《汽車(chē)制造工藝》課件-第九章

第九章汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)與工藝第一節(jié)

汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)概述第二節(jié)

現(xiàn)代制造工藝技術(shù)第三節(jié)

自動(dòng)化加工技術(shù)第四節(jié)先進(jìn)制造生產(chǎn)模式第九章汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)與工藝第一節(jié)汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)概1第一節(jié)汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)概述一、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)制造技術(shù)不是一項(xiàng)具體的技術(shù)，而是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)的技術(shù)，它主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：先進(jìn)性：以各種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的先進(jìn)工藝（優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔）為核心和基礎(chǔ)，并與新技術(shù)實(shí)現(xiàn)局部或系統(tǒng)集成。廣泛性：覆蓋到制造的全過(guò)程，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、生產(chǎn)設(shè)備、銷(xiāo)售使用、維修服務(wù)等。實(shí)用性：先進(jìn)制造技術(shù)通常針對(duì)某一具體制造過(guò)程（如汽車(chē)制造），用來(lái)解決相應(yīng)的需求，注重最優(yōu)的實(shí)踐效果。集成性：先進(jìn)制造技術(shù)是融合機(jī)械、電子、信息、材料和管理技術(shù)為一體的新型交叉學(xué)科，技術(shù)趨于系統(tǒng)化和集成化。系統(tǒng)性：先進(jìn)制造技術(shù)不斷吸收高新技術(shù)成果，并與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，使制造技術(shù)成為能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。動(dòng)態(tài)性：先進(jìn)制造技術(shù)不斷吸收各種高新技術(shù)發(fā)展成果，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。第一節(jié)汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)概述一、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)制造2二、先進(jìn)制造技術(shù)的類型目前，汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面：設(shè)計(jì)方面：各汽車(chē)廠家不斷更新設(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），大型企業(yè)已實(shí)現(xiàn)無(wú)圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。制造工藝方面：各汽車(chē)廠家廣泛采用高精密加工、精細(xì)加工、激光加工、超塑加工及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法，大大提高了汽車(chē)零部件的制造精度和效率。自動(dòng)化技術(shù)方面：汽車(chē)廠家廣泛采用數(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(dòng)化、制造集成化。系統(tǒng)管理方面：汽車(chē)廠家廣泛采用計(jì)算機(jī)管理，重視組織和管理的體制，更新發(fā)展生產(chǎn)模式，推出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）、精益生產(chǎn)（LP）、敏捷制造（AM）、并行工程（CE）等先進(jìn)的管理思想和技術(shù)。三、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展方向伴隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著汽車(chē)市場(chǎng)需求日益?zhèn)€性化和多樣化，對(duì)未來(lái)汽車(chē)制造業(yè)的要求之一便是生產(chǎn)出更加安全和智能的汽車(chē)產(chǎn)品。未來(lái)汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)朝著柔性化、高效化、精益化、綠色化、智能化的方向發(fā)展。二、先進(jìn)制造技術(shù)的類型目前，汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在3第二節(jié)現(xiàn)代制造工藝技術(shù)特種加工，是指直接利用電能、聲能、光能和電化學(xué)等能量形式進(jìn)行加工的方法的總稱。特種加工與傳統(tǒng)加工相比，具有以下特點(diǎn)：①特種加工不受工件的強(qiáng)度和硬度的制約。②特種加工主要采用電、化學(xué)、電化學(xué)、聲、光和熱等能量去除多余的材料，而不是主要靠機(jī)械能量切除多余的材料。③特種加工的加工范圍比較廣，適應(yīng)性比較強(qiáng)。例如，特種加工可以加工高硬度、高韌性和高脆性等難加工材料；可以加工各種復(fù)雜的表面以及細(xì)微結(jié)構(gòu)的工件；加工各種有特殊要求的精密儀器等。常見(jiàn)的特種加工方法有電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工等。一、特種加工（一）電火花加工電火花加工是指在一定的介質(zhì)中，通過(guò)工具電極和工件電極之間在脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕作用對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行加工，使工件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求的加工方法。常用的電火花加工方法可分為電火花成形加工和電火花線切割加工兩類。1．加工原理（1）電火花成形加工的基本原理如圖9-1所示。（2）電火花線切割基本原理與電火花成形加工類似，只是將工具電極換為金屬線（鉬絲、銅絲或鎢鉬合金絲），如圖9-2所示。第二節(jié)現(xiàn)代制造工藝技術(shù)特種加工，是指直接利用電能、聲能、42．工藝影響因素電火花加工中，影響加工精度的因素有放電間隙的大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩(wěn)定性等。放電間隙在加工過(guò)程中實(shí)際上是變化的，粗加工時(shí)放電間隙可達(dá)0.5mm以上，而精加工時(shí)一般只有0.01mm。電火花加工中，影響表面粗糙度的因素主要有以下幾種：①脈沖能量。脈沖能量越大，加工速度越高，加工表面越粗糙。②工件材料硬度及熔點(diǎn)。材料越硬、熔點(diǎn)越高，加工表面越光滑。③工具電極的表面質(zhì)量。電極的表面粗糙度越大，加工表面越粗糙。2．工藝影響因素53．特點(diǎn)及應(yīng)用電火花成形加工具有以下特點(diǎn)：①可以加工任何能夠?qū)щ姷挠病⒋?、軟和高熔點(diǎn)的材料。②每次放電時(shí)間極短，工件不受熱影響，因而加工出的工件精度高、表面質(zhì)量好。③加工時(shí)無(wú)切削力作用，適用于加工小孔、薄壁、窄槽以及形狀復(fù)雜的型孔。④容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。電火花成形加工可以加工各種復(fù)雜型腔及各類型孔（如圓孔、方孔、多邊形孔等）、小孔等，如圖9-3所示。電火花線切割加工具有以下特點(diǎn)：①能夠加工傳統(tǒng)加工方法難以加工的、形狀復(fù)雜的工件。②電極絲不與工件直接接觸，相互作用力很小，工件基本不會(huì)發(fā)生變形。③具有較高的加工精度，尺寸精度可以達(dá)到0.01mm左右，表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6μm。④可以加工任何導(dǎo)電的固體材料，包括稀有金屬和貴重金屬。電火花線切割主要適用于單件小批量的形狀復(fù)雜零件及試制品的加工，如各種沖裁模、精密型孔、樣板、成形刀具等。3．特點(diǎn)及應(yīng)用61．基本原理電解加工是利用金屬材料在電解液中發(fā)生陽(yáng)極溶解而將工件加工成形的加工方法，其具體原理如圖9-4所示。（二）電解加工2．工藝影響因素影響電解加工的主要工藝參數(shù)有以下幾種：①電參數(shù)。包括電壓大小、電流密度等。電流密度越大，生產(chǎn)效率越高，但電流密度增加時(shí)，電壓也隨之增大，故應(yīng)以不擊穿加工間隙、引起火花放電、造成局部短路為宜。②電解液參數(shù)。包括電解液的成分、壓力、流速、流向、溫度、濃度等。③主軸進(jìn)給參數(shù)。包括工具進(jìn)給速度、加工間隙等。其中，加工間隙越小，電流密度越大，蝕除速度也越高；但間隙過(guò)小時(shí)容易引起火花放電或產(chǎn)生局部短路，反而使生產(chǎn)效率下降。1．基本原理（二）電解加工2．工藝影響因素73．特點(diǎn)及應(yīng)用電解加工具有以下特點(diǎn)：①加工范圍廣，加工的材料不受硬度和強(qiáng)度以及復(fù)雜形狀的限制，能加工高硬度、高脆性、高韌性的金屬材料，如硬質(zhì)合金，耐熱合金、淬火鋼等，而且可以加工出具有復(fù)雜形狀的零件，如葉片、復(fù)雜模具等。②加工表面質(zhì)量好，工件的表面粗糙度Ra值可達(dá)～0.25μm，而且不會(huì)產(chǎn)生毛刺。③加工過(guò)程中沒(méi)有切削力作用，因而工件不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。④電解過(guò)程對(duì)機(jī)床有腐蝕作用，需要采取防腐措施，同時(shí)電解廢液難以處理，容易造成環(huán)境污染。電解加工主要用于加工各種形狀復(fù)雜的高硬度、高脆性及高韌性金屬材質(zhì)的零件，如硬質(zhì)合金葉片、復(fù)雜合金模具等。（三）超聲波加工1．