設(shè)計質(zhì)量,數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)集成了現(xiàn)代設(shè)計制造過程中的多項先進技術(shù)，包括三維建模、裝配分析、優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)集成、產(chǎn)品信息管理、虛擬設(shè)計與制造、多媒體和網(wǎng)絡(luò)通訊等，是一項多學科的綜合技術(shù)。由于數(shù)字化技術(shù)具有可變性、離散性、可視性、可控性、共享性等特點。產(chǎn)生了很多新的現(xiàn)代設(shè)計方法、創(chuàng)新工藝技術(shù)和先進管理模式。涉及的主要內(nèi)容有：,數(shù)字化制造的主要

16、內(nèi)容,1、計算機輔助設(shè)計（CAD） 2、計算機輔助工程分析（CAE） 3、計算機輔助制造（CAM） 4、計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP） 5、 產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理（PDM ） 6、企業(yè)資源計劃（ERP） 7、 反求工程技術(shù)（RE ） 8、快速成型技術(shù)（RP）,1、 計算機輔助設(shè)計CAD CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (計算機輔助繪圖)的縮寫，隨著計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，人們逐步的認識到單純使用計算機繪圖還不能稱之為計算機輔助設(shè)計。真正的設(shè)計是整個產(chǎn)品的設(shè)計，它包括產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、加工制造等，二維工程圖設(shè)計只是產(chǎn)品設(shè)計中的一小部分。于是CAD的縮寫由

17、Computer Aided Drawing改為 Computer Aided Design，CAD也不再僅僅是輔助繪圖，而是協(xié)助創(chuàng)建、修改、分析和優(yōu)化的設(shè)計技術(shù)。 有人認為CAD就是AutoCAD，這種觀點是片面的。實際上AutoCAD是眾多CAD軟件中的一種，而不能代表CAD全部。 CAD有狹義和廣義之分，狹義CAD就是單純的計算機輔助設(shè)計，而廣義CAD則是CAD/CAE/CAPP/CAM的高度集成。,UG輔助液壓管路設(shè)計,2、計算機輔助工程分析（CAE） CAE (Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和機構(gòu)的運動學及動力學分析。有限元分析可完成力學分析(

18、線性.非線性.靜態(tài).動態(tài))；場分析(熱場、電場、磁場等)；頻率響應(yīng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。機構(gòu)分析能完成機構(gòu)內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計算，機構(gòu)的運動模擬及機構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。,3、計算機輔助制造（CAM）,CAM（Computer Aided Manufacture）是計算機輔助制造的縮寫，能根據(jù)CAD模型自動生成零件加工的數(shù)控代碼，對加工過程進行動態(tài)模擬、同時完成在實現(xiàn)加工時的干涉和碰撞檢查。CAM系統(tǒng)和數(shù)字化裝備結(jié)合可以實現(xiàn)無紙化生產(chǎn)，為CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。 CAM中最核心的技術(shù)是數(shù)控技術(shù)。通常零件結(jié)構(gòu)采用空間直角坐標系中的點、線、面的數(shù)字量表示，CAM就是用數(shù)控機床

19、按數(shù)字量控制刀具運動，完成零件加工。 數(shù)控加工主要分程序編制和加工過程兩個步驟。程序編制是根據(jù)圖紙或CAD信息，按照數(shù)控機床控制系統(tǒng)的要求，確定加工指令，完成零件數(shù)控程序編制；加工過程是將得到的數(shù)控程序傳輸給數(shù)控機床，控制機床各坐標的伺服系統(tǒng)，驅(qū)動機床，使刀具和工件嚴格按執(zhí)行程序的規(guī)定相對運動，加工出符合要求的零件。,4、計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP）,世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1966年，并于1969年正式推出世界上第一個CAPP系統(tǒng)AutoPros，并于1973年正式推出商品化AutoPros系統(tǒng)。美國是60年代末開始研究CAPP的，并于1976年由CAM-I公司推出頗具影響

