第8章 自动化制造系统的总体设计
自动化制造系统课程设计
自动化制造系统课程设计一、课程设计背景自动化制造技术是现代工业生产的重要技术之一，具有显著的经济效益和社会效益。
为了培养适应工业发展需要的人才，各高校纷纷开设了自动化制造系统的课程。
本次课程设计是在学习了自动化制造系统相关理论后，将所学理论转化为实际应用的一次实践性课程。
二、课程设计目的1.掌握自动化制造系统的基本原理和技术。
2.熟悉自动化控制系统和生产过程中的各种自动化设备的特性和应用。
3.培养学生工程设计能力和实践能力。
三、课程设计任务1.设计一条包括物料处理、加工、运输、质检等环节的自动化生产线。
2.采用自动化控制技术，对生产线进行控制和监控。
3.根据不同的生产需求，调整和优化生产线参数，实现自动生产过程的优化。
四、课程设计流程第一阶段：确定生产线的加工工序和工艺参数1.根据加工工序和工艺要求，确定生产线的加工工序和通路。
2.每个加工工序的工艺参数需要与自动化设备匹配，确定各自动化设备的规格和数量。
3.每个自动化设备需要选择合适的控制器，并编写控制程序。
第二阶段：搭建自动化生产线1.按照确定的加工工序和通路，放置自动化设备。
2.将各个自动化设备进行连通，组成一条自动化生产线。
3.关联、校正、试运行生产线中各种自动化设备。
第三阶段：采集生产过程中的数据1.采集自动化生产线中各种设备的数据，包括控制器的输出、传感器的反馈、设备运行时状态信息等。
2.对采集到的数据进行可视化和汇总，以便在后续调优过程中参考分析。
第四阶段：优化自动化生产线1.根据采集到的数据，分析生产线运行中的缺陷和不足，寻找改进的空间。
2.调整和优化自动化生产线的参数，包括各自动化设备的运行速度、工艺参数、操作流程等。
3.对优化方案进行实验和测试，并进行结果评估。
五、课程设计要求1.本次课程设计可以采用软件仿真的方式完成，也可以通过实物进行搭建和调试。
2.课程设计成果需要进行口头汇报和书面报告，包括设计方案、优化结果和实际效果等。
自动化制造系统
自动化创造系统自动化创造系统是一种利用先进的技术和设备，实现生产过程自动化的系统。
它通过整合机械、电气、电子、计算机等多个领域的技术，实现生产线的自动化控制和管理。
自动化创造系统的目标是提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵便性。
一、系统概述自动化创造系统由以下几个主要部份组成：1. 生产设备：包括机械设备、电气设备、传感器等。
2. 控制系统：包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）等。
3. 信息系统：包括MES（创造执行系统）、ERP（企业资源计划）等。
4. 通信网络：用于设备之间的数据交换和系统之间的信息传递。
二、系统功能1. 生产计划管理：通过MES系统对生产计划进行编制、下达和执行跟踪，实现生产线的高效运行。
2. 设备控制：通过PLC等控制器对生产设备进行自动化控制，实现生产过程的稳定和可靠性。
3. 数据采集与分析：通过传感器对生产设备和产品进行数据采集，通过数据分析提供生产过程的指标和报告。
4. 故障诊断与维护：通过监测设备状态，及时发现故障并进行诊断，提高设备可用性和维护效率。
5. 质量管理：通过在线检测和数据分析，实现产品质量的自动化控制和提升。
6. 库存管理：通过ERP系统对原材料和成品库存进行管理，实现库存的精确控制和优化。
三、系统优势1. 提高生产效率：自动化创造系统可以实现生产过程的高度自动化，减少人工操作，提高生产效率和产能。
2. 降低成本：自动化创造系统可以减少人力成本、能源消耗和废品产生，降低生产成本。
3. 提高产品质量：自动化创造系统可以实现生产过程的精确控制和监测，提高产品质量的稳定性和一致性。
4. 增强生产灵便性：自动化创造系统可以快速调整生产线的布局和生产计划，适应市场需求的变化。
5. 实现信息化管理：自动化创造系统可以实现生产过程的信息化管理，提供实时的生产数据和报告，支持决策和优化。
四、案例分析以某汽车创造厂为例，他们引入了自动化创造系统，取得了显著的效果。
自动化制造系统
自动化创造系统自动化创造系统是一种应用于工业生产过程中的高效、智能化的生产系统。
它通过集成各种自动化设备和控制系统，实现生产过程的自动化和智能化管理，从而提高生产效率、降低生产成本，并提升产品质量和一致性。
一、系统概述自动化创造系统由多个子系统组成，包括生产设备、传感器、执行器、控制系统、监控系统和信息管理系统等。
其中，生产设备负责实际的生产操作，传感器和执行器用于感知和执行物理过程，控制系统用于控制和协调各个设备的工作，监控系统用于监测生产过程中的各项指标，信息管理系统用于采集、处理和分析生产数据，并提供决策支持。
二、系统功能1. 生产计划管理：自动化创造系统能够根据市场需求和生产能力，制定合理的生产计划，并实时调整计划以适应市场变化。
2. 设备控制：通过控制系统对生产设备进行精确的控制，确保设备按照预定的参数和工艺要求进行生产操作。
3. 过程监控：监控系统能够实时监测生产过程中的各项指标，如温度、压力、速度等，并及时报警和采取措施，以确保生产过程的稳定性和安全性。
4. 质量控制：自动化创造系统能够通过传感器和执行器对产品质量进行实时监测和控制，以确保产品符合质量要求。
5. 故障诊断与维修：系统能够通过监测设备状态和数据分析，及时发现设备故障，并提供故障诊断和维修筑议，以减少生产停机时间。
6. 数据管理与分析：信息管理系统能够采集、存储和分析生产过程中的各项数据，为决策提供依据，并优化生产过程和资源利用。
三、系统优势1. 提高生产效率：自动化创造系统能够减少人工操作，提高生产效率，降低生产成本。
2. 提升产品质量：系统能够实时监测和控制生产过程，确保产品质量的稳定性和一致性。
3. 降低生产成本：自动化创造系统能够减少人工和物料浪费，优化生产过程和资源利用，从而降低生产成本。
