先進制造技術5

2023年1月12日機械加工中的新技術

現(xiàn)代設計方法1

先進制造技術2

設備故障診斷技術312023年1月12日14253概論數(shù)控技術與數(shù)控機床柔性制造系統(tǒng)計算機輔助設計與制造計算機集成制造系統(tǒng)先進制造技術22023年1月12日先進制造技術產生背景各國先進制造技術的發(fā)展先進制造技術的特點先進制造技術的分類先進制造技術的研究領域概論32023年1月12日

主題化、個性化和多樣化，產品壽命周期縮短制造商之間既有激烈競爭，又有基于實力的合作。滿足已有和潛在顧客需求，主動適應市場，引導市場，是贏得競爭，獲取最大利潤的關鍵,

消費需求全球性產業(yè)結構調整快速響應市場321社會經(jīng)濟發(fā)展背景先進制造技術產生背景42023年1月12日制造技術在向宏觀(制造系統(tǒng))和微觀(超精密加工)兩個方向發(fā)展；現(xiàn)代制造業(yè)成為技術密集、知識密集型產業(yè)；信息成為制造業(yè)決定性因素；Intranet/Internet對制造業(yè)產生重大影響。科學技術發(fā)展背景先進制造技術產生背景52023年1月12日資源匱泛，污染嚴重環(huán)境問題不能以犧牲今后幾代人的利益為代價；由粗放經(jīng)營、掠奪式開發(fā)向集約型、可持續(xù)發(fā)展轉變。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略先進制造技術產生背景62023年1月12日美國各國先進制造技術的發(fā)展先進制造技術計劃：1994年預算14億美元，圍繞“智能制造系統(tǒng)”、“集成工具”、“基礎設施建設”三個重點領域開展研究；制造技術中心計劃：設立制造技術中心，建立技術擁有者與需要者之間的橋梁，展示新制造技術和裝備、組織培訓、幫助企業(yè)了解和選用最新技術和裝備。72023年1月12日1990年提出了智能制造計劃，由美國、歐共體、加拿大、澳大利亞等國參加，投資10億美元實施智能制造計劃；目的：使制造業(yè)在接受訂貨、開發(fā)、設計、生產、物流直至經(jīng)營管理的全過程中，做到生產設備自律化生產設備自律化。日本各國先進制造技術的發(fā)展82023年1月12日尤里卡計劃1988年用5億美元資助16個歐洲國家、600家公司的165個合作性高科技研究開發(fā)項目。歐洲信息技術研究發(fā)展戰(zhàn)略計劃在13個成員國向5500名研究人員提供了資助，明確設計原理、工廠自動化、生產過程管理三大課題。歐洲工業(yè)技術基礎研究計劃重點資助材料、制造加工、設計以及工廠系統(tǒng)運作方式等研究。各國先進制造技術的發(fā)展歐共體92023年1月12日先進制造技術是在傳統(tǒng)制造技術基礎上不斷吸收機械、電子、信息(計算機與通信、控制理論、人工智能等)、能源、材料以及現(xiàn)代管理技術等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力并取得理想經(jīng)濟效果的制造技術總稱。先進制造技術的定義先進制造技術的特點102022年12月31日日先進制造技術術的特點傳統(tǒng)制造技術先進制造技術系統(tǒng)性僅控制生產過程物質流和能量流能控制生產過程物質流、信息流和能量流廣泛性僅指將原材料變?yōu)槌善返募庸すに囏灤漠a品設計、加工制造到產品銷售的整個過程集成性學科專業(yè)單一、獨立，相互間界限分明專業(yè)和學科不斷滲透、交叉融合，其界限逐漸淡化甚至消失動態(tài)性不同時期、不同國家，其特點、重點、目標和內容不同實用性注重實踐效果，促進經(jīng)濟增長，提高綜合競爭力112022年12月31日日Addyourtitle現(xiàn)代設計技術術現(xiàn)代設計方法法、產品可信信性設計、設設計自動化技技術Addyourtitle先進制造工藝藝高效精密成形形技術、高效效高精度切削削加工工藝、、現(xiàn)代特種加工工工藝、現(xiàn)代代表面工程技技術Addyourtitle加工自動化技技術數(shù)控技術、工工業(yè)機器人技技術、柔性制制造技術Addyourtitle現(xiàn)代生產管理理技術MRPII（制造資源規(guī)規(guī)劃）\ERP（企業(yè)資源管管理）\PDM\JIMAddyourtitle先進制造生產產模式CIM（計算機集成成制造）、CE（并行工程））、AM（敏捷制造））、IM（智能制造））、LP（精良生產））先進制造技術術的分類122022年12月31日日1.現(xiàn)代設計技術2.先進制造工藝技術3.自動化技術4.系統(tǒng)管理技術先進制造技術術的研究領域域132022年年12月31日日現(xiàn)代設設計方方法產品可可信性性設計計設計自自動化化技術術模塊化化設計計、系系統(tǒng)化化設計計、價價值工工程、、模糊糊設計計、面面向對對象的的設計計、反反求工工程、、并行行設計計、綠綠色設設計、、工業(yè)業(yè)設計計。