《智能制造概論》課件 （第三講：數(shù)字制造與智能制造）

智能制造基礎與應用高等職業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材

第三講數(shù)字制造與智能制造一數(shù)字制造概述二數(shù)字制造的內(nèi)涵1、設計為中心的數(shù)字化制造技術(shù)2、控制為中心的數(shù)字化制造技術(shù)3、管理為中心的數(shù)字化制造技術(shù)三數(shù)字化生產(chǎn)管理一數(shù)字制造概述約翰·阿奇博爾德·惠勒（JohnArchibaldWheeler，1911年7月9日—2008年4月13日），美國物理學家、物理學思想家和物理學教育家?；堇盏闹饕芯款I域為量子理論、相對論研究?；堇找恢皇秩鄙僖还?jié)大拇指和另一個指尖，就是源于做實驗時一小塊炸藥在他的手里爆炸了。但惠勒最終遂了兒時的心愿，因為他搞出了原子彈和氫彈。BAT，B指百度、A指阿里巴巴、T指騰訊，是中國互聯(lián)網(wǎng)公司百度公司（Baidu）、阿里巴巴集團（Alibaba）、騰訊公司（Tencent）三大互聯(lián)網(wǎng)公司首字母的縮寫。百度總部在北京、阿里巴巴總部在浙江省杭州市、騰訊總部在廣東省深圳市。一、數(shù)字制造與智能制造的聯(lián)系與區(qū)別一）數(shù)字制造與智能制造的聯(lián)系數(shù)字制造與智能制造是兩項密切關聯(lián)又各具內(nèi)涵的技術(shù)。數(shù)字制造是實現(xiàn)智能制造的基礎與手段，而智能制造是數(shù)字制造的提升。數(shù)字制造是智能制造的基礎。數(shù)字制造采用數(shù)字化的手段對制造過程、制造系統(tǒng)與制造裝備中復雜的物理現(xiàn)象和信息演變過程進行定量描述、精確計算、可視模擬與精確控制。數(shù)字制造是數(shù)字技術(shù)與制造技術(shù)不斷融合和應用的結(jié)果。數(shù)據(jù)庫技術(shù)、產(chǎn)品建模技術(shù)、曲面造型技術(shù)、模擬仿真技術(shù)等數(shù)字技術(shù)與產(chǎn)品設計、產(chǎn)品加工、產(chǎn)品裝配、制造管理與制造服務技術(shù)等制造技術(shù)融合，就形成了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、虛擬制造、快速成型、計算機輔助檢測、數(shù)字控制等各種形式的數(shù)字制造技術(shù)，這些技術(shù)也是智能制造的基礎技術(shù)。以機床為例，計算機與機床結(jié)合產(chǎn)生的數(shù)控機床，實現(xiàn)了程序化控制，這是數(shù)字化時代的產(chǎn)物。智能機床則需要動態(tài)傳感器隨時感知其工作狀況、環(huán)境參數(shù)，需要控制軟件實現(xiàn)加工工藝過程的智能控制與優(yōu)化，即傳感器、數(shù)控機床、智能控制三者共同構(gòu)成智能機床。一、數(shù)字制造與智能制造的聯(lián)系與區(qū)別一、數(shù)字制造與智能制造的聯(lián)系與區(qū)別一）數(shù)字制造與智能制造的聯(lián)系數(shù)字制造與智能制造是兩項密切關聯(lián)又各具內(nèi)涵的技術(shù)。數(shù)字制造是實現(xiàn)智能制造的基礎與手段，而智能制造是數(shù)字制造的提升。智能制造是數(shù)字制造的提升。將數(shù)字制造技術(shù)與智能技術(shù)相結(jié)合，通過領域交叉、學科交叉、層次交叉、方法交叉等方式，形成了各種各樣的智能制造技術(shù)。例如，從制造信息處理技術(shù)發(fā)展到制造知識處理技術(shù)、從數(shù)值仿真技術(shù)發(fā)展到虛擬現(xiàn)實數(shù)字樣機技術(shù)、從快速原型技術(shù)發(fā)展到三維打印技術(shù)、從在線測量技術(shù)發(fā)展到工況感知技術(shù)、從數(shù)字控制技術(shù)發(fā)展到智能控制技術(shù)、從柔性制造技術(shù)發(fā)展到精益生產(chǎn)技術(shù)、從數(shù)字裝備技術(shù)發(fā)展到智能裝備技術(shù)，實現(xiàn)從數(shù)字化到智能化的技術(shù)提升。智能制造借助計算機收集、存儲、模擬人類專家的制造智能，進行制造各環(huán)節(jié)的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，實現(xiàn)制造過程、制造系統(tǒng)與制造裝備的智能感知、智能學習、智能決策、智能控制與智能執(zhí)行。一、數(shù)字制造與智能制造的聯(lián)系與區(qū)別一、數(shù)字制造與智能制造的聯(lián)系與區(qū)別二）數(shù)字制造與智能制造的區(qū)別數(shù)字制造處理的對象是數(shù)據(jù)，而智能制造處理的對象是知識。數(shù)字制造過程以信息處理為核心，而智能制造過程以智能學習與推理為核心。數(shù)字制造建模的數(shù)學方法是經(jīng)典數(shù)學（微積分）方法，智能制造建模的數(shù)學方法是智能計算方法。數(shù)字制造系統(tǒng)的性能在使用中是不斷退化的，而智能制造系統(tǒng)具有自優(yōu)化功能，其性能在使用中可以不斷優(yōu)化。數(shù)字制造系統(tǒng)在環(huán)境異?；蚴褂缅e誤時無法正常工作，而智能制造系統(tǒng)則具有容錯功能。所謂數(shù)字制造技術(shù)就是在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景下，并在虛擬現(xiàn)實、計算機網(wǎng)絡、快速原型、數(shù)據(jù)庫和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規(guī)劃和重組，實現(xiàn)對產(chǎn)品設計和功能的仿真以及原型制造，進而快速生產(chǎn)出達到用戶要求性能的產(chǎn)品整個制造全過程。通俗地說：數(shù)字化就是將許多復雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M制代碼，引入計算機內(nèi)部，進行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。計算機技術(shù)的發(fā)展，使人類第一次可以利用極為簡潔的“0”和“1”編碼技術(shù)，來實現(xiàn)對一切聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)的編碼、解碼。各類信息的采集、處理、貯存和傳輸實現(xiàn)了標準化和高速處理。數(shù)字化制造就是指制造領域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)與管理科學的交叉、融和、發(fā)展與應用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢，其內(nèi)涵包括三個層面：以設計為中心的數(shù)字化制造技術(shù)、以控制為中心的數(shù)字化制造技術(shù)、以管理為中心的數(shù)字化制造技術(shù)。二、數(shù)字制造技術(shù)的科學定義與內(nèi)涵1、以設計為中心的數(shù)字化制造技術(shù)：CAD/CAE/CAM/CAPP/VA/DFX2、以控制為中心的數(shù)字化制造技術(shù)：NC-CNC-DNC-柔性制造單元-柔性制造系統(tǒng)-數(shù)字制造3、以管理為中心的數(shù)字化制造技術(shù)：MRP/MIS/PDM二、數(shù)字制造技術(shù)的科學定義與內(nèi)涵數(shù)字制造的內(nèi)涵包括三個層面：信息化是一種管理手段，信息化的工作就是把管理信息化。信息化就是將企業(yè)的生產(chǎn)過程、物料移動、事物處理、現(xiàn)金流動、客戶交互等業(yè)務過程數(shù)字化，通過各種信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡加工生成新的信息資源，用來提供給各層次的人了解“業(yè)務現(xiàn)在是什么情況”，“流程進展到哪里”等一切動態(tài)業(yè)務信息。以作出有利于生產(chǎn)要素組合優(yōu)化的決策，讓企業(yè)資源合理配置，以使企業(yè)能適應瞬息萬變的市場經(jīng)濟競爭環(huán)境，求得最大的經(jīng)濟效益。目前應用的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)主要有：OA辦公自動化系統(tǒng)；用于管理客戶關系的CRM系統(tǒng)；MES制造執(zhí)行管理系統(tǒng)；MDC生產(chǎn)數(shù)據(jù)及設備狀態(tài)信息采集分析管理系統(tǒng)；PDM制造過程數(shù)據(jù)文檔管理系統(tǒng)等。信息化、數(shù)字化、數(shù)據(jù)化以及數(shù)據(jù)化運營的關系數(shù)字化就是將許許多多復雜的、我們難以估計的信息通過一定的方式變成計算機能處理的0和1的二進制碼。數(shù)字化則是推進信息化的最好方法。其背景和特征是：客戶/市場為先的文化：你的客戶是誰？市場在哪？他們是你數(shù)字化服務的對象。從用戶和市場出發(fā)，對方需要什么樣的產(chǎn)品什么樣的服務？客戶在哪，盡一切努力吸引他們，維系他們，取悅他們。為了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，必須打造可以滿足客戶需求的企業(yè)文化，可以為客戶獲益的功能，可以快速改變客戶或幫助客戶降低成本的服務。即時反饋

：在數(shù)字化世界中，客戶都期待著自己的請求能夠立刻獲得反饋。客戶不會再等待幾分鐘、幾小時甚至數(shù)天，僅僅為了知道自己的請求是成功或失敗。數(shù)字化世界的響應時間已經(jīng)開始用毫秒作為單位來衡量。實時

：數(shù)字化系統(tǒng)應該能全天候接受請求，能按需可用，能使用／返回最新數(shù)據(jù)。自動化：數(shù)字化服務應該包含盡可能多的計算機處理過程（最理想狀況是100%由計算機處理），需要的人工介入越少越好。智能

