制造自动化技术

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。
◆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。
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
典型系统 与装备
自动机床、组合 NC机床，加工中心， CAD/CAM系统，
机床，机械手，自 工业机器人，DNC， MRPⅡ，CIMS
动生产线
第4章 制造自动化技术
本章主要内容
制造自动化技术概述 数控技术 工业机器人 柔性制造系统
第4章 制造自动化技术
Manufacturing Automation Technology
4.1 概述 Introduction
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）
◆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。
课程“先进制造技术”
第4章 制造自动化技术
Manufacturing Automation Technology
◆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
4.1.百度文库 制造自动化技术的内涵
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。 适合大批量生产 ➢引入的新技术有继电器程序控制、组合机床等。
麻省理工学院 伺服机构实验室
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。
FMC，FMS
应用范围 大批大量生产 多品种、中小批量生产 各种生产类型
4.1.1 制造自动化技术的内涵
20年代 刚性自动化
汽车后桥齿轮箱加工自动线
4.1.1 制造自动化技术的内涵
50年代 柔性自动化
综合自动化
焊接机器人
70年代 综合自动化
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。
◆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。
4.1.1 制造自动化技术的内涵
数控机床(NC Machine)
是用计算机通过数字信息来自动控制机械加工的机床。具 体地说，数控机床是通过编制程序，即通过数字(代码)指 令来自动完成机床各个坐标的协调运动，正确地控制机床 运动部件的位移量，并且按加工的动作顺序要求自动控制 机床各个部件的动作．
◆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 。
◆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。
◆ 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。
4.1.1 制造自动化技术的内涵
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
4.2 机床数控技术 NC Machine Tool Technology
4.2.1 数控机床的基本概念
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。
◆ 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。
◆ 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。
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
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、