機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)概論

概論機(jī)械制造系統(tǒng)三個(gè)特性——三個(gè)角度的定義。在結(jié)構(gòu)方面：制造過程所涉及的硬件（包括人員、設(shè)備、物料流、各種輔助裝置等）及相關(guān)軟件（包括制造理論、制造技術(shù)和制造信息等）組成一個(gè)統(tǒng)一整體。

——在功能方面：將制造資源（原材料、能源、勞動(dòng)力等）轉(zhuǎn)變?yōu)槌善坊虬氤善返妮斎胼敵鱿到y(tǒng)。

——在過程方面：涵蓋制造生產(chǎn)的運(yùn)行過程，包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝編制、制造實(shí)施、檢驗(yàn)出廠、產(chǎn)品銷售等多個(gè)環(huán)節(jié)的制造全過程。一、基本概念機(jī)械制造系統(tǒng)的具體形象是什么？機(jī)械制造系統(tǒng)的組成圖一臺(tái)正在制造產(chǎn)品的機(jī)床、生產(chǎn)線、車間、整個(gè)工廠都可看成不同層次的制造系統(tǒng)，從系統(tǒng)的含義它們并沒有多少差別，都是由加工過程（物料流）、加工與管理等信息（信息流）和能量的消耗及其流程（能量流）組成的綜合系統(tǒng)。

自動(dòng)化，它是指設(shè)計(jì)一種控制設(shè)備來取代人力操作機(jī)械的動(dòng)作，以達(dá)到各種機(jī)械自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行的目的。機(jī)械化與自動(dòng)化的區(qū)別？機(jī)械化——執(zhí)行制造過程的基本動(dòng)作由機(jī)械完成。機(jī)械由人操作控制。自動(dòng)化——操作控制機(jī)械的動(dòng)作也是由機(jī)器完成。工序自動(dòng)化工藝過程自動(dòng)化制造過程自動(dòng)化自動(dòng)化車間自動(dòng)化工廠工序中所有基本動(dòng)作都機(jī)械化了，輔助動(dòng)作都自動(dòng)化了，工人對這一工序作總操縱和監(jiān)督工序都自動(dòng)化并有機(jī)相連；工人只對整個(gè)工藝過程作總操縱和監(jiān)督工藝過程自動(dòng)化并自動(dòng)有機(jī)聯(lián)系在一起，從原材料到最終成品都不需要人工干涉。機(jī)械制造自動(dòng)化的主要內(nèi)容

機(jī)械制造過程中的自動(dòng)化技術(shù)包括：

1）機(jī)械加工自動(dòng)化技術(shù)包含上下料自動(dòng)化技術(shù)、裝卡自動(dòng)化技術(shù)、換刀自動(dòng)化技術(shù)、加工自動(dòng)化技術(shù)和零件檢驗(yàn)自動(dòng)化技術(shù)等。2）

物料儲(chǔ)運(yùn)過程自動(dòng)化技術(shù)包含工件儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化技術(shù)、刀具儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化技術(shù)和其他物料儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化技術(shù)等。3）裝配自動(dòng)化技術(shù)包含零部件供應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)和裝配過程自動(dòng)化技術(shù)等。4）質(zhì)量控制自動(dòng)化技術(shù)包含零件檢測自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)品檢測自動(dòng)化技術(shù)和刀具檢測自動(dòng)化技術(shù)等。機(jī)械制造自動(dòng)化就是在機(jī)械制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造全過程的自動(dòng)進(jìn)行。毛坯制備、熱處理、物料運(yùn)輸、機(jī)械加工、裝配、輔助過程、質(zhì)量控制、系統(tǒng)控制等機(jī)械制造自動(dòng)化的作用1.縮短生產(chǎn)周期2.提高生產(chǎn)率3．提高產(chǎn)品質(zhì)量4．提高經(jīng)濟(jì)效益5．降低勞動(dòng)強(qiáng)度6．提高勞動(dòng)者素質(zhì)7．有利于產(chǎn)品更新8．帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展生產(chǎn)方面人方面技術(shù)方面二、制造自動(dòng)化的類型1.加工系統(tǒng)即能完成工件的切削加工、排屑、清洗和測量的自動(dòng)化設(shè)備與裝置；2.工件支撐系統(tǒng)即能完成工件輸送、搬運(yùn)以及存儲(chǔ)功能的工件供給裝置；3.刀具支撐系統(tǒng)即包括刀具的裝配、輸送、交換和存儲(chǔ)裝置以及刀具的預(yù)調(diào)和管理系統(tǒng)；4.控制與管理系統(tǒng)即對制造過程的監(jiān)控、檢測、協(xié)調(diào)與管理。機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成信息流1.按制造過程分類毛坯制備過程自動(dòng)化、熱處理過程自動(dòng)化、儲(chǔ)運(yùn)過程自動(dòng)化、機(jī)械加工過程自動(dòng)化、裝配過程自動(dòng)化、輔助過程自動(dòng)化、質(zhì)量檢測過程自動(dòng)化和系統(tǒng)控制過程自動(dòng)化。2.按設(shè)備分類

