现代制造中的机电系统应用 教学课件 王孙安 Ch05 第5章
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机电一体化 完整ppt课件
2.机电技术完全融合形成新型机电一体化产品
生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的传真机、打印机、复印机；检测机 械中的CT（计算机断层扫描诊断装置）扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等。
精选PPT课件
7
C650卧式车床外形图 1— 主轴变速箱 2—溜板与刀架 3—尾座 4—床身 5—丝杠
6—光杠 7—溜板箱 8—进给箱 9—挂轮箱
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8
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9
效益分析
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10
第二节 机电一体化构成要素件
11
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12
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13
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14
二、相关技术
1. 机械技术
2.
机电一体化的机械产品与传统的机械产品的
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性
1 23 4
图7-18 双螺母垫片调隙式结构 1、2-单螺母 3-螺母座 4-调整垫片
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37
(b)螺纹调隙式（图7-20）其中一 个螺母的外端有凸缘而另一个螺母 的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸 出套筒外，并用两个圆螺母固定着。 旋转圆螺母时，即可消除间隙，并 产生预拉紧力，调整好后再用另一 个圆螺母把它锁紧。
3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运 动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的传真机、打印机、复印机；检测机 械中的CT（计算机断层扫描诊断装置）扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等。
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7
C650卧式车床外形图 1— 主轴变速箱 2—溜板与刀架 3—尾座 4—床身 5—丝杠
6—光杠 7—溜板箱 8—进给箱 9—挂轮箱
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8
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9
效益分析
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10
第二节 机电一体化构成要素件
11
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12
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13
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14
二、相关技术
1. 机械技术
2.
机电一体化的机械产品与传统的机械产品的
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性
1 23 4
图7-18 双螺母垫片调隙式结构 1、2-单螺母 3-螺母座 4-调整垫片
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37
(b)螺纹调隙式（图7-20）其中一 个螺母的外端有凸缘而另一个螺母 的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸 出套筒外，并用两个圆螺母固定着。 旋转圆螺母时，即可消除间隙，并 产生预拉紧力，调整好后再用另一 个圆螺母把它锁紧。
3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运 动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
现代制造技术教学讲座PPT
FMS的分类
按系统的规模分类
观点 内容
布局分类 1. 直线型 机器人型 环形
典型的柔性制造系统示意图
1-自动仓库；2-装卸站；3-托盘站；4-检验机器人；5-自动小车；6-卧式加工中心； 7-立式加工中心；8-磨床；9-组装交付站；10-计算机控制室
FMS产生
背景条件
FMS的组成示意图
自动仓库
工厂计算机
中央计算机
物流控制计算机
运输小车
加工单元1
加工单元2
加工单元n
信 息 传 输 网 络
工夹具站
机械制造业的柔性制造系统的基本组成部分
该系统由自动化加工设备、检验站、清洗站、装配站等组成，是FMS的基础部分。可以任意顺序自动加工各种工件、自动换工件和刀具。
系统中的机床可以互相代替，工件可被送到适合加工它的任一台加工中心上。计算机的存储器存有每台机床的工作情况，可以对机床分配加工零件、一台加工中心可以完成部分或全部加工工序。
2.加工系统常用配置形式
2）.配备可互相替换机床的FMS
从系统的输出和输入看，它们是并联环节，因而增加了系统的可靠性，同时这种配置形式具有较大的柔性和较宽的工艺范围，可以达到较高的机床利用率。
1.FMS工件运储系统组成
2.FMS物料输送基本回路 直线输送回路 沿直线路线单向或双向移动，顺序地在各个连接点停靠； 环形输送回路 运载工具沿环形路线单向或双向移动； 网状输送回路 由多个回路相互交叉组成，可由一条环路移动到另一回路。
FMS的刀具运储系统
1.刀具运储系统的组成 刀具预调站: 设在FMS之外，按要求对刀具进行装配和调整； 刀具装卸站: 刀具进出FMS的门户，多为排架式框架结构； 刀库系统: 存放当前加工所需刀具的机床刀库，容量小；存放各加工单元共享刀具的中央刀库，容量大； 刀具运载交换装置: 负责刀具运输和交换，适时向加工单元提供所需刀具； 计算机控制管理系统: 控制刀具运输、存储和管理，监控管理刀具的使用，及时取走已报废或寿命已耗尽的刀具。
机电一体化原理与应用PPT教程-第一章 绪论
Mechanics+Electronics
80年代，在日本首先被提出，
交叉学科，一门综合性学科
2、相关知识
