幾種先進(jìn)技術(shù)介紹教案

1、幾種先進(jìn)技術(shù)介紹教案第1頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一簡要敘述 1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD):利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的一切設(shè)計(jì) ,包括有限元分析、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)輔助繪圖、幾何建模等。其中AutoCAD是應(yīng)用最成熟的領(lǐng)域，而幾何建模技術(shù)是CAD系統(tǒng)的核心技術(shù)。2計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE):利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)中的各種精確分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)等。3計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)(CAPP)：利用計(jì)算機(jī)輔助編制工藝規(guī)程 4并行工程(CE)：就是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其部件和相關(guān)各種過程的一種系統(tǒng)工作模式 5計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM) 指利用計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行加工制造、生產(chǎn)過程控制的技術(shù)系統(tǒng)

2、第2頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展 （1）管理方面。廣泛采用計(jì)算機(jī)管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展.（2）設(shè)計(jì)方面。不斷更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則，采用新的設(shè)計(jì)方法，廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD/CAM），采用無圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。（3）制造工藝方面。廣泛的采用高精密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工、微型機(jī)械和微米/納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。 （4）自動化技術(shù)方面。采用數(shù)控機(jī)床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），實(shí)現(xiàn)了柔性自動化、知識智

3、能化、集成化。 第3頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 （1）全球化。一方面競爭越來越激烈；另一方面，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展，這種發(fā)展進(jìn)一步激化了國際間市場的競爭。全球化制造的第一個技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)使制造的全球化得以實(shí)現(xiàn)。（2）網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、零件制造、市場開拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國界進(jìn)行。此外，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的交流、加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)的合作和經(jīng)營管理的學(xué)習(xí)，推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)

4、展。 第4頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一續(xù)（3）虛擬化。制造過程中的虛擬技術(shù)是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗(yàn)。檢驗(yàn)產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo)。虛擬化的核心是計(jì)算機(jī)仿真，通過仿真軟件來模擬真實(shí)系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯誤。（4）自動化。自動化是一個動態(tài)概念，它主要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)、人機(jī)一體化制造系統(tǒng)、制造過程的計(jì)劃和調(diào)度、柔性制造技術(shù)和適應(yīng)現(xiàn)化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。（5）綠色化。綠色制造則通過綠色

5、生產(chǎn)過程 、綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。 第5頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一幾種先進(jìn)技術(shù)介紹 一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 二、數(shù)控技術(shù) 三、敏捷制造 第6頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 1.CIMS概念的發(fā)展2CIMS的組成 第7頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一1、CIM的概念CIM是一種組織、管理和運(yùn)行現(xiàn)代制造類企業(yè)的理念。它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工

6、程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，使企業(yè)產(chǎn)品全生命周期各階段活動中有關(guān)的人/組織、經(jīng)營管理和技術(shù)三要素及其信息流、物流和價值流三流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，以達(dá)到產(chǎn)品（p）上市快（t）、高質(zhì)（q）、低耗（c）、服務(wù)好（s） 、環(huán)境清潔（e），進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性、敏捷性，使企業(yè)贏得市場競爭。第8頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一2、CIMS的概念 “CIMS”是一種基于理念構(gòu)成的數(shù)字化、信息化、智能化、綠色化、集成優(yōu)化的制造系統(tǒng)；它是信息時代的一種新型生產(chǎn)制造模式。一般包括以下兩個基本要點(diǎn)：（1）企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的各個環(huán)節(jié)，如市場分析預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營管理、 產(chǎn)品銷售等一切的生產(chǎn)

7、經(jīng)營活動，是一個不可分割的整體。（2）企業(yè)整個生產(chǎn)經(jīng)營過程從本質(zhì)上看，是一個數(shù)據(jù)的采集、傳遞、加工處理的過程，而形成的最終產(chǎn) 品也可看成是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)形式。因此對CIMS通俗的解釋可以是“用計(jì)算機(jī)通過信息集成實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造，以求得企業(yè)的總體效益。”整個CIMS的 研究開發(fā)，即系統(tǒng)的目標(biāo)、結(jié)構(gòu)、組成、約束、優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)等方面，體現(xiàn)了系統(tǒng)的總體性和系統(tǒng)的一致性。 第9頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一CIMS的主要特征是集成化與智能化 集成化反映了自動化的廣度，把系統(tǒng)空間擴(kuò)展到市場、設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)、銷售以及用戶服務(wù)等全部過程；而智能化則體現(xiàn)了自動化的深度，即不僅涉及物

8、料流控制的傳統(tǒng)的體力勞動自動化，還包括了信息流控制的腦力勞動自動化。一個企業(yè)內(nèi)部為完成各個功能的自動化單元系統(tǒng)，在職能上是分布的，在地理上是分散的，在時間上是分割的。這些相對獨(dú)立的子系統(tǒng)具有信息量小，易于控制和快速反映等優(yōu)點(diǎn)。但是，這些自動化“孤島”必須集成起來才能取得明顯效益。集成則是有層次的、有向的和有序的集合，使企業(yè)內(nèi)部的信息系統(tǒng)重新組合，減少了界面和重復(fù)多余的信息數(shù)據(jù)，加速了信息流暢通。正是分布與集成在形式上的統(tǒng)一，使系統(tǒng)在時間上與空間上的總體性得到了保證。由于集成系統(tǒng)是“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的，因而系統(tǒng)的柔性也得到了充分的保證。 第10頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一在

9、CIMS中，人機(jī)關(guān)系也發(fā)生了根本變化，人機(jī)操作不再受機(jī)器束縛，而主要是信息交互。人在CIMS中將從事各種富有創(chuàng)造性的勞動，并將始終占據(jù)決定性的地位；與此同時，機(jī)器可在無人看管下自動運(yùn)行，因此，機(jī)器也必須具有一定的智能，會辨別和理解各種信息，接受和處理各種數(shù)據(jù)。 綜上所述，CIMS不但會引起生產(chǎn)技術(shù)的變革，而且必將引起現(xiàn)有生產(chǎn)方式、組織結(jié)構(gòu)等一系列的重大變革。這涉及到管理、技術(shù)和制造的許多概念和觀念上的變化，如減少庫存和在制品，實(shí)現(xiàn)按時生產(chǎn)乃至按需生產(chǎn)，這是生產(chǎn)組織方法的改變。因此，簡單地把已有的許多復(fù)雜的子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)化并不能實(shí)現(xiàn)CIMS。 為此，必須認(rèn)真分析企業(yè)內(nèi)各部門之間的組織結(jié)構(gòu)和層次，統(tǒng)

