第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介課件

第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介第一節(jié)制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)

第二節(jié)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)

第三節(jié)自動(dòng)化制造系統(tǒng)

第四節(jié)先進(jìn)制造技術(shù)、工藝和方法第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介第一節(jié)制造自動(dòng)化第一節(jié)制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)一、發(fā)展過(guò)程自從18世紀(jì)中葉瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)以來(lái)，制造自動(dòng)化技術(shù)就隨機(jī)械化的發(fā)展而得到迅猛發(fā)展，從其發(fā)展過(guò)程來(lái)看，可以分為五個(gè)階段：第一階段：剛性自動(dòng)化，包括自動(dòng)單機(jī)和剛性自動(dòng)線。該階段在20世紀(jì)40～50年代已相當(dāng)成熟。應(yīng)用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝方法，采用專用機(jī)床和組合機(jī)床、自動(dòng)化單機(jī)或自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行大批量生產(chǎn)。如1870年美國(guó)發(fā)明了自動(dòng)制造螺釘?shù)臋C(jī)器，繼而于1895年發(fā)明多軸自動(dòng)車床，是典型的單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)。1924年第一條采用流水作業(yè)的機(jī)械加工自動(dòng)線出現(xiàn)在英國(guó)的Morris汽車公司，1935年前蘇聯(lián)成功地研制出第一條汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體加工自動(dòng)線。這兩條自動(dòng)線的出現(xiàn)，使得自動(dòng)化制造技術(shù)由單機(jī)自動(dòng)化轉(zhuǎn)向了自動(dòng)化系統(tǒng)。在第二次世界大戰(zhàn)前后，美國(guó)福特汽車公司采用自動(dòng)化生產(chǎn)線，使汽車生產(chǎn)率成倍提高，生產(chǎn)成本大幅度降低，汽車的質(zhì)量明顯改善。隨后，自動(dòng)化制造技術(shù)和自動(dòng)化制造系統(tǒng)得到迅速的普及。雖然當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化制造系統(tǒng)僅應(yīng)用于像汽車這樣的大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，但它對(duì)人類社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展卻起到了巨大的推動(dòng)作用。1946年，前蘇聯(lián)又提出了成組生產(chǎn)工藝的思想，其對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)的發(fā)展具有十分重大的意義。至今，成組技術(shù)仍然是自動(dòng)化制造系統(tǒng)賴以生存和發(fā)展的主要技術(shù)基礎(chǔ)之一。第一節(jié)制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)一、發(fā)展過(guò)程自從18二、發(fā)展趨勢(shì)1.制造全球化1)市場(chǎng)的國(guó)際化，產(chǎn)品銷售的全球網(wǎng)絡(luò)正在形成。

2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的國(guó)際合作。

3)產(chǎn)品制造的跨國(guó)化。

4)制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)的重組與集成，如動(dòng)態(tài)聯(lián)盟公司。

5)制造資源的跨地區(qū)、跨國(guó)家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用。

6)全球制造的體系結(jié)構(gòu)將會(huì)形成。二、發(fā)展趨勢(shì)1.制造全球化1)市場(chǎng)的國(guó)際化，產(chǎn)品銷售的全球2.制造敏捷化1)柔性。

2)重構(gòu)能力。

3)快速化的集成制造工藝。2.制造敏捷化1)柔性。

2)重構(gòu)能力。

3)快速化的集成3.制造網(wǎng)絡(luò)化1)制造環(huán)境內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的集成。

2)制造環(huán)境與整個(gè)制造企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)中各子系統(tǒng)的集成。

3)企業(yè)與企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的資源共享、組合與優(yōu)化利用。

4)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)異地制造。3.制造網(wǎng)絡(luò)化1)制造環(huán)境內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的集成第二節(jié)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)一、概述

CAM，它起到一個(gè)連接CAD與CAM的橋梁作用。來(lái)自CAD的幾何和技術(shù)要求的數(shù)據(jù)在CAPP完成加工處理，成為指導(dǎo)生產(chǎn)加工的制造數(shù)據(jù)。因此，CAD的結(jié)果能否有效、充分地在生產(chǎn)中予以應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床與加工中心能否充分發(fā)揮其最大作用，CAD與CAM能否真正實(shí)現(xiàn)集成，CAPP技術(shù)是關(guān)鍵，并且受到愈來(lái)愈廣泛的重視。第二節(jié)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)一、概述二、CAPP系統(tǒng)的功能

一個(gè)CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：①檢索標(biāo)準(zhǔn)工藝文件；②選擇加工方法；③工序安排；④選擇機(jī)床、刀具、量具、夾具、輔具等；⑤選擇裝夾方式、裝夾表面和定位基準(zhǔn)；⑥優(yōu)化選擇切削用量；⑦計(jì)算加工時(shí)間和加工費(fèi)用；⑧確定工序尺寸和公差；⑨選擇毛坯；⑩繪制工序圖及編寫工序卡。有的CAPP系統(tǒng)還具有計(jì)算刀具軌跡、自動(dòng)進(jìn)行NC編程和進(jìn)行加工過(guò)程模擬的功能。二、CAPP系統(tǒng)的功能

一個(gè)CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：①檢三、CAPP系統(tǒng)的分類(1)派生法派生法是一種建立在成組技術(shù)基礎(chǔ)上的CAPP系統(tǒng)。

(2)創(chuàng)成法與派生法CAPP系統(tǒng)不同之處，在于創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)中沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，只有一個(gè)收集有大量工藝數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)和一個(gè)機(jī)械加工工藝專家系統(tǒng)。

(3)半創(chuàng)成法從原理上看，半創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)是派生法和創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)二者的綜合。

(4)智能CAPP系統(tǒng)。三、CAPP系統(tǒng)的分類(1)派生法工作原理：利用零件相似性檢索現(xiàn)有工藝的一種軟件系統(tǒng)。要求先對(duì)零件編碼，根據(jù)編碼確定所屬零件族，調(diào)用該族零件標(biāo)準(zhǔn)工藝，經(jīng)過(guò)編輯修改，最終獲得零件工藝規(guī)程。派生式CAPP工作原理四、派生法CAPP系統(tǒng)派四、派生法CAPP系統(tǒng)零件族特征矩陣庫(kù)零件族特征矩陣庫(kù)派生式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程

1)根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)與生產(chǎn)情況，確定編碼系統(tǒng)；

2)進(jìn)行零件編碼；

3)對(duì)零件分類，形成若干零件族，建立零件族特征矩陣庫(kù)；

4)對(duì)各零件族構(gòu)造“典型零件”；

5)編制“典型零件”標(biāo)準(zhǔn)工藝和相應(yīng)的工序內(nèi)容；

6)建立工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)常用工藝數(shù)據(jù)和規(guī)范；

7)編制系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)各功能模塊。派生式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程派生式CAPP特點(diǎn)

1)以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，理論上比較成熟；

2)應(yīng)用范圍比較廣泛，有較好的實(shí)用性；

3)適用于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的零件，尤其回轉(zhuǎn)類零件；

4)繼承企業(yè)較成熟的傳統(tǒng)工藝，但系統(tǒng)柔性度較差；

5)對(duì)于相似性較差的復(fù)雜零件，難以編碼描述。派生式CAPP特點(diǎn)派生式CAPP舉例CAM－I派生式CAPP系統(tǒng)工作流程（美國(guó)計(jì)算機(jī)輔助制造公司）派生式CAPP舉例CAM－I派生式CAPP系統(tǒng)工作流程工作原理：根據(jù)零件模型和工藝信息，應(yīng)用決策邏輯，模擬工藝人員決策過(guò)程，自動(dòng)創(chuàng)成加工工藝規(guī)程，完成機(jī)床刀具選擇和工藝過(guò)程優(yōu)化。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)工作原理五、創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)工作原理：根據(jù)零件模型和工藝信息，應(yīng)用決策邏輯，模擬工藝人零件信息描述(1)型面描述法這種描述方法將零件看成由若干種基本型面按一定方式組合而成，而每種型面都可用一組特征參數(shù)來(lái)表示，型面類別及它的特征參數(shù)及型面間的相互關(guān)系可用代碼表示。

(2)元素描述法元素描述法把零件看成是由若干種基本幾何體，如圓錐體、圓柱體、六面體、圓環(huán)體及球體等，按一定位置關(guān)系組合而成。

(3)從CAD數(shù)據(jù)庫(kù)采集零件信息這種方法是利用中間接口或其他的傳輸方式，將零件的設(shè)計(jì)信息直接由CAD數(shù)據(jù)庫(kù)傳給CAPP系統(tǒng)，用以進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。零件信息描述(1)型面描述法創(chuàng)成式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程