：繁瑣的工作都應交給數(shù)字化服務處理，將客戶或其他方面人員需要付諸的精力和所需的理解減至最低。在線

：數(shù)字化系統(tǒng)能通過互聯(lián)網(wǎng)從任何地點訪問，不對設備和使用情況進行任何限制。推進改變

：應該是由數(shù)字化服務定義業(yè)務過程，而非業(yè)務過程定義數(shù)字化服務。數(shù)字化意味著業(yè)務過程需要作出改變，以便適應計算的世界，而非反其道行之。信息化、數(shù)字化、數(shù)據(jù)化以及數(shù)據(jù)化運營的關系數(shù)據(jù)化是指問題轉(zhuǎn)化為可制表分析的量化形式的過程。最直觀的就是企業(yè)形形色色的報表和報告。數(shù)字化帶來了數(shù)據(jù)化。數(shù)據(jù)化管理=數(shù)據(jù)分析+服務業(yè)務+改善管理，智能制造系統(tǒng)需要管理以下的數(shù)據(jù)：（1）產(chǎn)品數(shù)據(jù)：為實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的管理，也為滿足個性化的產(chǎn)品需求，產(chǎn)品的各種數(shù)據(jù)會被記錄、傳輸、處理。首先，內(nèi)嵌入產(chǎn)品的傳感器會獲得更多的實時產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使得產(chǎn)品管理能夠貫穿產(chǎn)品的需求、設計、生產(chǎn)、營銷、售后乃至淘汰報廢的全部生命歷程；其次，企業(yè)和消費者的互動過程及交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能幫助消費者參與到產(chǎn)品需求分析、產(chǎn)品設計以及柔性加工等創(chuàng)新活動中。（2）運營數(shù)據(jù)：傳感器的應用，使工業(yè)生產(chǎn)過程中的傳感、連接無處不在，因而產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠幫助企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)、運營、營銷和管理方式上開展創(chuàng)新。首先，產(chǎn)生于生產(chǎn)線、生產(chǎn)設備的數(shù)據(jù)可用于對設備本身的實時監(jiān)控；其次，采集和分析采購、倉儲、銷售、配送等供應鏈環(huán)節(jié)上的數(shù)據(jù)，能夠為企業(yè)決策提供有效的指導，在大幅提升運營效率的同時降低運營成本；最后，實時分析銷售數(shù)據(jù)與供應鏈數(shù)據(jù)的變化，可以動態(tài)地調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)奏及庫存規(guī)模。信息化、數(shù)字化、數(shù)據(jù)化以及數(shù)據(jù)化運營的關系（3）價值鏈數(shù)據(jù)：工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應用，使價值鏈上各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)和信息得以被深入挖掘與分析，從而為企業(yè)管理者和參與者提供審視價值鏈的全新視角，讓企業(yè)有機會將價值鏈上的更多環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為企業(yè)的戰(zhàn)略優(yōu)勢。（4）外部數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在宏觀經(jīng)濟分析與行業(yè)市場調(diào)研中的應用越來越廣泛，已成為企業(yè)提升管理決策以及市場應變能力的重要手段。少數(shù)領先的企業(yè)已著手為各個層級員工提供相應信息、技能和工具，引導員工更好、更及時地做出有效決策。信息化、數(shù)字化、數(shù)據(jù)化以及數(shù)據(jù)化運營的關系數(shù)據(jù)化運營（約等于）數(shù)據(jù)化管理，前者常見于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，上升到所有行業(yè)其實都叫數(shù)據(jù)化管理。談數(shù)據(jù)化管理之前先說說數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析就是用適當?shù)慕y(tǒng)計分析方法對收集來的大量數(shù)據(jù)進行分析，提取有用信息和形成結(jié)論的過程。無論是產(chǎn)品數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)、價值鏈數(shù)據(jù)還是外部數(shù)據(jù)，如果只是將它們收集起來而不作任何分析，那么數(shù)據(jù)就失去了它的價值。對實時數(shù)據(jù)進行精準分析，是智能制造時代的生產(chǎn)體系區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)體系的本質(zhì)特征。數(shù)據(jù)分析只能對某一個問題作出解答，比如分析得出銷售額下降的比率和原因，但并沒有告訴我們怎么做，也就是說，數(shù)據(jù)分析本身不能帶來最大化的業(yè)績和效率。所以，數(shù)據(jù)分析結(jié)合人的決策和業(yè)務行動，將正確的分析結(jié)果用最實際的方式應用到業(yè)務層面才能產(chǎn)生效益，只有持續(xù)不斷的產(chǎn)生效益才能稱之為數(shù)據(jù)化管理。信息化、數(shù)字化、數(shù)據(jù)化以及數(shù)據(jù)化運營的關系信息化、數(shù)字化、數(shù)據(jù)化以及數(shù)據(jù)化運營的關系1.NC機床（數(shù)控機床）的出現(xiàn)1952年，美國麻省理工學院首先實現(xiàn)了三坐標銑床的數(shù)控化，數(shù)控裝置采用真空管電路。1955年，第一次進行了數(shù)控機床的批量制造。當時主要是針對直升飛機的旋翼等自由曲面的加工。2.CAM處理系統(tǒng)APT（自動編程工具）出現(xiàn)1955年美國麻省理工學院(MIT)伺服機構(gòu)實驗室公布了APT(AutomaticallyProgrammedTools)系統(tǒng)。其中的數(shù)控編程主要是發(fā)展自動編程技術(shù)。這種編程技術(shù)是由編程人員將加工部位和加工參數(shù)以一種限定格式的語言(自動編程語言)寫成所謂源程序，然后由專門的軟件轉(zhuǎn)換成數(shù)控程序。3.加工中心的出現(xiàn)1958年美國K&T公司研制出帶ATC(自動刀具交換裝置)的加工中心。同年，美國UT公司首次把銑鉆等多種工序集中于一臺數(shù)控銑床中，通過自動換刀方式實現(xiàn)連續(xù)加工，成為世界上第一臺加工中心。三、數(shù)字制造技術(shù)的發(fā)展歷程4.CAD（計算機輔助設計）軟件的出現(xiàn)1963年于美國出現(xiàn)了cad的商品化的計算機繪圖設備，進行二維繪圖。70年代，發(fā)展出現(xiàn)了三維的cad表現(xiàn)造型系統(tǒng)，中期出現(xiàn)了實體造型。5.FMS（柔性制造系統(tǒng)）系統(tǒng)的出現(xiàn)1967年，美國實現(xiàn)了多臺數(shù)控機床連接而成的可調(diào)加工系統(tǒng)，最初的FMS（Flexiblemanufacturingsystem）6.CAD/CAM（計算機輔助設計/計算機輔助制造）的融合進入70年代，CAD、CAM開始走向共同發(fā)展的道路。由于CAD與CAM所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，在CAD/CAM技術(shù)發(fā)展初期，主要工作是開發(fā)數(shù)據(jù)接口，溝通CAD和CAM之間的信息流。不同的CAD、CAM系統(tǒng)都有自己的數(shù)據(jù)格式規(guī)定，都要開發(fā)相應的接口，不利于CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展。在這種背景下，美國波音公司和GE公司于1980年制定了數(shù)據(jù)交換規(guī)范IGES(InitiaGraphicsExchangeSpecifications)，從而實現(xiàn)CAD/CAM的融合。三、數(shù)字制造技術(shù)的發(fā)展歷程7.CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）的出現(xiàn)和應用80年代中期，出現(xiàn)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）計算機集成制造系統(tǒng)，波音公司成功應用于飛機設計，制造，管理，將原需八年的定型生產(chǎn)縮短至三年。8.CAD/CAM軟件的空前繁榮80年代末期至今，CAD/CAM一體化三維軟件大量出現(xiàn)，如：CADAM，CATIA，UG，I-DEAS，Pro/E，ACIS，MASTERCAM等，并應用到機械、航空航天、汽車、造船等領域。三、數(shù)字制造技術(shù)的發(fā)展歷程1.CAD---計算機輔助設計CAD在早期是英文ComputerAidedDrawing(計算機輔助繪圖)的縮寫，隨著計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，人們逐步的認識到單純使用計算機繪圖還不能稱之為計算機輔助設計。真正的設計是整個產(chǎn)品的設計，它包括產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設計、結(jié)構(gòu)分析、加工制造等，二維工程圖設計只是產(chǎn)品設計中的一小部分。于是CAD的縮寫由ComputerAidedDrawing改為ComputerAidedDesign，CAD也不再僅僅是輔助繪圖，而是協(xié)助創(chuàng)建、修改、分析和優(yōu)化的設計技術(shù)。2.CAE---計算機輔助工程分析CAE(ComputerAidedEngineering)通常指有限元分析和機構(gòu)的運動學及動力學分析。有限元分析可完成力學分析(線性.非線性.靜態(tài).動態(tài))；場分析(熱場、電場、磁場等)；頻率響應和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。機構(gòu)分析能完成機構(gòu)內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計算，機構(gòu)的運動模擬及機構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。四、數(shù)字制造技術(shù)的主要內(nèi)容3.CAM---計算機輔助制造CAM（ComputerAidedManufacture）是計算機輔助制造的縮寫，能根據(jù)CAD模型自動生成零件加工的數(shù)控代碼，對加工過程進行動態(tài)模擬、同時完成在實現(xiàn)加工時的干涉和碰撞檢查。CAM系統(tǒng)和數(shù)字化裝備結(jié)合可以實現(xiàn)無紙化生產(chǎn)，為CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）的實現(xiàn)奠定基礎。CAM中最核心的技術(shù)是數(shù)控技術(shù)。通常零件結(jié)構(gòu)采用空間直角坐標系中的點、線、面的數(shù)字量表示，CAM就是用數(shù)控機床按數(shù)字量控制刀具運動，完成零件加工。4.CAPP---計算機輔助工藝規(guī)劃世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1966年，并于1969年正式推出世界上第一個CAPP系統(tǒng)AutoPros，并于1973年正式推出商品化AutoPros系統(tǒng)。美國是60年代末開始研究CAPP的，并于1976年由CAM-I公司推出頗具影響力的CAP-I'sAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)。四、數(shù)字制造技術(shù)的主要內(nèi)容5.PDM---產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理隨著CAD技術(shù)的推廣，原有技術(shù)管理系統(tǒng)難以滿足要求。在采用計算機輔助設計以前，產(chǎn)品的設計、工藝和經(jīng)營管理過程中涉及到的各類圖紙、技術(shù)文檔、工藝卡片、生產(chǎn)單、更改單、采購單、成本核算單和材料清單等均由人工編寫、審批、歸類、分發(fā)和存檔，所有的資料均通過技術(shù)資料室進行統(tǒng)一管理。自從采用計算機技術(shù)之后，上述與產(chǎn)品有關的信息都變成了電子信息。簡單地采用計算機技術(shù)模擬原來人工管理資料的方法往往不能從根本上解決先進的設計制造手段與落后的資料管理之間的矛盾。要解決這個矛盾，必須采用PDM技術(shù)。PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）是從管理CAD/CAM系統(tǒng)的高度上誕生的先進的計算機管理系統(tǒng)軟件。