10、一規(guī)劃，建立一個合理有效的信息流，促使企業(yè)的生產(chǎn)組織方式與管理體制的變革，提高企業(yè)的市場競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益。 第11頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一在CIMS中，關(guān)鍵是“制造”和“集成”兩個概念。“制造”是廣義的制造，是指企業(yè)中從用戶訂貨開始一直到產(chǎn)品出廠，從生產(chǎn)現(xiàn)場到營業(yè)部門在內(nèi)的完整制造系統(tǒng)。“集成”是制造業(yè)相關(guān)學(xué)科的技術(shù)融合。具體地說，CIMS綜合了以下技術(shù)：1計(jì)算機(jī)技術(shù) 包括計(jì)算機(jī)通訊、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等。2 現(xiàn)代制造技術(shù) 包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造（CAD/CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程（CAPP）、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制（CAQ）、機(jī)器人學(xué)、

11、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、自動物料傳送系統(tǒng)、自動化倉庫等。3自動控制 包括自適應(yīng)控制、智能控制、容錯控制、系統(tǒng)仿真等。4管理工程 包括管理信息系統(tǒng)（MIS）、決策支持系統(tǒng)等。第12頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一制造企業(yè)輪圖 第13頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一3、CIMS組成 由三個子系統(tǒng)組成。它們是加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng).第14頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一1）加工系統(tǒng) 加工系統(tǒng)在CIMS中好像人的手腳，是實(shí)際完成改變物性任務(wù)的執(zhí)行系統(tǒng)。加工系統(tǒng)主要由數(shù)控機(jī)床、加工中心等加工設(shè)備（有的還帶有工件清洗、在線

12、檢測等輔助與檢測設(shè)備）構(gòu)成，系統(tǒng)中的加工設(shè)備在工件、刀具和控制三個方面都具有可與其他子系統(tǒng)相連接的標(biāo)準(zhǔn)接口。加工系統(tǒng)的性能直接影響著CIMS的性能，且加工系統(tǒng)在CIMS中又是耗資最多的部分，因此恰當(dāng)?shù)剡x用加工系統(tǒng)是CIMS成功與否的關(guān)鍵。加工系統(tǒng)中的主要設(shè)備是實(shí)際執(zhí)行切削等加工，把工件從原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的機(jī)床。第15頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一 （1)加工系統(tǒng)的配置與要求 目前金屬切削CIMS的加工對象主要有兩類工件： (1).箱體類（包括箱體形、平板形）:通常用于加工箱體類工件的CIMS由立、臥式加工中心，數(shù)控組合機(jī)床（數(shù)控專用機(jī)床、可換主軸箱機(jī)床、模塊化多動力頭

13、數(shù)控機(jī)床等）和托盤交換器等構(gòu)成；(2).回轉(zhuǎn)體類（長軸形、盤套形）:用于加工回轉(zhuǎn)體類工件的CIMS由數(shù)控車床、車削中心、數(shù)控組合機(jī)床和上下料機(jī)械手或機(jī)器人及棒料輸送裝置等構(gòu)成。小型CIMS的加工系統(tǒng)多由46臺機(jī)床構(gòu)成，這些配置主要取決于機(jī)床功能、物料流和信息流。這些數(shù)控加工設(shè)備在CIMS中的配置有互替形式（并聯(lián)）、互補(bǔ)形式（串聯(lián)）和混合形式（并串聯(lián)）三種，見圖1。 第16頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一設(shè)備在CIMS中的配置 a) 互替形式 b) 互補(bǔ)形式 c) 混合形式 第17頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一（2)、加工系統(tǒng)的原則CIMS的加工

14、系統(tǒng)原則上應(yīng)是可靠的、自動化的、高效的、易控制的，其實(shí)用性、匹配性和工藝性好，能滿足加工對象的尺寸范圍、精度。材質(zhì)等要求。因此在選用時應(yīng)考慮： 1）工序集中。如選用多功能機(jī)床、加工中心等，以減少工位數(shù)和減輕物流負(fù)擔(dān)，保證加工質(zhì)量。 2）控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展性好。如選用模塊化結(jié)構(gòu)，易于與上下料、檢測等輔助裝置連接和增加各種輔助功能，方便系統(tǒng)調(diào)整與擴(kuò)展，以及減輕通信網(wǎng)絡(luò)和上級控制器的負(fù)載。 3）高剛度、高精度、高速度。選用切削功能強(qiáng)，加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高的機(jī)床。 4）使用經(jīng)濟(jì)性好。如導(dǎo)軌油可回收，斷、排屑處理快速、徹底等，可以延長刀具使用壽命。節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，保證系統(tǒng)能安全、穩(wěn)定、可長時間無人值

15、守而自動運(yùn)行。 5）操作性、可靠性、維修性好。機(jī)床的操作、保養(yǎng)與維修方便，使用壽命長。 第18頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一續(xù) 6）自保護(hù)性、自維護(hù)性好。如設(shè)有切削力過載保護(hù)、功率過載保護(hù)、行程與工作區(qū)域限制等。導(dǎo)軌和各相對運(yùn)動件等無須潤滑或能自動加注潤滑，有故障診斷和預(yù)警功能。7）對環(huán)境的適應(yīng)性與保護(hù)性好。對工作環(huán)境的溫度、濕度、噪聲、粉塵等要求不高，各種密封件性能可靠、無滲漏，冷卻液不外濺，能及時排除煙霧、異味，噪聲、振動小，能保護(hù)良好的生產(chǎn)環(huán)境。 8）其他。如技術(shù)資料齊全，機(jī)床上的各種顯示、標(biāo)記等清楚，機(jī)床外形、顏色美觀且與系統(tǒng)協(xié)調(diào)。第19頁，共92頁，2022