1)確定系統(tǒng)對(duì)象范圍，是針對(duì)回轉(zhuǎn)體零件還是非回轉(zhuǎn)體零件；

2)確定零件描述方法，是型面單元描述還是體素組合語(yǔ)言描述；

3)確定和建立工藝決策模型，用決策表還是決策樹(shù)；

4)建立加工資源數(shù)據(jù)庫(kù)，包括機(jī)床、夾具、刀具、切削用量等；

5)設(shè)計(jì)系統(tǒng)主控模塊、人機(jī)接口模塊、工藝文件生成和輸出模塊。創(chuàng)成式CAPP特點(diǎn)

1)通過(guò)邏輯推理，自動(dòng)決策生成零件工藝規(guī)程，無(wú)需人為干預(yù)；

2)具有較高的柔性，適應(yīng)范圍廣；

3)便于與CAD和CAM系統(tǒng)的集成；

4)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較為困難，目前只能處理特定環(huán)境下的特定零件。創(chuàng)成式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程SIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：由制造資源模塊、零件特征定義模塊、工藝決策以及主控模塊組成，其中工藝決策模塊是系統(tǒng)核心，零件信息是決策對(duì)象，制造資源信息是決策約束。創(chuàng)成式CAPP舉例（上海交大SIP系統(tǒng)）SIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：由制造資源模塊、零件特征定義模塊、工藝決制造資源的構(gòu)成車間層資源

包括粗加工、精加工、熱處理、裝配等生產(chǎn)車間。設(shè)備層資源

包括不同的機(jī)床和工藝裝備。

知識(shí)層資源

包括決策規(guī)則、切削參數(shù)、加工余量和工時(shí)定額等工藝數(shù)據(jù)。制造資源的構(gòu)成車間層資源包括粗加工、精加工、熱處理、裝工藝決策知識(shí)的表示決策表決策樹(shù)工藝決策知識(shí)的表示決策表決策樹(shù)第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介課件數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床。計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）：采用存儲(chǔ)程序的專用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能，則稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。加工中心（MC）：具有刀庫(kù)、自動(dòng)換刀裝置并能對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。1.數(shù)控加工概念

(一)數(shù)控加工(NC)一、數(shù)控加工(NC)和加工中心(MC)第三節(jié)自動(dòng)化制造系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程1.數(shù)控圖11-4數(shù)控機(jī)床工作過(guò)程框圖圖11-4數(shù)控機(jī)床工作過(guò)程框圖2.數(shù)控機(jī)床的組成(1)主機(jī)數(shù)控機(jī)床的主體，包括床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部分。

(2)計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)裝置它是數(shù)控機(jī)床的控制核心，主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制器、PLC接口板、通信接口板、紙帶閱讀機(jī)、擴(kuò)展功能模塊以及響應(yīng)的控制軟件等模塊組成。

(3)伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置包括主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電動(dòng)機(jī)以及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。

(4)數(shù)控機(jī)床的輔助裝置數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行。(5)編程機(jī)及其他一些附屬設(shè)備現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床不僅可以利用CNC裝置上的鍵盤直接輸入零件的加工程序，也可以利用自動(dòng)編程機(jī)進(jìn)行零件加工程序編制，將程序記錄在信息載體上(如磁盤、磁帶等)，然后送入數(shù)控裝置。2.數(shù)控機(jī)床的組成(1)主機(jī)數(shù)控機(jī)床的主體，包括床身、3.數(shù)控機(jī)床的工作原理1)根據(jù)零件圖樣，確定工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序，并把這些代碼存儲(chǔ)在信息載體上。

2)把存儲(chǔ)在信息載體上的代碼通過(guò)輸入裝置輸入到數(shù)控裝置(即CNC單元)中去。

3)數(shù)控裝置的代碼，經(jīng)過(guò)處理和運(yùn)算轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)。

4)伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)(數(shù)控裝置)發(fā)出的指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件，使刀具和工件嚴(yán)格按照程序所規(guī)定的軌跡移動(dòng)。

5)機(jī)床機(jī)械部分帶動(dòng)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出滿足零件設(shè)計(jì)圖要求的零件。6)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及時(shí)檢測(cè)，并通過(guò)反饋裝置把信息反饋給控制系統(tǒng)并進(jìn)行修正，使機(jī)床的工作正常，保證工件的加工精度。3.數(shù)控機(jī)床的工作原理1)根據(jù)零件圖樣，確定工藝方案，用圖11-5數(shù)控系統(tǒng)基本組成圖圖11-5數(shù)控系統(tǒng)基本組成圖一、按加工工藝方法分類1、普通數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別：加工復(fù)雜形狀的零件2、數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心：帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。與一般數(shù)控機(jī)床的區(qū)別：減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，便于管理。減少定位誤差工序集中，減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率減少專用工夾具數(shù)量4.數(shù)控機(jī)床的分類一、按加工工藝方法分類4.數(shù)控機(jī)床的分類第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介課件3、多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床4、計(jì)算機(jī)群控（DNC）

讀帶機(jī)通用計(jì)算機(jī)接口裝置數(shù)控裝置1機(jī)床1數(shù)控裝置2數(shù)控裝置m機(jī)床2機(jī)床m存儲(chǔ)裝置CRT顯示及打印機(jī)特點(diǎn)：數(shù)控裝置控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。3、多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床4、計(jì)算機(jī)群控（DNC）讀帶機(jī)通用計(jì)算機(jī)五軸數(shù)控銑床五軸數(shù)控銑床二、按控制運(yùn)動(dòng)方式分類特點(diǎn)：數(shù)控裝置只能控制點(diǎn)與點(diǎn)的精確定位兩相關(guān)位置之間的移動(dòng)是先快后慢使用于鉆床、沖床、坐標(biāo)鏜床ZYX1、點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床錄像二、按控制運(yùn)動(dòng)方式分類特點(diǎn)：數(shù)控裝置只能控制點(diǎn)與點(diǎn)的精確定第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介課件2、直線控制數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：控制兩相關(guān)點(diǎn)的位置，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和路線路線由與各個(gè)軸線平行的直線段組成使用于簡(jiǎn)易數(shù)控車、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控加工中心2、直線控制數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：控制兩相關(guān)點(diǎn)的位置，還要控制兩相第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介課件3、輪廓控制數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：數(shù)控裝置能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制加工復(fù)雜形狀零件使用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床錄像3、輪廓控制數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：數(shù)控裝置能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上34第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介課件三、按伺服系統(tǒng)的不同分類1、開(kāi)環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：沒(méi)有位置檢測(cè)反饋和校正控制裝置數(shù)控裝置發(fā)出信號(hào)的流程是單向的速度和加工精度低，其精度取決于伺服系統(tǒng)的性能成本低，適用于中、小型數(shù)控機(jī)床

數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱=t360oi三、按伺服系統(tǒng)的不同分類1、開(kāi)環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：沒(méi)有位置檢測(cè)2、閉環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：e=0，工作臺(tái)停止檢測(cè)工作臺(tái)直線位移（檢測(cè)元件：感應(yīng)同步器、光柵）驅(qū)動(dòng)元件：寬調(diào)速直流或交流伺服電機(jī)加工精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，調(diào)試維修困難適用于精度要求高的大型和精密機(jī)床

數(shù)控裝置位置比較電路伺服電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱速度控制電路

測(cè)量裝置檢測(cè)元件測(cè)速元件2、閉環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：e=0，工作臺(tái)停止數(shù)控裝置位置比較3、半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：檢測(cè)絲杠或電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)角位移角位移檢測(cè)元件：旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器、圓光柵等精度低于閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)試較容易，穩(wěn)定性也較好

數(shù)控裝置位置比較電路伺服電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱速度控制電路

測(cè)量裝置檢測(cè)元件測(cè)速元件3、半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：檢測(cè)絲杠或電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)角位移數(shù)控四、按所用數(shù)控裝置類型分類1、硬件式數(shù)控機(jī)床（NC機(jī)床）組成：晶體管和集成電路特點(diǎn)：通用性、靈活性差，制造周期長(zhǎng)、成本高2、軟件式數(shù)控機(jī)床（CNC機(jī)床）組成：采用小型或微型計(jì)算機(jī)，加上通用或?qū)Ｓ么笠?guī)模集成電路特點(diǎn)：很高柔性四、按所用數(shù)控裝置類型分類1、硬件式數(shù)控機(jī)床（NC機(jī)床）組成五、按加工方式分類1、金屬切削類數(shù)控機(jī)床

