65机械制造自动化ppt课件

1、单元二 机械制造自动化.主要内容2.1 制造业现状2.2成组技术2.3计算机辅助工艺规程设计2.4柔性制造系统.2.1.1现代制造企业环境的变化大市场和大竞争；产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争要素；用户需求个性化,多种类小批量消费比例增大。2.1 制造业现状. 2.1.2 兴隆国家的制造业开展迅速例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制造业的标志性进展全数字化定义无纸消费；数字化预装配无金属样机的消费(虚拟)广域网上的异地设计、异地制造；基于的数据交换；协同任务小组Team work) 238设计制造周期大大缩短：波音757,767 9-10年波音77缩短到4.5年，并获得宏大的独占

2、性利润，每架波音777要价1.4亿美圆。.信息时代呵斥了跨国公司的垄断性跨国公司的消费总值占工业化国家消费总值的 40%； 跨国公司的贸易额占世界贸易总值的 50%； 跨国公司的工业研制费占世界总值的 80%； 跨国公司支配了世界技术转让的 75%； 跨国公司支配了对开展中国家技术贸易的 90%； .90年代国际程度的占30% 80年代国际程度的占40%2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年是美国产品3.5倍美国新产品奉献率已到达消费总值的52%我国仅为5.9%我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新才干低下我国机械工业主导产品2.1.3 我国制造业的严峻情势.2.2成组技术多种类

3、、中小批量消费中存在的问题 批量法那么 在大批量消费中，由于采用公用、高效和自动化的消费设备，可以获得高的消费率，低的消费本钱，短的消费周期；而多种类、小批量消费那么相反。 机床利用率 例：CA6140 车床，最大加工直径400 ，实践加工 90 以上工件直径缺乏 100mm，机床利用率极低。 制造周期 在多种类、中小批量消费中，加工时间仅占消费时间的约5，其他 95均为周转等待时间；加工时间中真正进展切削的时间缺乏30% 。.5 95调整、装夹、对刀、检测等切削30 70加工时间 运输与等待时间制造周期加工时间图2-1 多种类、中小批量消费的时间分配.1、GT定义成组技术的概念：充分利用事物

4、间的类似性，将许多具有类似信息的研讨对象归并成组，并用大致一样的方法去处理类似组中的消费技术问题，以到达规模消费的效果，这种技术统称为成组技术。 GT 被以为是一种“制造哲理Manufacturing Philosophy，是现代制造技术的一个重要实际根底。2.2.1 成组技术的根本概念.图2-2 成组技术根本原理产品部件零件零件组ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4 将多种零件按其类似性分类成组，人为扩展消费批量 反复运用原那么： 资源反复运用，降低消费本钱； 作业熟练程度添加，提高消费率。2、GT任务原理. 2.2.2 零件的分类编码 1.零件编码： 用数字表示零件的外形特征和工艺特

5、征。在实施成组技术的过程中，必需首先建立相应的零件分类编码系统，然后运用这个编码系统使零件的有关信息代码化，据此对零件进展分类分组，以便进一步以成组的方式组织消费。 .零件分类之前与分类之后图 2-3.2.分类编码系统： 德Opitz、日KK、美Code、英Brisch 等70多种我国机械零件分类编码系统 简称JLBM1系统系统组成：三部分：称号类别、外形及加工码、辅助码15个码位：第一位总体外形，第二位功能与外形，第三到九位外形与加工特征，十到十五位资料毛坯主要尺寸等.图 2-4.图 2-5. 2.2.3成组工艺规程设计 1、划分零件组对零件编码后根据类似性划分零件加工组，方法有三种：1特征

