制造自动化技术PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
◆企业管理自动化 ➢企业ERP（Enterprise Resource Planning）
◆加工过程自动化 ➢包括各种计算机控制技术，如CNC、DNC、自动存储和 运输设备、自动检测和监控设备等
◆质量控制自动化
制造系统的自动化
➢如计算机集成制造系统（CIMS）、敏捷制造（AM）、 并行工程等。
3
4.1.1 制造自动化技术的内涵
的响应能力
控制对象 物流
物流
物流，信息流
特点
通过机、电、液 以硬件为基础，以软 不仅针对具体操作和
气等硬件控制方式 件为支持，改变程序即 工人的体力劳动，而且
实现，因而是刚性 可实现所需的转变，因 涉及脑力劳动以及设计
的，变动困难 而是柔性的
、经营管理等各方面
关键技术
继电器程序控制 数控技术，计算机控 系统工程，信息技术， 技术，经典控制论 制，GT，现代控制论 计算机技术，管理技术
4
4.1.1 制造自动化技术的内涵
◆ 第三阶段(1965-) ：柔性制造 主要技术：成组技术(GT)、计算机直接数控和分布式数控 (DNC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性 加工线(FML)、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计 划与控制、制造过程监控技术、计算机控制与通信网络等 。
50年代 柔性自动化
图7-3 综合自动化
图4-2 焊接机器人
70年代 综合自动化
8
4.1.2 制造自动化技术的发展趋势
◆ 制造全球化 制造全球化的概念出于美日欧等发达国家的智能系统计划 。近年来随着Internet技术的发展，制造全球化的研究和应 用发展迅速。
◆制造敏捷化 敏捷制造是一种面向21世纪的制造战略和现代制造模式， 敏捷化是制造环境和制造过程面向21世纪制造活动的必然 趋势 。
图4-3 麻省理工学院（MIT） 伺服机构实验室
12
4.2.1 数控机床的基本概念
数字控制（NC）
这是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加 工、测量、装配等）进行控制的自动化方法。
数控技术
指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。由于计 算机应用技术的成熟，数控系统均采用了计算机数控（CNC ，Computer Numerical Control）以区别于传统的NC。
制造自动化技术的发展历程
◆第一阶段(1913-) ：刚性自动化 ➢自动单机和刚性自动线；本阶段在20世纪40～50年代已相 当成熟。 ➢特征:高生产率和刚性结构，很难实现生产产品的改变。 ➢引入的新技术有继电器程序控制、组合机床等。
◆第二阶段(1930-) ：数控加工 ➢NC和CNC ；本阶段的NC在20世纪50～70年代已成熟， 但到了70~80年代，CNC取代了NC。 ➢特征:柔性好、加工质量高，适应于多品种、中小批量( 包括单件)产品的生产 。 ➢引入的新技术有数控技术、计算机编程技术等。
◆制造网络化 ➢制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。 ➢制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企 业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成。 ➢企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合 与优化利用。 ➢通过网络，实现异地制造。
9
4.1.2 制造自动化技术的发展趋势
◆制造虚拟化 虚拟制造(VM)是以制造技术和计算机技术支持的系统建模技 术和仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、并 行工程、人工智能、人工现实技术和多媒体技术等多种高新 技术为一体，由多学科知识形成的一种综合系统技术。
◆ 第四阶段(1973-) ：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。主要技术：现 代制造技术、管理技术、计算机技术、信息技术、自动化 技术和系统工程技术等。
◆第五阶段(1991-) ：新的制造自动化模式 智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造和 绿色制造。
5
第4章 制造自动化技术
本章要点
制造自动化技术的发展 数控加工技术 工业机器人 柔性制造系统
1
第4章 制造自动化技术 Manufacturing Automation
Technology
4.1 概述 Introduction
2
4.1.1 制造自动化技术的内涵
制造技术的自动化
◆产品设计自动化 ➢计算机辅助设计（CAD） ➢计算机辅助工艺设计（CAPP） ➢计算机辅助产品工程（CAE）➢计算机辅助制造（CAM） ➢计算机产品数据管理（PDM）
10
第4章 制造自动化技术 Manufacturing Automation
Technology
4.2 机床数控技术 NC Machine Tool Technology
11
4.2.1 数控机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的基本概念
数控机床的诞生
1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板 的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想 。后来受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构实 验室合作进行研制工作，于1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数 控铣床。
◆制造智能化 智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事，去 扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动 ，以实现制造过程的优化。
◆制造绿色化 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模 式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到 报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最 小，资源效率最高。
典型系统 与装备
应用范围
自动机床、组合 NC机床，加工中心
机床，机械手，自 ，工业机器人，DNC，
动生产线
FMC，FMS
大批大量生产 多品种、中小批量生产
CAD/CAM系统， MRPⅡ，CIMS
各种生产类型
6
4.1.1 制造自动化技术的内涵
20年代 刚性自动化
图4-1 汽车后桥齿轮箱加工自动线
7
4.1.1 制造自动化技术的内涵
4.1.1 制造自动化技术的内涵
表1-1 三种自动化形式比较
比较项目 刚性自动化
柔性自动化
综合自动化
实现目标
减轻工人劳动强 减轻工人劳动强度， 除左外，提高设计
度，节省劳动力， 节省劳动力，保证加工 工作与管理工作效率