局部動(dòng)作自動(dòng)化、單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化、剛性綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)。3.按控制方式分類

機(jī)械控制自動(dòng)化、機(jī)電液控制自動(dòng)化、數(shù)字控制自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)化、智能控制自動(dòng)化。機(jī)械制造自動(dòng)化的分類對機(jī)械制造自動(dòng)化的分類目前并沒有統(tǒng)一的方式；不同的自動(dòng)化類型有著不同的性能特點(diǎn)和不同的應(yīng)用范圍。機(jī)械制造自動(dòng)化的特點(diǎn)與適用范圍不同的自動(dòng)化類型有著不同的性能特點(diǎn)和不同的應(yīng)用范圍，因此應(yīng)根據(jù)需要選擇不同的自動(dòng)化系統(tǒng)。1.剛性半自動(dòng)化單機(jī)特點(diǎn)：剛性半自動(dòng)化單機(jī)是一種除上下料外可以自動(dòng)地完成單個(gè)工藝過程加工循環(huán)的機(jī)床。從復(fù)雜程度講，剛性半自動(dòng)化單機(jī)實(shí)現(xiàn)的是加工自動(dòng)化的最低層次。適用范圍：適用于產(chǎn)品品種變化范圍和生產(chǎn)批量都較大的制造系統(tǒng)。缺點(diǎn)是調(diào)整工作量大，加工質(zhì)量較差，對人的依賴性較強(qiáng)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大。2.剛性性自自動(dòng)動(dòng)化化單單機(jī)機(jī)-特點(diǎn)：它是在剛剛性半自自動(dòng)化單單機(jī)的基基礎(chǔ)上增加自動(dòng)動(dòng)上下料料裝置而形成的的自動(dòng)化化機(jī)床。。因此這這種機(jī)床床實(shí)現(xiàn)的的也是單單個(gè)工藝藝過程的的全部加加工循環(huán)環(huán)。-適用范范圍：：這種機(jī)機(jī)床往往往需需要定定制或或改裝裝，常常用于于品種變變化很很小，但生生產(chǎn)批批量特特別大大的場場合。。如組組合機(jī)機(jī)床、、專用用機(jī)床床等。。主要要特點(diǎn)點(diǎn)是投投資少少、見見效快快，但但通用性性差，是大大量生生產(chǎn)中中最常常見的的加工工設(shè)備備。3.剛性自自動(dòng)線線-特點(diǎn)：：剛性自自動(dòng)化化生產(chǎn)產(chǎn)線（（簡稱稱剛性性自動(dòng)動(dòng)線））是用用工件輸輸送系系統(tǒng)將各種種剛性自自動(dòng)化化加工工設(shè)備備和輔助設(shè)設(shè)備按一定定的順順序連連接起起來，，在控控制系系統(tǒng)的的作用用下完完成單單個(gè)零零件加加工的的復(fù)雜雜大系系統(tǒng)。。適用范范圍：：在剛性性自動(dòng)動(dòng)線上上，被被加工工零件件以一一定的的生產(chǎn)產(chǎn)節(jié)拍拍，順順序通通過各各個(gè)工工作位位置，，自動(dòng)完成零零件預(yù)預(yù)定的的全部部加工工過程程和部部分檢檢測過過程。。因此，剛性性自動(dòng)線具具有很高的的自動(dòng)化程程度，具有有統(tǒng)一的控控制系統(tǒng)和和嚴(yán)格的生生產(chǎn)節(jié)奏。。適用于少品種、大大批量的生產(chǎn)中。。主要缺點(diǎn)：投資大，，系統(tǒng)調(diào)整整周期長，，更換產(chǎn)品品不方便。。4.剛性綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)-特點(diǎn)：一般情況下下，剛性自動(dòng)線線只能完成成單個(gè)零件的的所有相同同工序（如切削加加工工序）），對于其他他自動(dòng)化制制造內(nèi)容如如熱處理、、鍛壓、焊焊接、裝配配、檢驗(yàn)、、噴漆甚至至包裝卻不不可能全部部包括在內(nèi)內(nèi)。包括上上述內(nèi)容的的復(fù)雜大系系統(tǒng)稱為剛剛性綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)。