第七部分 机械工程师资格考试培训END陈开源

1、1第七部分 数字控制技术及 机械制造自动化陈开源 博士手机13760983055E-mail:2n7.2 机械制造自动化考核知识点l了解机械制造自动化的技术内容及其发展l了解各类形式自动化技术的特点和适用场合l了解机械制造自动化设备l了解各类机械制造柔性自动化系统及其特点l了解物流（传输、搬运）、工业机器人的概念、功能和自动化设备的类型l了解信息自动化的概念、功能及信息处理设备l了解管理自动化的含义及自动化基础34n7.2.1机械制造自动化技术及其发展自动化技术：实现作业过程的自动完成而无需或只需极少的人工参与的技术。机械制造自动化技术的发展，经历了3个阶段：刚性自动

2、化、柔性自动化、综合自动化。5比较比较自动化方式自动化方式项目项目刚性自动化刚性自动化柔性自动化柔性自动化综合自动化综合自动化自动化目的自动化目的省人、省力；提高质省人、省力；提高质量；降低成本量；降低成本省人、省力；提高质量；省人、省力；提高质量；降低成本；降低成本；缩短制造周缩短制造周期期省人、省力；省人、省力；保证质量；保证质量；降低成降低成本；本；提高工作效率和快速响应市提高工作效率和快速响应市场的能力场的能力自动化对象自动化对象加工设备、工艺装备、加工设备、工艺装备、器械和物流器械和物流加工设备、工艺装备、加工设备、工艺装备、器械和物流、器械和物流、信息信息加工设备、艺装备、器械和物

3、流、加工设备、艺装备、器械和物流、信息流信息流技术特点技术特点以机、电、液、气等以机、电、液、气等硬件控制方式实现，硬件控制方式实现，变动困难、灵活性差变动困难、灵活性差以硬件为基础，以硬件为基础，数控软数控软件为支持，通过改变程件为支持，通过改变程序软件来适应所需的控序软件来适应所需的控制，故具较大柔性，且制，故具较大柔性，且易于变动易于变动以以设计、制造过程自动化设计、制造过程自动化为基础，为基础，以以计算机和网络通讯技术计算机和网络通讯技术为手段为手段把把企业的经营、生产和工程技术企业的经营、生产和工程技术诸环节集成为一体来实现，具有诸环节集成为一体来实现，具有优质高效、快速响应市场优质

4、高效、快速响应市场等特点。等特点。典型设备典型设备自动半自动机床、组自动半自动机床、组合机床、机械手、自合机床、机械手、自动线等动线等数控数控机床、机床、加工中心加工中心、工业工业机器人机器人、FMCFMC（柔（柔性加工单元）等性加工单元）等CAD/CAMCAD/CAM系统、系统、MRP-（制造资（制造资源计划）、源计划）、FMS（柔性制造系（柔性制造系统）、统）、CIMS（计算机集成制造（计算机集成制造系统）系统）适用场合适用场合少品种大批量生产少品种大批量生产多品种、中小批量生产多品种、中小批量生产各种类型和规模的生产各种类型和规模的生产三种方式自动化的比较6现代机械制造自动化的技术内容，

5、涵盖了四个主要方面：加工作业自动化、物流自动化、信息流自动化和管理自动化。77.2.2机械制造自动化设备加工和装配是机械制造中最基本的作业，也是机械制造自动化中最基本和最重要的自动化内容。1、刚性自动化加工设备1）普通的自动化机床：即非数控的自动化机床适用：单一品种（少品种）大批量生产82）组合机床3）刚性自动线：单机自动化，配上工件自动传输装置（1）普通机床自动线常用于加工较简单的零件，特别是盘、轴、套、齿轮类零件的大批量或成批生产。9（2）组合机床自动线专业性强，只能适用于单一或几种同类型工件的生产。主要用于箱体类零件的大批量生产。（3）专用机床生产线主要用于加工特殊材料、特殊要求的零件，