造型設設計、、工藝藝設計計、工工程圖圖生成成、有有限元元分析析、優(yōu)優(yōu)化設設計、、模擬擬仿真真虛擬擬設計計、工工程數(shù)數(shù)據(jù)庫庫?？煽啃孕栽O計計、安安全性性設計計、動動態(tài)分分析與與設計計、防防斷裂裂設計計、防防疲勞勞設計計、耐耐環(huán)境境設計計、健健壯設設計、、維修修設計計和維維修保保障設設計?！，F(xiàn)代設計技技術142022年年12月31日先進制造工工藝高效精密成成形技術快速成形和和制造技術術優(yōu)質低耗潔潔凈熱處理理技術04優(yōu)質高效焊焊接及切割割技術03精確高效塑塑性成形工工藝02精密潔凈鑄鑄造成形工工藝01152022年年12月31日高效高精度度切削加工工工藝精密和超精精密加工高速切削和和磨削復雜型面的的數(shù)控加工游離磨粒的的高效加工工1234先進制造工工藝162022年年12月31日現(xiàn)代特種加加工工藝電加工2超聲波加工工3水射流加工工4納米技術及及微細加工工5高能束加工工1先進制造工工藝172022年年12月31日070605表面強化處處理技術04節(jié)能表面涂涂裝技術03非晶態(tài)合金金技術02化學鍍層處處理01等離子化學學氣相沉積積技術激光表面熔熔復處理技技術熱噴涂技術術表面改性、、制膜和涂涂層技術先進制造工工藝182022年年12月31日數(shù)控裝置，，進給系統(tǒng)統(tǒng)和主軸系系統(tǒng)，數(shù)控控機床的程程序編制機器人操作作機，機器器人控制系系統(tǒng)，機器器人傳感器器，機器人人生產線總總體控制加工系統(tǒng)，，物流系統(tǒng)統(tǒng)，調度與與控制，故故陣診斷自動檢測測CAT，信號識識別系統(tǒng)統(tǒng)，數(shù)據(jù)據(jù)獲取，，數(shù)據(jù)處處理，特特征提取取、識別別過程監(jiān)視視控制系系統(tǒng)，在在線反饋饋質量控控制數(shù)控技術術工業(yè)機器器人技術術柔性制造造系統(tǒng)自動檢測測及信號識別別技術過程設備備工況監(jiān)測與與控制加工自動動化技術術192022年12月31日現(xiàn)代生產產管理技技術現(xiàn)代管理理信息系系統(tǒng)1物流系統(tǒng)統(tǒng)管理2工作流管管理3產品數(shù)據(jù)管理理4質量保障體系系5202022年12月31日日優(yōu)質、高效、、低耗清潔基礎制制造技術（基礎技技術）MRPIICADCAM數(shù)控技術機器人技術FMC清潔生產技術并行工程質量與可靠性技術系統(tǒng)管理技術集成技術CIMSIMSFMS新型產業(yè)及市市場需求帶動動（重大裝備、、高新技術產產業(yè)、社會協(xié)協(xié)調發(fā)展）系統(tǒng)工程及管理科學激光等新能源源的技術微電子及計算機應用技術新材料技術先進制造技術術的內涵、層層次及其技術術構成示意圖圖概論212022年12月31日日先進制造技術術概論1數(shù)控技術與數(shù)數(shù)控機床柔性制造系統(tǒng)統(tǒng)計算機輔助設計與制造4計算機集成制造系統(tǒng)523222022年12月31日日數(shù)控技術與數(shù)數(shù)控機床232022年12月31日日數(shù)控技術與數(shù)數(shù)控機床4數(shù)控技術發(fā)展展簡史1235數(shù)字控制與數(shù)數(shù)控技術定義義按工藝用途分分類數(shù)控加工的優(yōu)優(yōu)缺點數(shù)控技術的發(fā)發(fā)展動向242022年年12月31日1952年，Parsons公司和合作研制了了世界上第第一臺三座座標數(shù)控機機床。1955年，第一臺臺工業(yè)用數(shù)數(shù)控機床由由美國Bendix公司生產出出來。數(shù)控技術發(fā)發(fā)展簡史252022年年12月31日第一代：1955年NC系統(tǒng)以電子子管組成，，體積大，，功耗大。。第二代：1959年NC系統(tǒng)以晶體體管組成，，廣泛采用用印刷電路板。第三代：1965年NC系統(tǒng)采用小小規(guī)模集成成電路作為為硬件，其特點是體體積小，功功耗低，可可靠性進一一步提高。。數(shù)控技術發(fā)發(fā)展簡史262022年年12月31日第四代：1970年NC系統(tǒng)采用小小型計算機機取代專用用計算機，，其部分功能能由軟件實實現(xiàn)，它具具有價格低低，可靠性性高和功能能多等特點。第五代：1974年NC系統(tǒng)以微處處理器為核核心，不僅僅價格進一一步降低，體體積進一步步縮小，使使實現(xiàn)真正正意義上的的機電一體體化成為可能。。