自動化制造系統(tǒng)1

自動化制造系統(tǒng)主講:馬有良聯(lián)系郵箱：mayouliang@聯(lián)系電話南科技大學(xué)機(jī)電專業(yè)系列課程一、基本情況教材：辛宗生主編《自動化制造系統(tǒng)》北京大學(xué)出版社參考教材：張根寶.自動化制造系統(tǒng).機(jī)械工業(yè)出版社

全燕鳴.機(jī)械制造自動化.華南理工大學(xué)出版社課程總學(xué)時數(shù)為48學(xué)時。其中實踐16學(xué)時。

課程內(nèi)容介紹第9章微型計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計二：授課大綱第1章：自動化制造系統(tǒng)概述簡要的介紹自動化制造系統(tǒng)的基本概念、定義、組成、分類、特點及適用范圍。共2次課，用4學(xué)時。

第2章：加工設(shè)備自動化介紹加工設(shè)備自動化的意義及分類，單機(jī)自動化的方案、主要自動化加工設(shè)備。共4次課，用8學(xué)時。

第9章微型計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計第3章：制造系統(tǒng)物料儲運自動化主要學(xué)習(xí)物料儲運自動化的概念，自動化物料儲運系統(tǒng)的組成和分類，了解自動化輸送系統(tǒng)、剛性和柔性物料儲運系統(tǒng)。

共4次課用8學(xué)時。第4章：加工刀具自動化學(xué)習(xí)自動化機(jī)床的刀具和輔助工具，自動化換刀裝置和排屑自動化。共2次課，用4學(xué)時。二：授課大綱第9章微型計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計二：授課大綱第5章：制造系統(tǒng)檢測過程自動化在本章中，了解自動化檢測的目的和意義，工件尺寸、刀具狀態(tài)、自動化加工過程的檢測方法與裝置。

共1次課，用2學(xué)時。

第6章：產(chǎn)品裝配過程自動化分析自動裝配工藝過程，熟悉自動裝配機(jī)、自動裝配線及其相關(guān)知識。

共0.5次課，用1學(xué)時。第9章微型計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計二：授課大綱第7章：自動化制造的控制系統(tǒng)介紹機(jī)械制造自動化控制系統(tǒng)的種類及工作原理。

共0.5次課，用1學(xué)時。

第8章：自動化制造系統(tǒng)的總體設(shè)計從總體角度介紹自動化制造系統(tǒng)的總體設(shè)計步驟及內(nèi)容。

共1次課，用2學(xué)時。第9章微型計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計第9章：計算機(jī)仿真及優(yōu)化

主要介紹自動化制造系統(tǒng)仿真的概念和方法，仿真的理論、內(nèi)容及主要仿真軟件。

共0.5次課，用1學(xué)時。第10章：制造系統(tǒng)設(shè)計自動化第11章：制造系統(tǒng)工藝自動化共0.5次課，用1學(xué)時。

理論課程用時32學(xué)時。二：授課大綱第9章微型計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計實踐教學(xué)布置

主要介紹實踐教學(xué)的內(nèi)容及要求。

用1學(xué)時。CAXA軟件系統(tǒng)介紹及練習(xí)用時11學(xué)時實踐上機(jī)考試用時4學(xué)時

實踐環(huán)節(jié)共16學(xué)時。全部用時48學(xué)時。二：授課大綱第9章微型計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計三：本課程的課程的性質(zhì)和目的《自動化制造系統(tǒng)》是“機(jī)械工程及自動化”本科專業(yè)的一門重要的專業(yè)課,是一門綜合性課程，計劃學(xué)時為48學(xué)時。課程性質(zhì)課程的主要目的從工程應(yīng)用角度幫助學(xué)生了解和掌握自動化制造系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)構(gòu)成、設(shè)計方法、發(fā)展動態(tài)等，以及自動化制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、控制方法和應(yīng)用特點等。本課程內(nèi)容:課程系統(tǒng)地介紹了自動化制造系統(tǒng)的基本知識，自動化制造系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、分析及其運行的基本理論和方法。自動化制造系統(tǒng)的各分系統(tǒng)分析和設(shè)計（包括加工系統(tǒng)、工件儲運系統(tǒng)、刀具準(zhǔn)備及儲運系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測與監(jiān)控系統(tǒng)），自動化制造系統(tǒng)的計算機(jī)仿真及優(yōu)化等。通過本課程的學(xué)習(xí)，擴(kuò)展和拓寬學(xué)生在自動化加工系統(tǒng)方面的知識，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握有關(guān)機(jī)械制造自動化技術(shù)方面的基本原理，了解機(jī)械制造中各主要單元和系統(tǒng)的自動化方法以及各種自動化裝置的結(jié)構(gòu)原理和特點，并提高其應(yīng)用管理能力，為進(jìn)一步的課程學(xué)習(xí)和今后從事專業(yè)技術(shù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。課程宗旨通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該掌握的基本理論有：