机械技术
设计、 仿真
加工、制造、装配
微电子技术
电子技术
自动化技术 信息技术 传感器技术
计算机技术
硬件：微处理器技术 软件：汇编、C、C＋＋、VC
1.1.2 机电一体化系统的基本组成要素
FMS构成：加工系统、物料运输系统、 控制系统
5、CIMS 定义1：计算机集成制造系统 （Computer Integrated Manufacturing System）是研究从定货到设计、制造、 检查、搬运、市场分配、计划决策、销 售经营等整个企业自动化的一种技术， 也是一种适于多品种、中小批量生产的 高效益、高柔性的智能制造系统。
2）工业发达国家数控机床发展
1.2.3 机器人技术
1、机器人发展三个阶段： 第一代：固定程序型机器人、重复型机 器人、示教再现机器人 第二代：自适应机器人和服务性机器人 第三代：智能机器人
2、工业机器人的构成 操作部分、主机部分、控制部分、检测 部分
3、机器人在各国的发展： 机器人技术在美国、英国、法国、苏联、 日本、中国的发展
1.2 现代制造业中的机电一体 化技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式 1.2.2 机床产业数控化 1.2.3 机器人技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式
1、MRPII 制造资源计划（manufacturing resource planning 简称MRPII）是基于物料需求计 划（Material Requirement Planning）扩 展而成的，它把生产、库存、采购、销 售、财务、成本等系统都联系起来，发 展成为一个覆盖企业全部生长资源的管 理信息系统。
80年代，在日本首先被提出，
交叉学科，一门综合性学科
2、相关知识
机械技术
设计、 仿真
加工、制造、装配
微电子技术
电子技术
自动化技术 信息技术 传感器技术
计算机技术
硬件：微处理器技术 软件：汇编、C、C＋＋、VC
1.1.2 机电一体化系统的基本组成要素
FMS构成：加工系统、物料运输系统、 控制系统
5、CIMS 定义1：计算机集成制造系统 （Computer Integrated Manufacturing System）是研究从定货到设计、制造、 检查、搬运、市场分配、计划决策、销 售经营等整个企业自动化的一种技术， 也是一种适于多品种、中小批量生产的 高效益、高柔性的智能制造系统。
2）工业发达国家数控机床发展
1.2.3 机器人技术
1、机器人发展三个阶段： 第一代：固定程序型机器人、重复型机 器人、示教再现机器人 第二代：自适应机器人和服务性机器人 第三代：智能机器人
2、工业机器人的构成 操作部分、主机部分、控制部分、检测 部分
3、机器人在各国的发展： 机器人技术在美国、英国、法国、苏联、 日本、中国的发展
1.2 现代制造业中的机电一体 化技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式 1.2.2 机床产业数控化 1.2.3 机器人技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式
1、MRPII 制造资源计划（manufacturing resource planning 简称MRPII）是基于物料需求计 划（Material Requirement Planning）扩 展而成的，它把生产、库存、采购、销 售、财务、成本等系统都联系起来，发 展成为一个覆盖企业全部生长资源的管 理信息系统。
机电一体化-第五章PPT学习教案
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5. 2可编程序控制器技术
可编程序控制器(PLC)是现代工业自动化领域中的一门先进控制技术，它已成为现代工业控 制三大支柱(PLC , CAD/CAM , ROBOT)之一，其应用深度和广度已经成为一个国家工业先 进水平的重要标志之一。PLC具有可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、 远程通信联网、易于与计算机接口、模拟量控制、高速计数及位控等一系列优异性能。由于 目前各国生产的PLC种类繁多、性能规模各异、指令系统不尽相同，不可能一一罗列。本节 主要针对PLC的基本原理、结构组成和应用特点等共性问题作一简要说明，并在此基础上对 当前常用的典型PLC的基本性能、技术指标、相关设备给予介绍，使读者能借此掌握PLC的 基本知识，为今后应用PLC解决生产实际问题打下基础。
控制系统设计一般可按下面四个步骤来进行 (1)准备阶段。对设计对象进行机理分析和理论分析，明确被控对象的特点及要求;限定控
制系统的工作条件及环境，确定安全保护措施及等级;明确控制方案的特殊要求;确定技术经 济指标;制定试验项目及指标。
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5. 1控制技术概述
(2)理论设计。建立被控对象的数学模型，把被控对象的控制特性用数学表达式加以描述，作 为控制方案选择及控制器设计的依据;确定控制算法及控制器结构，选择中央处理单元、存储 器等，主要硬、软件设计以及各种接口的选择和设计;确定系统的初步结构及参数，进行系统 性能分析、优化
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5. 1控制技术概述
计算机控制系统中最基本的外部设备是操作台。它是人机对话的联系纽带，操作人员可通过 操作台向计算机输入和修改控制参数，发出各种操作命令;计算机可向操作人员显示系统运行 状况，发出报警信号。操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声讯器、 数字显示器或C RT示器等。
ch5电动机PPT课件
1. 旋转磁场的产生
i
iU= 0 iV 为负值
iU iV iW
iW为正值
0°
t
NU1
V2
W2
t = 0°
设：电流的流入端用 表示 电流的流出端用 表示
.
W1
V1
U2S
8
5.1.2 三相异步电动机的旋转磁场
1. 旋转磁场的产生
i iU iV iW
iW = 0 iV 为负值 iU为正值
0
t V2
60°
若电动机满载运行，定子电压下降 20% 时，电动 机能否继续旋转？能否在此状态下满载起动？
T m 2 .2 T N 2 .2 2 .5 6 5 .3 N 8 m
当电压降低 20% 时，由于 T U2
Tst0.82Ts t0.6 44.73 0 Nm Tm 0.82Tm0.6 45.3 83.3 7Nm
.
28
[例] 某异步电动机，若 UN = 380 V，cos = 0.82， Ist/IN = 7.0，PN=4kW,效率 = 0.84，求额定电流、起
动电流。
[解] 根据效率公式
可得
3U N P IN Nco s 334 8 1IN 3 0 0 0.8 20.84
4130
IN
8.8A 33 80.8 40.8 2
5.1 三相异步电动机的基本结构 与旋转磁场
5.1.1 三相异步电动机的基本结构
主要有两部分：定子和转子
.
