先进制造技术070808126高伟.ppt

1、先进制造技术,-制造自动化技术 070808126 高伟,2,制造自动化技术,要点,制造自动化技术的发展,数控加工技术,柔性制造系统,3,制造自动化技术 Manufacturing Automation Technology,课程“先进制造技术”,4,计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助产品工程（CAE） 计算机产品数据管理（PDM）,产品设计自动化,1.1 制造自动化技术的内涵,企业管理自动化,企业ERP（Enterprise Resource Planning）,加工过程自动化,包括各种计算机控制技术，如CNC、DNC、自动存储和运输设备、自动检测和监控设备等,质量控制自动化,计算机辅助工

2、艺设计（CAPP）,计算机辅助制造（CAM）,如计算机集成制造系统（CIMS）、敏捷制造（AM）、并行工程等。,5,自动单机和刚性自动线；本阶段在20世纪4050年代已相当成熟。 特征:高生产率和刚性结构，很难实现生产产品的改变。 引入的新技术有继电器程序控制、组合机床等。,第一阶段(1913-) ：刚性自动化,第二阶段(1930-) ：数控加工,NC和CNC ；本阶段的NC在20世纪5070年代已成熟，但到了7080年代，CNC取代了NC。 特征:柔性好、加工质量高，适应于多品种、中小批量(包括单件)产品的生产 。 引入的新技术有数控技术、计算机编程技术等。,1.1 制造自动化技术的内涵,6

3、,1.1 制造自动化技术的内涵,7,1.1 制造自动化技术的内涵,8,图4-1 汽车后桥齿轮箱加工自动线,1.1 制造自动化技术的内涵,9,1.1 制造自动化技术的内涵,10,1.2 制造自动化技术的发展趋势,制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。 制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成。 企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用。 通过网络，实现异地制造。,11,1.2 制造自动化技术的发展趋势,12,制造自动化技术 Manufacturing Automation Technology,课程“先进制造技术”,13,2

4、.1 数控机床的基本概念,1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。后来受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室合作进行研制工作，于1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数控铣床。,数控机床的诞生,图4-3 麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室,14,2.1 数控机床的基本概念,这是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行控制的自动化方法。,是用计算机通过数字信息来自动控制机械加工的机床。具体地说，数控机床是通过编制程序，即通过数字(代码)

5、指令来自动完成机床各个坐标的协调运动，正确地控制机床运动部件的位移量，并且按加工的动作顺序要求自动控制机床各个部件的动作,数字控制（NC）,数控技术,指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。由于计算机应用技术的成熟，数控系统均采用了计算机数控（CNC，Computer Numerical Control）以区别于传统的NC。,数控机床,15,图4-4 数控机床组成框图,2.2 数控机床的组成,16,数控装置,伺服驱动装置,检测反馈装置,2.2 数控机床的组成,由硬件和软件部分组成，接受输入代码经缓存、译码、运算插补等转变成控制指令，实现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。,是数控装置和

6、机床主机之间的联接环节，接受数控装置的生成的进给信号，经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。,是通过检测元件将执行元件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。,17,PLC、机床I/O电路和装置,机床本体,2.2 数控机床的组成,是数控机床的机械结构件（床身箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等,PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成； 机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等)组成的逻辑电路；,18,2.3

7、数控机床的类型,经济型数控车床,全功能数控车床,19,2.3 数控机床的类型,车削中心,双主轴数控车削中心,20,2.3 数控机床的类型,立式数控铣床,卧式数控铣床,龙门数控铣床,21,2.3 数控机床的类型,经济型数控铣床,高速数控铣床,22,2.3 数控机床的类型,立式加工中心,卧式加工中心,23,2.4 数控机床的发展历程,硬线数控,G1: 19521955，电子管,G2: 19551959，晶体管,G3:19591965，小规模集成电路,24,2.4 数控机床的发展历程,计算机数控,G4: 1970s (19701974)，小型计算机,G5: 1974-微处理器 (MCNC) 1979

