第6章現(xiàn)代制造技術(shù)簡(jiǎn)介

1、第6章現(xiàn)代制造技術(shù)簡(jiǎn)介第6章現(xiàn)代制造技術(shù)簡(jiǎn)介6.1精密加工和超精密加工6.2特種加工方法6.3數(shù)控加工技術(shù)6.4柔性制造系統(tǒng)6.5計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)6.6計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)6.1精密加工和超精密加工6.1.1精密加工1.研磨(1)加工原理研磨是在研具與零件之間置以研磨劑，研具在一定壓力作用下與零件表面之間作復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過研磨劑的機(jī)械及化學(xué)作用，從零件表面上切除很薄的一層材料，從而達(dá)到很高的精度和很小的表面粗糙度值。圖6-1手工研磨外圓6.1精密加工和超精密加工(2)研磨分類研磨方法分手工研磨和機(jī)械研磨兩種。1)手工研磨是人手持研磨具或零件進(jìn)行研磨的方法，如圖6-1所示，所用研具為研磨

2、環(huán)。2)機(jī)械研磨是在研磨機(jī)上進(jìn)行，圖6-2所示為研磨小件外圓用研磨機(jī)的工作示意圖。圖6-2研磨機(jī)工作示意圖1偏心軸2下研磨盤3零件4分隔盤5上研磨盤6懸臂軸6.1精密加工和超精密加工(3)研磨的特點(diǎn)及應(yīng)用1)加工簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜設(shè)備。2)研磨質(zhì)量高。3)生產(chǎn)率較低。4)研磨零件的材料廣泛。2.珩磨(1)加工原理珩磨是利用帶有磨條的珩磨頭(由幾條粒度很細(xì)的磨條組成)對(duì)孔進(jìn)行精整加工的方法。6.1精密加工和超精密加工圖6-3珩磨孔6.1精密加工和超精密加工圖6-4珩磨頭6.1精密加工和超精密加工(2)珩磨的特點(diǎn)及應(yīng)用珩磨具有如下特點(diǎn)。1)生產(chǎn)率較高。2)精度高。3)珩磨表面耐磨損。4)珩磨頭結(jié)構(gòu)較

3、復(fù)雜。3.超級(jí)光磨(1)加工原理超級(jí)光磨是用細(xì)磨粒的磨具(油石)對(duì)零件施加很小的壓力進(jìn)行光整加工的方法。6.1精密加工和超精密加工圖6-5超級(jí)光磨加工外圓6.1精密加工和超精密加工(2)超級(jí)光磨的特點(diǎn)及應(yīng)用1)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。2)加工余量極小。3)生產(chǎn)率較高。4)表面質(zhì)量好。4.拋光(1)加工原理拋光是在高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪上涂以拋光膏，對(duì)零件表面進(jìn)行光整加工的方法。(2)拋光特點(diǎn)及應(yīng)用1)加工方法簡(jiǎn)單，成本低。6.1精密加工和超精密加工2)適宜曲面的加工。3)不能提高加工精度。4)勞動(dòng)條件較差。6.1.2超精密加工1.超精密加工的分類(1)超精密切削指用單晶金剛石刀具進(jìn)行的超精密加工。(2)

4、超精密磨削指用精細(xì)修整過的砂輪或砂帶進(jìn)行的超精密加工。6.1精密加工和超精密加工(3)超精密研磨一般是指在恒溫的研磨液中進(jìn)行研磨的方法。2.超精密加工的基本條件(1)機(jī)床設(shè)備超精密加工的機(jī)床應(yīng)具有如下基本條件。1)可靠的微量進(jìn)給裝置。2)主軸的回轉(zhuǎn)精度高。3)低速運(yùn)行特性好的工作臺(tái)。4)較高的抗振性和熱穩(wěn)定性等。6.1精密加工和超精密加工(2)刀具或磨具無論是超精密切削還是超精密磨削，為了切下一層極薄的材料，切削刃必須非常鋒利，并有足夠的壽命。(3)零件由于超精密加工的精度和表面質(zhì)量都要求很高，而加工余量又非常小，所以對(duì)零件的材質(zhì)和表面層微觀質(zhì)量等都要求很高。(4)環(huán)境應(yīng)高度重視隔振、隔熱、恒

