《先进制造技术》教案 第1课 绪论.docx

教案课时分配表章序课程内容课时备注1绪论22现代设计技术83先进制造工艺技术（一）84先进制造工艺技术（二）85制造自动化技术86现代生产管理技术67先进制造模式8酎48课题第一课绪论课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(I)简要了解制造业的定义和分类(2)了解先进制造技术的内涵和特点(3)熟悉先进制造技术的体系结构和分类(4)初步了解先进制造技术的关键技术(5)了解先进制造技术的发展趋势素质目标：培养作为一名机械专业技术人员必须具备的刻苦专研和锲而不舍的学习精神，严谨的科学态度和积极向上的价值观，为未来的专业深造和工作奠定坚实的基础教学重难点教学重点：制造业的定义和分类，先进制造技术的内涵和特点，先进制造技术的体系结构和分类，先进制造技术的关键技术教学难点：对先进制造技术的现状和发展趋势形成初步的认识教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到新课预热【教师】自我介绍，与学生简单互动，介绍课程内容、考核标准等【学生】聆听、互动【教师】讲一些先进制造技术的案例【学生】聆听、记录、理解问迤导入【教师】提出以下问题：你知道什么是先进制造技术吗？我们为什么要学习先进制毂术这本课程？【学生】聆听、思考、举手回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解先进制造技术及其主要特点，先进制造技术的体系结构及分类，先进制造技术的应用及发展趋势等知识1.1 先进制造技术及其主要特点1.1.1 制造与制造业制造是指利用制造资源(设计方法、工艺、设备和人力等)将材料“转变”为最终物品的过程，是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务等一系列相关活动和工作的总称。按其是否连续，制造可分为连续制造(如化工产品的制造)和离散制造(如家电产品的制造)；按行业不同，制造可分为机械制造、食品制造、化工制造、IT产品制造等。制造业是茴各可用资源(包括能源)通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的ZDlk品或生尚肖费品的产业。它涉及国民经济的许多行业，如机械、电子、化工、食品、军工等0我国制造业大致可分为三块：第一块是轻工业、纺织工业和日用品制造；第二块主要是资源加工，包括石油化工，橡胶，非金属、金属加工等；第三块是机械、电子【教师】利用多媒体展示“我国制造业分类”图表，并进行讲解根据国际通行的产业分类原则和我国的具体国情，2011年中国国家统计局公布的国民经济行业分类将我国制造业划分为31个行业。这只是大的行业分类，制造业小的行业类别有300多个,如果再细分的话,制造业包括的细小行业超过IOoO个。表1-1我国制造业分类编号行业名称编号行业名称编号行业名称01农副食品加工业12文教、工美、体育和娱乐用品制造业23专用设备制造业02食品制造业13石油加工、炼焦和斗加:DIk24汽车制造业03酒、饮料和精制茶制造业14化学原料和化学制品制造业25铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业04烟草制品业15医药制造业26电气机械和器材制造业05纺织业16偿纤维制IMk27计算机、通信和其他电子设备制造业06纺缴艮装、服饰业17橡胶和塑料制品业28仪器仪表制造业07皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业18非金属矿物制品业29其他制造业08木材加工和木、竹、藤、棕、草制品业19黑色金属冶炼和压延加W30废弃资源综合利用业09家具制造业20有色金属冶炼和压延加工业31金属制品、机械和设备修理业10造纸和纸制品业21金属制品业11印刷和记录媒介复制业22通用设备制造业按生产驱动方式不同，制造业可大致分为MTS（MaketoSlock,面向库存生产），MTO（MaketoOrder,面向订单生产），ATO（AssembletoOrder,面向订单装配），ETO（EngineertoOrder,根据订单设计）.按生产批量不同，制造业可分为单品种小批量生产和大量重复生产。按生产形态不同，制造业可分为离散生产和连续生产。中国经济于20世纪70年代末开始起飞，一直以建立强大的并且能够给为数众多的农业人口提供就业的工业部门为主要经济发展战略。目前，中国的GDP排名已经上升到世界第二，其中制造业贡献过半。【教师】利用多媒体展示“中国过去46年（1966-2011）制造业增加值的年增长率”图片，并进行讲解该图显示，中国制造业增加值的年增长率自改革开放至今，从未出现过负增长，波动性也较过去明显减弱。2000年后表现更加稳定，年增长率始终稳定在8.6%到16.6%的狭窄区间内。2010年和2011年，中国制造业增加值的年增长率都在9%左右。目前，虽然中国在制造业贸易中占有一定的优势地位，但是中国制造业占全球制造业的份额仅为5%左右，并且以劳动密集型的加工、组装为主，在产业结构与市场集中度、核心技术与国际竞争力、占全球的比重与地位等方面，与先进的工业国家相比差距很大，发展道路还很漫长。1.1.2 先进制造技术的定义20世纪80年代，美国政府为扭转其在国际竞争中逐渐处于劣势的局面，批准了由联邦科学、工程和技术协调委员会主持实施的先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology,简称AMT）计划。随后，日本和欧洲各国纷纷先进制造技术是在传统制造技术的基础上不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、萱理、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、灵活的生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力，并取得理想经济效果的技术总称。