第19章 機(jī)械加工自動(dòng)化

第十九章機(jī)械加工自動(dòng)化

第一節(jié)

組合機(jī)床及其自動(dòng)線

一、組合機(jī)床概述

（一）組合機(jī)床的產(chǎn)生為了滿足機(jī)械工業(yè)不斷發(fā)展的需要，人們在實(shí)踐的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了組合機(jī)床。所謂組合機(jī)床，它是由已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件（按加工零件的形狀和工藝要求而設(shè)計(jì)的〕組合裝配起來的專用機(jī)床。它既保留專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，又像通用機(jī)床那樣具有部件通用化、可調(diào)整改裝以適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)尺寸的工件加工等特點(diǎn)。

（二）組合機(jī)床的組成圖19-1是一臺組合機(jī)床的組成圖，從圖中可以看出，組合機(jī)床由許多通用部件和少量專用部件所組成。組合機(jī)床的通用部件是組成組合機(jī)床的主要部分，按其所起作用的不同一般分為下面五類：圖19-1組合機(jī)床的組成1－滑臺2－動(dòng)力箱3－立柱底座4－立柱5－多軸箱6－夾具7－中間底座8－側(cè)底座

（1）動(dòng)力部件如各種類型的切削頭、滑臺和動(dòng)力箱等。（2）支承部件如底座、立柱等。（3）輸送部件如多工位的工作臺、回轉(zhuǎn)工作臺和回轉(zhuǎn)鼓輪等。（4）控制部件如液壓元件、控制擋鐵、行程開關(guān)、操縱臺等。（5）輔助部件如冷卻潤滑裝置、排屑裝置、機(jī)械板手等。除上述各種通用部件外，根據(jù)加工零件形狀及工藝要求，組合機(jī)床還需采用少量的專用部件，如根據(jù)工件孔位、孔距、孔數(shù)不同而設(shè)計(jì)制造的多軸箱，以及根據(jù)工件的具體結(jié)構(gòu)和定位基準(zhǔn)不同而設(shè)計(jì)制造的夾具等。（三）組合機(jī)床的配置型式1.

單工位組合機(jī)床這類組合機(jī)床的特點(diǎn)是工件僅在一個(gè)工作位置上加工。機(jī)床的配置型式如圖19－2所示。2.多工位組合機(jī)床這類組合機(jī)床的特點(diǎn)是工件能在幾個(gè)工位上進(jìn)行加工。機(jī)床的配置型式如圖19－3所示。圖19-2單工位組合機(jī)床的配置形式臥式單面b)臥式雙面c)臥式三面d)立式e)復(fù)合式（立式與臥式組合）f)復(fù)合式（傾斜式與臥式組合）

圖19-3多工位組合機(jī)床的配置形式a)移動(dòng)工作臺式b)回轉(zhuǎn)鼓輪式c)、d)回轉(zhuǎn)工作臺式（四）組合機(jī)床的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍1.組合機(jī)床的特點(diǎn)組合機(jī)床與通用機(jī)床或一般專用機(jī)床相比，主要有如下優(yōu)點(diǎn)：1)設(shè)計(jì)和制造的周期短。2)對產(chǎn)品變化或更新有較強(qiáng)的適應(yīng)性。3)具有較高的工作可靠性。4)工序集中，生產(chǎn)效率高。5)機(jī)床的維護(hù)和修理都比較方便。組合機(jī)床有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的缺點(diǎn)：

1）在機(jī)床改裝時(shí)，少量專用部件和零件不能重復(fù)利用，因此有一定的損失。2）在組成各種類型的組合機(jī)床時(shí)，所選用的通用部件不一定完全適用。2.組合機(jī)床的應(yīng)用范圍組合機(jī)床最適于箱體類零件（如各種變速箱的箱體、氣缸體、電機(jī)座、儀器儀表殼體等）的加工。近年來，軸類、盤套類、叉類等零件也越來越多地采用組合機(jī)床加工。

