制造自动化技术nPPT课件
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▪ 按加工路线和所用数控机床控制机规定的指令代 码以及程序格式编制出程序单
第四章 制造自动化技术
.
1
制造自动化技术
1 制造自动化技术概述 2 数控加工技术 3 工业机器人 4 装配自动化 5 柔性制造系统
.
2
1 制造自动化技术概述
1.1 制造自动化技术内涵 1.2 制造自动化的发展及现状 1.3 制造自动化的趋势
.
3
1.1 制造自动化技术内涵
自动化是美国通用汽车公司DSHarder于1936年提 出，核心含义是“自动完成特定的作业”。随着 科学技术的进步，自动化的功能目标在不断随着 自动化手段的提高，时代的进步而变化。
第四阶段：计算机集成制造系统CIMS 特征是强调制造全过程的系统性和集成性。
第五阶段：智能制造系统 IMS。
.
7
1.2 制造自动化的发展及现状
1 制造系统中的集成技术和系统技术已成 为制造自动化研究中热点问题 2 更加注重研究制造自动化系统中人的作 用的发挥
3 单元系统的研究仍然占有重要的位置 4 制造过程的计划和调度研究十分活跃， 但实用化的成果还不多见 5 适应现代生产模式的制造环境的研究正 在兴起
.
15
2.2数控加工技术基础
数控机床的分类
▪ 按运动控制分类：点位控制数控机床 、直线控制 数控机床、轮廓控制数控机床
▪ 按控制回路分类：开环控制数控机床 、闭环控制 数控机床 、半闭环控制数控机床 、混合控制数 控机床
▪ 按数控装置分类：硬件式数控机床、软件式数控 机床
▪ 按加工类型分类：金属切削类数控机床、金属成 型类数控机床、特种加工类数控机床、其它类数 控机床
.
8
1.3 制造自动化的趋势
1）对无人制造自动化进行反思，提出“人机 一体化制造系统的思想”
2）单元控制器的研究占重要地位
➢ 单元控制软件的发展， ➢ 控制软件的模块化，标准化 ➢ 新的设计方法 ➢ 发展新型控制体系结构，递阶控制结构－非递
阶，自治协商式控制体系结构 ➢ 人工智能技术
.
9
1.3制造自动化的趋势
.
13
2.2数控加工技术基础
▪ 数控机床就是采用了数控技术的机床，或 着说装备了数控系统的机床
▪ 数控机床的组成
.
14
2.2 数控加工技术基础
数控机床的特点 ▪ 能加工一般机床难以加工的复杂型面 ▪ 精度高，质量稳定 ▪ 生产率高 ▪ 具有广泛的适应性和灵活性 ▪ 一机多用 ▪ 在制品少，加速了流动资金的周转 ▪ 改善生产环境，减少劳动强度 ▪ 实现较精确的成本核算和生产进度安排
▪ 手工编程和自动编程 ▪ 从零件图纸到获得数控加工程序的全过程
.
18
2.3数控编程
NC编程步骤
.
19
2.3数控编程
▪ 首先对零件图纸进行工艺分析，在工艺分析的基 础上作出各种处理，如确定对刀点、加工路线、 选择刀具和切削用量等
▪ 然后进行必要的计算，确定的工艺过程、工艺参 数、刀具位移量与方向以及其它辅助操作
2）在功能方面 制造自动化的功能目标是多方面 的，可以用TQCSE描述
3）在范围方面 制造自动化不仅涉及到具体生产 制造过程，而且涉及到产品生命周期的所有过 程。
.
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1.2 制造自动化的发展及现状
制造自动化技术的发展过程
▪ 第一阶段：刚性自动化，包括刚性自动线和自动单机
在20世纪40－50年代已相当成熟，应用传统的机械设 计和制造工艺方法，采用专用机床和组合机床，自动单 机和自动化生产线进行大批量生产。其特征是高生产效 率和刚性结构，很难实现产品的改变。
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12wenku.baidu.com
2.2数控加工技术基础
▪ 数控技术是综合了计算机、自动控制、电机、
电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域 最新成果而形成的一门边缘科学。
▪ 数控技术是指用数字化信号对设备运行及其加 工过程进行控制的一种自动化技术，它是一种 可编程的自动控制方式，它控制的量一般是位 置、角度、速度等机械量，也有温度、压力、 流量、颜色等物理量。
.