5、溫以及防塵環(huán)境條件，以便保證超精密加工的順利進(jìn)行。(5)檢驗(yàn)為了可靠地評(píng)定精度，測(cè)量誤差應(yīng)為精度要求的10或更小。6.2特種加工方法1)加工范圍不受材料物理、力學(xué)性能的限制，具有“以柔克剛”的特點(diǎn)。2)特種加工可以很方便地完成常規(guī)切(磨)削加工很難、甚而無法完成的各種復(fù)雜型面、窄縫、小孔，如汽輪機(jī)葉片曲面、各種模具的立體曲面型腔、噴絲頭的小孔等加工。3)用特種加工可以獲得的零件精度及表面質(zhì)量有其嚴(yán)格的、確定的規(guī)律性，充分利用這些規(guī)律性，可以有目的地解決一些工藝難題和滿足零件表面質(zhì)量方面的特殊要求。4)許多特種加工方法對(duì)零件無宏觀作用力，因而適合于加工薄壁件、彈性件。6.2特種加工方法5)不同的

6、特種加工方法各有所長(zhǎng)，它們之間合理的復(fù)合工藝，能揚(yáng)長(zhǎng)避短，形成有效的新加工技術(shù)，從而為新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、性能指標(biāo)擬訂提供更為廣泛的可能性。6.2.1電火花加工1.加工的基本原理圖6-6電火花加工裝置原理圖1脈沖發(fā)生器2自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置3工具電極4零件5工作液6.2特種加工方法2.電火花及線切割加工機(jī)床的組成圖6-7電火花線切割加工裝置原理圖1絕緣底板2零件3脈沖電源4電極絲5導(dǎo)向輪6支架7儲(chǔ)絲筒6.2特種加工方法3.電火花及線切割加工的特點(diǎn)與應(yīng)用6.2.2電解加工1.電解加工原理圖6-8電解加工裝置示意圖1直流電源2電極送進(jìn)機(jī)構(gòu)3風(fēng)扇4過濾器5泵6清潔電解液7離心分離器8殘液9臟電解液

7、6.2特種加工方法2.電解加工設(shè)備的組成(1)機(jī)床本體主要用做安裝零件、夾具和工具電極，并實(shí)現(xiàn)工具電極在高壓電液作用下的穩(wěn)定進(jìn)給。(2)電源其作用是把普通50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成電解加工所需的低電壓、大電流的直流穩(wěn)壓電源。(3)電解液系統(tǒng)主要由泵、電解液槽、凈化過濾器、熱交換器、管道和閥等組成，要求該系統(tǒng)能連續(xù)而平穩(wěn)地向加工部件供給流量充足、溫度適宜、壓力穩(wěn)定、干凈的電解液，并具有良好的耐腐蝕性。3.電解加工的特點(diǎn)及應(yīng)用6.2特種加工方法6.2.3超聲波加工圖6-9超聲波加工原理示意圖1超聲波發(fā)生器2換能器3振幅擴(kuò)大棒4工作液5零件6工具6.2特種加工方法6.2.4激光加工1.激光加工原理(1)

8、輸出功率與照射時(shí)間激光輸出功率大，照射時(shí)間長(zhǎng)，零件所獲得的激光能量大，加工出來的孔就大而深，且錐度小。(2)焦距、發(fā)散角與焦點(diǎn)位置采用短焦距物鏡(焦距為20mm左右)，減小激光束的發(fā)散角，可獲得更小的光斑及更高的能量密度，因此可使打出的孔小而深，且錐度小。(3)照射次數(shù)照射次數(shù)多可使孔深大大增加，錐度減小。6.2特種加工方法(4)零件材料激光束的光能通過零件材料的吸收而轉(zhuǎn)換為熱能，故生產(chǎn)率與零件材料對(duì)光的吸收率有關(guān)。2.激光加工機(jī)的組成圖6-10激光加工機(jī)示意圖1激光器2光闌3反光鏡4聚焦鏡5零件6工作臺(tái)7電源6.2特種加工方法(1)激光器激光器是激光加工機(jī)的重要部件，它的功能是把電能轉(zhuǎn)變成光

9、能，產(chǎn)生所需要的激光束。(2)激光器電源根據(jù)加工工藝要求，為激光器提供所需的能量電源。(3)光學(xué)系統(tǒng)其功用是將光束聚焦，并觀察和調(diào)整焦點(diǎn)位置。(4)機(jī)械系統(tǒng)主要包括床身、三坐標(biāo)精密工作臺(tái)和數(shù)控系統(tǒng)等。3.激光加工的特點(diǎn)及應(yīng)用6.2特種加工方法1)不需要加工工具，故不存在工具磨損問題，同時(shí)也不存在斷屑、排屑的麻煩。2)激光束的功率密度很高，幾乎對(duì)任何難加工的金屬和非金屬材料(如高熔點(diǎn)材料、耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料)都可以加工。3)激光加工是非接觸加工，零件無受力變形，適宜于精細(xì)加工。4)激光打孔、切割的速度很高(打一個(gè)孔只需0.001s，切割20 mm厚的不銹鋼板，切割速度可達(dá)1.