1）數(shù)控車床（NCLathe）。

2）數(shù)控銑床（NCMillingMachine）。

3）加工中心（MachineCenter）。

4）數(shù)控鉆床（NCDrillingMachine）。

5）數(shù)控鏜床（NCBoringMachine）。

6）數(shù)控齒輪加工機(jī)床（NCGearHollingMachine）。

7）數(shù)控平面磨床（NCSurfaceGrindingMachine）。五、按加工方式分類1、金屬切削類數(shù)控機(jī)床1）數(shù)控車床（N六、按功能方式分類高、中、低檔三類經(jīng)濟(jì)型數(shù)控：在我國(guó)指由單板機(jī)、單片機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成數(shù)控系統(tǒng)和其它功能簡(jiǎn)單、價(jià)格低的數(shù)控系統(tǒng)4、其它類型數(shù)控機(jī)床2、金屬成型類數(shù)控機(jī)床1）數(shù)控電火花加工機(jī)床（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）。2）數(shù)控線切割機(jī)床（NCWireElectricDischargeMachine）。3）數(shù)控激光加工機(jī)床（NCLaserBeamMachine）。3、數(shù)控特種加工機(jī)床六、按功能方式分類高、中、低檔三類經(jīng)濟(jì)型數(shù)控：在我國(guó)指由單板5.數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)1)能實(shí)現(xiàn)不同零件的自動(dòng)加工。

2)生產(chǎn)效率及加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定。

3)功能復(fù)合程度高，可以一機(jī)多用，適合加工形狀復(fù)雜的輪廓表面。

4)有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造。

5)投資大，加工成本高。

6)有利于實(shí)現(xiàn)制造自動(dòng)化。

7)數(shù)控機(jī)床維護(hù)和數(shù)控編程的技術(shù)要求較高。5.數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)1)能實(shí)現(xiàn)不同零件的自動(dòng)加工。

2)生6.數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間地、連續(xù)地自動(dòng)加工。

2)向高速度、高精度與高質(zhì)量發(fā)展。

3)提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率，提高數(shù)控機(jī)床的可靠性，具有良好的操作性能。

4)能自動(dòng)編程，具有人機(jī)對(duì)話的、功能強(qiáng)大的內(nèi)裝式機(jī)床可編程序控制器。

5)具有更高的通信功能，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化加工。6.數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間地、連續(xù)地自動(dòng)加工。

2(二)加工中心(MC)1.加工中心的概念加工中心是帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的一種多功能數(shù)控機(jī)床。加工中心具有工序集中，可以減少調(diào)整機(jī)床、搬運(yùn)工件和裝夾工件的時(shí)間，加工質(zhì)量高，生產(chǎn)效率及自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。加工中心常用于零件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工工序多，批量加工的零件生產(chǎn)場(chǎng)合。(二)加工中心(MC)1.加工中心的概念加工中心2.加工中心分類(1)鏜削加工中心鏜削加工中心是在鏜、銑機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的加工中心。

(2)車削加工中心車削加工中心一般具有如下運(yùn)動(dòng)功能：主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)塔刀架的縱向和橫向運(yùn)動(dòng)，刀架的上下(或左右)運(yùn)動(dòng)。2.加工中心分類(1)鏜削加工中心3.加工中心的加工特點(diǎn)(1)加工精度高，且精度穩(wěn)定加工工序高度集中，一次裝夾可加工出零件上大部分甚至全部表面，避免了工件多次裝夾所帶來(lái)的裝夾誤差，因此加工零件能獲得較高的相互位置精度。

(2)生產(chǎn)效率高與普通機(jī)床相比,一次裝夾能完成較多表面的加工，減少了多次裝夾工件所需的輔助時(shí)間。

(3)加工表面質(zhì)量好加工中心主軸轉(zhuǎn)速和各軸進(jìn)給量均是無(wú)級(jí)調(diào)速，有的甚至具有自適應(yīng)控制功能，能隨刀具和工件材質(zhì)及刀具參數(shù)的變化，把切削參數(shù)調(diào)整到最佳數(shù)值，從而提高了各加工表面的質(zhì)量。3.加工中心的加工特點(diǎn)(1)加工精度高，且精度穩(wěn)定制造柔性 制造柔性是指一個(gè)制造設(shè)備或系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)需求變化的適應(yīng)能力，通常制造柔性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

?制造設(shè)備的柔性

制造設(shè)備通過(guò)配備相應(yīng)的刀具、量具、夾具、NC程序 等，使得此設(shè)備具有制造給定零件族中任何零件的能力； （這是一種固有的柔性，它與制造設(shè)備所具有的相關(guān)功能有 關(guān)，如機(jī)附刀庫(kù)的容量、控制的運(yùn)動(dòng)軸數(shù)等。）二、柔性制造單元(FMC)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)二、柔性制造單元(FMC)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)?加工柔性

以不同加工工序和工藝加工一個(gè)零件的能力或在給定的一個(gè)工藝規(guī)劃下以不同的加工路線實(shí)現(xiàn)零件的加工（制造工作站間和加工功能間的互換和替代）。?產(chǎn)品柔性

能夠經(jīng)濟(jì)、快速地轉(zhuǎn)變生產(chǎn)產(chǎn)品的能力。?零件流動(dòng)路線柔性

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障時(shí)，能重新選擇零件加工路徑，并繼續(xù)進(jìn)行加工的能力。

?產(chǎn)量柔性

系統(tǒng)運(yùn)行可適應(yīng)不同的生產(chǎn)批量，并具有良好的生產(chǎn)效 益。?加工柔性?系統(tǒng)重構(gòu)柔性

系統(tǒng)具有重構(gòu)柔性，可以生產(chǎn)需求發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)可以方便地?cái)U(kuò)展、收縮或重構(gòu)。?故障控制柔性

當(dāng)系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，制造系統(tǒng)對(duì)故障的處理能力。FMS定義柔性制造系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱FMS）是由數(shù)控加工設(shè)備、物料儲(chǔ)運(yùn)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。它包括多個(gè)柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種中、小批量生產(chǎn)。（依據(jù)：中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)－武器裝備柔性制 造系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)）?系統(tǒng)重構(gòu)柔性FMS的組成與功能

（1）FMS的組成

?硬件系統(tǒng)（第一部分）

?制造設(shè)備：加工中心、測(cè)量機(jī)、清洗機(jī)等；

?自動(dòng)化儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備：傳送帶、有軌小車、AGV、搬運(yùn)機(jī)器人、立體 庫(kù)、中央托盤庫(kù)、物料或刀具裝卸站、中央刀庫(kù)等；

?計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

?軟件系統(tǒng)（第二部分）?系統(tǒng)支持軟件：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等。?FMS運(yùn)行控制系統(tǒng)：動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)、實(shí)時(shí)故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)，物料（工件和刀具）管理控制系統(tǒng)等。FMS的組成與功能（2）FMS的功能

?能自動(dòng)控制和管理零件的加工過(guò)程，包括制造質(zhì)量的自動(dòng)控 制、故障的自動(dòng)診斷和處理、制造信息的自動(dòng)采集和處理；

?通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件系統(tǒng)變更，便能制造出某一零件族的多種零 件；

?自動(dòng)控制和管理物料（包括工件與刀具）的運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程；

?能解決多機(jī)床下零件的混流加工，且無(wú)需增加額外費(fèi)用

?具有優(yōu)化的調(diào)度管理功能，無(wú)需過(guò)多的人工介入，能做到無(wú)人 加工。（2）FMS的功能FMS的特點(diǎn)uuuuuuuuuuuu設(shè)備利用率高減少設(shè)備投資減少占地面積減少直接工時(shí)費(fèi)用減少了在制品的數(shù)量，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間具有快速應(yīng)變能力維持生產(chǎn)能力強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行靈活性大產(chǎn)量變化適應(yīng)性好便于實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化投資高、風(fēng)險(xiǎn)大，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、管理水平要求高FMS的特點(diǎn)u設(shè)備利用率高三、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)1.CIM與CIMS概念20世紀(jì)70年代中期，隨著市場(chǎng)全球化的發(fā)展，世界工業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，給企業(yè)帶來(lái)了巨大的壓力，迫使企業(yè)紛紛尋求有效途徑，以加速推出高性能、高可靠性、成本低的產(chǎn)品，使其競(jìng)爭(zhēng)能力增強(qiáng)。另一方面，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)有了飛速的發(fā)展，并且在工業(yè)領(lǐng)域中不斷應(yīng)用，這就為CIMS的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。三、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)1.CIM與CIMS概念2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的組成(1)管理信息分系統(tǒng)(MIS)以制造資源計(jì)劃MRP-II(ManufacturingResourcePlanning)為核心，包括實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化、物料管理、經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)管理、銷售管理、人事管理、成本管理和財(cái)務(wù)管理等管理信息功能，通過(guò)信息集成，達(dá)到縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、降低流動(dòng)資金占用、提高企業(yè)應(yīng)變能力的目的。