2
5.1.1 三相异步电动机的基本结构
1.定子
定子是电动机的 固定部分。它包括：
三相对称绕组
定子铁心
a. 机壳
机壳
b. 定子铁心
定子铁心由表面涂有 绝缘漆的硅钢片叠压而成 内圆均匀分布槽孔；
机电系统概要课件
机电系统的未来展望
05
03
纳米材料
纳米材料具有优异的物理和化学性能，可用于制造更小、更高效和更精确的机电元件。
01
高性能复合材料
利用复合材料的特性，提高机电设备的强度、刚度和耐久性，降低重量和体积。
02
智能材料
具有感知、响应和自适应能力的材料，可用于传感器、执行器和结构健康监测等领域。
利用人工智能算法和机器学习技术，实现机电系统的自适应控制和优化。
机电系统的设计与优化
03
确保系统满足预定的功能需求。
功能性
保证系统在各种工况下稳定运行。
可靠性
经济性：在满足性能要求的前提下，降低成本。
模块化设计
将系统划分为若干个独立模块，便于维护和升级。
仿真与试验设计
利用仿真软件或试验台进行系统性能验证。
参数化设计
通过调整参数实现系统性能的优化。
利用函数梯度信息寻找最小值。
模拟生物进化过程的随机搜索算法。
遗传算法
梯度下降法
粒子群优化算法：模拟鸟群觅食行为的群体智能算法。
同时考虑多个性能指标，实现系统综合性能的提升。
多目标优化
利用多核处理器或分布式计算资源加速优化过程。
并行优化
根据系统运行状态实时调整优化策略，以适应外部环境变化。
自适应优化
03
04
工业机器人机电系统包括机械臂、驱动器、控制器和传感器等部分。
01
机械臂是工业机器人的执行机构，通过关节连接实现多自由度的运动。
02
驱动器根据控制器的指令，驱动机械臂的各个关节进行运动。
03
控制器负责接收指令和传感器信号，通过算法计算出机械臂的运动轨迹和姿态。
04
05
03
纳米材料
纳米材料具有优异的物理和化学性能，可用于制造更小、更高效和更精确的机电元件。
01
高性能复合材料
利用复合材料的特性，提高机电设备的强度、刚度和耐久性，降低重量和体积。
02
智能材料
具有感知、响应和自适应能力的材料，可用于传感器、执行器和结构健康监测等领域。
利用人工智能算法和机器学习技术，实现机电系统的自适应控制和优化。
机电系统的设计与优化
03
确保系统满足预定的功能需求。
功能性
保证系统在各种工况下稳定运行。
可靠性
经济性：在满足性能要求的前提下，降低成本。
模块化设计
将系统划分为若干个独立模块，便于维护和升级。
仿真与试验设计
利用仿真软件或试验台进行系统性能验证。
参数化设计
通过调整参数实现系统性能的优化。
利用函数梯度信息寻找最小值。
模拟生物进化过程的随机搜索算法。
遗传算法
梯度下降法
粒子群优化算法：模拟鸟群觅食行为的群体智能算法。
同时考虑多个性能指标，实现系统综合性能的提升。
多目标优化
利用多核处理器或分布式计算资源加速优化过程。
并行优化
根据系统运行状态实时调整优化策略，以适应外部环境变化。
自适应优化
03
04
工业机器人机电系统包括机械臂、驱动器、控制器和传感器等部分。
01
机械臂是工业机器人的执行机构，通过关节连接实现多自由度的运动。
02
驱动器根据控制器的指令，驱动机械臂的各个关节进行运动。
03
控制器负责接收指令和传感器信号，通过算法计算出机械臂的运动轨迹和姿态。
04
机床数控原理及应用--绪论 ppt课件
PPT课件
19
五、数控机床的分类
数控机床规格繁多，据不完全统计已有400多个品种规格。可 以按照多种原则来进行分类。但归纳起来，常见的是以下面4种 方法来分类的。
1. 按工艺用途分类 2. 按运动轨迹分类 3. 按伺服系统的控制方式分类 4. 按数控装置分类
PPT课件
20
1. 按工艺用途分类
• 一般数控机床：车铣镗钻磨等，功能与通用机床相似；但是可以加工复杂形状的 零件。
滚动部件
刀库和机械手、数控机床的工作原理
数控机床加工零件,首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化 ,用规定的代码和程序格式编写加工程序,然后将所编写的程序指令输 入到机床的数控装置中.数控装置再将程序(代码)进行译码、运算，向 机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动 部件，控制所需要的运动，最后加工出合格零件。
14
三、数控机床的组成
常用的伺服元件
步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机
常用的检测元件
编码盘 光栅
磁珊
PPT课件
15
三、数控机床的组成
4、机床 早期采用通用车床，现在采用了新的加强刚性、减小热变形、
提高精度等方面的技术使其发生了很大的变化。 目前已模块化生产，分为六大块
数控系统
主轴单元
数控刀架和转台
• 软件控制数控机床（CNC） 主要功能由软件实现，软件模块
扩展
化，便于
PPT课件
30
六、数控机床的特点及优势
（1）采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械结构
1. 设得计到特简化点，传动链较短；
（2）为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高 的 动 态刚度及耐磨性，热变形小；
《机电一体化设备应用》课程说课
物料分拣设备功能调试教学说课
机电系——赵伟
走进现代学院 共创美好未来
目录
• 一、以典型工作为依据，设定教学项目 • 二、以职业导向为中心，确定教学目标 • 三、以解决问题为重点，完善教学设计 • 四、以工学结合为手段，提高教学效果
Байду номын сангаас
一、以典型工作任务为依据，设定教学项目
岗位分析图：
未来晋升
技术领班
难 点：根据物料分拣设备动作过程编写相应的梯形图程序。 解决办法：根据物料分拣设备动作视频及流程图，启发学生思考，并且运用仿真 编程软件训练学生的编程能力。
（二）教什么，怎么教——教学方法
1.教学方法
应用项目教学法，在每个教学任务中包含不同的教学内容，让学生在完 成课程任务过程中由出现问题到分析问题，再到解决问题，体现了理论为实 践服务，实践又验证理论，真正实现“做中学”、“学中做”的理论、模拟、 实践结合的教学，有效提高学生的职业能力。
设备销售后，在生产单位使用过程中，出现故 障，售后技术人员到使用单位进行维修。
岗位职责
①审阅图纸及技术要求；②考查安装地点环 境条件；③制定相关技术文件（安装工艺、 安装设备、安全措施、人员组成、安装质量 标准、监察人员等）；④组织安装（部件检 修与组装、部件运输、部件安装、整机安装 与调试、安装监察）；⑤试运行与调试；⑥ 自检及安装报告；⑦竣工验收与交接
本课程主 要面向的 岗位