10、27m/min)，加工部位周圍的材料幾乎不受熱影響，零件熱變形很小。6.2特種加工方法5)通用性強(qiáng)。6.3數(shù)控加工技術(shù)6.3.1概述隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)制造業(yè)的要求不斷提高，以及科學(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)已發(fā)生了根本性的變革，以數(shù)控技術(shù)為主的現(xiàn)代制造技術(shù)占據(jù)了重要地位。1.數(shù)控加工的特點(diǎn)2.數(shù)控機(jī)床的分類(1)按機(jī)床數(shù)控運(yùn)動(dòng)軌跡劃分1)點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。2)點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床。6.3數(shù)控加工技術(shù)3)輪廓控制數(shù)控機(jī)床。(2)按伺服系統(tǒng)控制方式劃分1)開環(huán)控制機(jī)床：價(jià)格低廉，精度及穩(wěn)定性差。2)半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床：精度及穩(wěn)定性較高，價(jià)格適中，應(yīng)用最普及。3)閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床：

11、精度高，穩(wěn)定性難以控制，價(jià)格高。(3)按聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸數(shù)劃分可劃分為兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床和五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。6.3數(shù)控加工技術(shù)3.數(shù)控機(jī)床的組成圖6-11數(shù)控機(jī)床的組成(1)輸入/輸出裝置在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，首先根據(jù)零件圖樣上的零件形狀、尺寸和技術(shù)條件，6.3數(shù)控加工技術(shù)確定加工工藝，然后編制出加工程序，程序通過輸入裝置，輸送給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，機(jī)床內(nèi)存中的零件加工程序可以通過輸出裝置輸出。(2)計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，它接受輸入裝置送來的數(shù)字信息，經(jīng)過控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、運(yùn)算和邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，使設(shè)備

12、按規(guī)定的動(dòng)作執(zhí)行。6.3數(shù)控加工技術(shù)(3)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行部分，其作用是把來自CNC裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，使機(jī)床移動(dòng)部件精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出符合圖樣要求的零件。(4)檢測(cè)元件檢測(cè)元件用于反饋信息。(5)機(jī)床本體機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械實(shí)體，主要包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件(如工作臺(tái)、刀架)、支承部件(如床身、立柱等)。1)采用高性能主傳動(dòng)及主軸部件。2)進(jìn)給傳動(dòng)采用高效傳動(dòng)件。6.3數(shù)控加工技術(shù)3)具有完善的刀具自動(dòng)交換和管理系統(tǒng)。4)在加工中心上一般具有工件自動(dòng)交換、工件夾緊和放松機(jī)構(gòu)。5)機(jī)床本身具有很高的動(dòng)、靜剛度。6)采用全封閉罩

13、殼。4.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍6.3.2數(shù)控加工的工序設(shè)計(jì)1.分析零件情況6.3數(shù)控加工技術(shù)1)分析零件在本工序加工之前的情況，例如毛坯(半成品)的類型、材料、形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、加工余量、基準(zhǔn)面或孔等情況。2)了解需要數(shù)控加工的部位和具體內(nèi)容，包括待加工表面的類型、各項(xiàng)精度及技術(shù)要求、表面性質(zhì)、各表面之間的關(guān)系等。3)分析待加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性。2.選擇加工方法6.3數(shù)控加工技術(shù)(1)數(shù)控車削加工的適用范圍數(shù)控車削適用于加工精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件，特別是形狀、位置精度和表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件；表面形狀復(fù)雜(如具有曲線輪廓和特殊螺紋)的回轉(zhuǎn)體零件；表面構(gòu)成復(fù)雜(如具有內(nèi)外多個(gè)表面加工)的回轉(zhuǎn)