了解機(jī)械制造自動化的基本概念、類型、控制方式及發(fā)展與應(yīng)用。掌握加工設(shè)備自動化的特點及分類，以及兩種典型的加工過程自動化方法：單機(jī)工作自動化和加工自動線。掌握物流供輸系統(tǒng)的功能及組成；介紹不同類型的物流供輸系統(tǒng)的組成及特點。掌握刀具自動化的特點以及各種排屑、換刀自動化裝置。教學(xué)目的及要求通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該掌握的基本理論有：

了解制造過程中運用的各種檢測技術(shù)。掌握自動裝配系統(tǒng)的組成以及自動裝配工藝過程的分析。了解工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成及相關(guān)控制技術(shù)。了解集成制造系統(tǒng)的概念，柔性制造系統(tǒng)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)以及其他一些先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)構(gòu)及特點。教學(xué)目的及要求學(xué)生應(yīng)掌握的基本技能有：具備根據(jù)具體加工條件及應(yīng)用范圍合理選擇自動化加工設(shè)備的能力。具備根據(jù)具體加工條件確定物流供輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的能力。具備正確制訂自動裝配工藝過程的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生還應(yīng)了解機(jī)械制造自動化技術(shù)的最新成就和發(fā)展趨勢。期末考試70％作業(yè)、上機(jī)練習(xí)30％學(xué)習(xí)方式課堂講授——50%自學(xué)——

課程內(nèi)容20％自學(xué)實踐環(huán)節(jié)——

作業(yè)、上機(jī)練習(xí)30％考核方法自動化制造系統(tǒng)的基本概念自動化制造系統(tǒng)的基本內(nèi)容自動化制造系統(tǒng)的定義自動化制造系統(tǒng)的組成自動化制造系統(tǒng)的分類及特點第1章自動化制造系統(tǒng)概述§1.1自動化制造系統(tǒng)的基本概念1、什么是系統(tǒng)？系統(tǒng)是指由相互聯(lián)系、相互作用的若干元素構(gòu)成的具有特定功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)的特征：是系統(tǒng)的共性，作為一個系統(tǒng)，一般具有五個特征。目的性、整體性、相關(guān)性、層次性、環(huán)境適應(yīng)性2、什么是制造？制造是一個涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、經(jīng)營管理、市場銷售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動和工作的總稱。有狹義和廣義。

狹義：加工及物料儲運、質(zhì)量控制、裝配過程等。廣義：產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備、市場調(diào)研、市場營銷、服務(wù)、回收處理等。其它環(huán)節(jié)制造－－目前對制造有兩種理解：一個是指產(chǎn)品的“制作過程”或稱為“小制造概念”，如機(jī)械加工過程；另一個是廣義制造概念，包括產(chǎn)品整個生命周期過程，又稱為“大制造概念”。實際應(yīng)用中，兩者皆在使用，其概念范圍視具體情況而定。木材旋切生產(chǎn)流水線制造業(yè)○是指對制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、技術(shù)、信息和人力等），按照市場要求，通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品與生活消費品的行業(yè)。制造規(guī)?！鸫笠?guī)模制造、大批量制造、多品種小批量制造。美國將機(jī)械、電子、輕工、紡織、冶金、化工等行業(yè)列為制造業(yè)。富士康ipad生產(chǎn)流水線3、什么是制造系統(tǒng)？制造系統(tǒng)是人、機(jī)器和裝備以及物料流和信息流的一個組合體。廣義上制造系統(tǒng)可從三個方面來定義。1、制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面：制造系統(tǒng)是一個包括人員、生產(chǎn)設(shè)施、物料加工設(shè)備和其他附屬裝置等各種硬件的統(tǒng)一整體；2、制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變方面：制造系統(tǒng)可定義為生產(chǎn)要素的轉(zhuǎn)變過程，特別是將原材料以最大生產(chǎn)率變成為產(chǎn)品；3、制造系統(tǒng)的過程方面：制造系統(tǒng)可定義為生產(chǎn)的運行過程，包括計劃、實施和控制。狹義上制造系統(tǒng)是指產(chǎn)品加工和裝配相關(guān)的機(jī)械制造系統(tǒng)。制造系統(tǒng)的概念模型由資源輸入、輸出、轉(zhuǎn)換、控制和約束五大因素。核心功能既是資源轉(zhuǎn)換，為社會創(chuàng)造財富。