6、如由拉床组成的拉削自动线，加工石墨块的自动线等。（4）转子自动线适用于加工工序简单的小零件，如小零件的车、钻、铣、攻螺纹等工序，更多适用于小五金件等大批量生产中冲压、挤压、压延等工艺。刚性自动线采用的加工装备专业性强，可调性低。当加工对象改变时，他们大多也要进行更换或改造。102、柔性自动化加工设备1）数控机床111213142）加工中心在一般数控机床的基础上，增加刀库和自动换刀机械手装置的数控加工自动化设备。实现长工序无人化生产的基础，也是实现柔性自动化加工的关键设备。15163）复合机床复合加工机床，是能够在一台主机上完成或尽可能完成从毛坯到成品的多种要素加工机床。分类：a.车削为主的复合

7、加工机床，如车铣复合中心 b.铣削为主的复合加工机床 c.车磨复合加工机床17好处：n使更多的不同加工过程复合在一台机床上，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高工件加工精度，缩短加工周期和节约作业面积的目的。n突出体现了工件在一次装夹中完成大部分或全部加工工序，从而实现或者尽可能实现在一台机床上完成从毛坯至成品的全部加工。18n柔性：主要指一个生产系统对加工对象、工艺流程、生产数量和时间变化的适应能力。n实现柔性自动化制造系统的基础是数控机床、加工中心，还有物流和信息系统的自动化、柔性化。1）群控机床（DNC直接数控系统）3.机械制造柔性自动化系统DNC主计算机12345NC机

8、床DNC接口通讯网特点：多台数控机床共用一台计算机控制，数控机床之间没有物流自动化系统相连接。19nDNC系统的优点：（1）各台NC机床的切削参数和控制程序指令均可存储在DNC主计算机中，从而节省了单台NC机台的编程时间，提高机床的开机率和工作可靠性。（2） DNC主计算机不仅控制加工，而且可以采集、处理和报告生产数据，以辅助进行生产计划、调度和监控等，因而实现了管理和控制相结合。（3） DNC系统可独立使用，也可以构成FMS或CIMS的一部分。（4）一种“开放式”系统，既可作为车间通信使用，又可向上级计算机和向下级设备扩展。20n2）柔性加工单元（FMC）FMC:加工中心配上工件托盘库及托盘

9、自动交换装置的加工设备。组成：（1）加工主机：1-2台加工中心数控机床（2）托盘库及托盘自动交换装置或料库及自动上、下料装置（3）机床的数控系统及单元控制器21与数控机床、加工中心相比，FMC有以下特点：(1)具有物料暂存储库和自动上、下料装置，即具有物流自动化功能。(2)刀库容量较大，又有物料存储和自动上、下料的功能，故可实现较长时间（达24h）无人看管的加工。(3)单元控制装置统一控制和协调FMC内各设备的运行，并可联网与上级计算机通信，故FMC可单独使用，也可联入FMS或CIMS系统中使用。(4) FMC是一个具有加工、存储、搬运功能的小规模机械制造自动化系统。22n3）柔性生产线（FM

10、L）FML:以具有自动更换多轴头或（和）更换刀具的数控组合机床为核心的多台设备组成，由计算机统一控制并实现固定节拍加工的自动化加工系统。与FMC相比，特点：（1）机床台数不限，可多达20台以上，不像FMC只有1-2台数控机床或加工中心组成。（2）FMC的工件传送布局形式多样（直线型、圆弧型、环形等），传送加工节拍是灵活的，而FML则多采用直线型布局和随行夹具同步顺序传送加工的结构形式，传送加工节拍是固定的，即加工过程中不能变动。23n(3)FMC可适用于工序集中加工和多品种的工件加工，且可混合进行。FML则适用于同族类似零件的大批量加工，不能混合。柔性程度虽不及FMC，但加工效率却比FMC高。

11、4)柔性制造系统（FMS）三个基本部分组成：(1)加工制造系统(2)物料储运系统(3)计算机控制（信息）系统：FMS的核心部分。主要由控制系统、监测系统及控制和管理软件组成。24工厂加工车间装配车间1#虚拟单元n#虚拟单元铣削工作站检验工作站物料贮运工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人小车托盘库机器人工厂级车间级FMS主控计算机（单元级）工作站级（PLC）设备级FMS控制系统结构形式25nFMS的主要特征：实现了信息流和物流的自动化处理并协同工作。nFMS主要特点：由三个自动化系统，即加工自动化、物流自动化和信息控制自动化系统组成的柔性自动化整体，可以实现多品种小批量乃至单件