4. 增强生产灵便性：系统能够根据市场需求和生产能力，灵便调整生产计划和生产过程，以适应市场变化。
5. 提升安全性：系统能够通过监控和报警功能，及时发现并处理生产过程中的安全隐患，保障员工和设备的安全。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种集成了机械、电气、电子和计算机技术的先进生产系统，它能够实现生产过程的自动化和智能化。
本文将详细介绍自动化制造系统的标准格式文本。
一、引言自动化制造系统是现代制造业发展的重要方向之一，它通过引入先进的技术和设备，实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，提升企业竞争力。
二、系统架构自动化制造系统一般包括以下几个主要组成部分：1. 生产设备：包括各种机械设备、传感器、执行器等，用于实现生产过程中的物理操作。
2. 控制系统：包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）、SCADA（监控与数据采集系统）等，用于控制和监控生产设备的运行。
3. 信息系统：包括ERP（企业资源计划）、MES（制造执行系统）、WMS（仓储管理系统）等，用于管理和优化生产过程中的信息流。
4. 通信网络：包括局域网、广域网等，用于实现各个系统之间的数据传输和通信。
三、功能特点自动化制造系统具有以下几个主要功能特点：1. 自动化生产：通过自动化设备和控制系统，实现生产过程的自动化操作，减少人工干预，提高生产效率和稳定性。
2. 智能化控制：通过先进的控制算法和人工智能技术，实现对生产过程的智能化控制和优化，提高产品质量和生产效率。
3. 灵活生产：通过模块化设计和柔性制造技术，实现对生产过程的灵活调度和快速转换，适应不同产品和订单的生产需求。
4. 数据分析：通过信息系统和数据采集技术，实现对生产过程中的数据进行采集、存储和分析，为生产决策提供科学依据。
四、应用领域自动化制造系统广泛应用于各个制造行业，包括汽车制造、电子制造、机械制造等。
以汽车制造为例，自动化制造系统可以实现汽车生产线的自动化组装、焊接、涂装等工序，提高生产效率和产品质量。
五、优势与挑战自动化制造系统具有以下优势：1. 提高生产效率：自动化设备和智能化控制系统可以实现高速、高精度的生产操作，大大提高生产效率。
《自动化制造系统》课件
自动化制造系统的分类
按自动化程度
可分为完全自动化制造系统和半自动化制造系 统。
按规模
可分为大型自动化制造系统和中小型自动化制 造系统。
按应用领域
可分为汽车制造、电子制造、机械制造等领域的自动化制造系统。
CHAPTER 02
自动化制造系统的组成
自动化生产设备
数控机床
数控机床是自动化制造系统的核 心设备之一，能够高效地加工各 种复杂零件。
提高产品质量
自动化制造系统通过精确控制生产参数和工艺流程，减少了 人为误差和不良品率，提高了产品质量。
自动化设备可以进行高精度和高重复性的加工，确保产品的 一致性和稳定性。
应对劳动力短缺问题
随着人口老龄化和劳动力流动性的增加，劳动力短缺问题日益严重，而自动化制 造系统可以弥补人力不足。
自动化制造系统可以在任何时间进行连续生产，不受工作时间限制，提高了生产 灵活性。
详细描述
自动化制造系统在电子制造业中主要用于表面贴装、集成电路封装和电子元件焊 接等环节，通过高精度和高速度的自动化设备实现高效、高精度和高可靠性的生 产，提高生产效率和产品质量。
机械制造业
总结词
自动化制造系统在机械制造业中应用广泛，能够提高生产效 率、降低成本和实现精细化生产。
详细描述
自动化制造系统在机械制造业中主要用于切削、装配、焊接 和检测等环节，通过自动化设备和控制系统实现高效、高精 度和高质量的生产，提高生产效率、降低成本和实现精细化 生产。
绿色制造
总结词
绿色制造是实现制造过程的环保和可持续发 展，降低对环境的负面影响。
详细描述
绿色制造强调资源节约、减少废弃物排放和 能源消耗，促进企业与环境的和谐发展。
第8章自动化制造系统总体设计
第8章自动化制造系统总体设计
1. 零件族选择的定义
在对自动化制造系统进行设计时，面对的 是一大批形状各异的零件，但并不是所有零件 都适合采用自动化制造系统加工，因此需要确 定进线零件，即零件族的选择。
根据确定的零件族和工艺分析，就可以 决定自动化制造系统的类型和规模、必须的 覆盖范围和能力、机床及其他设备的类型和 所需的主要附件、夹具的类型和数量、刀具 的类型和数量、托盘及其缓冲站点数量，并 可初步估算所需的投资额。
第8章自动化制造系统总体设计
8.2 零件族的选择及工艺分析
8.2.1 零件族的选择 1. 零件族选择的定义 2. 影响零件族选择的因素 3. 零件选择方法
第8章自动化制造系统总体设计
成组技术
成组技术的核心是成组工艺，它是把结构 、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，从而扩大 了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提 高了劳动生产率。
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，称为二次相似性第8章自或动化制派造系统生总体设相计 似性。
日本、美国、前苏联和德国等许多国家把 成组技术与计算机技术、自动化技术结合起来 发展成柔性制造系统，使多品种、中小批量生 产实现高度自动化。
第8章自动化制造系统总体设计
成组技术
全面采用成组技术会从根本上影响企业内 部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业 化和自动化程度。
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，以获得最大的经济效益。
自动化制造系统
自动化创造系统引言概述：自动化创造系统是一种通过使用计算机和机器人技术来实现生产过程的自动化的系统。