制造系統(tǒng)的基本模型制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)制造系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)經(jīng)營管理信息流生產(chǎn)管理信息流技術(shù)信息流物質(zhì)流用戶、市場與外部環(huán)境經(jīng)營管理市場與銷售研究與開發(fā)資源管理財務(wù)生產(chǎn)管理工程設(shè)計采購車間制造（加工、裝配、檢驗、輸送、存儲…

）質(zhì)量控制制造系統(tǒng)特性軟件硬件

制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性

結(jié)構(gòu)特性

制造系統(tǒng)可視為若干硬件的集合體。為使硬件充分發(fā)揮效能，必須有軟件支持。

轉(zhuǎn)變特性主要從技術(shù)角度出發(fā)，如何使轉(zhuǎn)變過程更有效進(jìn)行。獲取階段轉(zhuǎn)變階段分配階段制造系統(tǒng)的物質(zhì)流原材料供應(yīng)者原材料庫存零件加工零件庫存裝配成品庫存最終用戶汽車生產(chǎn)物流示意圖需求訂貨信息生產(chǎn)計劃信息進(jìn)度計劃信息作業(yè)計劃信息生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)生產(chǎn)控制信息生產(chǎn)技術(shù)信息產(chǎn)品設(shè)計信息綜合生產(chǎn)計劃生產(chǎn)進(jìn)度計劃作業(yè)計劃生產(chǎn)實施生產(chǎn)控制產(chǎn)品設(shè)計工藝過程計劃工藝過程信息計劃階段實施階段控制階段圖1-6制造系統(tǒng)的程序特性程序特性

程序

——

一系列按時間和邏輯安排的步驟

制造系統(tǒng)可視為生產(chǎn)離散型產(chǎn)品的工作程序研究制造系統(tǒng)程序特性，主要從管理角度出發(fā)如何使生產(chǎn)活動達(dá)到最佳化。制造系統(tǒng)的物質(zhì)流與信息流（五流理論）誤差流物流資金流規(guī)劃控制需求信息流實施（車間或現(xiàn)場）原材料產(chǎn)品與服務(wù)能源能量流

制造系統(tǒng)的五種流制造系統(tǒng)的分類對制造系統(tǒng)的研究可以從不同的角度進(jìn)行。從人在系統(tǒng)中的作用、零件品種和批量、零件及其工藝類型、系統(tǒng)的柔性、系統(tǒng)的自動化程度及系統(tǒng)的智能程度等方面對制造系統(tǒng)進(jìn)行分類。見書上P10，圖1-4制造系統(tǒng)的分類4、自動化的含義機(jī)械化——執(zhí)行制造過程的基本體力勞動是由機(jī)器（機(jī)械）代替人力勞動來完成時稱之為機(jī)械化。自動走刀代替手動走刀—走刀機(jī)械化輸送機(jī)代替人工搬運工件—是工件輸送機(jī)械化；氣動夾緊工件代替手動夾緊工件—工件夾緊機(jī)械化。