16、年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一 （3）加工系統(tǒng)中常用加工設(shè)備介紹 （1）加工中心 加工中心可完成鏜、銑、鉆、攻螺紋等工作。加工中心是一種備有刀庫并能按預(yù)定程序自動更換刀具，對工件進(jìn)行多工序加工的高效數(shù)控機(jī)床。它的最大特點(diǎn)是工序集中和自動化程度高，可減少工件裝夾次數(shù)，避免工件多次定位所產(chǎn)生的累積誤差，節(jié)省輔助時間，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)、高效加工。 常見加工中心按工藝用途可分為鏜銑加工中心、車削加工中心、鉆削加工中心、攻螺紋加工中心及磨削加工中心等。加工中心按主軸在加工時的空間位置可分為立式加工中心、臥式加工中心、立臥兩用（也稱萬能、五面體、復(fù)合）加工中心。第20頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)

17、14分，星期一加工中心的刀庫加工中心的刀庫有鏈?zhǔn)?、盤式和轉(zhuǎn)塔式等基本類型，鏈?zhǔn)降稁斓奶攸c(diǎn)是存刀量多、擴(kuò)展性好、在加工中心上的配置位置靈活，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。盤式和轉(zhuǎn)塔式刀庫的特點(diǎn)是構(gòu)造簡單、適當(dāng)選擇刀庫位置還可省略換刀機(jī)械手，但刀庫容量有限。根據(jù)用途，加工中心刀庫的存刀量可為幾把到數(shù)百把，最常見的是2080把。加工中心的自動換刀裝置常采用換刀機(jī)械手。換刀機(jī)械手有單臂式、雙臂式、回轉(zhuǎn)式和軌道式等。由于雙臂式機(jī)械手換刀時，可在一只手臂從刀庫中取刀的同時，另一只手臂從機(jī)床主軸上拔下已用過的刀具，這樣既可縮短換刀時間又有利于使機(jī)械手保持平衡，所以被廣泛采用。常用雙臂式機(jī)械手的手爪結(jié)構(gòu)形式有鉤手、抱手、伸縮手

18、和叉手，還有多機(jī)械手換刀方式，即刀庫中每把刀有一個機(jī)械手。還有不用機(jī)械手的直接換刀方式。 第21頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一加工中心換刀加工中心換刀時需從刀庫中選擇指定的刀具，主軸頭也必須回到換刀位置。從刀庫中挑選所需刀具的方法有順序選擇法、刀座編碼法、刀具編碼法和刀具刀座跟蹤記憶法。其中，刀具刀座跟蹤記憶法在加工設(shè)備內(nèi)使用最為方便，刀具編碼法適合于CIMS刀具的集中管理，所以在CIMS中常將這兩種方法混合使用。 加工中心的換刀時間有兩種定量方法：刀對刀換刀時間（主軸和刀庫刀座都回到換刀點(diǎn)后交換刀具所需的時間）和加工對加工換刀時間（從上一把刀加工結(jié)束到刀具交換后下一

19、把刀進(jìn)入加工所需的時間）。通常加工中心的技術(shù)參數(shù)中給出的換刀時間是刀對刀換刀時間（或稱凈換刀時間），目前最快為0.45s，一般為5s左右。換刀時間取決于換刀機(jī)構(gòu)、刀柄規(guī)格（如小規(guī)格刀柄換刀速度快）、刀具重量（如刀具輕換刀速度快）、機(jī)床規(guī)格、機(jī)械手尺寸和慣量等。第22頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一加工中心的換料裝置加工中心中最為常見的換料裝置是托盤交換器，它不僅是加工系統(tǒng)與物流系統(tǒng)間的工件輸送接口，也起物流系統(tǒng)工件緩沖站的作用。托盤交換器按其運(yùn)動方式有回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式兩種。托盤交換器在機(jī)床單機(jī)運(yùn)行時是加工中心的一個輔件，但在CIMS的整體功能上，它完成或協(xié)助完成物料（工件

20、）的裝卸與交換，并起緩沖作用，因此從系統(tǒng)分析出發(fā)，又可把它劃為物流系統(tǒng)。通常托盤交換器、刀庫及換刀機(jī)械手都由加工設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)的可編程序控制器控制，驅(qū)動源有液壓、氣壓和電能。交換托盤、選刀和換刀應(yīng)允許手動操作，以適應(yīng)維修和調(diào)整用。第23頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一（4）加工系統(tǒng)中的刀具與夾具 CIMS的加工系統(tǒng)要完成它的加工任務(wù)，必須配備相應(yīng)的刀具、夾具和輔具。目前國內(nèi)在設(shè)計(jì)CIMS和選擇CIMS加工設(shè)備時，或者在介紹國外的制造水平時往往都強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)功能和設(shè)備功能。而從國外眾多使用CIMS的企業(yè)來看，他們更重視實(shí)用性，即機(jī)床和刀、夾、輔具的合理配合與有效利用，一般而言，

21、一臺加工中心要能充分發(fā)揮它的功能，所需刀、夾、輔具的價格近于或高于加工中心本身的價格。據(jù)國外資料統(tǒng)計(jì)，一臺加工中心一年在刀具上消耗的資金約為購買一臺新加工中心費(fèi)用的2/3。第24頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一（1）刀具系統(tǒng) 從數(shù)控加工的立場看，刀具系統(tǒng)是數(shù)控加工中工具系統(tǒng)下的子系統(tǒng)，包括刀具配置、刀具準(zhǔn)備及加工程序中的刀具管理等。而這里講的刀具系統(tǒng)是指：“從以機(jī)床主軸孔連接的刀具柄部開始至切削刃部為止的，與切削有關(guān)的硬件總成”（這里所提及的工具系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)及下面將提及的夾具系統(tǒng)，都是以機(jī)械制造工藝與設(shè)備的角度加以討論）。選擇刀具系統(tǒng)的內(nèi)容是：根據(jù)工藝要求選擇適當(dāng)?shù)牡?/p>

