第七章先進(jìn)制造技術(shù)

第七章先進(jìn)制造技術(shù),7.1.1CAM概述計(jì)算機(jī)輔助制造CAM（ComputerAidedManufacturing）一CAM的直接應(yīng)用二CAM的間接應(yīng)用,7.1.2成組技術(shù)概述7.1.3零件的分類編碼系統(tǒng)7.1.4成組加工的工藝,實(shí)施成組加工工藝的基本步驟如下：(1)選擇適合于企業(yè)特點(diǎn)的零件分類編碼系統(tǒng)，并對(duì)本企業(yè)的零件進(jìn)行編碼。(2)對(duì)已編碼的零件按其工藝相似程度劃分成零件組。(3)擬定成組工藝路線。(4)選擇機(jī)床設(shè)備,確定成組加工的生產(chǎn)組織形式。(5)設(shè)計(jì)、制造成組加工的工藝裝備。(6)計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益。一成組加工的工藝準(zhǔn)備工作1零件分類和編碼。2擬定各類零件的工藝過(guò)程。3選擇機(jī)床，計(jì)算機(jī)床負(fù)荷。4設(shè)計(jì)成組夾具及刀具和調(diào)整方案。,7.1.4成組加工的工藝,二成組技術(shù)的生產(chǎn)組織形式1成組零件單機(jī)2成組生產(chǎn)單元3成組流水線,一零件的特征矩陣二分組方法1特證數(shù)據(jù)法2碼域法,7.1.5分類編組方法,1.CNC的組成2.CNC裝置的功能3.CNC系統(tǒng)的特點(diǎn),7.2.1計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC),1.適應(yīng)控制數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成2.約束適應(yīng)控制（ACC）3.最佳適應(yīng)控制（ACO）4.AC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),7.2.3適應(yīng)控制(AC),7.3.1柔性制造系統(tǒng)概述7.3.2柔性制造系統(tǒng)的功能及適應(yīng)范圍7.3.3柔性制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成7.3.4FMS的分類1FMC（柔性加工單元）。2.FMC群3.FMS（典型）。4.FTL（FlexibleTransferLine）7.3.5.FMS的關(guān)鍵技術(shù)7.3.6FMS的設(shè)計(jì)與實(shí)施,7.3柔性制造系統(tǒng)(FMS),1.CIMS的概念與結(jié)構(gòu)2.管理信息系統(tǒng)（MIS）（1）物料需求計(jì)劃（MRP）（2）生產(chǎn)資源計(jì)劃（MRP）（3）計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)管理系統(tǒng)CIPMS,7.4.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）,lIMS與CIMS2智能制造1）智能制造系統(tǒng)2）智能加工與智能機(jī)床,7.4.2智能制造系統(tǒng)（IMS）,CAPP具有以下意義：（1）可以代替工藝工程師的繁重勞動(dòng)；（2）提高工藝過(guò)程設(shè)計(jì)質(zhì)量；（3）縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高生產(chǎn)率；（4）減少工藝過(guò)程設(shè)計(jì)費(fèi)用及制造費(fèi)用；（5）在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)是連接計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造的橋梁。,7.5.1CAPP的基本概念,CAPP的主要功能是：CAPP的分類：派生型（變異型）創(chuàng)成型綜合型（半創(chuàng)成型）交互型智能型,1、派生型CAPP的基本原理2、派生型CAPP的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)過(guò)程1）根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，選擇合適的編碼系統(tǒng)，對(duì)零部件進(jìn)行編碼，建立零件特征矩陣。2）對(duì)零件分類成組，建立零件組特征矩陣。3）設(shè)計(jì)主樣件，編制標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程。4）將各零件組特征矩陣和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程輸入計(jì)算機(jī)并編制檢索和修改的有關(guān)程序，建立系統(tǒng)。,7.5.2派生型CAPP系統(tǒng),圖7-1變異型CAPP的結(jié)構(gòu),返回,3、各種工藝信息的代碼（數(shù)字）化1）零件上各種型面的數(shù)字化2）典型工藝路線的數(shù)字化3）工序及工步具體內(nèi)容的數(shù)字化4、系統(tǒng)的使用,圖7-2軸件各表面的編碼代號(hào),返回,1、創(chuàng)成型CAPP的基本原理創(chuàng)成法CAPP是在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)中收集了大量工藝數(shù)據(jù)和加工知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上建立一系列的決策邏輯，形成工藝數(shù)據(jù)庫(kù)和加工知識(shí)庫(kù)。