保证加工质量，降 质量，降低生产成本， 和质量，提高对市场
低生产成本
缩短产品制造周期
◆加工过程自动化 ➢包括各种计算机控制技术，如CNC、DNC、自动存储和 运输设备、自动检测和监控设备等
◆质量控制自动化
制造系统的自动化
➢如计算机集成制造系统（CIMS）、敏捷制造（AM）、 并行工程等。
3
4.1.1 制造自动化技术的内涵
的响应能力
控制对象 物流
物流
物流，信息流
特点
通过机、电、液 以硬件为基础，以软 不仅针对具体操作和
气等硬件控制方式 件为支持，改变程序即 工人的体力劳动，而且
实现，因而是刚性 可实现所需的转变，因 涉及脑力劳动以及设计
的，变动困难 而是柔性的
、经营管理等各方面
关键技术
继电器程序控制 数控技术，计算机控 系统工程，信息技术， 技术，经典控制论 制，GT，现代控制论 计算机技术，管理技术
4
4.1.1 制造自动化技术的内涵
◆ 第三阶段(1965-) ：柔性制造 主要技术：成组技术(GT)、计算机直接数控和分布式数控 (DNC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性 加工线(FML)、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计 划与控制、制造过程监控技术、计算机控制与通信网络等 。
50年代 柔性自动化
图7-3 综合自动化
图4-2 焊接机器人
70年代 综合自动化
8
4.1.2 制造自动化技术的发展趋势
◆ 制造全球化 制造全球化的概念出于美日欧等发达国家的智能系统计划 。近年来随着Internet技术的发展，制造全球化的研究和应 用发展迅速。
◆制造敏捷化 敏捷制造是一种面向21世纪的制造战略和现代制造模式， 敏捷化是制造环境和制造过程面向21世纪制造活动的必然 趋势 。
图4-3 麻省理工学院（MIT） 伺服机构实验室
12
4.2.1 数控机床的基本概念
数字控制（NC）
这是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加 工、测量、装配等）进行控制的自动化方法。
数控技术
指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。由于计 算机应用技术的成熟，数控系统均采用了计算机数控（CNC ，Computer Numerical Control）以区别于传统的NC。
制造自动化技术的发展历程
◆第一阶段(1913-) ：刚性自动化 ➢自动单机和刚性自动线；本阶段在20世纪40～50年代已相 当成熟。 ➢特征:高生产率和刚性结构，很难实现生产产品的改变。 ➢引入的新技术有继电器程序控制、组合机床等。
◆第二阶段(1930-) ：数控加工 ➢NC和CNC ；本阶段的NC在20世纪50～70年代已成熟， 但到了70~80年代，CNC取代了NC。 ➢特征:柔性好、加工质量高，适应于多品种、中小批量( 包括单件)产品的生产 。 ➢引入的新技术有数控技术、计算机编程技术等。
◆制造网络化 ➢制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。 ➢制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企 业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成。 ➢企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合 与优化利用。 ➢通过网络，实现异地制造。
9
4.1.2 制造自动化技术的发展趋势
◆制造虚拟化 虚拟制造(VM)是以制造技术和计算机技术支持的系统建模技 术和仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、并 行工程、人工智能、人工现实技术和多媒体技术等多种高新 技术为一体，由多学科知识形成的一种综合系统技术。
◆ 第四阶段(1973-) ：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。主要技术：现 代制造技术、管理技术、计算机技术、信息技术、自动化 技术和系统工程技术等。
◆第五阶段(1991-) ：新的制造自动化模式 智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造和 绿色制造。
5
第4章 制造自动化技术
本章要点
制造自动化技术的发展 数控加工技术 工业机器人 柔性制造系统
1
第4章 制造自动化技术 Manufacturing Automation
Technology
4.1 概述 Introduction
2
4.1.1 制造自动化技术的内涵
制造技术的自动化
◆产品设计自动化 ➢计算机辅助设计（CAD） ➢计算机辅助工艺设计（CAPP） ➢计算机辅助产品工程（CAE）➢计算机辅助制造（CAM） ➢计算机产品数据管理（PDM）
10
第4章 制造自动化技术 Manufacturing Automation
Technology
4.2 机床数控技术 NC Machine Tool Technology
11
4.2.1 数控机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的基本概念
数控机床的诞生
1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板 的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想 。后来受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构实 验室合作进行研制工作，于1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数 控铣床。
◆制造智能化 智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事，去 扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动 ，以实现制造过程的优化。
◆制造绿色化 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模 式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到 报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最 小，资源效率最高。
典型系统 与装备
应用范围
自动机床、组合 NC机床，加工中心
机床，机械手，自 ，工业机器人，DNC，
动生产线
FMC，FMS
大批大量生产 多品种、中小批量生产
CAD/CAM系统， MRPⅡ，CIMS
各种生产类型
6
4.1.1 制造自动化技术的内涵
20年代 刚性自动化
图4-1 汽车后桥齿轮箱加工自动线
7
4.1.1 制造自动化技术的内涵
4.1.1 制造自动化技术的内涵
表1-1 三种自动化形式比较
比较项目 刚性自动化
柔性自动化
综合自动化
实现目标
减轻工人劳动强 减轻工人劳动强度， 除左外，提高设计
度，节省劳动力， 节省劳动力，保证加工 工作与管理工作效率
保证加工质量，降 质量，降低生产成本， 和质量，提高对市场
低生产成本
缩短产品制造周期