-適用范圍：：它常用于產(chǎn)產(chǎn)品比較單單一，但工工序內(nèi)容多多，加工批批量特別大大的零部件件的自動(dòng)化化制造。剛剛性綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，投資強(qiáng)強(qiáng)度大，建建線周期長長，更換產(chǎn)產(chǎn)品困難，，但生產(chǎn)效效率極高，，加工質(zhì)量量穩(wěn)定，工工人勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度低。剛性半自動(dòng)化單機(jī)剛性自動(dòng)化單機(jī)剛性自動(dòng)線剛性綜合自動(dòng)化系統(tǒng)沿著箭頭方方向分析：：自動(dòng)化程程度，結(jié)構(gòu)構(gòu)，投資，，更換產(chǎn)品品困難度，，調(diào)整周期期，生產(chǎn)率率，工人勞勞動(dòng)強(qiáng)度的的變化5.數(shù)控機(jī)床-特點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床床（NumericalControlMachineTools）用來完成零零件一個(gè)工序的的自動(dòng)化循循環(huán)加工。它是是用代碼化的數(shù)字量來來控制機(jī)床床，按照事事先編好的的程序，自自動(dòng)控制機(jī)機(jī)床各部分分的運(yùn)動(dòng)，，而且還能能控制選刀刀、換刀、、測量、潤潤滑、冷卻卻等工作。。-適用范圍：適用于復(fù)復(fù)雜程度不不高，加工工精度較高高，品種多多變，且重重復(fù)性好的的場合。6.加工中心-特點(diǎn)：加工中心心（MachiningCenter-MC）是在一般般數(shù)控機(jī)床床的基礎(chǔ)上上增加刀庫和和自動(dòng)換刀刀裝置而形成的一一類更復(fù)雜雜但用途更更廣、效率率更高的數(shù)數(shù)控機(jī)床。。由于具有有刀庫和自自動(dòng)換刀裝裝置，就可可以在一臺(tái)臺(tái)機(jī)床上完完成車、銑銑、鏜、鉆鉆、鉸、攻攻螺紋、輪輪廓加工等等多個(gè)工序的加工，有有利于工序集中。-適用范圍：零件較復(fù)復(fù)雜，需要要多工序加加工的中等等批量的生生產(chǎn)場合。。7.柔性制造單單元（FMC）所謂柔性，，是指一個(gè)個(gè)制造系統(tǒng)統(tǒng)適應(yīng)各種生生產(chǎn)條件變變化的能力力，它與系統(tǒng)統(tǒng)方案、人人員和設(shè)備備有關(guān)。系系統(tǒng)方案的的柔性是指指加工不同同零件的自自由度。人人員柔性是是指操作人人員能保證證加工任務(wù)務(wù)，完成數(shù)數(shù)量和時(shí)間間要求的適適應(yīng)能力。。設(shè)備柔性性是指機(jī)床床能在短期期內(nèi)適應(yīng)新零零件的加工工能力。FMC實(shí)際上是數(shù)數(shù)控加工中中心的擴(kuò)展展，一般是是由加工中中心和工業(yè)業(yè)機(jī)器人各各一臺(tái)組成成，并由后后臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)統(tǒng)一作可可編程控制制-適用范圍：柔性制造造單元常用用于品種變化不不是很大、、生產(chǎn)批量量中等的生產(chǎn)規(guī)模模中。8.柔性制造系系統(tǒng)（FMS）一般由數(shù)臺(tái)臺(tái)加工中心心、工業(yè)機(jī)機(jī)器人和自自動(dòng)制導(dǎo)車車輛（AGV）組成，由由后臺(tái)計(jì)算算機(jī)統(tǒng)一控控制。從功能上有有四部分組組成：兩臺(tái)臺(tái)以上的數(shù)數(shù)控加工設(shè)備、一個(gè)自動(dòng)動(dòng)化的物料料及刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、若干臺(tái)輔助設(shè)備（如清洗機(jī)機(jī)、測量機(jī)機(jī)、排屑裝裝置、冷卻卻潤滑裝置置等）和一一個(gè)由多級級計(jì)算機(jī)組組成的控制和管理理系統(tǒng)。到目前為止止，柔性制制造系統(tǒng)是是最復(fù)雜、、自動(dòng)化程程度最高的的單一性質(zhì)質(zhì)的制造系系統(tǒng)。