机械制造自动化课件-1概论

第1章概论机械制造系统组成图原料或毛坯存储运输制造检验产品信息系统（订单、图纸、工艺文件、调度计划）能源能量系统物料流信息流能量流1.1根本概念和主要内容制造自动化操纵、看管机器〔机械〕的动作也由机器来完成的过程(辅助劳动+局部脑力劳动)机械化生产过程中的根本动作是由机器〔机械〕代替人力劳动来完成时(体力劳动)机械制造自动化是制造自动化的重要组成局部，它主要控制机械运动〔如刀具、工件、毛坯等的运动〕及可能变化的制造工艺，使整个生产处于优化状态。1.1根本概念和主要内容自动化机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令进行操作或控制的过程

工艺过程自动化一个工艺过程中假设每个工序都自动化了，并把它们有机联系起来，使整个工艺过程〔包括检验和输送〕自动进行，工人只作总的操纵和监督，形成了某一种加工工艺的自动生产线。工序自动化在一个工序中假设所有的根本动作都机械化，并使假设干个辅助动作实现自动化，工人只对该工序作总的操纵和监督。制造过程自动化产品制造中假设每个工艺过程都自动化了，并把它们有机联系起来，从原材料到成品的全过程不需要人工干预，形成了制造过程的自动化。机械制造自动化的高级阶段就是自动化车间甚至自动化工厂。1.1根本概念和主要内容机械制造自动化的主要内容物流信息流能量流原料或毛坯存储机床刀具夹具机械加工工艺过程检验工件工艺信息信息系统能源能量系统工艺规程、数控程序、适用控制模型等上工序下工序机械加工工艺系统机械制造自动化的主要内容机械制造自动化的作用1.2机械制造自动化的类型

一、机械制造自动化系统的构成 从系统观点看，机械制造自动化系统由四个局部构成：加工系统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；工件支撑系统能完成工件输送、搬运以及存储功能的工件供给装置；刀具支撑系统包括刀具的装配、输送、交换和存储装置以及刀具的预调和管理系统；控制与管理系统对制造过程的监控、检测、协调与管理。

二、机械制造自动化的分类

大致按以下几种方式来进行分类：按制造过程分

毛坯制备过程自动化、热处理自动化、储运自动化、机械加工自动化、装配自动化、辅助过程自动化、质量检测自动化和系统控制自动化。2.按设备分

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。

1.2机械制造自动化的类型

1.2机械制造自动化的类型

1.2机械制造自动化的类型

1.2机械制造自动化的类型

三、机械制造自动化的特点和适用范围3.刚性自动线用工件输送系统将各种刚性自动化加工设备和辅助设备按一定顺序连接起来，在控制系统作用下完成单个零件加工的复杂系统。特点:

完成的加工工序多，自动化程度高，生产率高，但结构复杂，变化困难。适用范围：品种单一大批量生产。1.2机械制造自动化的类型

1.2机械制造自动化的类型

三、机械制造自动化的特点和适用范围5.数控机床用数字化代码来控制机床，按照编好的程序自动控制机床运动，完成零件一个工序的自动化循环加工。还能控制选刀换刀、测量、冷却润滑等。

特点：数字程序控制，

适应性强，加工精度较高。适用范围：常用于零件形状较复杂，精度较高，品种多变、中小批量的场合。1.2机械制造自动化的类型

三、机械制造自动化的特点和适用范围6.加工中心在一般数控机床根底上增加刀库和自动换刀装置形成的更复杂、效率更高的数控机床。可在一台机床上完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工。特点：具有工序集中、缩短调整搬运时间、减少在制品库存、加工质量高等优点。适用范围：常用于零件形状复杂，需要多工序加工，生产批量中等的场合。。1.2机械制造自动化的类型

1.2机械制造自动化的类型

1.3机械制造自动化的控制方式

1.3机械制造自动化的控制方式

一、自动控制的根本要求与方式自动控制系统的构成自动控制系统包括实现自动控制功能的装置及其控制对象，通常由以下四局部构成： 〔1〕指令存储装置集中存储磁带等，分散存储限位开关 〔2〕指令控制装置需要时发出指令信息 〔3〕执行机构最终完成控制动作环节 〔4〕传递及转换装置传递信息、转换信号形式、放大器1.3机械制造自动化的控制方式

一、自动控制的根本要求与方式2.根本要求自动控制系统应能保证各执行机构的使用性能、加工质量、生产效率及工作可靠性，为此提出如下根本要求： 〔1〕应保证执行机构的动作或整个加工过程能够自动 进行。 〔2〕为便于调试和维护，各单机应具有相对独立的自动控制装置，同时还应便于和总控制系统相匹配。 〔3〕柔性加工设备的自动控制系统要和加工品种的变 化相适应。 1.3机械制造自动化的控制方式