(2)技術(shù)信息分系統(tǒng)(TIS)技術(shù)信息分系統(tǒng)的核心是CAD／CAPP／CAM的3C一體化。

(3)制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(MAS)制造自動(dòng)化分系統(tǒng)是CIMS中信息流與物流的結(jié)合點(diǎn)，它接受能源、原材料、配套件和技術(shù)信息的輸入，完成制造工作，最后輸出合格產(chǎn)品。

(4)質(zhì)量信息分系統(tǒng)(QIS)主要進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量計(jì)劃、質(zhì)量檢測(cè)、質(zhì)量評(píng)價(jià)、質(zhì)量控制和質(zhì)量信息的綜合管理。

(5)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)(NES)主要實(shí)現(xiàn)各個(gè)工作站之間、各個(gè)分系統(tǒng)之間的相互通信，以實(shí)現(xiàn)信息的共享和集成。(6)數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)(DBS)存儲(chǔ)和管理企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中的各種信息和數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的準(zhǔn)確一致性、及時(shí)性、安全性、完整性、使用和維護(hù)的方便性。2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的組成(1)管理信息分系統(tǒng)(MIS)圖11-6CIMS組成圖圖11-6CIMS組成圖3.我國(guó)CIMS應(yīng)用概況從1989年至今，我國(guó)已有幾十家企業(yè)開(kāi)展了CIMS推廣應(yīng)用工作，這些企業(yè)覆蓋了多種類型的機(jī)械制造(包括單個(gè)、多品種、小批量、大批量等類型)、飛機(jī)、汽車、電子、家用電器、服裝、通信、石化、冶金、煤炭、化工等行業(yè)。如東風(fēng)汽車公司是一個(gè)大型企業(yè)，很難在整個(gè)公司實(shí)施CIMS時(shí)一步到位。因此他們首先在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的關(guān)鍵部位上開(kāi)展CIMS技術(shù)應(yīng)用，然后逐漸在公司內(nèi)延伸和擴(kuò)展CIMS應(yīng)用。這樣既解決了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的急需，又能從取得的經(jīng)濟(jì)效益中及時(shí)回收投資，為進(jìn)一步在整個(gè)企業(yè)逐步實(shí)施CIMS奠定了一定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。3.我國(guó)CIMS應(yīng)用概況從1989年至今，我四、智能制造系統(tǒng)(IMS)1.智能制造系統(tǒng)的提出基于以下幾個(gè)方面的原因而提出的IMS：一方面是制造信息的爆炸性的增長(zhǎng)，以及處理信息的工作量的猛增，這要求制造系統(tǒng)有更高的智能；另一方面是專業(yè)人材的缺乏和專門知識(shí)的短缺，嚴(yán)重制約了制造工業(yè)的發(fā)展，這就需要系統(tǒng)能儲(chǔ)存人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并能自主進(jìn)行思維活動(dòng)；第三是動(dòng)蕩不定的市場(chǎng)和激烈的競(jìng)爭(zhēng)要求制造企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中表現(xiàn)出更高的機(jī)敏性和智能；第四CIMS的實(shí)施和制造業(yè)的全球化的發(fā)展，遇到目前已形成的自動(dòng)化“孤島”的聯(lián)接和全局優(yōu)化問(wèn)題，以及各國(guó)、各地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)和人機(jī)接口的統(tǒng)一的問(wèn)題，而這些問(wèn)題的解決也有賴于智能制造的發(fā)展。四、智能制造系統(tǒng)(IMS)1.智能制造系統(tǒng)的提出圖11-7智能系統(tǒng)的組成圖圖11-7智能系統(tǒng)的組成圖2.智能制造的特征1)自組織能力。

2)自律能力。

3)靈境(VirtualReality)技術(shù)，也稱為幻真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)或虛擬制造技術(shù)，是IMS中新一代的人機(jī)界面技術(shù)。

4)自學(xué)習(xí)和自維護(hù)能力。

5)整個(gè)制造環(huán)境的智能集成。2.智能制造的特征1)自組織能力。

2)自律能力。

3)靈境3.智能制造的研究熱點(diǎn)1)無(wú)污染工業(yè)制造技術(shù)。

2)全球制造業(yè)的并行工程。

3)21世紀(jì)全球集成制造技術(shù)。

4)自律性制造系統(tǒng)。

5)快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)支持系統(tǒng)。

6)知識(shí)系統(tǒng)。3.智能制造的研究熱點(diǎn)1)無(wú)污染工業(yè)制造技術(shù)。

2)全球制造一般性定義：GT是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動(dòng)中有關(guān)事物的相似性，并充分利用它，即把相似的問(wèn)題分類成組，尋求解決這一組問(wèn)題的相對(duì)統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取得最佳效果。機(jī)械制造領(lǐng)域中定義：將多種零件（部件或產(chǎn)品）按其相似性分類成組，并以這些零件組（部件組或產(chǎn)品組）為基礎(chǔ)組織生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝和生產(chǎn)管理的合理化。

GT

被認(rèn)為是一種“制造哲理”—（ManufacturingPhilosophy），是現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)。一、成組技術(shù)(GT)第四節(jié)先進(jìn)制造技術(shù)、工藝和方法一般性定義：GT是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動(dòng)中有圖1-17成組技術(shù)基本原理產(chǎn)品部件零件零件組ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4將多種零件按其相似性分類成組，人為擴(kuò)大生產(chǎn)批量重復(fù)使用原則：◆資源重復(fù)使用，降低生產(chǎn)成本；

◆作業(yè)熟練程度增加，提高生產(chǎn)率。GT工作原理圖1-17成組技術(shù)基本原理產(chǎn)品部件零件零件組ABCA1AGT發(fā)展簡(jiǎn)況★

20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)院士Митрофанов

在其著作“成組工藝科學(xué)原理”中首次提出“成組技術(shù)”?！?/p>

20世紀(jì)60年代西歐研究GT形成高潮，代表人物首推阿亨工業(yè)大學(xué)

Opitz教授，他所領(lǐng)導(dǎo)的小組進(jìn)行了大量的調(diào)查研究工作，為成組技術(shù)提供了重要的理論依據(jù)?！?/p>

20世紀(jì)70年代，美國(guó)、日本接受成組技術(shù)，并迅速與計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)系在一起，使其得到更好的應(yīng)用?！?/p>

20世紀(jì)80、90年代，GT與各種新的制造方式相結(jié)合，成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)?！?/p>

GT發(fā)展過(guò)程：成組加工→成組工藝→成組技術(shù)→成組生產(chǎn)系統(tǒng)GT發(fā)展簡(jiǎn)況★20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)院士Митро我國(guó)GT發(fā)展簡(jiǎn)況★20世紀(jì)50末、60初學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，首先在紡織機(jī)械行業(yè)試點(diǎn)實(shí)行，有清華大學(xué)、西安交大等高校參與?！?0世紀(jì)60年代中期以后，由于文化大革命，國(guó)民經(jīng)濟(jì)陷入混亂狀態(tài)，GT無(wú)從談起?！?0世紀(jì)70末、80初，文革以后，自上而下推行，機(jī)械部推出4個(gè)試點(diǎn)單位，并組織制定了兩個(gè)編碼系統(tǒng)（JCBM-1，JLBM-1），對(duì)GT發(fā)展起到了推動(dòng)作用?！?0世紀(jì)80年代中期后，計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌，采用GT成為企業(yè)自發(fā)的行為。我國(guó)GT發(fā)展簡(jiǎn)況★20世紀(jì)50末、60初學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，首先在零件分類編碼系統(tǒng)基本概念——零件分類編碼系統(tǒng)是用字符（數(shù)字、字母或符號(hào)）對(duì)零件有關(guān)特征進(jìn)行描述和識(shí)別的一套特定的規(guī)則和依據(jù)。★

Opitz分類編碼系統(tǒng)（圖1-18，1-19，1-20）★

JLBM-1分類編碼系統(tǒng)（圖1-21）分類編碼系統(tǒng)簡(jiǎn)介特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便2）對(duì)零件形狀（特別是回轉(zhuǎn)類零件）描述較完善3）適用范圍較廣（設(shè)計(jì)、工藝、管理…）4）工藝信息反映不夠充分5）對(duì)非回轉(zhuǎn)類零件描述較粗糙零件分類編碼系統(tǒng)基本概念——零件分類編碼系統(tǒng)是用字符（數(shù)字圖1-18Opitz分類編碼系統(tǒng)0123456789RotationalNonrotationalDigit1PartclassL/D≤0.5MainshapeExternalshapeelementMainshapeRotationalmachining