加工原理超聲波加工是利用工具發(fā)生的超聲頻振動(dòng)帶動(dòng)工作液中的懸浮磨粒對(duì)工件表面進(jìn)行沖擊和拋磨，從而獲得工件所需的形狀和尺寸的加工方法。超聲波加工的原理如圖9-5所示。3．特點(diǎn)及應(yīng)用（三）超聲波加工1．加工原理82．工藝影響因素影響超聲波加工的工藝參數(shù)主要有工具的振幅及頻率、工具對(duì)工件的送進(jìn)壓力、工件材料的脆性及工具的硬度、工作液的黏度及工作液中磨料的硬度。3．加工特點(diǎn)及應(yīng)用超聲波加工具有以下特點(diǎn)：①適合加工各種高脆高硬的非導(dǎo)電材料，如玻璃、陶瓷、石英等。導(dǎo)電的金屬材料也可以加工，但加工效率比較低。②不需要復(fù)雜的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所用機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作比較方便。③切削力很小，加工過(guò)程中工件不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。超聲波加工適用于加工帶有薄壁、型孔及窄縫等脆硬材料的工件。（四）激光加工1．加工原理激光加工是利用能量密度極高的激光束照射工件表面待加工部位，依靠產(chǎn)生的瞬間高溫熔化該區(qū)域的部分金屬，在強(qiáng)大沖擊波的作用下，將熔融物高速噴射出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的打孔、切割、焊接等加工的特種加工方法。激光加工的原理如圖9-6所示。2．工藝影響因素（四）激光加工1．加工原理92．工藝影響因素影響激光加工的工藝因素主要有激光的輸出功率及照射時(shí)間、激光束的焦距及發(fā)射角、焦點(diǎn)與工件的位置等。3．加工特點(diǎn)及應(yīng)用激光加工具有以下特點(diǎn)：①適用材料廣，能加工幾乎任何固體材料，如鋼鐵、硬質(zhì)合金、陶瓷和金剛石等。②加工精度高，激光打孔的最小直徑可達(dá)0.001mm，可用于精密細(xì)微加工。③可進(jìn)行非接觸加工，工件不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和機(jī)械變形，并且能夠隔著透明物質(zhì)對(duì)工件進(jìn)行加工。④加工速度快，生產(chǎn)效率高。二、快速成形技術(shù)快速成形技術(shù)（RPM）是綜合利用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料技術(shù)、機(jī)械工程、電子工程及激光加工技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)從零件設(shè)計(jì)到三維實(shí)體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)。2．工藝影響因素二、快速成形技術(shù)快速成形技術(shù)（RPM）是綜合10（一）快速成形技術(shù)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的成形方法相比，快速成形技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：①材料適用性廣，各種金屬和材料均可使用。②原型的復(fù)制性、互換性高。③制造工藝與制造原型的幾何形狀無(wú)關(guān)，在加工復(fù)雜曲面時(shí)優(yōu)勢(shì)更明顯。④加工周期短，技術(shù)高度集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。（二）快速成形技術(shù)的基本原理快速成形技術(shù)的原理如圖9-7所示。首先利用CAD軟件建立零件的三維實(shí)體模型數(shù)據(jù)；然后根據(jù)工藝要求，按一定的規(guī)則將其按某一厚度進(jìn)行分層，得到一系列的二維平面信息；再利用計(jì)算機(jī)對(duì)分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，加入合適的加工參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)控代碼；最后數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式，連續(xù)有序地加工出每個(gè)層片，并使它們自動(dòng)粘成復(fù)雜的三維實(shí)體。（一）快速成形技術(shù)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的成形方法相比，快速成形技術(shù)主11（三）快速成形工藝方法1．光固化成形（SLA）光固化成形工藝也稱立體光刻、立體印刷，其工藝過(guò)程如圖9-8所示。2．分層實(shí)體制造（LOM）分層實(shí)體制造又稱疊層實(shí)體制造，它的工藝原理是根據(jù)零件分層幾何信息切割箔材和紙等，然后將所得的層片黏結(jié)成三維實(shí)體，如圖9-9所示。3．選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）選區(qū)激光燒結(jié)工藝常用的材料為金屬、陶瓷、ABS塑料等，它的工藝原理如圖9-10所示。4．熔融沉積成形（FDM）熔融沉積成形工藝又稱熔絲沉積制造，它不需要使用激光器加工，原理如圖9-11所示。（三）快速成形工藝方法1．光固化成形（SLA）12上網(wǎng)或查閱相關(guān)書(shū)籍，了解快速成形工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)，說(shuō)說(shuō)各種快速成形工藝方法在汽車(chē)制造中有哪些應(yīng)用。三、高速加工高速加工技術(shù)是指采用超硬的刀具或磨具，并依靠各種高精度、高自動(dòng)化、高柔性的制造設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行高速切削，可大大提高生產(chǎn)效率并保證加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術(shù)。目前尚未統(tǒng)一對(duì)高速切削速度范圍的認(rèn)識(shí)，通常將切削速度高出常規(guī)速度5～10倍以上的切削加工稱為高速切削。上網(wǎng)或查閱相關(guān)書(shū)籍，了解快速成形工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)，說(shuō)說(shuō)各種快速13（一）高速切削理論基礎(chǔ)1931年，德國(guó)切削物理學(xué)家薩洛蒙通過(guò)一系列的高速切削試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨切削速度的增大而增大，但當(dāng)切削速度超過(guò)某一數(shù)值后，切削溫度會(huì)隨切削速度的增大而降低。受該理論的啟發(fā)，后來(lái)的研究者發(fā)現(xiàn)，在高速切削條件下，切屑的形成過(guò)程和普通切削不同。隨著切削速度的提高，塑性材料的切屑形態(tài)將從帶狀、片狀到碎屑不斷演變，單位切削力初期呈上升趨勢(shì)，之后急劇下降。這為高速切削的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。（二）高速加工的特點(diǎn)及應(yīng)用高速切削中，切除被加工材料所消耗的能量、切削力、工件表面溫度、刀具和磨具磨損、加工表面質(zhì)量等明顯優(yōu)于傳統(tǒng)切削速度下的指標(biāo)，而加工效率則大大高于傳統(tǒng)切削速度下的加工效率。因此，與常規(guī)切削加工相比，高速切削加工在提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，減少熱變形和切削力及實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量加工等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。高速加工技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)、航空航天、模具工具工業(yè)、難加工材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。（三）高速加工機(jī)床與設(shè)備為滿足高速切削的需要，高速加工機(jī)床具有高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給、高效和高定位精度等特點(diǎn)。關(guān)鍵設(shè)備主要包括主軸單元、進(jìn)給系統(tǒng)及刀具等。1．高速主軸單元主軸單元是高速加工機(jī)床最關(guān)鍵的基礎(chǔ)部件，高速主軸單元的設(shè)計(jì)是高速加工最關(guān)鍵的技術(shù)領(lǐng)域之一。主軸轉(zhuǎn)速至少達(dá)到

。（一）高速切削理論基礎(chǔ)1931年，德國(guó)切削物理學(xué)家薩洛蒙通過(guò)142．高速進(jìn)給系統(tǒng)高速進(jìn)給系統(tǒng)是高速加工機(jī)床的重要組成部分，是維持高速切削中刀具正常工作的必要條件。高速切削中，在提高主軸轉(zhuǎn)速的同時(shí)還必須提高進(jìn)給速度，并要求進(jìn)給運(yùn)動(dòng)能瞬時(shí)達(dá)到高速和瞬時(shí)停止。目前，國(guó)內(nèi)外各機(jī)床專家和機(jī)床廠家均認(rèn)為直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)是新一代機(jī)床的基本傳動(dòng)形式。它具有運(yùn)動(dòng)速度高、控制特性好、加速度高、起動(dòng)推力大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合高速切削加工對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求。3．高速加工刀具刀具是切削加工工藝系統(tǒng)中的重要因素之一。切削刀具的基本要求是：高硬度、高耐磨性、足夠的強(qiáng)度和韌性、高耐熱性、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性等。作為高速切削所用刀具的材料，除滿足以上基本要求外，還對(duì)工作可靠性、耐熱性和抗熱沖擊性、高溫力學(xué)性能、對(duì)新型材料的適應(yīng)性等方面有更高的要求。目前，適合高速切削加工的刀具主要有涂層刀具、金屬陶瓷刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金剛石刀具等。四、超精密加工超精密加工是指加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到極高精度的加工技術(shù)。它綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的新成果及現(xiàn)代電子技術(shù)、測(cè)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)中先進(jìn)的控制、測(cè)試手段等，包含了所有能使零件的形狀、尺寸精度達(dá)到微米和亞微米級(jí)的加工方法。2．高速進(jìn)給系統(tǒng)四、超精密加工超精密加工是指加工精度和表面質(zhì)15（一）超精密加工范疇目前，超精密加工主要包括以下三個(gè)領(lǐng)域：超精密切削：如超精密金剛石刀具切削，可加工各種鏡面，已成功解決高精度陀螺儀、激光反射鏡和某些大型反射鏡的加工。超精密磨削：成功應(yīng)用于大規(guī)模集成電路基片和高精度硬磁盤(pán)的加工。精密特種加工：如電子束、離子束加工，加工出的超大規(guī)模集成電路線寬達(dá)0.1μm。（二）超精密加工技術(shù)的機(jī)床與設(shè)備超精密切削加工的精度和表面質(zhì)量是由所使用的超精密機(jī)床設(shè)備、刀具、切削加工工藝、計(jì)量和誤差補(bǔ)償技術(shù)等多種因素共同決定。