16
2.2数控加工技术基础
▪ 按同时控制的坐标轴分类：2轴、2.5轴、3 轴、4轴、5轴或多轴类的数控机床
▪ 按伺服驱动装置分类：液压驱动式数控机 床、气动式数控机床、直流伺服和交流伺 服数控化机床
▪ 按定位坐标分类：绝对坐标系统数控机床 和增量坐标系统数控机床
.
17
2.3数控编程
▪ 数控编程是数控加工准备阶段的主要内容 之一，通常包括分析零件图样，确定加工 工艺过程；计算走刀轨迹、得出刀位数据、 编写数控加工程序、制作控制介质、校对 程序及首件试切。
制造自动化是在制造过程的所有环节中采用自动 化技术，实现制造过程的自动化。其任务是研究 对制造过程的规划，管理，组织，控制与协调优 化等的自动化，以使制造过程实现高效，优质， 低耗，及时和洁净的目标。
.
4
1.1 制造自动化技术内涵
制造自动化的内涵包括如下方面：
1）在形式方面 包括替代人的体力劳动，替代和 辅助人的脑力劳动，制造系统中人、机器及系 统的协调、管理、控制和优化
5）智能制造将是未来制造自动化发展的重要发 展方向
Agent技术
.
10
2 数控加工技术
2.1 数控技术 2.2 数控加工技术基础 2.3 数控编程 2.4 计算机数字控制技术 2.5 应用与发展
.
11
2.1 数控技术
▪ 数字控制（Numerical Control）技术，简称数 控（NC）技术，是20世纪中期发展起来的 一种自动控制技术，是指用数字化信息对 机械设备的运动及其加工过程进行控制的 一种方法。
3）平台技术的研究与平台软件的开发是制造自 动化发展的方向
IBM Enabler DEC Basestar, HP AFCON 的P－CIM
4）现代制造模式的提出和研究直接推动自动化 的发展
虚拟制造（Virtual Manufacturing） 动态组织联盟 （Virtual Organization）
▪ 第二阶段：数控加工 NC和CNC
NC在本世纪50-70年代发展，到70-80年代CNC迅速发 展，特点：柔性好、加工质量高，适用于多品种，小批 量的生产。
.
6
1.2 制造自动化的发展及现状
第三阶段：柔性制造
包括计算机直接数控DNC，柔性制造单元FMC， FMS，柔性加工线FML等，特征：强调制造过 程的柔性、高效率，适应于多品种，中小批量 的生产。
第四章 制造自动化技术
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制造自动化技术
1 制造自动化技术概述 2 数控加工技术 3 工业机器人 4 装配自动化 5 柔性制造系统
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1 制造自动化技术概述
1.1 制造自动化技术内涵 1.2 制造自动化的发展及现状 1.3 制造自动化的趋势
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1.1 制造自动化技术内涵
自动化是美国通用汽车公司DSHarder于1936年提 出，核心含义是“自动完成特定的作业”。随着 科学技术的进步，自动化的功能目标在不断随着 自动化手段的提高，时代的进步而变化。
第四阶段：计算机集成制造系统CIMS 特征是强调制造全过程的系统性和集成性。
第五阶段：智能制造系统 IMS。
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1.2 制造自动化的发展及现状
1 制造系统中的集成技术和系统技术已成 为制造自动化研究中热点问题 2 更加注重研究制造自动化系统中人的作 用的发挥
3 单元系统的研究仍然占有重要的位置 4 制造过程的计划和调度研究十分活跃， 但实用化的成果还不多见 5 适应现代生产模式的制造环境的研究正 在兴起
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2.2数控加工技术基础
数控机床的分类
▪ 按运动控制分类：点位控制数控机床 、直线控制 数控机床、轮廓控制数控机床
▪ 按控制回路分类：开环控制数控机床 、闭环控制 数控机床 、半闭环控制数控机床 、混合控制数 控机床
▪ 按数控装置分类：硬件式数控机床、软件式数控 机床
▪ 按加工类型分类：金属切削类数控机床、金属成 型类数控机床、特种加工类数控机床、其它类数 控机床
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1.3 制造自动化的趋势
1）对无人制造自动化进行反思，提出“人机 一体化制造系统的思想”
2）单元控制器的研究占重要地位
➢ 单元控制软件的发展， ➢ 控制软件的模块化，标准化 ➢ 新的设计方法 ➢ 发展新型控制体系结构，递阶控制结构－非递
阶，自治协商式控制体系结构 ➢ 人工智能技术
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1.3制造自动化的趋势
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2.2数控加工技术基础
▪ 数控机床就是采用了数控技术的机床，或 着说装备了数控系统的机床
▪ 数控机床的组成