太陽能電池板1太陽能電池板2最初“自動化(Automation)”是美國人D.S.Harder于1936年提出的。當(dāng)時他在通用汽車公司工作，他認(rèn)為在一個生產(chǎn)過程中，機(jī)器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運就是"自動化"。這是早期制造自動化的概念。自動化——機(jī)器代替人完成基本勞動的同時，若人對機(jī)器的操縱看管、對工件的裝卸與檢驗等輔助體力勞動也是由機(jī)器來完成時，并且有自動控制系統(tǒng)或計算機(jī)代替部分腦力勞動，這個制造過程是“自動化”。基本勞動機(jī)械化＋輔助勞動機(jī)械化＋自動控制系統(tǒng)→自動化制造系統(tǒng)5、制造自動化制造自動化＝制造＋自動化就是廣義制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動化技術(shù)，實現(xiàn)全過程的自動化。在形式上有三方面的含義；在功能上，其目標(biāo)模型是：TQCSE。TQCSE是相互關(guān)聯(lián)的，構(gòu)成一個制造自動化功能目標(biāo)的有機(jī)體系。在范圍上，制造自動化應(yīng)該涉及產(chǎn)品生命周期的各類活動。1）制造自動化的概念制造自動化的概念是一個動態(tài)發(fā)展過程。過去，人們對自動化的理解或者說自動化的功能目標(biāo)是以機(jī)械的動作代替人力操作，自動地完成特定的作業(yè)。這實質(zhì)上是自動化代替人的體力勞動的觀點?，F(xiàn)在，隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，自動化的概念已擴(kuò)展為用機(jī)器(包括計算機(jī))不僅代替人的體力勞動而且還代替或輔助腦力勞動，以自動地完成特定的作業(yè)。2）制造自動化的發(fā)展歷程第一階段：1870~1950年1870年美國發(fā)明了自動制造螺釘?shù)臋C(jī)器1924年第一條流水作業(yè)機(jī)械加工生產(chǎn)線1935年

蘇聯(lián)第一條發(fā)動機(jī)缸體生產(chǎn)線

1945年福特汽車采用自動化生產(chǎn)線

1946年蘇聯(lián)提出成組生產(chǎn)工藝的思想第一階段：1870~1950年純機(jī)械控制+電液控制剛性自動化加工單機(jī)和系統(tǒng)其中1946年前蘇聯(lián)提出成組技術(shù)概念成組技術(shù)（GroupTechnology，GT）概念：充分利用事物之間的相似性，將許多具有相似信息的研究對象歸并成組，并用大致相同的方法來解決這一組研究對象的生產(chǎn)技術(shù)問題，這樣就可以發(fā)揮規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢，達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目的，這種技術(shù)統(tǒng)稱為成組技術(shù)。相似零件有相似的加工工藝過程GT的客觀基礎(chǔ)二次相似性結(jié)構(gòu)（形狀、尺寸、精度）材料（材質(zhì)、毛坯、熱處理）一次相似性

機(jī)械零件之間存在相似性這種相似性主要表現(xiàn)在兩方面：產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計（加工方法、加工設(shè)備）生產(chǎn)管理裝配圖2工藝相似零件組圖1結(jié)構(gòu)相似零件組第二階段：1952~1965年數(shù)控技術(shù)（NC）---主要是單機(jī)數(shù)控1952年----數(shù)控機(jī)床1958年----加工中心1959年----工業(yè)機(jī)器人（極坐標(biāo)方式）1960年----自適應(yīng)控制機(jī)床1961年----CAM（計算機(jī)輔助制造）1962、1963年----CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）工業(yè)機(jī)器人（圓柱坐標(biāo)方式）1965年----CNC（計算機(jī)數(shù)控機(jī)床）第三階段：1967~80年代中期FMS（數(shù)控機(jī)床+工業(yè)機(jī)器人）1967年----FMS（英國的Molins公司）70年代初----FMC（柔性制造單元）1980年----無人化工廠（富士工廠）第四階段：80年代至今CIMS（計算機(jī)集成制造系統(tǒng)）1974年由美國人哈林頓提出該概念借助于計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)，將制造過程中有關(guān)的人、技術(shù)和經(jīng)營管理三要素有機(jī)集成，通過信息共享以及信息流與物質(zhì)流的有機(jī)集成實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化運行。國內(nèi)的發(fā)展1956年第一條機(jī)械加工自動線 1958年數(shù)控立銑 1984年FMC 1986年FMS 70年代初工業(yè)機(jī)器人 1986年CIMSCIMS－國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)主題之一1994年，設(shè)在清華大學(xué)的國家CIMS實驗工程中心獲得國際著名權(quán)威學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)——美國制造工程師學(xué)會（SME）的“大學(xué)領(lǐng)先獎”1999年，華中理工大學(xué)又獲該年度的同一獎項1995年，北京第一機(jī)床廠榮獲SME的“工業(yè)領(lǐng)先獎”國內(nèi)的發(fā)展國內(nèi)的發(fā)展國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）－1986年CIMS作為自動化領(lǐng)域研究主題四個層次應(yīng)用工程產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)攻關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究國內(nèi)的發(fā)展十個專題CIMS總體設(shè)計與實施CIMS發(fā)展戰(zhàn)略及體系結(jié)構(gòu)CIMS總體集成技術(shù)集成產(chǎn)品設(shè)計自動化系統(tǒng)集成工藝設(shè)計自動化系統(tǒng)集成制造自動化系統(tǒng)CIMS管理與決策支持系統(tǒng)集成質(zhì)量控制系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)CIMS系統(tǒng)技術(shù)與方法2、制造敏捷化：制造環(huán)境和制造過程面向21世紀(jì)制造活動的必然趨勢，包括：柔性：機(jī)器、工藝、運行、擴(kuò)展、勞動力等柔性一級知識供應(yīng)鏈；重構(gòu)能力：能實現(xiàn)快速重祖重構(gòu)，增強(qiáng)對新產(chǎn)品開發(fā)的快速響應(yīng)能力一級產(chǎn)品過程的快速實現(xiàn)、創(chuàng)新管理和應(yīng)變管理；快速化的集成制造工藝：如快速原型制造RPM（一種快速化的CAD／CAM的集成工藝）3）制造自動化的發(fā)展趨勢1、制造業(yè)全球化發(fā)展趨勢3、制造網(wǎng)絡(luò)化：制造環(huán)境內(nèi)部（實現(xiàn)制造過程的集成）、制造環(huán)境－整個制造企業(yè)（實現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)中工程設(shè)計、MIS等子系統(tǒng)的集成）；企業(yè)之間（實現(xiàn)企業(yè)間的資源共享、組合與后化利用）；通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)異地制造4、制造虛擬化：