二、組合機(jī)床的幾種通用部件（一）動(dòng)力滑臺1.動(dòng)力滑臺的功用動(dòng)力滑臺簡稱滑臺，它是常用的動(dòng)力部件，主要用來帶動(dòng)各種主軸部件進(jìn)給，也可以帶動(dòng)夾具和工件，作移動(dòng)工作臺用。圖19-4是將動(dòng)力箱和多軸箱以及各種單軸頭安裝在滑臺上組成各種切削動(dòng)力頭的情況示意圖。圖19-4滑臺上安裝動(dòng)力箱及各種切削頭的情況1－滑臺2－動(dòng)力箱3－多軸箱4－銑削頭5－鏜車頭6－鉆削頭2.滑臺的典型工作循環(huán)滑臺的運(yùn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)各種不同的工作循環(huán)，圖19-5所示是幾種常見的工作循環(huán)。圖19-5滑臺的典型工作循環(huán)一次工作進(jìn)給循環(huán)b)二次工作進(jìn)給循環(huán)c)超越工作進(jìn)給循環(huán)d)雙向工作進(jìn)給循環(huán)e)分級工作進(jìn)給循環(huán)SQ－快進(jìn)SW－工進(jìn)SR－快退

3.液壓滑臺圖19-6所示為液壓滑臺。

圖19-6液壓滑臺1－滑鞍2－液壓缸3－滑座4－死擋塊

4.機(jī)械滑臺圖19-7所示為機(jī)械滑臺。圖19-7機(jī)械滑臺1－滑座2－滑鞍3－工進(jìn)電動(dòng)機(jī)4－快速電動(dòng)機(jī)5－傳動(dòng)箱6－死擋塊圖19-8機(jī)械滑臺的傳動(dòng)系統(tǒng)1－快速電動(dòng)機(jī)2－電磁制動(dòng)器3－工進(jìn)電動(dòng)機(jī)4－行程開關(guān)5－滑座6－滑鞍7－死擋塊圖19-8為機(jī)械滑臺的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。

機(jī)械滑臺的傳動(dòng)，可用如下傳動(dòng)路線表達(dá)式來表示：

1）快速進(jìn)退快速電動(dòng)機(jī)—I——絲杠－螺母－滑臺（快速）

2）工作進(jìn)給工進(jìn)電動(dòng)機(jī)——II——III—－行星減速機(jī)構(gòu)

－I－—絲杠－螺母－滑臺（慢速）

傳動(dòng)路線表達(dá)式中的za、zb、zc、zd是交換齒輪齒數(shù)。

（二）單軸頭圖19-9所示為一種系列頂置式主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置與六種單軸頭頭體配套使用的情況。圖19-9頂置式主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置與各種單軸頭頭體配套的情況

鉆削頭

b)攻螺紋頭

c)鏜削頭

d)鏜車頭

e)銑削頭

f)多軸可調(diào)頭

1－主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置2－單軸頭頭體

（三）動(dòng)力箱圖19-10所示是齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱的結(jié)構(gòu)。

圖19-10齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱的結(jié)構(gòu)

1－動(dòng)力箱箱體2－驅(qū)動(dòng)軸3－齒輪

（四）回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺是組合機(jī)床的一種輸送部件，用于多工位組合機(jī)床。圖19-11是齒盤定位式回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)原理圖

圖19-11齒盤定位式液壓回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)原理

結(jié)構(gòu)示意

b)液壓傳動(dòng)原理

1－臺面2－上齒盤3－下齒盤4－底座5－壓緊液壓缸6－牙嵌離合器7－齒輪8－齒條液壓缸9、10－電磁閥

三、組合機(jī)床自動(dòng)線

圖19-12為某一組合機(jī)床自動(dòng)線的組成示意圖。圖19-12組合機(jī)床自動(dòng)線

1－中央操縱臺2－工件輸送裝置3－轉(zhuǎn)位臺4－翻轉(zhuǎn)臺

5－液壓站6－排屑裝置

第二節(jié)

數(shù)控機(jī)床

一、數(shù)控機(jī)床概述

隨著計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)(ComputerNumericalControl—─CNC)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號控制的高效能自動(dòng)化加工機(jī)床，即計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。（一）數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床主要由信息載體及輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成（見圖19-13）。圖19-13數(shù)控機(jī)床的組成