它管理的是產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的全部數(shù)據(jù)。工程技術(shù)人員根據(jù)市場需求設計的產(chǎn)品圖紙和編寫的工藝文檔僅僅是產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的一部分。PDM系統(tǒng)除了要管理上述數(shù)據(jù)外，還要對相關的市場需求、分析、設計與制造過程中的全部更改歷程、用戶使用說明及售后服務等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一有效的管理。PDM關注的是研發(fā)設計環(huán)節(jié)。四、數(shù)字制造技術(shù)的主要內(nèi)容6.ERP---企業(yè)資源計劃企業(yè)資源計劃系統(tǒng)，是指建立在信息技術(shù)基礎上，對企業(yè)的所有資源（物流、資金流、信息流、人力資源）進行整合集成管理，采用信息化手段實現(xiàn)企業(yè)供銷鏈管理，從而達到對供應鏈上的每一環(huán)節(jié)實現(xiàn)科學管理。ERP系統(tǒng)集中信息技術(shù)與先進的管理思想于一身，成為現(xiàn)代企業(yè)的運行模式，反映時代對企業(yè)合理調(diào)配資源，最大化地創(chuàng)造社會財富的要求，成為企業(yè)在信息時代生存、發(fā)展的基石。在企業(yè)中，一般的管理主要包括三方面的內(nèi)容：生產(chǎn)控制（計劃、制造）、物流管理（分銷、采購、庫存管理）和財務管理（會計核算、財務管理）。7.RE---逆向工程技術(shù)對實物作快速測量，并反求為可被3D軟件接受的數(shù)據(jù)模型，快速創(chuàng)建數(shù)字化模型（CAD）。進而對樣品進而作修改和詳細設計，達到快速開發(fā)新產(chǎn)品的目的。屬于數(shù)字化測量領域。四、數(shù)字制造技術(shù)的主要內(nèi)容8.RP---快速成型快速成型（RapidPrototyping）技術(shù)是90年代發(fā)展起來的，被認為是近年來制造技術(shù)領域的一次重大突破，其對制造業(yè)的影響可與數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)相媲美。RP系統(tǒng)綜合了機械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)，激光技術(shù)及材料科學技術(shù)，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而可以對產(chǎn)品設計進行快速評價、修改及功能試驗，有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。四、數(shù)字制造技術(shù)的主要內(nèi)容五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國外美國很早就提出產(chǎn)品設計與制造一體化，他們提出一個口號叫：“一次產(chǎn)品開發(fā)成功“。過去我們有個叫606的藥，做了606次實驗才做成功?，F(xiàn)在有了信息化，有了數(shù)字化就有可能一次研發(fā)成功。一次研發(fā)成功的關鍵，是在產(chǎn)品設計的時候，考慮到產(chǎn)品制造，同時并行進行建模與仿真。早在2006年，美國國防先進計劃研究署（簡稱DARPA），提出加快材料研發(fā)計劃。一個材料研發(fā)成功到應用，如航空飛機的起落架需要12年時間。因此，提出要加快研發(fā)，就是用信息化技術(shù)，把研發(fā)的周期縮短一半，研發(fā)成本縮短一半。原來的研發(fā)要12年，通過執(zhí)行加快研發(fā)計劃就縮短為6年。比如，這是一個航空發(fā)動機的渦輪盤，可以做到工藝模型，組織模型，最后到性能模型。不僅是美國，英國羅—羅公司是歐洲的航空發(fā)動機公司。他們早就提出：全流程建模與仿真技術(shù)。羅—羅公司和帝國理工、劍橋大學整個的聯(lián)合，前期的工作主要由院校進行。通過全流程的模擬和產(chǎn)學研協(xié)同合作，大大縮短了渦輪盤等關鍵零部件研發(fā)的周期。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國外早在2006年，美國國防先進計劃研究署（簡稱DARPA），提出加快材料研發(fā)計劃。一個材料研發(fā)成功到應用，如航空飛機的起落架需要12年時間。因此，提出要加快研發(fā)，就是用信息化技術(shù)，把研發(fā)的周期縮短一半，研發(fā)成本縮短一半。原來的研發(fā)要12年，通過執(zhí)行加快研發(fā)計劃就縮短為6年。比如，這是一個航空發(fā)動機的渦輪盤，可以做到工藝模型，組織模型，最后到性能模型。不僅是美國，英國羅—羅公司是歐洲的航空發(fā)動機公司。他們早就提出：全流程建模與仿真技術(shù)。羅—羅公司和帝國理工、劍橋大學整個的聯(lián)合，前期的工作主要由院校進行。通過全流程的模擬和產(chǎn)學研協(xié)同合作，大大縮短了渦輪盤等關鍵零部件研發(fā)的周期。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國外美國很早就提出產(chǎn)品設計與制造一體化，他們提出一個口號叫：“一次產(chǎn)品開發(fā)成功“。過去我們有個叫606的藥，做了606次實驗才做成功。現(xiàn)在有了信息化，有了數(shù)字化就有可能一次研發(fā)成功。一次研發(fā)成功的關鍵，是在產(chǎn)品設計的時候，考慮到產(chǎn)品制造，同時并行進行建模與仿真。早在2006年，美國國防先進計劃研究署（簡稱DARPA），提出加快材料研發(fā)計劃。一個材料研發(fā)成功到應用，如航空飛機的起落架需要12年時間。因此，提出要加快研發(fā)，就是用信息化技術(shù)，把研發(fā)的周期縮短一半，研發(fā)成本縮短一半。原來的研發(fā)要12年，通過執(zhí)行加快研發(fā)計劃就縮短為6年。比如，這是一個航空發(fā)動機的渦輪盤，可以做到工藝模型，組織模型，最后到性能模型。不僅是美國，英國羅—羅公司是歐洲的航空發(fā)動機公司。他們早就提出：全流程建模與仿真技術(shù)。羅—羅公司和帝國理工、劍橋大學整個的聯(lián)合，前期的工作主要由院校進行。通過全流程的模擬和產(chǎn)學研協(xié)同合作，大大縮短了渦輪盤等關鍵零部件研發(fā)的周期。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國外美國最新進展，2011年6月，美國宣布啟動先進制造伙伴計劃。2013年，又啟動了國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡（NNMI）。它是由一批制造創(chuàng)新研究院組成，第一批計劃建15所，總的計劃要建45所。9月12日，美國政府又把國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡用了一個更為鮮明、更為明確，讓大家易懂名字，稱為“ManufacturingUSA”（制造業(yè)-美國）。美國到2016年已經(jīng)成功建了9所制造創(chuàng)新研究院。美國特別重視智能制造，其中3所與智能制造直接有關。今年9月，美國剛剛宣布正在建立第10個“工業(yè)機器人”創(chuàng)新研究院。美國制造創(chuàng)新研究院具有四大特點，一是非盈利，為大中小企業(yè)服務，二是從事競爭前共性技術(shù)研發(fā)，三是成果可以共享，四是組成了產(chǎn)學研的協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟。以今年6月份在洛杉磯剛剛建立的第9所創(chuàng)新研究院為例。它是由200多個企業(yè)、大學、研究院所組成創(chuàng)新聯(lián)盟，總部在洛杉磯，成立了5個分中心，遍布美國全國30幾個州。這個創(chuàng)新研究院的重點聚焦先進傳感器、數(shù)字化控制、數(shù)據(jù)處理、及共性技術(shù)平臺。目的就是要從根本上降低研發(fā)成本，來提高美國先進制造業(yè)的效率。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國外再例如：美國成立的第三所“數(shù)字化制造與設計”創(chuàng)新研究院。這個研究院的研究任務就是要從設計-研制原型-生產(chǎn)過程-測試過程一直到銷售，全流程聯(lián)系起來，全部數(shù)據(jù)非常流暢的在每個階段能夠運行。它做到產(chǎn)品在最好的時間，最好的地方，做得更好，更快，而且又非常便宜和更具有競爭性。這個研究院雖然稱為數(shù)字化制造與設計創(chuàng)新研究院，但它有個宣傳材料。這個宣傳材料宣稱：如果真正實施了整個流程、全面的數(shù)字化數(shù)據(jù)交換和處理，也就是人們把它稱之為智能制造。再例如：美國2005年研究波音767，風動實驗做了77次多次。現(xiàn)在研究787只要11次實驗。第二個實例，美國通用電氣公司用10000個處理器組成的高性能計算機（HPC），模擬和優(yōu)化了發(fā)動機的噴嘴設計，大大提高發(fā)動機的效率，降低了成本，降低了油耗等等。這是美國在數(shù)字化設計與制造研究方面取得的最新進展。下面還可以補充一點，通用電氣公司在數(shù)字化設計與制造基礎上，直接采用增材制造，生產(chǎn)高溫合金噴嘴。它采用“直接金屬激光熔化”技術(shù)，壽命提高了5倍。因為它的批量并不是很大，通用電氣公司已經(jīng)把它直接用做生產(chǎn)，而不僅僅是原型研發(fā)。五、數(shù)字制造發(fā)展現(xiàn)狀---國外B777的開發(fā)波音777大家一直公認是數(shù)字化設計的典范，他縮短了研發(fā)周期的40%，更好、更快地，更符合要求制造出創(chuàng)新的產(chǎn)品。那么從777又發(fā)展到787，波音787是國際上最先進的科技產(chǎn)品。大家都知道，波音787的一個主要特點，采用復合材料超過50%，但是，波音787還有第二個特點，就是大量廣泛采用了數(shù)字化設計與制造，比波音777又進了一步?？梢苑Q之為四個D，即數(shù)字化設計、數(shù)字化制造、數(shù)字化研發(fā)、數(shù)字化全生命周期，波音787的研發(fā)把數(shù)字化的設計與制造發(fā)展到了新的高度。美國通用汽車開發(fā)汽車數(shù)字化開發(fā)-虛擬樣機五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)我國政府及工信部一再強調(diào)，工業(yè)化要和信息化深度融合，來促進推動制造業(yè)的發(fā)展。我國也已有進展，具有較好基礎。早在2000年，長江三峽水輪機葉片，原來完全依靠進口。中國二重集團采用了國家自主研發(fā)的軟件，葉片一次試制成功。新華社專門做了報導，認為打破了這個葉片被國外壟斷的制造技術(shù)。2002年，馬鞍山鋼鐵公司引進了德國的全套連軋設備，由于經(jīng)費有限，部分設備要由國內(nèi)自己制造。他們聯(lián)合清華，對218噸的軋鋼機機架鑄鋼件工藝，采用數(shù)字化模擬和優(yōu)化技術(shù)，一次研發(fā)成功。同時，在10個月內(nèi)成功生產(chǎn)了18件機架鑄鋼件，為企業(yè)節(jié)省經(jīng)費超過1億元。大家知道航空發(fā)動機的關鍵零部件制造是關鍵核心技術(shù)，我們和北京航空材料研究院和黎明航空發(fā)動機集團，針對航空發(fā)動機單晶葉片進行模擬仿真研究，采用新的工藝以后，就可以提高質(zhì)量。我們對航空發(fā)動機高溫合金渦輪盤也在合作進行建模與仿真研究。我們國家要大力發(fā)展清潔核電，核電站需要的一個關鍵件-發(fā)電機組低壓轉(zhuǎn)子鍛件，重200多噸，它需要鋼錠約500-600噸。這樣的超大型鍛件和鋼錠必須一次試制成功。我們采用模擬仿真技術(shù)，可以把鋼錠偏析等缺陷消滅在虛擬現(xiàn)實（VR）的計算機屏幕上。上海交通大學則對超大型鍛件及熱處理工藝進行模擬仿真。這些研究對企業(yè)改善和提高鋼錠和鍛件質(zhì)量提供了重要技術(shù)支撐。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)數(shù)控機床是重要基礎裝備，我們可以對加工過程進行模擬仿真，能夠做到預測加工的尺寸精度，特別是加工后的表面殘余應力。這個殘余應力，決定零件的最后性能和使用壽命。所以，現(xiàn)在的設計與制造，不僅要把零件做出來，而且要做到預測零件的組織、性能與壽命。2013年，為了迎接智能制造，中國工程院啟動了網(wǎng)絡化數(shù)字化設計—制造—服務一體化戰(zhàn)略咨詢項目。我國在航空及汽車領域，已取得初步成效。航空工業(yè)研制飛機，從設計到首飛比傳統(tǒng)周期縮短了一半。汽車工業(yè)網(wǎng)絡化、數(shù)字化平臺研發(fā)也取得了進展。中國一汽集團的“數(shù)字化發(fā)動機”研究與開發(fā)，從數(shù)字化設計、數(shù)字化加工和生產(chǎn)、數(shù)字化檢測、到銷售，實現(xiàn)了全過程數(shù)字化。東風汽車集團也提出了商用車全過程數(shù)字化研發(fā)平臺，從商品規(guī)劃、設計、實驗、生產(chǎn)到整個流程進行的建模與仿真。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀

-國內(nèi)神龍汽車制造有限公司對轎車裝配生產(chǎn)線進行了轎車預裝配數(shù)字化系統(tǒng)的開發(fā)，基本實現(xiàn)了總裝柔性生產(chǎn)。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)中航商用飛機有限公司在ARJ21飛機研制中應用產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)字樣機技術(shù)、數(shù)字化工藝與虛擬裝配技術(shù)等數(shù)字化設計制造技術(shù)和并行工程方法，實現(xiàn)了大部段對接一次成功，飛機上天一次成功，取得了顯著的經(jīng)濟效益。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)中航商用飛機有限公司在ARJ21飛機研制中應用產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)字樣機技術(shù)、數(shù)字化工藝與虛擬裝配技術(shù)等數(shù)字化設計制造技術(shù)和并行工程方法，實現(xiàn)了大部段對接一次成功，飛機上天一次成功，取得了顯著的經(jīng)濟效益。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)我國云制造相關技術(shù)及系統(tǒng)的研究已取得顯著的成果，構(gòu)建了多個云服務平臺。機器人研發(fā)投入持續(xù)加大，工業(yè)機器人大量應用。2012年，在中國銷售的工業(yè)機器人達26902臺，同比增長19.2%，我國工業(yè)機器人年安裝量排名世界第三，累計安裝量超過6萬臺。“機器換人”已經(jīng)成為企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低人力成本的重要手段。富士康機器人在生產(chǎn)iphone廣東省實施“機器換人”五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)3D打印制造基礎技術(shù)方面，華中科技大學、北京航空航天大學、西北工業(yè)大學和北京航空625所相繼開展了熔融沉積制造、電子束融合技術(shù)、選擇性激光燒結(jié)等研究。3D打印在醫(yī)學上的應用金屬3D打印產(chǎn)品五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)2.我國智能制造與國外先進水平的差距（1）“大數(shù)據(jù)”驅(qū)動的知識挖掘及知識庫研究應用；（2）復雜裝備研發(fā)過程中，產(chǎn)品性能仿真問題分析單一；（3）制造業(yè)與物流業(yè)信息資源融合度較低；（4）云制造技術(shù)方面的研究及應用還處于初級階段；（5）3D打印制造技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中仍面臨巨大挑戰(zhàn)。3.數(shù)控機床行業(yè)典型制造企業(yè)數(shù)字制造的技術(shù)現(xiàn)狀昆明機床股份有限公司KHC系列五軸加工中心和FMS柔性生產(chǎn)線五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)大連機床集團有限責任公司DRH-F系列工業(yè)機器人發(fā)動機缸體柔性生產(chǎn)線VDWA50五軸立式加工中心五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)3.數(shù)控機床行業(yè)典型制造企業(yè)數(shù)字制造的技術(shù)現(xiàn)狀在三維造型方面，我國數(shù)控機床制造企業(yè)能夠使用PRO/E、UG、CATIA、Solidworks等各類三維造型軟件進行機床部件的造型設計，實現(xiàn)數(shù)控機床關鍵部件設計過程的在機床關鍵部件設計的無紙化，并為數(shù)據(jù)控機床設計的模塊化和關鍵部件數(shù)據(jù)重用奠定了信息分析在數(shù)控機床關鍵部件設計參數(shù)及方法重用的數(shù)據(jù)基礎。數(shù)控機床關鍵部件分析方面，綜合使用Adams、Ansys、Anstran等分析軟件，依托各規(guī)格的激振器、高靈敏度傳感器、激光測振儀、三坐標測量儀等設備形成的數(shù)控機床關鍵部件信息采集系統(tǒng)，對數(shù)控機床關鍵部件進行動、靜、熱等多角度分析，確保數(shù)控機床關鍵部件的結(jié)構(gòu)和材料特性符合其工況需求。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)3.數(shù)控機床行業(yè)典型制造企業(yè)數(shù)字制造的技術(shù)現(xiàn)狀存在的問題：1、數(shù)控機床設計與制造知識增長快，如何檢索到需求的知識，并進行正確的知識推送問題；2、以云計算為基礎的數(shù)字化設計資源部署、匹配、調(diào)用技術(shù)的缺失無法面對特定的設計任務的有效匹配、調(diào)用數(shù)字化設計資源，使效率降低、交貨期延度問題；3、數(shù)控機床的傳感與檢測系統(tǒng)對機床系統(tǒng)的監(jiān)控、分析問題；4、數(shù)控機床的數(shù)據(jù)接口問題。五、數(shù)字制造的發(fā)展現(xiàn)狀-國內(nèi)3.數(shù)控機床行業(yè)典型制造企業(yè)數(shù)字制造的技術(shù)現(xiàn)狀思考題：1.什么是數(shù)字制造2.談一談數(shù)字制造和智能制造的區(qū)別和聯(lián)系。數(shù)字化設計與仿真2第二節(jié)數(shù)字化設計推動信息化進程向前發(fā)展，而仿真則是驗證設計結(jié)果的有效有段。在現(xiàn)代制造企業(yè)產(chǎn)品設計和制造過程中，數(shù)字化設計和仿真一直是不可或缺的兩個工具，在縮減經(jīng)費、縮短開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)揮了巨大作用。一、數(shù)字化設計與仿真的基本概念“數(shù)字化設計與仿真”是指利用計算機軟硬件及網(wǎng)絡環(huán)境，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程的一種技術(shù)，即在網(wǎng)絡和計算機輔助下通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，全面模擬產(chǎn)品的設計、分析、裝配、制造等過程。二、數(shù)字化設計與仿真和傳統(tǒng)設計的比較計算機技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)等的飛速發(fā)展，使得設計過程中各個設計階段所采用的設計工具、設計理念、設計模式發(fā)生了深刻的變化.