6、码位法选几位与加工特征直接有关的特征码为构成零件组根据，只需这些码位一样，零件即可划为一组，不论其它码位 2) 码域法对各码位制定分组的码域，即码位限制几个数字项，凡各码位上的特征码落在规定码域内的零件划为同一组。 3)特征位码域法将特征码位与码域法相结合的分组方法。选取特征性强的码位并规定允许的变化范围码域, 作为分组的根据。 .2、主样件设计 能集中反映组内一切零件的构造特征和工艺特征的零件称为主样件。它可以是真实零件也可是综合的假想零件。3、拟订零件组工艺过程 1复合零件法 按照零件组中的复合零件来设计工艺规程的方法称为复合零件法，或样件法。所谓复合零件是拥有同组零件的全部待加工外表要素

7、的一个零件。 仅适用于回转体零件。.表 2-1.表 2-2.图 2-3.制定主样件的工艺过程，作为该零件组的工艺过程，可加工组内每一个零件。成组工艺道路常用图表格式表示，以下图是六个零件组成的零件组的“综合零件及其成组工艺过程卡的表示图。.表 2-4.2复合道路法 普通适用于非回转类零件。复合道路法是在零件分类成组的根底上，把同组零件的工艺道路作一比较，以组内最复杂零件的工艺道路为根底，然后将此道路与组内其它零件的工艺道路相比较，凡组内其它零件需求而作为代表的工艺道路中没有的工序，一一添上，最终构成一个能满足全组零件要求的成组工艺。 .图 2-5.Computer Aided Process

8、Planning 是利用计算机协助工艺人员进展过程设计的技术，是把对产品本身进展定义的数据转换成面向制造的数据的关键环节。2.3.1 CAPP设计方法1.样件法 采用成组技术按主样件设计典型工艺规程存贮计算机中。输入新零件编码及要求，检索出相应的工艺规程并进展编 辑修正，最后输出该零件的工艺规程。2.3 计算机辅助工艺规程设计CAPP.图 2-6.3.专家系统 把工艺专家编制工艺的阅历和知识存在知识库中，可 较方便地经过公用模块进展增删和修正。 2.创成法 输入零件图形和工艺信息后，计算机便按照工艺决策 制定的逻辑算法言语，在不需人工干涉条件下自动生成 工艺规程。 自动化程度高，但系统复杂，技

9、术上尚不成熟。.1、工艺信息数字化1零件编码矩阵化 零件编码矩阵，即一维数组二维数组2零件组特征的矩阵化 同组一切零件的特征矩阵叠加起来得零件组特征矩阵3主样件设计 特征矩阵图中交点上出现“1与“0的频数各不一样， 频数大的特征须反映到主样件中，频数小的特征可舍去 2.3.2 样件法CAPP设计原理.6综合加工工艺道路的数字化 用一N4矩阵来表示零件加工工艺道路5工序工步称号编码 编码以工步为单位，热处置、检验以及装夹、调头等操作也当作一个工步编码, 使计算机能按预定方法调出。 4零件上各种形面的数字化 编码只表示零件构造、工艺特征，没有提供零件外表 信息，还必需对零件外表逐一编码。7工序工步

10、内容矩阵 以工步为单位，一个工步占一行，共9列，描画工步序号，称号编码，机床和刀具编码，进给量和背吃刀量值，计算切削数据和根本时间的公式编码，该工步所属工序编码。.工艺信息经过数字化后构成了大量数据，按一定的工艺文件方式集合起来，存储在计算机内，构成数据库以备检索和调用。数据文件的格式主要有零件编码特征矩阵文件、样件工艺文件，工艺数据文件等。 输入零件特征矩阵查找该零件所属零件组调出相应的综合工艺道路矩阵输入形面编码及技术要求选取零件加工工序及编码得加工工艺道路调出工序及工步内容查找该工步机床刀具称号和型号计算切削用量、切削力、功率和根本时间等。计算机将每次查到的工步内容都存入存储区内，最后构