★
安装调试机械手 搬运设备
安装调试物料 加工分拣包装
设备
安装调试触摸屏
安装调试物料、 加工、分拣、 包装系统
安装调试整体设备
二、以职业导向为中心，确定教学目标
教学目标：分拣流水线设备的安装、调试、运行和程序设计
机电系——赵伟
走进现代学院 共创美好未来
目录
• 一、以典型工作为依据，设定教学项目 • 二、以职业导向为中心，确定教学目标 • 三、以解决问题为重点，完善教学设计 • 四、以工学结合为手段，提高教学效果
Байду номын сангаас
一、以典型工作任务为依据，设定教学项目
岗位分析图：
未来晋升
技术领班
难 点：根据物料分拣设备动作过程编写相应的梯形图程序。 解决办法：根据物料分拣设备动作视频及流程图，启发学生思考，并且运用仿真 编程软件训练学生的编程能力。
（二）教什么，怎么教——教学方法
1.教学方法
应用项目教学法，在每个教学任务中包含不同的教学内容，让学生在完 成课程任务过程中由出现问题到分析问题，再到解决问题，体现了理论为实 践服务，实践又验证理论，真正实现“做中学”、“学中做”的理论、模拟、 实践结合的教学，有效提高学生的职业能力。
设备销售后，在生产单位使用过程中，出现故 障，售后技术人员到使用单位进行维修。
岗位职责
①审阅图纸及技术要求；②考查安装地点环 境条件；③制定相关技术文件（安装工艺、 安装设备、安全措施、人员组成、安装质量 标准、监察人员等）；④组织安装（部件检 修与组装、部件运输、部件安装、整机安装 与调试、安装监察）；⑤试运行与调试；⑥ 自检及安装报告；⑦竣工验收与交接
本课程主 要面向的 岗位
★
安装调试机械手 搬运设备
安装调试物料 加工分拣包装
设备
安装调试触摸屏
安装调试物料、 加工、分拣、 包装系统
安装调试整体设备
二、以职业导向为中心，确定教学目标
教学目标：分拣流水线设备的安装、调试、运行和程序设计
机电一体化技术第5章
机电一体化技术——陈刚 陈刚 机电一体化技术
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述 章 升降电梯机电传动与控制 5.2
5.2.4 升降电梯的电气控制系统
不同的电梯，不论采用何种控制方式，总是按轿厢内指令， 不同的电梯，不论采用何种控制方式，总是按轿厢内指令， 层站召唤信号要求，向上或向下起动，起行，减速，制动，停站。 层站召唤信号要求，向上或向下起动，起行，减速，制动，停站。 电梯的控制主要是指对电梯原动机及开门机的起动、减速、 电梯的控制主要是指对电梯原动机及开门机的起动、减速、停 运行方向、指层显示、层站召唤、轿车内指令、 止、运行方向、指层显示、层站召唤、轿车内指令、安全保护等 指令信号进行管理。 指令信号进行管理。 1、常规继电器控制的典型控制 电梯的PLC PLC控制 2、电梯的PLC控制 3、电梯的微机控制系统
机电一体化技术——陈刚 陈刚 机电一体化技术
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述 章 升降电梯机电传动与控制 5.2
5.2.3 升降电梯的驱动系统
电梯的电力驱动系统对电梯的启动加速，稳速运行， 电梯的电力驱动系统对电梯的启动加速，稳速运行，制动减速起 着控制作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动，制动加减速度， 着控制作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动，制动加减速度， 平层精度，乘座的舒适性等指标。 平层精度，乘座的舒适性等指标。 1 变极调速系统 变极调速系统，一般采用开环方式控制，线路简单，电动机的造 价较低，因而总成本较低。但是电梯的舒适感稍差，一般只适用于额定 速度不大于1m/s的电梯。 2 交流调压调速系统 调压调速电梯也常以制动方式来划分，有如下几种： 能耗制动型、涡流制动器调速系统、反接制动方式。
机电一体化技术 PPT
（6） 减少在制品库存量 （ 7） 投资高 、风险大 ，开发周期长 、管理水平要求高。
FMS动画.wmv
示教盒： 可手动有线遥控机器人
“机电一体化 ” (mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本 。它取英文单词mechanics (机械学)的前半部和electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词 ， 即机械电子学或机电一体化
(8) 航空 、航天 、国防用武器装备等。
4. 电子化汽车
70年代前后 ， 实现了充电电压调整器和点火装置的电路集成化 并研制成功了燃油喷射的电子控制装置。
70年代后期 ，美国和日本先后开发了汽车发动机控制系统 ，用 于计算最佳点火时间 ，控制执行其点火动作 ，大大提高了汽车的 性能。
80年代以来 ，相继开发出了： 电子控制化油器 、 电子控制自动 变速器 、 电子刹车控制装置 、防滑装置 、 自动稳速控制装置 、 电 子仪表 、 电子自动刮水器 、排气污染的电子控制器 、集中报警系 统 、发动机诊断系统等。
(1) 工业 ，如：数控机床 、机器人 、 自动生产设备 、FMS 、CIMS 无人化工厂等；
(2) 运输 、包装及工程 ， 如： 电子化汽车 、数控包装机械 、数控 运输机械及工程机械设备等； (3) 储存销售 ， 如： 自动仓库 、 自动称量 、销售及现金处理等；
(4) 社会服务性 ， 如： 自动化办公机械 、医疗与环保及公共服务 自动化设备 、文教 、娱乐用机电一体化产品等； (5) 家用 ， 如： 洗衣机 、炊事自动化机械等； (6) 科研及过程控制 ， 如： 测试设备 、信息处理设备等； (7) 农 、林 、牧 、渔 ， 如： 现代农业生产控制装置等；
计算机与信 息处理技术
机电一体化技术
FMS动画.wmv
示教盒： 可手动有线遥控机器人
“机电一体化 ” (mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本 。它取英文单词mechanics (机械学)的前半部和electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词 ， 即机械电子学或机电一体化
(8) 航空 、航天 、国防用武器装备等。
4. 电子化汽车
70年代前后 ， 实现了充电电压调整器和点火装置的电路集成化 并研制成功了燃油喷射的电子控制装置。
70年代后期 ，美国和日本先后开发了汽车发动机控制系统 ，用 于计算最佳点火时间 ，控制执行其点火动作 ，大大提高了汽车的 性能。