它可以提高生产效率、降低成本，并且可以在生产过程中减少人为错误的发生。
本文将详细介绍自动化创造系统的五个主要部份，包括生产计划、物料管理、生产执行、质量控制和设备维护。
一、生产计划1.1 生产需求分析：通过对市场需求的调研和产品销售数据的分析，确定生产计划所需的产品类型和数量。
1.2 计划排程：根据生产需求和设备的可用性，制定合理的生产计划排程，确保生产过程的高效运行。
1.3 资源分配：根据生产计划排程，合理分配人力、设备和原材料等资源，确保生产过程的顺利进行。
二、物料管理2.1 供应链管理：与供应商建立密切的合作关系，确保原材料的及时供应，避免生产中断。
2.2 库存管理：通过使用先进的库存管理系统，准确掌握原材料和成品的库存情况，避免库存过剩或者不足的问题。
2.3 物料追踪：使用条码和RFID等技术，对原材料进行追踪管理，确保产品的质量和安全。
三、生产执行3.1 生产调度：根据生产计划排程，合理安排生产任务和工序，确保生产过程的顺利进行。
3.2 自动化生产线：采用自动化设备和机器人技术，实现生产过程的自动化操作，提高生产效率和产品质量。
3.3 过程监控：通过使用传感器和监控系统，对生产过程进行实时监控，及时发现和解决潜在问题，确保生产过程的稳定性和一致性。
四、质量控制4.1 检测设备：使用先进的检测设备和技术，对产品进行全面的质量检测，确保产品符合质量标准。
4.2 数据分析：对生产过程中产生的数据进行分析，找出潜在的质量问题，并采取相应的措施进行改进。
4.3 持续改进：建立质量管理体系，通过持续改进的方法来提高产品质量，降低不良率。
五、设备维护5.1 预防性维护：制定设备维护计划，定期对设备进行检查和维护，预防设备故障和停机时间的发生。
5.2 故障诊断：通过使用故障诊断系统，对设备故障进行快速定位和修复，减少生产中断的时间。
自动化制造系统的总体设计
特点
高度集成化、智能化、柔性化、 高效率、高质量、低成本等。
发展历程及现状
发展历程
经历了机械化、电气化、自动化等阶 段，目前正向数字化、网络化、智能 化方向发展。
现状
自动化制造系统已广泛应用于汽车、 电子、航空航天等制造业领域，成为 提高生产效率和产品质量的重要手段 。
03
总体设计原则与策略
设计原则
模块化设计
将系统划分为独立的功能模块，便于开发、 调试、维护和升级。
可扩展性
设计时应考虑未来技术升级和产能扩展的需 求，降低系统更新的成本。
开放性
采用开放的标准和接口，确保系统能与其他 设备和软件无缝集成。
高可靠性
确保系统能在恶劣环境下长时间稳定运行， 减少故障停机时间。
监控层
对整个系统的运行状态进行实时 监控，提供故障预警、故障诊断
、远程维护等功能。
模块化设计思路
功能模块化
01
将系统划分为若干个功能模块，每个模块实现特定的功能，模
块之间通过标准接口进行通信和协作。
结构模块化
02
采用标准化的硬件结构和软件框架，方便模块的添加、替换和
升级。
参数模块化
03
对系统中的关键参数进行模块化设计，实现参数的灵活配置和
关键技术选择
先进制造技术
如3D打印、激光切割等，提高制造精度和效率。
工业机器人技术
采用高精度、高速度的工业机器人，实现生产线的自动化和柔性化。
物联网技术
通过物联网技术实现设备间的互联互通，实现生产过程的可视化、可 控制和可优化。
第8章 自动化制造系统的总体设计
进行工序划分
① 先粗加工后精加工
② 在一次装夹中，尽可能切削更多的 加工面
③ 尽可能使用较少的刀具切削较多的 加工面
④ 尽量做到系统中各台机床负荷平衡 ，消除瓶颈现象
8.3 设备选择与配置和总体布局设计
8.3 设备选择与配置和总体布局设计
8.3.1 设备选择与配置 8.3.2 总体平面设计
8.3.1 设备选择与配置
20～
70%
25%
5～10%
标准件
相似件
复杂件 零件复杂程度
图1-14 机械产品中不同复杂程度零件分布规律
8.2.1 零件族的选择
图1-15 结构相似零件组
图1-16 工艺相似零件组
8.2.1 零件族的选择
影响零件族选择的因素
1. 零件类型 2. 零件尺寸大小 3. 加工精度 4. 材料硬度 5. 装夹次数 6. 生产批次
令编号为i的斜线穿过的 从至数之和为Ji，则零件
总移动距离为L＝4iji
D
i＝1
i＝2
d) 平面布局的设计方法-实例
d) 平面布局的设计方法-实例
d) 平面布局的设计方法-实例
d) 平面布局的设计方法-实例
Ⅱ
d) 平面布局的设计方法-实例
判定条件： S代表的是两设备对调后所减少的运输距离
目的：设计出最经济合理、最优化的工艺方法、工艺程序和空间配置 要点：1.每台机床都具有十分完善的功能（集中性与选择性）
2.成组技术原则 工艺分析的基本步骤： 1. 分析产品工艺要求 2. 进行工序划分 3. 选择工艺基准 4. 其他
8.2.2 零件工艺分析
分析产品工艺要求 ① 零件形状及结构特点 ② 零件轮廓尺寸范围 ③ 零件加工精度 ④ 材料硬度及可切削性 ⑤ 装夹定位方式 ⑥ 现行工艺及特点
自动化制造系统
自动化创造系统自动化创造系统是一种集成为了各种自动化设备和控制系统的生产系统，旨在提高生产效率、降低成本、提升产品质量和灵便性。
该系统通过自动化设备和控制系统的协同工作，实现了生产过程的自动化和智能化。
一、系统概述自动化创造系统由以下几个主要组成部份构成：1. 自动化设备：包括机器人、自动化生产线、传送带、搬运设备等。
这些设备能够完成各种生产操作，如装配、焊接、喷涂等。
2. 控制系统：包括PLC（可编程逻辑控制器）、SCADA（监控与数据采集系统）、人机界面等。
控制系统负责对自动化设备进行控制和监控，确保生产过程的稳定和高效。
3. 信息系统：包括MES（创造执行系统）、ERP（企业资源计划）等。
信息系统负责生产计划的制定、生产数据的采集和分析，以及与企业其他部门的协同工作。
二、系统特点1. 高效性：自动化创造系统能够实现生产过程的高度自动化，大大提高了生产效率。