特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)連續(xù)續(xù)工作、易易與信息管管理系統(tǒng)結(jié)結(jié)合形成更更高級的系系統(tǒng)，投資資大、結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜使得得對操作人人員的要求求較高。適用于品種種變化不大大的中等批批量生產(chǎn)。。三、機(jī)械制制造自動(dòng)化化的發(fā)展歷歷程及趨勢勢發(fā)展階段時(shí)間跨度主要標(biāo)志第一階段從1870年到1950年左右電液控制剛性自動(dòng)化單機(jī)和系統(tǒng)第二階段從1952年到1965年數(shù)控技術(shù)，特別是單機(jī)數(shù)控技術(shù)第三階段從1967年到20世紀(jì)80年代中期數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造自動(dòng)化系統(tǒng)第四階段從20世紀(jì)80年代至今計(jì)算機(jī)集成制造和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)機(jī)械制造自自動(dòng)化發(fā)展展歷程信息化帶帶動(dòng)機(jī)械械制造自自動(dòng)化制造技術(shù)術(shù)的信息息化帶動(dòng)動(dòng)了自動(dòng)動(dòng)化的發(fā)發(fā)展，改改變了傳傳統(tǒng)制造造自動(dòng)化化的概念念，使得得產(chǎn)品生生命周期期明顯縮縮短、產(chǎn)產(chǎn)品品種種日益增增多、產(chǎn)產(chǎn)品成本本結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生變化化、產(chǎn)品品交貨期期不斷縮縮短。如何帶動(dòng)動(dòng)？首先對制制造系統(tǒng)統(tǒng)中的信信息進(jìn)行行存儲(chǔ)和和管理——建立信息息系統(tǒng)，，然后將將信息技技術(shù)運(yùn)用用于制造造系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)品生命命周期全全過程和和企業(yè)運(yùn)運(yùn)行管理理的各個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)中中，將制制造系統(tǒng)統(tǒng)的信息息以及信信息傳輸輸方式規(guī)規(guī)范化、、數(shù)字化化、集成成化，提提高信息息的綜合合利用價(jià)價(jià)值，從從而全面面提高企企業(yè)的市市場競爭爭能力。。建立，運(yùn)運(yùn)用哪些些信息？？▲機(jī)械械制造過過程可看看成是一一個(gè)信息息產(chǎn)生、、處理和和加工的的過程。?！圃煸煜到y(tǒng)中中的信息息流動(dòng)。。制造系統(tǒng)統(tǒng)中的信信息流主線一：：產(chǎn)品信信息主線二：：生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃和管管理兩條主線線存在密密切的信信息交換換為實(shí)現(xiàn)制制造信息息描述的的規(guī)范化化、數(shù)字字化和集集成化，，需對制制造信息息進(jìn)行合合理的分分類按照制造造系統(tǒng)的的功能活活動(dòng)分類類按照信息息的生成成方式人工輸入入信息；；自動(dòng)生生成信息息；半自自動(dòng)生成成信息。。按照信息息的適用用范圍全局信息息——在各個(gè)分分系統(tǒng)之之間共享享，如物物料清單單、生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)劃等等信息。。局部信信息——只在分分系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)部部傳送送、處處理與與使用用，如如設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范范。ABB公司物物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)制造業(yè)業(yè)信息息化的的發(fā)展展使得得出現(xiàn)現(xiàn)許多多先進(jìn)進(jìn)制造造模式式，這這些制制造模模式促促使了了機(jī)械械制造造業(yè)方方式的的轉(zhuǎn)變變。