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1、制造工艺基础教材：朱平.制造工艺基础，机械工业出版，书号：ISBN 978-7-111-61055-7.第一章机械制造系统与制造技术发展制造工艺基础本章提纲1.1 机械制造系统概述1.2 材料成形原理1.3 材料加工与成形方法1.4 机械制造技术发展1、机械制造系统及组成系统是由若干个相互作用和相互依赖的元素（或部分）组成、具有系统是由若干个相互作用和相互依赖的元素（或部分）组成、具有特定功能和目标的有机整体。特定功能和目标的有机整体。工厂是社会生产的基层单位，随着微电子技术等技术的发展，进而工厂是社会生产的基层单位，随着微电子技术等技术的发展，进而产生制造系统的概念：具有整体目的性并包含物质
2、流、信息流和能量流产生制造系统的概念：具有整体目的性并包含物质流、信息流和能量流的系统。的系统。1.1 机械制造系统概述机械制造系统基本框图1.1 机械制造系统概述2、机械制造系统的功能结构制造系统除上图所示系统外，还包括财务、人事、资源管理等子系统。制造系统除上图所示系统外，还包括财务、人事、资源管理等子系统。各个功能子系统既相互联系又相互制约，形成一个有机的整体。各个功能子系统既相互联系又相互制约，形成一个有机的整体。机械制造系统功能结构图1.1 机械制造系统概述3、机械制造系统的自动化技术为了提高系统的柔性和自动化效率，一般可以从以下两个为了提高系统的柔性和自动化效率，一般可以从以下两个
3、途径入手并相互结合：途径入手并相互结合：第一，采用成组（相似）技术第一，采用成组（相似）技术，扩大和应用相似性原理，扩大和应用相似性原理，如从利用零件形状和生产相似（使小批量扩大到大批量），逐如从利用零件形状和生产相似（使小批量扩大到大批量），逐步扩大到工艺设计、产品设计、生产管理、信息控制，最后到步扩大到工艺设计、产品设计、生产管理、信息控制，最后到制造系统中的模块和子系统的广义相似；制造系统中的模块和子系统的广义相似；第二，采用数控技术第二，采用数控技术，提高加工设备、生产线和制造系统，提高加工设备、生产线和制造系统的柔性，如的柔性，如NCNC、FMCFMC、FMSFMS、CAMCAM、C
4、IMSCIMS等，使其能高效、自动化等，使其能高效、自动化地加工不同的零件，生产出不同的产品，快速响应市场和顾客地加工不同的零件，生产出不同的产品，快速响应市场和顾客的需求。的需求。材料成形原理按照由原材料或毛坯制造成为零件的过程中材料成形原理按照由原材料或毛坯制造成为零件的过程中质量质量m m的变化，可分的变化，可分mm000三种原理，不同原理三种原理，不同原理采用不同的成形工艺方法。采用不同的成形工艺方法。mm000，材料累加成形原理，材料累加成形原理，如，如2020世纪世纪8080年代出现的快速年代出现的快速原形技术，在成形中通过材料累加获得所需形状。原形技术，在成形中通过材料累加获得所
5、需形状。1.2 材料成形原理1、m0的制造过程mm00的制造过程2020世纪世纪8080年代出现的年代出现的材料累加法制造（材料累加法制造（MIMMIM）工艺中，零工艺中，零件是通过材料逐渐累加成形的。这一工艺方法的长处是可以成件是通过材料逐渐累加成形的。这一工艺方法的长处是可以成形任意复杂形状的零件，而无需刀、夹具等生产准备活动。形任意复杂形状的零件，而无需刀、夹具等生产准备活动。这一工艺又称这一工艺又称RPRP技术技术，制造出来的原型可作为设计评估、，制造出来的原型可作为设计评估、投标或展示的样件。投标或展示的样件。RPRP技术已形成了几种成熟的工艺方法，进技术已形成了几种成熟的工艺方法，