自动化设备能够24小时连续工作，无需人工干预，从而减少了生产停机时间。
2. 灵便性：自动化创造系统能够根据不同的生产需求进行灵便调整。
通过更换不同的工装和程序，自动化设备能够适应不同的产品生产。
3. 精度：自动化创造系统能够实现高精度的生产操作。
自动化设备能够精确控制工艺参数，从而保证产品质量的稳定。
4. 安全性：自动化创造系统能够提高生产过程的安全性。
自动化设备能够完成危（wei）险操作，减少了人员的接触风险。
5. 数据化：自动化创造系统能够实现生产数据的采集和分析。
通过信息系统的支持，企业能够及时了解生产状况，进行生产计划的调整和优化。
三、应用领域自动化创造系统广泛应用于各个行业，如汽车创造、电子创造、食品加工等。
以下是一些典型的应用案例：1. 汽车创造：自动化创造系统在汽车创造中起到了关键作用。
通过自动化设备和控制系统的协同工作，汽车创造商能够实现高效的生产，提高产品质量和一致性。
2. 电子创造：自动化创造系统在电子创造中能够实现高度的自动化和精密度。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种集成了多种自动化技术和设备的生产系统，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
它利用计算机、传感器、执行器和控制系统等技术，实现了生产过程的自动化和智能化。
自动化制造系统的标准格式文本如下：一、引言自动化制造系统是一种集成了多种自动化技术和设备的生产系统，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
本文将详细介绍自动化制造系统的定义、功能、特点以及在不同行业中的应用。
二、定义自动化制造系统是指利用计算机、传感器、执行器和控制系统等技术，实现生产过程的自动化和智能化的系统。
它包括了从物料处理、加工、装配到产品测试和包装等环节的自动化控制。
三、功能1. 物料处理：自动化制造系统能够自动完成对原材料和零部件的处理、分拣、存储和供给等工作，提高物料的利用率和生产效率。
2. 加工：自动化制造系统能够利用机器人、数控设备等自动化设备进行高精度的加工操作，提高产品的质量和生产效率。
3. 装配：自动化制造系统能够自动完成产品的组装和调试工作，提高装配速度和一致性。
4. 测试：自动化制造系统能够自动进行产品的功能测试和质量检测，提高产品的可靠性和一致性。
5. 包装：自动化制造系统能够自动完成产品的包装和标识工作，提高产品的外观和市场竞争力。
四、特点1. 高度集成：自动化制造系统将多种自动化设备和技术集成在一起，形成一个完整的生产系统，实现了各个环节之间的无缝衔接和协调工作。
2. 高度智能化：自动化制造系统利用计算机和控制系统等技术，能够实现生产过程的智能化控制和优化，提高生产效率和产品质量。
3. 高度灵活性：自动化制造系统能够根据不同的产品需求和生产任务，灵活调整生产线的布局和工艺流程，提高生产的灵活性和适应性。
4. 高度可靠性：自动化制造系统采用了先进的传感器和控制技术，能够实时监测和控制生产过程，提高生产的稳定性和可靠性。
五、应用自动化制造系统在各个行业中都有广泛的应用，如汽车制造、电子设备制造、机械制造等。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种集成了各种自动化设备和控制系统的生产系统，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
它可以应用于各种制造行业，如汽车制造、电子制造、食品加工等。
自动化制造系统的标准格式文本包括以下几个方面的内容：系统概述、系统组成、系统功能、系统优势和应用领域。
1. 系统概述：自动化制造系统是一种以计算机技术为基础的生产系统，通过集成各种自动化设备和控制系统，实现生产过程的自动化和智能化。
它能够自动完成生产任务，提高生产效率，减少人力资源的使用，降低生产成本，提高产品质量和一致性。
2. 系统组成：自动化制造系统由多个子系统组成，包括生产设备、传感器、执行器、控制器、计算机系统和人机界面等。
生产设备可以是机械设备、机器人、自动装配线等，传感器用于采集生产过程中的数据，执行器用于控制生产设备的运动，控制器用于控制整个系统的运行，计算机系统用于处理和分析生产数据，人机界面用于操作和监控系统。
3. 系统功能：自动化制造系统具有多种功能，包括生产计划编制、生产任务调度、设备控制、数据采集和分析、故障诊断和维修等。
它可以根据生产计划自动调度生产任务，控制设备的运行和停止，采集生产数据并进行分析，及时诊断和维修设备故障，确保生产过程的稳定和高效。
4. 系统优势：自动化制造系统具有多个优势，包括提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
它能够实现生产过程的自动化和智能化，减少人力资源的使用，提高生产效率，降低生产成本。
同时，它能够通过数据采集和分析，实时监控和控制生产过程，提高产品质量和一致性。
此外，自动化制造系统还具有灵活性，可以根据生产需求进行快速调整和改变。
5. 应用领域：自动化制造系统可以应用于各种制造行业，如汽车制造、电子制造、食品加工等。
在汽车制造行业，自动化制造系统可以实现汽车零部件的自动装配和检测；在电子制造行业，自动化制造系统可以实现电子产品的自动组装和测试；在食品加工行业，自动化制造系统可以实现食品的自动包装和质量检测。
自动化制造系统
自动化创造系统标题：自动化创造系统引言概述：自动化创造系统是利用先进的技术和设备，实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量的系统。
本文将从五个方面详细介绍自动化创造系统的相关内容。
一、自动化创造系统的概念1.1 自动化创造系统是指利用计算机、传感器、执行器等先进技术，实现生产过程的自动化控制和监控。