傳統(tǒng)設計數(shù)字化設計設計方式手工繪圖計算機繪圖設計工具繪圖板、丁字尺、圓規(guī)、鉛筆、橡皮等計算機、網(wǎng)絡、CAD/CAE軟件、繪圖機、打印機等產(chǎn)品表示二維工程圖紙、各種明細表等三維CAD模型、二維CAD電子圖紙、BOM等設計方法經(jīng)驗設計、手工計算、封閉收斂的設計思維基于三維的虛擬設計、智能設計、可靠性設計、有限元分析、優(yōu)化設計、動態(tài)設計、工業(yè)造型設計等現(xiàn)代設計方法工作方式串行設計、獨立設計并行設計、協(xié)同設計管理方式紙質(zhì)圖檔、技術(shù)文檔管理基于PDM的產(chǎn)品數(shù)字化管理仿真方式物理樣機虛擬樣機、物理樣機特點過早進入物理樣機階段，從設計到物理樣機反復迭代修正由個人經(jīng)驗、手工計算帶來的設計錯誤，設計周期長，成本高形象直觀，干涉檢查、強度分析、動態(tài)模擬、優(yōu)化設計、外觀和色彩設計等采用虛擬樣機進行實現(xiàn)。設計錯誤少，設計周期短、成本低傳統(tǒng)設計與數(shù)字化設計各方面比較三、數(shù)字化設計與仿真基本技術(shù)1.CAX工具CADCAMCAE2.并行工程并行工程是集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求。四、先進數(shù)字化設計與仿真技術(shù)-虛擬樣機1.產(chǎn)生背景傳統(tǒng)的設計方式要經(jīng)過圖紙設計、樣機制造，測試改進、定型生產(chǎn)等步驟，為了使產(chǎn)品滿足設計要求，往往要多次制造樣機，反復測試，費時費力、成本高昂。虛擬樣機技術(shù)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的設計方式，采用數(shù)字技術(shù)進行設計。它能夠在計算機上實現(xiàn)設計——試驗——設計的反復過程，大大降低了研發(fā)周期和研發(fā)資本，能夠快速響應市場，適應現(xiàn)代制造業(yè)對產(chǎn)品T（time）、Q（quality）、C（cost）、S（services）、E（environment）的要求，極大地促進了敏捷制造的發(fā)展，推動了制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化。2.虛擬樣機技術(shù)定義虛擬樣機技術(shù)(VirtualPrototyping,VP)是指在產(chǎn)品設計開發(fā)過程中,將分散的零部件設計和分析技術(shù)(指在某一系統(tǒng)中零部件的CAD和FEA技術(shù))揉合在一起,在計算機上建造出產(chǎn)品的整體模型,并針對該產(chǎn)品在投入使用后的各種工況進行仿真分析,預測產(chǎn)品的整體性能,進而改進產(chǎn)品設計,提高產(chǎn)品性能的一種新技術(shù)。3.虛擬樣機分類虛擬樣機按照實現(xiàn)功能的不同可分為結(jié)構(gòu)虛擬樣機、功能虛擬樣機和結(jié)構(gòu)與功能虛擬樣機。結(jié)構(gòu)虛擬樣機主要用來評價產(chǎn)品的外觀、形狀和裝配。新產(chǎn)品設計首先表現(xiàn)出來的就是產(chǎn)品的外觀形狀是否滿意,其次,零部件能否按要求順利安裝,能否滿足配合要求,這些都是在產(chǎn)品的虛擬樣機中得到檢驗和評價的。功能虛擬樣機主要用于驗證產(chǎn)品的工作原理,如機構(gòu)運動學仿真和動力學仿真。新產(chǎn)品在滿足了外觀形狀的要求以后,就要檢驗產(chǎn)品整體上是否符合基于物理學的功能原理。這一過程往往要求能實時仿真,但基于物理學功能分析,計算量很大,與實時性要求經(jīng)常沖突。4.虛擬樣機技術(shù)特點（1）新的研發(fā)模式傳統(tǒng)的研發(fā)方法是一個串行過程,而虛擬樣機技術(shù)真正地實現(xiàn)了系統(tǒng)角度的產(chǎn)品優(yōu)化。它基于并行工程使產(chǎn)品在概念設計階段就可以迅速地分析、比較多種設計方案,確定影響性能的敏感參數(shù),并通過可視化技術(shù)設計產(chǎn)品、預測產(chǎn)品在真實工況下的特征以及所具有的響應,直至獲得最優(yōu)的工作性能。（2）更低的研發(fā)成本、更短的研發(fā)周期、更高的產(chǎn)品質(zhì)量通過計算機技術(shù)建立產(chǎn)品的數(shù)字化模型,可以完成無數(shù)次物理樣機無法進行的虛擬試驗,從而無需制造及試驗物理樣機就可獲得最優(yōu)方案,因此不但減少了物理樣機的數(shù)量,而且縮短了研發(fā)周期、提高了產(chǎn)品質(zhì)量。（3）實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟的重要手段動態(tài)聯(lián)盟的概念即為了適應快速變化的全球市場,克服單個企業(yè)資源的局限性,出現(xiàn)了在一定時間內(nèi),通過Internet臨時締結(jié)的一種虛擬企業(yè)。為實現(xiàn)并行設計和制造,參盟企業(yè)之間產(chǎn)品信息的交流尤顯重要。而虛擬樣機是一種數(shù)字化模型,通過網(wǎng)絡輸送產(chǎn)品信息,具有傳遞快速、反饋及時的特點,進而使動態(tài)聯(lián)盟的活動具有高度的并行性。5.虛擬樣機的功能組成

計算機仿真

技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)CAD技術(shù)虛擬樣機人機互動6.虛擬樣機的生產(chǎn)流程第一階段：描述虛擬部件的CAD數(shù)據(jù)必須產(chǎn)生,并且做針對實時應用的預處理。第二階段：針對DMU仿真的需要對CAD幾何造型進行后處理。第三階段：將處理好的CAD三維模型連接到虛擬樣機內(nèi)核上，使之與定義好的運動聯(lián)結(jié)(joints)、運動約束(Constraints)的機構(gòu)系統(tǒng)以及其它子系統(tǒng)有機聯(lián)系在一起，最后在虛擬樣機仿真環(huán)境下生成虛擬樣機。7.虛擬樣機技術(shù)的應用火星車勇氣號虛擬樣機火星車勇氣號物理樣機基于虛擬樣機的汽車試驗虛擬樣機在工程機械領域應用虛擬樣機在產(chǎn)品動力學分析上的虛擬樣機在機械系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設計上的應用---洗衣機的震動模擬虛擬樣機在飛行器設計上的應用---飛行模擬五、案例分析1.數(shù)字化設計底座三維實體模型掩護梁三維實體模型液壓支架傳統(tǒng)設計是一種基于經(jīng)驗、類比的設計模式，這種建立在物理樣機上的研發(fā)模式，成本高，開發(fā)周期長。如果物理樣機試驗不夠充分，產(chǎn)品定型后會造成不可預知的結(jié)果，從而影響到液壓支架的質(zhì)量。