Accuracy0.5<L/D<3L/D≥3WithdeviationL/D≤2WithdeviationL/D>2SpecialL/W≤3L/H≥4L/W>3L/W≤3L/H<4SpecialMainshapeMainshapeMainshapeOriginalofrawmaterialsmaterialDimensions6789InternalshapeelementMachiningofplanesurfacesOtherholesandteethMachiningofplanesurfacesOtherholesandteethMachiningofplanesurfacesOtherholesteeth&formingRotationalmachiningMainboreRotationalmachiningPlanesurfacemachiningAdditionalholesteeth&formingDigit2Digit3Digit4Digit5FormcodeSupplementarycodeDigit圖1-18Opitz分類編碼系統(tǒng)0123456789Digit1Digit2Digit3Digit4Digit5NonrotationalPartclass0123456789RotationalL/D≤0.50.5<L/D<3L/D≥3Smooth,noshapeelements0123456789ThreadExternalshape,ExternalshapeelementsnoshapeelementsOrsmoothFunctionalgrooveSteppedtobothendnoshapeelementsThreadFunctionalgrooveFunctionalconeOperatingthreadAllothersSteppedoneendSteppedoneendSmooth,noshapeelements0123456789ThreadInternalshape,InternalshapeelementsnoshapeelementsOrsmoothFunctionalgrooveSteppedbothendnoshapeelementsThreadFunctionalgrooveFunctionalconeOperatingthreadAllothersPlanesurfacemachining0123456789Surfaceplaneand/orcurvedinonedirection,externalNosurfacemachiningExternalplanesurfacerelatedbygraduationaroundcircleExternalgrooveand/orslotExternalspline(polygon)Externalplanesurfaceand/orslot,externalsplineInternalplanesurfaceand/orslotInternalspline(polygon)Internal/externalpolygon,grooveand/orslotAllothersAuxiliaryholesandgearteethNoauxiliaryholeAxial,notonpitchcirclediameter0123567894Axial,onpitchcirclediameterNogearteethWithgearteethRadial,notonpitchcirclediameterAxial/radial,and/orotherdirectionAxial/radial,onPCDand/orotherdirectionAllothersSpurgearteethBevelgearteethOthergearteeth圖1-19Opitz分類編碼系統(tǒng)回轉(zhuǎn)體零件形狀碼Digit1Digit2Digit3Digit4Digit5圖1-20Opitz分類編碼系統(tǒng)輔助碼（6～9位）Steel,Heattreatment0123456789012345678901234567890123456789Diameter(Length)MaterialAccuracyOriginalshapeofrawmaterial≤2020～5050～100100～160160～250250～400400～600600～10001000～2000＞2000NodularironAlloysteel(Heattreatment)NonferrousmetalLightalloyAllothersCastironPipeMachinedworkpieceCastingandforgingsL,U,Tetc.sectionsteelBar(heatrolling)Bar(coldrollingordrawing)△,□,etc.barSheetStickplateWeldmentUndefined23452+32+42+53+42+3+4+5Digit6Digit8Digit9Digit7AlloysteelSteelSteel圖1-20Opitz分類編碼系統(tǒng)輔助碼（6～9位）St名稱類別粗分類0123456789回轉(zhuǎn)類零件非回轉(zhuǎn)類零件輪盤類環(huán)套類銷桿軸齒輪類異形件專用件桿條類板塊類座架類箱體類名稱類別細(xì)分類0123456789盤蓋防護(hù)蓋法蘭盤帶輪手輪離合器分度盤滾輪活塞其它回轉(zhuǎn)類零件的形狀及加工碼外部形狀加工基本形狀功能要素內(nèi)部形狀加工基本形狀功能要素平面曲面加工外平面內(nèi)平面輔助孔成形刻線輔助碼材料毛坯原始形狀熱處理主要尺寸精度直徑或?qū)挾乳L(zhǎng)度非回轉(zhuǎn)類零件形狀及加工碼圖1-219JLBM-1分類編碼系統(tǒng)名稱類別粗分類0123456789非輪盤類環(huán)套類銷桿軸齒輪類圖1-22壓蓋零件編碼（001021103050736)φ240

700.80.8其余3.2圖1-22壓蓋零件編碼（001021103050736)1）綜合零件法

——

★

綜合零件包含了零件組內(nèi)所有零件的結(jié)構(gòu)要素，它可以是一個(gè)實(shí)際零件，但更多情況是一個(gè)假想零件。

★

按綜合零件編制工藝規(guī)程，則該工藝規(guī)程包含了零件組內(nèi)所有零件的工藝內(nèi)容。★

綜合零件法多用于回轉(zhuǎn)體零件的成組工藝過(guò)程設(shè)計(jì)。成組工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

2）綜合路線法——

★

將零件組內(nèi)所有零件的工藝內(nèi)容綜合在一起，形成成組工藝。

★多用于非回轉(zhuǎn)體零件的成組工藝過(guò)程設(shè)計(jì)。1）綜合零件法——★按綜合零件編制工藝規(guī)程，則該精良生產(chǎn)（LeanProduction——LP）

MIT國(guó)際汽車項(xiàng)目組的JamesWomack

等三名經(jīng)理在“TheMachineThatChangedtheWorld”一書中，對(duì)日本豐田汽車公司生產(chǎn)方式的描述。

MP（MassProduction）是舊時(shí)代工業(yè)化的象征——代表了高效率、低成本、高質(zhì)量。

LP是新時(shí)代工業(yè)化的標(biāo)志——只需一半人的努力，一半生產(chǎn)空間，一半投資，一半設(shè)計(jì)、工藝編制時(shí)間，一半開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)間和少的多的庫(kù)存。LP的精髓在于“Lean”——“沒(méi)有冗余”“精打細(xì)算”，沒(méi)有一個(gè)多余的人，沒(méi)有一樣多余的東西，沒(méi)有一點(diǎn)多余的時(shí)間；崗位設(shè)置必須是增值的，不增值崗位一律撤除；工人要求是多面手，可以互相頂替。二、精益生產(chǎn)(LP)精良生產(chǎn)（LeanProduction——LP）M豐田公司精良生產(chǎn)要點(diǎn)

組織管理權(quán)力下放，以TeamWork形式分段負(fù)責(zé)，把大量工作責(zé)任轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)線工人身上，建立一個(gè)能夠迅速追查出全部缺陷并找出其最終原因的檢測(cè)系統(tǒng)。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)負(fù)責(zé)人的權(quán)力與責(zé)任，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織多個(gè)TeamWork

并行工作。

市場(chǎng)用戶

“需求驅(qū)動(dòng)”與“主動(dòng)銷售”；貫徹全面質(zhì)量管理（TQC），使顧客完全滿意（TCS）。

與協(xié)作廠關(guān)系“利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)”。豐田公司精良生產(chǎn)要點(diǎn)組織管理

準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)（JustInTime——JIT）準(zhǔn)時(shí)制的核心及時(shí)和準(zhǔn)確。在制造過(guò)程中，要求按正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)，提供正確數(shù)量的合格物品，以期達(dá)到接近零庫(kù)存、無(wú)缺陷和低成本的目標(biāo)。

基本做法1）每月公司根據(jù)市場(chǎng)情況和用戶訂貨，按型號(hào)和規(guī)格擬定本月生產(chǎn)各種汽車的數(shù)量，經(jīng)審查后下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)。2）工廠的裝配車間將月生產(chǎn)汽車任務(wù)除以本月有效工作日，得出日平均產(chǎn)量，據(jù)此按日安排生產(chǎn)。3）裝配車間開(kāi)始生產(chǎn)后，按后序向前序提取零部件的規(guī)定，把生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)部分有機(jī)地組織起來(lái)。4）寧肯中斷生產(chǎn)，也不積壓儲(chǔ)備。

準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)（JustInTime——JIT）準(zhǔn)時(shí)制的

“看板”（Canban）管理出發(fā)點(diǎn)——后序驅(qū)動(dòng)示意圖圖1-36“看板”管理n乙n工序n-1乙n-1工序n甲n-1甲n-1工序n工序1取貨3a3b52467a7b傳件看板生產(chǎn)看板◎

