先進(jìn)制造技術(shù)張旭超制作

指導(dǎo)老師：邢志剛先進(jìn)制造技術(shù)2023/1/121先進(jìn)制造技術(shù)與自動(dòng)化2023/1/122主要內(nèi)容先進(jìn)制造技術(shù)概述數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心工業(yè)機(jī)器人先進(jìn)制造系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化技術(shù)2023/1/123一、先進(jìn)制造技術(shù)概述制造業(yè)的主要任務(wù)是制造人類(lèi)社會(huì)所需的一切產(chǎn)品，工業(yè)化國(guó)家約70％～80％的物質(zhì)財(cái)富來(lái)自制造業(yè)?！跋冗M(jìn)制造技術(shù)”是取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱(chēng)。從本質(zhì)上看，可以說(shuō)：傳統(tǒng)制造技術(shù)+信息技術(shù)+自動(dòng)化技術(shù)+現(xiàn)代管理技術(shù)=先進(jìn)制造技術(shù)。2023/1/124先進(jìn)制造的特點(diǎn)和內(nèi)容現(xiàn)代制造業(yè)的特點(diǎn)是：

①個(gè)性化、小批量生產(chǎn)；

②知識(shí)技術(shù)產(chǎn)品的周期越來(lái)越短；

③產(chǎn)品價(jià)格與其知識(shí)含量密切相關(guān)；

④對(duì)產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量、服務(wù)要求越來(lái)越高；