12、混流的经济加工，并可实现长时间（16-48h甚至更长时间）的无人看管加工。261.物流概念和功能物:物料,主要包括工件(毛坯)、刀具、夹具以及某些外购外协件等。物流：物料从输入制造自动化系统起随着制造过程逐步变成最终产品（或制成品），并由系统输出的整个流动过程。这个过程所需的设备（物料装卸机、物料传送机、物料存储设施、物料检测）和控制软件等所组成的系统就是物流系统。7.2.3物流自动化27n物流系统应含以下三个基本功能:(1)上、下料/装卸功能(2)传输/搬运功能(3)存储功能除了这三个基本功能外，物流系统还应有识别功能和定向定位功能。物流自动化的基本要求：准确、准时、到位、安全。28n2.物

13、流自动化设备分类按工作原理：机械式、气动式、液压式和电动式按适应性分:刚性式、柔性式按功能分：装/卸式、搬运/传输式、存储式等29n按功能分，常见的物流自动化设备：1）上、下料/装卸自动化设备（1）起重和托盘交换装置（2）机械手（3）工业机器人（4）自动供料器（5）振动上料器2）传输/搬运自动化设备(1)自动导向小车(2)机械传输装置303132n3）存储自动化设备包括自动化立体仓库、物料临时存储库、自动堆垛机7.2.4信息自动化1、信息含义、信息流/信息系统信息：人们对客观世界的认识并能传送被他人所感知的物质表示。33信息源应用采集输入信息处理信息传输信息存储信息输出信息系统信息流/系统框图

14、34n2.信息源：信息的载体n3.信息采集/输入（1）人工信息采集/输入法（2）自动信息采集/输入法：可用于静态信息，也可用于动态信息采集n4.信息处理（1）前置处理（2）算术运算和逻辑运算（3）科学运算（4）图形、图橡和语言处理（5）后置处理35n5.信息传输与交换n6.信息存储：存储器（1）高速缓冲存储器（2）主存储器 即内存RAM：随机存储器ROM:只读存储器PROM：可编程存储器EPROM：可擦除可编程存储器（3）辅助存储器 即外存硬磁盘、移动硬盘、U盘、光盘367.2.5管理自动化1.管理含义及其自动化基础管理的职能：计划、组织、领导、控制管理自动化的核心：管理信息自动化管理信息自动

15、化的基础：基层作业自动化（含办公自动化）管理自动化的软件主要包括：决策支持（DSS）软件和制造资源计划（MRP-）软件两大部分。37n2.DSS(Decision Support System)基本内容决策支持系统（DSS）是辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机应用系统。决策支持系统基本结构主要由数据部分、模型部分、推理部分和人机交互四个部分组成。38n3. MRP-基本内容MRP-表示制造资源计划，是将公司高层管理与中层管理结合在一起，以制造资源计划为活动核心，促使企业管理循环的动作，达到最有效的企业经营。MRP-是以企业的广义资源的需求为出发点，

16、把生产、财务、销售、技术、管理、采购等信息有机地结合在一起，并以生产经营、销售、主生产、物料需求、生产能力和车间作业等计划为中心构成一体化的企业信息管理系统。39MRP-内容包括：1）企业首先制定生产经营计划。2）编制出销售计划和主生产计划。3）根据主生产计划制定物料需求计划，生产时间和数量实施计划，以生产工序和再制品管理为中心进行车间现场控制。对财务和成本、销售和物资供应等进行管理。MRP-是管理与设计、制造相联系的重要枢纽，也是CIMS信息集成的核心环节。实施MRP-系统的关键因素：计算机系统技术、数据和企业的各级人员三个方面。40n考核知识点1）熟悉计算机绘图基本知识，AUTOCAD软件

17、的基本功能、基本图形绘制、图形属性设置、精确绘图及尺寸标注、文件输出操作。2）熟悉用AUTOCAD绘制二维图形。7.3计算机辅助设计（CAD）的应用414243444546477.3.1计算机辅助设计（CAD）的功能、组成和应用1.CAD的功能设计需求分析信息提供概念设计设计建模设计分析设计评价设计表示决策支持系统几何造型工程分析评价决策图文处理CAD系统482.CAD技术在产品和机械工程实际中主要应用1）绘制平面、立体工程图，这是最普通和最广泛的一种应用，也是中小企业采用最多的一种CAD应用方式。2）建立图形及符号库3）参数化设计，建立专用的图形程序库4）造型分析，三维造型设计，进行装配和运