14、體的零件。(2)數(shù)控銑削加工的范圍數(shù)控銑削適用于加工多臺(tái)階平面和曲線輪廓平面(如平面凸輪)、曲線輪廓溝槽、變斜角類零件、曲面類零件(如曲面型腔)等。6.3數(shù)控加工技術(shù)(3)加工中心的適用范圍加工中心適用于加工形狀復(fù)雜、工序多、精度要求高的零件，如箱體類、復(fù)雜曲面類、異形件等。3.確定加工順序(1)先粗后精先進(jìn)行粗加工再進(jìn)行精加工，若粗加工后所留余量滿足不了精加工的要求時(shí)，則要增加半精加工，為精加工做準(zhǔn)備。(2)先近后遠(yuǎn)是指按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言的。4.加工設(shè)備的選擇6.3數(shù)控加工技術(shù)1)設(shè)備的規(guī)格要與加工工件相適應(yīng)，避免過大。2)設(shè)備的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。3)設(shè)備的加

15、工精度應(yīng)與工件的質(zhì)量要求相適應(yīng)。4)設(shè)備的選擇盡量立足于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，既要滿足加工精度和生產(chǎn)率的要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)性。5)回轉(zhuǎn)刀架或刀庫的容量應(yīng)足夠大，刀具數(shù)量能滿足加工需要。5.工序劃分(1)刀具集中分序法該法是按所用刀具劃分工序，用同一把刀完成零件上所有可以完成的部位。6.3數(shù)控加工技術(shù)(2)粗、精加工分序法對(duì)單個(gè)零件要先粗加工、半精加工，而后精加工。(3)按加工部位分序法一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度要求較高的部位。6.夾具的選擇7.確定進(jìn)給路線8.數(shù)控加工刀具的選擇1)在數(shù)控機(jī)床上銑削平面時(shí)，應(yīng)采用鑲裝不重磨可

16、轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀。6.3數(shù)控加工技術(shù)2)高速鋼立銑刀多用于加工凸臺(tái)和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因?yàn)槊髅嬗杏不瘜雍蛫A砂現(xiàn)象，刀具會(huì)很快被磨損。3)加工余量較小，并且要求表面粗糙度值較低時(shí)，應(yīng)采用鑲立方氮化硼刀片的面銑刀或鑲陶瓷刀片的面銑刀。4)鑲硬質(zhì)合金的立銑刀可用于加工凹槽、窗口面、凸臺(tái)面和毛坯表面。5)鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀可以進(jìn)行強(qiáng)力切削，銑削毛坯表面和用于孔的粗加工。6.3數(shù)控加工技術(shù)6)精度要求較高的凹槽加工時(shí)，可以采用直徑比槽寬小一些的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補(bǔ)償功能銑削槽的兩邊，直到達(dá)到精度要求為止。7)在數(shù)控銑床上鉆孔，一般不采用鉆模，加工鉆孔深度為直

17、徑的5倍左右的深孔時(shí)，容易損壞鉆頭，鉆孔時(shí)應(yīng)注意冷卻和排屑。9.加工余量、工序尺寸和切削用量的確定1)要充分保證刀具能加工完一個(gè)工件或保證刀具的壽命不低于一個(gè)工作班，最少也不低于半個(gè)班的工作時(shí)間。6.3數(shù)控加工技術(shù)2)切削深度主要受機(jī)床剛度的限制，在機(jī)床剛度允許的情況下，盡可能使切削深度等于工件的加工余量，這樣可以減少進(jìn)給次數(shù)，提高加工效率。3)對(duì)于表面粗糙度和精度要求高的零件，要留有足夠的精加工余量。4)主軸的轉(zhuǎn)速n(r/min)要根據(jù)切削速度v(m/min )來選擇，v=nD/1000，式中D為工件或刀具直徑(mm)。5)進(jìn)給速度f(mm/min)，是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，可根據(jù)工

18、件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具和工件材料的性質(zhì)選取。6.3數(shù)控加工技術(shù)10.對(duì)刀點(diǎn)的選擇11.工藝文件編制(1)工序卡工序卡主要用于自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床。6.3數(shù)控加工技術(shù)表6-1數(shù)控加工工序卡6.3數(shù)控加工技術(shù)(2)刀具調(diào)整單數(shù)控加工對(duì)刀具要求比較嚴(yán)格，一般都要在對(duì)刀儀上預(yù)先調(diào)整好。(3)機(jī)床調(diào)整單機(jī)床調(diào)整單供操作人員在加工零件之前調(diào)整機(jī)床使用。(4)零件加工程序單記錄工藝過程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)的表格，稱為零件加工程序單。6.4柔性制造系統(tǒng)1.柔性制造系統(tǒng)的定義1)設(shè)備柔性。2)工藝柔性。3)產(chǎn)品柔性。4)工序柔性。5)運(yùn)行柔性。6)批量柔性。7)擴(kuò)展柔性。2. FMS的組成6.4柔性