⑤全球競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。先進(jìn)制造技術(shù)包括數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、新型材料、機(jī)器人、微型機(jī)械、納米技術(shù)、CAD／CAM、精益生產(chǎn)、柔性制造系統(tǒng)、虛擬裝配和網(wǎng)絡(luò)化制造、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等內(nèi)容。2023/1/125數(shù)控加工生產(chǎn)線2023/1/126一種柔性制造系統(tǒng)2023/1/127制造自動(dòng)化的歷史和發(fā)展第一階段：剛性自動(dòng)化，包括單機(jī)自動(dòng)化和剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線。第二階段：數(shù)控加工，包括數(shù)控和計(jì)算機(jī)數(shù)控。第三階段：柔性制造，特征是強(qiáng)調(diào)對(duì)市場(chǎng)需求的適應(yīng)性、柔性和高效率。第四階段：計(jì)算機(jī)集成制造，特征是強(qiáng)調(diào)制造全過(guò)程的系統(tǒng)性和集成性。第五階段：新的制造自動(dòng)化模式，如智能制造、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、全球制造、綠色制造等。2023/1/128二、數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心是微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量等技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它根據(jù)機(jī)械加工的工藝要求，使用計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)加工過(guò)程進(jìn)行信息處理與控制、較好地解決了復(fù)雜、精密、多品種、小批量機(jī)械零件加工問(wèn)題，屬于靈活、通用、高效的自動(dòng)化裝置也是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、柔性化的核心設(shè)備。2023/1/129數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的基本構(gòu)成及特點(diǎn)加工程序輸入裝置數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床伺服系統(tǒng)輔助控制裝置檢測(cè)裝置與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床不僅適應(yīng)性強(qiáng)、加工效率高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定，而且可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)和復(fù)雜形狀零件的加工，是實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效方式。2023/1/1210計(jì)算機(jī)數(shù)控系系統(tǒng)示意圖2022/12/3111數(shù)控車(chē)床2022/12/3112數(shù)控磨床2022/12/3113數(shù)控加工中心心是在普通數(shù)控控機(jī)床的基礎(chǔ)礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)來(lái)的，主要是是增加了刀具具庫(kù)、自動(dòng)換換刀裝置和移移動(dòng)工作臺(tái)等等，因而可以以在一臺(tái)機(jī)器器上完成多臺(tái)臺(tái)機(jī)床才能完完成的工作，，包括銑、削削、鉆、刨、、鏜、攻羅紋紋等多種加工工工序。2022/12/3114數(shù)控加工中心心2022/12/3115三、工業(yè)機(jī)器器人由操作機(jī)（機(jī)機(jī)械本體）、、控制器、伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)和檢測(cè)傳感感裝置構(gòu)成，，是一種仿人人操作、自動(dòng)動(dòng)控制、可重重復(fù)編程、能能在三維空間間完成各種作作業(yè)。作業(yè)方式包括括鉆孔、切削削、裝配、焊焊接、噴漆、、打磨、拋光光、清洗、材材料搬運(yùn)、機(jī)機(jī)具裝卸等，，幾乎無(wú)所不不能，特別適適合于多品種種變批量的柔柔性生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)器人發(fā)發(fā)展很快，未未來(lái)的工廠將將是由計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的的包含多個(gè)機(jī)機(jī)器人智能加加工單元的分分布式自主制制造系統(tǒng)，制制造自動(dòng)化的的整體水平將將顯著提高。。2022/12/3116生產(chǎn)汽汽車(chē)的的機(jī)器器人自自動(dòng)焊焊接生生產(chǎn)線線2022/12/3117四、先先進(jìn)制制造系系統(tǒng)的的綜合合自動(dòng)動(dòng)化技技術(shù)制造系系統(tǒng)包包含物物料流流、信信息流流和能能量流流，制制造系系統(tǒng)綜綜合自自動(dòng)化化的任任務(wù)就就是對(duì)對(duì)它們們實(shí)行行有效效的綜綜合管管理和和控制制，確確保生生產(chǎn)系系統(tǒng)在在最佳佳狀態(tài)態(tài)下運(yùn)運(yùn)行，，并獲獲得盡盡可能能高的的效益益。綜合自自動(dòng)化化技術(shù)術(shù)的常常見(jiàn)形形式有有柔性性制造造系統(tǒng)統(tǒng)、集集散控控制系系統(tǒng)、、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)總線線控制制系統(tǒng)統(tǒng)、計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)等，，代表表了先先進(jìn)制制造系系統(tǒng)的的發(fā)展展方向向。2022/12/31181.