包括虛擬現(xiàn)實（VR）、虛擬產(chǎn)品開發(fā)（VPD）、虛擬制造（VM）和虛擬企業(yè)（VE）。虛擬制造是指以制造技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)支持的系統(tǒng)建模技術(shù)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)實制造環(huán)境及其制造過程通過建立系統(tǒng)模型映射到計算機(jī)及相關(guān)技術(shù)所支撐的虛擬環(huán)境中，在虛擬環(huán)境下模擬現(xiàn)實制造環(huán)境機(jī)器制造過程的一切活動和產(chǎn)品制造全過程。虛擬制造是敏捷制造的重要關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)展趨勢5、制造智能化：在柔性和敏捷性基礎(chǔ)上進(jìn)習(xí)、自修復(fù)、自組織和自我優(yōu)化等。6、制造綠色化：資源的優(yōu)化利用、清潔生產(chǎn)和廢棄物的最少化及綜合利用7、知識化和創(chuàng)新化1、自動化制造系統(tǒng)的定義自動化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工對象、一定柔性和自動化水平的各種設(shè)備和高素質(zhì)的人組成的一個有機(jī)整體，它接受外部信息、能源、資金、配套件和原材料等，在人和計算機(jī)控制系統(tǒng)的共同作用下，實現(xiàn)一定程度的柔性自動化制造，最后輸出產(chǎn)品、文檔資料、廢料和對環(huán)境的污染。§1.2自動化制造系統(tǒng)基本內(nèi)容自動化制造系統(tǒng)是指在較少的人工直接或間接干預(yù)下，將原材料加工成零件或?qū)⒘慵M裝成產(chǎn)品，在加工過程中實現(xiàn)管理過程和工藝過程自動化。2、自動化制造系統(tǒng)的組成1、毛坯制備自動化子系統(tǒng)2、機(jī)械加工自動化子系統(tǒng)3、物料儲運自動化子系統(tǒng)4、裝配過程自動化子系統(tǒng)5、輔助過程自動化子系統(tǒng)6、熱處理過程自動化子系統(tǒng)7、質(zhì)量控制自動化子系統(tǒng)8、系統(tǒng)控制子系統(tǒng)自動化制造系統(tǒng)機(jī)械加工自動化子系統(tǒng)儲運自動化子系統(tǒng)輔助過程自動化子系統(tǒng)熱處理過程自動化子系統(tǒng)質(zhì)量控制自動化子系統(tǒng)系統(tǒng)控制自動化子系統(tǒng)毛坯制備自動化子系統(tǒng)裝配過程自動化子系統(tǒng)高素質(zhì)的人良好的組織管理3、自動化制造系統(tǒng)的生命周期與任何系統(tǒng)一樣，自動化制造系統(tǒng)也有自己的壽命周期，達(dá)到一定的服役年限后就得報廢。通常將系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、驗收、應(yīng)用、維護(hù)、報廢這些過程的集合稱為自動化制造系統(tǒng)的壽命周期。在各個不同階段，人們的關(guān)注重點是不同的。1）按制造過程分：毛坯制備、熱處理、儲運、機(jī)加工、裝配、輔助質(zhì)量和系統(tǒng)控制自動化。2）按設(shè)備分：局部動作、單機(jī)、剛性、剛性綜合、FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）。3）按控制方式分：機(jī)械、機(jī)電液、數(shù)字、計算機(jī)、智能控制自動化。4、自動化制造系統(tǒng)的分類及特點自動化制造系統(tǒng)的分類剛性半自動化單機(jī)剛性自動化單機(jī)剛性自動線剛性綜合自動化系統(tǒng)一般數(shù)控機(jī)床加工中心混合成組制造單元分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC

柔性制造單元FMC

柔性制造系統(tǒng)FMS

柔性制造線FML

計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS柔性自動化設(shè)備及系統(tǒng)剛性自動化設(shè)備及系統(tǒng)自動化制造系統(tǒng)圖1.8自動化制造系統(tǒng)的分類不同的自動化類型有著不同的性能特點和不同的應(yīng)用范圍，因此應(yīng)根據(jù)需要選擇不同的自動化系統(tǒng)。自動化制造系統(tǒng)包括剛性制造和柔性制造.

“剛性”的含義是指該生產(chǎn)線只能生產(chǎn)某種或生產(chǎn)工藝相近的某類產(chǎn)品，表現(xiàn)為生產(chǎn)產(chǎn)品的單一性。剛性制造包括組合機(jī)床、專用機(jī)床、剛性自動化生產(chǎn)線等。

“柔性”是指生產(chǎn)組織形式和生產(chǎn)產(chǎn)品及工藝的多樣性和可變性，可具體表現(xiàn)為機(jī)床的柔性、產(chǎn)品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。1）剛性半自動化單機(jī)可以自動地完成單個工藝過程的加工循環(huán)的機(jī)床(除上下料外)，稱為剛性半自動化機(jī)床。例如：仿形機(jī)床、通用多刀半自動車床，單臺組合機(jī)床，轉(zhuǎn)塔車床等。特點：

①一般是機(jī)械或電液復(fù)合控制式組合機(jī)床和專用機(jī)床，可以進(jìn)行多面、多軸、多刀同時加工，加工設(shè)備按工件的加工工藝順序依次排列；②從復(fù)雜程度講，剛性半自動化單機(jī)實現(xiàn)的是加工自動化的最低層次。優(yōu)點：投資少、見效快，缺點:調(diào)整工作量大，加工質(zhì)量較差，工人的勞動強(qiáng)度也大。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)。自動化機(jī)床單臺組合機(jī)床多刀半自動車床轉(zhuǎn)塔車床它是在剛性半自動化單機(jī)的基礎(chǔ)上增加自動上、下料等輔助裝置而形成的自動化機(jī)床。

實現(xiàn)的也是單個工藝過程的全部加工循環(huán)。輔助裝置包括自動工件輸送、上料，下料、自動夾具、升降裝置和轉(zhuǎn)位裝置等；

切屑處理一般由刮板器和螺旋傳送裝置完成。特點：投資少、見效快，但通用性差，是大量生產(chǎn)最常見的加工裝備。用途：常用于品種變化很小，但生產(chǎn)批量特別大的場合。2）剛性自動化單機(jī)

剛性自動化生產(chǎn)線是多工位生產(chǎn)過程，用工件輸送系統(tǒng)將各種自動化加工設(shè)備和輔助設(shè)備按一定的順序連接起來，在控制系統(tǒng)的作用下完成單個零件加工的復(fù)雜大系統(tǒng)。在剛性自動線上，被加工零件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，順序通過各個工作位置，自動完成零件預(yù)定的全部加工過程和部分檢測過程。3）剛性自動線特點：⑴結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任務(wù)完成的工序多，所以生產(chǎn)效率也很高，可以有效縮短生產(chǎn)周期，取消半成品的中間庫存，縮短物料流程，減少生產(chǎn)面積，改善勞動條件，便于管理等。