這一代又又可分為六六個發(fā)展階階段：數(shù)控技術發(fā)發(fā)展簡史272022年年12月31日1974年：系統(tǒng)以以位片微處處理器為核核心，有字字符顯示，，自診斷功功能。1979年：系統(tǒng)采采用CRT顯示，大容容量磁泡存存儲器，可可編程接口口和遙控接口等等。1981年：具有人人機對話、、動態(tài)圖形形顯示、實實時精度補補償功能。。1986年：數(shù)字伺伺服控制誕誕生，大慣慣量的交直直流電機進進入實用階階段。1988年：采用高高性能32位機為主機機的主從結結構系統(tǒng)。。1994年：基于PC的NC系統(tǒng)誕生，，使NC系統(tǒng)的研發(fā)發(fā)進入了開開放型、柔性化的新新時代，新新型NC系統(tǒng)的開發(fā)發(fā)周期日益益縮短。它它是數(shù)控技術術發(fā)展的又又一個里程程碑。數(shù)控技術發(fā)發(fā)展簡史282022年年12月31日數(shù)字控制與與數(shù)控技術術定義數(shù)字控制（NumericalControlNC）是一種借助助數(shù)字、字符或其它它符號對某某一工作過過程（如加加工、測量量、裝配等等）進行可可編程控制制的自動化化方法。數(shù)控技術（NumericalControlTechnology）采用數(shù)字控控制的方法法對某一工工作過程實實現(xiàn)自動控控制的技術術。292022年12月31日日數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。。計算機數(shù)控系系統(tǒng)（ComputerNumericalControlCNC）以計算機為核核心的數(shù)控系系統(tǒng)。數(shù)字控制與數(shù)數(shù)控技術定義義數(shù)控機床（NumericalControlMachineTools）是采用數(shù)字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。302022年12月31日日切削加工類成型加工類特種加工類其它類型數(shù)控鏜銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、、加工中心、數(shù)控齒輪加加工機床、FMC等數(shù)控折彎機、、數(shù)控彎管機機等數(shù)控線切割機機、電火花加加工機、激光加加工機機等數(shù)控裝裝配機機、數(shù)數(shù)控測測量機機、機機器人人等按工藝藝用途途分類類312022年年12月31日日優(yōu)點數(shù)控加加工的的優(yōu)缺缺點自動化化程度度高，，可以以減輕輕工人人的體體力勞勞動強強度加工的的零件件一致致性好好，質質量穩(wěn)穩(wěn)定生產效效率較較高便于產產品研研制便于實實現(xiàn)計計算機機輔助助制造造322022年年12月31日日單位加加工成成本較較高多品品種種小小批批量量或或中中批批量量生生產產加工工中中的的調調整整相相對對復復雜雜維修修難難度度大大缺點點數(shù)控控加加工工的的優(yōu)優(yōu)缺缺點點332022年12月31日數(shù)控技術術的發(fā)展展動向發(fā)展趨勢勢運行高速速化加工高精精化功能復合合化控制智能能化體系開放放化驅動并聯(lián)聯(lián)化交互網(wǎng)絡絡化342022年12月31日在分辨率率為1m時，F(xiàn)max=240m/min。在Fmax下可獲得得復雜型型面的精確確加工。。進給率高高速化●運行高速速化數(shù)控技術術的發(fā)展展動向352022年12月31日數(shù)控技術術的發(fā)展展動向采用電主主軸（內內裝式主主軸電機機），即主軸電電機的轉轉子軸就就是主軸軸部件。。主軸最高高轉速達達200000r/min。主軸轉速速的最高高加（減減）速為為1.0g，即僅需1.8秒即可從從0提速到15000r/min。主軸高速速化362022年12月31日換刀速度度0.9秒（刀到到刀）2.8秒（切削削到切削削）工作臺（（托盤））交換速速度6.3秒。數(shù)控技術術的發(fā)展展動向372022年12月31日采用高速速插補技技術，以以微小程程序段實實現(xiàn)連續(xù)進給給，使CNC控制單位位精細化化，采用用高分辨率率位置檢檢測裝置置，提高高位置檢檢測精度；位位置伺服服系統(tǒng)采采用前饋饋控制與與非線性控制制等方法法?！窦庸じ呔瘮?shù)控技術術的發(fā)展展動向382022年12月31日日車銑復合鏜銑鉆復合銑鏜鉆車復合合銑鏜鉆磨復合合更換主軸箱車削中心復合加工中心心加工中心、五五面加工中心心復合加工中心心組合加工中心心●功能復合化數(shù)控技術的發(fā)發(fā)展動向392022年12月31日日智能化交流伺伺服驅動裝置置智能故障診斷斷與自修復技技術加工參數(shù)的智智能優(yōu)化與選選擇數(shù)控技術的發(fā)發(fā)展動向●控制智能化402022年12月31日日數(shù)控技術的發(fā)發(fā)展動向●體系開放化在不同的工作作平臺上均能能實現(xiàn)系統(tǒng)功功能、且可以與其他他的系統(tǒng)應用用進行互操作作的系統(tǒng)。