集集散散控制制系統(tǒng)統(tǒng)（分分布式式控制制系統(tǒng)統(tǒng)）集散控控制系系統(tǒng)是是以實(shí)實(shí)現(xiàn)分分散控控制為為主要要目標(biāo)標(biāo)的，，英文文名稱(chēng)稱(chēng)為““DistributedControlSystem，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱(chēng)DCS””，直直譯就就是““分分布式式控制制系統(tǒng)統(tǒng)”。。翻譯譯為““集散散控制制系統(tǒng)統(tǒng)”更更能體體現(xiàn)其其特點(diǎn)點(diǎn)，指指“管管理功功能集集中””，““控制制功能能分散散”。。第一套套DCS產(chǎn)產(chǎn)品是是美國(guó)國(guó)Honeywell公公司l975年年推出出的，，現(xiàn)在在DCS已已成為為工業(yè)業(yè)過(guò)程程自動(dòng)動(dòng)化領(lǐng)領(lǐng)域的的主要要設(shè)備備，廣廣泛應(yīng)應(yīng)用于于石油油、化化工、、電力力、冶冶金和和造紙紙等工工業(yè)領(lǐng)領(lǐng)域。。2022/12/3119DCS的三三級(jí)體體系結(jié)結(jié)構(gòu)PLC2022/12/31202.現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)總線控制制系統(tǒng)（FCS）FieldbusControlSystem大量采用微微處理器以以及智能傳傳感器的發(fā)發(fā)展導(dǎo)致用用數(shù)字信號(hào)號(hào)取代傳統(tǒng)統(tǒng)儀表的4～20mA（DC）模擬擬信號(hào)，并并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)總線連接接控制系統(tǒng)統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀儀表，組成成現(xiàn)場(chǎng)總線線控制系統(tǒng)統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線不不僅僅是用用數(shù)字儀表表代替模擬擬儀表，它它是新一代代全數(shù)字化化、全分散散、全開(kāi)放放的底層控控制網(wǎng)絡(luò)，，是計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)、通通信技術(shù)和和測(cè)控技術(shù)術(shù)的綜合集集成，它將將自動(dòng)控制制系統(tǒng)和設(shè)設(shè)備帶進(jìn)了了信息網(wǎng)絡(luò)絡(luò)之中，為為實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)信息集成成和企業(yè)綜綜合自動(dòng)化化提供了堅(jiān)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)礎(chǔ)。2022/12/3121現(xiàn)場(chǎng)總線控控制系統(tǒng)的的構(gòu)成例2022/12/3122現(xiàn)場(chǎng)總線控控制系統(tǒng)的的構(gòu)成例2022/12/3123現(xiàn)場(chǎng)總線控控制系統(tǒng)的的主要優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)把數(shù)字化通通信延伸到到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)，可方便便地獲取變變送器、執(zhí)執(zhí)行器、監(jiān)監(jiān)控裝置等等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備備的運(yùn)行狀狀態(tài)和故障障信息；結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單單，一條通通信線纜上上可掛接多多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)設(shè)備，大量量節(jié)省連接接電纜和A/D、D/A等I/O組件件；具有良好的的互操作性性、互用性性和開(kāi)放性性；功能模塊較較DCS更更為分散化化，可靠性性更高；便于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的的智能化，，數(shù)字化的的現(xiàn)場(chǎng)儀表表可以對(duì)各各種數(shù)據(jù)和和參數(shù)進(jìn)行行濾波、變變換、補(bǔ)償償、運(yùn)算等等智能化處處理，并可可實(shí)現(xiàn)自學(xué)學(xué)習(xí)、自診診斷、自調(diào)調(diào)整等多種種功能。2022/12/31243.計(jì)算算機(jī)集成制制造系統(tǒng)（（CIMS）ComputerIntegratedManufacturingSystemCIMS是是計(jì)算機(jī)化化、信息化化、智能化化、集成優(yōu)優(yōu)化的現(xiàn)代代制造系統(tǒng)統(tǒng)，集成內(nèi)內(nèi)容包括功功能集成、、組織集成成、信息集集成、過(guò)程程集成等。。CIMS具具有生產(chǎn)率率高、生產(chǎn)產(chǎn)周期短、、可實(shí)現(xiàn)多多品種小批批量生產(chǎn)等等一系列優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。CIMS一一般包含四四個(gè)功能子子系統(tǒng)（管管理信息系系統(tǒng)、產(chǎn)品品設(shè)計(jì)自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)、、制造自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)、、質(zhì)量保證證系統(tǒng)）和和兩個(gè)支撐撐子系統(tǒng)（（計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和和數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)）。2022/12/3125CIMS的的構(gòu)成計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)

