制造工艺与加工方法是制造技术的核心和基础

机械制造工艺设计的核心是什么?答：自动化。

机电一体化核心：包括基础理论知识和机械设计制造方法，计算机软硬件应用能力，能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。毕业生主要可从事数控设备的维护、调试、操作、制造、安装和营销等技术与管理工作，就业岗位群大。本专业培养具有机械、电子、液(气)压一体化技术基本理论，掌握机电一体化设备的操作、维护、调试和维修，掌握应用机电一体化设备加工的工艺设计和加工工艺的基本方法和基本技能的工程技术人才。还包括电、车、钳三种工人的职业。

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的具有较高附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。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。从而推动了制造业的不断发展，促进了制造业的不断进步。先进制造技术的关键性技术：1、成组技术（GT)成组技术（GT）揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术，称为成组技术。在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，获得最大的经济效益。成组技术的核心是成组工艺，它是将结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，扩大批量、减少品种、便于采用高效方法、提高劳动生产率。零件的相似性是广义的，在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似性，称为二次相似性或派生相似性。2、敏捷制造（AM)敏捷制造（AM）是指企业实现敏捷生产经营的一种制造哲理和生产模式。敏捷制造包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商和供应商关系、总体品质管理及企业重构。敏捷制造是借助于计算机网络和信息集成基础结构，构造有多个企业参加的“VM”环境，以竞争合作的原则，在虚拟制造环境下动态选择合作伙伴，组成面向任务的虚拟公司，进行快速和最佳生产。3、并行工程（CE)并行工程（CE）是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。在传统的串行开发过程中，设计中的问题或不足，要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现，然后再修改设计，改进加工、装配或售后服务（包括维修服务）。而并行工程就是将设计、工艺和制造结合在一起，利用计算机互联网并行作业，大大缩短生产周期。4、快速成型技术（RPM)快速成型技术（RPM）是集CAD/CAM技术、激光加工技术、数控技术和新材料等技术领域的最新成果于一体的零件原型制造技术。它不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一层一层积累的方式构造零件模型。它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型。由于该技术不像传统的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造时间减少为几天、几小时，大大缩短了产品开发周期，减少了开发成本。随着计算机技术的决速发展和三维CAD软件应用的不断推广，越来越多的产品基于三维CAD设计开发，使得快速成型技术的广泛应用成为可能。快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型（雕刻）、建筑模型、机械行业等领域。5、虚拟制造技术（VMT)虚拟制造技术（VMT）以计算机支持的建模、仿真技术为前提，对设计、加工制造、装配等全过程进行统一建模，在产品设计阶段，实时并行模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测出产品的性能、产品的制造技术、产品的可制造性与可装配性，从而更有效地、更经济地灵活组织生产，使工厂和车间的设计布局更合理、有效，以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。虚拟制造技术填补了CAD/CAM技术与生产全过程、企业管理之间的技术缺口，把产品的工艺设计、作业计划、生产调度、制造过程、库存管理、成本核算、零部件采购等企业生产经营活动在产品投入之前就在计算机上加以显示和评价，使设计人员和工程技术人员在产品真实制造之前，通过计算机虚拟产品来预见可能发生的问题和后果。虚拟制造系统的关键是建模，即将现实环境下的物理系统映射为计算机环境下的虚拟系统。虚拟制造系统生产的产品是虚拟产品，但具有真实产品所具有的一切特征。6、智能制造（IM)智能制造（IM）是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。其具体表现为：智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。它强调通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式。智能制造系统具有自律能力、自组织能力、自学习与自我优化能力、自修复能力，因而适应性极强，而且由于采用VR技术，人机界面更加友好。因此，智能制造技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本，提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准，具有重要意义。

