机械制造自动化技术概论

概论机械制造系统三个特性——三个角度的定义。在结构方面：制造过程所涉及的硬件（包括人员、设备、物料流、各种辅助装置等）及相关软件（包括制造理论、制造技术和制造信息等）组成一个统一整体。

——在功能方面：将制造资源（原材料、能源、劳动力等）转变为成品或半成品的输入输出系统。

——在过程方面：涵盖制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺编制、制造实施、检验出厂、产品销售等多个环节的制造全过程。一、基本概念机械制造系统的具体形象是什么？机械制造系统的组成图一台正在制造产品的机床、生产线、车间、整个工厂都可看成不同层次的制造系统，从系统的含义它们并没有多少差别，都是由加工过程（物料流）、加工与管理等信息（信息流）和能量的消耗及其流程（能量流）组成的综合系统。

自动化，它是指设计一种控制设备来取代人力操作机械的动作，以达到各种机械自动、半自动运行的目的。机械化与自动化的区别？机械化——执行制造过程的基本动作由机械完成。机械由人操作控制。自动化——操作控制机械的动作也是由机器完成。工序自动化工艺过程自动化制造过程自动化自动化车间自动化工厂工序中所有基本动作都机械化了，辅助动作都自动化了，工人对这一工序作总操纵和监督工序都自动化并有机相连；工人只对整个工艺过程作总操纵和监督工艺过程自动化并自动有机联系在一起，从原材料到最终成品都不需要人工干涉。机械制造自动化的主要内容

机械制造过程中的自动化技术包括：

1）机械加工自动化技术包含上下料自动化技术、装卡自动化技术、换刀自动化技术、加工自动化技术和零件检验自动化技术等。2）

物料储运过程自动化技术包含工件储运自动化技术、刀具储运自动化技术和其他物料储运自动化技术等。3）装配自动化技术包含零部件供应自动化技术和装配过程自动化技术等。4）质量控制自动化技术包含零件检测自动化技术、产品检测自动化技术和刀具检测自动化技术等。机械制造自动化就是在机械制造过程的所有环节采用自动化技术，实现机械制造全过程的自动进行。毛坯制备、热处理、物料运输、机械加工、装配、辅助过程、质量控制、系统控制等机械制造自动化的作用1.缩短生产周期2.提高生产率3．提高产品质量4．提高经济效益5．降低劳动强度6．提高劳动者素质7．有利于产品更新8．带动相关技术的发展生产方面人方面技术方面二、制造自动化的类型1.加工系统即能完成工件的切削加工、排屑、清洗和测量的自动化设备与装置；2.工件支撑系统即能完成工件输送、搬运以及存储功能的工件供给装置；3.刀具支撑系统即包括刀具的装配、输送、交换和存储装置以及刀具的预调和管理系统；4.控制与管理系统即对制造过程的监控、检测、协调与管理。机械制造自动化系统的构成信息流1.按制造过程分类毛坯制备过程自动化、热处理过程自动化、储运过程自动化、机械加工过程自动化、装配过程自动化、辅助过程自动化、质量检测过程自动化和系统控制过程自动化。2.按设备分类

