[工学]制造业信息化应用技术3 郝永平 考试 沈阳理工大学.ppt

CSC Confidential. 　产品生命周期建模与管理 郝永平 　　 数字化制造系统是军工制造业数字化工程中信息流和物料流的结合点，是一种以信的集成与信息流的自动化为特征的、利用数字化装备完成各种制造活动的自动化系统．数字化制造系统涉及的范围很广，即包括数字化加工及装配设备、物料存储与输送系统、自动化检测与监控系统及多层计算机网络控制系统等基础自动化设备，也包括制造单元系统及CAD / CAPP / CAM / PDM / MRP / MES 等系统的集成应用。本章结合军工制造业建立数字化制造车间的几个关键问题介绍了军工制造企业常用的数字化装备、制造元与系统和数字化制造车间的基本结构和主要特点；讨论了以制造执行系统（MES )为核心的集成生产作业计划与执行控制技术在数字化制造车间的应用与实施问题。 数控加工设备是一种由数字和符号构成的信号控制和操纵运行的自动化加工设备。数控加工设备的功能特点确定了它在数字化制造系统中不可替代的地位。现代数控加工设备种类很多，一般都具有以下五个特点： l ）适应性强：一般数控加工设备只需要更换其数控程序和刀具就可以适应不同的零件加工，这一特点保证了数字化制造系统的柔性。 2 ）加工精度高、质量稳定：数控加工设备的控制系统和伺服驱动系统精度很高，且可以利用软件进行误差补偿，因此可以获得很高的加工精度。由于其加工过程完全由数控程序控制量稳定性。，重复加工精度很高，这一特点可以确保数字化制造系统的加工精密性及质量的稳定性. 3 ）胜任复杂型面加工：多轴联动数控机床可以完成普通机床难以加工或者无法实现的复杂型面加工，这一特点确定了数字化制造系统的复杂零件加工能力。 4 ）加工效率较高：数控加工设备可以实现工序集中加工，而且大多数数控加工设备具有自动换刀及工位转换功能，大大缩短了辅助时间，在一定程度上保证了数字化制造系统的生产效率。  5 ）可集成性好：现代数控加工设备都具有串行口和DNC接口，可与 CAD / CAPP / CAM 系统连接，也可通过网络直接纳人 FMC , FMS 和 CIMS 等制造系统，这为数字化制造系统集成控制和管理提供必备条件。 ( l ）数控加工设备的类型 数控加工设备的种类很多，按其功能水平可分为经济型、普及型、高级型。经济型数控加工设备一般采用单板机或单片机作为控制系统，采用8位CPU 控制，以步进电机为驱动元件。采用开环控制系统，分辨率为 10um ，进给速度在 8-15m / min 范围内，最多联动轴数为 2-3 轴。一般只有简单数码管显示或简单的CRT字符显示。常见的经济型数控加工设备主要有数控车床、数控线切割机床和数控改造的旧机床。普及型数控加工设备一般采用功能比较齐全的数控系统，多为16位或32 位 CPU 控制，采用半闭环或闭环的直流伺服系统或交流伺服系统。 控制精度较高，分辨率可以达到 l um ，进给速度在 15-24m / min 范围内，主轴最高转速可达到 6 000-8000 / min , 最多联动轴数为 2-4 轴，有比较齐全的 CRT 显示，能够显示字符、图形，具有人机对话功能，同时具有RS-232 或者 DNC 数字通信接口。高级型数控加工设备采用多功能数控系统，多为32位或64位CPU 控制，采用半闭环或闭环的直流伺服系统或交流伺服系统。控制精度非常高，分辨率可以达到0.1um , 进给速度在15-100m / min 范围内，主轴最高转速超过10000r / min，高速加工机床甚至高达每 分钟几万转，最多联动轴数为 3-5 轴以上，有 CRT 显示，能够显示三维图形，同时具有制造自动化协议（Manufacturing Automation Protocol , MAP）通信接口及联网功能。 加工中心多属于高级型、自动化程度较高的综合性数控加工设备。加工中心聚集了多种数控机床的功能，一次装夹就可依次完成多面和多工序加工。加工中心结构类型很多，其结构与普通数控机床的区别主要在于，它具有刀库、自动换刀装置、自动交换工作台或自动托盘更换系统。图 4-1 显示了军工企业常用的数控加工设备及其控制类型。 l ）数控加工设备的伺服控制系统 开环伺服系统的特点是，不具有位置和速度检测反馈元件，不能对执行机构的位移误差进行控制，所以成为开环伺服控制。开环伺服控制的数控加工设备结构简单，成本较低。常见的开环伺服控制数控加工设备是，位置精度要求不高的中小型切削数控机床和输出设备，或由旧机床改造的经济型数控机床。 闭环伺服系统的特点是，工作台或执行机构上安装有位置检测元件，位置检测元件将工作台或执行机构的实际位置信号反馈到比较电路，与数控装置发出的