简便、快捷、有效生产出合格的产品。

制造技术是古老而又不断刷新的生产技术。从18世纪起，在欧美就形成了近代机械制造业；第一次工业革命，到了19世纪又实现了制造机械化；这时，已经形成了一整套传统加工技术，即机械加工技术。随着机械寿命和材料强度的提高，使难切削材料愈来愈多，产品集成化使零件愈来愈复杂，产品小型化又提出了微细加工的需要，以及加工过程要求易於自动化等，使传统加工很难满足社会对机械制造业日益提高的要求。从20世纪30年代到80年代，随着制造技术与电力技术和电子技术结合，爆发了第一次制造革命。在这些年代，一个接一个的发明并在机械制造业应用了一系列与传统加工完全不同的新加工方法，这些方法统称为特种加工，其中包括物理和化学加工，简称理化加工；电物理和电化学加工，简称电加工及其复合加工。从狭义加工到广义加工无论是传统加工还是特种加工，都有广义加工和狭义加工之分。广义加工包括：变形加工、接合加工、减材加工和改性加工等。变形加工简称成形，是由一定体积的材料使其变形成为所需形状、尺寸和性状的毛坯、半成品或零件的工艺方法。在传统加工中变形加工有冷固态变形，主要靠超过材料弹性界限的机械力作用，例如冷锻、冷压、冷拔、冷轧和冷挤等；也有热固态变形，主要靠热能和机械力的作用，例如热锻、热压、热拔、热轧和热挤等；此外还有液态变形或半液态变形，主要靠热能，有时还加机械力的作用，例如铸造、压铸和注射成形等。在特种加工中变形加工有放电成形、电磁成形和激光三维成形等。接合加工简称连接，是将两种或两种以上的材料或半成品连接在一起，使之成为半成品或零件的工艺方法。在传统加工中接合加工有压接、铆接、焊接和胶接等。在特种加工中接合加工有放电冲击焊接、电子束焊接、激光焊接和等离子焊接等。减材加工简称去除，是由大块原材料或有余量的毛坯逐步去除多余的材料，而得到所需形状、尺寸和性状零件的工艺方法。在传统加工中，减材加工主要利用机械力的作用去除原材料或毛坯的多余部分，即用高硬度的刀具切削原材料或毛坯使之变成零件，例如车、刨、剃、锯、鉆、镗、铣、拉、铰、攻丝等切削加工和磨削加工。特种加工中减材加工有放电加工、电解加工、激光加工、超声加工、电子束加工、化学加工、等离子加工和离子束加工等。改性加工简称处理，是用冷、热和化学处理以及腐蚀、抛光、包涂、合金化和喷丸等来改变材料、毛坯、半成品或零件内部、表层或表面的物理、化学或几何等特性的工艺方法。狭义加工单指减材加工。虽然传统加工和特种加工都包含着广义加工，但它们都以减材加工为主要加工手段。随着精密变形加工和精密接合加工技术的进步，机械制造业以减材加工为主要精加工手段的局面被打破，代之以各种广义加工方法并用的局面。从减材加工到增材加工在进入20世纪90年代以来，面临动态多变市场的机械制造业，产品周期缩短、产品更新加快、品种增多、批量减少；产品的质量、价格和交货期已成为增加企业竞争力的三个决定性因素。以减材加工为主要手段的制造业，难以满足如上的要求。为此，随着制造技术与材料技术、能源技术、微电子技术和信息技术的结合，以增材加工为主要内容的第二次制造革命就应运发生了。增材加工简称生长，是用类似生长的方法逐渐增加材料，直到生成所需形状、尺寸和性状的样件或零件。在传统加工的基础上，虽然有人试图用形状熔化或焊接，以及三维焊接来发展增材加工，但没有取得实用性进展。後来又在特种加工的基础上开发了增材加工。它是采用粘结、熔结和聚合作用或化学反应等手段，选择性地固化液体材料或粘结固体材料等，以此制造所需形状、尺寸和性状的零件。这种制造技术是一种多学科的综合技术，包括：CAD技术、CNC技术、能源技术和材料技术等。采用这种制造技术可以在短短两天给顾客制造新型样件，它不是显示在计算机屏幕上的画面，而是一个实际物体。如顾客不满意，可以立即在CAD系统中进行修改，再制造出一个新样件，直到顾客满意为止。专家预言，这种新型制造技术给制造业带来的影响，可以同数控技术相媲美。最初人们把它叫做快速原型制造或快速成形，至今还广泛使用这个名称。