JIT

要求：嚴(yán)格管理；各環(huán)節(jié)、各工序均處于良好運(yùn)行狀態(tài)；人員素質(zhì)高，多面手，且處于高度緊張狀態(tài)。“看板”（Canban）管理出發(fā)點(diǎn)——后序驅(qū)動(dòng)圖1-36表1-5LP與MP比較比較項(xiàng)目大量生產(chǎn)精良生產(chǎn)追求目標(biāo)高效率、高質(zhì)量、低成本完善生產(chǎn)，消除一切浪費(fèi)工作方式專業(yè)分工，相互封閉責(zé)、權(quán)、利統(tǒng)一的工作小組，協(xié)同工作，團(tuán)隊(duì)精神組織管理寶塔式，組織機(jī)構(gòu)龐大權(quán)利下放，扁平式組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)品特征標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品面向用戶的多樣化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式串行模式并行模式生產(chǎn)特征大批量、高效率生產(chǎn)變批量、柔性化生產(chǎn)供貨方式大庫(kù)存緩沖JIT方式，接近0庫(kù)存質(zhì)量保證靠機(jī)床設(shè)備，事后把關(guān)靠生產(chǎn)人員保證，追求零缺陷雇員關(guān)系雇傭關(guān)系，合同約束終身雇用，風(fēng)雨同舟用戶關(guān)系靠產(chǎn)品質(zhì)量、成本取勝用戶滿意，需求驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)銷售供應(yīng)商合同關(guān)系，短期行為長(zhǎng)期合作，利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)表1-5LP與MP比較比較項(xiàng)目大量生敏捷制造（AgileManufacturing——AM）20世紀(jì)70～80年代，美國(guó)由于政策導(dǎo)向失誤，使制造業(yè)眾多產(chǎn)品在世界市場(chǎng)所占份額不斷下降，美國(guó)在制造領(lǐng)域的霸主地位逐漸喪失。為了恢復(fù)美國(guó)制造業(yè)在世界上的領(lǐng)導(dǎo)地位，20世紀(jì)80年代末美國(guó)國(guó)會(huì)指示國(guó)防部擬定一個(gè)制造技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，要求同時(shí)體現(xiàn)美國(guó)國(guó)防工業(yè)與民品工業(yè)的共同利益，并要求加強(qiáng)政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的合作。在此背景下，美國(guó)國(guó)防部委托Lehigh大學(xué)與GM等大公司一起研究制定一個(gè)振興美國(guó)制造業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，最終于1991年完成了“21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”報(bào)告。在此報(bào)告中提出了“敏捷制造”的概念。

三、敏捷制造(AM)敏捷制造（AgileManufacturing——AM

敏捷制造的特征

敏捷制造蘊(yùn)涵著許多不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的哲理和思想，主要表現(xiàn)在：

◎

需求響應(yīng)的快捷性

主要指快速響應(yīng)市場(chǎng)需求（包括當(dāng)前需求和可預(yù)知未來(lái)需求）的能力。

◎

制造資源的集成性

不僅指企業(yè)內(nèi)部的資源共享與信息集成，還指友好企業(yè)之間的資源共享與信息集成。

◎

組織形式的動(dòng)態(tài)性

為實(shí)現(xiàn)某一個(gè)市場(chǎng)機(jī)會(huì)，將擁有實(shí)現(xiàn)該機(jī)會(huì)所需資源的若干企業(yè)組成一個(gè)動(dòng)態(tài)組織，它隨任務(wù)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并隨任務(wù)的結(jié)束而結(jié)束。

敏捷制造的特征敏捷制造蘊(yùn)涵著許多不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的哲理敏捷制造工作原理

動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)企業(yè)K+1企業(yè)K+2企業(yè)N協(xié)調(diào)信息服務(wù)企業(yè)1企業(yè)2企業(yè)K…企業(yè)3企業(yè)4…圖1-37“虛擬制造”環(huán)境與虛擬企業(yè)

企業(yè)1借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造由多個(gè)企業(yè)參加的“虛擬制造”環(huán)境；以競(jìng)爭(zhēng)合作為原則，動(dòng)態(tài)選擇合作伙伴，組成面向任務(wù)的虛擬公司，進(jìn)行快速和最佳化生產(chǎn)。企業(yè)3企業(yè)K企業(yè)K+2敏捷制造工作原理動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)企業(yè)企業(yè)企業(yè)協(xié)調(diào)信息企業(yè)

客戶供應(yīng)商企業(yè)1設(shè)計(jì)計(jì)劃銷售單元1單元n單元2企業(yè)n企業(yè)2Internet（Intranet）圖1-38虛擬企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)客戶供應(yīng)商企業(yè)1設(shè)計(jì)計(jì)劃銷售單元1單元n單元2企業(yè)n企表1-6AM與LP比較精良生產(chǎn)敏捷制造充分利用和增強(qiáng)大批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)采用大量定制生產(chǎn)方式追求零缺陷，使用戶完全滿意整個(gè)產(chǎn)品壽命周期用戶滿意變批量、柔性生產(chǎn)模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模塊化制造系統(tǒng)注重技術(shù)與操作，實(shí)行連續(xù)改進(jìn)注重組織與人員，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重組終身聘用、工齡工資基于信任的雇傭關(guān)系，“社會(huì)合同”多功能小組，協(xié)同工作基于任務(wù)的組織與管理，多學(xué)科項(xiàng)目組工廠級(jí)范圍涵蓋整個(gè)企業(yè)范圍，并擴(kuò)展到企業(yè)之間與供應(yīng)商利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)競(jìng)爭(zhēng)、合作策略，組建虛擬公司資源有效利用，消除冗余在連續(xù)和不可預(yù)測(cè)變化的環(huán)境下發(fā)展準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)準(zhǔn)時(shí)信息系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)制造平穩(wěn)進(jìn)度計(jì)劃,小批量,“零”庫(kù)存承認(rèn)并快速響應(yīng)市場(chǎng)變化表1-6AM與LP比較并行工程（

ConcurrentEngineering——CE）定義1988年，美國(guó)國(guó)防部防衛(wèi)分析研究所（IDA）發(fā)表R338

報(bào)告：

并行工程（CE）是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開(kāi)發(fā)者從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品全生命周期（從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢）中所有的因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度與用戶需求。注：支持過(guò)程——包括對(duì)制造過(guò)程的支持（原材料的獲取,中間產(chǎn)品的庫(kù)存，工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，生產(chǎn)計(jì)劃制定…）和使用過(guò)程的支持（產(chǎn)品銷售，使用維護(hù)，售后服務(wù)，產(chǎn)品報(bào)廢后的處理…）四、并行工程(CE)并行工程（ConcurrentEngineering

CE與CIM的目標(biāo)都是為了贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，著眼點(diǎn)均為“TQCSE”。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，“TQCSE”五要素中“T”變的越來(lái)越重要，減小新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期成為“TQCSE”的“瓶頸”。

CIM著眼于信息集成與信息共享，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)將自動(dòng)化孤島集成起來(lái)。但生產(chǎn)過(guò)程的組織結(jié)構(gòu)與管理仍是傳統(tǒng)的，獨(dú)立、順序進(jìn)行。生產(chǎn)管理者在信息集成的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程有清楚的了解，從而可以進(jìn)行有效的控制，并最終在

TQCSE

上取得成功。CE與CIM具有相同的背景CE與CIM的目標(biāo)都是為了贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，著眼點(diǎn)均為“圖1-33順序方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的弊端產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃加工裝配市場(chǎng)需求無(wú)法加工裝配困難◆當(dāng)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成為贏得競(jìng)爭(zhēng)的主要手段后，單純集成已不夠。按順序方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品常需要多次反復(fù)，不僅延誤了時(shí)間，而且在資金上也造成巨大浪費(fèi)。圖1-33順序方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的弊端產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃加工裝配圖1-34串行與并行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品a）串行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品b）并行方法順序方法與并行方法（圖1-34）圖1-34串行與并行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品◆

CE依賴于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中各學(xué)科、各職能部門人員相互合作，相互信任和共享信息，通過(guò)彼此間有效地通訊和交流，盡早考慮產(chǎn)品全生命周期中的各種因素，盡早發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，以達(dá)到各項(xiàng)工作協(xié)調(diào)一致?！?/p>

CE方法有別于傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)“分工”的管理方式，是一種在更深層次上的集成（人、技術(shù)、管理的集成；產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過(guò)程設(shè)計(jì)的集成）?！?/p>

CE的核心是產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（加工工藝、裝配、檢測(cè)、質(zhì)量控制、銷售、售后服務(wù)…）設(shè)計(jì)的集成。CE基本方法與效益◆

CE效益——縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期40～60%；提高設(shè)計(jì)質(zhì)量（早期生產(chǎn)中工程變更次數(shù)減小一半以上，產(chǎn)品報(bào)廢及反復(fù)工作減小75%）；制造成本下降30～40%◆CE依賴于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中各學(xué)科、各職能部門人員相互合作，相互◆據(jù)統(tǒng)計(jì)，新產(chǎn)品提案中只有約6.5％能夠制造出產(chǎn)品，其中能夠商品化的比例不到15％，商品化產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后又有將近半數(shù)未能獲得成功。