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2.2 数控加工技术基础
数控机床的特点 ▪ 能加工一般机床难以加工的复杂型面 ▪ 精度高，质量稳定 ▪ 生产率高 ▪ 具有广泛的适应性和灵活性 ▪ 一机多用 ▪ 在制品少，加速了流动资金的周转 ▪ 改善生产环境，减少劳动强度 ▪ 实现较精确的成本核算和生产进度安排
▪ 手工编程和自动编程 ▪ 从零件图纸到获得数控加工程序的全过程
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2.3数控编程
NC编程步骤
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2.3数控编程
▪ 首先对零件图纸进行工艺分析，在工艺分析的基 础上作出各种处理，如确定对刀点、加工路线、 选择刀具和切削用量等
▪ 然后进行必要的计算，确定的工艺过程、工艺参 数、刀具位移量与方向以及其它辅助操作
2）在功能方面 制造自动化的功能目标是多方面 的，可以用TQCSE描述
3）在范围方面 制造自动化不仅涉及到具体生产 制造过程，而且涉及到产品生命周期的所有过 程。
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1.2 制造自动化的发展及现状
制造自动化技术的发展过程
▪ 第一阶段：刚性自动化，包括刚性自动线和自动单机
在20世纪40－50年代已相当成熟，应用传统的机械设 计和制造工艺方法，采用专用机床和组合机床，自动单 机和自动化生产线进行大批量生产。其特征是高生产效 率和刚性结构，很难实现产品的改变。
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12wenku.baidu.com
2.2数控加工技术基础
▪ 数控技术是综合了计算机、自动控制、电机、
电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域 最新成果而形成的一门边缘科学。
▪ 数控技术是指用数字化信号对设备运行及其加 工过程进行控制的一种自动化技术，它是一种 可编程的自动控制方式，它控制的量一般是位 置、角度、速度等机械量，也有温度、压力、 流量、颜色等物理量。
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2.2数控加工技术基础
▪ 按同时控制的坐标轴分类：2轴、2.5轴、3 轴、4轴、5轴或多轴类的数控机床
▪ 按伺服驱动装置分类：液压驱动式数控机 床、气动式数控机床、直流伺服和交流伺 服数控化机床
▪ 按定位坐标分类：绝对坐标系统数控机床 和增量坐标系统数控机床
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2.3数控编程
▪ 数控编程是数控加工准备阶段的主要内容 之一，通常包括分析零件图样，确定加工 工艺过程；计算走刀轨迹、得出刀位数据、 编写数控加工程序、制作控制介质、校对 程序及首件试切。
制造自动化是在制造过程的所有环节中采用自动 化技术，实现制造过程的自动化。其任务是研究 对制造过程的规划，管理，组织，控制与协调优 化等的自动化，以使制造过程实现高效，优质， 低耗，及时和洁净的目标。
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1.1 制造自动化技术内涵
制造自动化的内涵包括如下方面：
1）在形式方面 包括替代人的体力劳动，替代和 辅助人的脑力劳动，制造系统中人、机器及系 统的协调、管理、控制和优化
5）智能制造将是未来制造自动化发展的重要发 展方向
Agent技术
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2 数控加工技术
2.1 数控技术 2.2 数控加工技术基础 2.3 数控编程 2.4 计算机数字控制技术 2.5 应用与发展
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2.1 数控技术
▪ 数字控制（Numerical Control）技术，简称数 控（NC）技术，是20世纪中期发展起来的 一种自动控制技术，是指用数字化信息对 机械设备的运动及其加工过程进行控制的 一种方法。
3）平台技术的研究与平台软件的开发是制造自 动化发展的方向
IBM Enabler DEC Basestar, HP AFCON 的P－CIM
4）现代制造模式的提出和研究直接推动自动化 的发展
虚拟制造（Virtual Manufacturing） 动态组织联盟 （Virtual Organization）
▪ 第二阶段：数控加工 NC和CNC
NC在本世纪50-70年代发展，到70-80年代CNC迅速发 展，特点：柔性好、加工质量高，适用于多品种，小批 量的生产。
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1.2 制造自动化的发展及现状
第三阶段：柔性制造
包括计算机直接数控DNC，柔性制造单元FMC， FMS，柔性加工线FML等，特征：强调制造过 程的柔性、高效率，适应于多品种，中小批量 的生产。