22、具類型；根據(jù)刀具類型與使用機(jī)床的規(guī)格與性能決定刀具系統(tǒng)的組合與配置；根據(jù)被切削材料的材質(zhì)、切削條件、加工要求等選用適宜的刃部。CIMS加工系統(tǒng)中所用的刀具，除滿足一般的切削原理、切削性能、刀具結(jié)構(gòu)等方面的要求之外，還應(yīng)耐用度好；斷屑與排屑可靠；在CIMS中的通用性、互換性和管理性好；能實(shí)現(xiàn)快速更換（如換刀片、刀頭、刀具等）和線外預(yù)調(diào)。第25頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一刀具結(jié)構(gòu) 金屬切削刀具系統(tǒng)從其結(jié)構(gòu)上可分為整體式與模塊式兩種。整體式刀具系統(tǒng)基本上由整體柄部和整體刃部（整體式刀具）兩者組成，傳統(tǒng)的鉆頭、銑刀、鉸刀等就屬于整體式刀具。整體式刀具由于不同品種和規(guī)格的刃部

23、都必須和對應(yīng)的柄部相連接，致使刀具的品種、規(guī)格繁多，給生產(chǎn)、使用和管理帶來諸多不便，有些使用頻率極低但又需用的刀具也不得不備置，這相當(dāng)于閑置大量資金。為了克服整體式刀具系統(tǒng)的這些弱點(diǎn)，各國相繼開發(fā)了各式各樣的高性能模塊式刀具系統(tǒng)。模塊式刀具系統(tǒng)是把整體式刀具系統(tǒng)按功能進(jìn)行分割，做成系列化的標(biāo)準(zhǔn)模塊（如刀柄、刀桿、接長桿、接長套、刀夾、刀體、刀頭、刀刃等），再根據(jù)需要快速地組裝成不同用途的刀具，當(dāng)某些模塊損壞時可部分更換。這樣既便于批量制造，降低成本，也便于減少用戶的刀具儲備，節(jié)省開支，因此模塊式刀具系統(tǒng)在CIMS中倍受推崇。但另一方面模塊式刀具系統(tǒng)也有剛性不如整體式好第26頁，共92頁，202

24、2年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一刀具選擇傾向 CIMS加工系統(tǒng)刀具選擇的另一傾向是，本來適合于大批量剛性生產(chǎn)線的組合刀具在集成制造中的使用量逐漸增多。這一方面是為了加快CIMS的生產(chǎn)節(jié)拍，提高效率。另一方面是由于刀具制造技術(shù)的進(jìn)步和刀具性能的提高與價格的合理化。比如批量相對較大的產(chǎn)品，各產(chǎn)品中工藝、尺寸相同的加工部位等都可考慮使用或部分使用組合刀具。 第27頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一（2）夾具夾具系統(tǒng)機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機(jī)床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。為此，它需要有定位、導(dǎo)向、夾緊、連接等功

25、能。機(jī)床夾具按其使用范圍可分為通用夾具（如三爪卡盤、平口臺虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺等）、專用夾具、可調(diào)整夾具、成組夾具、隨行夾具（托盤及安裝在其上的夾具）和組合夾具（也稱模塊化夾）。第28頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一加工系統(tǒng)的夾具由于CIMS的加工過程是自動的，除對夾具的常規(guī)要求外，它的加工系統(tǒng)還要求夾具有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，以便依靠機(jī)床精度和數(shù)控程序自動保證工件的位置精度，同時還要求夾具的“敞開性”好，以便在一次安裝中盡可能加工較多的面。在CIMS的加工系統(tǒng)中，通常對于不復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體類工件的夾具，可選用通用夾具，如高速動力卡盤等。對于箱體類工件，原則上當(dāng)工件底面可定位時，可用壓板

26、、螺釘?shù)葘⑵渲苯影惭b在托盤上；當(dāng)工件品種多、形狀變化較大，或需在一個托盤上同時安裝多個工件加工時，可選用組合夾具；當(dāng)工件形狀復(fù)雜、不易安裝，且批量較大時，可考慮設(shè)計(jì)專用夾具。 第29頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一(1)托盤 (1)托盤：它是CIMS加工系統(tǒng)中的重要配套件。對于箱體類工件，通常是在CIMS中用夾具將它安裝在托盤上，進(jìn)行存儲、搬運(yùn)、加工、清洗和檢驗(yàn)等。因此在物料（工件）流動過程中，托盤不僅是一個載體，也是各單元間的接口。對加工系統(tǒng)來說，工件被裝夾在托盤上，由托盤交換器送給機(jī)床并自動在機(jī)床支承座上定位、夾緊，這時托盤相當(dāng)于一個可移動的工作臺。又由于工件在加工

27、系統(tǒng)中移動時，托盤及其夾具也跟隨著一起移動，故托盤連其安裝在托盤上的夾具一起被稱為隨行夾具。加工系統(tǒng)對托盤的要求有：在加工設(shè)備、托盤交換器及其他存儲設(shè)備中能夠通用；機(jī)械結(jié)構(gòu)合理，材料性能穩(wěn)定，有足夠的剛度，能在大切削力的作用下不變形或變形量微小，使用壽命長；工件在托盤上裝夾方便，精度高；托盤被送往機(jī)床后能快速、準(zhǔn)確定位，夾持安全、可靠，且都是自動地進(jìn)行；在加工循環(huán)中不需要人工的任何干預(yù)；能在加工過程中的苛刻環(huán)境（如切削熱、濕氣、振動、高壓切削液等）下，可靠工作；定位、夾緊和排屑等不影響工件的精度和已加工完的工件表面質(zhì)量；便于控制與管理，保證在安裝工件、輸送及加工中不混亂和不出差錯。國際標(biāo)準(zhǔn)化組

28、織已制定了托盤的標(biāo)準(zhǔn)ISODIS8526-1和ISODIS8526-2，規(guī)定了與工件安裝直接有關(guān)的托盤頂面結(jié)構(gòu)尺寸和與自動化運(yùn)儲有關(guān)的底面結(jié)構(gòu)尺寸。托盤的公稱尺寸是指安裝工件的托盤頂面的寬度，其尺寸系列有8級。 第30頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一2）組合夾具：它是由一套完全標(biāo)準(zhǔn)化的元件組合而成，能根據(jù)工件的加工要求，像搭積木似地利用各種不同元件，通過不同的拼裝和連接，構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。組合夾具的基本元件有八大類，即基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、合件及其他件。組合夾具的特點(diǎn)是：靈活多變，萬能性強(qiáng)；可大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；元件可重復(fù)使用，制造、