◆原因：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)影響產(chǎn)品的多種因素考慮不周全，或不充分和不深入，面向“X”設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。

◆產(chǎn)品設(shè)計(jì)在產(chǎn)品壽命循環(huán)中占有重要的地位，它決定了產(chǎn)品制造成本的70～80％。

面向X的設(shè)計(jì)◆面向“X”的設(shè)計(jì)最初是以DFM（面向加工的設(shè)計(jì)）和DFA（面向裝配的設(shè)計(jì)）的形式出現(xiàn)，進(jìn)一步發(fā)展，便形成了DFX（面向“X”的設(shè)計(jì)）。

◆

X可以指經(jīng)營(yíng)、銷售、加工、裝配、檢驗(yàn)、使用、維護(hù)、質(zhì)量、成本等?！魮?jù)統(tǒng)計(jì)，新產(chǎn)品提案中只有約6.5％能夠制造出產(chǎn)品，其中能表1-4便于加工和裝配的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)規(guī)則包含內(nèi)容效益減少零件數(shù)量使產(chǎn)品或部件包含盡可能少的零件減小裝配工作量，降低在制品庫(kù)存，便于管理，提高可靠性，易于維護(hù)使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件采用成組技術(shù)，建立生產(chǎn)單元減小設(shè)計(jì)、制造時(shí)間，降低設(shè)計(jì)制造成本，易于保證質(zhì)量，易于維護(hù)模塊化設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，每個(gè)模塊包含的零件數(shù)不宜過(guò)多減小最終產(chǎn)品裝配時(shí)間，減小庫(kù)存，縮短交貨期，易于保證質(zhì)量，易于維護(hù)裝配結(jié)構(gòu)工藝性所有零件從一個(gè)方向進(jìn)行裝配盡量在垂直方向進(jìn)行裝配減少裝配工作面在外部進(jìn)行裝配零件進(jìn)入端設(shè)計(jì)倒角和錐度避免錯(cuò)誤裝配減少裝配工作量，便于裝配，易于保證裝配質(zhì)量，降低裝配成本，易于維護(hù)表1-4便于加工和裝配的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)規(guī)則包含內(nèi)容效益減少零表1-4便于加工和裝配的設(shè)計(jì)規(guī)則（續(xù)）設(shè)計(jì)規(guī)則包含內(nèi)容效益減少螺紋連接盡量少用螺紋連接采用卡扣、粘接等快速連接方法減少裝配工作量，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)多功能零件如緊固件和密封件合二而一減少裝配工作量減少調(diào)整環(huán)節(jié)盡量減少裝配時(shí)的調(diào)整環(huán)節(jié)減少裝配工作量，便于裝配少用柔性零件盡量少用橡膠件、皮帶、電纜等在裝配中難于處理的柔性零件減少裝配工作量，便于裝配加工結(jié)構(gòu)工藝性采用凈成形和近凈成形技術(shù)零件結(jié)構(gòu)、形狀盡量簡(jiǎn)單，便于加工減少加工面選用便于加工的材料制定合理的精度和表面粗糙度要求對(duì)規(guī)定的要求可以方便地進(jìn)行檢驗(yàn)避免零件上出現(xiàn)不必要的特征充分考慮企業(yè)的加工能力減少機(jī)械加工工作量，便于加工，便于檢驗(yàn)，降低加工成本，減少外協(xié)加工表1-4便于加工和裝配的設(shè)計(jì)規(guī)則（續(xù)）設(shè)計(jì)規(guī)則包含內(nèi)容效益圖1-35

零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例a）b）c）d）圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例a）圖1-35

零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）e）f）g）h）i）j）圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）e）圖1-35

零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）k）l）m）n）o）p）圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）k）圖1-35

零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）q）r）s）t）u）v）圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）q）圖1-35

零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）w）x）y）z）圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）w）快速成形工藝方法(1)立體印刷(SL—StereoLithography)SL快速成形技術(shù)最早是由美國(guó)3DSystem公司開(kāi)發(fā)的，它的工作原理為：如圖11-13所示，由一個(gè)掃描激光頭，發(fā)出紫外激光束在液態(tài)紫外光敏樹(shù)脂的表層進(jìn)行掃描，掃描的軌跡及激光有無(wú)均由計(jì)算機(jī)控制，液態(tài)樹(shù)脂表層受光束照射的那些點(diǎn)發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)。

(2)分層實(shí)體制造(LOM—LaminatedObjectManufacturing)LOM快速成形技術(shù)最早是由美國(guó)Helisys公司開(kāi)發(fā)的。

(3)選擇性激光燒結(jié)(SLS—SelectiveLaserSintering)SLS技術(shù)最早由美國(guó)得克薩斯大學(xué)開(kāi)發(fā)，并由DTM公司將其推向市場(chǎng)。

(4)熔融沉積成形(FDM—FusedDepositionModeling)熔融沉積成形FDM工藝由美國(guó)學(xué)者Dr.ScottCrump于1988年研制成功。五、快速成形技術(shù)(RPM)快速成形工藝方法(1)立體印刷(SL—StereoLith圖11-12快速成形原理框圖圖11-12快速成形原理框圖圖11-13SL工藝方法原理圖

1—激光束2—掃描鏡3—z軸

升降方向4—樹(shù)脂槽5—升降

臺(tái)6—光敏樹(shù)脂7—零件圖11-13SL工藝方法原理圖

1—激光束2—掃描鏡3圖11-14LOM法原理圖

1—x-y掃描系統(tǒng)2—光路系統(tǒng)

3—C激光器4—熱壓滾筒5—原

料片6—原料回收、供應(yīng)卷7—工作

平臺(tái)8—外形及剖面線9—零件原形圖11-14LOM法原理圖

1—x-y掃描系統(tǒng)2—光路系圖11-15SLS法原理圖

1—掃描鏡2—透鏡3—C激光器

4—平整輥5—零件原形6—激光束圖11-15SLS法原理圖

1—掃描鏡2—透鏡3—C圖11-16FDM法原理圖

1—加熱裝置2—料絲3—z向

運(yùn)動(dòng)4—x-y聯(lián)動(dòng)5—零件原形圖11-16FDM法原理圖

1—加熱裝置2—料絲3—z第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介第一節(jié)制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)

第二節(jié)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)

第三節(jié)自動(dòng)化制造系統(tǒng)

第四節(jié)先進(jìn)制造技術(shù)、工藝和方法第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介第一節(jié)制造自動(dòng)化第一節(jié)制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)一、發(fā)展過(guò)程自從18世紀(jì)中葉瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)以來(lái)，制造自動(dòng)化技術(shù)就隨機(jī)械化的發(fā)展而得到迅猛發(fā)展，從其發(fā)展過(guò)程來(lái)看，可以分為五個(gè)階段：第一階段：剛性自動(dòng)化，包括自動(dòng)單機(jī)和剛性自動(dòng)線。該階段在20世紀(jì)40～50年代已相當(dāng)成熟。應(yīng)用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝方法，采用專用機(jī)床和組合機(jī)床、自動(dòng)化單機(jī)或自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行大批量生產(chǎn)。如1870年美國(guó)發(fā)明了自動(dòng)制造螺釘?shù)臋C(jī)器，繼而于1895年發(fā)明多軸自動(dòng)車床，是典型的單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)。1924年第一條采用流水作業(yè)的機(jī)械加工自動(dòng)線出現(xiàn)在英國(guó)的Morris汽車公司，1935年前蘇聯(lián)成功地研制出第一條汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體加工自動(dòng)線。這兩條自動(dòng)線的出現(xiàn)，使得自動(dòng)化制造技術(shù)由單機(jī)自動(dòng)化轉(zhuǎn)向了自動(dòng)化系統(tǒng)。在第二次世界大戰(zhàn)前后，美國(guó)福特汽車公司采用自動(dòng)化生產(chǎn)線，使汽車生產(chǎn)率成倍提高，生產(chǎn)成本大幅度降低，汽車的質(zhì)量明顯改善。隨后，自動(dòng)化制造技術(shù)和自動(dòng)化制造系統(tǒng)得到迅速的普及。雖然當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化制造系統(tǒng)僅應(yīng)用于像汽車這樣的大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，但它對(duì)人類社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展卻起到了巨大的推動(dòng)作用。1946年，前蘇聯(lián)又提出了成組生產(chǎn)工藝的思想，其對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)的發(fā)展具有十分重大的意義。至今，成組技術(shù)仍然是自動(dòng)化制造系統(tǒng)賴以生存和發(fā)展的主要技術(shù)基礎(chǔ)之一。第一節(jié)制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)一、發(fā)展過(guò)程自從18二、發(fā)展趨勢(shì)1.制造全球化1)市場(chǎng)的國(guó)際化，產(chǎn)品銷售的全球網(wǎng)絡(luò)正在形成。