80年代以来 ，相继开发出了： 电子控制化油器 、 电子控制自动 变速器 、 电子刹车控制装置 、防滑装置 、 自动稳速控制装置 、 电 子仪表 、 电子自动刮水器 、排气污染的电子控制器 、集中报警系 统 、发动机诊断系统等。
(1) 工业 ，如：数控机床 、机器人 、 自动生产设备 、FMS 、CIMS 无人化工厂等；
(2) 运输 、包装及工程 ， 如： 电子化汽车 、数控包装机械 、数控 运输机械及工程机械设备等； (3) 储存销售 ， 如： 自动仓库 、 自动称量 、销售及现金处理等；
(4) 社会服务性 ， 如： 自动化办公机械 、医疗与环保及公共服务 自动化设备 、文教 、娱乐用机电一体化产品等； (5) 家用 ， 如： 洗衣机 、炊事自动化机械等； (6) 科研及过程控制 ， 如： 测试设备 、信息处理设备等； (7) 农 、林 、牧 、渔 ， 如： 现代农业生产控制装置等；
计算机与信 息处理技术
机电一体化技术
第19次课第5章(2节)
数字电液控制系统(Digital Electro-Hydraulic Control
System，简称DEH) 以计算机替代模拟电液调节系统中控制运算的模拟电路, 将汽轮机运行的状态监测、顺序控制、调节和保护融为一 体。
特点：数字电液调节系统的硬件采用模块化结构，系统扩
展灵活，维修调试方便，冗余控制、多层保护和自检、自 诊断功能使调节品质、运行可靠性和机组的安全性均较模 拟电液调节系统有了很大提高。
（四）转速给定（二次调频） a点：额定fe，PL b点：负荷增加ΔPL，负荷静
态频率特性变为PL1，无调速 器，频率稳定值下降到f3，负 荷功率仍然为原来的PL值 c点：调速器一次调节，增加 机组的输入功率PT。频率稳 定在f 2 d点：调频器二次调节，增加 机组的输入功率PT。频率稳 定在f e
率输出，保证机组在规定的范围内。 调速器的分类：
5.2.2 机械液压调速器
（一）汽轮发电机条速器的发展
第一代：机械离心式调节器，至今已有100多年历史。 第二代：液压式调节系统，大约出现在20世纪20－30年
代。采用了机械传动或感应环节，也称为机械液压式调 节系统。它相对第一代调节系统而言，在响应速度，调 节精度和减小迟缓方面有了很大的提高。 第三代：纯电调系统，20世纪50年代中期，不依靠机械 液压式的调节系统。 第四代：数字电液控制系统（ DEH，Digital ElectroHydraulic Control System ），即以计算机作为控制装 置，以模拟式电气系统作为手操后备，采用液压执行机 构的第四代汽轮机控制系统。
5.2.5 水轮发电机调速系统
水轮机调节的任务
– 根据负荷的变化，调节水轮发电机组有功功率的变化， 保证水轮发电机的转速在规定的范围内。 水轮机调节的途径： – 调节进水量
System，简称DEH) 以计算机替代模拟电液调节系统中控制运算的模拟电路, 将汽轮机运行的状态监测、顺序控制、调节和保护融为一 体。
特点：数字电液调节系统的硬件采用模块化结构，系统扩
展灵活，维修调试方便，冗余控制、多层保护和自检、自 诊断功能使调节品质、运行可靠性和机组的安全性均较模 拟电液调节系统有了很大提高。
（四）转速给定（二次调频） a点：额定fe，PL b点：负荷增加ΔPL，负荷静
态频率特性变为PL1，无调速 器，频率稳定值下降到f3，负 荷功率仍然为原来的PL值 c点：调速器一次调节，增加 机组的输入功率PT。频率稳 定在f 2 d点：调频器二次调节，增加 机组的输入功率PT。频率稳 定在f e
率输出，保证机组在规定的范围内。 调速器的分类：
5.2.2 机械液压调速器
（一）汽轮发电机条速器的发展
第一代：机械离心式调节器，至今已有100多年历史。 第二代：液压式调节系统，大约出现在20世纪20－30年
代。采用了机械传动或感应环节，也称为机械液压式调 节系统。它相对第一代调节系统而言，在响应速度，调 节精度和减小迟缓方面有了很大的提高。 第三代：纯电调系统，20世纪50年代中期，不依靠机械 液压式的调节系统。 第四代：数字电液控制系统（ DEH，Digital ElectroHydraulic Control System ），即以计算机作为控制装 置，以模拟式电气系统作为手操后备，采用液压执行机 构的第四代汽轮机控制系统。
5.2.5 水轮发电机调速系统
水轮机调节的任务
– 根据负荷的变化，调节水轮发电机组有功功率的变化， 保证水轮发电机的转速在规定的范围内。 水轮机调节的途径： – 调节进水量
电力电子技术课件(第5版)【王兆安】
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1.2 电力电子技术的发展史
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管 （BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。 ☞采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM） 方式。相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。 ☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合 型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。 与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT） 复合了MOSFET和GTO。
13/21
1.3 电力电子技术的应用
☞有些并不特别要求调速的电机为 了避免起动时的电流冲击而采用了 软起动装置，这种软起动装置也是 电力电子装置。 ☞电化学工业大量使用直流电源， 电解铝、电解食盐水等都需要大容 量整流电源。电镀装置也需要整流 电源。 ☞电力电子技术还大量用于冶金工 业中的高频或中频感应加热电源、 淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
15/21
1.3 电力电子技术的应用