18、动仿真和模拟仿真等。5）生成设计文档及报表。49CAD部分无绳电话机底盖（正面） 无绳电话机底盖（反面） n产品图（PROE设计）50CAD部分n分模结果:型芯(Core)与型腔(Cavity)51n分模结果:型芯(Core)与型腔(Cavity)CAD部分52CAD部分n产品在型芯上模型图53CAD部分n产品在型腔上模型图54模具图55模具爆炸图56模具工程图1-动模座板，2-垫块，3-螺钉M10，4-螺钉M14，5-复位杆，6-动模板，7-凸模，8-定模板，9-定模座板，10-螺钉M14，11-镶块，12-定位圈，13-主流道衫套，14-螺钉M6，15-导柱，16-导套，17-凹模，18-

19、顶杆，19-推板导柱，20-推板导套，21-挡钉。57n3.计算机辅助设计系统的组成CAD系统：由一定的硬件和软件组成的供辅助设计使用的系统。其中，软件是CAD系统核心。1） CAD系统的硬件组成外存储器计算机主机输出设备输入设备图形显示设备CAD系统的基本硬件组成58（1）计算机主机：由CPU、内存储器及主板组成，是计算机硬件的核心。（2）外存储器：磁盘、光盘、移动硬盘、U盘（3）输入设备：键盘、鼠标、数字化仪、扫描仪、数码相机和其他输入设备（4）输出设备：图形显示器、绘图仪、打印机592）CAD系统的软件组成（1）系统软件：包括操作系统和编译系统（2）支撑软件：CAD软件系统的核心，如UG

20、、PROE、SOLIDWORKS等（3）应用软件：二次开发生成的软件60AUTOCAD应用软件的主要功能：1）图形生成2）图形编辑与修改3）辅助绘图4）图形显示5）实体造型6）数据交换617.3.2零件图的CAD绘制过程1.创建绘图环境2.绘制视图3.标注零件尺寸4.标注技术要求5.添加技术要求和标题栏6.保存图形62n考核知识点了解CAPP、CAM、CAE、CIMS的基本概念、功能和工作流程7.4CAPP、CAM、CAE、CIMS7.4.1计算机辅助工艺规程设计（CAPP）1.CAPP基本概念计算机辅助工艺规程设计(Computer Aided Process Planning)是指工艺人员

21、借助于计算机，根据产品制造工艺要求，交互地或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法选择、工艺路线确定、工序设计等。63CAPP是应用计算机快速处理信息功能和具有各种决策功能的软件来自动生成工艺，使工艺规程设计自动化。应用CAPP系统，可以大大提高工艺规程的生成速度和质量，而且对CAPP系统操作人员对工艺规程设计熟练程度的要求可以较低，即工艺经验较少的工艺人员也能借助CAPP系统设计出高质量的工艺规程。64n2.CAPP的基本功能和应用一个完善的CAPP系统一般具有以下功能：1）检索标准工艺文件2）选择加工方法3）安排加工路线4）选择机床、刀具、夹具、量具等5）选择装夹方式和装夹表面6）优化选

22、择切削用量7）计算加工时间和加工费用8）确定工序尺寸和公差并选择毛坯9）绘制工序图及编写工序卡65nCAPP是连接产品设计与制造的桥梁，是整个制造系统中的重要环节，对产品质量和成本具有重要的影响。 CAD/CAPP/CAM是计算机集成制造系统（CIMS）的重要组成部分。663.CAPP组成及工作流程控制模块零件信息输入CAD系统零件信息获取工艺过程设计模块工序决策模块工步决策模块制造工艺文件库产品设计数据库制造资源数据库工艺流程图工序卡工步卡工艺管理文件工艺知识数据库典型案例数据库编辑工具数据库输出模块CAPP基本组成模块与结构67n工艺过程设计模块、工序决策模块、工步决策模块是CAPP系统控

23、制和运行的核心，它们的作用是以零件信息为依据，按预定的规则或方法，对工艺信息进行检索和编辑处理，提取和生成零件工艺规程所要求的全部信息。68n7.4.2 计算机辅助制造计算机辅助制造（CAM）n1.CAM基本概念计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，如计算机辅助数控加工编程、制造过程控制、质量检测与分析等。汽车车灯和模具69 广义CAM指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中直接和间接的活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等主要方面。简言之，CAM是指利用计算