1、精良良生產(chǎn)產(chǎn)——起源于于日本本豐田田汽車車制造造經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)期望以以最小小的投投入來來獲得得成本本低、、質(zhì)量量好、、投放放市場場快、、用戶戶滿意意度高高的產(chǎn)產(chǎn)品。。精：消除除一切切不增增值的的因素素：減減少人人員、、場地地面積積、設(shè)設(shè)備投投資、、現(xiàn)場場存貨貨量等等；簡簡化生生產(chǎn)過過程、、簡化化與協(xié)協(xié)作廠廠的關(guān)關(guān)系、、簡化化產(chǎn)品品檢驗(yàn)驗(yàn)環(huán)節(jié)節(jié)，強(qiáng)強(qiáng)調(diào)一一體化化的質(zhì)質(zhì)量保保證；；強(qiáng)調(diào)調(diào)人的的作用用。良：不斷斷改進(jìn)進(jìn)、盡盡善盡盡美2、并行行工程程（CE）▲并行工工程是是集成地地、并并行地地設(shè)計(jì)計(jì)產(chǎn)品品及其其相關(guān)關(guān)的各各種過過程的的系統(tǒng)統(tǒng)方法法，設(shè)設(shè)計(jì)過過程中中在需需對產(chǎn)產(chǎn)品及及其下下游過過程進(jìn)進(jìn)行并并行設(shè)設(shè)計(jì)?！攸c(diǎn)點(diǎn)是在在設(shè)計(jì)計(jì)一開開始就就考慮慮產(chǎn)品品整個(gè)個(gè)生命命周期期中從從概念念形成成到產(chǎn)產(chǎn)品報(bào)報(bào)廢處處理的的所有有因素素，包包括質(zhì)質(zhì)量、、成本本、進(jìn)進(jìn)度計(jì)計(jì)劃和和用戶戶要求求?！⑿行泄こ坛痰哪磕繕?biāo)、、組織織、方方法和和工具具——CE的目標(biāo)標(biāo)是縮短產(chǎn)產(chǎn)品的的提前前期，包括括新產(chǎn)產(chǎn)品的的開發(fā)發(fā)和用用戶定定制產(chǎn)產(chǎn)品的的生產(chǎn)產(chǎn)，提提高產(chǎn)產(chǎn)品的的質(zhì)量量?！狢E特別強(qiáng)強(qiáng)調(diào)設(shè)設(shè)計(jì)群群體的的協(xié)同工工作（TeamWork），注注重協(xié)協(xié)同的的組織織形式式、協(xié)協(xié)同的的設(shè)計(jì)計(jì)思想想以及及所產(chǎn)產(chǎn)生的的協(xié)同同效益益。———并行行設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的方方法法和和工工具具，，除除了了一一些些計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)輔輔助助設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的方方法法和和軟軟件件工工具具外外，，著著重重在在數(shù)據(jù)據(jù)交交換換、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)管管理理和和通通信信技技術(shù)術(shù)。3、敏敏捷捷制制造造敏捷捷制制造造可快快速速地地利利用用知知識(shí)識(shí)和和技技術(shù)術(shù)提提供供的的可可能能性性及及時(shí)時(shí)抓抓住住市市場場對對新新產(chǎn)產(chǎn)品品需需求求的的機(jī)機(jī)遇遇，，快快速速地地開開發(fā)發(fā)新新產(chǎn)產(chǎn)品品，，快快速速重重組組資資源源，，組組織織生生產(chǎn)產(chǎn)，，提提供供用用戶戶滿滿意意的的顧顧客客化化產(chǎn)產(chǎn)品品。敏捷制造造的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：生產(chǎn)產(chǎn)更快，，勞動(dòng)生生產(chǎn)率更更高，機(jī)機(jī)器生產(chǎn)產(chǎn)率加快快，質(zhì)量量提高，，提高生生產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)可靠性性，減少少庫存。。缺點(diǎn)：實(shí)實(shí)施起來來費(fèi)用高高。4、智能制制造系統(tǒng)統(tǒng)▲智能制制造系統(tǒng)統(tǒng)是一種由智智能機(jī)器器和人類類專家組組成的人