1.2 自动化创造系统可以实现生产过程中的自动化加工、装配、运输等功能，提高生产效率和降低生产成本。
1.3 自动化创造系统可以根据产品的不同需求进行灵便调整和定制，提高生产的灵便性和适应性。
二、自动化创造系统的组成2.1 传感器和执行器：传感器可以实时监测生产过程中的各种参数，执行器可以根据控制信号实现自动化操作。
2.2 控制系统：控制系统可以根据传感器的信号实时调整生产过程的参数，实现自动化控制。
2.3 人机界面：人机界面可以实现人员对自动化创造系统的监控和操作，提高生产过程的可视化和智能化。
三、自动化创造系统的优势3.1 提高生产效率：自动化创造系统可以实现生产过程的连续化和高效化，提高生产效率。
3.2 降低生产成本：自动化创造系统可以减少人力成本和能源消耗，降低生产成本。
3.3 提高产品质量：自动化创造系统可以减少人为因素对产品质量的影响，提高产品质量和一致性。
四、自动化创造系统的应用领域4.1 汽车创造：汽车创造是自动化创造系统的重要应用领域，可以实现汽车的自动化装配和生产。
4.2 电子创造：电子创造是自动化创造系统的另一个重要应用领域，可以实现电子产品的自动化生产和测试。
4.3 机械创造：机械创造是自动化创造系统的广泛应用领域，可以实现机械产品的自动化加工和组装。
五、自动化创造系统的发展趋势5.1 智能化：自动化创造系统将越来越智能化，可以实现自主学习和优化生产过程。
5.2 灵便化：自动化创造系统将越来越灵便化，可以实现快速调整和定制生产。
5.3 网络化：自动化创造系统将越来越网络化，可以实现远程监控和管理生产过程。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种集成了各种自动化设备和技术的生产系统，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
该系统利用计算机控制和传感器技术，自动执行生产过程中的各种任务，包括物料处理、加工、装配、检测和包装等。
自动化制造系统通常由以下几个主要组成部分构成：1. 控制系统：控制系统是自动化制造系统的核心部分，它负责监测和控制整个生产过程。
控制系统通常由计算机和各种传感器、执行器和控制器等组成。
计算机根据预先设定的程序和算法，对生产过程进行实时监测和控制，以确保生产过程的正常运行。
2. 传输系统：传输系统负责将物料从一个工作站传输到另一个工作站。
传输系统可以采用各种方式，如传送带、机械臂、输送线等。
传输系统通常与控制系统紧密配合，以实现物料的准确传送和定位。
3. 加工设备：加工设备用于对物料进行加工和处理。
加工设备可以是各种机械设备，如机床、焊接机器人、喷涂机器人等。
加工设备通常与控制系统相连，以实现自动化的加工过程。
4. 检测设备：检测设备用于检测产品的质量和性能。
检测设备可以是各种传感器和测量仪器，如温度传感器、压力传感器、光学传感器等。
检测设备通常与控制系统相连，以实现实时的产品质量检测和控制。
5. 数据管理系统：数据管理系统用于收集、存储和分析生产过程中的数据。
数据管理系统可以帮助企业实时监测生产过程，及时发现和解决问题，并提供决策支持。
数据管理系统通常与控制系统和企业资源计划（ERP）系统集成，以实现全面的生产管理和优化。
自动化制造系统的优势包括：1. 提高生产效率：自动化制造系统可以实现连续、高速和精确的生产过程，大大提高生产效率。
它可以减少人工操作和生产停机时间，提高生产线的利用率和产量。
2. 降低成本：自动化制造系统可以减少人力成本和能源消耗，降低生产成本。
它可以减少人工操作和生产错误，提高产品质量和一致性，减少废品和返工。
3. 提高产品质量：自动化制造系统可以实现高精度和一致性的生产过程，提高产品的质量和一致性。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种利用计算机技术和自动控制技术，实现生产过程的自动化和智能化的系统。
该系统通过自动化设备、传感器、执行器等组成的硬件设备，以及计算机软件和信息技术的支持，实现对生产过程的全面控制和管理。
一、系统架构自动化制造系统的架构包括硬件层、控制层和信息层三个部分。
1. 硬件层：包括自动化设备、传感器、执行器等。
自动化设备包括机械手臂、传送带、机床等，用于完成生产过程中的各项操作。
传感器用于感知生产过程中的各种参数，如温度、压力、速度等。
执行器用于控制自动化设备的运动。
2. 控制层：包括控制器、PLC（可编程逻辑控制器）等。
控制器是系统的核心部分，负责对自动化设备进行控制和调度。
PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机，可实现逻辑控制、数据处理和通信等功能。
3. 信息层：包括计算机软件和网络。
计算机软件用于实现对自动化制造系统的监控和管理，包括生产计划、生产调度、质量管理等功能。
网络用于实现系统内部各个部分之间的通信和数据传输。
二、系统功能自动化制造系统具有以下主要功能：1. 生产计划和调度：根据市场需求和产品特性，制定生产计划，并实时调整生产进度，以实现生产效率的最大化。
2. 自动化操作：通过自动化设备和传感器，实现生产过程中的自动化操作，如装配、加工、包装等。
3. 质量控制：通过传感器和控制器，对生产过程中的质量参数进行监测和控制，确保产品质量符合要求。
4. 故障诊断和维护：通过传感器和控制器，对自动化设备进行故障诊断，并提供相应的维护建议。
5. 数据分析和优化：通过对生产过程中的数据进行分析，找出生产过程中的瓶颈和问题，并提出优化方案，以提高生产效率和降低成本。
三、系统优势自动化制造系统相比传统的手工操作和半自动化生产线具有以下优势：1. 提高生产效率：自动化设备和控制系统能够实现高速、高精度的操作，大大提高了生产效率。