29、管理方便，長期經(jīng)濟(jì)性好；易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)。目前使用的組合夾具有兩種基本類型，即槽系組合夾具和孔系組合夾具。槽系組合夾具元件間靠鍵和槽定位，而孔系組合夾具則靠孔與銷定位。由于孔系組合夾具與槽系組合夾具相比具有精度高、剛性好、易組裝，可方便地提供數(shù)控編程原點(diǎn)（工件坐標(biāo)系原點(diǎn)），在CIMS中得到廣泛應(yīng)用。第31頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一（5）加工系統(tǒng)的監(jiān)控CIMS加工系統(tǒng)的工作過程都是在無人操作和無人監(jiān)視的環(huán)境下高速進(jìn)行，為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。防止事故、保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須對系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。第32頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一設(shè)備

30、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測技術(shù) 1）信號采集。利用各種檢測傳感器，其中包括信號基本轉(zhuǎn)換、放大電路、運(yùn)算電路、濾波電路以及采樣電路等，采集能反應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的各種信息。 2）特征分析。將采集到的信息進(jìn)行處理和分析。這些信號處理與分析可以是獨(dú)立的信號處理裝置，也可以是系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)中的信號處理模塊。 3）狀態(tài)匹配和識別。其任務(wù)是把實(shí)時提取的特征量和特征模型與表征設(shè)備正常運(yùn)行的值、值函數(shù)、正常狀態(tài)模型進(jìn)行比較與匹配運(yùn)算、分析，根據(jù)結(jié)果做出運(yùn)行狀態(tài)判別決策和狀態(tài)預(yù)報。 4）故障預(yù)測預(yù)報。如果匹配后做出異常預(yù)報，則需對異常狀態(tài)特征進(jìn)行分析、歸類，借助于狀態(tài)預(yù)診斷知識庫和專家系統(tǒng)，做出設(shè)備狀態(tài)的精確估計(jì)和預(yù)報。 5）

31、預(yù)維修決策。根據(jù)故障預(yù)報結(jié)果，借助于維修知識庫做出預(yù)維修決策并報告上級控制系統(tǒng)做出相應(yīng)調(diào)度決策。 6）根據(jù)監(jiān)控和檢測的結(jié)果和決策結(jié)論，對系統(tǒng)做相應(yīng)的調(diào)整。 第33頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一加工過程監(jiān)控 CIMS加工系統(tǒng)在切削加工過程中，對刀具切削狀態(tài)提出了很高的要求，這是因?yàn)樵谇邢骷庸み^程中，刀具出現(xiàn)磨損、破損的頻率最高，若不及時發(fā)現(xiàn)會導(dǎo)致一系列的加工故障，引起工件報廢，甚至損壞機(jī)床或使整個CIMS不能正常運(yùn)行。加工系統(tǒng)的刀具監(jiān)控分加工前、加工中、加工后三個時間段。加工前和加工后的監(jiān)控通常采用離線直接測量法。加工中的監(jiān)控主要采用在線間接測量法，因而要求檢測方法快速

32、、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠。 第34頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一不同時間段的刀具監(jiān)控方法加工前的監(jiān)控:用攝像機(jī)測量刀具加工中的監(jiān)控:聲發(fā)射監(jiān)測刀具磨損、力 傳感器監(jiān)測刀具磨損加工后的監(jiān)控:用攝像機(jī)測量刀具破損和切削纏結(jié)、間接用測量頭測量工件第35頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一刀具磨損的監(jiān)測方法光學(xué)圖像 : 分辨率為0.12m，精度為15m，正在進(jìn)一步研究實(shí)用化，較貴 。接觸 :靈敏度為10m，提供直接評價，受切屑與切削溫度變化影響，有應(yīng)用前景。 放射線法 : 靈敏度為10m，不受切屑、切削液和切削溫度影響，需進(jìn)一步解決防護(hù)問題，有應(yīng)用前景 切削力(

33、扭矩法) :靈敏度為20100m 其中“比切削力法”與“功率譜分析法”有應(yīng)用價值 。第36頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一刀具破損的監(jiān)測方法 光學(xué)圖像：可提供直觀圖像，結(jié)果較精確，受切削條件影響，不易實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)視，正在進(jìn)行實(shí)用化開發(fā) 接觸 :簡便，受切削溫度、切削力和切屑變化影響，不能實(shí)時監(jiān)視，尚待解決可靠性問題 扭矩 :成本低，易使用，已實(shí)用，對大鉆頭破損(折斷)探測有效，靈敏度不高 功率 :成本低，易使用，靈敏度不高，有商品供應(yīng) 振動 : 靈敏，有應(yīng)用前途和工業(yè)使用潛力 聲發(fā)射 :靈敏，實(shí)時，使用方便，成本適中，是最有希望的刀具破損探測方法，小量供應(yīng)市場，有較廣泛的

34、工業(yè)應(yīng)用潛力 第37頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一2）物流子系統(tǒng)物流子系統(tǒng)，包括自動化倉庫、中央刀具庫、無人運(yùn)輸小車、輸送帶及搬運(yùn)機(jī)器人等。自動化倉庫包括平面?zhèn)}庫和立體倉庫。物料自動搬運(yùn)可以選用無人運(yùn)輸小車、搬運(yùn)機(jī)器人或傳送帶等。無人運(yùn)輸小車可以有軌，也可以無軌。搬運(yùn)機(jī)器人可自動進(jìn)行上、下料操作，對以車削中心組成的CIMS常常由懸掛式機(jī)械手作為物料搬運(yùn)工具。對于物流單向流動的CIMS，可選用傳送帶作為物料搬運(yùn)系統(tǒng)。隨行夾具及隨行工作臺系統(tǒng)，用于傳送零件及定位夾緊的載體。第38頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一3）控制與管理子系統(tǒng)它接收來自工廠或車

35、間主計(jì)算機(jī)的指令并對整個CIMS實(shí)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)單元層對上級(車間或其它)及下層(工作站層)的內(nèi)部通信傳遞，對每一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床或制造單元的加工實(shí)行控制，對夾具及刀具等實(shí)行集中管理和控制，協(xié)調(diào)各控制裝置之間的動作。另外，該子系統(tǒng)還要實(shí)現(xiàn)單元層信息流故障診斷與處理，實(shí)時動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)變化。第39頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一4、CIMS的構(gòu)成 CIMS一般可以劃分為如下四個功能子系統(tǒng)和兩個支撐子系統(tǒng)：工程設(shè)計(jì)自動化子系統(tǒng)、管理信息子系統(tǒng)、制造自動化子系統(tǒng)、質(zhì)量保證子系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)。第40頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一1

