先进制造技术概述(PPT30页).pptx

二、计算机数控（CNC）系统
1、CNC系统的基本原理 2、CNC系统的核心 3、CNC机床
CNC系统是一个位置控制系统，其主 要任务是根据加工程序及相关数据，进 行刀具与工件的相对运动控制，完成零 件的自动加工。
三、柔性制造系统
柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）源于机械加工领域， 其兼顾了生产效率和柔性这对矛盾，因此具有 强大的生命力。FMS是数控加工设备、物料运 储装置和计算机控制系统组成的柔性自动化制 造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制 造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用 于多品种、中等批量生产。所谓柔性就是通过 编程或稍加调整就可同时加工不同的工件。
3．物流系统
在FMS中流动的物料主要包括工件、刀 具、夹具、切屑及切削液。物流系统是 FMS从进口到出口，实现对上述物料自 动识别、存储、分配、输送、交换和管 理的系统。由于工件和刀具的流动频率 较高，故FMS的物流系统主要由工件流 系统和刀具流系统两部分组成。
图18-3 两种托盘交换器
第二节 现代集成制造系统CIMS
第一节 柔性自动化加工技术
制造自动化是制造业发展的标志，通常将 制造自动化的发展分为五个阶段。从早期的满 足大批大量生产要求的刚性自动化，发展到以 计算机数控为基础的柔性自动化，依靠了许多 基础单元技术、系统集成技术及其相关装备的 长足发展。其中，计算机数字控制技术 （CNC）、分布式数字控制技术（DNC）、 柔性制造系统（FMS）等的发展，已能较好地 解决多品种、中小批量的自动化加工问题。
图18-1 制造自动化发展的五个阶段
一、数控加工技术
数控机床集传统的机械制造技术、计算机技术、 现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、 网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于 一体，是现代制造技术的基础。它的广泛使用 给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结 构带来了深刻的变化。数控机床是制造业实现 自动化、柔性化、集成化生产的基础，是关系 到国家战略地位和体现国家综合国力的重要基 础性产业，其水平的高低及拥有量是衡量一个 国家工业现代化水平的重要标志。
数控机床的特点如下： （1）加工精度高、加工质量稳定 （2）加工生产率高 （3）减轻劳动强度、改善劳动条件 （4）实应性强、经济效益好 （5）有利于生产管理的现代化
从经济角度出发，数控机床适用于加工： 1）多品种小批量零件； 2）结构较复杂，精度要求较高的零件； 3）需要频繁改型的零件； 4）价格昂贵，不允许报废的关键零件； 5）需要最小生产周期的急需零件。
信息化是制造业发展的重要手段。随 着计算机技术、自动化技术、科学管理 技术、网络技术等的发展，全球市场、 全球制造的逐步形成，制造业信息化、 制造系统集成化技术也有了更加广度和 深度的发展，并由此形成了现代集成制 造系统。
1．计算机集成制造
工程
信息
设计
管理
数据库
质量 网络 制造
控制
自动化
图18-4 CIMS轮图（1985年SME发表）
图18-9 分层实体制造工艺原理图
图18-10 选择性激光烧结原理图
第十八章 先进制造技术
第一节 柔性自动化加工技术 第二节 现代集成制造系统 第三节 快速原型制造技术 第四节 先进制造模式
第十八章 先进制造技术
现代科学技术的发展与交叉融合，不仅给制造技 术提出了新的要求，也给制造技术提供了强大的支持。 因此，近年来涌现出了许多先进制造技术，主要分为 现代设计技术、先进制造工艺技术、柔性自动化制造 技术、系统管理技术四大研究领域。由于教材篇幅所 限，此处不能一一介绍。根据先进制造技术的发展趋 势，结合我国国情，本章将扼要介绍柔性自动化加工 技术、现代集成制造系统、快速原型制造技术和先进 制造模式四方面的内容。
图18-2 FMS的基本组成
2．自动加工系统
加工系统主要由数控机床、加工中心等 加工设备；工件清洗、在线检测等辅助 设备构成。加工设备在工件、刀具和控 制三个方面都具有可与其它子系统相连 接的标准接口。加工系统的性能直接影 响着FMS的性能，加工系统也是FMS中 耗资最多的部分，因此恰当地配置和选 用加工系统是FMS成功与否的关键。
大制造、大系统
制造
设计
供
客
财务
信息集成
采购
应
户
分销
销售 rch
商
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价值链
g
S
ห้องสมุดไป่ตู้
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图18-6 现代集成制造系统
第三节 快速原型制造技术
随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十 分激烈，产品的开发速度日益成为竞争的主要 矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发（快 速设计和快速工模具）的能力成为制造业全球 竞争的实力基础。同时，制造业为满足日益变 化的用户需求，又要求制造技术有较强的灵活 性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品 的成本。因此，产品开发的速度和制造技术的 柔性就变得十分关键了。
快速原型制造技术（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM） 就是在这种社会背景下，于80年代后期 产生于美国并很快扩展到日本及欧洲， 是近年来制造技术领域的一项重大突破。
一、快速原型制造技术的原理
图18-7 RPM技术原理
二、RPM技术的典型工艺方法
RPM技术的具体工艺有30余种，根据采用 材料及对材料处理方式的区别，可归纳 为以下4类方法。 1．选择性液体固化 2．选择性层片粘接 3．选择性粉末熔结／粘接 4．挤压成形
图18-5 CIMS轮图（1993年SME发表）
2、现代集成制造系统
1998年，我国863计划/CIMS主题专家组根据 全球制造业的发展趋势和中国国情，提出了现代 集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS）的概念及其 相关论点。现代集成制造系统是一种基于计算机 集成制造理念的、数字化、信息化、智能化、绿 色化、集成化的综合制造系统，是利用现代信息 技术、现代管理技术与制造技术，在全球的制造 环境范围内，将产品生命周期各阶段与企业内外 部相关的活动和资源集成起来，力争使企业的运 行相对于优化达到其理想运行状态。