1．精密主軸部件超精密機(jī)床是實(shí)現(xiàn)超精密切削加工的基礎(chǔ)，具有高精度、高剛度、高穩(wěn)定性、高抗振性等特點(diǎn)。為滿足上述要求，超精密機(jī)床對(duì)精密主軸部件要求很高。它應(yīng)具有以下特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高、回轉(zhuǎn)精度高、穩(wěn)定性高、振動(dòng)小、發(fā)熱少、維護(hù)保養(yǎng)方便等。其中，主軸中最關(guān)鍵的部件是軸承。常用的高速軸承有液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承等。2．超精密加工刀具超精密切削加工中常用刀具為金剛石刀具，其刃磨后的刃口半徑關(guān)系到切削變形和最小切削厚度，并直接影響表面加工質(zhì)量。（一）超精密加工范疇目前，超精密加工主要包括以下三個(gè)領(lǐng)域：（16第三節(jié)自動(dòng)化加工技術(shù)一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字化信息技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用而形成的新技術(shù)，具有知識(shí)密集、學(xué)科交叉、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。它包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP）等技術(shù)。（一）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAM）是指利用電子計(jì)算機(jī)處理設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)字、符號(hào)和圖形等數(shù)據(jù)，完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作。機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可大致分成概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、文檔設(shè)計(jì)等四個(gè)階段。計(jì)算機(jī)在四個(gè)階段中都能不同程度地參與進(jìn)來(lái)，如圖9-12所示第三節(jié)自動(dòng)化加工技術(shù)一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)17（二）計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品制造的總稱，可分為狹義CAM和廣義CAM。其中，狹義CAM是指計(jì)算機(jī)在制造過(guò)程中某個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，通常是指計(jì)算機(jī)輔助加工，即數(shù)控加工。它的輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出信息是刀具加工時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡和數(shù)控程序。廣義CAM是指計(jì)算機(jī)輔助完成從原材料準(zhǔn)備到產(chǎn)品裝配的全過(guò)程，包括工裝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工程序、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、制造過(guò)程控制、質(zhì)量檢測(cè)與分析等內(nèi)容。（三）計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的目的是為了加工制造，而工藝設(shè)計(jì)是為產(chǎn)品的加工制造提供指導(dǎo)性的文件。因此，為了實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的連接，讓計(jì)算機(jī)參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的中間環(huán)節(jié)，人們開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP）。工藝過(guò)程設(shè)計(jì)主要是在分析和處理大量信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇（加工方法、機(jī)床、刀具、加工順序等）、計(jì)算（加工余量、工序尺寸、切削參數(shù)、工時(shí)定額等）、繪圖（工序圖）以及編制文件等工作。計(jì)算機(jī)能有效地管理大量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的計(jì)算和各種形式的比較、選擇，而且能夠自動(dòng)繪圖和編制表格文件。這些功能恰恰能適應(yīng)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的需要。CAPP是解決傳統(tǒng)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的最佳途徑。它不僅能實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，還能把經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)過(guò)的工藝設(shè)計(jì)原則與方法轉(zhuǎn)換成工藝設(shè)計(jì)的模型，將長(zhǎng)期從事工藝設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)傳授給初次參加工作的新人，從而編制出最優(yōu)的制造方案。（二）計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)18二、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（一）工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的種類很多，雖然它們的外形、結(jié)構(gòu)和功能各不同相同，但工業(yè)機(jī)器人一般包含以下四個(gè)部分：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)，如圖9-13所示。1．執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有和人手臂相似的功能，可以在空間抓放物體或執(zhí)行其他操作。2．控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的大腦，支配機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，同控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定要求動(dòng)作。3．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的心臟，它將控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作提供動(dòng)力。4．檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的眼睛，它負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并隨時(shí)將它它們反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，再通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。二、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（一）工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的種類很多19（二）工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)隨著科技的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人的研制和應(yīng)用也有了飛速發(fā)展，各種工業(yè)機(jī)器人一般都具有的特點(diǎn)：①可編程。②擬人化。③通用性。④機(jī)電一體化。（三）工業(yè)機(jī)器人的類型及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人種類繁多，按信息輸入方式的不同可分為人操作機(jī)械手、固定程序機(jī)器人、可編程序機(jī)器人、程序控制機(jī)器人、示教機(jī)器人、智能機(jī)器人等；按作業(yè)任務(wù)的不用可分為搬運(yùn)機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、裝配機(jī)器人等。工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)的沖壓、裝焊、涂裝、總裝四大生產(chǎn)工藝過(guò)程中都有廣泛的應(yīng)用。其中，應(yīng)用最廣泛的是焊接機(jī)器人（參見(jiàn)圖9-14）和噴涂機(jī)器人（參見(jiàn)圖9-15）。參觀汽車(chē)制造工廠或上網(wǎng)查找資料，說(shuō)說(shuō)在汽車(chē)制造過(guò)程中還應(yīng)用了哪些工業(yè)機(jī)器人？