（1）信息載體及輸入裝置信息載體又稱控制介質(zhì)，它用于記載各種加工信息，以控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的機(jī)械加工。常用的信息載體有標(biāo)準(zhǔn)穿孔紙帶、磁帶和磁盤等。信息載體上記載的加工信息要經(jīng)輸入裝置輸送給數(shù)控裝置。常用的輸入裝置有光電紙帶輸入機(jī)、磁帶錄音機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器等；對于有微型機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床，常在操作面板上用按鈕和鍵盤將加工程序直接輸入，并在ＣＲＴ顯示器上顯示，或者包含有自動(dòng)編程機(jī)或ＣＡＤ／ＣＡＭ系統(tǒng)。（2）數(shù)控裝置數(shù)控裝置一般是指控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)及相關(guān)部件，它是屬于控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的中樞系統(tǒng)。它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息，經(jīng)處理與計(jì)算，發(fā)出相應(yīng)的控制脈沖信號送給伺服系統(tǒng)，通過伺服系統(tǒng)使機(jī)床按預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)。

（3）伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，它是由位置控制環(huán)、速度控制環(huán)、驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置組成（圖19-14）。當(dāng)數(shù)控裝置輸出指令電脈沖信號給伺服系統(tǒng)時(shí)，伺服系統(tǒng)就使機(jī)床上的移動(dòng)部件作相應(yīng)的移動(dòng)，并對定位的精度和速度加以控制。圖19-14伺服系統(tǒng)的組成

（4）機(jī)床數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，零件的粗加工和精加工往往是在同一臺機(jī)床上一次裝卡自動(dòng)完成整個(gè)切削加工過程的，進(jìn)給量的變換是靠伺服電機(jī)本身變速來實(shí)現(xiàn)的。

（二）數(shù)控機(jī)床的工作過程圖19-15所示為數(shù)控機(jī)床對零件加工的工作過程示意圖。圖19-15數(shù)控機(jī)床的工作過程

（三）數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)（1）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠（2）生產(chǎn)效率高（3）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件（4）零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好（5）有利于生產(chǎn)管理

二、數(shù)控機(jī)床的類型及應(yīng)用（一）按機(jī)械運(yùn)動(dòng)的軌跡分類1.點(diǎn)位控制系統(tǒng)點(diǎn)位控制系統(tǒng)如圖19-16

所示，一般用于數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機(jī)等。圖19-16點(diǎn)位控制系統(tǒng)鉆孔加工1－工件2－刀具圖19-17直線控制系統(tǒng)銑削加工1－工件2－銑刀

2.直線控制系統(tǒng)直線控制系統(tǒng)如圖19-17所示。一般的簡易數(shù)控系統(tǒng)均屬于直線控制系統(tǒng)。

將點(diǎn)位控制和直線控制結(jié)合起來的控制系統(tǒng)稱為點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時(shí)具有點(diǎn)位控制和直線控制的功能。數(shù)控鏜銑床、數(shù)控加工中心等均采用點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)。

3.連續(xù)控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)一般都是兩坐標(biāo)或兩坐標(biāo)以上的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，其功能齊全，可加工任意形狀的曲線或型腔，如圖19-18所示的平板凸輪等。數(shù)控銑床、功能完善的數(shù)控車床、數(shù)控凸輪磨床等均采用連續(xù)控制系統(tǒng)。圖19-18連續(xù)控制系統(tǒng)的切削加工1－工件2－銑刀（二）按伺服系統(tǒng)的類型分類1.開環(huán)伺服系統(tǒng)

圖19-19所示為采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服系統(tǒng)的原理。開環(huán)伺服系統(tǒng)因既沒有工作臺位移檢測裝置，也沒有位置反饋和校正系統(tǒng)，所以很難保證較高的位置控制精度要求。同時(shí)由于受步進(jìn)電機(jī)性能的影響，其速度也受到一定的限制。但這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，工作可靠，穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，因而被廣泛用于精度要求不太高的中小型數(shù)控機(jī)床上。圖19-19開環(huán)伺服系統(tǒng)