19、制造系統(tǒng)(1)加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)的功能是以任意順序自動(dòng)加工各種工件，并能自動(dòng)地更換工件和刀具。(2)運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)包含傳送帶、有軌小車、無軌小車、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤、交換工作臺(tái)等機(jī)構(gòu)，能對(duì)刀具、工件和原材料等物料進(jìn)行自動(dòng)裝卸和運(yùn)儲(chǔ)。(3)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)FMS的運(yùn)行控制、刀具管理、質(zhì)量控制，以及FMS的數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)通信。3. FMS的特點(diǎn)6.4柔性制造系統(tǒng)(1)柔性高能加工具有一定相似性的不同零件，適應(yīng)零件品種和工藝要求的迅速變化，滿足多品種、中小批量生產(chǎn)的要求。(2)設(shè)備的使用率高系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)床在工藝能力上可以相互補(bǔ)充和相互替代，且由于零件加工的準(zhǔn)備時(shí)間和輔助時(shí)間大為減少，使機(jī)床的利用率

20、比單機(jī)時(shí)有較大的提高。(3)使制品減少適應(yīng)市場(chǎng)的應(yīng)變能力增強(qiáng)，庫存量減少，生產(chǎn)周期縮短。6.4柔性制造系統(tǒng)(4)系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不會(huì)中斷整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)柔性制造系統(tǒng)中的一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，核算機(jī)可以繞過出現(xiàn)故障的機(jī)床，使生產(chǎn)得以持續(xù)。(5)可使勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，工人數(shù)減少，產(chǎn)品質(zhì)量提高。4.柔性制造系統(tǒng)的類型和適應(yīng)范圍(1)柔性制造單元(FMC)由12臺(tái)數(shù)控機(jī)床或加工中心組成，除了能自動(dòng)更換刀具外，還配有存儲(chǔ)工件的托盤站和自動(dòng)上下料的工件交換臺(tái)。6.4柔性制造系統(tǒng)(2)柔性制造系統(tǒng)(FMS)由兩個(gè)以上柔性制造單元或多臺(tái)加工中心組成，并用物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)將機(jī)床連接起來，工件被裝夾在隨

21、行夾具和托盤上，自動(dòng)地按加工順序在機(jī)床間逐個(gè)輸送。(3)柔性生產(chǎn)線(FML)零件生產(chǎn)批量較大而品種較少的情況下，柔性制造系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床可以按照工件加工順序而排列成生產(chǎn)線的形式。6.4柔性制造系統(tǒng)(4)無人化自動(dòng)工廠(AF)在一定數(shù)量的柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用高一級(jí)計(jì)算機(jī)把它們連接起來，對(duì)全部生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)度管理，加上立體倉庫和運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行裝配，就組成了生產(chǎn)的無人化自動(dòng)工廠。5.柔性制造系統(tǒng)中的機(jī)床和夾具(1)加工設(shè)備FMS的機(jī)床設(shè)備一般選擇臥式、立式或立臥兩用的數(shù)控加工中心(MC)。6.4柔性制造系統(tǒng)(2)機(jī)床夾具目前，用于FMS的機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)，一是大量使用組合夾具，使夾具零部件標(biāo)

22、準(zhǔn)化，可針對(duì)不同的服務(wù)對(duì)象快速拼裝出所需的夾具，使夾具的重復(fù)利用率提高。6.柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)6.5計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)1.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的基本概念2. CIMS產(chǎn)生的背景3. CIMS的組成(1)經(jīng)營(yíng)管理信息分系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)管理信息分系統(tǒng)是將企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中產(chǎn)、供、銷、人、財(cái)、物等進(jìn)行統(tǒng)一管理的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。(2)工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中引用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)工作更有效、更優(yōu)質(zhì)、更自動(dòng)地進(jìn)行。6.5計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(3)制造自動(dòng)化分系統(tǒng)制造自動(dòng)化分系統(tǒng)位于企業(yè)制造環(huán)境的底層，是直接完成制造活動(dòng)的基本環(huán)節(jié)，它是CIMS的信息流和物料流

