机械系统自动化技术-Z1

机械系统自动化技术主讲：卢泽生路勇第一章绪论第二章机械自动化系统的建立第三章自动化典型指行装置与控制系统第四章物料传输自动化第五章自动化检测与监控系统第六章装配自动化第七章生产管理过程自动化第一章绪论机械系统自动化是一个国家科学技术水平重要标志机械系统自动化包括设计、制造、管理、控制自动化采用自动化技术的实效

1)提高劳动生产率2)缩短生产周期

3)提高产品质量4)提高经济效益

5)降低劳动强度6)改善对市场的响应能力

7)提高市场竞争力8)带动相关学科发展

1.1机械系统自动化定义与概念1.1.1机械机械：由零部件组成的，可实现运动、能量、信息传递或转换的，具有某种功能的机器、设备或仪器。

机器：是以通过某种方式实现能量传递和转换为主的技术系统。如发电机、涡轮机等。

设备：是以通过某种方式实现物料传递和转换为主的技术系统。如机床、纺织机等。

仪器：是以通过某种方式实现信息传递和转换为主的技术系统。如传感器、导航仪、照像机等。

1.1.2系统系统：是由相互联系、相互依赖、相互制约和相互作用的若干组成部分结合的，具有某种特定功能的有机整体。自然系统按生成原因分人造系统按物质基础分实体系统概念系统、虚拟系统分类按状态随时间变化否分静态系统动态系统

按功能和应用范围分工业、农业、商业…

按输出量是否影响输入量分开环系统闭环系统1.目的性2.集合性系统的共同特征3.相关性4.层次性5.环境适应性1.1.3自动化及自动化系统自动化：是针对应用对象用某种控制方法和手段，通过执行机构来实现其动作，使其按预先规定的程序自动地进行操作，而无需人直接干预的过程。自动化系统：是自动地实现某种功能的有机整体。这一整体实际上是自动地实现了物料的流动变换、能量的传递转换和信息的传输交换。

1.1.4机械系统及机械系统自动化1.机械系统：是由相互作用和相互依赖的可实现运动、能量、信息传递或转换的若干机器、设备或仪器组成的，具有某种特定功能的有机整体。2.机械系统自动化:是机械系统用某种控制方法和手段，通过执行机构来实现其功能，使其按预先规定的程序自动地进行操作，而无需人直接干预的过程。

图1-1机械系统所涉及的领域及生产过程1.2机械系统自动化发展过程、现状及趋势1.2.1机械系统自动化发展过程自动化系统应以实现TQCSE功能为目标：T(Time)——时间缩短，生产率提高；Q(Quality)——质量提高；C(Cost)——成本降低，提高经济效益；S(Service)——服务水平提高；E(Environment)——环境保护。表1-1制造生产自动化及相关理论的发展简史

年制造生产和自动化发展中的重要内容1770瓦特蒸汽机第

一

阶

段刚性自动化单元机、机械控制方式1870螺丝制造自动机（美国）1895多轴自动车（美国）1900电液仿形机床（意大利）1911F·泰勒提出现代含义的系统概念1913福特：流水装配线（美国）1920卡培克（Capek）术语：机器人（捷克斯洛伐克）1923凯拉（Keller）：仿形牛头刨床（美国）1924自动生产线（英国Morris汽车公司）1924~1926硬质合金刀具（德国）1930机床数控专利（美国）：Ziegler-Nicholson方法论。Routh-Nurwitz稳定判据1935汽车发动机气缸体加工自动线（前苏联）1936D.S.Harder提出“自动化”的术语，（美国）1943提出神经数学模型（美国：心理学家W.S.Mculloch，数学家W.Pitts）1945数控铣床（美国）1946成组加工工艺，第1台电子管计算机（前苏联）1947哈德尔（Harder）：底特律机械自动线（美国：福特公司）；遥控机械手（美国）1950全自动锻压机（美国：福特公司）；全自动活塞生产（前苏联）第

二

阶

段

数

控

技

术、单

机

数

控1950~1960过程自动化（美国）；Shannon的信息论；Wiener的控制论；Kolmogorov随机理论（前苏联）1952帕森斯（Parsons）：三轴数控立式铣床（美国MTT）；第1台数控机床（美国麻省理工学院）1953NC（NumericalControl）数控加工自动编程语言（美国麻省理工学院）1954德沃尔（Devol）：工业机器人专利（美国）1956我国汽车发动机气缸体端面孔的组合机床自动线1957C.П米特洛凡诺夫提出成组技术GT（GroupTechnology前苏联）；系统工程（美国H.Goode,R.Machol）1958自动编程系统（美国）；F.Roserblatt引进模糊控制拟人脑感知和学习能力的感知器概念；NC加工中心（美国）；我国第1台数控铣床研制成功1958前后自动绘图机（美国）1959第1台工业机器人（极坐标型）（美国）；我国轴承内外环自动线1960自适应控制铣床（美国）1960术语：柔性制造系统FMS（FlexibleManufacturingSystem美国）1961计算机控制的碳电阻自动化制造系统，可称为计算机辅助制造CAM的雏形（美国）；提出阿波罗登月计划（美国）1962工业机器人（圆柱坐标型）（美国）；二维CAD（ComputerAidedDesign美国）；B.Widrow提出自适应线性元件1965L.A.Zadeh提出模糊集理论（美国加州大学柏克莱分校）1965前后低成本自动化（美国：宾州大学）；生产过程的计算机直接数字控制（DNC）（DirectNumericalControl美国）

第

三

阶

段柔性自动化1966自动编程语言EXAPT（德国）1967CAD/CAM软件：CAD-CAM（美国）；计算机控制的6台数控机床的可变制造系统（FMS）（英国：Molins公司）1968直接数控DNC系统（美国）1969CAM（ComputerAidedManufacturing美国）；阿波罗宇宙飞船登月（美国）；工业机器人操作的焊接自动线（美国）1970IMS：机器人生产线作业（本体焊接）（美国）；FMS专利（英国）1973哈林顿（Harrington）：计算机集成制造CIM（ComputerIntegratedManufacture）概念；三维实体模型CAD（英国、日本）第

四

阶

段计算机集成制造、智能集成自动化1974JosephHarrington提出计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem美国）1977无传送带小组装配法（瑞典）1980制造自动化协议（MAP）（美国）；无人化机械制造厂（日本：富士工厂）；计算机辅助工程CAE（ComputerAidedEngineering美国）1982提出Hopfield新神经网络模型（美国：生物物理学家J.J.Hopfield）1988提出并行工程（ConcurrentEngineering）的概念（美国：R.I.Winner在美国国家防御分析研究所报告中）1989CIM专利：生产实施法（美国：A&T）；精良生产（LeanProduction）（日本）1991智能制造系统IMS研究（日本、美国、欧共体）；全球制造（日本、美国、欧共体）；敏捷制造（AgileManufacturing）（美国）；虚拟制造（VivturalManufacturing）（美国）1994先进制造技术计划（美国）；“21世纪制造企业战略”中提出敏捷制造AM的概念1996至今绿色制造（GreenManufacturing）（美国）1.2.2机械系统自动化技术所涉及的领域及 发展的影响因素1.自动化技术所涉及的技术领域图1-2机械系统自动化技术所涉及的相关技术2.自动化技术发展的影响因素(1)客观的需求是自动化发展的前提(2)基础理论研究是自动化发展的基础(3)科学技术的发展是自动化发展的保证1.2.3机械系统自动化发展的趋势目前机械制造业所面临的形势国际关系多极化市场响应要快消费多样化应变能