8、超大规模集成电路 (VLIC),G6: 1994 基于PC-NC.,25,高速主轴单元(电主轴，转速15000 100000r/min) 高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60120m /min，切削进给速度高达60 m/min) 高性能数控和伺服系 统以及数控工具系统 目前，在超高速加工中，车削和铣削的切削速度已达到50008000 m/min以上；主轴转数在30000 r/min(有的高达10万r/min)以上；工 作台的移动速度(进给速度)：在分辨率为1微米时，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率为0.1微米时，在24m/min以上； 自动换刀速度在1秒以内

9、；小线段插补进给速度达到12m/min。特征:高生产率和刚性结构，很难实现生产产品的改变。,高速、高效,2.4 数控机床的发展历程,26,普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m； 精密级加工中心的加工精度则从35m，提高到 11.5m，甚至更高； 超精密加工精度进入纳米级(0.001微米)，主轴回转精度要求达到0.010.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面 粗糙度Ra=0.003微米等。,高精度,高可靠性,当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上。,2.4 数控机床的发展历程,27,复合化,多轴化,5轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的

10、一个开发热点，最近，国外还在研究6轴联动控制使用非旋转刀具的加工中心。,2.4 数控机床的发展历程,机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂 形状零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。,智能化,智能加工是一种基于神经网络控制、模糊控制、数字化网络技术和理论的加工，它是要在加工过程中模拟人类专家的 智能活动，以解决加工过程许多不确定性的、要由人工干预才能解决的问题。,28,制造自动化技术 Manufacturing Automation Technology,课程“先进制造技

11、术”,29,由一个传输系统联接起来的一些设备(通常是具有自动换刀装置的加工中心机床)组成，传输装置把工件放在托盘或其他联接装置上送到各加工设备，加工设备和传输系统在中央计算机控制下，使工件加工准确、迅速和自动化。,美国国家标准局定义：,日本国际贸易与工业部定义：,北京机械工业自动化研究所 定义：,3.1 FMS的定义与特征,由2台或更多NC机床组成的系统，这些机床与自动物料管理设备一一连接，在计算机或类似设备控制下完成自动加工或处理操作，从而可加工多个不同形状和尺寸的工件。,将自动化生产系统从少品种大批量生产型转向多品种生产型的柔性化系统。,30,高柔性 高效率 高度自动化,柔性制造系统是利用

12、计算机控制系统和物料输送系统，把若干台设备联系起来，形成没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统。它在加工完一批某种工件后，能在不停机调整的情况下，自动地向另一种工件转换。其主要特征是：,3.1 FMS的定义与特征,31,3.2 FMS的组成,32,3.3 柔性制造系统的分类,柔性制造单元（FMC）,这是一种简单的柔性制造系统，通常由加工中心（MC）与自动交换工件（AW，APC）的装置所组成，同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。图4-31所示为一柔性制造单元的示意图。,图4-31 柔性制造单元,33,3.3 柔性制造系统的分类,柔性制造系统,较大的柔性制造系统有两个以上柔性制造单元

13、或多台数控机床、加工中心组成，并用一个物料输送系统将机床联系起来。工件被装在夹具和托盘上，自动的按加工顺序在机床间逐个输送。,柔性生产线（FTL）,在零件生产批量较大而品种较少的情况下，柔性制造系统的机床可以完全按照工件加工顺序排列成生产线的形式，这种生产线与传统的刚性生产线的不同之处在于能同时或依次加工少量不同的零件。当零件更换时，其生产节拍可作相应的调整。各机床的主轴箱也可自动进行调整。这种生产线称为柔性生产线。,34,3.4 柔性制造系统的特点与应用,FMS特点,以GT为基础 ,具有较大柔性 ,高度自动化 ,控制与管理相结合可自动实现系统内的计划、调度,35,3.4 柔性制造系统的特点与应用,FMS应用,36,3.4 柔性制造系统的特点与应用,FMS实例,心得体会,本学期开学，我们就接触到了先进制造技术这门课程，这是一门普及课程，并没有对我们做出什么特殊的要求，只需了解一下即可。先进制造技术就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。它可分为主体技术群和支撑技术群.其中主体技术群又分为面向制造的设计技术群和制造工艺技术群，其中面向制造的设计技术群系指用于生产准备(制造准备)的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。,