《先进制造技术》课程介绍
发布时间: 2015-11-23 浏览次数: 4

一、《先进制造技术》课程意义

21世纪,随着社会经济和科学技术的发展,市场环境发生了巨大变化,消费者需求日趋主体化、个性化和多样化,产品的生命周期缩短,产品的质量、交货期和技术革新至关重要。同时,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和微观两个方向上的蓬勃发展,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、生产组织体系。在这种时代背景下,美国、日本和欧盟先后提出了先进制造技术(Advanced Manufacturing TechnologyAMT)的概念和研究发展战略计划。制造技术特别是先进制造技术是一个国家经济发展、民族富强的基石,所以各国普遍给予了高度重视和大力支持,而AMT更是成为各国发展经济、抢占国际市场、巩固国防的重要手段。

《先进制造技术》课程是在传统制造技术的基础上融合了计算机技术、信息技术、材料科学、自动控制技术以及现代管理理念等专业知识,学科跨度大,所涉及的内容广泛,涉及到制造业中产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、市场营销等产品生命周期全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。因此本课程教学内容不只包含产品的先进加工制造工艺,产品设计、生产设备、生产管理、产品销售过程等也是其不可缺少的部分。在学科专业方面,其有别于传统制造技术的学科专业单一、独立的特点,是专业学科间的渗透、交叉。《先进制造技术》课程是集机械、电子、信息、材料、管理等专业于一体的综合专业课,它更强调的是制造技术的先进性、适用性和系统性。课程的设置对于培养专业视野开阔、适应高科技发展和新技术应用的理工类类技术人员具有重要意义。

随着电子、信息等高新技术的不断发展,随着市场需求个性化与多样化,未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。通过《先进制造技术》课程可以拓展当代科学前沿知识。

1. 信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用

信息技术促进着设计技术的现代化,加工制造的精密化、快速化,自动化技术的柔性化、智能化,整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的发展,如CIMS、并行工程、精益生产、灵捷制造、虚拟企业与虚拟制造,也无不以信息技术的发展为支撑。

2. 设计技术不断现代化

产品设计是制造业的灵魂。现代设计技术的主要发展趋势是:

1)设计手段的计算机化;

2)新的设计思想和方法不断出现;

3)向全寿命周期设计发展;

4)设计过程由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素。

3. 成形及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向发展

成形制造技术是铸造、塑性加工、连接、粉末冶金等单元技术的总称。主要发展趋势是通过各种新型精密热处理和复全处理达到零件性能精确、形状尺寸精密以及获得各种特殊性能要求的表面(涂)层,同时大大减少能耗及完全消除对环境的污染。

4. 加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展

1)超精密加工技术;

2)超高速切削;

3)新一代制造装备的发展。

5. 工艺由技艺发展为工程科学,工艺模拟技术得到迅速发展

先进制造技术的一个重要发展趋势是,工艺设计由经验判断走向定量分析,加工工艺由技艺发展为工程科学。工艺模拟发展并应用于金属切削加工过程、产品设计过程。最新的进展是在并行工程环境下,开展虚拟成形制造,使得在产品的设计完成时,成形制造的准备工作(如铸造)也同时完成。

6. 专业、学科间的界限逐渐淡化、消失

先进制造技术的不断发展,在冷热加工之间,加工、检测、物流、装配过程之间,设计、材料应用、加工制造之间,其界限均逐渐淡化,逐步走向一体化。

7. 绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征

日趋严格的环境与资源的约束,使绿色制造业显得越来越重要,它将是21世纪制造业的重要特征,与此相应,绿色制造技术也将获得快速的发展。主要体现在:

1)绿色产品设计技术使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求。

2)绿色制造技术在整个制造过程,使得对环境负面影响最小,废弃物和有害物质的排放最小,资源利用效率最高。绿色制造技术主要包含了绿色资源、绿色生产过程和绿色产品三方面的内容。

3)产品的回收和循环再制造,例如汽车等产品的拆卸和回收技术,以及生态工厂的循环式制造技术。它主要包括生产系统工厂,其主要致力于产品设计和材料处理、加工及装配等阶段;恢复系统工厂,其主要对产品(材料使用)生命周期结束时的材料处理循环。

8. 虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用

虚拟现实技术(Virtual Reality Technology)主要包括虚拟制造技术和虚拟企业两个部分。

虚拟制造技术将从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前,首先在虚拟制造环境中生成软产品原型(Soft Prototype)代替传统的硬样品(Hard Prototype)进行试验,对其性能和可制造性进行预测和评价,从而缩短产品的设计与制造周期,降低产品的开发成本,提高系统快速响应市场变化的能力。

二、《先进制造技术》课程在专业课程体系中的价值

通过调研,目前受企业欢迎的工科毕业生具有如下特点:一是对所学专业感兴趣,具有扎实的基础知识;二是实践动手能力强,具有吃苦耐劳精神;三是善于思考和解决新问题,具有创新创业精神。这就要求高校培养的工科专业学生不仅要掌握扎实的本学科的专业基础知识,还要有较强的实践动手能力和一定创新思维能力。