（二）工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)隨著科技的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人的研制和20三、柔性制造系統(tǒng)（一）柔性制造系統(tǒng)的概念柔性制造系統(tǒng)（FMS）是以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床設(shè)備為基礎(chǔ)和由物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)連接而成、能形成沒(méi)有固定加工順序和節(jié)拍的自動(dòng)加工制造系統(tǒng)。它具有高柔性、高效率、高自動(dòng)化、高經(jīng)濟(jì)效益等特點(diǎn)。（二）FMS系統(tǒng)的組成柔性制造系統(tǒng)通常由三部分組成，即多工位數(shù)控加工系統(tǒng)、自動(dòng)化物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)信息控制系統(tǒng)，如圖9-16所示。三、柔性制造系統(tǒng)（一）柔性制造系統(tǒng)的概念柔性制造系統(tǒng)（FMS21（三）FMS的類型及應(yīng)用根據(jù)生產(chǎn)制造規(guī)模的不同，F(xiàn)MS系統(tǒng)一般可分為柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、柔性制造生產(chǎn)線和無(wú)人化工廠等類型。1．柔性制造單元（FMC）柔性制造單元（FMC）一般由1至3臺(tái)具有零件緩沖區(qū)、刀具換刀及托板自動(dòng)更換裝置的數(shù)控機(jī)床或加工中心組成。2．柔性制造系統(tǒng)（FMS）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（一般為4臺(tái)以上），各機(jī)床之間采用物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)連接，工件被裝夾在隨行夾具和托盤(pán)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)的機(jī)床可以完全按照工件加工順序而排列成生產(chǎn)線的形式，即柔性生產(chǎn)線（FML）。4．無(wú)人化自動(dòng)工廠在一定數(shù)量的柔性制造生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，用高級(jí)計(jì)算機(jī)把它們連接起來(lái)，對(duì)全部生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)度和管理，加上立體倉(cāng)庫(kù)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(wú)人化工廠。（三）FMS的類型及應(yīng)用根據(jù)生產(chǎn)制造規(guī)模的不同，F(xiàn)MS系統(tǒng)一22第四節(jié)先進(jìn)制造生產(chǎn)模式一、敏捷制造1991年，美國(guó)里海（Lehigh）大學(xué)的亞柯卡（Iacocca）研究所在美國(guó)國(guó)防制造技術(shù)計(jì)劃秘書(shū)辦公室的資助下，對(duì)未來(lái)制造技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了深入研究。歷時(shí)半年，該研究所提交了一份名為《21世界制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》的研究報(bào)告。該報(bào)告中提出了兩個(gè)重要論斷：①影響企業(yè)生存、發(fā)展的主要原因是競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境變化過(guò)快，企業(yè)自身調(diào)整與適應(yīng)度速度不夠。②通過(guò)對(duì)現(xiàn)有大規(guī)模生產(chǎn)模式與系統(tǒng)的逐步改進(jìn)，無(wú)法重振美國(guó)制造業(yè)。據(jù)此，該報(bào)告提出了一種提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的全新制造組織模式——敏捷制造。其基本思想是通過(guò)集成動(dòng)態(tài)靈活的虛擬組織機(jī)構(gòu)、先進(jìn)的柔性制造技術(shù)和高素質(zhì)的人才，使企業(yè)快速適應(yīng)并響應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。（一）敏捷制造提出的背景（二）敏捷制造的概念有關(guān)研究組織對(duì)敏捷制造進(jìn)行了如下定義：“敏捷制造是在不可預(yù)測(cè)的不斷變化的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)中客戶對(duì)產(chǎn)品與服務(wù)的需求，從而使企業(yè)繁榮興旺的生產(chǎn)模式”。敏捷制造是一種新型制造模式，其目標(biāo)是建立一種對(duì)用戶需求能夠做出靈敏快速反應(yīng)的制造組織體系。在無(wú)法預(yù)測(cè)和持續(xù)變化的市場(chǎng)環(huán)境中保持并不斷提高企業(yè)的快速反應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)能力，通過(guò)綜合運(yùn)用在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上迅猛發(fā)展的產(chǎn)品制造、信息集成和通信技術(shù)，充分利用企業(yè)之間以及企業(yè)內(nèi)部的各種資源，結(jié)成針對(duì)某種產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的全球企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，并以最快、最經(jīng)濟(jì)的方式開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，推向市場(chǎng)。第四節(jié)先進(jìn)制造生產(chǎn)模式一、敏捷制造1991年，美國(guó)里海（23（三）敏捷制造的特點(diǎn)敏捷制造的特點(diǎn)可概括為：通過(guò)結(jié)成先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、先進(jìn)管理技術(shù)和高素質(zhì)人員，追求企業(yè)的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益；用全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)的組織管理方式，來(lái)快速有效地響應(yīng)市場(chǎng)需求和用戶要求。具體特點(diǎn)如下：①敏捷性。②實(shí)現(xiàn)技術(shù)、管理和人的有效集成。③主觀能動(dòng)性。

（四）虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)又稱動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，是敏捷制造生產(chǎn)模式的核心。它是由一個(gè)公司內(nèi)部某些部門(mén)或不同公司在市場(chǎng)機(jī)遇來(lái)臨時(shí)，按照資源、技術(shù)和人員的最優(yōu)配置原則，快速組成的臨時(shí)性虛擬企業(yè)。產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命終結(jié)時(shí)，虛擬企業(yè)便可宣告解散。圖9-17所示為虛擬企業(yè)的結(jié)構(gòu)示意圖。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)控制，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、加工制造、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等工作分散在各國(guó)的不同地點(diǎn)進(jìn)行。（三）敏捷制造的特點(diǎn)敏捷制造的特點(diǎn)可概括為：通過(guò)結(jié)成先進(jìn)生產(chǎn)24二、精益生產(chǎn)（一）精益生產(chǎn)的提出背景20世紀(jì)50年代，日本汽車(chē)面臨著市場(chǎng)需求種類多，但市場(chǎng)小，且沒(méi)有足夠的外匯資金購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)等困境。在此背景下，豐田英二和大野耐一在豐田汽車(chē)公司創(chuàng)造了一種全新的汽車(chē)生產(chǎn)方式。它綜合了單件生產(chǎn)與大批量生產(chǎn)方式的優(yōu)點(diǎn)，不斷減少了工廠的投入，還縮短了新汽車(chē)的開(kāi)發(fā)時(shí)間，保證了汽車(chē)的質(zhì)量。這種生產(chǎn)方式逐漸成熟，推動(dòng)整個(gè)日本汽車(chē)工業(yè)向前發(fā)展。20世紀(jì)80年代，日本汽車(chē)勢(shì)不可擋地進(jìn)入世界市場(chǎng)，對(duì)歐美自產(chǎn)汽車(chē)產(chǎn)生劇烈沖擊。為此，美國(guó)麻省理工學(xué)院組織多位研究人員，對(duì)世界各地汽車(chē)制造廠進(jìn)行研究和分析，并提出了精益生產(chǎn)（LP）的概念。精，即少而精，指不投入多余的生產(chǎn)要素，只在合適的時(shí)間生產(chǎn)急需的產(chǎn)品；益，即企業(yè)所有的生產(chǎn)活動(dòng)都應(yīng)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。精益生產(chǎn)的概念一經(jīng)提出，就在全世界范圍內(nèi)掀起一陣推廣應(yīng)用的熱潮。各企業(yè)普遍認(rèn)為，精益生產(chǎn)是當(dāng)制造業(yè)最佳的一種生產(chǎn)組織體系和方式。（二）精益生產(chǎn)的基本概念精益生產(chǎn)又稱精良生產(chǎn)，是指運(yùn)用多種現(xiàn)代管理方法和手段，以社會(huì)需求為依托，以充分發(fā)揮人的作用為根本，有效配置和合理使用企業(yè)資源為企業(yè)謀求經(jīng)濟(jì)效益的一種新型企業(yè)生產(chǎn)方式。精益生產(chǎn)在配置企業(yè)資源時(shí)，以徹底消除無(wú)效勞動(dòng)和浪費(fèi)為目標(biāo)，注重改進(jìn)原有的臃腫組織機(jī)構(gòu)、大量非生產(chǎn)人員、寬松的廠房、超量的庫(kù)存等狀況。