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第四章 制造自动化技术 制造自动化技术 1 制造自动化技术概述 2 数控加工技术 3 工业机器人 4 装配自动化 5 柔性制造系统 1 制造自动化技术概述 1.1 制造自动化技术内涵 1.2 制造自动化的发展及现状 1.3 制造自动化的趋势 1.1 制造自动化技术内涵 自动化是美国通用汽车公司DSHarder于1936年提出，核心含义是“自动完成特定的作业”。随着科学技术的进步，自动化的功能目标在不断随着自动化手段的提高，时代的进步而变化。 制造自动化是在制造过程的所有环节中采用自动化技术，实现制造过程的自动化。其任务是研究对制造过程的规划，管理，组织，控制与协调优化等的自动化，以使制造过程实现高效，优质，低耗，及时和洁净的目标。 1.1 制造自动化技术内涵 制造自动化的内涵包括如下方面： 1）在形式方面 包括替代人的体力劳动，替代和辅助人的脑力劳动，制造系统中人、机器及系统的协调、管理、控制和优化 2）在功能方面 制造自动化的功能目标是多方面的，可以用TQCSE描述 3）在范围方面 制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而且涉及到产品生命周期的所有过程。 1.2 制造自动化的发展及现状 制造自动化技术的发展过程 第一阶段：刚性自动化，包括刚性自动线和自动单机 在20世纪40－50年代已相当成熟，应用传统的机械设 计和制造工艺方法，采用专用机床和组合机床，自动单机和自动化生产线进行大批量生产。其特征是高生产效率和刚性结构，很难实现产品的改变。 第二阶段：数控加工 NC和CNC NC在本世纪50-70年代发展，到70-80年代CNC迅速发展，特点：柔性好、加工质量高，适用于多品种，小批量的生产。 1.2 制造自动化的发展及现状 第三阶段：柔性制造 包括计算机直接数控DNC，柔性制造单元FMC，FMS，柔性加工线FML等，特征：强调制造过程的柔性、高效率，适应于多品种，中小批量的生产。 第四阶段：计算机集成制造系统CIMS 特征是强调制造全过程的系统性和集成性。 第五阶段：智能制造系统 IMS。 1.2 制造自动化的发展及现状 1　制造系统中的集成技术和系统技术已成为制造自动化研究中热点问题2　更加注重研究制造自动化系统中人的作用的发挥 3　单元系统的研究仍然占有重要的位置4　制造过程的计划和调度研究十分活跃，但实用化的成果还不多见5　适应现代生产模式的制造环境的研究正在兴起 1.3 制造自动化的趋势 1）对无人制造自动化进行反思，提出“人机一体化制造系统的思想” 2）单元控制器的研究占重要地位 单元控制软件的发展， 控制软件的模块化，标准化 新的设计方法 发展新型控制体系结构，递阶控制结构－非递阶，自治协商式控制体系结构 人工智能技术 1.3制造自动化的趋势 3）平台技术的研究与平台软件的开发是制造自动化发展的方向 IBM Enabler DEC Basestar, HP AFCON 的P－CIM 4）现代制造模式的提出和研究直接推动自动化的发展 虚拟制造（Virtual Manufacturing） 动态组织联盟（Virtual Organization） 5）智能制造将是未来制造自动化发展的重要发展方向 Agent技术 2 数控加工技术 2.1 数控技术 2.2 数控加工技术基础 2.3 数控编程 2.4 计算机数字控制技术 2.5 应用与发展 2.1 数控技术 数字控制（Numerical Control）技术，简称数控（NC）技术，是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是指用数字化信息对机械设备的运动及其加工过程进行控制的一种方法。 2.2数控加工技术基础 数控机床就是采用了数控技术的机床，或着说装备了数控系统的机床 数控机床的组成 2.2 数控加工技术基础 数控机床的特点 能加工一般机床难以加工的复杂型面 精度高，质量稳定 生产率高 具有广泛的适应性和灵活性 一机多用 在制品少，加速了流动资金的周转 改善生产环境，减少劳动强度 实现较精确的成本核算和生产进度安排 2.2数控加工技术基础 数控机床的分类 按运动控制分类：点位控制数控机床 、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床 按控制回路分类：开环控制数控机床 、闭环控制数控机床 、半闭环控制数控机床 、混合控制数控机床 按数控装置分类：硬件式数控机床、软件式数控机床 按加工类型分类：金属切削类数控机床、金属成型类数控机床、特种加工类数控机床、其它类数控机床 2.2数控加工技术基础 按同时控制的坐标轴分类：2轴、2.5轴、3轴、4轴、5轴或多轴类的数控机床 按伺服驱动装置分类：液压驱动式数控机床、气动式数控机床、直流伺