1.3机械制造自动化的控制方式

3.自动控制方式 主要指机械制造设备中常用的控制方式： 〔1〕开环控制方式输出量对系统控制作用没影响简单 〔2〕闭环控制方式输出量反响控制控制精度高，系统复杂 〔3〕分散控制方式又称行程控制或继位控制简单元件通用 〔4〕集中控制方式时间控制系统调整方便可靠性较好 〔5〕程序控制方式固定程序控制，可变程序控制适应品种变化 〔6〕数字控制方式适于零件形状复杂，品种经常改变，小批量 〔7〕计算机控制方式对大量数据信息快速运算处理，优化控制1.3机械制造自动化的控制方式

二、机械传动控制在采用机械传动控制的自动化装备中，几乎所有运动部件及机构，通常都是由装有许多凸轮的分配轴来进行驱动和控制的。凸轮控制是最原始最根本、至今仍用的机械控制装置。这种系统中程序指令的存储和控制均用机械元件来实现例如凸轮、挡块、连杆、拨叉等，适于大批量生产。这种系统的另一个特点是控制元件同时又是驱动元件。图1-2C1318型单轴转塔自动车床控制原理简图分配轴夹紧机构送料机构送料凸轮松夹凸轮前刀架回转刀架马氏机构刀架滑板纵向进给凸轮径向进给凸轮送夹料定时轮换刀定时轮后刀架立刀架主轴正反转定时轮长齿轮辅助轴定转离合器1.3机械制造自动化的控制方式

三、液压、气动与电气控制机械制造过程中广泛采用液压、气动与电气对其整个工作循环进行控制。使用高水平高质量的液压、气动和电气控制系统，成为自动化制造装置可靠运行的关键。如采用可编程序控制器〔PLC〕进行加工设备的自动化控制比用继电接触器系统可提高控制可靠性假设干倍。1.3机械制造自动化的控制方式

三、液压、气动与电气控制1.液压控制

有机械—液压组合控制和电气—液压组合控制两种方式执行机构6的运动规律，由凸轮1控制，凸轮1既是指令存储装置，又是驱动元件。1.3机械制造自动化的控制方式

三、液压、气动与电气控制1.液压控制

电气—液压组合控制方式目前存在的主要问题是某些电气元件可靠性不高及液压元件漏油等。1.3机械制造自动化的控制方式

1.3机械制造自动化的控制方式

三、液压、气动与电气控制3.电气控制 电气控制的相关内容： 〔1〕电气控制的特点和根本要求 〔2〕电气控制系统工作循环的表示方法 〔3〕电气控制的操作方式 〔4〕电气控制的联锁要求 〔5〕常用的电气控制系统1.3机械制造自动化的控制方式

3.电气控制 〔1〕电气控制的特点它决定了生产设备的实用性、先进性和自动化程度；通过执行预定的工作循环程序，控制执行元件，使生产设备实现规定的动作，到达自动化工作的目的。 电控系统应具有自诊断和保护功能，自动或提示操作者作相应的操作处理。主要构成有主电路、控制电路、控制程序和相关配件等1.3机械制造自动化的控制方式

3.电气控制〔2〕电气控制系统工作循环的表示方法生产设备的工作循环是设计电气控制系统循环程序的主要依据。电气控制系统工作循环的表示方法有三种： 1〕工作循环图2〕工作循环周期表3〕功能流程图

1.3机械制造自动化的控制方式

3.电气控制〔3〕电气控制的操作方式自动化生产设备具有多种工作方式，一般用手动多路转换开关选择操作方式，不同操作方式下系统自动调用不同的工作程序。 1〕自动循环2〕半自动循环3〕调整4〕开工循环和收工循环

1.3机械制造自动化的控制方式

3.电气控制〔4〕电气控制的联锁要求生产设备在运行中，各动力部件的动作有着严格的相互关系，电气控制系统通过联锁功能来增加系统的平安性，防止突发事件发生。 联锁形式分为联锁、自锁、互锁、短时联锁、长时联锁等。

1.3机械制造自动化的控制方式

3.电气控制〔5〕常用的电气控制系统按控制方式可分，各分程序控制和数字控制两类 常见的电气控制系统有以下4种：1〕固定接线控制系统2〕可编程序控制系统3〕带有数控功能的PLC4〕分布式数控系统〔DNC〕

1.3机械制造自动化的控制方式

四、计算机控制计算机在机械制造中的应用已成为机械制造自动化开展中的一个主要方向。1．普通数控机床的控制NC数控装置 2．加工中心的控制小型计算机 3．计算机数控CNC小型通用计算机 4．计算机群控〔1〕间接式群控系统 一台较大型计算机〔2〕直接式群控系统 5．适应控制计算机优化分析能够随着环境条件或结构的不可预测的变化自行调整或修改系统参量的控制系统。1.4自动化开展及趋势1.4自动化开展及趋势图1-1集中控制〔时间控制〕系统〔2〕转塔车床〔六角车床〕适用范围：成批加工形状复杂的盘套类零件结构特点：没有丝杠和尾座，而在床尾装有一个可纵向移动的转塔刀架，其上可装多把刀，工作中周期性转位，顺序地对工件进行加工。刀具行程由挡块控制，易保证精度，提高生产率。1.挡块限送料长度；2.双刀同时车外圆；3.车外圆及倒角；4.打中心孔；5.钻孔；6.