二、精益生產(chǎn)（一）精益生產(chǎn)的提出背景20世紀(jì)50年代，日本汽25（三）精益生產(chǎn)的特征精益生產(chǎn)既避免了單件生產(chǎn)時(shí)的高成本，又避免了大量生產(chǎn)時(shí)的僵化模式，在內(nèi)容和應(yīng)用上具有以下特征：①以顧客需求為導(dǎo)向。②采用團(tuán)隊(duì)工作法。③并行工程。④JIT供貨方式。⑤以人為中心。⑥以“精簡(jiǎn)”為手段。⑦追求“零缺陷”。（四）精益生產(chǎn)模式如圖9-18所示，若將精益生產(chǎn)看作一棟大樓，則它的基礎(chǔ)是在計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)支持下的小組工作方式和并行工程，三根支柱分別是準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）、成組技術(shù)（GT）和全面質(zhì)量管理（TQM）：準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）：指在需要的時(shí)候按需求量生產(chǎn)和搬運(yùn)所需產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。它能消除大量庫(kù)存，避免無(wú)效勞動(dòng)和浪費(fèi)，從而縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。成組技術(shù)：實(shí)現(xiàn)多品種、小批量、低成本、高柔性，按顧客訂單組織生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)。成組技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)現(xiàn)代化中不可缺少的組成部分。全面質(zhì)量管理（TQM）：采用預(yù)防性的質(zhì)量控制，強(qiáng)度精簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)，優(yōu)化管理，賦予基層單位高度的自治權(quán)力，全員參與、關(guān)心質(zhì)量工作。它是保證產(chǎn)品質(zhì)量、達(dá)到零缺陷的主要措施，是實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)方式的重要保證。（三）精益生產(chǎn)的特征精益生產(chǎn)既避免了單件生產(chǎn)時(shí)的高成本，又避26三、虛擬制造虛擬制造技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)，借助建模、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，提供三維可視交互環(huán)境，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造等生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行虛擬模擬，以便在產(chǎn)品實(shí)物制造之前，評(píng)估產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝性和工作性能，獲取最佳的制造方法，從而大大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造成本。（一）虛擬制造的基本概念三、虛擬制造虛擬制造技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)，借助建模、仿真和虛擬現(xiàn)27（二）虛擬制造的應(yīng)用虛擬制造技術(shù)在汽車(chē)制造中的應(yīng)用范圍很廣泛，它可以結(jié)合汽車(chē)生產(chǎn)設(shè)備、工裝和模具，在樣車(chē)設(shè)計(jì)之前，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過(guò)程進(jìn)行建模、修改、分析及優(yōu)化。下面以汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)為例，介紹虛擬制造技術(shù)在汽車(chē)制造中的應(yīng)用。在進(jìn)行汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)時(shí)，首先利用三維軟件進(jìn)行車(chē)身的自由曲面造型，評(píng)估、修改和完善車(chē)身外形設(shè)計(jì)；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行車(chē)身鈑金零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行裝配的可視模擬仿真，通過(guò)不斷修改和完善，生成最終的合理美觀的車(chē)身結(jié)構(gòu)；在車(chē)身的結(jié)構(gòu)和尺寸滿足要求后，進(jìn)行車(chē)身強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、動(dòng)力性能及熱性能等方面的應(yīng)力應(yīng)變分析；對(duì)車(chē)身模型進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)模擬仿真試驗(yàn)，評(píng)估其空氣動(dòng)力性能。（二）虛擬制造的應(yīng)用虛擬制造技術(shù)在汽車(chē)制造中的應(yīng)用范圍很廣泛28ThankYou!ThankYou!29第九章汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)與工藝第一節(jié)

汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)概述第二節(jié)

現(xiàn)代制造工藝技術(shù)第三節(jié)

自動(dòng)化加工技術(shù)第四節(jié)先進(jìn)制造生產(chǎn)模式第九章汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)與工藝第一節(jié)汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)概30第一節(jié)汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)概述一、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)制造技術(shù)不是一項(xiàng)具體的技術(shù)，而是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)的技術(shù)，它主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：先進(jìn)性：以各種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的先進(jìn)工藝（優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔）為核心和基礎(chǔ)，并與新技術(shù)實(shí)現(xiàn)局部或系統(tǒng)集成。廣泛性：覆蓋到制造的全過(guò)程，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、生產(chǎn)設(shè)備、銷(xiāo)售使用、維修服務(wù)等。實(shí)用性：先進(jìn)制造技術(shù)通常針對(duì)某一具體制造過(guò)程（如汽車(chē)制造），用來(lái)解決相應(yīng)的需求，注重最優(yōu)的實(shí)踐效果。集成性：先進(jìn)制造技術(shù)是融合機(jī)械、電子、信息、材料和管理技術(shù)為一體的新型交叉學(xué)科，技術(shù)趨于系統(tǒng)化和集成化。系統(tǒng)性：先進(jìn)制造技術(shù)不斷吸收高新技術(shù)成果，并與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，使制造技術(shù)成為能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。動(dòng)態(tài)性：先進(jìn)制造技術(shù)不斷吸收各種高新技術(shù)發(fā)展成果，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。第一節(jié)汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)概述一、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)制造31二、先進(jìn)制造技術(shù)的類型目前，汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面：設(shè)計(jì)方面：各汽車(chē)廠家不斷更新設(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），大型企業(yè)已實(shí)現(xiàn)無(wú)圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。制造工藝方面：各汽車(chē)廠家廣泛采用高精密加工、精細(xì)加工、激光加工、超塑加工及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法，大大提高了汽車(chē)零部件的制造精度和效率。自動(dòng)化技術(shù)方面：汽車(chē)廠家廣泛采用數(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(dòng)化、制造集成化。系統(tǒng)管理方面：汽車(chē)廠家廣泛采用計(jì)算機(jī)管理，重視組織和管理的體制，更新發(fā)展生產(chǎn)模式，推出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）、精益生產(chǎn)（LP）、敏捷制造（AM）、并行工程（CE）等先進(jìn)的管理思想和技術(shù)。三、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展方向伴隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著汽車(chē)市場(chǎng)需求日益?zhèn)€性化和多樣化，對(duì)未來(lái)汽車(chē)制造業(yè)的要求之一便是生產(chǎn)出更加安全和智能的汽車(chē)產(chǎn)品。