2.閉環(huán)伺服系統(tǒng)圖19-20所示為采用寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)伺服系統(tǒng)的原理。由于閉環(huán)伺服系統(tǒng)有位置反饋環(huán)節(jié)，可以補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)裝置中的各種誤差、間隙和干擾的影響，因而可以達(dá)到很高的定位精度，同時(shí)還能達(dá)到較高的速度。因此在數(shù)控機(jī)床上廣泛應(yīng)用，特別是精度要求高的大型和精密機(jī)床。閉環(huán)系統(tǒng)要比開環(huán)伺服系統(tǒng)安裝調(diào)試?yán)щy復(fù)雜，價(jià)格較貴，維護(hù)費(fèi)用也比較高。

圖19-20閉環(huán)伺服系統(tǒng)

3.半閉環(huán)伺服系統(tǒng)如圖19-21示為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的加工精度低于閉環(huán)伺服系統(tǒng)，但這種系統(tǒng)調(diào)試比較容易，穩(wěn)定性也較好，在生產(chǎn)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。圖19-21半閉環(huán)伺服系統(tǒng)

（三）按控制坐標(biāo)數(shù)分類1.兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床如圖19-22所示的數(shù)控車床、圖19-23所示的數(shù)控銑床皆屬于兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。2.三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制三個(gè)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，稱為三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。如圖19-23所示的銑床若能實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，則稱三坐標(biāo)數(shù)控銑床，可用于加工圖19-24所示的曲面零件。圖19-22數(shù)控車床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)示意

圖19-23數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)示意

圖19-24三坐標(biāo)數(shù)控銑床適于加工的曲面零件

3.兩個(gè)半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床兩個(gè)半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床又稱作兩軸半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。這種機(jī)床有三個(gè)坐標(biāo)，能作三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，但控制裝置只能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)，而第三坐標(biāo)僅能作等距的周期移動(dòng)。例如用兩個(gè)半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床即可加工圖19-25所示的空間曲面形狀的零件。圖19-25兩個(gè)半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工的空間曲面

4.多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床四坐標(biāo)以上的數(shù)控機(jī)床稱為多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)床精度高、編程復(fù)雜，主要用于加工形狀復(fù)雜的零件。（四）按工藝用途分類1.普通數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)的通用機(jī)床一樣，數(shù)控機(jī)床根據(jù)不同的工藝需要，也分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床及數(shù)控磨床等。2.數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心通常簡稱為加工中心(MC)，是在普通數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上增加了刀庫和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。3.數(shù)控特種加工機(jī)床如數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床等。第三節(jié)現(xiàn)代制造技術(shù)

現(xiàn)代制造技術(shù)是在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來的，包括成組技術(shù)（GT）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）、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）等先進(jìn)的制造技術(shù)。一、成組技術(shù)(GroupTechnology簡稱GT)

1．成組技術(shù)的基本原理圖19-26為成組技術(shù)基本原理示意圖。

圖19-26成組技術(shù)

2．零件分類編碼對零件進(jìn)行分類編碼是實(shí)施成組技術(shù)的重要手段。即對每個(gè)零件賦予規(guī)定的數(shù)字符號表示零件結(jié)構(gòu)特征(如零件名稱、功能、結(jié)構(gòu)、形狀等)和工藝特征的信息，據(jù)此劃分出結(jié)構(gòu)相似或工藝相似的零件組。我國“機(jī)械工業(yè)成組技術(shù)零件分類編碼系統(tǒng)”(簡稱JLBM-1分類編碼系統(tǒng))的基本結(jié)構(gòu)見表19-1。

表19-1JLBM-1零件分類編碼系統(tǒng)的基本構(gòu)成

碼

位

主

碼

副

碼

123456789101112131415特

征

名稱類別粗分類名稱類別細(xì)分類

外部基本形狀

外部功能要素

內(nèi)部基本形狀

內(nèi)部功能要素

外平面、曲面加工

內(nèi)平面加工

輔助加工

材料

毛坯原始狀態(tài)