2、創(chuàng)成型CAPP的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)過(guò)程創(chuàng)成型CAPP的開(kāi)發(fā)過(guò)程如下：1）明確設(shè)計(jì)對(duì)象，即所設(shè)計(jì)的CAPP適合于哪種類型的零件。2）對(duì)本類零件進(jìn)行工藝分析，明確構(gòu)成零件的表面及其加工方法。3）建立各加工方法的加工能力和經(jīng)濟(jì)精度等數(shù)據(jù)庫(kù)文件。4）建立工藝設(shè)計(jì)決策邏輯和決策方法的模型。,7.5.3創(chuàng)成型CAPP系統(tǒng),圖7-3創(chuàng)成型CAPP的結(jié)構(gòu),返回,3、加工方法的選擇任何機(jī)械零件都是由各種表面構(gòu)成的，每個(gè)表面都要經(jīng)過(guò)不同的加工工序來(lái)達(dá)到要求。一個(gè)表面元素的加工序列用下面的公式表示：S=(p1、f1，p2、f2，p3、f3，.,pn、fn)即先用加工方法(工序)p1加工出中間形狀f1,再用加工方法p2加工出中間形狀f2,.,直到達(dá)到合格為止。選擇加工方法需考慮的因素可用下式表示：P=f（M，G，D，T01，Sj，Mc，Q,Cp）式中：P所選擇的加工方法；M工件材料；G表面形狀；D工件尺寸；T01公差（包括尺寸、形位公差）；Sj表面粗糙度；Mc使用的機(jī)床設(shè)備；Q生產(chǎn)綱領(lǐng)；Cp生產(chǎn)費(fèi)用。,4、工藝路線安排工藝路線安排是工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，由于工藝路線安排比較靈活，考慮因素也很多。可用下式表示：S=f（P，Mc，G，Deu，Tec,Cp）式中：S工藝路線；P所選擇的加工方法的集合；Mc加工機(jī)床集合；G零件各表面的幾何形狀；Deu各表面的形位公差；Tec工藝因素；Cp加工費(fèi)用。5、加工設(shè)備與工藝裝備（夾具、刀具）的選擇根據(jù)選擇機(jī)床時(shí)需要考慮的因素，加工機(jī)床的選擇可用下式表示：Mc=f(P,Fe,Pm,Ame)式中：Mc選擇的機(jī)床；P加工方式（要考慮表面形狀G、尺寸D、公差T01、生產(chǎn)費(fèi)用Cp等）；Fe切削力；Pm切削功率；Ame機(jī)床利用率。,6、工藝尺寸的換算工藝尺寸的換算包括加工余量的選擇，工序尺寸及其公差的確定等。一般由后面往前推，即根據(jù)零件圖的要求，確定最終尺寸與公差，再選定加工余量推出前一工序的尺寸。公差可根據(jù)該工序的加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。當(dāng)有些工序需基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)要進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算。7、切削參數(shù)的選擇切削參數(shù)是指切削速度（v）、進(jìn)給量（f）、背吃刀量（ap），這是影響表面質(zhì)量、加工精度、和加工成本的主要參數(shù)。選擇過(guò)程是：先按表面質(zhì)量要求確定ap及f的界限；再按切削力的限制計(jì)算f，然后計(jì)算切削速度、切削功率及加工時(shí)間。8、決策表與決策樹(shù)創(chuàng)成型CAPP設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是各種決策邏輯的表達(dá)和實(shí)現(xiàn)。而決策表與決策樹(shù)是系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法。1）決策樹(shù)由根、節(jié)點(diǎn)和分枝組成。樹(shù)的分枝表示條件（E），節(jié)點(diǎn)終結(jié)處表示動(dòng)作（A）。如圖7-4所示，E1表示是孔，E4表示位置度要求高，需用坐標(biāo)（或數(shù)控）鏜才能達(dá)到。,圖7-4選擇加工方法的決策樹(shù),返回,2）決策表是描述事件之間邏輯關(guān)系表格，如圖7-5所示。圖中用雙線將表劃為四個(gè)區(qū)域，左上區(qū)為條件說(shuō)明區(qū)；右上區(qū)每一列表達(dá)一條規(guī)則，“T”表示滿足所在行的條件；左下區(qū)為決策說(shuō)明區(qū)；右下區(qū)為決策行動(dòng)區(qū)，數(shù)字表示采取的動(dòng)作順序。如第9列，表示孔的位置度和孔徑公差要求高時(shí)，需安排鉆半精鏜精鏜坐標(biāo)鏜。,圖7-5選擇加工方法的決策表,7.6.1快速成形1快速自動(dòng)成型的基本原理2快速自動(dòng)成型技術(shù)中的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程為：1）概念設(shè)計(jì)；2）CAD建模；3）快速成型制造；（圖7-6）4）產(chǎn)品制成。