20、力的CAP-IsAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)。 從60年代末，先后出現(xiàn)了在設(shè)計方式上不同的兩類系統(tǒng)，即：派生式系統(tǒng)已從單純的檢索式發(fā)展成為今天具有不同程度的修改、編輯和自動篩選功能的系統(tǒng)，融合了部分創(chuàng)成式的原則和方法。 創(chuàng)成式系統(tǒng)其研究與開發(fā)始于70年代中期，而且很快得到普遍重視，被認為是有前途的方法，但實踐結(jié)果并不理想。,5、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理PDM,隨著CAD技術(shù)的推廣，原有技術(shù)管理系統(tǒng)難以滿足要求。在采用計算機輔助設(shè)計以前，產(chǎn)品的設(shè)計、工藝和經(jīng)營管理過程中涉及到的各類圖紙、技術(shù)文檔、工藝卡片、生產(chǎn)單、更改單、采購單、成本核算單和材料清單等均由人工編寫、審批、歸類、分發(fā)

21、和存檔，所有的資料均通過技術(shù)資料室進行統(tǒng)一管理。自從采用計算機技術(shù)之后，上述與產(chǎn)品有關(guān)的信息都變成了電子信息。簡單地采用計算機技術(shù)模擬原來人工管理資料的方法往往不能從根本上解決先進的設(shè)計制造手段與落后的資料管理之間的矛盾。要解決這個矛盾，必須采用PDM技術(shù)。 PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）是從管理CAD/CAM系統(tǒng)的高度上誕生的先進的計算機管理系統(tǒng)軟件。它管理的是產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的全部數(shù)據(jù)。工程技術(shù)人員根據(jù)市場需求設(shè)計的產(chǎn)品圖紙和編寫的工藝文檔僅僅是產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的一部分。PDM系統(tǒng)除了要管理上述數(shù)據(jù)外，還要對相關(guān)的市場需求、分析、設(shè)計與制造過程中的全部更改歷程、用戶使用說明及售后服務(wù)等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一有效

22、的管理。 PDM關(guān)注的是研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)。,6、企業(yè)資源計劃ERPEnterprise Resource Planning,企業(yè)資源計劃系統(tǒng)，是指建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，對企業(yè)的所有資源（物流、資金流、信息流、人力資源）進行整合集成管理，采用信息化手段實現(xiàn)企業(yè)供銷鏈管理，從而達到對供應(yīng)鏈上的每一環(huán)節(jié)實現(xiàn)科學管理。 ERP系統(tǒng)集中信息技術(shù)與先進的管理思想于一身，成為現(xiàn)代企業(yè)的運行模式，反映時代對企業(yè)合理調(diào)配資源，最大化地創(chuàng)造社會財富的要求，成為企業(yè)在信息時代生存、發(fā)展的基石。在企業(yè)中，一般的管理主要包括三方面的內(nèi)容：生產(chǎn)控制（計劃、制造）、物流管理（分銷、采購、庫存管理）和財務(wù)管理（會計核算、財務(wù)管理

23、）,企業(yè)資源計劃ERPEnterprise Resource Planning,ERP的基本核心MRP（物料需求計劃）,最大的收益點,貫穿企業(yè)的紅線,源頭,成本控制點,7、反求工程技術(shù)RE （Reverse Engineering）：對實物作快速測量，并反求為可被3D軟件接受的數(shù)據(jù)模型，快速創(chuàng)建數(shù)字化模型（CAD）。進而對樣品進而作修改和詳細設(shè)計，達到快速開發(fā)新產(chǎn)品的目的。 屬于數(shù)字化測量領(lǐng)域。,8、快速成型RP技術(shù) (Rapid Prototyping) 將數(shù)字化模型（CAD）快速制成樣品。,分層資料生成示意圖,立體光成型技術(shù)的基本原理是利用光敏樹脂的特性，利用紫外光照使液體樹脂分層固化，每