系統(tǒng)構件（軟軟件和硬件））具有標準化化與多樣化和互換性的特特征，允許通通過對構件的的增減來構造系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)系統(tǒng)“積木木式”的集成成。定義特點412022年12月31日日●驅動并聯(lián)化化數(shù)控技術的發(fā)發(fā)展動向422022年12月31日日網(wǎng)絡資源共享享01數(shù)控機床的遠遠程監(jiān)視、控控制02數(shù)控機床的遠遠程培訓與教教學03數(shù)控裝備的數(shù)數(shù)字化服務04●交互網(wǎng)絡化化數(shù)控技術的發(fā)發(fā)展動向432022年12月31日日先進制造技術術概論1數(shù)控技術與數(shù)數(shù)控機床柔性制造系統(tǒng)統(tǒng)計算機輔助設計與制造4計算機集成制造系統(tǒng)523442022年年12月31日FMS產生的背景條件FMS的產生過程FMS的定義FMS的發(fā)展狀況FMS的主要特點FMS的基本組成成柔性制造系系統(tǒng)452022年年12月31日隨著經(jīng)濟的的發(fā)展和消消費水平的的提高，人人們更注重重產品的不不斷更新和和多樣化，，中小批量量、多品種種生產已成成為機械制制造業(yè)的一一個重要特特征?？茖W技術的的迅猛發(fā)展展推動了自自動化程度度和制造水水平的提高高。FMS產生的背景景條件462022年年12月31日1950年，美國MIT誕生了第一一臺三坐標標數(shù)控銑床床以后，機電一體化化及數(shù)控（（NC）的概念出出現(xiàn)了。機機電一體化技術進一一步發(fā)展，，出現(xiàn)了計計算機數(shù)控控（CN）、計算機直接控控制（又稱稱群控）（（DNC）、計算機機輔助制造（CAM）、計算機機輔助設計計（CAD）、成組技技術（GT）、計算機機輔助工藝藝規(guī)程（CAPP）、工業(yè)機器人技術術（ROBOT）等新技術術。FMS的產生過程程472022年年12月31日在這些新技技術的基礎礎上，為多品種、小批量生產產的需要而興興起的柔性性自動化制制造技術得到了了迅速的發(fā)發(fā)展，作為為這種技術術具體應用的柔性性制造系統(tǒng)統(tǒng)（FMS）、柔性制制造單元（FMC）和柔性制制造自動線線（FML）等柔性制造設備備紛紛問世世，其中柔柔性制造系系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS）最具代表性性。FMS的產生過程程482022年年12月31日FMS的雛形源于于美國MALROSE公司，該公司在1963年制造了世世界上第一一條多品種柴油油機零件的的數(shù)控生產產線。FMS的概念由英英國MOLIN公司最早正正式提出，并并在1965年取得了發(fā)發(fā)明專利，，1967年FMS正式形成。。FMS的產生過程程492022年年12月31日FMS：是數(shù)控加工工設備、物物料運儲裝裝置和計算算機控制系系統(tǒng)等組成成的自動化化制造系統(tǒng)統(tǒng)。美國：使用計算機機控制柔性工作站站和集成物料運運儲裝置來控制并完完成零件族族某一系列列工序的，，或一系列列工序的一一種集成制制造系統(tǒng)。FMS的定義502022年年12月31日1985年世界各國國已投入運運行的FMS有500多套，88年近800套，90年超過1000套，目前約約共有4000多套FMS在運行；我國是1984年開始研制制FMS，1986年從日本引進進第一套FMS。FMS的發(fā)展狀況況512022年年12月月31日日指制制造造系系統(tǒng)統(tǒng)對對系統(tǒng)統(tǒng)內內部部及及外外部部環(huán)境境的的一一種種適適應應能能力，，也也是是指指制制造造系系統(tǒng)統(tǒng)能能夠夠適適應應產產品品變變化化的的能能力力，，可分分為為瞬瞬時時、、短短期期和和長長期期柔柔性性三三種種。。凡具具備備上上述述三三種種柔柔性性特特征征之之一一的的、、具具有有物物料料或或信息息流流的的自動動化化制制造造系系統(tǒng)統(tǒng)柔性性柔性性自自動動化化FMS的主主要要特特點點522022年年12月月31日日物料料儲儲運運系系統(tǒng)統(tǒng)加工系統(tǒng)計算機控制系系統(tǒng)FMS的基本組成532022年12月31日日典型的柔性制制造系統(tǒng)示意意圖542022年12月31日日加工系統(tǒng)：FMS的主體部分，，用于加工產產品零件。加工單元:有自動換刀及及換工件功能能的數(shù)控機床、、加工中心。。552022年12月31日日