局部动作自动化、单机自动化、刚性自动化、刚性综合自动化系统、柔性制造单元、柔性制造系统。3.按控制方式分类

机械控制自动化、机电液控制自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化、智能控制自动化。机械制造自动化的分类对机械制造自动化的分类目前并没有统一的方式；不同的自动化类型有着不同的性能特点和不同的应用范围。机械制造自动化的特点与适用范围不同的自动化类型有着不同的性能特点和不同的应用范围，因此应根据需要选择不同的自动化系统。1.刚性半自动化单机特点：刚性半自动化单机是一种除上下料外可以自动地完成单个工艺过程加工循环的机床。从复杂程度讲，刚性半自动化单机实现的是加工自动化的最低层次。适用范围：适用于产品品种变化范围和生产批量都较大的制造系统。缺点是调整工作量大，加工质量较差，对人的依赖性较强，工人的劳动强度也大。2.刚性性自自动动化化单单机机-特点：它是在刚刚性半自自动化单单机的基基础上增加自动动上下料料装置而形成的的自动化化机床。。因此这这种机床床实现的的也是单单个工艺艺过程的的全部加加工循环环。-适用范范围：：这种机机床往往往需需要定定制或或改装装，常常用于于品种变变化很很小，但生生产批批量特特别大大的场场合。。如组组合机机床、、专用用机床床等。。主要要特点点是投投资少少、见见效快快，但但通用性性差，是大大量生生产中中最常常见的的加工工设备备。3.刚性自自动线线-特点：：刚性自自动化化生产产线（（简称称刚性性自动动线））是用用工件输输送系系统将各种种刚性自自动化化加工工设备备和辅助设设备按一定定的顺顺序连连接起起来，，在控控制系系统的的作用用下完完成单单个零零件加加工的的复杂杂大系系统。。适用范范围：：在刚性性自动动线上上，被被加工工零件件以一一定的的生产产节拍拍，顺顺序通通过各各个工工作位位置，，自动完成零零件预预定的的全部部加工工过程程和部部分检检测过过程。。因此，刚性性自动线具具有很高的的自动化程程度，具有有统一的控控制系统和和严格的生生产节奏。。适用于少品种、大大批量的生产中。。主要缺点：投资大，，系统调整整周期长，，更换产品品不方便。。4.刚性综合自自动化系统统-特点：一般情况下下，刚性自动线线只能完成成单个零件的的所有相同同工序（如切削加加工工序）），对于其他他自动化制制造内容如如热处理、、锻压、焊焊接、装配配、检验、、喷漆甚至至包装却不不可能全部部包括在内内。包括上上述内容的的复杂大系系统称为刚刚性综合自自动化系统统。-适用范围：：它常用于产产品比较单单一，但工工序内容多多，加工批批量特别大大的零部件件的自动化化制造。刚刚性综合自自动化系统统结构复杂杂，投资强强度大，建建线周期长长，更换产产品困难，，但生产效效率极高，，加工质量量稳定，工工人劳动强强度低。刚性半自动化单机刚性自动化单机刚性自动线刚性综合自动化系统沿着箭头方方向分析：：自动化程程度，结构构，投资，，更换产品品困难度，，调整周期期，生产率率，工人劳劳动强度的的变化5.数控机床-特点：数控机床床（NumericalControlMachineTools）用来完成零零件一个工序的的自动化循循环加工。它是是用代码化的数字量来来控制机床床，按照事事先编好的的程序，自自动控制机机床各部分分的运动，，而且还能能控制选刀刀、换刀、、测量、润润滑、冷却却等工作。。-适用范围：适用于复复杂程度不不高，加工工精度较高高，品种多多变，且重重复性好的的场合。6.加工中心-特点：加工中心心（MachiningCenter-MC）是在一般般数控机床床的基础上上增加刀库和和自动换刀刀装置而形成的一一类更复杂杂但用途更更广、效率率更高的数数控机床。。由于具有有刀库和自自动换刀装装置，就可可以在一台台机床上完完成车、铣铣、镗、钻钻、铰、攻攻螺纹、轮轮廓加工等等多个工序的加工，有有利于工序集中。-适用范围：零件较复复杂，需要要多工序加加工的中等等批量的生生产场合。。7.柔性制造单单元（FMC）所谓柔性，，是指一个个制造系统统适应各种生生产条件变变化的能力力，它与系统统方案、人人员和设备备有关。系系统方案的的柔性是指指加工不同同零件的自自由度。人人员柔性是是指操作人人员能保证证加工任务务，完成数数量和时间间要求的适适应能力。。设备柔性性是指机床床能在短期期内适应新零零件的加工工能力。FMC实际上是数数控加工中中心的扩展展，一般是是由加工中中心和工业业机器人各各一台组成成，并由后后台计算机机统一作可可编程控制制-适用范围：柔性制造造单元常用用于品种变化不不是很大、、生产批量量中等的生产规模模中。8.柔性制造系系统（FMS）一般由数台台加工中心心、工业机机器人和自自动制导车车辆（AGV）组成，由由后台计算算机统一控控制。