6、进入商品化阶段，如光固化法、叠层制造法、激光选区烧结法、入商品化阶段，如光固化法、叠层制造法、激光选区烧结法、熔积法。此外，目前正在研究的方法还有三维打印法、漏板光熔积法。此外，目前正在研究的方法还有三维打印法、漏板光固化法等工艺。这些工艺各自特点不同，各有不同的适用场合。固化法等工艺。这些工艺各自特点不同，各有不同的适用场合。1.2 材料成形原理1、材料加工与材料成形材料加工一般指人类将材料采用适当的方式，加工成所材料加工一般指人类将材料采用适当的方式，加工成所需要的具有一定形状、尺寸和使用性能的零件或产品。需要的具有一定形状、尺寸和使用性能的零件或产品。材料加工根据金属材料在加工过程中的温
7、度高低，分为材料加工根据金属材料在加工过程中的温度高低，分为冷加工和热加工。低于金属再结晶温度的材料加工称为冷加工和热加工。低于金属再结晶温度的材料加工称为冷加冷加工（机械加工）工（机械加工），如车削、铣削、磨削以及特种加工；而高，如车削、铣削、磨削以及特种加工；而高于金属再结晶温度的材料加工称为于金属再结晶温度的材料加工称为热加工（成形加工）热加工（成形加工），如，如铸造、锻造和焊接。铸造、锻造和焊接。而随着无机非金属材料、高分子材料以及复合材料的广而随着无机非金属材料、高分子材料以及复合材料的广泛应用，材料成形也扩展到粉末冶金、塑料成形、复合材料泛应用，材料成形也扩展到粉末冶金、塑料成形、
8、复合材料成形以及表面成形等其他方法。成形以及表面成形等其他方法。1.3 材料加工与成形方法2、材料成形方法按照材料的种类，材料成按照材料的种类，材料成形可分为金属材料成形、高分形可分为金属材料成形、高分子材料成形、无机非金属材料子材料成形、无机非金属材料成形以及复合材料成形。成形以及复合材料成形。材料的成形方法种类较多，材料的成形方法种类较多，各有特色，有些材料成形方法各有特色，有些材料成形方法具有独特的性能，是其他材料具有独特的性能，是其他材料加工技术不可替代的。加工技术不可替代的。1.3 材料加工与成形方法材料成形方法的分类最初的制造是靠手工来完成的，以后逐渐用机械代替手工，最初的制造是靠
9、手工来完成的，以后逐渐用机械代替手工，由此衍生出机械制造技术的概念，其有两方面的含义：一是指由此衍生出机械制造技术的概念，其有两方面的含义：一是指用机械来加工零件（或工件）的技术；二是指制造某种机械的用机械来加工零件（或工件）的技术；二是指制造某种机械的技术。此后还出现了电加工、光学加工等非机械加工方法。技术。此后还出现了电加工、光学加工等非机械加工方法。现代制造技术以机械为主体，交叉融合了光、电、信息、现代制造技术以机械为主体，交叉融合了光、电、信息、材料、管理等学科的综合体，并与社会科学、文化、艺术等关材料、管理等学科的综合体，并与社会科学、文化、艺术等关系密切。系密切。目前，机械制造技术
10、的发展主要沿着“广义制造”或称目前，机械制造技术的发展主要沿着“广义制造”或称“大制造”的方向发展，接下来重点介绍机械制造先进技术和“大制造”的方向发展，接下来重点介绍机械制造先进技术和先进制造模式两部分内容。先进制造模式两部分内容。1.4 机械制造技术发展1.4 机械制造技术发展先进制造技术先进制造技术是传统制造技术在不断吸收机械、电子、先进制造技术是传统制造技术在不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理技术等先进技术成果的基础上，信息、材料、能源及现代管理技术等先进技术成果的基础上，将其综合应用到产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、将其综合应用到产品设计、加工、检测、管理、销售、
11、使用、服务的机械制造全过程，实现优质、高效、低能耗、清洁、服务的机械制造全过程，实现优质、高效、低能耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。造技术的总称。先进制造技术的突出代表有数控加工技术、计算机辅助先进制造技术的突出代表有数控加工技术、计算机辅助设计与制造技术、柔性制造技术、快速成形制造技术、精密设计与制造技术、柔性制造技术、快速成形制造技术、精密超精密加工技术、微机械及其微细加工技术等。超精密加工技术、微机械及其微细加工技术等。1.4 机械制造技术发展先进制造技术1、数控加工技术数控加工技术是集微电子