⑵投資大，系統(tǒng)調(diào)整周期長，更換產(chǎn)品不方便。用途：少品種、大量生產(chǎn)必不可少的加工裝備。組合機(jī)床自動線，可以大幅度縮短建線周期，更換產(chǎn)品后只需更換機(jī)床的某些部件即可（例如可更換主軸箱），大大縮短了系統(tǒng)的調(diào)整時間，降低了生產(chǎn)成本，并能收到較好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效果。組合機(jī)床自動線主要用于箱體類零件和其他類型非回轉(zhuǎn)體的鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻螺紋和銑削等工序的加工。轉(zhuǎn)盤式組合機(jī)床

圖汽車后橋齒輪箱加工自動線剛性自動化20年代一般情況下，剛性自動線只能完成單個零件的所有相同工序（如切削加工工序），對于其它自動化制造內(nèi)容如熱處理、鍛壓、焊接、裝配、檢驗、噴漆甚至包裝卻不可能全部包括在內(nèi)。在剛性自動線的基礎(chǔ)上將其它自動化制造系統(tǒng)的內(nèi)容（包括熱處理、鍛壓、焊接、裝配、校驗等）涵蓋的復(fù)雜大系統(tǒng)稱為剛性綜合自動化系統(tǒng)。特點：剛性綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資強(qiáng)度大，建線周期長，更換產(chǎn)品困難，但生產(chǎn)效率極高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動強(qiáng)度低。適用范圍：它常用于產(chǎn)品比較單一，但工序內(nèi)容多，加工批量特別大的零部件的自動化制造。4）剛性綜合自動化系統(tǒng)動畫演示數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）用來完成零件一個工序的自動化循環(huán)加工。特點：它是用代碼化的數(shù)字量來控制機(jī)床，按照事先編好的程序，自動控制機(jī)床各部分的運動，而且還能控制選刀、換刀、測量、潤滑、冷卻等工作。適用范圍：適用于加工精度較高，零件復(fù)雜程度、且品種多變、批量中等的場合。5）數(shù)控機(jī)床加工中心（MachiningCenter-MC）是在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上增加刀庫和自動換刀裝置而形成的一類更復(fù)雜但用途更廣、效率更高的數(shù)控機(jī)床。特點：由于具有刀庫和自動換刀裝置，就可以在一臺機(jī)床上完成車、銑、鏜、鉆、鉸、攻螺紋、輪廓加工等多個工序的加工。適用范圍：加工中心機(jī)床具有工序集中、可以有效縮短調(diào)整時間和搬運時間、減少在制品庫存、加工質(zhì)量高等優(yōu)點。6）加工中心(MC)加工中心外觀圖(a)臥式加工中心；(b)立式加工中心8）分布式數(shù)控系統(tǒng)7）混合成組制造單元成組制造單元是采用成組技術(shù)原理布置加工設(shè)備，包括成組單機(jī)、成組單元和成組流水線。在成組制造單元中，數(shù)控設(shè)備與普通加工設(shè)備并存，各自發(fā)揮其最大的作用。采用一臺計算機(jī)控制若干臺CNC機(jī)床，它強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的計劃調(diào)度和控制功能，對物流與刀具流的自動化并不要求，主要由操作人員完成。優(yōu)點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，靈活性大、可靠性高、投資小，以軟件取勝。柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell-FMC）是一種由1～3臺數(shù)控機(jī)床或加工中心所組成.特點：單元中配備有某種形式的托盤交換裝置或工業(yè)機(jī)器人，由單元計算機(jī)進(jìn)行程序編制及分配、負(fù)荷平衡和作業(yè)計劃控制的小型化柔性制造系統(tǒng)。優(yōu)點：占地面積較小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜，成本較低，投資較小，可靠性較高，使用及維護(hù)均較簡單。

因此，柔性制造單元是柔性制造系統(tǒng)的主要發(fā)展方向之一，深受各類企業(yè)的歡迎。適用范圍：常用于品種變化不是很大、生產(chǎn)批量中等的生產(chǎn)規(guī)模中。9）柔性制造單元(FMC)柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem-FMS）一般由四部分組成：三臺以上的數(shù)控加工設(shè)備,一個自動化的物料及刀具儲運系統(tǒng),若干臺輔助設(shè)備（如清洗機(jī)、測量機(jī)、排屑裝置、冷卻潤滑裝置等）,一個由多級計算機(jī)組成的控制和管理系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)內(nèi)部包括兩類不同性質(zhì)的運動：一類是系統(tǒng)的信息流，另一類是系統(tǒng)的物料流，物料流受信息流的控制。

10）柔性制造系統(tǒng)(