和數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)信息管理子系統(tǒng)質(zhì)量保證子系統(tǒng)制造自動(dòng)化

子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化

子系統(tǒng)市場(chǎng)信息原材料銷(xiāo)售服務(wù)信息技術(shù)信息產(chǎn)品2022/12/3126CIMS四個(gè)功功能子系系統(tǒng)的作作用和組組成信息管理理子系統(tǒng)統(tǒng)的功能能包括市市場(chǎng)分析析和預(yù)測(cè)測(cè)、經(jīng)營(yíng)營(yíng)決策、、各級(jí)生生產(chǎn)計(jì)劃劃、生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)準(zhǔn)備、銷(xiāo)銷(xiāo)售、供供應(yīng)、財(cái)財(cái)務(wù)、成成本、設(shè)設(shè)備和人人力資源源管理；；產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)自動(dòng)化化子系統(tǒng)統(tǒng)通過(guò)計(jì)計(jì)算機(jī)來(lái)來(lái)輔助產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)、制造造準(zhǔn)備以以及產(chǎn)品品測(cè)試；；制造自動(dòng)動(dòng)化子系系統(tǒng)由數(shù)數(shù)控機(jī)床床、加工工中心、、清洗機(jī)機(jī)、測(cè)量量機(jī)、運(yùn)運(yùn)輸小車(chē)車(chē)、立體體倉(cāng)庫(kù)和和多級(jí)分分布式控控制計(jì)算算機(jī)等設(shè)設(shè)備及相相應(yīng)的支支持軟件件組成，，完成對(duì)對(duì)零件的的加工作作業(yè)、調(diào)調(diào)度以及及制造任任務(wù)；質(zhì)量保證證子系統(tǒng)統(tǒng)的功能能包括質(zhì)質(zhì)量決策策、質(zhì)量量檢測(cè)、、產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)采集集、質(zhì)量量評(píng)介、、生產(chǎn)加加工過(guò)程程中的質(zhì)質(zhì)量控制制與跟蹤蹤，保證證從產(chǎn)品品設(shè)計(jì)、、產(chǎn)品制制造、產(chǎn)產(chǎn)品檢測(cè)測(cè)到售后后服務(wù)全全過(guò)程的的質(zhì)量。。2022/12/3127CIMS兩個(gè)輔輔助子系系統(tǒng)的作作用和組組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)子系系統(tǒng)也就就是企業(yè)業(yè)內(nèi)部局局域網(wǎng)，，是支持持CIMS各子子系統(tǒng)的的開(kāi)放型型網(wǎng)絡(luò)通通信系統(tǒng)統(tǒng)，采用用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)協(xié)議可以以實(shí)現(xiàn)異異機(jī)互聯(lián)聯(lián)、異構(gòu)構(gòu)局域網(wǎng)網(wǎng)和多種種網(wǎng)絡(luò)的的互聯(lián)，，可以滿(mǎn)滿(mǎn)足不同同子系統(tǒng)統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服務(wù)提提出的需需求，支支持資源源共享、、分布處處理、分分布數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)和實(shí)實(shí)時(shí)控制制；數(shù)據(jù)庫(kù)子子系統(tǒng)則則支持CIMS各子系系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)共享享和信息息集成，，它覆蓋蓋了企業(yè)業(yè)的全部部數(shù)據(jù)信信息；數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)在邏邏輯上，，數(shù)據(jù)和和信息是是統(tǒng)一的的；而在在物理上上，是分分布式的的數(shù)據(jù)管管理系統(tǒng)統(tǒng)。2022/12/3128我國(guó)用于于飛機(jī)制制造的CIMS2022/12/3129自動(dòng)化立立體倉(cāng)庫(kù)庫(kù)2022/12/3130五、先進(jìn)進(jìn)制造技技術(shù)的發(fā)發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)總的發(fā)展展趨勢(shì)是是精密化化、敏捷捷化、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化、、虛擬化化、智能能化、綠綠色化、、集成化化、全球球化。制造精密密化上世紀(jì)初初精密加加工的誤誤差是10μm，至今今達(dá)0.001μm，，而且不不斷向超超精微細(xì)細(xì)領(lǐng)域擴(kuò)擴(kuò)展。制造敏捷捷化主要內(nèi)容容有：柔性．包包括機(jī)器器柔性、、工藝柔柔性、運(yùn)運(yùn)行柔性性、擴(kuò)展展柔性等等；重構(gòu)能力力．能實(shí)實(shí)現(xiàn)快速速重組重重構(gòu)，增增強(qiáng)對(duì)新新產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)的快快速響應(yīng)應(yīng)能力；；快速化的的集成制制造工藝藝。2022/12/3131制造網(wǎng)絡(luò)化主要包括：制造環(huán)境內(nèi)部部的網(wǎng)絡(luò)化，，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)過(guò)程的綜合集集成；制造環(huán)境與整整個(gè)制造企業(yè)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化，，實(shí)現(xiàn)制造環(huán)環(huán)境與企業(yè)中中工程設(shè)計(jì)、、管理信息系系統(tǒng)等各子系系統(tǒng)的集成；；企業(yè)與企業(yè)間間的網(wǎng)絡(luò)化，，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間間的資源共享享、組合與優(yōu)優(yōu)化利用；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)實(shí)現(xiàn)異地制造造。制造虛擬化主要指虛擬制制造，是以系系統(tǒng)建模和仿仿真技術(shù)為基基礎(chǔ)，由多學(xué)學(xué)科知識(shí)形成成的