2.虛擬裝配液壓支架三維實體模型液壓支架零件的三維實體模型完成后，為了建立數(shù)字化樣機，需要對其各個零件進行虛擬裝配。通過確定零件之間的位置約束關系，可以把支架中的各個三維實體零件裝配成一個整體——液壓支架數(shù)字化樣機。零件的準確裝配是液壓支架運動仿真的前提，裝配關系的正確與否直接影響著液壓支架運動仿真能否正確實現(xiàn)。通過仿真結(jié)果，可以根據(jù)需要對生成的零件和特征進行修改定義，直至達到液壓支架設計要求為止。3.液壓支架的運動仿真4.基于ADAMS的液壓支架數(shù)字樣機的運動學分析思考題：1.數(shù)字化設計與仿真和傳統(tǒng)設計相比較有哪些特點？2.數(shù)據(jù)化設計有哪些基本技術(shù)？3.什么是虛擬樣機技術(shù)，解決什么樣的問題？數(shù)字化工藝3第三節(jié)工藝設計工作不僅涉及得到企業(yè)的生產(chǎn)類型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝裝備、生產(chǎn)水平等，甚至還要受到工藝人員實際經(jīng)驗和管理體制的制約，傳統(tǒng)手工工藝設計具對工藝設計人員要求較高。由于工藝設計需要和匯總生產(chǎn)大量的工藝文件，因此工作量大但效率低下。隨著計算機在制造企業(yè)中的應用，數(shù)字化工藝設計與仿真已成為可能。一、計算機輔助工藝過程設計1.CAPP概念計算機輔助工藝過程設計（computeraidedprocessplanning,CAPP），是指借助于計算機軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計算機進行數(shù)值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程。2.CAPP的發(fā)展歷史CAPP的開發(fā)、研制是從60年代末開始的，在制造自動化領域，CAPP的發(fā)展是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一個CAPP系統(tǒng)AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是CAM-Ⅰ于1976年推出的CAM-Ⅰ'SAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)。取其字首的第一個字母，稱為CAPP系統(tǒng)。目前對CAPP這個縮寫法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計算機輔助工藝設計已經(jīng)成為公認的釋義。我國對CAPP的研究始于80年代初，迄今為止，在國內(nèi)學術(shù)會議、刊物上發(fā)表的CAPP系統(tǒng)已有50多個，但被工廠、企業(yè)正式應用的系統(tǒng)只是少數(shù)，真正形成商品化的CAPP系統(tǒng)還不多。3.目前CAPP系統(tǒng)的分類派生式CAPP系統(tǒng)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)綜合式CAPP系統(tǒng)4.發(fā)展CAPP技術(shù)的意義傳統(tǒng)上，工藝設計應由具有豐富生產(chǎn)經(jīng)驗的工程師負責。作為一個好的工藝設計工程師必須具備：*具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗；*熟知企業(yè)的各種設備的使用情況；*熟知企業(yè)內(nèi)各種生產(chǎn)工藝方法；*熟知企業(yè)內(nèi)各種與生產(chǎn)加工有關的規(guī)范；*熟知與生產(chǎn)管理有關的各種規(guī)章制度；*能與有關各方保持友好協(xié)作。具有豐富經(jīng)驗的工藝工程師，在發(fā)達國家常常感到人數(shù)不足。在美國，工藝設計人員一般年齡在40歲以上，并有豐富的生產(chǎn)車間工作經(jīng)驗；在英國，工藝工程師平均年齡為55歲。通過對年齡數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，反映了工藝設計要求工藝工程師有多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。5.國內(nèi)企業(yè)應用CAPP技術(shù)的現(xiàn)狀通過對國內(nèi)部分設計院、企業(yè)所做的調(diào)研，大部分企業(yè)對CAPP系統(tǒng)的應用情況并不令人樂觀。企業(yè)應用CAPP系統(tǒng)的情況最具代表性的有如下幾種：（1）大部分企業(yè)的工藝設計仍然采用手工設計的方式，CAPP的應用仍是空白。較偏遠地區(qū)的企業(yè)，特別是那些中小企業(yè)，不光CAPP的應用是一片空白，計算機的應用狀況也令人擔憂。（2）部分企業(yè)在計算機技術(shù)和CAD的應用較為普及以后，工藝設計成為企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。有些企業(yè)自己在Word、Excel或AutoCAD上繪制出工藝卡片的空白表格，在此基礎上進行工藝規(guī)程的設計。此種設計方式也是利用計算機進行輔助工藝設計，因此，也可稱做CAPP，但此類CAPP所生成的工藝規(guī)程是以文本文件的形式存在的，工藝部門只生成文本文件，企業(yè)無法對工藝數(shù)據(jù)進行有效的管理。（3）部分企業(yè)已充分認識到工藝設計的重要性，并購買了部分商品化的CAPP系統(tǒng)，但由于企業(yè)對CAPP的認識還存在一些誤區(qū)，因此，CAPP的應用還不盡如人意。二、制造過程管理制造過程管理（ManufacturingProcessManagement，簡寫為MPM），是一種貫穿計劃、設計、制造和管理全過程的協(xié)同工作環(huán)境，旨在對生產(chǎn)過程中的工藝信息進行協(xié)調(diào)的統(tǒng)一管理。MPM是為制造企業(yè)在工藝規(guī)劃、工藝設計、工藝仿真過程中提供一系列結(jié)構(gòu)化、可視化的工具和技術(shù)，其核心技術(shù)可以分為工藝設計和仿真技術(shù)(主要包CAM技術(shù)、裝配過程與仿真技術(shù)、物流設計與仿真技術(shù)、公差分析、機器人離線編程及仿真技術(shù)、人機作業(yè)模擬與仿真技術(shù))以及工藝管理(主要包括PBOM管理、工藝設計管理、工藝資源管理、工藝報表)。1.案例基本情況ARJ21是AdvancedRegionalJetforthe21stCentury的簡稱，是70~90座級的中、短航程支線飛機，擁有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)，按照世界上最新技術(shù)設計，研制過程中全面采用數(shù)字化技術(shù)是該新支線的又一特點。同時，并行工程技術(shù)的充分應用，從飛機總體方案起，設計部門、工藝部門、項目管理部門等各部門就介入進去。2.案例分析目前國內(nèi)整個飛機制造過程中處于重要地位的飛機裝配過程基本沿襲了數(shù)字量傳遞與模擬量傳遞相結(jié)合的工作模式，裝配工藝的設計主要采用計算機輔助工藝過程設計系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)進行，但仍然停留在二維產(chǎn)品設計的基礎上，與CAD系統(tǒng)沒有建立緊密的聯(lián)系，更談不上與設計的協(xié)同工作，無法將裝配工藝過程、裝配零件及與裝配過程有關的制造資源緊密結(jié)合在一起實現(xiàn)裝配過程的仿真，無法在工藝設計環(huán)境中進行3維的虛擬工藝驗證，零部件能否準確安裝，在實際安裝過程中是否發(fā)生干涉、工藝流程、裝配順序是否合理，裝配工藝裝備是否滿足裝配需要，裝配人員及裝配工具是否可達、裝配操作空間是否具有開放性等一系列問題無法在裝配設計階段得到有效驗證。上述任一環(huán)節(jié)在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)問題都將影響飛機的研制周期，造成費用的損失。3.解決方案應用DELMIA軟件系統(tǒng)解決上面問題，系統(tǒng)又包括兩個相互關聯(lián)的獨立軟件，DPE(DigitalProcesEngineer--數(shù)字工藝工程)和DPM(DigitalProcesManufacture--數(shù)字制造工藝)。思考題：1.什么是CAPP？2.MPM是什么，具體有什么作用？數(shù)字化加工與裝配4第四節(jié)一、數(shù)控加工設備1.數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工是指由控制系統(tǒng)發(fā)出指令使刀具作符合要求的各種運動，以數(shù)字和字母形式表示工件的形狀和尺寸等技術(shù)要求和加工工藝要求進行的加工。它泛指在數(shù)控機床上進行零件加工的工藝過程。2.數(shù)控加工的特點自動化程度高加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定對加工對象的適應性強生產(chǎn)效率高易于建立計算機通信網(wǎng)絡數(shù)控加工特點3.數(shù)控加工設備的分類1.開環(huán)控制系；2.半閉環(huán)控制系統(tǒng)；3.閉環(huán)控制系統(tǒng)1.定位控制數(shù)控機床；2.直線運動控制數(shù)控機床；3.輪廓控制的數(shù)控機床1.精密型;2.普通型;3.經(jīng)濟型1.金屬切削類數(shù)控機床；2.金屬成形類及特種加工類數(shù)控機床工藝用途運動方式控制方式功能水平4.先進數(shù)控加工設備介紹數(shù)控加工設備向著高精度、高效率、復合型、智能型和網(wǎng)絡與開放方面發(fā)展。（1）高精度瑞士DXSHSCHAUBLIN公司142精密車床德國KERNPyramidNano金字塔納米加工中心主軸跳動＜0.5μm最佳圓度＜0.5μm光潔度Ra0.2-0.4μm位置精度±0.3μm（positionalvariance）1-10,000個零件精度始終保持可實現(xiàn)0.1μ進給實測定位精度/重復定位精度0.0005mm/0.0003mm（ISO230-2）日本YASDAYMC430Ver.II超精密微細加工中心）北京廣宇大成數(shù)控機床有限公司MGK2835高精度數(shù)控立式磨床?1000mm工作臺徑向跳動和軸向竄動≤１μm工作臺外延1000mm處端面跳動≤１μm通過角度閉環(huán)控制的工作臺重復定位精度１″砂輪主軸徑向跳動和軸向竄動≤１μm加工圓度2μm日本YASDA加工實例切深0.3μmDMG/MORISEIKIDIXI210立式加工中心

在長/寬/高為2100/1800/1250mm的空間范圍內(nèi)，精度＜35μm承諾：精度十年不變?nèi)鹗縍ollomaticGrindSmartNano6六軸聯(lián)動數(shù)控刀具磨床世界第一款真正意義上的微型刀具磨床，用于極端微型刀具的加工磨削。加工直徑范圍在?0.01–2.0mm同心度、圓度、尺寸和形位公差均進入納米級納米級刀具加工表面可達到鏡面效果專利的柄部和頭部支撐技術(shù)保證圓跳動為零日本MAKINOiQ300微細精密加工機傳感器模具R0.02mm圓弧放大圖浙江陀曼精密機械有限公司TMYS3120CNC6滾齒機埃斯維機床（蘇州）有限公司BAW06臥式多主軸加工中心蘇州上金數(shù)控科技有限公司高速立式加工中心廈門大金機械有限公司MT系列鉆攻中心精度—科學設計，有限元技術(shù)得到廣泛應用DMG德國DS-Technology公司DMG精度—結(jié)構(gòu)、驅(qū)動、材料箱中葙（Box-in-box）臺中臺（Table-in-table）HERMLE重心驅(qū)動精度—結(jié)構(gòu)、驅(qū)動、材料DMG公司duoBlock專利雙體式結(jié)構(gòu)移動負載降低50%，靜質(zhì)量增加100%瑞士STUDERS41人造花崗巖床身人造花崗巖床身德國ALFINGAL6加工中心焊接+水泥結(jié)構(gòu)焊接+水泥人造花崗巖與鑄鐵吸振性能比較瑞士AgieCharmillesMikronHSM500高速銑削加工中心人造花崗巖封閉O型龍門框架式精度—減少或消除熱變形影響利于排屑的總體布局德國海德曼機床公司（

