1、第六章 机械制造自动化概念,第一节 概 述,19世纪末期，机械化生产开始出现； 20世纪中叶，自动化车床开始出现； 1947年，第一个机械加工自动线在美国福特汽车公司投产； 20世纪50年代柔性自动化生产开始出现（以数控车床为代表） 20世纪70年代诞生了柔性制造系统； 20世纪80年代开始出现了计算机集成制造系统。,先进制造技术：,1、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术；,一、CAD/CAM发展历程,1. CAD、CAM技术的发展经历了五个阶段： （1）孕育形成阶段（20世纪50年代） （2）快速发展阶段（20世纪60年代） （3）成熟推广阶段（20世纪70年代） （4）广泛应用阶段
2、（20世纪80年代） （5）标准化、智能化、集成化阶段（20世纪80年代后期）,2. CAE技术的发展历程经历了三个阶段：（1）技术探索阶段（20世纪6070年代）（2）蓬勃发展时期（20世纪7080年代）（3）成熟推广时期（20世纪90年代）,二、CAD/CAM基本概念,CAD是指以计算机为辅助工具，通过计算机和CAD软件对设计产品进行分析、计算、仿真、优化与绘图，在这一过程中，把设计人员的创造思维、综合判断能力与计算机强大的记忆、数值计算、信息检索等能力相结合，各尽所长，完成产品的设计、分析、绘图等工作，最终达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品生产成本的目的。 CAM是指用计算
3、机来进行产品制造 。,三、 CAD/CAM系统由硬件系统和软件系统组成,2、数控加工技术（NC、CNC)； 加工中心MC 3、精密与超精密加工技术； 4、超高速切削、磨削技术； 5、微细制造与纳米技术。,现代制造系统模式的特点：,（1）集成特性Integration Feature(2) 以顾客为中心Customer Oriented(3) 快速响应 Quick Response （4）满意质量:功能齐全、外观赏心悦目 （5）绿色特性Green Feature,第二节 自动生产线,把机床和其它工艺设备按工件的加工工艺顺序依次排列，月自动输送装置和其它辅助装置将他们连接成为一个整体，并用控制系统
4、将各个部分的动作协调起来使其按照规定的程序自动地进行工作，这种机械加工过程称为机械加工刚性自动生产线。,第二节 自动生产线,一、自动生产线的功能 二、自动生产线的组成和分类1.自动线的组成2.自动线的分类,通用机床自动线 组合机床自动线 专用机床生产线 数控机床自动线,第二节 自动生产线,第三节 数控加工,一、数控机床,数控机床是数字程序控制机床的简称，常称NC机床。,第三节 数控加工,二、计算机数控机床,计算机数控机床是用小型或微型计算机代替普通数控机床的专用计算机，用可编程逻辑电路代替普通数控机床的固定逻辑电路。,第三节 数控加工,三、数控加工中心,数控加工中心是具有自动刀具交换系统和自动
5、工作台交换系统的多功能数控机床，在工件一次装夹后可自动转位、自动换刀、自动调整转速和进给量、自动完成多工序的加工。,具有灵活加工的适应性；能加工普通车床难以加工的形状复杂的零件；能有效地缩短生产准备时间；可以改善劳动条件，提高劳动生产率；,第三节 数控加工,四、数控加工中心的特点,第四节 工业机器人,工业机器人是近30年来在自动操作机基础上发展起来的一种能模仿人的某些动作和控制功能，并按照可变的预定程序、轨迹和其他要求，操纵工具实现多种操作的自动化机械系统。它综合了精密机械、控制传感和自动按制技术等领域的最新成果。,第四节 工业机器人,一、机器人的组成,机器人由执行机构、驱动系统和控制系统三部
6、分组成。,二、机器人的运动形式和运动功能 三、工业机器人的工作程序输入方式,工作程序输入方式分为编程输入和示教输入两类。,四、机器人的应用和发展,第五节 柔性制造系统FMS,柔性制造系统是通过局域网把数控机床(加工中心)、坐标测量仪、物料输送装置、对刀仪、立体刀库、机器人等设备联结起来，在计算机及控制软件的控制下，形成一个加工系统。,第五节 柔性制造系统,典型的柔性制造系统由以下四个部分构成：1、加工设备2、加工流支持系统3、刀具流支持系统4、信息流支持系统,一、柔性制造系统的组成,第五节 柔性制造系统,1、柔性制造单元2、柔性制造系统,二、柔性制造系统的类型,1,2,4,5/6,7,8,第六
7、节 集成制造系统IMS,人们通过计算机网络和系统集成技术将生产的全过程连结成一个整体，使企业内部的信息和数据处理具有充分的及时性、准确性、一致性和共享性，这就是计算机集成制造技术产生的背景。,CIMS的发展,信息集成,过程集成,企业间集成,第六节 集成制造系统,第六节 集成制造系统,一、计算机集成制造系统的组成,1、管理信息系统 2、工程设计系统 3、制造自动化系统 4、质量保证系统 5、两个支持分系统：计算机网络和数据库分系统,管理信息分系统是企业在管理领域中应用计算机系统的总称。CIMS环境下的管理信息分系统是指以CIM为指导思想并在其制造环境下的管理信息分系统。 工程设计系统是在产品开发
8、工程中引入计算机技术而形成的系统。CAD、CAM、CAPP、CAE等。 制造自动化分系统是由CIMS环境下的制造设备、装置、工具、人员、相应的信息以及相应的系统体系结构和组织管理模式所组成的系统。 质量保证系统主要是采集、存储、评价与处理存在于设计、制造过程中与质量有关的信息，从而进行一系列的质量决策和控制，有效的保证质量并促进质量的提高。,现代的组织结构面向过程的组织结构,Teamwork,产品形成过程 昨天-今天-明天,第六节 集成制造系统,二、计算机集成制造系统在制造行业的应用,丰田汽车公司的并行工程系统,规划,车型设计,产品设计,生产准备,生产,财务 . 会计 Finance /Acc
9、ounting,开发期 Length of Development Time,规划 Planning,车形设计Styling design,Engineering,产品 设计,Design,Prototype Fabrication & Testing,试制 评价,Production engineering,生产 准备,生产Production,零部件厂家 Parts suppliers,Production engineering Production,规划 Planning 车形设计 Styling design,产品设计 Engineering Design 试制 . 评价 Prototype Fabrication & Testing,生产准备生产,试制评价,其他几种先进的制造系统模式,1、并行工程CE2、精良生产Lean Production,3、敏捷制造AM 4、虚拟制造系统Virtual Manufacturing,先进制造系统模式的发展趋势,1、集成化；信息集成、功能集成、过程集成、企业间的动态集成。 2、全球化； 3、网络化； 4、柔性化； 5、绿色化,通过人、技术、管理组织的集成，实现企业生产经营各功能部分的整体集成,