物料儲運系統(tǒng)統(tǒng)實施對毛坯、、工件、夾具具、刀具等的的存儲、運輸輸、交換工作作。工件儲運系統(tǒng)統(tǒng)：毛坯、半成品品、夾具組件件的存儲倉庫庫及緩沖存儲儲站。562022年12月31日日FMS的基本結構計算機控制系系統(tǒng)由管理FMS的信息、控制制FMS各設備協(xié)調一一致工作的計算機網(wǎng)絡絡系統(tǒng)和FMS管理與控制軟軟件構成。572022年12月31日日FMS的輔助設備：：在線測量裝置置、清理裝置置、切屑處理理裝置等。

582022年年12月31日日先進制制造技技術概論1數(shù)控技技術與與數(shù)控控機床床柔性制制造系系統(tǒng)計算機輔助設計與制造4計算機集成制造系統(tǒng)523592022年年12月31日日計算機輔助設計與制制造CAD/CAM技術CAD/CAM技術發(fā)發(fā)展CAD/CAMsoftwareCAD/CAM基本功功能CAD/CAM主要任任務CAD/CAM技術應應用602022年年12月31日日CAD/CAM技術定義隨著計算機機和數(shù)字化化信息技術術發(fā)展而形形成的新技技術，具有有知識密集集、學科交交叉、綜合合性強等特特點，是目目前世界科科技領域的的前沿課題題，被美國國工程科學學院評為當當代做出最杰出貢獻獻的十大工程程技術之一一。CAD/CAM技術612022年年12月31日CAD/CAM的基本概念念CADCAPPCAMCAD/CAM集成CAD/CAM技術622022年年12月31日計算機輔助助設計（ComputerAidedDesign，CAD)指工程技術術人員以計計算機為工工具完成產產品設計，，達到提高高產品設計計質量、縮縮短產品開開發(fā)周期、、降低產品品成本這一一過程的各各項工作，包括設計、、工程分析析、仿真、、繪圖、編編撰技術文文檔…CAD/CAM技術632022年年12月31日KMCAPP

計算機輔助助工藝過程程設計（ComputerAidedProcessPlanning,CAPP)指工藝人員員借助計算算機，根據(jù)據(jù)產品設計計結果和產產品制造工工藝要求，，交互或自自動地確定定產品加工工方法和方方案的設計計，包括毛坯選選擇、加工工方法選擇擇、工序設設計、工藝藝路線制定定…InteCAPP

CAD/CAM技術642022年年12月31日計算機輔助助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM)計算機輔助助制造有廣義和狹義兩種定義:廣義CAM指借助計算算機完成從從生產準備備到產品制造造出來的過過程中的各各項活動，包括工藝過過程設計（（CAPP)、工裝設計計、計算機輔助助數(shù)控加工工編程、生生產作業(yè)計計劃、制造過過程控制、、質量檢測測與分析…狹義CAM通常指NC程序編制，包括刀具具路徑規(guī)劃、、刀位文件件生成、刀刀具軌跡仿仿真、后置處處理及NC代碼生成…CAD/CAM技術652022年年12月31日CAD/CAM集成CAD/CAM集成實質：在CAD、CAPP、CAM各模塊之之間形成成相互信信息的自自動傳遞遞和轉化化CAD/CAM技術662022年12月31日I-DEAS集成化的的CAD/CAM系統(tǒng)借助助公共的的工程數(shù)數(shù)據(jù)庫、、網(wǎng)絡通通信技術術以及標標準化格格式的中中性文件件接口把把分散的的CAD/CAM高效集成，實實現(xiàn)軟、、硬件資資源共享享，保證證系統(tǒng)內內信息的的暢通。。672022年12月31日CAD/CAM技術682022年12月31日CAD/CAM技術692022年12月31日CAD/CAM技術發(fā)展展形成期1950CRT麻省理工工學院發(fā)展期50年代中期期：USAirForce‘‘sSAGE@MITLincolnLaboratory–最早使用用光筆60年代初期期，IvanSutherland，SKETCHPAD－光筆實實現(xiàn)人機機交互，，定位圖圖形元素素－工程圖圖輪廓、、尺寸等等的分層層表示－交互式式圖形學學與計算算機輔助助設計的的基礎1959，DAC-1（DesignAutomatedbyComputer）,第一個commercialCAD系統(tǒng)，由由IBM為GeneralMotors開發(fā)被稱稱為：““theFatherofCADD/CAM”702022年12月31日日1963年，StanfordResearchInstitute的DougEnglebart發(fā)明鼠標成熟期1973第一個實體造造型試驗系統(tǒng)統(tǒng)(solidModeling),1978,第一代實體造造型軟件集成期CAD/CAM90年代至今，“3I”conceptIntelligent,Interaction,andIntegrationCAD/CAM技術發(fā)展712022年12月31日日1946年，ENIAC