Handtmann）工作臺翻轉(zhuǎn)式加工中心德國EMAG德國EMAG倒立式加工中心（2）高效率德國CHIRONTZ15WMAGNUM立式加工中心德國DMGDMU40monoBLOCK系列自動化解決方案效率—機器人與機床集成內(nèi)置式關節(jié)機器人澳大利亞ANCA公司MX7工具磨瑞士EWAG公司COMPACT

LINE工具磨床FANUC

4臺鉆削中心和兩臺D頂置機器人組成的柔性制造單元DMG缸蓋生產(chǎn)線10臺NHX5000+自動上下料效率—機器人與機床集成大連機床集團汽車轉(zhuǎn)向節(jié)智能生產(chǎn)線關節(jié)機器人與生產(chǎn)線集成OKUMA五軸自動調(diào)整技術(shù)5-AxisAutoTuningSystem開始結(jié)束基準球固定在臺面上，測頭接觸基礎球頂端按啟動鍵和測量開始鍵開始測量，并自動設置補償參數(shù)僅需3步，11種幾何誤差（完整模式）在10分鐘內(nèi)自動完成測量、補償、調(diào)整4種幾何誤差（簡單模式）在10分鐘內(nèi)自動完成測量、補償、調(diào)整效率—節(jié)省輔助時間五軸幾何誤差快速自動調(diào)整EmcoCPSPilot防碰撞系統(tǒng)防碰撞檢驗CPSPilot按1:1比例，以三維圖形的形式顯示每臺特定機床的所有特征，確保停工期加到最低程度功能和特征MAZAK智能維護與支持技術(shù)INTELLIGENTMAINTENANCESUPPORT監(jiān)測機床需日常維護保養(yǎng)的一些部位的狀態(tài)信息，如切削液、過濾器，防護罩和操作記錄等，以預防維修計劃不落實造成的意外停機。當某一監(jiān)測部位達到預設值時，例如過濾器的清洗新更換日期，會彈出窗口要求及時進行維護。效率—節(jié)省輔助時間設備維護與監(jiān)測，減少意外停機時間MAZAK主軸狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)INTELLIGENTPERFORMANCESPINDER監(jiān)控主軸狀態(tài)，縮短停機時間，對機床進行預防性維護MAZAK激光切割機床檢測技術(shù)INTELLIGENTPERFORMANCESPINDER穿透檢監(jiān)測鏡頭清潔監(jiān)測等離子云檢監(jiān)測過燒監(jiān)測INDEXC200數(shù)控車床對置雙主軸雙工位3刀塔效率—多軸、多刀、多工位法國HURONTMX對置雙主軸雙刀塔車削中心車床效率—多軸、多刀、多工位日本高松（TAKAMATSU）XW系列并列主軸雙刀刀塔精密車并列主軸車床日本村田（MURATEC）MW系列并列主軸雙刀刀塔精密車日本富士（FUJI）CSD系列并列主軸雙刀刀塔精密車德國CHIRON公司雙主軸加工中心多主軸加工中心效率—多軸、多刀、多工位立式加工中心德國STAMAMC543/twincompact雙主軸五軸聯(lián)動立式加工中心瑞士STARRAGBTP5000-5-axistitaniumprofiler雙主軸臥式加工中心（鈦合金零件）效率—多軸、多刀、多工位雙主軸雙工位臥式加工中心德國LICONMACHININGCENTERLiFLEXII系列

雙主軸雙工位臥式加工中心埃斯維機床（蘇州）有限公司BAW06臥式多主軸加工中心多軸合一，效能翻倍整體框架式結(jié)構(gòu)，整機結(jié)構(gòu)新穎獨特，性能先進，配置高端，具有現(xiàn)代加工中心典型的品質(zhì)和特點主軸的X、Y、Z向運動由直線電機驅(qū)動，閉環(huán)控制，加速度3G，安置在專利的整體框架式結(jié)構(gòu)內(nèi)整體框架式結(jié)構(gòu)，整機結(jié)構(gòu)新穎獨特，性能先進，配置高端，具有現(xiàn)代加工中心典型的品質(zhì)和特點主軸數(shù)量有1、2、4可選，主軸最高轉(zhuǎn)速17500r/min搖籃式雙橫梁交換工作臺由力矩電機驅(qū)動，上面可安裝2個或4個子臺效率—多軸、多刀、多工位臥式加工中心德國SAMAG

MFZ4-2W多主軸臥式加工中心效率—多軸、多刀、多工位雙主軸雙搖籃式轉(zhuǎn)臺交換每個搖籃配置雙轉(zhuǎn)臺臥式加工中心德國SAMAG

MFZ6-3W多主軸加工中心三主軸雙搖籃三轉(zhuǎn)臺效率—多軸、多刀、多工位臥式加工中心效率—多軸、多刀、多工位高度自動化的自動車床CITIZENCincom系列自動車日本津上（TSUGAMI）B0385雙主軸自動車床（3）復合加工奧地利WFLM120MILLTURN銑車復合加工中心復合銑車復合奧地利WFL銑車復合加工中心加工實例復合奧地利

EMCO

HYPERTURN65PM車銑復合加工中心銑斜槽車/銑偏心圓三維銑削銑螺紋滾齒螺旋插補銑圓深孔鉆削內(nèi)溝槽加工內(nèi)螺紋加工鏜孔在線自動測量銑內(nèi)外圓、扁、鉆孔、攻絲橢圓銑削根部成形加工銑車復合銑槽滾齒凹腔/凹凸臺銑鉆深孔六邊形拉削銑削斜內(nèi)孔/凸臺螺紋車螺紋內(nèi)孔擠壓成形車削滾壓車削端面和外圓去毛刺插內(nèi)齒車內(nèi)孔鏜孔鉸孔偏心車/銑滾花銑槽雕刻銑削橢圓鉆孔/攻絲內(nèi)沉割槽車內(nèi)孔精鏜車內(nèi)螺紋MAZAKINTEGREX系列銑車復合加工機床銑車復合Makino

GrinderG7五軸臥式加工中心磨銑復合DMGMORILASERTEC210Shape五軸銑削和激光紋理加工復合加工系統(tǒng)復合銑削和激光紋理加工復合加工系統(tǒng)MAZAKINTEGREXi-400AM五軸增/減材復合加工中心復合增/減材復合提供兩種類型的熔覆頭（高速成形和高精度成形），平時裝在刀庫里，可以自動安裝在主軸上，并與其它刀具一樣通過ATC調(diào)用。大連三壘機器股份有限公司SVW80C-3D增減復合五軸加工中心（4）智能化意大利薩瓦尼尼（SALVAGNINI）P2Lean新一代緊湊型多邊折彎中心借助于傳感器系統(tǒng)，精確測量加工過程中厚度、張力強度的變化值，通過40年豐富經(jīng)驗積累的專利的Mac2.0.a軟件，計算回彈量并自動進行調(diào)整控制P2Lean懂得怎樣滿足你的每一個折彎要求，你只要簡單的告訴設備你所需要的折彎，而后設備在最短的時間內(nèi)自動完成折彎2014年10月在德國“國際金屬板材加工技術(shù)展覽會”一經(jīng)展出，受到參觀者的一致好評。智能傳感器（厚度、張力）+40年經(jīng)驗軟件+全自動=首件成功海德漢（HEIDENHAIN）TNC640數(shù)控系統(tǒng)LAC（負載自適應控制）—自動確定工件當前質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量和摩擦力基礎上，連續(xù)前饋并自適應控制其變化，使加工參數(shù)跟隨工件的變化智能無附加力有/無附加力之比較OKUMA振動抑制技術(shù)OKUMA的振動抑制技術(shù)可根據(jù)傳感器信號，計算并變換主軸至最佳轉(zhuǎn)速。同時還可將多個最佳主軸轉(zhuǎn)速候補值顯示在畫面上，通過觸摸屏人工選擇。德國HEIDENHAINTNC640數(shù)控系統(tǒng)進給速度自適應智能控制技術(shù)保持主軸最大功率條件下的進給速度自動調(diào)整。當進給速度小于定義最小值，切削條件異常或刀具磨損、破損嚴重時，系統(tǒng)會自動報警并停機智能進給速度自適應控制三菱電機自動化（中國）有限公司EA8SM數(shù)控電火花加工機智能化和自動化，可對復雜形狀零件進行高速高效適應性放電加工，大幅縮短了抬刀時間擁有高效加工TP回路、抵損耗SC回路、鏡面加工GM回路和硬質(zhì)合金精加工PS回路四種不同用途的電路，可根據(jù)加工需求任意選用高速高效自適應性放電四種“傻瓜”式加工加方式（5）網(wǎng)絡與開放采用基于以太網(wǎng)的標準通訊解決方案，內(nèi)置有以太網(wǎng)功能，無需外掛通訊處理器，具有強大的網(wǎng)絡集成功能通過CBA（ComponentBasedAutomation基于組件的自動化）技術(shù)功能強大的PLC/PLC通訊，可實現(xiàn)靈活組網(wǎng)，及操作站的動態(tài)連接開放的HMI（HumanMachineInterface人機界面）和