◆电力系统 ☞据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能 至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。 ☞直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整 流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主 要采用全控型的IGBT器件。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS） 也是依靠电力电子装置才得以实现的。 ☞晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、静止 无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等电力电子装置大量 用于电力系统的无功补偿或谐波抑制。在配电网系统，电力电子装置 还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质 量控制，改善供电质量。 ☞在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池 充电等都需要电力电子装置。
1.2 电力电子技术的发展史
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管 （BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。 ☞采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM） 方式。相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。 ☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合 型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。 与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT） 复合了MOSFET和GTO。
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1.3 电力电子技术的应用
☞有些并不特别要求调速的电机为 了避免起动时的电流冲击而采用了 软起动装置，这种软起动装置也是 电力电子装置。 ☞电化学工业大量使用直流电源， 电解铝、电解食盐水等都需要大容 量整流电源。电镀装置也需要整流 电源。 ☞电力电子技术还大量用于冶金工 业中的高频或中频感应加热电源、 淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
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1.3 电力电子技术的应用
◆电力系统 ☞据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能 至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。 ☞直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整 流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主 要采用全控型的IGBT器件。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS） 也是依靠电力电子装置才得以实现的。 ☞晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、静止 无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等电力电子装置大量 用于电力系统的无功补偿或谐波抑制。在配电网系统，电力电子装置 还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质 量控制，改善供电质量。 ☞在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池 充电等都需要电力电子装置。
《微机电系统概论》PPT课件讲课讲稿
主要实用化成果：
Park公司开发研制出用于扫描隧道显微镜（STM）和原 子力显微镜（AFM）的微型传感器；Texas公司开发出 用于彩色图像投影显示的数字镜面器件（DMD）；AD 公司开发研制的加速度计，管芯尺寸为1.5mm*1.5mm， 量程达 50g，灵敏度为15mv/g等。
国外的发展现状（2）
当尺寸小到微米或亚微米量级时，会产生微尺寸效 应。它的影响将反映到诸如结构材料、设计理论、制 造方法、在微小范围内各种能量的相关作用及测量技 术等许多方面。也就是说，工程上常用的尺寸缩放法 不适用于由微尺寸元器件组成的微装置；因而，传统 的设计理论、方法及一些物理定律不能完全套用，许 多理念需要更新和重新建立，必须从新的构思出发去 探索微机械由于尺寸效应形成的一些特殊现象和规律。
第一部分
微机电系统概论
（微机电系统的起源、国内外发展现状及应用）
简介
机械与机电系统；宏观机电系统与微机电系统
微机电系统：
它是以微传感器、微执行器以及驱动和控制电路为基本 元器件组成的、可以活动和控制的、机电合一的微机械 装置。
特点：
1、学科交叉（力学、机械、电学、光学、电磁学、生 物、化学等学科）2、微型化、集成化和智能化；3、 低成本批量化；4、应用广泛（军民两用）5、高新技 术。
用它进行的操作是极其微细的，有的操作已经到了单个 细胞乃至分子范筹；有的微型敏感元件能敏感到单个原 子，能进行原子量级的探测。如此细微的工作状况，用 肉眼是不能分辨的，必须借助显微术或专用仪器来观察 和控制。
微机电系统的发展状况 微机械电子系统，即微机械技术，是20世纪80年代后 期国际上兴起的一项高技术。它以集成电路技术、表面 加工技术和纳米精加工技术为基础，具有极大的学科交 叉性，微机电系统的设计与制造涉及到设计、材料、制 造、测试、控制、能源以及连接等相关技术。与传统机 械系统相比，除在尺度上很小外，它还是一种高度智能 化和高度集成化的系统。微机电系统的研究是制造技术 上的一场革命，在21世纪的机械发展过程中将占有主导 地位。 微机械技术将是一项新兴的产业，会优先在生物、医 疗、航空、航天、电子产品、过程控制及测试技术等领 域获得广泛的应用。
Park公司开发研制出用于扫描隧道显微镜（STM）和原 子力显微镜（AFM）的微型传感器；Texas公司开发出 用于彩色图像投影显示的数字镜面器件（DMD）；AD 公司开发研制的加速度计，管芯尺寸为1.5mm*1.5mm， 量程达 50g，灵敏度为15mv/g等。
国外的发展现状（2）