具体地说，先进制造技术就是集机械工程技术、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。1.1.3 先进制造技术的特点与传统制造技术相比，先进制造技术有以下特点。(1)系统性传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流和能量流；而先进制造技术由于引入了计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术和先进管理技术等，并与传统制造技术相结合，已成为了一个能够驾驭生产过程中的物质流、信息流能量流的系统工程技术。例如，柔性制造系统(FMS)和准时生产(JIT)就是先进制造技术全过程控制物质流、信息流和能量流的应用典型。(2)集成性传统制造技术的学科专业单一、独立、界限分明；而先进制造技术由于各专业、学科间不断交叉、渗透、融合，其界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已经发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科一制造系统工程。(3)广泛性传统制造技术一般单指加工制造过程的工艺方法；而先进制造技术则贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及用户服务的整个过程，成为“市场一产品设计开发一加工制造一市场”的大系统。(4)高精度现代制造对产品、零件的要求越来越高，例如，在飞机、潜艇等军事设施中使用的精密陀螺仪、大型的天文望远镜及大规模集成电路的硅片等高新技术产品都需要超精密加工技术的支持。这些需求促使激光加工、电子束加工、离子束加工、纳米制造、微机械制造等新方法迅速发展。(5)实用性先进制造技术是针对某一具体的工业应用需求而发展起来的先进、实用技术，有着明确的需求导向。先进制造技术不以追求技术的高新度为目的，而注重产生最好的实践效果，从而促进国家经济的快速增长和企业综合竞争力的提高。1.2先进制造技术的体系结构及分类1.2.1 先进制造技术的体系结构先进制造技术是一个多学科的体系，其自身具有复杂的体系结构，因此，对先进制造技术体系结构的认识也不统一。目前，对于先进制造技术的体系结构的认识主要有以下两种观点。1 .AMST多层次先进制造技术体系【教师】利用多媒体展示“AMST多层次先进制造技术体系”图片,并进行讲解美国机械科学研究院(AMST)提出，先进制造技术是一个多层次的技术群,从内层向外层依次为基础制造技术、新型单元技术、集成技术，下面将分别论述。(1)基础制造技术第一层次是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术，这些基础工艺经过优化而形成的基础制造技术是先进制造技术的核心及重要组成部分。基础制造技术主要包括精密下料、精密成型、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、无氧化热处理、气体保护焊、埋弧焊及功能性防护涂层等。(2)新型单元技术第二个层次是新型的先进制造单元技术。它是在市场需求及新兴产业的带动下，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新的制造技术，如先进技术基础、极限加工技术、工艺模拟与设计优化技术、制造业自动化单元技术、新材料成型与加工技术、激光等特种加工技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、清洁生产技术等.(3)集成技术第三个层次是先进制造集成技术。它是应用信息、计算机和系统管理技术对上述两个层次的技术或系统集成而形成的先进制造技术的高级阶段，如FMS,CIMS(计算机集成制造系统)，IMS(集成制造系统)等。2 .FCCSET先进制造技术体系【教师】利用多媒体展示“FCCSET先进制造技术体系结构”图片，并进行讲解美国联邦科学、工程和技术协调委员会将先进制造技术分为三个技术群，即主体技术群、支撑技术群和管理技术群。国内学者在此基础上进行了改进和充实，将其分为三大主体技术群和一个支撑技术群。【教师】利用多媒体展示“先进制造技术体系结构”图片，并进行讲解(1)现代制造工程设计技术群现代制造工程设计技术群包括所有与产品和工艺设计有关的技术，如CAX技术、DFX技术、可靠性设计、动态设计、疲劳设计、智能优化设计、反求工程、系统建模与仿真、系统集成、并行设计、快速原型制造等。(2)制造系统管理技术群制造系统管理技术群包括与企业管理有关的各种技术，强调信息集成，企业生产模式的创新，人、技术和管理的集成等，如成组技术、全面质量管理、制造资源计划、准时生产、计算机集成制造、并行工程、精益生产、敏捷制造等。(3)物料处理和设备技术群物料处理和设备技术群是研究物料处理过程和与物流直接相关的各项技术，如材料生产工艺及设备、加工工艺及设备、少无切削加工、精密工程技术、超高速加工技术、特种加工技术、加工设备及其监控、质量控制技术等。(4)支撑技术群支撑技术群是制造工程科学的理论基础，是三大主体技术群赖以生存并不断取得进步的相关技术，包括计算机技术、微电子技术、信息技术、自动化技术、系统工程、管理科学、材料科学等。1.2.2先进制造技术的分类根据先进制造技术的功能和研究对象，本教材将先进制造技术归纳为以下几个大类。它们横跨多个学科，并组成一个有机整体。1.现代设计技术现代设计技术是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实