自動(dòng)化制造系統(tǒng)-緒論

自動(dòng)化制造系統(tǒng)

概述第一章緒論

要求：1)了解生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化所研究的對(duì)象;2)了解自動(dòng)化制造系統(tǒng)和自動(dòng)化生產(chǎn)線的定義，清楚自動(dòng)化制造系統(tǒng)的組成，各種自動(dòng)化制造系統(tǒng)的基本形式、特點(diǎn),自動(dòng)化制造系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。3)了解自動(dòng)化制造的發(fā)展趨勢(shì);一概述

1、掌握幾個(gè)基本概念

1)、系統(tǒng)

2)、制造

3)、自動(dòng)化制造系統(tǒng)

4)、自動(dòng)化制造內(nèi)涵2、生產(chǎn)過(guò)程概述

信息流物流1)、廣義的生產(chǎn)過(guò)程2)、狹義的生產(chǎn)過(guò)程外部信息人機(jī)功能合理分配的信息流控制系統(tǒng)自動(dòng)儲(chǔ)存自動(dòng)搬送自動(dòng)冷加工自動(dòng)檢驗(yàn)輔助過(guò)程自動(dòng)化自動(dòng)熱處理能量流控制系統(tǒng)自動(dòng)裝配反饋信息成品和文檔資料廢料環(huán)境污染能源配套件資金原材料二自動(dòng)化制造系統(tǒng)的定義、組成及類型自動(dòng)化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工對(duì)象、一定柔性和自動(dòng)化水平的各種設(shè)備和高素質(zhì)的人組成的一個(gè)有機(jī)整體，它接受外部信息、能源、資金、配套件和原材料等，在人和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的共同作用下，實(shí)現(xiàn)一定程度的柔性自動(dòng)化制造，最后輸出產(chǎn)品、文檔資料、廢料和對(duì)環(huán)境的污染。1、定義

1)、具有一定技術(shù)水平和決策能力的人；2)、一定范圍的被加工對(duì)象；3)、信息流及其控制系統(tǒng)；4)、能量流及其控制系統(tǒng)；5)、物料流及物料處理系統(tǒng)。2、自動(dòng)化制造系統(tǒng)的組成：3、自動(dòng)化制造系統(tǒng)的功能組成自動(dòng)化制造系統(tǒng)機(jī)械加工自動(dòng)化子系統(tǒng)儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化子系統(tǒng)輔助過(guò)程自動(dòng)化子系統(tǒng)熱處理過(guò)程自動(dòng)化子系統(tǒng)質(zhì)量控制自動(dòng)化子系統(tǒng)系統(tǒng)控制自動(dòng)化子系統(tǒng)毛坯制備自動(dòng)化子系統(tǒng)裝配過(guò)程自動(dòng)化子系統(tǒng)高素質(zhì)的人良好的組織管理三機(jī)械制造自動(dòng)化的意義1)、提高生產(chǎn)率；2)、縮短生產(chǎn)周期；3)、提高產(chǎn)品質(zhì)量；4)、提高經(jīng)濟(jì)效益；5)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度；6)、有利于產(chǎn)品更新；7)、提高勞動(dòng)者的素質(zhì)；8)、帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展；9)、體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的科技水平。

1知識(shí)面的要求四自動(dòng)化專業(yè)人才具備知識(shí)體系自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)工程技術(shù)制造科學(xué)與技術(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)工程學(xué)工業(yè)工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)劃論電氣工程運(yùn)籌學(xué)自動(dòng)控制理論環(huán)境保護(hù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)生產(chǎn)管理質(zhì)量控制工程設(shè)計(jì)與制造學(xué)信息科學(xué)材料科學(xué)人機(jī)工程學(xué)先進(jìn)制造理論

1)、能熟練擬定工藝過(guò)程，考慮到工序特殊性要求；密切關(guān)注國(guó)際上自動(dòng)化的發(fā)展動(dòng)向，及時(shí)了解自動(dòng)化最新的結(jié)構(gòu)和配置方案，關(guān)注新工藝、新材料、新技術(shù)(制造、控制、管理)的發(fā)展動(dòng)向.2、技能方面的要求：