24、机系统，通过计算机与工厂生产设备的直接或间接联系，去规划、管理和控制生产制造过程。70广义CAM,包括物料需求计划、成本控制、库存控制等管理软件和CNC机床、机器人等数控设备。在CAD/CAPP/CAM中的CAM指数控程序的自动编制。CAM可分为计算机监视与控制（直接的应用）和辅助制造应用（间接的应用）两类。712.CAM基本功能和应用CAM技术的活动主要集中在数字化控制、过程计划、机器人和工厂管理四大领域。CAM应用分为两种主要类型：（1）CAM直接应用：通过接口构成计算机过程监测系统与过程控制系统。如生产控制、质量控制、物流运行控制72（2）CAM的间接应用：指计算机与加工过程之间没有直接

25、接口，只是用计算机对制造过程进行“离线”支持。如CAPP、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工艺装备设计零部件设计概念设计总体设计生产计划工艺设计工艺规程加工制造装配检验设计生产准备制造CADCAPPCAM设计部门生产制造部门CAD/CAPP/CAM的应用范围733.CAM组成及工作流程CAD设计模块零件造型CAM制造模块数控编程前处理零件加工刀具轨迹数据刀具轨迹模拟轨迹正确否？修改刀具、几何体或加工方法更新刀具轨迹数据通用后处理器数控加工程序通信模块数控机床加工是否后处理通用后处理文件DNC传输通信参数设置创建加工操作定义程序定义刀具定义几何体定义加工方法CAM的组成及工作流程图747.4.

26、3计算机辅助工程分析（CAE）计算机辅助工程分析(Computer Aided Engineering)是在三维实体建模的基础上，从产品的方案设计阶段开始，按照实际使用的条件进行仿真和机构分析，按照性能要求进行设计和综合评价，以便从多个设计方案中选择最佳方案。CAE主要应用领域有：1）有限元分析2）优化设计3）仿真技术4)试验模态分析75CAE技术的载体是软件产品，分为两类：（1）专用CAE软件：针对特定类型的工程或产品所开发的、用于产品性能分析、预测和优化的软件，如：Moldflow、DYNAFORM等。（2）通用CAE软件：可对多种类型的工程和产品的物理、力学性能进行分析、模拟、预测、评价

27、和优化，以实现产品技术创新的软件，如Ansys、MSC等。76CAE技术产生的背景制造科学自身矛盾运动发展的必然。激烈市场竞争环境下产生的应对措施之一。信息技术与设计理论相结合的产物。77 设计在产品生产中占有重要地位设计在产品生产中占有重要地位对成本的影响对成本的影响所需工时成本所需工时成本设计开发设计开发制制 造造设计开发设计开发生产准备与加工生产准备与加工原材料与外购件采购原材料与外购件采购管理和销售管理和销售78F 传统的产品开发与生产模式传统的产品开发与生产模式设计设计评价评价产品产品报报废废品品报报废废品品原料原料外在因素外在因素设备设备厂房厂房人员人员试制试制制造制造原料原料设备

28、设备厂房厂房人员人员79F 现代产品开发与生产模式现代产品开发与生产模式产品产品原料原料设备设备厂房厂房实际制造实际制造人员人员报报废废品品设计设计虚拟样机评价虚拟样机评价反反馈馈信信息息虚拟加工虚拟加工虚拟装配虚拟装配虚拟检测虚拟检测数据数据/信息信息80CAE技术的主要价值在于： 在设计阶段通过对工程和产品进行加工、性能与安全可靠性的模拟，及早发现设计缺陷，并预测工程、产品的可用性与可靠性，为工程实施、产品创新提供技术保障。81CAE技术的发展动力是：CAD/CAM技术水平和应用水平的提高。CAE技术的发展条件是：计算机及图形显示设备的推出。CAE技术的理论基础是:有限元、边界元法等现代计