36、）、四個功能子系統(tǒng) 1）管理信息子系統(tǒng)，以MRPII為核心，包括預(yù)測、經(jīng)營決策、各級生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、銷售、供應(yīng)、財(cái)務(wù)、成本、設(shè)備、人力資源的管理信息功能。2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工程自動化子系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)來輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造準(zhǔn)備以及產(chǎn)品測試，即AD/CAPP/CAM階段。3）制造自動化或柔性制造子系統(tǒng)，是CIMS信息流和物料流的結(jié)合點(diǎn)，是CIMS最終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的聚集地，由數(shù)控機(jī)床、加工中心、清洗機(jī)、測量機(jī)、運(yùn)輸 小車、立體倉庫、多級分布式控制計(jì)算機(jī)等設(shè)備及相應(yīng)的支持軟件組成。根據(jù)產(chǎn)品工程技術(shù)信息、車間層加工指令，完成對零件毛坯的作業(yè)調(diào)度及制造。 4）質(zhì)量保證子系統(tǒng)，包括質(zhì)量決策、質(zhì)量檢測

37、、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的采集、質(zhì)量評價、生產(chǎn)加工過程中的質(zhì)量控制與跟蹤功能。系統(tǒng)保證從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品檢測到售后服務(wù)全過程的質(zhì)量。第41頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一2）、兩個輔助支撐子系統(tǒng) 1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，即企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，支持CIMS各子系統(tǒng)的開放型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)異機(jī)互聯(lián)、異構(gòu)局域網(wǎng)和多種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。系 統(tǒng)滿足不同子系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提出的不同需求，支持資源共享、分布處理、分布數(shù)據(jù)庫和適時控制。 2）數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)，支持CIMS各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和信息集成，覆蓋了企業(yè)全部數(shù)據(jù)信息，在邏輯上是統(tǒng)一的，在物理上是分布式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。第42頁，共92

38、頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一5.計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢以信息技術(shù)的發(fā)展為支持，以滿足制造業(yè)市場需求和增強(qiáng)企業(yè)競爭力為目的，計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)未來將突出以下八個方面的發(fā)展趨勢。 1“數(shù)”是發(fā)展的核心 2“精”是發(fā)展的關(guān)鍵 3 “極”是發(fā)展的焦點(diǎn) 4“自”是發(fā)展的條件 5“集”是發(fā)展的方法 6“網(wǎng)”是發(fā)展的道路 7“智”是發(fā)展的前景 8“綠”是發(fā)展的必然 第43頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一1“數(shù)”是發(fā)展的核心 “數(shù)”是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化。它包括以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造、以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造。對數(shù)字化制造設(shè)備而言，其控制參

39、數(shù)均為數(shù)字化信號。 第44頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一未來世界，“數(shù)字化”將勢不可當(dāng)?！皵?shù)字化”不僅是“信息化”發(fā)展的核心，而且也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的核心。信息的“數(shù)字化”處理同“模擬化”處理相比，有著3個不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：信息精確，信息安全，信息容量大。數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。它包含了三大部分：以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造。第45頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)1

40、4分，星期一對制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號。對制造企業(yè)而言，各種信息（如圖形、數(shù)據(jù)、知識、技能等等）均以數(shù)字形式，通過網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)內(nèi)傳遞，以便根據(jù)市場信息，迅速收集資料信息，在虛擬現(xiàn)實(shí)、快速原型、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多種數(shù)字化技術(shù)的支持下，對產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃與重組，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品功能的仿真，對加工過程與生產(chǎn)組織過程的仿真，或完成原型制造，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速重組與對市場的快速響應(yīng)，以滿足客戶化要求。 第46頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一對全球制造業(yè)而言，用戶借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)布信息，各類企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求，應(yīng)用電子商務(wù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)

41、，形成動態(tài)聯(lián)盟，迅速協(xié)同設(shè)計(jì)與制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。這樣，在數(shù)字制造環(huán)境下，在廣泛領(lǐng)域乃至跨地區(qū)、跨國界形成一個數(shù)字化組成的網(wǎng)，企業(yè)、車間、設(shè)備、員工、經(jīng)銷商乃至有關(guān)市場均可成為網(wǎng)上的一個“結(jié)點(diǎn)”，在研究、設(shè)計(jì)、制造、銷售、服務(wù)的過程中，彼此交互，圍繞產(chǎn)品所賦予的數(shù)字信息，成為驅(qū)動制造業(yè)活動的最活躍的因素。 第47頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一2“精”是發(fā)展的關(guān)鍵 “精”是指加工精度及其發(fā)展。20世紀(jì)初，超精密加工的誤差是10微米：70-80年代為0.01微米：現(xiàn)在僅為0.001微米，即1納米。至于微電子芯片的制造，有所謂的“三超”：超凈，加工車間塵埃顆粒直徑小于1微米，

42、顆粒數(shù)少于每立方英尺0.1個；超純，芯片材料有害雜質(zhì)其含量要小于十億分之一；超精，加工精度達(dá)納米級。顯然，沒有先進(jìn)制造技術(shù)，就沒有先進(jìn)電子技術(shù)裝備；當(dāng)然，沒有先進(jìn)電子技術(shù)與信息技術(shù)，也就沒有先進(jìn)制造裝備。先進(jìn)制造技術(shù)與先進(jìn)信息技術(shù)是相互滲透、相互支持、緊密結(jié)合的。第48頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一3“極”是發(fā)展的焦點(diǎn) “極”就是極端條件，是指生產(chǎn)特需產(chǎn)品的制造技術(shù)，必須達(dá)到“極”的要求。 例如，能在高溫、高壓、高濕、強(qiáng)沖擊、強(qiáng)磁場、強(qiáng)腐蝕等條件下工作，或有高硬度、大彈性等特點(diǎn)，或極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的產(chǎn)品等，都屬于特需產(chǎn)品?！拔C(jī)電系統(tǒng)”就是其中之一?？?/p>