12、、计算机、信息处理、自动检测、自动控制数控加工技术是集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化的特点。常见的设等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化的特点。常见的设备有数控机床和加工中心。备有数控机床和加工中心。1 1）数控机床）数控机床数控机床是从普通机床演变而来的，主要由输入与输出装置、数控系数控机床是从普通机床演变而来的，主要由输入与输出装置、数控系统、伺服驱动系统、机床主机和其他辅助装置组成。统、伺服驱动系统、机床主机和其他辅助装置组成。数控车床的基本组成1.4 机械制造技术发展先进制造技术1、数控加工技术2 2）加工中心）
13、加工中心加工中心与数控机床显著的区别在于它装有一套能自动换加工中心与数控机床显著的区别在于它装有一套能自动换刀的刀库系统。加工中心通常按它的外形进行分类，主要有以刀的刀库系统。加工中心通常按它的外形进行分类，主要有以下三类：卧式加工中心、立式加工中心和万能加工中心。下三类：卧式加工中心、立式加工中心和万能加工中心。卧式加工中心示意图立式加工中心示意图万能加工中心示意图1.4 机械制造技术发展先进制造技术2、计算机辅助设计与制造技术计算机辅助设计与制造（计算机辅助设计与制造（CAD/CAMCAD/CAM）技术是一项利用计算）技术是一项利用计算机协助人完成产品设计与制造的现代技术。机协助人完成产品
14、设计与制造的现代技术。CADCAD是指以计算机为辅助工具，完成产品设计构思和论证、是指以计算机为辅助工具，完成产品设计构思和论证、产品总体设计、技术设计、零部件设计及绘图等工作的总和。产品总体设计、技术设计、零部件设计及绘图等工作的总和。CAMCAM是指计算机在制造领域有关应用的统称，它可分为狭是指计算机在制造领域有关应用的统称，它可分为狭义义CAMCAM和广义和广义CAMCAM。狭义。狭义CAMCAM通常指工艺准备，或者是其中某些、通常指工艺准备，或者是其中某些、某个活动应用计算机的技术；广义某个活动应用计算机的技术；广义CAMCAM是指利用计算机辅助完是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造
15、过程的直接和间接的各种活动，包括工艺成从毛坯到产品制造过程的直接和间接的各种活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量准备、生产作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等方面。控制等方面。1.4 机械制造技术发展先进制造技术3、柔性制造技术柔性制造所谓的柔性，是指不用改动制造设备，只改变计算机程序即柔性制造所谓的柔性，是指不用改动制造设备，只改变计算机程序即可制造出多种零件中任何一种零件的制造方法，是多品种、中小批量生产可制造出多种零件中任何一种零件的制造方法，是多品种、中小批量生产过程中高效、高精度的制造方法。柔性制造系统（过程中高效、高精度的制造方法。柔性
16、制造系统（FMSFMS）是）是其中典型其中典型代表，代表，是指由数控加工设备、物流储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制是指由数控加工设备、物流储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。造系统。柔性制造系统组成框图1.4 机械制造技术发展先进制造技术4、快速成形制造技术快速成形技术是一种材料累加制造方法，制造的柔性极高。可快速制快速成形技术是一种材料累加制造方法，制造的柔性极高。可快速制造出样件或零件：从造出样件或零件：从CADCAD模型中获得实体零件的点、线、面几何信息（离模型中获得实体零件的点、线、面几何信息（离散），把它与成形参数信息结合，控制材料有规律、精确地叠加起来（堆散），