熱處理

最大直徑或?qū)挾?/p>

最大長度

精度

3．成組技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)(1)

可以促進(jìn)零件、部件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。(2)

可以提高生產(chǎn)效率和系統(tǒng)柔性。(3)可以提高生產(chǎn)管理水平。二、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）（一）CAD/CAM的基本概念CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign），CAM即計(jì)算機(jī)輔助制造(ComputerAidedManufacturing)。CAD/CAM是二十世紀(jì)末期迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。CAD是在人的參與情況下，用以計(jì)算機(jī)為控制中心的系統(tǒng)，對產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)的最佳設(shè)計(jì)。CAM的定義是在不斷發(fā)展的，可以從狹義和廣義兩個(gè)方面來理解。狹義的CAM是指計(jì)算機(jī)輔助編制數(shù)控機(jī)床加工指令；廣義的CAM是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行制造信息處理的全過程。CAD／CAM系統(tǒng)是由CAD系統(tǒng)和CAM系統(tǒng)相互結(jié)合而形成的系統(tǒng)，CAD／CAM系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的信息處理系統(tǒng)。

（二）CAD/CAM系統(tǒng)的組成無論是用于何種產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的CAD/CAM系統(tǒng)，基本上都是由計(jì)算機(jī)和一些外部設(shè)備（計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備通常稱為硬件）及相應(yīng)的軟件所組成（其中包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件及應(yīng)用軟件），如圖19-27所示。圖19-27CAD/CAM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1．CAD/CAM硬件系統(tǒng)主要由以下四部分組成：（1）計(jì)算機(jī)主機(jī)計(jì)算機(jī)主機(jī)主要包括CPU、主存儲器及輸入/輸出接口組成。（2）外存儲器外存儲器有硬盤、軟盤、磁帶、光盤等。（3）輸入設(shè)備輸入設(shè)備主要有鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描儀、圖形輸入板等。（4）輸出設(shè)備輸出設(shè)備主要有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。2．CAD/CAM軟件系統(tǒng)主要由以下三部分組成：（1）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指計(jì)算機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下，保證用戶正確而方便地工作的那一部分軟件。它包括操作系統(tǒng)、匯編系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、監(jiān)督系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換和管理的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)通信軟件等。（2）支撐軟件支撐軟件是指通用的應(yīng)用軟件，它包括圖形處理軟件、幾何造型軟件、有限元分析軟件、優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件、動(dòng)態(tài)仿真軟件、各種標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)庫和工程數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)等。（3）應(yīng)用軟件指專為某一領(lǐng)域開發(fā)的CAD/CAM應(yīng)用軟件，如數(shù)控加工、檢測與質(zhì)量控制軟件等。（三）CAD/CAM的應(yīng)用與發(fā)展1．CAD/CAM的應(yīng)用CAD／CAM技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：1)用于設(shè)計(jì)方案的動(dòng)態(tài)修改，它可以使設(shè)計(jì)結(jié)果以圖形方式輸出，能進(jìn)行實(shí)時(shí)輸入/輸出的交互設(shè)計(jì)。2)用于機(jī)械制造工藝過程，進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)控等。3)用于企業(yè)管理，進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃及生產(chǎn)調(diào)度最優(yōu)化、生產(chǎn)過程的材料消耗、成本核算、倉庫自動(dòng)管理和產(chǎn)品銷售等。CAD／CAM應(yīng)用非常廣泛，最基本的常用模塊有：（1）計(jì)算機(jī)輔助繪圖計(jì)算機(jī)輔助繪圖是CAD系統(tǒng)應(yīng)用最早的一個(gè)最基本的組成部分，其主要功能是完成二維圖形、圖紙的設(shè)計(jì)和繪制。（2）CAD建模建模是CAD的核心技術(shù)。建模方法主要有幾何建模和特征建模兩大類。幾何建模是把真實(shí)世界的三維物體的幾何形狀用一套合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述，并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲。特征建模是對零件生產(chǎn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)信息以及這些信息之間關(guān)系的完整全面的描述。它通常由形狀特征模型、精度特征模型、材料特征模型組成。