50年代，APT1962年，DNC70年代英國莫莫林-24美國FMS系統(tǒng)CAD/CAM技術發(fā)展722022年12月31日日1969挪威工業(yè)公司司autopros派生型1977美國普渡大學學appas創(chuàng)成式80年代至今CAPP具有人工智能能的專家系統(tǒng)統(tǒng)的開發(fā)CAD/CAM技術發(fā)展732022年12月31日日CAD–2DdraftingAutoCAD,TwinCAD,etc.CAD–SolidmodelingSolidEdge,SolidWorks,MechanicalDesktop(MDT),etc.CAMSOLIDCAM,SURFCAM,MasterCAM,SmartCAM,etc.CAEANSYS,ABAQUS,NASTRAN,ADAMS,MOLDFLOW,etc.IntegratedSystemPro/ENGINEER,IDEAS,Unigraphics,etc.CAD/CAMsoftware742022年12月31日日國產CAD系統(tǒng)高華CAD－清華CAXA電子圖板－－北航CAXA電子圖板XPCAXA三維圖板XPCAXA實體設計XPCAXA協(xié)同管理XPGS-CAD98－浙大金銀花系統(tǒng)－－廣州紅地地技術有限公公司開目CAD－華中理工工大學機械學學院二維較成熟，，三維開始起起步繪圖技術較為為成熟，全面面整合較欠缺缺CAD/CAMsoftware752022年年12月31日日交互功功能圖形顯顯示功功能存儲功功能輸入輸輸出功功能CAD/CAM的基本本功能能762022年年12月31日日交互功功能人機接接口是是CAD/CAM系統(tǒng)中中用戶戶與系系統(tǒng)連連接的的橋梁梁友好的的用戶戶界面面，是是用戶戶直接接而有有效地地完成成復雜雜設計計任務務的必必要條條件除軟件件中界界面設設計外外，還還必須須有交交互設設備實實現(xiàn)人人與計計算機機之間間的不不斷通通信CAD/CAM基本功功能772022年年12月31日日圖形顯顯示功功能CAD/CAM是一個個人機機交互互的過過程，，從產產品的的造型型、構構思、、方案案的確確定，，結構構分析析到加加工過過程的的仿真真，系系統(tǒng)隨隨時保保證用用戶能能夠觀觀察、、修改改中間間結果果，實實時編編輯處處理用戶的的每一一次操操作都都要能能從顯顯示器器上及及時得得到反反饋，，直到到取得得最佳佳的設設計結結果。。圖形顯顯示功功能不不僅能能夠對對二維維平面面圖形形進行行顯示示控制制，還還應當當包含含三維維實體體的處處理CAD/CAM基本功功能782022年年12月31日日存儲功功能為了保保證系系統(tǒng)正正常的的運行行，CAD/CAM系統(tǒng)必必須配配置容容量較較大的的存儲儲設備備，支支持數(shù)數(shù)據(jù)在在模塊塊運行行時的的正確確流通通；其次，，工程程數(shù)據(jù)據(jù)庫系系統(tǒng)的的運行行也必必須有有存貯貯空間間的保保障CAD/CAM系統(tǒng)運運行時時，數(shù)數(shù)據(jù)量量很大大，有有很多多算法法往往往生成成大量量的中中間數(shù)數(shù)據(jù)，，尤其其是對對圖形形的操操作、、交互互式的的設計計以及及結構構分析析中的的網(wǎng)格格劃分分等。。IBM737MagneticcorestorageunitCAD/CAM基本功功能792022年年12月31日日輸入輸輸出功功能CAD/CAM系統(tǒng)運運行中中，用用戶需需不斷斷地將將有關關設計計的要要求、、各步步驟的的具體體數(shù)據(jù)據(jù)等輸輸入計計算機機內，，通過過計算算機的的處理理，能能夠輸輸出系系統(tǒng)處處理的的結果果輸入輸輸出的的信息息既可可以是是數(shù)值值的，，也可可以是是非數(shù)數(shù)值的的，如如圖形形數(shù)據(jù)據(jù)、文文本…CAD/CAM基本功功能802022年年12月月31日日CAD/CAM主要要任任務務幾何何建建模模工程程繪繪圖圖計算算分分析析優(yōu)化化設設計計有限限元元分分析析計算算機機輔輔助助工工藝藝規(guī)規(guī)程程設設計計數(shù)控控編編程程動態(tài)態(tài)仿仿真真計算算機機輔輔助助測測試試技技術術工程程數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)管管理理812022年年12月月31日日幾何何建建模模描述述基基本本幾幾何何實實體體（（如如大大小?。┘凹皩崒嶓w體間間的的關關系系（（如如幾幾何何信信息息）），，進進行行圖圖形形圖圖像像的的技技術術處處理理。