2. 降低生产成本：自动化设备和控制系统能够减少人力投入，降低生产成本。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种将机械设备、电子技术和计算机技术相结合的先进制造技术，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
它通过自动化设备和计算机控制系统来执行生产任务，实现生产过程的自动化和智能化。
一、系统概述自动化制造系统由以下几个主要组成部分构成：1. 设备部分：包括各种机械设备、传感器、执行器等，用于完成生产任务。
2. 控制系统：通过计算机控制设备的运行，实现生产过程的自动化控制。
3. 信息管理系统：负责收集、传输和处理生产过程中产生的各种数据和信息。
4. 人机界面：提供人机交互界面，使操作人员能够监控和控制系统的运行。
二、功能要求1. 自动化控制：系统能够根据生产计划和工艺要求自动调节设备的运行参数，实现生产任务的自动化执行。
2. 优化调度：系统能够根据生产计划和设备状态，对生产任务进行合理的调度和优化，提高生产效率。
3. 质量控制：系统能够对生产过程中的关键参数进行实时监测和控制，确保产品质量符合要求。
4. 故障诊断与维修：系统能够对设备故障进行自动诊断，并提供相应的维修方案和指导。
5. 数据管理与分析：系统能够对生产过程中产生的数据进行收集、存储和分析，为生产决策提供依据。
三、性能指标1. 生产效率：系统能够实现生产过程的高效率运行，提高生产速度和产量。
2. 设备利用率：系统能够最大限度地利用设备资源，减少设备闲置时间。
3. 产品质量：系统能够确保产品质量符合标准要求，降低次品率。
4. 故障率：系统能够降低设备故障率，提高设备的可靠性和稳定性。
5. 响应时间：系统能够实时响应生产任务的变化，快速调整设备运行参数。
四、安全要求1. 设备安全：系统能够确保设备在运行过程中的安全性，防止事故和人身伤害的发生。
2. 数据安全：系统能够对生产过程中的数据进行保护，防止数据泄露和篡改。
3. 环境安全：系统能够符合环境保护要求，减少对环境的污染和破坏。
五、系统架构自动化制造系统采用分布式控制架构，包括以下几个层次：1. 传感器与执行器层：负责采集生产过程中的各种数据和信号，并控制设备的运行。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种利用先进的技术和设备，通过自动化控制和管理生产过程的系统。
它能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并减少人力资源的使用。
一、系统概述自动化制造系统是由多个子系统组成的，包括生产计划管理、物料管理、设备控制、质量管理等。
这些子系统通过信息共享和协调工作，实现整个生产过程的自动化控制和管理。
二、生产计划管理生产计划管理子系统是自动化制造系统的核心。
它根据市场需求和生产能力，制定合理的生产计划，并将其分解为具体的生产任务。
该子系统可以根据实际情况进行动态调整，并及时反馈生产进度和资源利用情况。
三、物料管理物料管理子系统负责对生产所需的原材料和零部件进行统一管理。
它可以实时监控库存情况，并根据生产计划自动发出物料采购订单。
同时，该子系统还能够对物料进行追踪和溯源，确保生产过程的可追溯性。
四、设备控制设备控制子系统是自动化制造系统的关键组成部分。
它通过与生产设备的连接，实现对设备的自动控制和监控。
该子系统可以根据生产任务自动调整设备的工作模式，并及时反馈设备的运行状态和故障信息，以便及时进行维修和保养。
五、质量管理质量管理子系统负责对产品质量进行监控和控制。
它可以通过传感器和检测设备对产品进行实时监测，并根据设定的质量标准进行判定和分类。
同时，该子系统还能够对生产过程中的异常情况进行预警和处理，以确保产品质量的稳定性和一致性。
六、数据分析与优化自动化制造系统还具备数据分析和优化的功能。
它可以对生产过程中产生的大量数据进行采集、存储和分析，以提取有价值的信息和知识。
通过对这些数据的分析，可以发现生产过程中存在的问题和改进的空间，并提出相应的优化方案。
七、优势和应用自动化制造系统具有以下优势：1. 提高生产效率：自动化控制和管理能够减少人为因素对生产过程的干扰，提高生产效率和产能。
2. 降低成本：自动化制造系统可以减少人力资源的使用，节约生产成本，并减少人为错误带来的损失。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种集成了机械、电气、电子和计算机技术的先进生产系统。
它通过自动化设备和控制系统的协同工作，实现了生产过程的高度自动化和智能化。
自动化制造系统在现代工业生产中起着至关重要的作用，能够提高生产效率、降低成本、保证产品质量，并且能够适应不同的生产需求和变化。
自动化制造系统的核心是自动化设备和控制系统。
自动化设备包括机械设备、传感器、执行器等，它们能够完成各种生产操作，如加工、装配、搬运等。
控制系统则负责对自动化设备进行监控和控制，确保其按照预定的程序和参数进行工作。
自动化制造系统的设计和实施需要考虑以下几个方面：1. 系统可靠性和稳定性：自动化制造系统需要具备高可靠性和稳定性，以保证长时间的稳定运行。
系统设计应考虑到设备的寿命、故障率等因素，并采取相应的措施来提高系统的可靠性。
2. 系统的灵活性和可扩展性：自动化制造系统应具备一定的灵活性，能够适应不同的生产需求和变化。
系统设计应考虑到生产规模的变化、产品类型的变化等因素，并提供相应的扩展和调整能力。
3. 系统的智能化和自适应性：自动化制造系统应具备一定的智能化和自适应性，能够根据生产需求和环境变化做出相应的调整和优化。
系统设计应考虑到数据采集、分析和决策等方面，并提供相应的算法和策略。
4. 系统的安全性和可靠性：自动化制造系统需要具备一定的安全性和可靠性，以保证生产过程的安全和可靠。
系统设计应考虑到设备的安全保护、数据的安全传输等因素，并采取相应的措施来提高系统的安全性。
5. 系统的集成和互联：自动化制造系统需要实现设备之间的集成和互联，以实现信息的共享和协同工作。