2)、分析和評(píng)價(jià)工藝過(guò)程方案，并最終選出最佳工藝過(guò)程方案；

3)、選擇待設(shè)計(jì)設(shè)備的最佳自動(dòng)化程度；

4)、選擇和計(jì)算自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線的原理方案；

5)、擬訂特殊的、用于控制和檢測(cè)的機(jī)構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)；

剛性半自動(dòng)化單機(jī)剛性自動(dòng)化單機(jī)剛性自動(dòng)線剛性綜合自動(dòng)化系統(tǒng)一般數(shù)控機(jī)床加工中心混合成組制造單元分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC柔性制造單元FMC柔性制造系統(tǒng)FMS柔性制造線FML計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS柔性自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)剛性自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)自動(dòng)化制造系統(tǒng)1、自動(dòng)化制造系統(tǒng)的基本形式五自動(dòng)化制造系統(tǒng)的特點(diǎn)、適用范圍及實(shí)現(xiàn)原則(1)剛性半自動(dòng)化單機(jī)

除上下料外，機(jī)床可以自動(dòng)的完成單個(gè)工藝過(guò)程的加工循環(huán)，這樣的機(jī)床稱為剛性半自動(dòng)化單機(jī)。剛性半自動(dòng)化單機(jī)實(shí)現(xiàn)的是加工自動(dòng)化的最低層次，但是投資少、見(jiàn)效快，適用于產(chǎn)品品種變化范圍和生產(chǎn)批量都較大的制造系統(tǒng)。缺點(diǎn)：調(diào)整工作量大，加工質(zhì)量較差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。(2)剛性自動(dòng)化單機(jī)

在剛性半自動(dòng)化單機(jī)的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)上下料裝置而形成的自動(dòng)化機(jī)床稱剛性自動(dòng)化單機(jī)。剛性自動(dòng)化單機(jī)常用于品種變化很小，但生產(chǎn)批量特別大的場(chǎng)合。特點(diǎn)：投資少、見(jiàn)效快，但通用性差，是大量生產(chǎn)最常見(jiàn)的加工設(shè)備。（3）剛性自動(dòng)線

把機(jī)床按工藝順序依次排列，用自動(dòng)輸送裝置和其它輔助裝置將它們聯(lián)系起來(lái)，使之成為一個(gè)整體，并用液壓或氣動(dòng)系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)將各個(gè)部分的動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)，使其按照規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行工作,使原料、毛坯或半成品（在裝配時(shí)是零部件）根據(jù)控制系統(tǒng)要求，以一定節(jié)拍，按工藝順序自動(dòng)地經(jīng)過(guò)各工位，完成預(yù)定的工藝過(guò)程，最后成為合乎設(shè)計(jì)要求的制品。這種自動(dòng)工作的機(jī)床系統(tǒng)就稱為剛性自動(dòng)線。

特點(diǎn)：具有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)和嚴(yán)格的生產(chǎn)節(jié)拍，與自動(dòng)化單機(jī)相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完成的加工工序多，生產(chǎn)率很高。是少品種、大量生產(chǎn)必不可少的加工設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)周期短，中間庫(kù)存少，物料流程短，占地面積少，改善勞動(dòng)條件，便于管理。缺點(diǎn)：投資大，系統(tǒng)調(diào)整周期長(zhǎng)，更換產(chǎn)品不方便。（4）剛性綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

剛性綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：包括零件制造、熱處理、鍛壓、焊接、裝配、檢驗(yàn)、噴漆、甚至包裝在內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率極高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資強(qiáng)度大，建線周期長(zhǎng)，更換產(chǎn)品困難。(5)一般數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床分硬件數(shù)控與計(jì)算機(jī)數(shù)控兩種。用于完成零件一個(gè)工序的自動(dòng)化循環(huán)加工，常用于零件復(fù)雜程度不高，品種多變、批量中等的生產(chǎn)場(chǎng)合。

(6)加工中心

在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上增加刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置而形成的一類更復(fù)雜、但用途更廣，效率更高的數(shù)控機(jī)床。加工中心分銑削加工中心與車削加工中心。優(yōu)點(diǎn)：工序集中、可以有效縮短調(diào)整時(shí)間和搬運(yùn)時(shí)間，減少在制品庫(kù)存，加工質(zhì)量高。適用于零件復(fù)雜、工序多、生產(chǎn)批量中等的場(chǎng)合。