24、層固化樹脂的形狀由RP軟件確定，由計算機控制激光柱在X-Y方向上移動。每層固化完畢后，升降臺（圖中部件29）向Z方向移動，以便激光柱成型下一層樹脂。若制品是實體件，根據(jù)制品的形狀僅成型制品外部，再將制品移至紫外線箱進行照射，使制品內(nèi)部可以固化。,無限的成形的特點,由于快速成型制造是將制品離散成為相互獨立的層并將各層獨立制造，這就使快速成型工藝具有其它傳統(tǒng)制造工藝所不具備的特點。 快速成型制品最具有誘惑力的特點就在于制品幾何外形幾乎沒有任何限制，具有極大的獨立性和自由度，比如倒凹形的、外伸形的、自由形式以及基本的幾何形狀都可以用快速成型技術(shù)實現(xiàn)。例如使用SLS工藝，由于不需要支架，同時零件也不需

25、要夾具而可以在加工位置上擺放成任意位置，這樣SLS就可以向被加工件提供近乎無限的幾何可能性,無限的復雜的產(chǎn)品,五、數(shù)字化制造的未來,一、是利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品全數(shù)字化設(shè)計與制造。 二、是虛擬設(shè)計、虛擬制造、虛擬企業(yè)、動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟、敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造以及制造全球化，將成為數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)發(fā)展的重要方向。 三、是以提高對市場快速反應(yīng)能力為目標的制造技術(shù)將得到超速發(fā)展和應(yīng)用。,數(shù)字化制造企業(yè),數(shù)字化設(shè)計與數(shù)字化制造是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造科學相結(jié)合的產(chǎn)物，是經(jīng)濟、社會和科學技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。它適應(yīng)了經(jīng)濟全球化、競爭國際化、用戶需

26、求個性化的需求，將成為未來產(chǎn)品開發(fā)的基本技術(shù)手段。,3. 材料制造中的數(shù)字化技術(shù),何謂材料制造？ 材料制造中的數(shù)字化技術(shù) 數(shù)字化材料制造的發(fā)展前景,3.1 何謂材料制造？,狹義：指通過成分設(shè)計和制造(如冶煉、化工合成等)技術(shù)，批量制造出一種新的材料的過程。 “材料制造”是一個從“無”到“有”的過程，制造過程中改變的是材料的本質(zhì)屬性(如成分、組織和性能等)； 采用技術(shù)：冶煉、化工合成等技術(shù) “材料加工”是產(chǎn)品制造過程中，對半成品的材料之形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸等外部特征進行改造的過程，改變的通常是材料的非本質(zhì)屬性。 采用技術(shù)：鑄、鍛、焊、熱處理,隨著科學的發(fā)展 ,材料加工已經(jīng)不僅僅局限于改變材料的外部特

27、征，更趨向于改變材料的成分、組織和性能等本質(zhì)屬性。 比如：激光熔覆；功能材料，復合材料 “材料加工”是“材料制造”的一種手段，是“材料制造”的一部分，其強調(diào)的是“過程”，而“材料制造”強調(diào)的是“結(jié)果”。 從單純的“控形”為目標發(fā)展為以“控形”和“控性”為綜合目標的加工層面 “材料加工”與“材料制造”之間的界限正在變得日益模糊，并有逐漸被后者所取代之勢。,廣義的“材料制造” ： 材料領(lǐng)域的各類加工與制造技術(shù)，并與制造業(yè)中的其它技術(shù)類別相對應(yīng)； 更科學地代表了材料領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的方向。,3.2 材料制造中的數(shù)字化技術(shù),制造業(yè)四個層次： 即原材料的制造(如鋼鐵制造業(yè)、化工等) 工業(yè)設(shè)備的制造(如模具、重型機械、數(shù)控機床等生產(chǎn)設(shè)備的制造) 民用產(chǎn)品的制造(如汽車等各類民用交通工具、家電產(chǎn)品的制造) 軍用產(chǎn)品的制造（如火箭、導彈、艦艇、航母等）。,原材料制造業(yè) 按冶金工序劃分，57.54%的高爐、56.39%的轉(zhuǎn)爐、58.56%的電爐、60.08%的連鑄、74.5%的軋機采用了數(shù)字化技術(shù)。 把工藝知識、數(shù)學模型、專家經(jīng)驗和智能技術(shù)結(jié)合起來，在煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等典型工位的過程模