17、把它与成形参数信息结合，控制材料有规律、精确地叠加起来（堆积），从而构成三维实体零件。积），从而构成三维实体零件。快速成形制造流程1.4 机械制造技术发展先进制造技术5、精密超精密加工2020世纪世纪6060年代以来，年代以来，ICIC、LSILSI、VLSIVLSI基底的加工等对制造基底的加工等对制造技术提出了更高的要求，不仅要求获得极高的尺寸、形位精度，技术提出了更高的要求，不仅要求获得极高的尺寸、形位精度，而且要求获得极高的表面质量，精密超精密加工技术应运而生。而且要求获得极高的表面质量，精密超精密加工技术应运而生。目前，将获得微米至亚微米的加工称为目前，将获得微米至亚微米的加工称为精密
18、加工精密加工，而将获，而将获得亚微米以上精度的加工称为得亚微米以上精度的加工称为超精密加工超精密加工。超精密切削加工是一种微量切削加工方法，一般采取刀具超精密切削加工是一种微量切削加工方法，一般采取刀具切削或磨具切削两种工艺。采用刀具切削的超精密加工方法有切削或磨具切削两种工艺。采用刀具切削的超精密加工方法有超精密车削、超精密铣削、超精密拉削以及超精密铰削等方法。超精密车削、超精密铣削、超精密拉削以及超精密铰削等方法。采用磨具切削的超精密加工方法主要有超精密磨削、珩磨、研采用磨具切削的超精密加工方法主要有超精密磨削、珩磨、研磨以及用游离磨粒磨削的加工方法。磨以及用游离磨粒磨削的加工方法。1.4
19、 机械制造技术发展先进制造技术6、微细加工技术以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机械受到高度重以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机械受到高度重视，加工这些微机械的制造技术称为微细加工技术。视，加工这些微机械的制造技术称为微细加工技术。不同形式的微细加工方法1.4 机械制造技术发展先进制造模式自自2020世纪世纪6060年代以来，制造技术飞速发展，涌现出各种年代以来，制造技术飞速发展，涌现出各种各样的先进制造模式，如计算机集成制造系统、并行工程、各样的先进制造模式，如计算机集成制造系统、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟制造、大规模定制制造、企业集精益生产、敏捷制造、虚拟制造、大规模定制
20、制造、企业集群制造、绿色制造、生物制造、可重构制造系统、智能制造、群制造、绿色制造、生物制造、可重构制造系统、智能制造、“工业“工业4.0”4.0”、协同制造、网络化制造、全球化制造等，非、协同制造、网络化制造、全球化制造等，非常丰富。它们强调的重点和特色不同，但有很多在思路上是常丰富。它们强调的重点和特色不同，但有很多在思路上是相通的，现择其主要的内容进行论述。相通的，现择其主要的内容进行论述。1.4 机械制造技术发展先进制造模式1、计算机集成制造系统计算机集成制造系统是指在网络、数据库的支持下，由以计算机辅助计算机集成制造系统是指在网络、数据库的支持下，由以计算机辅助设计（设计（CAD)C
21、AD)为核心的产品设计和工程分析系统，以计算机辅助制造（为核心的产品设计和工程分析系统，以计算机辅助制造（CAM)CAM)为中心的加工、装配、检测、储运、监控自动化工艺系统和以计算机辅助为中心的加工、装配、检测、储运、监控自动化工艺系统和以计算机辅助生产经营管理为主的管理信息系统（生产经营管理为主的管理信息系统（MISMIS）所组成的综合体。）所组成的综合体。CIMS的简要结构框图1.4 机械制造技术发展先进制造模式2、并行工程并行工程是针对传统的产品串行开发过程而提出的一个强并行工程是针对传统的产品串行开发过程而提出的一个强调并行的概念、哲理和方法。并行工程是指在集成制造的环境调并行的概念、