23、的結(jié)合點(diǎn)，是CIMS最終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的聚集地。(4)質(zhì)量保證分系統(tǒng)質(zhì)量保證分系統(tǒng)是以提高企業(yè)產(chǎn)品制造質(zhì)量和企業(yè)企業(yè)工作管理為目標(biāo)，通過質(zhì)量保證規(guī)劃、工況監(jiān)控采集、質(zhì)量分析評(píng)價(jià)和控制，以達(dá)到預(yù)定的質(zhì)量要求。6.5計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)1)質(zhì)量計(jì)劃子系統(tǒng)用來確定改進(jìn)質(zhì)量目標(biāo)，建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)劃可能達(dá)到的途徑和預(yù)計(jì)可能達(dá)到的改進(jìn)效果，并根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃及質(zhì)量要求制訂檢測(cè)計(jì)劃及檢測(cè)規(guī)程和規(guī)范。2)質(zhì)量檢測(cè)管理子系統(tǒng)包括建立成品出廠檔案，改善售后服務(wù)工作質(zhì)量；管理進(jìn)廠材料、外購件和外協(xié)件的質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)；管理生產(chǎn)過程中影響成品質(zhì)量的數(shù)據(jù)；建立設(shè)計(jì)質(zhì)量模塊，做好項(xiàng)目決策、方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量

24、管理。6.5計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)3)質(zhì)量分析評(píng)價(jià)子系統(tǒng)包括對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、外購?fù)鈪f(xié)件質(zhì)量、工序控制點(diǎn)質(zhì)量、供貨商能力、質(zhì)量成本等進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)各種因素對(duì)造成質(zhì)量問題的影響，查明主要原因。4)質(zhì)量信息綜合管理與反饋控制子系統(tǒng)包括質(zhì)量報(bào)表生成、質(zhì)量綜合查詢、產(chǎn)品使用過程綜合質(zhì)量以及針對(duì)各類質(zhì)量問題所采取的各種措施及信息反饋。(5)數(shù)據(jù)庫管理分系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理分系統(tǒng)是CIMS的一個(gè)支撐分系統(tǒng)，它是CIMS信息集成的關(guān)鍵之一。6.5計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(6) CIMS計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)也是CIMS的一個(gè)主要支撐技術(shù)，是CIMS重要的信息集成工具，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以共享資源為目的的而由多臺(tái)計(jì)算機(jī)、終

25、端設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及通信控制處理等設(shè)備的集合，它們?cè)诮y(tǒng)一的通信協(xié)議的控制下具有獨(dú)立自治的能力，具有硬件、軟件和數(shù)據(jù)共享的功能。4. CIMS的發(fā)展概況(1)國(guó)外發(fā)展概況世界各國(guó)對(duì)CIM和CIMS的研究和應(yīng)用開發(fā)都極為重視。6.5計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(2)國(guó)內(nèi)發(fā)展概況我國(guó)于1986年開始制訂了國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(即“863”計(jì)劃)，將CIMS確定為自動(dòng)化領(lǐng)域的主題研究項(xiàng)目之一，先后成立了自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)和CIMS主題專家組，并規(guī)定我國(guó)863/CIMS的戰(zhàn)略目標(biāo)為：跟蹤國(guó)際上CIMS有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，掌握CIMS關(guān)鍵技術(shù)，在制造中建立能獲得綜合經(jīng)濟(jì)效益并能帶動(dòng)全局的CIMS示范企業(yè)。(3)

26、 CIMS技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段CIMS技術(shù)研究和應(yīng)用工程的開發(fā)，經(jīng)歷了以下三個(gè)發(fā)展階段：1)以信息集成為特征的階段。6.5計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)2)以過程集成為特征的階段。3)以企業(yè)集成為特征的階段。6.6計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的類型及其工作原理圖6-12三類CAPP系統(tǒng)的工作原理a)檢索式b)派生式c)創(chuàng)成式(1)檢索式CAPP系統(tǒng)如圖6-12a所示，檢索式CAPP系統(tǒng)是事先將企業(yè)現(xiàn)行的各類工藝文件，6.6計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品和零件的圖號(hào)存入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)需要對(duì)某一個(gè)零件進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)零件圖號(hào)，在計(jì)算機(jī)數(shù)庫中檢索相類似零件的工藝文件。(2)派生