未來(lái)汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)朝著柔性化、高效化、精益化、綠色化、智能化的方向發(fā)展。二、先進(jìn)制造技術(shù)的類型目前，汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在32第二節(jié)現(xiàn)代制造工藝技術(shù)特種加工，是指直接利用電能、聲能、光能和電化學(xué)等能量形式進(jìn)行加工的方法的總稱。特種加工與傳統(tǒng)加工相比，具有以下特點(diǎn)：①特種加工不受工件的強(qiáng)度和硬度的制約。②特種加工主要采用電、化學(xué)、電化學(xué)、聲、光和熱等能量去除多余的材料，而不是主要靠機(jī)械能量切除多余的材料。③特種加工的加工范圍比較廣，適應(yīng)性比較強(qiáng)。例如，特種加工可以加工高硬度、高韌性和高脆性等難加工材料；可以加工各種復(fù)雜的表面以及細(xì)微結(jié)構(gòu)的工件；加工各種有特殊要求的精密儀器等。常見(jiàn)的特種加工方法有電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工等。一、特種加工（一）電火花加工電火花加工是指在一定的介質(zhì)中，通過(guò)工具電極和工件電極之間在脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕作用對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行加工，使工件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求的加工方法。常用的電火花加工方法可分為電火花成形加工和電火花線切割加工兩類。1．加工原理（1）電火花成形加工的基本原理如圖9-1所示。（2）電火花線切割基本原理與電火花成形加工類似，只是將工具電極換為金屬線（鉬絲、銅絲或鎢鉬合金絲），如圖9-2所示。第二節(jié)現(xiàn)代制造工藝技術(shù)特種加工，是指直接利用電能、聲能、332．工藝影響因素電火花加工中，影響加工精度的因素有放電間隙的大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩(wěn)定性等。放電間隙在加工過(guò)程中實(shí)際上是變化的，粗加工時(shí)放電間隙可達(dá)0.5mm以上，而精加工時(shí)一般只有0.01mm。電火花加工中，影響表面粗糙度的因素主要有以下幾種：①脈沖能量。脈沖能量越大，加工速度越高，加工表面越粗糙。②工件材料硬度及熔點(diǎn)。材料越硬、熔點(diǎn)越高，加工表面越光滑。③工具電極的表面質(zhì)量。電極的表面粗糙度越大，加工表面越粗糙。2．工藝影響因素343．特點(diǎn)及應(yīng)用電火花成形加工具有以下特點(diǎn)：①可以加工任何能夠?qū)щ姷挠?、脆、軟和高熔點(diǎn)的材料。②每次放電時(shí)間極短，工件不受熱影響，因而加工出的工件精度高、表面質(zhì)量好。③加工時(shí)無(wú)切削力作用，適用于加工小孔、薄壁、窄槽以及形狀復(fù)雜的型孔。④容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。電火花成形加工可以加工各種復(fù)雜型腔及各類型孔（如圓孔、方孔、多邊形孔等）、小孔等，如圖9-3所示。電火花線切割加工具有以下特點(diǎn)：①能夠加工傳統(tǒng)加工方法難以加工的、形狀復(fù)雜的工件。②電極絲不與工件直接接觸，相互作用力很小，工件基本不會(huì)發(fā)生變形。③具有較高的加工精度，尺寸精度可以達(dá)到0.01mm左右，表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6μm。④可以加工任何導(dǎo)電的固體材料，包括稀有金屬和貴重金屬。電火花線切割主要適用于單件小批量的形狀復(fù)雜零件及試制品的加工，如各種沖裁模、精密型孔、樣板、成形刀具等。3．特點(diǎn)及應(yīng)用351．基本原理電解加工是利用金屬材料在電解液中發(fā)生陽(yáng)極溶解而將工件加工成形的加工方法，其具體原理如圖9-4所示。（二）電解加工2．工藝影響因素影響電解加工的主要工藝參數(shù)有以下幾種：①電參數(shù)。包括電壓大小、電流密度等。電流密度越大，生產(chǎn)效率越高，但電流密度增加時(shí)，電壓也隨之增大，故應(yīng)以不擊穿加工間隙、引起火花放電、造成局部短路為宜。②電解液參數(shù)。包括電解液的成分、壓力、流速、流向、溫度、濃度等。③主軸進(jìn)給參數(shù)。包括工具進(jìn)給速度、加工間隙等。其中，加工間隙越小，電流密度越大，蝕除速度也越高；但間隙過(guò)小時(shí)容易引起火花放電或產(chǎn)生局部短路，反而使生產(chǎn)效率下降。1．基本原理（二）電解加工2．工藝影響因素363．特點(diǎn)及應(yīng)用電解加工具有以下特點(diǎn)：①加工范圍廣，加工的材料不受硬度和強(qiáng)度以及復(fù)雜形狀的限制，能加工高硬度、高脆性、高韌性的金屬材料，如硬質(zhì)合金，耐熱合金、淬火鋼等，而且可以加工出具有復(fù)雜形狀的零件，如葉片、復(fù)雜模具等。②加工表面質(zhì)量好，工件的表面粗糙度Ra值可達(dá)～0.25μm，而且不會(huì)產(chǎn)生毛刺。③加工過(guò)程中沒(méi)有切削力作用，因而工件不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。④電解過(guò)程對(duì)機(jī)床有腐蝕作用，需要采取防腐措施，同時(shí)電解廢液難以處理，容易造成環(huán)境污染。電解加工主要用于加工各種形狀復(fù)雜的高硬度、高脆性及高韌性金屬材質(zhì)的零件，如硬質(zhì)合金葉片、復(fù)雜合金模具等。（三）超聲波加工1．加工原理超聲波加工是利用工具發(fā)生的超聲頻振動(dòng)帶動(dòng)工作液中的懸浮磨粒對(duì)工件表面進(jìn)行沖擊和拋磨，從而獲得工件所需的形狀和尺寸的加工方法。超聲波加工的原理如圖9-5所示。3．特點(diǎn)及應(yīng)用（三）超聲波加工1．加工原理372．工藝影響因素影響超聲波加工的工藝參數(shù)主要有工具的振幅及頻率、工具對(duì)工件的送進(jìn)壓力、工件材料的脆性及工具的硬度、工作液的黏度及工作液中磨料的硬度。3．加工特點(diǎn)及應(yīng)用超聲波加工具有以下特點(diǎn)：①適合加工各種高脆高硬的非導(dǎo)電材料，如玻璃、陶瓷、石英等。導(dǎo)電的金屬材料也可以加工，但加工效率比較低。②不需要復(fù)雜的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所用機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作比較方便。③切削力很小，加工過(guò)程中工件不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。超聲波加工適用于加工帶有薄壁、型孔及窄縫等脆硬材料的工件。（四）激光加工1．加工原理激光加工是利用能量密度極高的激光束照射工件表面待加工部位，依靠產(chǎn)生的瞬間高溫熔化該區(qū)域的部分金屬，在強(qiáng)大沖擊波的作用下，將熔融物高速噴射出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的打孔、切割、焊接等加工的特種加工方法。激光加工的原理如圖9-6所示。2．工藝影響因素（四）激光加工1．加工原理382．工藝影響因素影響激光加工的工藝因素主要有激光的輸出功率及照射時(shí)間、激光束的焦距及發(fā)射角、焦點(diǎn)與工件的位置等。3．加工特點(diǎn)及應(yīng)用激光加工具有以下特點(diǎn)：①適用材料廣，能加工幾乎任何固體材料，如鋼鐵、硬質(zhì)合金、陶瓷和金剛石等。②加工精度高，激光打孔的最小直徑可達(dá)0.001mm，可用于精密細(xì)微加工。③可進(jìn)行非接觸加工，工件不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和機(jī)械變形，并且能夠隔著透明物質(zhì)對(duì)工件進(jìn)行加工。④加工速度快，生產(chǎn)效率高。二、快速成形技術(shù)快速成形技術(shù)（RPM）是綜合利用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料技術(shù)、機(jī)械工程、電子工程及激光加工技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)從零件設(shè)計(jì)到三維實(shí)體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)。2．工藝影響因素二、快速成形技術(shù)快速成形技術(shù)（RPM）是綜合39（一）快速成形技術(shù)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的成形方法相比，快速成形技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：①材料適用性廣，各種金屬和材料均可使用。②原型的復(fù)制性、互換性高。③制造工藝與制造原型的幾何形狀無(wú)關(guān)，在加工復(fù)雜曲面時(shí)優(yōu)勢(shì)更明顯。④加工周期短，技術(shù)高度集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。（二）快速成形技術(shù)的基本原理快速成形技術(shù)的原理如圖9-7所示。首先利用CAD軟件建立零件的三維實(shí)體模型數(shù)據(jù)；然后根據(jù)工藝要求，按一定的規(guī)則將其按某一厚度進(jìn)行分層，得到一系列的二維平面信息；再利用計(jì)算機(jī)對(duì)分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，加入合適的加工參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)控代碼；最后數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式，連續(xù)有序地加工出每個(gè)層片，并使它們自動(dòng)粘成復(fù)雜的三維實(shí)體。（一）快速成形技術(shù)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的成形方法相比，快速成形技術(shù)主40（三）快速成形工藝方法1．光固化成形（SLA）光固化成形工藝也稱立體光刻、立體印刷，其工藝過(guò)程如圖9-8所示。2．分層實(shí)體制造（LOM）分層實(shí)體制造又稱疊層實(shí)體制造，它的工藝原理是根據(jù)零件分層幾何信息切割箔材和紙等，然后將所得的層片黏結(jié)成三維實(shí)體，如圖9-9所示。3．選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）選區(qū)激光燒結(jié)工藝常用的材料為金屬、陶瓷、ABS塑料等，它的工藝原理如圖9-10所示。