先进制造技术第四章(北京理工大学).pptVIP

先进制造技术（第3版） 北京理工大学出版社 第4章 制造自动化技术 4.1 概述 4.2 工业机器人（Industrial Robot) 4.3 柔性制造系统（FMS） 4.1 概述 4.1.1 制造自动化技术内涵 狭义制造：生产车间内产品的机械加工和装配过程的自动化，包括切削加工自动化、工件装卸自动化、工件储运自动化、零件与产品清洁及检验自动化、断屑与排屑自动化、装配自动化、机器故障诊断自动化等。 广义制造：制造自动化包含了产品设计自动化、企业管理自动化、加工过程自动化和质量控制自动化等产品制造全过程以及各个环节综合集成自动化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时、洁净的目标。 4.1 概述 4.1.2 制造自动化技术的现状 制造自动化的发展过程，见表4-1。 将制造自动化的发展历程分为三个发展阶段： 刚性自动化：表现在半自动和自动机床、组合机床、组合机床自动线的出现。特点：生产效率高、加工品种单一。 柔性自动化：数控技术（NC）、计算机数控（CNC）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）等。特点：能满足多品种小批量甚至单件生产自动化的需要。 综合自动化：计算机集成制造系统（CIMS）、并行工程（CE）、精益生产（LP）、敏捷制造（AM）等模式的发展和应用。特点：充分利用资源，发挥综合效应。 4.1 概述 制造自动化技术目前的研究主要表现在以下几个方面： 1．制造系统中的集成技术和系统技术已成为研究热点 集成技术包括制造系统的信息集成技术（如CIMS）、过程集成技术（如并行工程CE）、企业集成技术（如敏捷制造AM）等；系统技术包括制造系统分析技术、制造系统建模技术、制造系统运筹技术、制造系统管理技术和制造系统优化技术等。 2．更加注重制造自动化系统中人因作用的研究 “人机一体化制造系统”、“以人为中心的制造系统”等新思想。 3．数控单元系统的研究仍然占有重要的位置 4.1 概述 4．制造过程的计划和调度研究十分活跃 优化制造过程的计划和调度是减少95％时间的主要手段。 5．柔性制造技术的研究向着深度和广度发展 DNC有两种不同的含义：一是Directed Numerical Control，即计算机直接数控；另一是Distributed Numerical Control，即分布式数控。 6．适应现代生产模式制造环境的研究正在兴起 围绕敏捷制造模式的研究，主要包括敏捷制造模式下的制造自动化系统体系结构、高效柔性制造系统的建模与重构、制造能力测量、评价与控制和制造加工过程的虚拟制造等。 7．底层加工系统的智能化和集成化研究越来越活跃 HMS是由智能完备单元复合而成，其底层设备具有开放、自律、合作、可知、适应柔性、易集成等特性。 4.1 概述 4.1.3 制造自动化技术发展趋势 （1）制造敏捷化 其核心是使企业对面临市场竞争作出快速反应，利用企业内外各方面的优势，形成动态联盟，缩短产品的开发周期，尽快抢占市场。 （2）制造网络化 包括企业制造环境的网络化和企业与企业之间的网络化。 （3）制造虚拟化 包括设计过程的拟实技术和加工制造过程的虚拟技术。 （4）制造智能化 包含智能计算机、智能机器人、智能加工设备及生产线等。 （5）制造全球化 包括市场的国际化和制造企业在世界范围内的重组与集成。 （6）制造绿色化 一个考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。 4.2 工业机器人 （Industrial Robot） 4.2.1 工业机器人的定义 工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机，是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备。 其研究和应用水平是衡量一个国家制造业及其工业自动化水平的标志之一。 4.2.2 工业机器人的组成与分类 1．工业机器人的组成图4-1所示是一个典型的关节型工业机器人。工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统以及位置检测机构等几个部分组成。 4.2 工业机器人 （Industrial Robot） （1）执行机构 是一组具有与人手脚功能相似的机械机构，又俗称操作机，通常包括如下的组成部分： 1）手部：又称抓取机构或夹持器，用于直接抓取工件或工具。 2）腕部：是联接手部和手臂的部件，用以调整手部的姿态和方位。 3）臂部：是支撑手腕和手部的部件，由动力关节和连杆组成，用以承受工件或工具负荷，改变工件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置。 4）机身：又称立柱，是支撑臂部的部件，用以扩大臂部活动和作业范围。 5）机座及行走机构：是支撑整个机器人的基础件，用以确定或改变机器人的位置。 4.2 工业机器人 （In