22、哲理和方法。并行工程是指在集成制造的环境下，集成地、并行有序地设计产品全生命周期及其相关过程的下，集成地、并行有序地设计产品全生命周期及其相关过程的系统方法。人们应用产品数据管理（系统方法。人们应用产品数据管理（PDMPDM）和数字化产品定义）和数字化产品定义（DPD)DPD)技术，通过多学科的群组协同工作，使产品在开发的各技术，通过多学科的群组协同工作，使产品在开发的各阶段既有一定的时序，又能并行交错。阶段既有一定的时序，又能并行交错。并行工程缩短了产品开发周期，提高了产品质量，降低了并行工程缩短了产品开发周期，提高了产品质量，降低了成本，缩短了产品上市时间，增强了企业的竞争能力，具有显成本
23、，缩短了产品上市时间，增强了企业的竞争能力，具有显著的经济效益和社会效益。著的经济效益和社会效益。1.4 机械制造技术发展先进制造模式3、精益生产精益生产是精益生产是2020世纪世纪5050年代由日本丰田汽车公司工程师丰田年代由日本丰田汽车公司工程师丰田英二和大野耐一所提出的一种新的生产方式，到英二和大野耐一所提出的一种新的生产方式，到6060年代已发展年代已发展成熟，到成熟，到8080年代中期受到美国重视，而后在全球制造业得到推年代中期受到美国重视，而后在全球制造业得到推广。这种生产方式被称为精益生产，也称为无故障生产。广。这种生产方式被称为精益生产，也称为无故障生产。精益生产综合了单件生产
24、和大批大量生产方式的优点，使精益生产综合了单件生产和大批大量生产方式的优点，使工人、设备投资以及开发新产品的时间等一切投入都大为减少，工人、设备投资以及开发新产品的时间等一切投入都大为减少，而生产出的产品品种丰富，质量又好。而生产出的产品品种丰富，质量又好。精益生产主导思想是以“人”为中心，以“简化”为手段，精益生产主导思想是以“人”为中心，以“简化”为手段，以“尽善尽美”为最终目标。以“尽善尽美”为最终目标。1.4 机械制造技术发展先进制造模式4、敏捷制造敏捷制造是将柔性生产技术、有生产技能和知识的劳动力敏捷制造是将柔性生产技术、有生产技能和知识的劳动力与企业内部和企业之间相互合作的灵活管理
25、集成在一起，通过与企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变或无法预见的用户需求和所建立的共同基础结构，对迅速改变或无法预见的用户需求和市场时机做出快速响应，其核心是“敏捷”。敏捷制造的特点市场时机做出快速响应，其核心是“敏捷”。敏捷制造的特点可归纳为以下几点：可归纳为以下几点：1 1）能迅速推出全新产品）能迅速推出全新产品2 2）形成信息密集的、生产成本与批量无关的柔性制造系统）形成信息密集的、生产成本与批量无关的柔性制造系统3 3）生产高质量、长寿命又受客户满意的产品）生产高质量、长寿命又受客户满意的产品4 4）建立国内或国际的虚拟企业或动态联盟）
26、建立国内或国际的虚拟企业或动态联盟1.4 机械制造技术发展先进制造模式5、虚拟制造虚拟制造是以制造技术和计算机技术支持的系统建模技虚拟制造是以制造技术和计算机技术支持的系统建模技术和仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、并行术和仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、并行工程、人工智能等多种高技术为一体，由多学科知识形成的一工程、人工智能等多种高技术为一体，由多学科知识形成的一种综合系统技术。其包括以下两个方面种综合系统技术。其包括以下两个方面1 1）虚拟制造技术）虚拟制造技术虚拟制造是指在计算机上模拟产品的制造和装配的全过程。虚拟制造是指在计算机上模拟产品的制造和装配的全过程。