NCK（NCRealtimeKemal西門子數(shù)控系統(tǒng)實時控制內(nèi)核），滿足客戶的個性化需求將得到滿足。各種圖像、軟件，或是工藝功能都可輕松融入該系統(tǒng)SIEMENSSINUMERIK840Dsl數(shù)控系統(tǒng)

DMGMORICELO系統(tǒng)以獨特的技術(shù)將機床與公司組織連接為一體，構(gòu)成完整持續(xù)的數(shù)字化、無紙化生產(chǎn)的支撐和基礎兼容現(xiàn)有的ERP（企業(yè)資源計劃）/PPS（生產(chǎn)計劃與控制系統(tǒng)）/PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）/MES制造執(zhí)行系統(tǒng)和CAD/CAM軟件和控制系統(tǒng)，可將生產(chǎn)效率提高30%具有生產(chǎn)計劃、輔助功能、技術(shù)支持、配置與機床狀態(tài)監(jiān)控五類功能的16種應用程序，多點觸摸屏，實現(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)、任務管理、任務規(guī)劃、網(wǎng)絡服務、狀態(tài)監(jiān)控、機床維護、工藝流程數(shù)據(jù)和機床數(shù)據(jù)等一體化數(shù)字化管理、記錄和顯示PC版本能夠在PC上使用

CELOS的所有功能，可將任意機床或設備集成在整體CELOS外圍設備中，可讓用戶在加工準備階段就能對生產(chǎn)與制造流程進行最佳規(guī)劃與控制HEIDENHAINTNC640數(shù)控系統(tǒng)TNC640可接入網(wǎng)絡，連接PC計算機、編程站和其它數(shù)據(jù)存儲設備。即使是標準版的TNC640系統(tǒng)，不僅具備RS-232-C/V.24數(shù)據(jù)接口，同時也具備最新的高速千兆以太網(wǎng)接口。TNC640可通過TCP/IP協(xié)議與NFS服務器和Windows網(wǎng)絡通信，無需任何附加軟件。數(shù)據(jù)傳輸速度最快可達1000Mbps，因此可確?？焖賯鬏敂?shù)據(jù)。能夠靈活地集成到設計、編程、仿真、制定生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)等工藝鏈中，將現(xiàn)有刀具及原材料、刀具數(shù)據(jù)、夾具裝夾、CAD數(shù)據(jù)、NC程序、檢測要求等數(shù)字版文件提供給車間和操作人員以及在TNC640用戶界面中顯示這些數(shù)據(jù)的解決方案。標準版的TNC640也提供實用應用程序。使用CAD閱讀器、PDF閱讀器以及Mozilla火狐網(wǎng)頁瀏覽器，可以在數(shù)控系統(tǒng)中直接查看生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)。使用基于網(wǎng)頁的文檔軟件或ERP系統(tǒng)就像進入您的電子郵件收件箱一樣簡單。二、工業(yè)機器人與數(shù)字化裝配裝配是產(chǎn)品生產(chǎn)的后續(xù)工序，在制造業(yè)中占有重要地位，在人力、物力、財力消耗中占有很大比例，作為一項新興的工業(yè)技術(shù)，機器人裝配應運而生。在機器人應用各領域中只占很小的份額。究其原因，一方面是由于裝配操作本身比焊接、噴涂、搬運等復雜；另一方面，機器人裝配技術(shù)目前還存在一些亟待解決的問題。如：對裝配環(huán)境要求高，裝配效率低，缺乏感知與自適應的控制能力，難以完成變動環(huán)境中的復雜裝配，對于機器人的精度要求較高，否則經(jīng)常出現(xiàn)裝不上或“卡死”現(xiàn)象。1.國內(nèi)裝配機器人的發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過多年來的研究與開發(fā)，我國在裝配機器人方面有了很大的進步。目前在裝配機器人研制方面，基本掌握了機構(gòu)設計制造技術(shù)，解決了控制、驅(qū)動系統(tǒng)設計和配置、軟件設計和編制等關鍵技術(shù)，還掌握了自動化裝配線及其周邊配套設備的全線自動通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)，在基礎元器件方面，諧波減速器、六軸力傳感器、運動控制器等也有了突破。我國已研制出精密型裝配和實用型裝配機器人，如廣東吊扇電機機器人自動裝配線，小型電器機器人自動裝配線，以及自動導引汽車發(fā)動機裝配線，精密機芯機器人自動裝配線等機器人示范應用工程。2.國外裝配機器人的發(fā)展現(xiàn)狀美、日、西歐的制造業(yè)中約40％的勞動力用于裝配，西德電子工業(yè)產(chǎn)品總成本的50—70％是裝配。裝配機器人是高質(zhì)量、高柔性、高效率完成自動裝配的理想手段。所以裝配機器人得到迅速發(fā)展，如美國工業(yè)界Delphi法調(diào)查表明到2000年應用于裝配和檢驗的機器人銷售臺數(shù)將從1985年占工業(yè)機器人總數(shù)16％猛增到35％。日本裝配機器人的增長比任何其他工業(yè)應用領域的機器人都快，增長速度比歐洲和美國更快。3.裝配機器人的關鍵技術(shù)裝配機器人的關鍵技術(shù)裝配機器人的實時控制檢測傳感技術(shù)裝配機器人系統(tǒng)軟件研制裝配機器人控制器的研制裝配機器人的圖形仿真技術(shù)裝配機器人柔順手腕的研制裝配機器人的精確定位三、案例分析1.機器人自動化切割切割機器人能滿足切割零件高精度的要求，完成高質(zhì)量工作，它包括火焰切割、等離子切割和激光切割等。另外，也可以實現(xiàn)對飛機壁板的自動化修邊。飛機壁板件在加工成型時總要留有一定的余量，在裝配前根據(jù)具體配合關系進行切邊修整。采用工業(yè)智能機器人能夠更高效、更便捷、更精準地完成零組件切邊工作。從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工修邊或笨重的切邊機等。2.機器人自動制孔與連接裝配過程中的零組件裝配、部件裝配和部件對接裝配過程都需要進行大量的制孔、鉚接等連接工作。機器人已經(jīng)實現(xiàn)自動鉆鉚、焊接等工作，并逐漸應用于裝配中。例如在大型飛機機身壁板上進行連接，采用人工鉆鉚方式完成數(shù)以萬計的緊固件制孔、鉚接非常耗時耗力，而采用機器手帶動鉆鉚末端執(zhí)行器，或采用爬行機器人可以輕松實現(xiàn)，并且效率是人工的6~10倍。串聯(lián)機器人制孔并聯(lián)機器人自動制孔3.測量輔助機器人數(shù)字化裝配定位精確定位可以借助數(shù)字化技術(shù)及自動化設備來輔助完成，如采用先進高精度測量設備和工業(yè)機器人相結(jié)合的柔性加持定位系統(tǒng)。數(shù)字化光學設備以激光跟蹤儀為代表，包括激光雷達、數(shù)字攝影照相機、iGPS室內(nèi)測量系統(tǒng)等。對小范圍的零組件的定位，可借助機器人結(jié)合測量設備來實現(xiàn)。后機身壁板用機器人進行定位移動

AGV車和機器人手臂組合使用4.機器人檢測、探傷機器人在檢測方面應用也很廣泛。第一，進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的檢查（如孔徑和外形檢測），如圖3-3-7所示。第二，用于工件內(nèi)部的檢查（如無損探傷），具有速度快、準確度高等特點。第三，由于其可攜帶多種末端執(zhí)行機構(gòu)，因此可以安裝測量頭（非接觸式光學反射鏡或接觸式探頭等），對復雜、隱蔽的產(chǎn)品空間進行測量。這對于具有多種復雜結(jié)構(gòu)零件的產(chǎn)品是極為有用的，如對發(fā)動機進氣道的測量、安裝、檢驗等。機器人孔檢測5.機器人數(shù)字化柔性裝配線平臺機器人數(shù)字化柔性裝配線平臺在航空器制造領域應用廣泛，例如在飛機總裝時，國外各大飛機制造公司均采用了自動化對接裝配系統(tǒng)來代替大型的固定裝配型架，主要由計算機控制的自動化定位器、激光測量系統(tǒng)（激光跟蹤儀、激光雷達或iGPS系統(tǒng)）和控制系統(tǒng)組成，同時，也集成應用了智能工業(yè)機器人于連接部位的裝配工作上。機器人輔助數(shù)字化裝配平臺思考題：1.數(shù)控加工的特點是什么？2.數(shù)控加工設備發(fā)展方向是什么？3.裝配機器人有哪些關鍵技術(shù)？數(shù)字化控制5第五節(jié)一、計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）概述1.數(shù)控系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩大部分組成。其核心是計算機數(shù)字控制裝置。它通過系統(tǒng)控制軟件配合系統(tǒng)硬件，合理地組織、管理數(shù)控系統(tǒng)的輸入、數(shù)據(jù)處理、插補和輸出信息，控制執(zhí)行部件，使數(shù)控機床按照操作者的要求進行自動加工。2.CNC系統(tǒng)的功能CNC系統(tǒng)由于現(xiàn)在普遍采用了微處理器，通過軟件可以實現(xiàn)很多功能。數(shù)控系統(tǒng)有多種系列，性能各異。數(shù)控系統(tǒng)的功能通常包括基本功能和選擇功能?？刂乒δ?/p>

準備功能插補功能進給功能主軸功能輔助功能刀具功能補償功能字符、圖形顯示功能自診斷功能通信功能人機交互圖形編程功能系統(tǒng)功能3.CNC系統(tǒng)的一般工作過程（1）輸入輸入CNC控制器的通常有零件加