系统设计应考虑到设备之间的通信和数据交换等方面，并提供相应的接口和协议。
自动化制造系统的应用范围非常广泛，包括汽车制造、电子制造、机械制造等各个领域。
通过引入自动化制造系统，企业能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并且能够适应市场的需求和变化。
总之，自动化制造系统是现代工业生产中的重要组成部分，它能够实现生产过程的高度自动化和智能化，并带来诸多好处。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种通过使用先进的技术和设备，将生产过程中的各个环节自动化的系统。
它能够提高生产效率、降低生产成本，并且能够保证产品的质量和一致性。
自动化制造系统通常由以下几个主要组成部分构成：1. 传感器和执行器：传感器用于监测生产过程中的各种参数，如温度、压力、速度等，然后将这些数据传输给控制系统。
执行器根据控制系统的指令，执行相应的操作，如打开或关闭阀门、启动或停止机器等。
2. 控制系统：控制系统是自动化制造系统的核心部分，它负责接收传感器传输的数据，并根据预设的逻辑和算法进行分析和决策。
控制系统可以是基于硬件的，如可编程逻辑控制器（PLC），也可以是基于软件的，如计算机控制系统。
3. 通信网络：通信网络用于连接各个部分，实现数据的传输和共享。
通信网络可以是有线的，如以太网，也可以是无线的，如Wi-Fi或蓝牙。
4. 人机界面：人机界面是人与自动化制造系统之间的交互界面。
它可以是触摸屏、键盘、鼠标等，用于操作和监控系统的运行状态。
自动化制造系统的优势包括：1. 提高生产效率：自动化制造系统能够实现连续、高效的生产过程，减少了人工操作的时间和错误率，从而提高了生产效率。
2. 降低生产成本：自动化制造系统可以减少对人力资源的需求，降低了人工成本。
同时，它还可以减少废品和能源的浪费，降低了生产成本。
3. 提高产品质量：自动化制造系统能够精确控制生产过程中的各个参数，从而保证产品的质量和一致性。
4. 增强生产灵活性：自动化制造系统可以根据生产需求进行灵活调整和扩展，满足不同产品的生产要求。
5. 提升工作环境安全性：自动化制造系统可以代替人工从事危险或重复性高的工作，减少了工人的劳动强度和安全风险。
自动化制造系统在各个行业都有广泛的应用，如汽车制造、电子制造、食品加工等。
它不仅提高了生产效率和产品质量，还推动了工业的发展和进步。
随着技术的不断进步和创新，自动化制造系统将会发展得更加智能和高效。
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1. 零件族选择的定义
如图8.2所示的零件族从几何外形是相似的。
1. 零件族选择的定义
如图8.3所示的零件族具有相似的加工工 艺，但外形上相差较大。
2. 影响零件族选择的因素
从工厂的大量零件中选出适合于自动化 制造系统加工的零件族并不是一件容易的事 ，它的影响因素很多，其中最主要的影响因 素有：（1）零件类型；（2）零件尺寸大小 ；（3）加工精度；（4）材料硬度；（5） 装夹次数；（6）生产批量。（书中解释） 总之，在具体选择零件族的过程中，应 根据工厂的实际情况对以上因素综合考虑。
3. 零件选择方法
（1）人工挑选法由经验丰富的工艺人员根 据蓝图和工艺路线来选择。 这种方法较简单，能充分发挥人的作用。其 缺点是要耗去大量人力和时间，且易造成人为失 误，甚至导致失败的选择。 （2）计算机自动选择法是按成组技术的原理 ，以计算机为工具，建立数学模型和相应的算法 ，自动从众多的零件中挑选合适的候选零件，最 终由人—机结合确定进入自动化制造系统加工的 零件族。
分系统的概要设计方案。
（6）根据初步形成的零件族、工艺分析、
生产率、总体布局、物料储运方案等进行系统
的仿真分析，确定刀库容量、托盘缓冲站数量 及工件运输小车与换刀机器人利用率等参数。 （7）组织专家评审总体设计方案。
8.1 总体设计的步骤及内容
（8）文档撰写，最终要形成以下文档：总体设 计的总技术报告；总体布局图；零件族选择及工 艺分析说明书；工艺设计文件及图册；机床设备 选型报告；系统仿真分析报告；机械系统与接口 设计说明书及图册；电气接口设计说明书及图册 ；网络通信及数据库设计说明书及图册；运行控 制软件及其它软件接口设计说明书；质量控制方 案说明书；检测监视系统方案和接口设计说明书 ；系统安装、调试、验收与运行维护设计说明书 ；系统运行可靠性分析报告；系统运行效益评估 说明书等。
成组技术
全面采用成组技术会从根本上影响企业内
部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业
化和自动化程度。
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，以获得最大的经济效益。
成组技术
成组技术的核心是成组工艺，它是把结构 、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，从而扩大 了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提 高了劳动生产率。 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。
换机构的可靠性给以很好的注意。
2）选择机床的原则
柔性制造系统应能完成某一成组零件族的全部 工序的加工，系统内需要配置不同工艺范围和精度 的机床来实现这一目标。 最理想的配置方案是所选机床的工艺范围有较 大的兼容性，即每道工序有多台机床可以胜任，这 样可以有效地排除因为某个关键工序或某台关键机 床成为瓶颈，影响了整条生产线的正常作业，可以 大大地提高装备的利用率，但这样做必然提高了每 台机床的复杂性，增加了柔性制造系统的造价。
1）柔性制造系统对机床的要求