当尺寸小到微米或亚微米量级时，会产生微尺寸效 应。它的影响将反映到诸如结构材料、设计理论、制 造方法、在微小范围内各种能量的相关作用及测量技 术等许多方面。也就是说，工程上常用的尺寸缩放法 不适用于由微尺寸元器件组成的微装置；因而，传统 的设计理论、方法及一些物理定律不能完全套用，许 多理念需要更新和重新建立，必须从新的构思出发去 探索微机械由于尺寸效应形成的一些特殊现象和规律。
第一部分
微机电系统概论
（微机电系统的起源、国内外发展现状及应用）
简介
机械与机电系统；宏观机电系统与微机电系统
微机电系统：
它是以微传感器、微执行器以及驱动和控制电路为基本 元器件组成的、可以活动和控制的、机电合一的微机械 装置。
特点：
1、学科交叉（力学、机械、电学、光学、电磁学、生 物、化学等学科）2、微型化、集成化和智能化；3、 低成本批量化；4、应用广泛（军民两用）5、高新技 术。
用它进行的操作是极其微细的，有的操作已经到了单个 细胞乃至分子范筹；有的微型敏感元件能敏感到单个原 子，能进行原子量级的探测。如此细微的工作状况，用 肉眼是不能分辨的，必须借助显微术或专用仪器来观察 和控制。
微机电系统的发展状况 微机械电子系统，即微机械技术，是20世纪80年代后 期国际上兴起的一项高技术。它以集成电路技术、表面 加工技术和纳米精加工技术为基础，具有极大的学科交 叉性，微机电系统的设计与制造涉及到设计、材料、制 造、测试、控制、能源以及连接等相关技术。与传统机 械系统相比，除在尺度上很小外，它还是一种高度智能 化和高度集成化的系统。微机电系统的研究是制造技术 上的一场革命，在21世纪的机械发展过程中将占有主导 地位。 微机械技术将是一项新兴的产业，会优先在生物、医 疗、航空、航天、电子产品、过程控制及测试技术等领 域获得广泛的应用。
【精品】机电一体化原理及应用PPT课件
当然，不怎么变，机械本体只会变更加合理，决不会消失。
二、传感检测部分
1、概念
用于检测各部分的状态参数和环境参数的部分。 主要用各种传感器及相应的检测及放大电路实现。
2、功能
把系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状 态进行检测，变为可识别的信号，再传递给信息处理和控制 部分，经处理后产生响应的控制信息。
①机电一体化是一种以实践，即产品和过程为基础的技术 ②机电一体化以机械为基础 ③机电一体化以计算机控制为核心 ④机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，
强调各种技术的协同和集成，不是将各个部件单独处理，把它 们混合或凑到一起 ⑤机电一体化贯穿于设计和制造的全过程中。
思考题
1. 什么是"机电一体化"？以打夯机为例， 内含机械与电气，问这是不是机电一体 化产品？
作为一个独立器件，传感器的发展正进入集成化、智能化 研究阶段。把传感器件与信号处理电路集成在一个芯片上，就 形成了信息型传感器；若再把微处理器集成到信息型传感器的 芯片上，就是所谓的智能型传感器。
2.1.1 传感器的定义
传感器： 传感器是一种以一定的精确度将 被测量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确 定对应关系的、易于精确处理和测量的某 种物理量(如电量)的测量部件或装置。
2、执行机构应具有的性能
① 可靠性高。
执行机构直接和被控对象打交道，一般地说说所处的环 境比较恶劣。因此要求执行机构不能经常出故障。有的故障 是一般性的，有的则是致命的。如：
洗衣机不转。照相机快门不动作。 机床不换刀。 汽车煞车不动作。 火箭点火失灵。 导航失灵。
② 响应迅速（动态性能好）。
微电子技术的发展为机电一体化技术奠定了物质基础。
二、传感检测部分
1、概念
用于检测各部分的状态参数和环境参数的部分。 主要用各种传感器及相应的检测及放大电路实现。
2、功能
把系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状 态进行检测，变为可识别的信号，再传递给信息处理和控制 部分，经处理后产生响应的控制信息。
①机电一体化是一种以实践，即产品和过程为基础的技术 ②机电一体化以机械为基础 ③机电一体化以计算机控制为核心 ④机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，
强调各种技术的协同和集成，不是将各个部件单独处理，把它 们混合或凑到一起 ⑤机电一体化贯穿于设计和制造的全过程中。
思考题
1. 什么是"机电一体化"？以打夯机为例， 内含机械与电气，问这是不是机电一体 化产品？
作为一个独立器件，传感器的发展正进入集成化、智能化 研究阶段。把传感器件与信号处理电路集成在一个芯片上，就 形成了信息型传感器；若再把微处理器集成到信息型传感器的 芯片上，就是所谓的智能型传感器。
2.1.1 传感器的定义
传感器： 传感器是一种以一定的精确度将 被测量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确 定对应关系的、易于精确处理和测量的某 种物理量(如电量)的测量部件或装置。
2、执行机构应具有的性能
① 可靠性高。
执行机构直接和被控对象打交道，一般地说说所处的环 境比较恶劣。因此要求执行机构不能经常出故障。有的故障 是一般性的，有的则是致命的。如：
洗衣机不转。照相机快门不动作。 机床不换刀。 汽车煞车不动作。 火箭点火失灵。 导航失灵。
② 响应迅速（动态性能好）。
微电子技术的发展为机电一体化技术奠定了物质基础。
机电一体化原理及应用PPT
机座
机电一体化系统典型例子的机械手
1.2.3 机电一体化系统构成要素之间的相互连接
机电一体化系统由许多要素或子系统构成，之间必须能顺利进 行物质、能量和信息的传递与交换。为此必须具备一定的联系条件， 这些联系条件就可称为接口（interface）。在某种意义上讲，机电 一体化系统设计归根结底就是“接口设计”。
1.2.5 机电一体化产品和系统的分类
1.2.6 机电一体化系统的实例
【船舶推进器的离心式调速器】
完全由机械零件构成，必须在准确得知各零件的重量和摩擦系数的基 础上，通过选择和调整重锤及弹簧来进行精确控制。
【船舶推进器的电子调速器系统】
只要改变设定值和电路或者改变软件就可以选择采用P、I、D、PI、 PID，甚至更高级的控制，对于实现最佳控制具有很好的柔性。
电
液
气
检测系统
对装备本身和外界环境的各种参数及状态信息进行检测，并将其变换 成可识别光电声信号，传输到信息处理单元。相当于人体的五官。
执行元件
根据控制单元的指令，高速度高精度地完成要求的动作。相当于人体 的肌肉。
1.2.2机电一体化系统的五大要素