,圖7-6快速成形的生產(chǎn)過(guò)程,返回,2快速自動(dòng)成型的特點(diǎn)1）可適合于CAD/CAM集成的需要；2）實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到制造過(guò)程完全自動(dòng)化；3）可直接從材料制造出零件，不需要任何切削加工；4）由于不需要工藝處理，不需要工藝設(shè)計(jì)，大大方便設(shè)計(jì)工作；5）不需要從設(shè)計(jì)到制造的信息轉(zhuǎn)換；6）不需要工裝夾具、刀具、模具。3主要發(fā)展方向1）LOM技術(shù)：層壓物體制造(圖7-7），2）粉末燒結(jié)技術(shù)：（圖7-8）,圖7-7層壓物體制造,圖7-8激光粉末冶金,3）沉積成型技術(shù)：擠壓成型（見(jiàn)圖7-9）是用計(jì)算機(jī)控制噴射頭噴出的材料（由熱塑性聚合物或蠟制成的細(xì)絲）逐層熔融沉積制造零件。圖7-10為采用固體粉末作原材料，但零件是逐層按所要求形狀粘接而成。4）聚合物燒結(jié)技術(shù)：其工作原理是有選擇性地把光輻射到光敏樹(shù)脂（液態(tài)）上使之固化，從而形成所需要的零件。,圖7-9擠壓成型,圖7-10三維粘接成型,1.制造的敏捷性2.敏捷企業(yè)（1）組成系統(tǒng)的各子系統(tǒng)是封裝模塊。（2）系統(tǒng)具有兼容性。（3）輔助子系統(tǒng)可置換。（4）子系統(tǒng)能跨層次交互。（5）按動(dòng)態(tài)最遲連接的原則來(lái)建立系統(tǒng)。（6）信息管理和運(yùn)作控制應(yīng)采用自律分布式結(jié)構(gòu)。（7）組成系統(tǒng)的各子系統(tǒng)相互之間保持自治關(guān)系。（8）系統(tǒng)規(guī)模可以擴(kuò)大或縮小。（9）組成系統(tǒng)的子系統(tǒng)應(yīng)保持一定冗余。（10）系統(tǒng)采用可擴(kuò)展的框架結(jié)構(gòu)。,7.7.1敏捷制造(AM),3、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的組成及其特點(diǎn)（1）盟主。（2）盟員。特點(diǎn)：（1）時(shí)限性。（2）虛實(shí)性。（3）協(xié)同性。,7.7.2敏捷制造(2),4敏捷化工程的結(jié)構(gòu)和支撐技術(shù)組成結(jié)構(gòu)框架的關(guān)鍵因素有以下特征：（1）對(duì)企業(yè)竟?fàn)幠芰τ兄卮笥绊?；?）雖有成功的實(shí)例，但其實(shí)現(xiàn)機(jī)制還沒(méi)有被充分認(rèn)識(shí)；（3）工業(yè)界已看到其重要性，準(zhǔn)備付諸實(shí)施；（4）不包括那些雖然重要，但已被廣大企業(yè)理解并采用的因素。,信息技術(shù)是實(shí)施敏捷化工程的基礎(chǔ)，支撐技術(shù)如下：（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。（2）信息集成技術(shù)。（3）電子數(shù)據(jù)交換（EDI）標(biāo)準(zhǔn)化。（4）并行工程技術(shù)。（5）建模與仿真技術(shù)。,7.8精益生產(chǎn)（LP）精益生產(chǎn)（LeanProduction）又譯為精良生產(chǎn)、精簡(jiǎn)生產(chǎn)，即精益求精。它是人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中不斷總結(jié)、改進(jìn)、完善而形成的一種先進(jìn)生產(chǎn)模式。,豐田模式采取了如下對(duì)策：（1）按訂單組織生產(chǎn)。（2）按新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)組織工作組。（3）成立生產(chǎn)班組井強(qiáng)化其職能。（4）組建準(zhǔn)時(shí)供貨的協(xié)作體系。（5）激發(fā)職工的主動(dòng)性。,1福特生產(chǎn)模式與豐田生產(chǎn)模式,（1）以用戶為“上帝”。（2）以職工為中心。（3）以“精簡(jiǎn)”為手段。（4）綜合工作組和并行設(shè)計(jì)。（5）準(zhǔn)時(shí)（JIT）供貨方式。（6）“零缺陷”工作目標(biāo)。,2精益生產(chǎn)及其特征,單元測(cè)試七,7-1.1簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的概念。7-1.2簡(jiǎn)述成組技術(shù)（GT）編碼的目的。7-1.3我國(guó)自己編制較常用的編碼方法有哪幾種？7-1.4簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）的概念。7-1.5簡(jiǎn)述直接數(shù)字控制（DNC）的概念。7-1.6簡(jiǎn)述適應(yīng)控制（AC）的概念。7-1.7簡(jiǎn)述柔性制造系統(tǒng)（FMS）的概念及適用范圍。7-1.8簡(jiǎn)述FMS的組成。7-1.9簡(jiǎn)述FMS需要哪些關(guān)鍵技術(shù)？7-1.10簡(jiǎn)述FMS的設(shè)計(jì)步驟。7-1.11簡(jiǎn)述集成制造系統(tǒng)（CIMS）的概念及其構(gòu)成。7-1.12簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)（CAPP）的概念。7-1.13簡(jiǎn)述快速成形（MRP）