43、用于分子存儲器、原子存儲器、芯片加工設(shè)備；生命領(lǐng)域中，用于克隆技術(shù)、基因操作系統(tǒng)、蛋白質(zhì)追蹤系統(tǒng)、小生理器官處理技術(shù)、分子組件裝配技術(shù)等：“微機(jī)電系統(tǒng)”可以完成特種動作與實(shí)現(xiàn)特種功能，乃至可以溝通微觀世界與宏觀世界，其深遠(yuǎn)意義難以估量。 第49頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一4“自”是發(fā)展的條件“自”就是自動化。它是減輕、強(qiáng)化、延伸、取代人的有關(guān)勞動的技術(shù)或手段,自動化總是伴隨有關(guān)機(jī)械或工具來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械是一切技術(shù)的載體，也是自動化技術(shù)的載體。第一次工業(yè)革命，以機(jī)械化這種形式的自動化來減輕、延伸或取代人的有關(guān)體力勞動，第二次工業(yè)革命即電氣化進(jìn)一步促進(jìn)了自動化的發(fā)展。信息

44、化、計(jì)算機(jī)化與網(wǎng)絡(luò)化，不但可以極大地解放人的身體，而且可以有效提高人的腦力勞動水平，今天的自動化的內(nèi)涵與水平已遠(yuǎn)非昔比，從控制理論、控制技術(shù)到控制系統(tǒng)、控制元件等等，都有著極大的發(fā)展。自動化已成為先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的前提條件。 第50頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一“自動化”從自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補(bǔ)償、自動辨識等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)、自修復(fù)等更高的自動化水平；而且今天自動控制的內(nèi)涵與水平已遠(yuǎn)非昔比，從控制理論、控制技術(shù)、控制系統(tǒng)、控制元件，都有著極大的發(fā)展。制造業(yè)發(fā)展的自動化不但極大地解放了人的體力勞動，而且更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動，解放了人的部分的腦

45、力勞動。因此，自動化將是現(xiàn)代集成制造技術(shù)發(fā)展的前提條件。第51頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一5“集”是發(fā)展的方法 “集”就是集成化，一是技術(shù)的集成，二是管理的集成，三是技術(shù)與管理的集成；其本質(zhì)是知識的集成，亦即知識表現(xiàn)形式的集成?，F(xiàn)代集成制造技術(shù)就是制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)與有關(guān)科學(xué)技術(shù)的集成?！凹伞本褪恰敖徊妗?，就是“雜交”，就是取人之長，補(bǔ)己之短。 現(xiàn)代技術(shù)的集成：機(jī)電一體化是個典型，它是高技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。如微電子制造裝備，信息化、網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品及配套設(shè)備，儀器、儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術(shù)設(shè)備。 加工技術(shù)的集成。特種加工技術(shù)及其裝備是個典型。企業(yè)集成，即管理

46、的集成，包括生產(chǎn)信息、功能、過程的集成；包括生產(chǎn)過程的集成。全壽命周期過程的集成；也包括企業(yè)內(nèi)部的集成，企業(yè)外部的集成。 第52頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一6“網(wǎng)”是發(fā)展的道路“網(wǎng)”就是網(wǎng)絡(luò)化。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必由之路。制造業(yè)在市場競爭中，面臨多方的壓力：市場需求不斷變化，全球化所帶來的沖擊日益加強(qiáng)等等。企業(yè)要避免這一系列問題，就必須在生產(chǎn)組織上實(shí)行某種深刻的變革，拋棄傳統(tǒng)的“小而全”與“大而全”的“夕陽技術(shù)”，把力量集中在自己最有競爭力的核心業(yè)務(wù)上?？茖W(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使這種變革的需要成為可能。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化會導(dǎo)致一種新

47、的制造模式，即虛擬制造組織，這是由地理上異地分布的、組織上平等獨(dú)立的多個企業(yè)，在談判協(xié)商的基礎(chǔ)上，建立密切合作關(guān)系，形成動態(tài)的“虛擬企業(yè)”或動態(tài)的“企業(yè)聯(lián)盟”。此時，各企業(yè)致力于自己的核心業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化動態(tài)組合與共享。 第53頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一7“智”是發(fā)展的前景 “智”就是智能化。1、制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。2、制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動型，3、智能制造系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 人機(jī)一體化； 自律能力強(qiáng)； 自組織與超柔性； 學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力； 在未來，具有更高級的類人思維的能力。第54頁，共92頁，202

48、2年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一制造技術(shù)的智能化突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。同時，收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。目前，盡管智能化制造道路還很漫長，但是必將成為未來制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式之一。第55頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一8“綠”是發(fā)展的必然“綠”就是“綠色”制造，人類必須從各方面促使自身的發(fā)展與自然界和諧一致，制造技術(shù)也不例外。不僅要保護(hù)與改善自然環(huán)境，還要保護(hù)與改善社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境以及生產(chǎn)者的身心健

49、康。作為“綠色”制造，產(chǎn)品必須力求同用戶的工作、生活環(huán)境相適應(yīng)，給人以高尚的精神享受，體現(xiàn)物質(zhì)文明與精神文明的高度交融。因此，發(fā)展與采用一項(xiàng)新技術(shù)時，必須樹立科學(xué)的發(fā)展觀，使制造業(yè)不斷邁向“綠色”制造。 第56頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思開始，到設(shè)計(jì)階段、制造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分計(jì)及環(huán)境保護(hù)。所謂環(huán)境保護(hù)是廣義的，不僅要保護(hù)自然環(huán)境，還要保護(hù)社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下，還必須制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。作為“綠色”制造，產(chǎn)品還必須在一定程度上是藝