29、算力学方法。CAE技术的核心内容是:计算机模拟与仿真。82 随着CAE技术各功能的完善、改造和扩充，目前国际上先进的CAE软件可对工程和产品进行如下的性能分析、预测及运行行为模拟:（1）静力和拟静力的线性与非线性分析包括对各种单一和复杂组合结构的弹性、弹塑性、塑性、蠕变、膨胀、几何大变形、大应变、疲劳、断裂、损伤以及多体弹塑性接触在内的变形与应力应变分析。83(2) 线性与非线性动力分析包括交变载荷、爆炸冲击载荷、随机地震载荷以及各种运动载荷下的动力过程分析、振动模态分析、谐波响应分析、随机振动分析、屈曲与稳定性分析等。(3) 稳态与瞬态热分析包括传导、对流和辐射状态下的热分析、相变分析以及热

30、/结构耦合分析。(4) 静态和交变态的电磁场和电流分析包括电磁场分析、电流分析、压电行为分析以及电磁/结构耦合分析。84(5) 流体计算包括常规的管内和外场层流、湍流、热/流耦合以及流/固耦合分析。(6) 声场与波的传播计算包括静态和动态声场及噪声计算，固体、流体和空气中波的传播分析等。 总之，现行的CAE技术已经比较成熟，CAE软件的可用性、可靠性和计算效率问题已基本得到解决。85 CAE是CAD技术的深化与发展，CAD/CAM等技术实现了数字化，CAE技术则是信息化的核心，是现代工程和制造业创新的关键手段。 CAE技术在实现创新的同时，提高设计质量，降低研究开发成本，缩短研究开发周期。86

31、 如今的CAE软件已处于商品化时代，与CAD、CAM、 CAPP、 PDM、 ERP等软件一起，逐步形成一个包括研究、开发、营销、培训服务等在内的应用软件产业。 CAE软件是信息产业的一个重要组成部分，对工程和制造业的技术创新有重大影 响，对国民经济的发展有积极的作用。87CAE技术在产品设计中的应用CAE技术的应用一阶模态(18.0Hz)汽车工业汽车工业88轮船轮船89国防工业国防工业90压力容器压力容器91通用机械通用机械机械加工机械加工机械工业机械工业92桥梁桥梁水工水工93建筑行业建筑行业94H L 气道气流轨迹及流场气道气流轨迹及流场95CAE技术在材料成型中的应用注注射射成成型型有

32、有四条熔接痕比较四条熔接痕比较明显。明显。要要移动和消移动和消除熔接痕，必须修除熔接痕，必须修改塑件壁厚和浇口改塑件壁厚和浇口位置。位置。9617s17s内，内，塑料件塑料件已已完全冷却，但流完全冷却，但流道系统冷却道系统冷却 50 50s s 后后还不到还不到45%45%。厚厚流道需要更多流道需要更多的时间才能达到的时间才能达到超过超过60%60%的的冷却。冷却。必须减小流道的必须减小流道的尺寸才能缩短冷尺寸才能缩短冷却时间。却时间。97形状形状没有改变，局部壁厚作了调整。没有改变，局部壁厚作了调整。红红圈内壁厚较薄圈内壁厚较薄区域的厚度从区域的厚度从1mm增加增加到到1.2mm以以消除料流

33、迟滞。消除料流迟滞。其其它它部分厚度作了部分厚度作了0.5mm上下上下的的变动变动以调整料流方向。以调整料流方向。在在制件的顶部，加制件的顶部，加入一个冷却镶块入一个冷却镶块（ Be Cu）。）。温度温度的分布就比初始方的分布就比初始方案均匀。案均匀。98冷却冷却1919.8.8秒后厚度方向的凝固百分比秒后厚度方向的凝固百分比大大部分制件在部分制件在1919秒已完全凝固，秒已完全凝固，流道凝固了流道凝固了60%60%。所以所以在在19.8 19.8 秒秒即可开模。即可开模。 中间区域的两条熔接线位于角部，不容中间区域的两条熔接线位于角部，不容易被肉眼观察到。易被肉眼观察到。 改善了流动情况和熔

34、接角度，改善了流动情况和熔接角度，另另两条熔两条熔接线的熔接效果也明显好于初始方案。接线的熔接效果也明显好于初始方案。99（a）填充时间 （b）最大注射压力（c）流动前沿温度 （d）剪切速率 （e）锁模力 100Outlet sectionDie land界面(红色)NylonHDPE电缆共挤出成型电缆共挤出成型Front view of the interface纤维纺丝纤维纺丝 PVC门窗挤出方向入口出口衣架式机头挤出成型挤出成型101102吹塑成型吹塑成型Parison extrusiont = 0.015 st = 3.2 st = 1.832 st = 3.384 st = 3.52