控制计算机
液压源 电源 气源
电磁铁
手臂
手臂
伺服电机 旋转编码器
接口类型： 信息接口、机械接口、物理接口。
1.2.4 机电一体化的特点
(1)体积小、重量轻 半导体与集成电路技术的发展，使控制装置和测量装置可以做成原来 重量和体积的几分之一甚至几十分之一，迅速向轻型化和小型化发展。
(2)速度快、精度高 机电一体化装置处理速度能够充分满足实际应用的需要。同时，由于 机电一体化技术的应用，推动了超精密加工技术的进步，使其与高精 度加工和精密运动控制相适应。
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尽管 CAPP 系统的种类很多，但其基本结构都差 不多，都离不开以下几部分 。
(1)零件的输入 (2)工艺规程的生成 (3)工艺数据及知识库 (4)
系统的控制和管理
(5)工艺文件管理与输出
9
CAPP系统的基本模块
CAPP 系统的结构，视其工作原理、产品对象、 规模大小不同而有较大的差异。基本的模块如下：
绘制工序图 (10) 生成工艺文件 (11) 刀具路线规划和NC编程 (12) 加工过程的仿真
(9)
上述功能并不是所有的 CAPP系统都具备的，有些 CAPP 系统只具备其中的某些功能。另外，目前仅有 少数CAPP系统能实现与CAD/CAM系统的连接。
12
5.1.4CAPP系统的分类
数控编程是目前 CAD/CAPP/CAM 系统中最能明 显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动 化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周 期等方面发挥着重要作用。
由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程 技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。
14
5.2.1 数控编程
数控编程的基本概念
4
CAPP的优点
与传统工艺设计方法相比，CAPP无论是对单件小批 量生产还是大批量生产都有重要意义，主要表现在以 下方面。
(1) CAPP使工艺人员的经验能够得到充分的积累和继承。 (2) CAPP可以提高产品工艺的继承性，提高工艺过程设计 质量。 (3) 缩短设计周期。 (4) CAPP可以最大限度地利用现有资源、减少工艺过程设 计费用及制造费用、降低生产成本、减小编制工艺文件 的工作量和产生错误的可能性，并为建立计算机制造系 统打下基础。 (5) 在CIMS中，CAPP是连接CAD与CAM的桥梁。 (6) CAPP有助于推动企业开展的工艺设计标准化和最优化 工作。
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现代制造中的 机电系统应用
第5章 计算机辅助工艺过程设计与 计算机辅助制造
5.1计算机辅助工艺过程设计（CAPP） ——5.1.1 CAPP的基本概念
通常可以将制造企业分为 5 个层次，即：工厂层、 车间层、单元层、工作站层和设备层。 CAPP系 统按其工作原理可以分为以下5大类：
(1)交互式CAPP系统 (2)变异式CAPP系统 (3)创成式CAPP系统 (4)综合式CAPP系统 (5)
CAPP专家系统
13
5.2 计算机辅助制造（CAM）
5
CAPP软件的应用和开发技术现状
CAPP软件在广义的 CAD领域中是研究和发展较 早的软件技术之一，但与同类的 CAD/CAM的软 件技 术 相比 ， CAPP 软 件 的发 展 却大 大 落后 于 CAD、CAM软件。 20世纪90年代中后期一些专家重新衡量了 CAPP 软件在企业内应发挥的作用，逐步抛弃了传统的 CAPP 的研究方法，开发重点从注重工艺过程的 自动生成，转向为工艺设计人员提供软件工具， 同时为企业的信息化建设提供服务。
3
CAPP的概念
计算机辅助工艺过程设计 (CAPP) 就是通过计算 机输入被加工零件的几何信息（图形）和加工工 艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自 动输出零件的工艺路线和工序内容等的工艺文件 的过程。 CAPP 系统研究开发始终是以克服传统工艺过程 设计的缺点和推进工艺设计自动化为主要目标的， 目前正向设计与制造集成和智能化方向发展。
6
国内商品化的CAPP系统分类
(1) 使用 Word 、 Excel 、 AutoCAD 或再开发的 CAPP系统。 常规的数据库管理系统，工艺卡片使用 Form 、 Report 或在 AutoCAD 上绘制卡片的 CAPP 系统。 (3) 注重卡片的生成，但工艺数据的管理功能较 弱的CAPP系统。 (4) 采用“所见即所得”的交互式填表方式+工艺 数据管理、集成的综合式CAPP系统。
数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全
(1)控制模块 (2)零件信息输入模块 (3)工艺过程设计模块 (4)工序决策模块 (5)工步决策模块
NC加工指令生成模块 (7) 输出模块 (8) 加工过程动态仿真
(6)
10
5.1.3 CAPP的功能
从目前国内研发的 CAPP 系统来看，他们主要的 功能包括以下几个方面。
(1)接受或生成零件图上的几何及拓扑信息、工艺信息、
测量信息等 (2)检索标准工艺文件 (3)安排加工方法 (4)安排加工路线 (5)选择机床、刀具和夹具 (6)确定切削用量 (7)计算切削参数、工时定额和加工费用等
11
CAPP的功能
(8)计算工序尺寸和公差，确定毛坯类型和尺寸
国内外CAPP的发展状况
在机械制造领域，由于工艺设计涉及的因素非常多、随机性大、 很难用简单的数学模型进行理论分析，所以工艺设计长期处于手 工操作、效率很低的状态，与NC、CAD和CAM相比，工艺设计 自动化是发展最晚的部分。 因为工艺规程设计要处理的信息量大，各种信息之间的关系又极 为错综复杂，以前主要靠工艺师多年工作实践总结出来的经验来 进行。因此，工艺规程的设计质量完全取决于工艺人员的技术水 平和经验。 对CAPP的研究始于20世纪60年代中期，世界上最早进行工艺设 计自动化研究的国家是挪威。 从20世纪80年代起，我国一些高校和工厂在推广和应用成组技术 的基础上，也开始研究和开发计算机辅助工艺规程设计系统。
7
组成
控制模块 输入模块 工程数据库 工程子图库 知识库 规则库 字典库 生成工艺 规程模块 输出模块 修改模块 存取模块 工艺 文件库 零件 CAD图
工艺 规程
工序 图
工时 定额
其他
8
图5-1 CAPP系统基本构成框图
CAPP系统的基本结构