27、式CAPP系統(tǒng)如圖6-12b所示，派生式CAPP系統(tǒng)，又稱變異式CAPP系統(tǒng)，可以看成是檢索式CAPP系統(tǒng)的發(fā)展。6.6計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(3)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)如圖6-12c所示，創(chuàng)成式系統(tǒng)的基本原理與檢索式和派生式方法不同，不是直接對(duì)相似零件工藝文件的檢索與修改，而是根據(jù)零件的加工信息，通過邏輯推理規(guī)則、公式和算法等，做出工藝決策而自動(dòng)地“創(chuàng)成”一個(gè)零件的工藝規(guī)程。2. CAPP的基本組成(1)控制模塊其主要任務(wù)是協(xié)調(diào)各模塊的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交流，控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息的獲取方式。(2)零件信息輸入模塊當(dāng)零件信息不能從CAD系統(tǒng)直接獲取時(shí)，此模塊用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息輸入。6.6計(jì)算機(jī)輔助

28、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(3)工藝過程設(shè)計(jì)模塊該模塊的任務(wù)是進(jìn)行加工工藝流程的決策，生成工藝過程卡。(4)工序決策模塊該模塊的主要任務(wù)是選定加工設(shè)備、定位安裝方式、加工要求，生成工序卡。(5)工步?jīng)Q策模塊該模塊用于對(duì)工步內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定切削用量，提供形成NC指令所需的刀位文件。(6)輸出模塊可輸出工藝流程卡、工序和工步卡、工序圖等各類文檔，并可利用編輯工具對(duì)生成的文件進(jìn)行修改后得到所需的工藝文件。6.6計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(7)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫存放有CAD系統(tǒng)完成的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息。(8)加工過程動(dòng)態(tài)仿真對(duì)所產(chǎn)生的加工過程進(jìn)行模擬。(9)制造資源數(shù)據(jù)庫存放企業(yè)或車間的加工設(shè)備、工裝工具等制造資源的相關(guān)信息，

29、如名稱、規(guī)格、加工能力、精度指標(biāo)等信息。(10)工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫是CAPP系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用于存放產(chǎn)品制造工藝規(guī)則、工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝數(shù)據(jù)手冊(cè)、工藝信息處理的相關(guān)算法和工具等。6.6計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(11)典型案例庫存放各零件族典型零件的工藝流程圖、工序卡、工步卡、加工參數(shù)等數(shù)據(jù)，以供系統(tǒng)參考使用。(12)編輯工具庫存放工藝流程圖、工序卡、工步卡等系統(tǒng)輸入/輸出模板、手冊(cè)查詢工具和系統(tǒng)操作工具集等，用于有關(guān)信息輸入、查詢和工藝文件編輯。(13)制造工藝數(shù)據(jù)庫存放由CAPP系統(tǒng)生成的產(chǎn)品制造工藝信息，供輸出工藝文件、數(shù)控加工編程和生產(chǎn)管理與運(yùn)行控制系統(tǒng)使用。3. CAPP的作用與意義6.6計(jì)算機(jī)輔助

30、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(1)克服傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)中的不足，促進(jìn)工藝技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)一直是工藝設(shè)計(jì)人員的“個(gè)體”和“手工”勞動(dòng)方式，設(shè)計(jì)過程完全依賴于工藝人員個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和水平，使得工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率較低，周期較長(zhǎng)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的要求。(2)為現(xiàn)代制造系統(tǒng)集成提供技術(shù)橋梁CAPP是適應(yīng)當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化和智能化發(fā)展的需求，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造(CIM )、并行工程及其他多種先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)。6.6計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1)采用CAPP技術(shù)，用計(jì)算機(jī)來有效地管理大量的數(shù)據(jù)信息，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行各種形式的比較、判斷和選擇，自動(dòng)繪圖，自動(dòng)編制和輸出工藝文件，無疑會(huì)克服傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的局限性，大大提高工藝設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，縮短工藝設(shè)計(jì)周期，進(jìn)而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。2)可將工藝設(shè)計(jì)人員從大量繁瑣、重復(fù)性的手工勞動(dòng)中解放出來，集中精力進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)和新工藝的研究等創(chuàng)造性工作。6.6計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3)可以提高企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化水平，并不斷向最優(yōu)化和智能化方向