（7）混合成組制造單元

成組制造單元是采用成組技術(shù)原理布置加工設(shè)備，包括成組單機(jī)、成組單元和成組流水線。在成組制造單元中，數(shù)控設(shè)備與普通加工設(shè)備并存，各自發(fā)揮其最大的作用。（8）柔性制造系統(tǒng)（FMS）

由四部分組成：兩臺(tái)以上的數(shù)控加工設(shè)備、一個(gè)自動(dòng)化的物料及刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、若干臺(tái)輔助設(shè)備（如清洗機(jī)、測(cè)量機(jī)、排屑裝置、冷卻潤(rùn)滑裝置等）和一個(gè)由多級(jí)計(jì)算機(jī)組成的控制和管理系統(tǒng)。FMS內(nèi)有兩類不同性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，一類是系統(tǒng)的信息流；一類是系統(tǒng)的物料流，物料流受信息流的控制。優(yōu)點(diǎn)：1、系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，可以減少機(jī)床操作人員。2、由于配有質(zhì)量檢測(cè)和反饋控制裝置，零件的加工質(zhì)量很高。3、工序集中，可以有效減少生產(chǎn)面積。4、與立體倉(cāng)庫(kù)相配合，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)工作。5、由于集中作業(yè)，可以減少加工時(shí)間。6、易于和計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)、技術(shù)信息系統(tǒng)和質(zhì)量信息系統(tǒng)結(jié)合形成更高級(jí)的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。缺點(diǎn)：1、系統(tǒng)投資大，投資回收期長(zhǎng)。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)操作人員的要求很高。3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜使得系統(tǒng)的可靠性較差。適用于品種變化不大，批量在200～2,500件的中等批量生產(chǎn)。2自動(dòng)化制造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原則(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面：1)通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化；2)采用“面向制造設(shè)計(jì)”和“面向裝配設(shè)計(jì)”技術(shù)；3)盡可能采用多種先進(jìn)的毛坯制備方法，如精密鑄造、精密鍛造、冷擠壓、精密軋制等。(2)工藝技術(shù)方面：1)、采用成組技術(shù)；2)、采用柔性可重組的、高可靠性的和高質(zhì)量的生產(chǎn)設(shè)備和工藝方法；3)、少品種、大批量時(shí)采用剛性自動(dòng)化制造系統(tǒng)；(3)制造系統(tǒng)方面：1)、根據(jù)加工產(chǎn)品的數(shù)量、品種數(shù)、結(jié)構(gòu)確定制造系統(tǒng)的類型；2)、人機(jī)功能合理分工；3)、多采用自動(dòng)檢測(cè)裝置，在系統(tǒng)中增設(shè)反饋控制功能；4)、信息流處理和物料流的自動(dòng)化是自動(dòng)化制造系統(tǒng)的兩個(gè)主要內(nèi)容，在系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以高度重視；5)、重視人的作用。

生產(chǎn)率經(jīng)濟(jì)性可靠性制造柔性可持續(xù)發(fā)展質(zhì)量六自動(dòng)化制造系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)1、提高生產(chǎn)率途徑

1)最大限度縮短輔助時(shí)間；2)采用工藝過(guò)程最佳化技術(shù)；3)選用高效率加工和檢測(cè)設(shè)備。

2、保證高質(zhì)量產(chǎn)品的手段

1)采用高精度機(jī)床，多工位自動(dòng)加工；2)自動(dòng)檢驗(yàn)，反饋補(bǔ)償控制；3）自適應(yīng)控制，自動(dòng)裝配；4)“零缺陷”生產(chǎn)。

3提高壽命周期經(jīng)濟(jì)性途徑

1)采用高效率的設(shè)備減少產(chǎn)品在車間的總時(shí)間；2)通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行節(jié)約能源和資源；3)采用自動(dòng)化制造系統(tǒng)減少勞動(dòng)工人的數(shù)量；4)通過(guò)自動(dòng)檢驗(yàn)和質(zhì)量控制以