27、它填补了它填补了CAD/CAMCAD/CAM技术与生产过程和企业管理之间的技术鸿沟。技术与生产过程和企业管理之间的技术鸿沟。2 2）虚拟制造系统）虚拟制造系统虚拟制造系统（虚拟制造系统（VMSVMS）是基于虚拟制造技术（）是基于虚拟制造技术（VMTVMT）实现的）实现的制造系统，是现实制造系统（制造系统，是现实制造系统（RMSRMS）在虚拟环境下的映射。）在虚拟环境下的映射。1.4 机械制造技术发展先进制造模式6、大规模定制制造大规模定制制造是一种将企业、用户、供应商和环境集成大规模定制制造是一种将企业、用户、供应商和环境集成于一体形成的一个系统。在整体优化的信息技术等支持下，根于一体形成的一
28、个系统。在整体优化的信息技术等支持下，根据用户的个性化需要，采用大批量生产的方法，以高质量、高据用户的个性化需要，采用大批量生产的方法，以高质量、高效率和低成本的方式提供定制产品和服务。效率和低成本的方式提供定制产品和服务。大规模定制的关键技术是如何解决用户个性需求所造成的大规模定制的关键技术是如何解决用户个性需求所造成的产品多样性和生产批量化的矛盾，使用户和企业都能满意，这产品多样性和生产批量化的矛盾，使用户和企业都能满意，这就要求采用柔性化的制造技术、虚拟制造技术等，如大规模定就要求采用柔性化的制造技术、虚拟制造技术等，如大规模定制的产品的模块化设计、大规模定制的成组制造和大规模定制制的产
29、品的模块化设计、大规模定制的成组制造和大规模定制的管理等。的管理等。1.4 机械制造技术发展先进制造模式7、企业集群制造企业集群是指众多生产相同或相似产品的企业在某个地区内聚集的现企业集群是指众多生产相同或相似产品的企业在某个地区内聚集的现象。集群制造是指企业集群生产的制造模式，正在逐渐发展为世界经济的象。集群制造是指企业集群生产的制造模式，正在逐渐发展为世界经济的一种重要形式。一种重要形式。企业集群制造系统的结构1.4 机械制造技术发展先进制造模式8、绿色制造绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源利用的现代制造绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源利用的现代制造模式，其目标是使产品在从市场需求、
30、设计、制造、包装、运模式，其目标是使产品在从市场需求、设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的全生命周期中，对环境的负面影响最小，输、使用到报废处理的全生命周期中，对环境的负面影响最小，而资源利用率最高。绿色制造主要涉及以下方面：而资源利用率最高。绿色制造主要涉及以下方面：1 1）环境保护）环境保护以产品全生命周期来考虑产品对自然界的污染以产品全生命周期来考虑产品对自然界的污染和破坏最小，而利用率最大；和破坏最小，而利用率最大；2 2）资源利用）资源利用尽量选择可再生材料，产品报废后，要考虑资尽量选择可再生材料，产品报废后，要考虑资源的回收和再利用问题；源的回收和再利用问题；3 3）清洁生产）
31、清洁生产在产品生产加工过程中，要减少对自然环境的在产品生产加工过程中，要减少对自然环境的污染和破坏。污染和破坏。1.4 机械制造技术发展先进制造模式9、生物制造生物制造是指在生物分子学、细胞学、组织工程学的科学生物制造是指在生物分子学、细胞学、组织工程学的科学层次上，运用现代制造的科学原理和方法，研究具有生物相容层次上，运用现代制造的科学原理和方法，研究具有生物相容性的人工假体的设计、加工、成形、装配和植入，以及细胞诱性的人工假体的设计、加工、成形、装配和植入，以及细胞诱导和培养、人体器官组织培养及活体制造，并且包括完成上述导和培养、人体器官组织培养及活体制造，并且包括完成上述研究任务的材料与
32、材料加工成形技术、设备和软件研发的科学研究任务的材料与材料加工成形技术、设备和软件研发的科学与技术的总称。与技术的总称。目前对生物制造技术的研究主要包括：生物系统的建模、目前对生物制造技术的研究主要包括：生物系统的建模、模拟与数据处理；生物制造使能技术和新工艺技术；针对成形模拟与数据处理；生物制造使能技术和新工艺技术；针对成形制造要求的生物材料研究；生物材料成形设备的研究与开发；制造要求的生物材料研究；生物材料成形设备的研究与开发；生物制造成形件的检测和表征等。生物制造成形件的检测和表征等。1.4 机械制造技术发展先进制造模式10、可重构制造系统可重构制造系统能快速实现产品的产出能力，实现制造