11、成一份完好的加工工艺规程打印出来。3、CAPP设计过程2、CAPP系统数据库 .图 2-7.图 2-8.表 2-6. 2.4.1 FMS的产生与开展1、FMS的产生 市场的开展变化促使传统消费方式变革 20世纪初，大批量、少种类 刚性自动线 2.4 柔性制造系统FMS)图 2-9 加工箱体类零件的组合机床自动化线. 刚性自动线特点： 设备和加工工艺固定,不灵敏,只能加工一个零件, 或几个相互类似的零件,即具有刚性。 图2-10 组合机床自动线.20世纪60、70年代，多种类、中小批量 柔性制造系统(FMS)产生1983年.2、 FMS的开展历史 刚性自动线改造柔性差,适宜大批量少种类消费 ,

12、消费效率高。改造费时费力费钱。 数控机床(50年代NC,70年代CNC) 柔性好,只适宜小批 量多种类消费,消费率低. 数控机床 . 自动线与数控机床的特点结合FMS FMS的普通定义: 1) 是一个计算机控制的消费系统; 2) 系统采用半独立的数控机床; 3) 这些机床经过物料保送系统联成一体. 柔性制造系统(FMS).最早的FMS: Molins System (20世纪60年代,英国Molins公司, David Williamsm) * 计算机控制整个系统,可加工一系列 不同的零件 * 类似加工中心的数控机床 * 自动为机床提供工件和工艺配备 * 每天任务24小时(中班和晚班的16小

13、时内进展无人化加工) Molins System .其它早期的FMS: 60年代后期70年代初期,德国、日本、前苏 联 、美国、意大 利等相继开发了本国的第一代FMS.Allis chalmers 系统(二十世纪六十年代后期，美国) * 6台加工中心,4台双分度头机床 * 自动牵引车工件搬运系统 Allis chalmers 系统平面布置 Allis chalmers 系统自动牵引车.Fanuc Hino 系统 * 8台数控车床 (二十世纪七十年代初期，日本) * 每台车床旁均有一个装有工件的圆盘传送带式供料器 * 机器人在圆盘供料器和车床之间,以及车床与车床之间 传送工件 Fanuc Hin

14、o系统平面布置 Fanuc Hino系统供料器及机床.70年代缓慢开展(初期未遭到充分注重)80年代迅速开展(由于显著的经济效益,各国相继 投入大量资金,竟相开发FMS) FMS的开展过程 .1、FMS的根本组成 2.4.2 FMS的组成与功能1加工系统2物料储运系统3计算机控制系统 . 1加工系统： FMS的主体部分，用于加工产品零件。 * 加工单元: 有自动换刀及换工件功能的 数控机床、加工中心。 .加工零件类型机床配置箱体类回转体类箱体类+回转体类特殊类* 加 工 单 元 机 床 配 置CNC加工中心+CNC车削中心CNC加工中心CNC车削中心、 CNC磨床公用CNC机床.2物料储运系统

15、 实施对毛坯、工件、夹具、刀具等的存储、 运输、交换任务。 * 工件储运系统：a.毛坯、半废品、夹具组件的存储仓库及缓冲存储站 .b.工件托盘运输小车，保送带保送安装 .c.托盘交换器，上料机器人等交换安装 .d.工件、夹具装卸站 .* 刀具运送系统： a.刀具存储库.b.交换刀具安装 交 换 刀 具 装 置 .c.刀具刃磨、组装及预调任务站.3计算机控制系统 由管理FMS的信息、控制FMS各设备协调一致任务的计算机网络系统和FMS管理与控制软件构成。 FMS的根本构造. * FMS的辅助设备： 在线丈量安装、清理安装、切屑处置安装等 . * FMS实例： 美国麦道公司FMS五台加工中心每台加工中心配90把刀和一个换刀站三辆小车担任运送工件、刀具小车保养站10托盘自开工件交换台物料检查站卧式坐标丈量机清洗站刀具装卸站高架机房切屑搜集和切屑再生系统美国麦道公司的FMS：.2、FMS的主要功能 1. 自动进展零件的批量消费 (数控机床承当自动制造义务)； 2. 简单地改动软件,便能