CAD/CAM主要任務務822022年12月31日832022年12月31日842022年12月31日工程繪圖圖CAD系統(tǒng)的重重要環(huán)節(jié)節(jié)，產品品最終結結果的表表達方式式CAD/CAM主要任務務852022年12月31日862022年12月31日計算分析析計算分析析對象包包括幾何何特征（（如體積、表表面積、、質量、、重心位位置、轉轉動慣量量…）和物理理特征（（如應力、溫溫度、、位移…）低壓冷渦輪葉片結構分析CAD/CAM主要任務務872022年12月31日油井壓縮縮機頭部部封蓋失效的的原因分分析882022年年12月31日日優(yōu)化設設計CAD/CAM系統(tǒng)應應具有有優(yōu)化化求解解的功功能，，也就就是在在某些些條件件的限限制下下，使使產品品或工工程設設計中中的預預定指指標達達到最最優(yōu)。。優(yōu)化設計是是現(xiàn)代設計計方法學中中的重要的的組成部分分CAD/CAM主要任務892022年年12月31日有限元分析析CAD/CAM系統(tǒng)結構分分析中的常常用方法是是有限元法，這是一種種數(shù)值近似似解方法，，用來解決決結構形狀狀比較復雜雜零件的靜靜態(tài)、動態(tài)態(tài)特性計算算，強度、、振動、熱熱變形、磁磁場、溫度度場強度、、應力分布布狀態(tài)等計計算分析。。CAD/CAM主要任務902022年年12月31日計算機輔助助工藝規(guī)程程設計設計的目的的是為了加加工制造，，而工藝設設計是為產產品的加工工制造提供供指導性的的文件，是是CAD與CAM的中間環(huán)節(jié)節(jié)CAPP根據(jù)建模生生成的產品品信息及制制造要求，，人機交互互或自動決決策出加工工該產品所所采用的加工方法、加工步驟、加工設備及加工參數(shù)CAPP設計結果一一方面生成成工藝卡片片文件被生生產實際應應用，一方方面直接輸輸出信息，，為CAM中的NC自動編程系系統(tǒng)接收、識別別，直接轉轉換為刀位位文件CAD/CAM主要任務912022年年12月31日數(shù)控編程分析零件圖圖和制訂出出零件的數(shù)數(shù)控加工方方案后，采采用專門的的數(shù)控加工工語言（例例如APT語言），提提供數(shù)控機機床各種運運動和操作作的全部信信息數(shù)控編程基本步驟通通常包括：：編程手工或計算算機輔助編編程，生成成源程序前處理編譯源程序序，求出刀刀位文件后處理將刀位文件件轉換成零零件的數(shù)控控加工程序序CAD/CAM主要任務922022年年12月31日動態(tài)仿真模擬：根據(jù)設計計要求，建建立一個工工程設計的實實際系統(tǒng)模模型，例：：機構、機械手…仿真：通過對系系統(tǒng)模型的的試驗運行行，研究一個存存在（或設設計中）的的系統(tǒng)，通通常有加工軌跡仿仿真，機構運動學學仿真，機器人仿真真，工件、機床床、刀具、、夾具的碰撞、干干涉檢驗…目的：預測測產品性能能，模擬產產品制造過程、可制制造性，避避免損壞，，減少制造投資CAD/CAM主要任務932022年年12月31日計算機輔助助測試技術術計算機輔助助測試技術術結合計算算機技術、、測量技術術、信號處處理及現(xiàn)代代控制理論論形成了一一門新興綜綜合性學科科模具檢測逆向工程管件測量CAD/CAM主要任務942022年年12月31日工程數(shù)據(jù)管管理CAD/CAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)量量大、種類類繁多，因因此CAD/CAM系統(tǒng)應提供供有效的管管理手段，，支持工程程設計與制制造全過程程的信息傳傳輸與交換換隨著并行作作業(yè)方式的的推廣應用用，還存在在著幾個設設計者或工工作小組之CAD/CAM主要任務952022年年12月月31日日CAD/CAM技術術應應用用962022年年12月31日日972022年年12月31日日982022年年12月31日日992022年年12月31日日1002022年年12月31日日CAD/CAM技術應應用1012022年年12月31日日將設計計人員員從大大量繁繁瑣的的重復復勞動動中解解放出出來，，減少少設計計、計計算、、制圖圖、制制表所所需的的時間間，縮縮短了了設計周周期，提高高了產產品的的質量，，有利于于發(fā)揮揮設計計人員員創(chuàng)造性性借助計計算機機輔助助分析析技術術，可可從多多方案案中進進行分分析、、比較較、選選出最最佳方方案，，實現(xiàn)現(xiàn)設計計方案案的優(yōu)化有利于于實現(xiàn)現(xiàn)產品品的標準化化、通通用化化和系系列化化促進先先進生生產設設備的的應用用，在在較較大范范圍內內適應應加工工對象象的變變化，，提高高生產產過程程自動動化水水平，，有利利于企企業(yè)提提高應變能能力和市場場競爭爭力CAD/CAM的一體體化，，可以以實現(xiàn)現(xiàn)信息息集成成，使使產品品的設設計、、制造造過程程形成成一個個有機的的整體體，在經(jīng)經(jīng)