目前已有多种增材加工方法，其中应用较好的如化学法中的液态光敏树脂选择性固化、复合法中的纸基材料选择性切割、热物理法中的丝状材料选择性熔覆和粉末材料选择性烧结，以及喷射法中的粉末材料选择性粘结和基於创新的数字化喷射RP技术等。“快速原型制造”或“快速成形”这个名称不是最合理，因为“快速”并非指加工速度快，而是指全部加工时间短；另外，现有的众多方法早已超出“原型制造”的范围。因此，采用“增材加工”这个名称，足以概括全部方法和应用，清楚地指出了加工原理，并能用其英文缩写MAM清楚地与减材加工的英文缩写MRM相对应。从制造死物到制造活物自古以来，制造业一直制造死物，无法制造活物，因为它是人类的制造过程。自地球上有生命以来，生物界一直繁衍活物，不会繁衍死物，因为它是自然界的生命过程。但是，在制造业日趋信息化和生命科学走向工程化的今天，如果把制造工程、生命科学、计算机技术、信息技术、材料工程各领域的最新成果组合起来，使其彼此沟通，那麽制造业不仅能制造出无生命的复杂智能机器，而且还可利用基因工程的成就，制造出有生命、可供移植的器官和可供利用的仿生部件。脑与认知科学的成就将使部分地模拟脑功能和行为成为可能，人类进而在21世纪制造出可部分地模拟人类智慧的人造脑和机器人。这就形成了一种特殊的制造工程，即生物制造工程。生物制造工程不仅包括制造类生物或生物体，而且还包括利用生物的机能进行制造（基因复制、生物去除或生物生长）即自成形。从它成形到自成形在此以前不管是变形加工的塑性成形，还是接合加工的连接成形，也不管是减材加工的去除成形，还是增材加工的生长成形，它们都属於它成形。所谓它成形，就是在外界强制作用下的成形。这种外界的强制作用如：热熔金属在模具中的浇铸、靠热和机械力作用下的模锻、在超过材料弹性界限机械力作用下的模压以及轮廓控制下的去除和生长等。随?生物制造的需要，将有非常精巧、复杂的结构等待制造。它成形的加工方法已不能满足生物制造日益提高的要求。因此，一种按生物生长、发育，在其内在基因控制下，通过细胞并行分裂而进行的自成形，又称自组织成形或自生长成形的加工新方法即将诞生。这种方法是仿生制造中最核心的问题。仿生制造技术属於制造科学和生命科学的“远缘杂交”，是模仿生物的组织结构和运行模式的制造系统和制造过程的总称。新的制造革命20世纪，人类已经按照自己的意愿，设计出新的生物基因蓝图，然後像建筑工地那样制造出全新的生命体。克隆技术、人类干细胞培养、遗传密码破译、人类基因组大规模测序计划、转基因技术等新技术层出不穷。20世纪90年代中国西安交通大学快速成形及制造研究中心与第四军医大学合作，已经开始了人工生物活性骨骼的研究并取得了可喜的进展。美国约翰斯．霍普金斯大学威尔默眼科研究所的科学家和北卡罗来纳州立大学的机械工程师，共同研制成功可使盲人重见光明的“眼睛芯片”。此外，美国Affymetrix公司已实现了DNA高密度的集成，目前已达到每个芯片上集成40万种不同的DNA片段。21世纪，随着生物技术、生命科学、材料科学等不断融入先进制造技术，又必将使制造工程产生一场新的制造革命，这可能就是第三次制造革命。如前所述，叫做生物制造工程也好，叫做仿生制造技术也好。总之，一是利用基因工程的成就，制造出有生命，可供移植的器官和可供利用的仿生部件；二是按生物生长、发育，在其内在基因控制下，通过细胞并行分裂进行自生长成形加工。这种制造方法可以生长任何人类所需要的产品，如人或动物的骨骼、器官、肢体，以及生物材料结构的机械零件等。可以设想，如果人们能将DNA中控制形状、尺寸、结构与材质的基因分离出来，加以破译，并采用先进的“原子操作技术”组装或修改基因，那麽有朝一日机器零件乃至整台的机器可以在培育皿中从相应的“种子”生长出来。将来微型机械的制造很可能向这方向发展。纵观制造技术的发展，加工方法是这样进步的：机械加工→物理与电物理加工→化学与电化学加工→生物或仿生加工，完全符合科学认识过程从简单到复杂、从粗糙到细致的发展方向。