（3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)及管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)是指一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的生命周期全過程中對產(chǎn)品的全部描述，并以計(jì)算機(jī)可以識別的形式來表示和存儲的信息。產(chǎn)品數(shù)據(jù)是在產(chǎn)品的生命周期全過程中通過數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理而形成和不斷完善的，因而，產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換在產(chǎn)品生命周期中將頻繁地進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換通常有兩種方法：一是通過系統(tǒng)的專用接口，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的連接，如圖19-28a所示；二是通過一個(gè)中性(即與系統(tǒng)無關(guān))接口，實(shí)現(xiàn)星式連接，如圖19-28b所示。圖19-28兩種數(shù)據(jù)交換的方法

a）點(diǎn)對點(diǎn)連接b）星式連接

（4）計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(CAPP)計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，常稱CAPP(ComputerAidedProcessPlying)，它是在成組技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的原始數(shù)據(jù)、加工條件和加工要求，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行編碼、編程、制定工藝路線、進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)直至最后輸出經(jīng)過優(yōu)化的工藝文件的過程。（5）數(shù)控加工自動(dòng)編程數(shù)控加工編程是CAD／CAM系統(tǒng)中的重要模塊之一。它是設(shè)計(jì)與制造所用模型的結(jié)合體：一是由CAD系統(tǒng)所生成的產(chǎn)品數(shù)字模型；二是與制造工藝有關(guān)的產(chǎn)品信息在CAM系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的應(yīng)用模型。數(shù)控加工編程系統(tǒng)的應(yīng)用對縮短產(chǎn)品的制造周期，減少生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，尤其是對于批量小、變化快、復(fù)雜程度大和精度要求高的產(chǎn)品具有明顯的優(yōu)勢。

2.CAD/CAM系統(tǒng)的功能與發(fā)展（1）CAD／CAM系統(tǒng)的功能1)曲面造型功能。2)實(shí)體造型功能。3)物體質(zhì)量特性計(jì)算功能。4)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真功能。5)二、三維圖形的轉(zhuǎn)換功能。6)三維幾何模型的顯示處理功能。7)有限元法網(wǎng)格自動(dòng)生成的功能。8)優(yōu)化設(shè)計(jì)功能。9)數(shù)控加工的功能。10)信息處理和信息管理功能。（2）CAD／CAM的發(fā)展趨勢1）集成化。2）智能化。3）網(wǎng)絡(luò)化。三、柔性制造單元(FMC)與柔性制造系統(tǒng)(FMS)（一）FMC與FMS的基本概念FMC即柔性制造單元(FlexibleManufacturingCell)，它是在數(shù)控加工中心的基礎(chǔ)上，配備自動(dòng)上下料裝置或機(jī)器人、自動(dòng)測量和監(jiān)控裝置所組成。FMC是多品種、小批量生產(chǎn)中機(jī)械加工自動(dòng)化的理想設(shè)備，特別適用于中、小型企業(yè)。FMS即柔性制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturingSystem)，它是指以多臺數(shù)控機(jī)床、加工中心及輔助設(shè)備為基礎(chǔ)，通過柔性的自動(dòng)化輸送和存儲系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合，由計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)的軟、硬件資源實(shí)施集中的管理和控制，從而形成一個(gè)物料流和信息流密切結(jié)合的高效自動(dòng)化制造系統(tǒng)。FMS能夠?qū)崿F(xiàn)多品種、中小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)自動(dòng)化。（二）FMS的組成FMS主要由三部分組成：1．計(jì)算機(jī)控制信息系統(tǒng)2．自動(dòng)化物料輸送和存儲系統(tǒng)3．自動(dòng)化加工系統(tǒng)（三）FMS的特點(diǎn)與應(yīng)用1．FMS的特點(diǎn)柔性制造系統(tǒng)(FMS)有兩個(gè)主要特點(diǎn)，即自動(dòng)化和柔性。一個(gè)理想的FMS應(yīng)具備8種柔性