33、过可重构制造系统能快速实现产品的产出能力，实现制造过程与功能的可重构、可缩放与可重复利用。其有两个主要特征：程与功能的可重构、可缩放与可重复利用。其有两个主要特征：一是系统模块变成可变、可更新、可多次集成重构；二是可自一是系统模块变成可变、可更新、可多次集成重构；二是可自适应、可重构制造过程、可编程、有可近形成型工具支持。适应、可重构制造过程、可编程、有可近形成型工具支持。可重构性的科学基础是拓扑相似性，是由多学科综合要求可重构性的科学基础是拓扑相似性，是由多学科综合要求规定的不变拓扑特征为基的广义相似性。它根据多学科，定义规定的不变拓扑特征为基的广义相似性。它根据多学科，定义和要求不变量的拓
34、扑；同时考虑系统模块或组元之间特定的交和要求不变量的拓扑；同时考虑系统模块或组元之间特定的交互作用与接口特性。因此，它可以通过改变系统或产品的功能、互作用与接口特性。因此，它可以通过改变系统或产品的功能、制造流程、输入与输出及能力，对顾客需求与期望快速响应。制造流程、输入与输出及能力，对顾客需求与期望快速响应。1.4 机械制造技术发展先进制造模式11、智能制造智能制造是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络和遗智能制造是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络和遗传基因等人工智能技术应用到控制中，解决多种复杂的决策问传基因等人工智能技术应用到控制中，解决多种复杂的决策问题，提高制造系统的水平和实用性
35、。人工智能的作用是将工人、题，提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是将工人、工程技术人员多年来累积起来的丰富而又宝贵的实际经验保存工程技术人员多年来累积起来的丰富而又宝贵的实际经验保存下来，并能在生产实际中长期发挥作用。下来，并能在生产实际中长期发挥作用。智能制造被公认为继柔性化、集成化后，制造技术发展的智能制造被公认为继柔性化、集成化后，制造技术发展的第三阶段。当前，智能制造技术的研究主要有智能制造系统的第三阶段。当前，智能制造技术的研究主要有智能制造系统的构建技术、与生产有关的信息与通信技术、生产加工技术，以构建技术、与生产有关的信息与通信技术、生产加工技术，以及与生产有关的人的因素
36、等。及与生产有关的人的因素等。1.4 机械制造技术发展先进制造模式12、“工业4.0”“工业“工业4.0”4.0”一词最早于一词最早于20112011年在汉诺威工业博览会上提年在汉诺威工业博览会上提出，德国于出，德国于20132013成立“工业成立“工业4.0”4.0”工作组，并发布工作组，并发布保障德国保障德国制造业的未来：关于实施工业制造业的未来：关于实施工业4.04.0战略的建议战略的建议报告。报告。“工业“工业4.0”4.0”着眼于智能制造与智能生产流程。在未来的着眼于智能制造与智能生产流程。在未来的制造中，智能工厂为了适应快速的产品开发、可变的生产流程制造中，智能工厂为了适应快速的产品开发、可变的生产流程与复杂的生产环境，物理网络系统使得人、机器与产品间的沟与复杂的生产环境，物理网络系统使得人、机器与产品间的沟通成为可能。通成为可能。机械化、电气化和信息化标志了前三次工业革命的技术革机械化、电气化和信息化标志了前三次工业革命的技术革新。“工业新。“工业4.0”4.0”将物理网络系统、物联网等网络化技术技术将物理网络系统、物联网等网络化技术技术引入制造业，标志着继机械化、电气化和信息化之后第四次工引入制造业，标志着继机械化、电气化和信息化之后第四次工业革命的到来。业革命的到来。END