50、術(shù)品，以與用戶的生產(chǎn)、工作、生活環(huán)境相適應(yīng)，給人以高尚的精神享受，體現(xiàn)著物質(zhì)文明、精神文明與環(huán)境文明的高度交融。每發(fā)展與采用一項(xiàng)新技術(shù)時，應(yīng)站在哲學(xué)高度，慎思“塞翁得馬，安知非禍”，即必須充分考慮可持續(xù)發(fā)展，計(jì)及環(huán)境文明。制造必然要走向“綠色”制造。第57頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一小結(jié)上面所講的數(shù)、精、極、自、集、網(wǎng)、智、綠這八個方面，彼此滲透，相互依賴，相互促進(jìn)，形成一個整體。同時，八個方面一定要扎根在“機(jī)械”和“制造”這個基礎(chǔ)上，也就是說，要研究與發(fā)展“機(jī)械”本身與“制造”本身的理論與機(jī)理，八個方面的技術(shù)要以此理論與機(jī)理為基礎(chǔ)來研究、開發(fā)、發(fā)展，要與此基礎(chǔ)相輔

51、相成，最終服務(wù)于制造業(yè)的發(fā)展。 第58頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一二、數(shù)控技術(shù) 1.數(shù)控技術(shù)概論 2. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 3 . 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì) 第59頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一1.數(shù)控技術(shù)概論數(shù)控技術(shù)的創(chuàng)立給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。 計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程技術(shù)相結(jié)合是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個重要方面。 數(shù)控技術(shù)集傳統(tǒng)的機(jī)、電、液、自控、計(jì)算機(jī)技術(shù)等于一體，是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。數(shù)控技術(shù)把傳統(tǒng)制造業(yè)推進(jìn)到了信息化制造時代，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。 數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心

52、的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。 第60頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一2. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 1).高速度、高精度化 2).多功能化 3).智能化 4).編程自動化5).可靠性最大化 6).控制系統(tǒng)小型化 7). 開放式第61頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一1)高速度、高精度加工效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速度、高精度加工技術(shù)可極大地提高效率。高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min 。普通級數(shù)

53、控機(jī)床的加工精度已提高到11.5m，MTBF值已達(dá)6000h以上。 第62頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一2).多功能化 配有自動換刀機(jī)構(gòu)的各類加工中心，能在同一臺機(jī)床上同時實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等多種工序加工。采用多主軸、多面體切削，可同時對一個零件的不同部位進(jìn)行不同方式的切削加工,采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅粗糙度低，而且效率也大幅度提高。 可在一臺機(jī)床上同時進(jìn)行零件加工和程序編制，實(shí)現(xiàn)所謂的“前臺加工，后臺編輯”。第63頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一3).智能化 自適應(yīng)控制技

54、術(shù)，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，工藝參數(shù)自動生成；從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。 具有自診斷、自修復(fù)功能，在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機(jī)等措施，并進(jìn)行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等 。第64頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一4).編程自動化 利用CAD繪制的零件加工圖樣，經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和后置處理，從而自動生成NC零件加工程序，以實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)

55、展，當(dāng)前又出現(xiàn)了CADCAPPCAM集成的全自動編程方式，它與CADCAM系統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫獲得。第65頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一5).可靠性最大化 數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，來提高可靠性。同時采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過自動運(yùn)行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報警。利用報警提示，

56、及時排除故障；利用容錯技術(shù)，對重要部件采用“冗余”設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用各種測試、監(jiān)控技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。 第66頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一6.控制系統(tǒng)小型化 數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機(jī)、電裝置結(jié)合為一體.。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印刷電路板，使電子元器件得以高密度安裝，較大規(guī)?？s小系統(tǒng)的占有空間。第67頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一 7). 開放式新一代數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)是一種開放式、模塊化的體系結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是：在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)成要素模塊化的同時，要通過這些要素之間的標(biāo)準(zhǔn)化，能夠?qū)?/p>

57、由不同買方提供的要素自由地結(jié)合起來，從而能方便地構(gòu)成完整的系統(tǒng)。具體如下：結(jié)構(gòu)形式模塊化，可以方便地相互組合，建立適用不同場合、不同功能需求的控制系統(tǒng)，同時各模塊之間的接口必須是標(biāo)準(zhǔn)化的；可明顯縮短新產(chǎn)品的研制開發(fā)周期；操作簡單，在計(jì)算機(jī)上經(jīng)簡單編程即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制，而不需要專門的數(shù)控軟件。通用性好，將計(jì)算機(jī)的信息處理能力和開放式的特點(diǎn)與運(yùn)動控制器的運(yùn)動軌跡控制能力有機(jī)地結(jié)合在一起，信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好?？蓴U(kuò)展性好，可通過預(yù)留插入用戶專用軟件的接口的方式或提供用戶編程規(guī)范，供用戶編制自己的專用模塊的方式，簡便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。第68頁，共92頁，2022年，5

58、月20日，9點(diǎn)14分，星期一關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEPNC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。 STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STE

59、P-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計(jì)算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75）、加工程序編制時間（約35）和加工時間（約50）。第69頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一三、敏捷制造 1.敏捷制造概念 .實(shí)現(xiàn)敏捷制造的關(guān)鍵技術(shù) 3. 企業(yè)迎接敏捷制造的對策要求 第70頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一1、敏捷制造的涵義敏捷制造作為一種現(xiàn)代生產(chǎn)管理模式，是一種以柔性生產(chǎn)技術(shù)和動態(tài)組織為特點(diǎn)，以高素質(zhì)與協(xié)同良好的

60、工作人員為核心，采用企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從而形成快速適應(yīng)市場的社會化制造體系。通過將高素質(zhì)的員工、動態(tài)靈活的虛擬組織機(jī)構(gòu)或動態(tài)聯(lián)盟、先進(jìn)的柔性生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行全面集成，使企業(yè)能對持續(xù)變化、不可預(yù)測的市場需求作出快速反應(yīng)。強(qiáng)調(diào)人、組織、管理、技術(shù)的高度集成，強(qiáng)調(diào)企業(yè)面向市場的敏捷性。敏捷性是核心,它是企業(yè)在不斷變化、不可預(yù)測的經(jīng)營環(huán)境中善于應(yīng)變的能力,是企業(yè)在市場中生存和領(lǐng)先能力的綜合表現(xiàn),具體表現(xiàn)在產(chǎn)品的需求、設(shè)計(jì)和制造上具有敏捷性。 第71頁，共92頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)14分，星期一1)、產(chǎn)品的敏捷需求制造業(yè)電子商務(wù)化的發(fā)展推動了用戶需求的個性化,它要求制造系統(tǒng)能敏捷地適應(yīng)這種變化,具體表