2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的國(guó)際合作。

3)產(chǎn)品制造的跨國(guó)化。

4)制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)的重組與集成，如動(dòng)態(tài)聯(lián)盟公司。

5)制造資源的跨地區(qū)、跨國(guó)家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用。

6)全球制造的體系結(jié)構(gòu)將會(huì)形成。二、發(fā)展趨勢(shì)1.制造全球化1)市場(chǎng)的國(guó)際化，產(chǎn)品銷售的全球2.制造敏捷化1)柔性。

2)重構(gòu)能力。

3)快速化的集成制造工藝。2.制造敏捷化1)柔性。

2)重構(gòu)能力。

3)快速化的集成3.制造網(wǎng)絡(luò)化1)制造環(huán)境內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的集成。

2)制造環(huán)境與整個(gè)制造企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)中各子系統(tǒng)的集成。

3)企業(yè)與企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的資源共享、組合與優(yōu)化利用。

4)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)異地制造。3.制造網(wǎng)絡(luò)化1)制造環(huán)境內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的集成第二節(jié)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)一、概述

CAM，它起到一個(gè)連接CAD與CAM的橋梁作用。來(lái)自CAD的幾何和技術(shù)要求的數(shù)據(jù)在CAPP完成加工處理，成為指導(dǎo)生產(chǎn)加工的制造數(shù)據(jù)。因此，CAD的結(jié)果能否有效、充分地在生產(chǎn)中予以應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床與加工中心能否充分發(fā)揮其最大作用，CAD與CAM能否真正實(shí)現(xiàn)集成，CAPP技術(shù)是關(guān)鍵，并且受到愈來(lái)愈廣泛的重視。第二節(jié)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)一、概述二、CAPP系統(tǒng)的功能

一個(gè)CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：①檢索標(biāo)準(zhǔn)工藝文件；②選擇加工方法；③工序安排；④選擇機(jī)床、刀具、量具、夾具、輔具等；⑤選擇裝夾方式、裝夾表面和定位基準(zhǔn)；⑥優(yōu)化選擇切削用量；⑦計(jì)算加工時(shí)間和加工費(fèi)用；⑧確定工序尺寸和公差；⑨選擇毛坯；⑩繪制工序圖及編寫工序卡。有的CAPP系統(tǒng)還具有計(jì)算刀具軌跡、自動(dòng)進(jìn)行NC編程和進(jìn)行加工過(guò)程模擬的功能。二、CAPP系統(tǒng)的功能

一個(gè)CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：①檢三、CAPP系統(tǒng)的分類(1)派生法派生法是一種建立在成組技術(shù)基礎(chǔ)上的CAPP系統(tǒng)。

(2)創(chuàng)成法與派生法CAPP系統(tǒng)不同之處，在于創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)中沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，只有一個(gè)收集有大量工藝數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)和一個(gè)機(jī)械加工工藝專家系統(tǒng)。

(3)半創(chuàng)成法從原理上看，半創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)是派生法和創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)二者的綜合。

(4)智能CAPP系統(tǒng)。三、CAPP系統(tǒng)的分類(1)派生法工作原理：利用零件相似性檢索現(xiàn)有工藝的一種軟件系統(tǒng)。要求先對(duì)零件編碼，根據(jù)編碼確定所屬零件族，調(diào)用該族零件標(biāo)準(zhǔn)工藝，經(jīng)過(guò)編輯修改，最終獲得零件工藝規(guī)程。派生式CAPP工作原理四、派生法CAPP系統(tǒng)派四、派生法CAPP系統(tǒng)零件族特征矩陣庫(kù)零件族特征矩陣庫(kù)派生式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程

1)根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)與生產(chǎn)情況，確定編碼系統(tǒng)；

2)進(jìn)行零件編碼；

3)對(duì)零件分類，形成若干零件族，建立零件族特征矩陣庫(kù)；

4)對(duì)各零件族構(gòu)造“典型零件”；

5)編制“典型零件”標(biāo)準(zhǔn)工藝和相應(yīng)的工序內(nèi)容；

6)建立工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)常用工藝數(shù)據(jù)和規(guī)范；

7)編制系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)各功能模塊。派生式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程派生式CAPP特點(diǎn)

1)以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，理論上比較成熟；

2)應(yīng)用范圍比較廣泛，有較好的實(shí)用性；

3)適用于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的零件，尤其回轉(zhuǎn)類零件；

4)繼承企業(yè)較成熟的傳統(tǒng)工藝，但系統(tǒng)柔性度較差；

5)對(duì)于相似性較差的復(fù)雜零件，難以編碼描述。派生式CAPP特點(diǎn)派生式CAPP舉例CAM－I派生式CAPP系統(tǒng)工作流程（美國(guó)計(jì)算機(jī)輔助制造公司）派生式CAPP舉例CAM－I派生式CAPP系統(tǒng)工作流程工作原理：根據(jù)零件模型和工藝信息，應(yīng)用決策邏輯，模擬工藝人員決策過(guò)程，自動(dòng)創(chuàng)成加工工藝規(guī)程，完成機(jī)床刀具選擇和工藝過(guò)程優(yōu)化。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)工作原理五、創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)工作原理：根據(jù)零件模型和工藝信息，應(yīng)用決策邏輯，模擬工藝人零件信息描述(1)型面描述法這種描述方法將零件看成由若干種基本型面按一定方式組合而成，而每種型面都可用一組特征參數(shù)來(lái)表示，型面類別及它的特征參數(shù)及型面間的相互關(guān)系可用代碼表示。

(2)元素描述法元素描述法把零件看成是由若干種基本幾何體，如圓錐體、圓柱體、六面體、圓環(huán)體及球體等，按一定位置關(guān)系組合而成。

(3)從CAD數(shù)據(jù)庫(kù)采集零件信息這種方法是利用中間接口或其他的傳輸方式，將零件的設(shè)計(jì)信息直接由CAD數(shù)據(jù)庫(kù)傳給CAPP系統(tǒng)，用以進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。零件信息描述(1)型面描述法創(chuàng)成式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程

1)確定系統(tǒng)對(duì)象范圍，是針對(duì)回轉(zhuǎn)體零件還是非回轉(zhuǎn)體零件；

2)確定零件描述方法，是型面單元描述還是體素組合語(yǔ)言描述；

3)確定和建立工藝決策模型，用決策表還是決策樹(shù)；

4)建立加工資源數(shù)據(jù)庫(kù)，包括機(jī)床、夾具、刀具、切削用量等；

5)設(shè)計(jì)系統(tǒng)主控模塊、人機(jī)接口模塊、工藝文件生成和輸出模塊。創(chuàng)成式CAPP特點(diǎn)

1)通過(guò)邏輯推理，自動(dòng)決策生成零件工藝規(guī)程，無(wú)需人為干預(yù)；

2)具有較高的柔性，適應(yīng)范圍廣；

3)便于與CAD和CAM系統(tǒng)的集成；

4)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較為困難，目前只能處理特定環(huán)境下的特定零件。創(chuàng)成式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程SIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：由制造資源模塊、零件特征定義模塊、工藝決策以及主控模塊組成，其中工藝決策模塊是系統(tǒng)核心，零件信息是決策對(duì)象，制造資源信息是決策約束。創(chuàng)成式CAPP舉例（上海交大SIP系統(tǒng)）SIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：由制造資源模塊、零件特征定義模塊、工藝決制造資源的構(gòu)成車間層資源

包括粗加工、精加工、熱處理、裝配等生產(chǎn)車間。設(shè)備層資源

包括不同的機(jī)床和工藝裝備。

知識(shí)層資源

包括決策規(guī)則、切削參數(shù)、加工余量和工時(shí)定額等工藝數(shù)據(jù)。制造資源的構(gòu)成車間層資源包括粗加工、精加工、熱處理、裝工藝決策知識(shí)的表示決策表決策樹(shù)工藝決策知識(shí)的表示決策表決策樹(shù)第十一章自動(dòng)化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介課件數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床。計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）：采用存儲(chǔ)程序的專用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能，則稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。加工中心（MC）：具有刀庫(kù)、自動(dòng)換刀裝置并能對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。1.數(shù)控加工概念

(一)數(shù)控加工(NC)一、數(shù)控加工(NC)和加工中心(MC)第三節(jié)自動(dòng)化制造系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及加工