濟上上、技技術上上給企企業(yè)帶帶來綜綜合效效益優(yōu)越性性CAD/CAM技術應應用1022022年年12月31日14253概論數(shù)控技術與與數(shù)控機床床柔性制造系系統(tǒng)計算機輔助助設計與制制造計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)1032022年年12月31日計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)幾個相關的的概念自動化工廠廠:經(jīng)自動化“通信網(wǎng)絡”連接工廠的的各個子系統(tǒng)，可構構成一個有有機聯(lián)系的的整體，即即自動化工工廠。CIM:計算機集成成制造，它它反映了制制造系統(tǒng)新新的發(fā)展方向。CIMS:計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)，則是CIM思想技術上上的具體實現(xiàn)。。1042022年年12月31日CIM的概念計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)計算機集成成制造（CIM）的概念是是1974年首先由美美國約瑟夫夫·哈林頓（JosephHarrington）博士在《ComputerIntegratedManufacturing》一書中提出出的約瑟夫·哈林頓基本本觀點為：：一是企業(yè)的的各個生產產環(huán)節(jié)是一個不可分分隔的整體體，需要統(tǒng)統(tǒng)一考慮；；二是整個生生產制造過過程實質上是對對信息的的采集、傳傳遞和加工工處理的過過程，最終形成成的產品可可看作是信信息的物質質表現(xiàn)。1052022年年12月31日計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)CIM是一種組織織、管理、、企業(yè)生產產的新哲理理。CIM手段：將企業(yè)生產產全部過程程中有關關人、技術術和經(jīng)營管管理，這三三要素及其其信息流與與物質流有有機地集成成并優(yōu)化運運行，CIM目標：實現(xiàn)產品的的高質量、、低成本和和交貨期短短，提高企企業(yè)對市場場變化的應應變能力和和綜合競爭爭能力。。1062022年年12月31日計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)CIMS的概念CIMS是在CIM哲理指導下下建立的人人機系統(tǒng)。。以達到降低低成本C（Cost）、提高質質量Q(Quality)、縮短交貨貨周期T（Time）等目的，，從而提高高企業(yè)的創(chuàng)創(chuàng)新設計能能力和市場場競爭力。1072022年年12月31日計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)產生的背景景大背景:20世紀70年代的美國國產業(yè)政策策中過分夸夸大了第三三產業(yè)的作作用，而將將制造業(yè)，，特別是傳傳統(tǒng)產業(yè)，，貶低為“夕陽工業(yè)”.---導致:美國制造業(yè)業(yè)優(yōu)勢的急急劇衰退，，并在20世紀80年代初開開始的世世界性的的石油危危機中暴暴露無遺遺.---美國才開開始重視視并決心心用其信信息技術術的優(yōu)勢勢奪回制制造業(yè)的的霸主地地位。于于是美國國及其他他各國紛紛紛制訂訂并執(zhí)行行發(fā)展計計劃。---CIMS的理念、、技術也也隨之有有了很大大的發(fā)展展。CIMS：CIMS在20世紀80年代中期期才開始始重視并并大規(guī)模模實施。。1082022年12月31日日計算機集成制制造系統(tǒng)CIMS一般結構計算機集成制制造系統(tǒng)主要要由設計與工工藝模塊、制制造模塊、管理信信息模塊和存存儲運輸模塊塊構成。1092022年12月31日日計算機集成制制造系統(tǒng)存儲運輸模塊塊的主要功能能有倉庫管理理、自動搬運等。。各模塊的主要要功能：設計與工藝模模塊制造模塊管理信息模塊存儲運輸模塊CAD、CAE、CAPP、CAM等DNC、CNC、車間生產計計劃、作業(yè)調調度、刀具管管理、質量檢檢測與控制、、裝配、自動動化倉庫、FMC/FMS等市場預測、物物料需求計劃劃、生產計算算、成本核算算及銷售等1102022年年12月31日日計算機機集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)CIMS局部：：國產數(shù)數(shù)控機機床車車間示示范工工程1112022年年12月31日日計算機機集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)國家CIMS工程的的實施施情況況1989-1992年