4．熔融沉積成形（FDM）熔融沉積成形工藝又稱熔絲沉積制造，它不需要使用激光器加工，原理如圖9-11所示。（三）快速成形工藝方法1．光固化成形（SLA）41上網(wǎng)或查閱相關(guān)書(shū)籍，了解快速成形工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)，說(shuō)說(shuō)各種快速成形工藝方法在汽車(chē)制造中有哪些應(yīng)用。三、高速加工高速加工技術(shù)是指采用超硬的刀具或磨具，并依靠各種高精度、高自動(dòng)化、高柔性的制造設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行高速切削，可大大提高生產(chǎn)效率并保證加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術(shù)。目前尚未統(tǒng)一對(duì)高速切削速度范圍的認(rèn)識(shí)，通常將切削速度高出常規(guī)速度5～10倍以上的切削加工稱為高速切削。上網(wǎng)或查閱相關(guān)書(shū)籍，了解快速成形工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)，說(shuō)說(shuō)各種快速42（一）高速切削理論基礎(chǔ)1931年，德國(guó)切削物理學(xué)家薩洛蒙通過(guò)一系列的高速切削試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨切削速度的增大而增大，但當(dāng)切削速度超過(guò)某一數(shù)值后，切削溫度會(huì)隨切削速度的增大而降低。受該理論的啟發(fā)，后來(lái)的研究者發(fā)現(xiàn)，在高速切削條件下，切屑的形成過(guò)程和普通切削不同。隨著切削速度的提高，塑性材料的切屑形態(tài)將從帶狀、片狀到碎屑不斷演變，單位切削力初期呈上升趨勢(shì)，之后急劇下降。這為高速切削的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。（二）高速加工的特點(diǎn)及應(yīng)用高速切削中，切除被加工材料所消耗的能量、切削力、工件表面溫度、刀具和磨具磨損、加工表面質(zhì)量等明顯優(yōu)于傳統(tǒng)切削速度下的指標(biāo)，而加工效率則大大高于傳統(tǒng)切削速度下的加工效率。因此，與常規(guī)切削加工相比，高速切削加工在提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，減少熱變形和切削力及實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量加工等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。高速加工技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)、航空航天、模具工具工業(yè)、難加工材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。（三）高速加工機(jī)床與設(shè)備為滿足高速切削的需要，高速加工機(jī)床具有高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給、高效和高定位精度等特點(diǎn)。關(guān)鍵設(shè)備主要包括主軸單元、進(jìn)給系統(tǒng)及刀具等。1．高速主軸單元主軸單元是高速加工機(jī)床最關(guān)鍵的基礎(chǔ)部件，高速主軸單元的設(shè)計(jì)是高速加工最關(guān)鍵的技術(shù)領(lǐng)域之一。主軸轉(zhuǎn)速至少達(dá)到

。（一）高速切削理論基礎(chǔ)1931年，德國(guó)切削物理學(xué)家薩洛蒙通過(guò)432．高速進(jìn)給系統(tǒng)高速進(jìn)給系統(tǒng)是高速加工機(jī)床的重要組成部分，是維持高速切削中刀具正常工作的必要條件。高速切削中，在提高主軸轉(zhuǎn)速的同時(shí)還必須提高進(jìn)給速度，并要求進(jìn)給運(yùn)動(dòng)能瞬時(shí)達(dá)到高速和瞬時(shí)停止。目前，國(guó)內(nèi)外各機(jī)床專家和機(jī)床廠家均認(rèn)為直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)是新一代機(jī)床的基本傳動(dòng)形式。它具有運(yùn)動(dòng)速度高、控制特性好、加速度高、起動(dòng)推力大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合高速切削加工對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求。3．高速加工刀具刀具是切削加工工藝系統(tǒng)中的重要因素之一。切削刀具的基本要求是：高硬度、高耐磨性、足夠的強(qiáng)度和韌性、高耐熱性、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性等。作為高速切削所用刀具的材料，除滿足以上基本要求外，還對(duì)工作可靠性、耐熱性和抗熱沖擊性、高溫力學(xué)性能、對(duì)新型材料的適應(yīng)性等方面有更高的要求。目前，適合高速切削加工的刀具主要有涂層刀具、金屬陶瓷刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金剛石刀具等。四、超精密加工超精密加工是指加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到極高精度的加工技術(shù)。它綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的新成果及現(xiàn)代電子技術(shù)、測(cè)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)中先進(jìn)的控制、測(cè)試手段等，包含了所有能使零件的形狀、尺寸精度達(dá)到微米和亞微米級(jí)的加工方法。2．高速進(jìn)給系統(tǒng)四、超精密加工超精密加工是指加工精度和表面質(zhì)44（一）超精密加工范疇目前，超精密加工主要包括以下三個(gè)領(lǐng)域：超精密切削：如超精密金剛石刀具切削，可加工各種鏡面，已成功解決高精度陀螺儀、激光反射鏡和某些大型反射鏡的加工。超精密磨削：成功應(yīng)用于大規(guī)模集成電路基片和高精度硬磁盤(pán)的加工。精密特種加工：如電子束、離子束加工，加工出的超大規(guī)模集成電路線寬達(dá)0.1μm。（二）超精密加工技術(shù)的機(jī)床與設(shè)備超精密切削加工的精度和表面質(zhì)量是由所使用的超精密機(jī)床設(shè)備、刀具、切削加工工藝、計(jì)量和誤差補(bǔ)償技術(shù)等多種因素共同決定。

1．精密主軸部件超精密機(jī)床是實(shí)現(xiàn)超精密切削加工的基礎(chǔ)，具有高精度、高剛度、高穩(wěn)定性、高抗振性等特點(diǎn)。為滿足上述要求，超精密機(jī)床對(duì)精密主軸部件要求很高。它應(yīng)具有以下特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高、回轉(zhuǎn)精度高、穩(wěn)定性高、振動(dòng)小、發(fā)熱少、維護(hù)保養(yǎng)方便等。其中，主軸中最關(guān)鍵的部件是軸承。常用的高速軸承有液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承等。2．超精密加工刀具超精密切削加工中常用刀具為金剛石刀具，其刃磨后的刃口半徑關(guān)系到切削變形和最小切削厚度，并直接影響表面加工質(zhì)量。（一）超精密加工范疇目前，超精密加工主要包括以下三個(gè)領(lǐng)域：（45第三節(jié)自動(dòng)化加工技術(shù)一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字化信息技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用而形成的新技術(shù)，具有知識(shí)密集、學(xué)科交叉、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。它包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP）等技術(shù)。（一）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAM）是指利用電子計(jì)算機(jī)處理設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)字、符號(hào)和圖形等數(shù)據(jù)，完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作。機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可大致分成概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、文檔設(shè)計(jì)等四個(gè)階段。計(jì)算機(jī)在四個(gè)階段中都能不同程度地參與進(jìn)來(lái)，如圖9-12所示第三節(jié)自動(dòng)化加工技術(shù)一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)46（二）計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品制造的總稱，可分為狹義CAM和廣義CAM。其中，狹義CAM是指計(jì)算機(jī)在制造過(guò)程中某個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，通常是指計(jì)算機(jī)輔助加工，即數(shù)控加工。它的輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出信息是刀具加工時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡和數(shù)控程序。廣義CAM是指計(jì)算機(jī)輔助完成從原材料準(zhǔn)備到產(chǎn)品裝配的全過(guò)程，包括工裝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工程序、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、制造過(guò)程控制、質(zhì)量檢測(cè)與分析等內(nèi)容。（三）計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的目的是為了加工制造，而工藝設(shè)計(jì)是為產(chǎn)品的加工制造提供指導(dǎo)性的文件。