柔性制造系统对集成于其中的加工设备 是有一定要求的，不是任何加工设备均可纳 入自动化制造系统中。 一般来说，纳入柔性制造系统运行的机 床主要有如下特点。 （l） 加工工序集中 （2）控制方便 （3）兼顾柔性和生产率
（l）加工工序集中
由于柔性制造系统是适应小批量多品种 加工的高度自动化制造系统，造价昂贵，这 就要求加工工位的数目尽可能少，而且接近 满负荷工作。 根据统计，80%的现有柔性制造系统的 加工工位数目不超过10个。此外，加工工位 较少，还可减轻工件流的输送负担，所以同 一机床加工工位上的加工工序集中就成为柔 性制造系统中机床的主要特征。
8.1 总体设计的步骤及内容
（2）选择加工零件类型和范围，并进行工
艺分析，制定工艺方案，确定设备选型。
（3）按功能划分设计模块，初步制定技术
指标和各自的接口，同时进行概要设计和初步
设计。
（4）总体方案初步设计，这一阶段包括总
体布局和各分系统的概要设计。
8.1 总体设计的步骤及内容
（5）总体组讨论初步形成的总体布局及各
8.2 零件族的选择及工艺分析
8.2.1 零件族的选择
1. 零件族选择的定义
2. 影响零件族选择的因素
3. 零件选择方法
8.2.2 零件工艺分析
1. 工艺分析的目的（书中解释）
2. 零件工艺分析的要点（书中解释）
3. 工艺分析的步骤（书中解释）
1. 零件族选择的定义
在对自动化制造系统进行设计时，面对的 是一大批形状各异的零件，但并不是所有零件 都适合采用自动化制造系统加工，因此需要确 定进线零件，即零件族的选择。 所谓零件族选择，即是根据成组技术原理 ，从零件的结构与工艺相似性出发，对生产系 统中的各类零件进行统计分析，从中选出适合 采用自动化制造系统加工的一组零件。一般来 说形状相似的工件，工艺也相似。
3. 零件选择方法
刚性自动线等刚性自动化制造系统加工 零件单一或很少，零件的选择比较简单。 对于多品种、中小批量加工的柔性自动 化制造系统，加工零件的选择是一项很重要 也很复杂的工作，零件选择是否合理对系统 的组成和运行效果都有很大的影响。 对于后一种情况，进线零件的选择通常 有人工挑选和计算机自动挑选两种方法。
（2）控制方便
柔性制造系统所采用机床的控制系统不 仅要能够实现自动加工循环，还要能够适应 加工对象的改变，易于重新调整，也就是说 要具有“柔性”。 近年来发展起来的计算机数字控制系统 （CNC）和可编程序控制器（PLC），在柔 性制造系统的机床和输送装置的控制中获得 日益广泛的应用。
（3）兼顾柔性和生产率
2）选择机床的原则
数控加工中心的类型很多，可以是基本形 式的卧式或立式三坐标机床，这些机床只加工 工件的一个侧面，或者只能对邻近几个面上的 一些表面进行加工。采用这类机床一般需要多 次装夹才能完成工件各个面的加工。 若在卧式加工中心上增加一个或两个坐标 轴，如称为第四个坐标轴的托盘旋转和称为第 五坐标轴的主轴头倾斜，就可以对工件进行更 多表面的加工。
8.3.1 设备选择与配置
如前所述 一个典型的柔性制造系统主要由下 述三个子系统组成： （1）加工子系统。即加工装备，主要采用数 控机床和加工中心等。 （2）物流子系统。常包括工件与刀具的搬运 系统、托盘缓冲站、刀具进出站、中央刀库、立 体仓库等。 （3）控制子系统。多采用计算机控制。 除此之外，柔性制造系统还可以扩展清洗、 检测和排屑等装置。
3）确定系统中机床种类和数量的方法及步骤
柔性制造系统的所有加工中心都具有刀具存
储能力，采用鼓形、链形等各种形式的刀库。
为了满足柔性制造系统内工件品种对刀具的
要求，通常要求有很大的刀具存储容量。
在一个刀库中需要100个以上的刀座是很常
见的。这样的容量加上某些大质量的刀具，特别
是大的镗杆或平面铣刀，都要求对刀具传送和更
第8章 自动化制造系统的总体设计
自动化制造系统的设计是一项复杂的系统 工程，采取什么样的设计步骤与方法对于系统 的成功实施至关重要。 有人估计，系统分析与规划阶段造成的失 误在后续阶段可能要花两倍时间才能找到，而 纠正需要花五倍时间。 因此，必须采用合理的系统工程方法与步 骤进行自动化制造系统的设计。
8.1 总体设计的步骤及内容
在进行总体设计时，一般采用如图8.1所 示的设计步骤。
8.1 总体设计的步骤及内容
在如图8.1所示中，总体设计各个步骤涉及的 主要内容有： （1）组织队伍，明确分工。本阶段应选择专业 配套、熟悉业务、工作责任心强的精干班子组成总 体组，并指定技术总负责人。 如果自动化制造系统是用户委托供应商设计制 造，则需求分析、可行性论证、系统验收及运行应 以用户为主，供应商为辅；而总体设计、系统制造 、安装与调试应以供应商为主，用户积极配合。
8.3 设备选择与配置和总体布局设计
自动化制造系统的设备配置与总体布局 是千变万化的，自动化制造系统的类型不同 ，其设备配置及总体布局是不一样的，需视 具体情况而定。 由于柔性制造系统是自动化制造系统的 发展方向，下面以柔性制造系统为例介绍设 备选择与配置和总体布局设计内容。 8.3.1 设备选择与配置 8.3.2 总体平面布局设计
2）选择机床的原则
对于箱体类工件，通常选择立式和卧式加 工中心，以及有一定柔性的专用机床，如可换 主轴箱的组合机床，带有转位主轴箱的专用机 床等。 带有大孔或圆支承面的箱体工件，也可以 采用立式车床进行加工。 需要进行大量铣、钻和攻螺纹加工，且长 径比又小于2的回转体类工件，通常也可以在 加工箱体工件的柔性制造系统中进行加工。
2）选择机床的原则
加工纯粹回转体工件（杆和轴）时可以把具有 加工轴类和盘类工件能力的标准CNC车床结合起 来，构成一个加工回转体工件的柔性制造系统。 要在立式加工中心上实现工件多面加工，必须 在基本形式机床上增加一个可倾式回转工作台。 通常选用五坐标轴加工中心主要是为了满足一 些非正交平面内的特殊加工的需要。除上述增加坐 标轴的方法外，还可在一套夹具上装夹多个工件， 以提高柔性制造系统的生产能力。
第8章 自动化制造系统的总体设计
本章将讨论自动化制造系统的总体设计 问题，其内容如下： 8.1 总体设计的步骤及内容 8.2 零件族的选择及工艺分析