从功能上有有四部分组组成：两台台以上的数数控加工设备、一个自动动化的物料料及刀具储运系统、若干台辅助设备（如清洗机机、测量机机、排屑装装置、冷却却润滑装置置等）和一一个由多级级计算机组组成的控制和管理理系统。到目前为止止，柔性制制造系统是是最复杂、、自动化程程度最高的的单一性质质的制造系系统。特点：实现连续续工作、易易与信息管管理系统结结合形成更更高级的系系统，投资资大、结构构复杂使得得对操作人人员的要求求较高。适用于品种种变化不大大的中等批批量生产。。三、机械制制造自动化化的发展历历程及趋势势发展阶段时间跨度主要标志第一阶段从1870年到1950年左右电液控制刚性自动化单机和系统第二阶段从1952年到1965年数控技术，特别是单机数控技术第三阶段从1967年到20世纪80年代中期数控机床和工业机器人组成的柔性制造自动化系统第四阶段从20世纪80年代至今计算机集成制造和计算机集成制造系统机械制造自自动化发展展历程信息化带带动机械械制造自自动化制造技术术的信息息化带动动了自动动化的发发展，改改变了传传统制造造自动化化的概念念，使得得产品生生命周期期明显缩缩短、产产品品种种日益增增多、产产品成本本结构发发生变化化、产品品交货期期不断缩缩短。如何带动动？首先对制制造系统统中的信信息进行行存储和和管理——建立信息息系统，，然后将将信息技技术运用用于制造造系统产产品生命命周期全全过程和和企业运运行管理理的各个个环节中中，将制制造系统统的信息息以及信信息传输输方式规规范化、、数字化化、集成成化，提提高信息息的综合合利用价价值，从从而全面面提高企企业的市市场竞争争能力。。建立，运运用哪些些信息？？▲机械械制造过过程可看看成是一一个信息息产生、、处理和和加工的的过程。。▲制造造系统中中的信息息流动。。制造系统统中的信信息流主线一：：产品信信息主线二：：生产计计划和管管理两条主线线存在密密切的信信息交换换为实现制制造信息息描述的的规范化化、数字字化和集集成化，，需对制制造信息息进行合合理的分分类按照制造造系统的的功能活活动分类类按照信息息的生成成方式人工输入入信息；；自动生生成信息息；半自自动生成成信息。。按照信息息的适用用范围全局信息息——在各个分分系统之之间共享享，如物物料清单单、生产产计划等等信息。。局部信信息——只在分分系统统内部部传送送、处处理与与使用用，如如设计计规范范。ABB公司物物联网网制造业业信息息化的的发展展使得得出现现许多多先进进制造造模式式，这这些制制造模模式促促使了了机械械制造造业方方式的的转变变。1、精良良生产产——起源于于日本本丰田田汽车车制造造经验验期望以以最小小的投投入来来获得得成本本低、、质量量好、、投放放市场场快、、用户户满意意度高高的产产品。。精：消除除一切切不增增值的的因素素：减减少人人员、、场地地面积积、设设备投投资、、现场场存货货量等等；简简化生生产过过程、、简化化与协协作厂厂的关关系、、简化化产品品检验验环节节，强强调一一体化化的质质量保保证；；强调调人的的作用用。良：不断断改进进、尽尽善尽尽美2、并行行工程程（CE）▲并行工工程是是集成地地、并并行地地设计计产品品及其其相关关的各各种过过程的的系统统方法法，设设计过过程中中在需需对产产品及及其下下游过过程进进行并并行设设计。▲特点点是在在设计计一开开始就就考虑虑产品品整个个生命命周期期中从从概念念形成成到产产品报报废处处理的的所有有因素素，包包括质质量、、成本本、进进度计计划和和用户户要求求。▲并行行工程程的目目标、、组织织、方方法和和工具具——CE的目标标是缩短产产品的的提前前期，包括括新产产品的的开发发和用用户定定制产产品的的生产产，提提高产产品的的质量量。——CE特别强强调设设计群群体的的协同工工作（TeamWork），注注重协协同的的组织织形式式、协协同的的设计计思想想以及及所产产生的的协同同效益益。———并行行设设计计的的方方法法和和工工具具，，除除了了一一些些计计算算机机辅辅助助设设计计的的方方法法和和软软件件工工具具外外，，着着重重在在数据据交交换换、、数数据据管管理理和和通通信信技技术术。3、敏敏捷捷制制造造敏捷捷制制造造可快快速速地地利利用用知知识识和和技技术术提提供供的的可可能能性性及及时时抓抓住住市市场场对对新新产产品品需需求求的的机机遇遇，，快快速速地地开开发发新新产产品品，，快快速速重重组组资资源源，，组组织织生生产产，，提提供供用用户户满满意意的的顾顾客客化化产产品品。敏捷制造造的优点点：生产产更快，，劳动生生产率更更高，机机器生产产率加快快，质量量提高，，提高生生产系统统可靠性性，减少少库存。。缺点：实实施起来来费用高高。4、智能制制造系统统▲智能制制造系统统是一种由智智能机器器和人类类专家组组成的人