因此，為了實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的連接，讓計(jì)算機(jī)參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的中間環(huán)節(jié)，人們開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP）。工藝過(guò)程設(shè)計(jì)主要是在分析和處理大量信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇（加工方法、機(jī)床、刀具、加工順序等）、計(jì)算（加工余量、工序尺寸、切削參數(shù)、工時(shí)定額等）、繪圖（工序圖）以及編制文件等工作。計(jì)算機(jī)能有效地管理大量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的計(jì)算和各種形式的比較、選擇，而且能夠自動(dòng)繪圖和編制表格文件。這些功能恰恰能適應(yīng)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的需要。CAPP是解決傳統(tǒng)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的最佳途徑。它不僅能實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，還能把經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)過(guò)的工藝設(shè)計(jì)原則與方法轉(zhuǎn)換成工藝設(shè)計(jì)的模型，將長(zhǎng)期從事工藝設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)傳授給初次參加工作的新人，從而編制出最優(yōu)的制造方案。（二）計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)47二、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（一）工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的種類很多，雖然它們的外形、結(jié)構(gòu)和功能各不同相同，但工業(yè)機(jī)器人一般包含以下四個(gè)部分：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)，如圖9-13所示。1．執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有和人手臂相似的功能，可以在空間抓放物體或執(zhí)行其他操作。2．控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的大腦，支配機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，同控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定要求動(dòng)作。3．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的心臟，它將控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作提供動(dòng)力。4．檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的眼睛，它負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并隨時(shí)將它它們反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，再通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。二、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（一）工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的種類很多48（二）工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)隨著科技的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人的研制和應(yīng)用也有了飛速發(fā)展，各種工業(yè)機(jī)器人一般都具有的特點(diǎn)：①可編程。②擬人化。③通用性。④機(jī)電一體化。（三）工業(yè)機(jī)器人的類型及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人種類繁多，按信息輸入方式的不同可分為人操作機(jī)械手、固定程序機(jī)器人、可編程序機(jī)器人、程序控制機(jī)器人、示教機(jī)器人、智能機(jī)器人等；按作業(yè)任務(wù)的不用可分為搬運(yùn)機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、裝配機(jī)器人等。工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)的沖壓、裝焊、涂裝、總裝四大生產(chǎn)工藝過(guò)程中都有廣泛的應(yīng)用。其中，應(yīng)用最廣泛的是焊接機(jī)器人（參見(jiàn)圖9-14）和噴涂機(jī)器人（參見(jiàn)圖9-15）。參觀汽車(chē)制造工廠或上網(wǎng)查找資料，說(shuō)說(shuō)在汽車(chē)制造過(guò)程中還應(yīng)用了哪些工業(yè)機(jī)器人？（二）工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)隨著科技的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人的研制和49三、柔性制造系統(tǒng)（一）柔性制造系統(tǒng)的概念柔性制造系統(tǒng)（FMS）是以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床設(shè)備為基礎(chǔ)和由物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)連接而成、能形成沒(méi)有固定加工順序和節(jié)拍的自動(dòng)加工制造系統(tǒng)。它具有高柔性、高效率、高自動(dòng)化、高經(jīng)濟(jì)效益等特點(diǎn)。（二）FMS系統(tǒng)的組成柔性制造系統(tǒng)通常由三部分組成，即多工位數(shù)控加工系統(tǒng)、自動(dòng)化物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)信息控制系統(tǒng)，如圖9-16所示。三、柔性制造系統(tǒng)（一）柔性制造系統(tǒng)的概念柔性制造系統(tǒng)（FMS50（三）FMS的類型及應(yīng)用根據(jù)生產(chǎn)制造規(guī)模的不同，F(xiàn)MS系統(tǒng)一般可分為柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、柔性制造生產(chǎn)線和無(wú)人化工廠等類型。1．柔性制造單元（FMC）柔性制造單元（FMC）一般由1至3臺(tái)具有零件緩沖區(qū)、刀具換刀及托板自動(dòng)更換裝置的數(shù)控機(jī)床或加工中心組成。2．柔性制造系統(tǒng)（FMS）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（一般為4臺(tái)以上），各機(jī)床之間采用物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)連接，工件被裝夾在隨行夾具和托盤(pán)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)的機(jī)床可以完全按照工件加工順序而排列成生產(chǎn)線的形式，即柔性生產(chǎn)線（FML）。4．無(wú)人化自動(dòng)工廠在一定數(shù)量的柔性制造生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，用高級(jí)計(jì)算機(jī)把它們連接起來(lái)，對(duì)全部生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)度和管理，加上立體倉(cāng)庫(kù)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(wú)人化工廠。（三）FMS的類型及應(yīng)用根據(jù)生產(chǎn)制造規(guī)模的不同，F(xiàn)MS系統(tǒng)一51第四節(jié)先進(jìn)制造生產(chǎn)模式一、敏捷制造1991年，美國(guó)里海（Lehigh）大學(xué)的亞柯卡（Iacocca）研究所在美國(guó)國(guó)防制造技術(shù)計(jì)劃秘書(shū)辦公室的資助下，對(duì)未來(lái)制造技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了深入研究。歷時(shí)半年，該研究所提交了一份名為《21世界制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》的研究報(bào)告。該報(bào)告中提出了兩個(gè)重要論斷：①影響企業(yè)生存、發(fā)展的主要原因是競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境變化過(guò)快，企業(yè)自身調(diào)整與適應(yīng)度速度不夠。②通過(guò)對(duì)現(xiàn)有大規(guī)模生產(chǎn)模式與系統(tǒng)的逐步改進(jìn)，無(wú)法重振美國(guó)制造業(yè)。據(jù)此，該報(bào)告提出了一種提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的全新制造組織模式——敏捷制造。其基本思想是通過(guò)集成動(dòng)態(tài)靈活的虛擬組織機(jī)構(gòu)、先進(jìn)的柔性制造技術(shù)和高素質(zhì)的人才，使企業(yè)快速適應(yīng)并響應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。（一）敏捷制造提出的背景（二）敏捷制造的概念有關(guān)研究組織對(duì)敏捷制造進(jìn)行了如下定義：“敏捷制造是在不可預(yù)測(cè)的不斷變化的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)中客戶對(duì)產(chǎn)品與服務(wù)的需求，從