随着近几年制造业的发展, 无论是大型企业还是中小型企业,无论是国营企业还是民营企业乃至私人企业都大力贯彻先进制造技术的理念,实施先进的管理方法,提高员工的素质。《先进制造技术》课程培养的正是学生善于思考和解决新问题的创新创业能力。

《先进制造技术》课程的目的在于使学生能在总体上了解先进制造技术的基本内容及其在提高国民经济发展水平方面的巨大潜力,从而去影响和推动相关人员共同奋斗,不断地推广先进制造技术,并在实践中勇于提高和创新,不断地提高我国的制造业技术水平,以增强国力和世界市场的竞争能力。课程的设置对于培养专业视野开阔、适应高科技发展和新技术应用的理工类技术人员具有重要意义。

三、《先进制造技术》课程知识、能力与素质目标

1. 课程的知识目标

1)了解先进制造技术的发展历程和特点;

2)了解基本制造工艺和技术的基本原理以及历史、发展;

3)理解并行设计、纳米技术、虚拟制造的概念;

4)理解各种快速成型的原理;

5)对其他先进制造技术,如:并行工程技术、敏捷制造技术、精益生产技术、绿色制造技术有一定的了解。

2. 课程的能力目标

通过该课程的学习,使学生了解机械制造知识及理论方法, 在未来的工作和学习中能有针对性地正确选择应用。

3、课程的素质目标

1)具有自主学习新知识、新技术、主动查阅资料,不断积累经验,善于举一反三的能力;

2)具备良好的思想政治素质和较强的计划组织与团队协作能力。

四、《先进制造技术》课程主要内容

1. 课程教学目的

掌握先进制造技术的发展及体系结构;了解现代设计技术的基本知识;掌握先进制造工艺技术的基本知识;了解制造自动化技术的基本知识;了解绿色设计及绿色制造基本知识;了解先进生产管理技术及先进制造生产模式基本知识。

2. 教学内容

1)绪论

先进制造技术课程特点与发展;明确先进制造技术课程的学习目的和方法(基于问题的教学模式以及项目的要求);介绍国内外最新科技现状和发展(采用科技视频播放);我国机械制造业面临的机遇与挑战、发展现状;通过播放美国国家地理频道的《超级工厂法拉利》纪录片视频,了解汽车制造业的先进制造技术,激发学生的学习积极性与兴趣。

2)先进制造技术的发展及体系结构

知识经济条件下制造业的发展;制造业的变革及挑战;先进制造技术的提出及工业化国家制造业的发展战略;先进制造技术的内涵、技术构成及特点、体系结构及分类;先进制造技术发展趋势和技术前沿。

3)现代设计技术

现代设计技术概述;优良性能设计基础技术;竞争优势创建技术;全寿命周期设计技术;现代设计特点。

4)先进制造工艺技术

基础制造工艺、工程材料及热处理;先进制造工艺技术概况、超高速加工技术、超精密加工技术、微型机械加工技术、快速原型制造技术、虚拟成型与加工技术、纳米技术。

5)制造自动化技术

制造自动化技术概况;数控技术;工业机器人;柔性制造技术和智能制造技术。

6)先进生产管理技术及先进制造生产模式

现代生产管理技术概述;现代生产管理信息系统;及时生产技术。

制造业生产模式的演变及产生背景;先进制造业生产模式创立基点及战略目标、先进制造生产模式的管理、先进制造生产模式。

7)绿色设计及绿色制造

绿色设计及绿色制造概述;物质材料对环节的污染案例分析;洋垃圾的污染;绿色设计案例分析;绿色设计方法、应用及发展。

3. 课程的特色

1)超高速切削、超精密加工技术。

2)并行设计、面向“X”的设计(Design For X--DFX)、健壮设计(Robust Design)、优化设计Optimal Design)、反求工程技术(Revese Engineering)等。

3)绿色制造及绿色设计。

4)虚拟制造技术。

4. 教学团队

1)团队结构与规模

学院专门为本课程组配备3名主讲教师和辅导教师,并且定期聘请多名企业双师型兼职教师进行专题讲座。

2)教师专业背景与能力要求

课程负责人:机械制造类专业毕业,长期从事电气、机械产品的设计与制造的教学工作,熟悉专业技术,教学及实践经验丰富,有独特的教学经验与教学方法,特别注重教育教学改革,教学水平高,业务能力强,主持多项教学研究与改革项目,在学校组织的教学比赛中多次获得优异成绩,能够把教研成果融汇到课堂教学中,在巩固学生专业思想和培养学生创新能力上形成了自己的课程特色,为本课程的教学和研究打下了良好的基础。

辅导教师:机械制造类专业毕业,长期从事机械产品的设计与制造的生产,实践经验丰富。

五、 其它

在进行本课程的实际教学过程中,根据网络课程体系要求,将进一步细化和明确载体、工作任务、资源条件、教学做合一的形式等内容,规范和指导教学。