35、7 st = 3.541 s模具速度v = 6.5 mm/st = 3.548 st = 3.550 st = 3.552 sswelling吹塑成型包括四个阶段 (挤出, 修剪, 吹胀, 冷却)103 热成型药品包装热压成型104铸铸 造造105金属成形过程金属成形过程 型材挤压成形的分析。型材在挤型材挤压成形的分析。型材在挤压成形初期，容易产生形状扭曲。压成形初期，容易产生形状扭曲。 螺旋齿轮成形过程的分析螺旋齿轮成形过程的分析 T T形锻件的成形分析形锻件的成形分析106焊接残余应力焊接残余应力结构与焊缝布置结构与焊缝布置 焊接过程的温度分布与轴向残余应力焊接过程的温度分布与轴向残余应力

36、 107热处理过程热处理过程BMW曲轴的感应淬火曲轴的感应淬火在曲轴表面获得压应力以提高曲轴的疲劳寿命。在曲轴表面获得压应力以提高曲轴的疲劳寿命。108组织转变组织转变机械性能机械性能淬火淬火3.06 min 时的温度分布时的温度分布淬火淬火3.06 min时的马氏体分布时的马氏体分布 1097.4.4计算机集成制造系统（CIMS）1.CIMS的基本概念一般CIMS是以相对独立的生产经营实体企业为对象，以市场需求及资源为输入，以投放市场的产品为输出，以整体动态优化（即高效率、高质量、高柔性和高效益的统一）为目标，在系统科学的指导下，以计算机和网络通讯技术为手段，在作业过程简化、标准化和自动化的

37、基础上，把企业的经营、生产和工程技术诸环节集成为一体的开放式闭环系统。110CIMS系统可以理解为CAD/CAPP/CAM及计算机集成制造（CIM）的网络统一体，信息的集成。市场需求分析产品设计阶段任概结详工务念构细程规设设设设划计计计计与分析CAD工艺设计阶段毛工工工坯艺序装设路设设计线计计 规 划CAPP生产阶段N 加 N 质性C 工 C 量能编 仿加控测程 真工制试 分 析CAM产品CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM在CIM中的应用111n2.CAD、CAM集成是CIMS的重要环节CIMS的关键是信息集成，而CAD/CAM的集成是实施CIMS最重要的环节之一。CAD/CAM

38、系统集成的一种有效方法是利用CAPP系统，把CAD、CAPP、CAM三个相互独立的自动化“孤岛”有机的连接起来。3.CAD/CAPP/CAM系统的功能1）图形图像处理2）产品与过程建模3）信息存储与管理4）工程计算分析与优化1125）工程信息传输与交换6）模拟与仿真7）人机交互8）信息输入9）信息输出CAPP工艺知识检索工艺路线生成工序设计CAM数控加工编程加工仿真车间管理计划调度质量控制工程数据库CAD几何造型工程绘图工程分析与优化模拟与仿真CAD/CAPP/CAM系统的具体功能113产品设计性能要求方案设计建立产品模型工程分析评价详细设计CAPPNC自动编程检验与评价能力综合平衡作业计划质

39、量控制设备控制进度控制成本控制生产运行控制方案设计专家系统几何造型系统.有限元分析系统.优化方法软件包.其它满意不满意修改.二维交互图形系统.三维设计系统.工艺知识检索.派生式CAPP.2-5维自动编程. 加工仿真满意不满意工程数据库CAD/CAPP/CAM系统工作过程114n7.6 计算机仿真、虚拟制造技术、人工智能和专家系统计算机仿真、虚拟制造技术、人工智能和专家系统考核知识点1）了解计算机仿真基本原理、方法及过程，计算机仿真技术的应用。2）了解虚拟制造技术的基本概念、功能和类型。3）了解人工智能和专家系统的概念115n7.6.1计算机仿真1.计算机仿真基本原理计算机仿真：以计算机及相应的仿真软件为工具进行实验研究的理论和方法体系。仿真技