自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)第一章緒論1.

1、 15周 周二 教502 周五 教601 616周 教1102 要求：要求：通過(guò)本章教學(xué)，使大家了解生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化所研究的對(duì)象及作為自動(dòng)化方面的專(zhuān)家必備的條件，了解自動(dòng)化制造系統(tǒng)和自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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)及適用范圍，自動(dòng)化制造系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化就是對(duì)自動(dòng)化加以完善的過(guò)程。自動(dòng)化方面的專(zhuān)家，不僅應(yīng)當(dāng)具有豐富的、關(guān)于各種結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程的知識(shí)，而且應(yīng)當(dāng)具有自動(dòng)機(jī)床構(gòu)成的一般規(guī)律性，以及自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)的分析和綜合方法方面的知識(shí)。這里的分析和綜合方法，是以生產(chǎn)率、可靠性和經(jīng)濟(jì)效果理論的科學(xué)原理為其基礎(chǔ)的。 信息流 物流外部信息人機(jī)功

2、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 a杭汽發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工 b余姚長(zhǎng)城精工 卷尺切零自動(dòng)線(xiàn) c杭州天元藥業(yè)有限公司 培養(yǎng)瓶倒沖裝置 d寧波愛(ài)文文具有限公司 長(zhǎng)尾夾自動(dòng)裝配 線(xiàn) e膜式壁焊接自動(dòng)線(xiàn) 1、定義 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。 2、自動(dòng)

3、化制造系統(tǒng)的組成： a、具有一定技術(shù)水平和決策能力的人； b、一定范圍的被加工對(duì)象； c、信息流及其控制系統(tǒng)； d、能量流及其控制系統(tǒng)； e、物料流及物料處理系統(tǒng)。自自 動(dòng)動(dòng) 化化 制制 造造 系系 統(tǒng)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 1、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的意義 a、提高生產(chǎn)率； b、縮短生產(chǎn)周期； c、提高產(chǎn)品質(zhì)量； d、提高經(jīng)濟(jì)效益； e、降低勞動(dòng)強(qiáng)度； f、有利于產(chǎn)品更新； g、提高勞動(dòng)者的素質(zhì)； h、帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展； i、體現(xiàn)一

4、個(gè)國(guó)家的科技水平。 2、作為一個(gè)自動(dòng)化方面的專(zhuān)家必備的知 識(shí)結(jié)構(gòu)及應(yīng)具備的素質(zhì)A 對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)家知識(shí)面的要求a.生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的學(xué)科特點(diǎn)和體系 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的學(xué)科特點(diǎn)為涉及學(xué)科范圍廣，呈多學(xué)科交叉狀態(tài)。 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的學(xué)科體系見(jiàn)下表：自動(dòng)化技術(shù)自動(dòng)化技術(shù) 系統(tǒng)工程技術(shù)系統(tǒng)工程技術(shù) 制造科學(xué)與技術(shù)制造科學(xué)與技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程自動(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b、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)（

5、制造、控制、管理 ）的發(fā)展動(dòng)向。2、技能方面的要求： a、能熟練擬定工藝過(guò)程，以便作為設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)的基礎(chǔ)，同時(shí)要考慮到對(duì)產(chǎn)品所提出的特殊要求和工藝參數(shù)的穩(wěn)定性，還要考慮到工序的分散和集中程度等；b、能按照數(shù)量和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分析工藝過(guò)程方案，并最終選出最佳工藝過(guò)程方案，選擇必需的設(shè)備等；c、能按照經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則，評(píng)價(jià)所提出的工藝過(guò)程方案和設(shè)備方案；d、能選擇待設(shè)計(jì)設(shè)備的最佳自動(dòng)化程度（手控機(jī)床，半自動(dòng)機(jī)床，自動(dòng)線(xiàn)，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等）；e、會(huì)選擇和計(jì)算自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)的原理方案，并使加工流水線(xiàn)的數(shù)目、工位數(shù)、工段數(shù)、中間料庫(kù)的型式和容量、設(shè)備組合的型式以及配置型式的組合是最佳的；f、會(huì)選擇控制系統(tǒng)

6、的型式（擋鐵控制，靠?？刂疲峙漭S控制，程序控制及其他控制型式），編寫(xiě)擬訂控制系統(tǒng)的技術(shù)任務(wù)書(shū)，并對(duì)方案的質(zhì)量作出評(píng)價(jià)；g、能擬訂特殊的、用于控制和檢測(cè)的機(jī)構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)；h、能擬訂執(zhí)行輔助操作（空程操作），即執(zhí)行供料、毛坯的定向、輸送、夾緊和半成品貯存及其他輔助操作的機(jī)構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)； （一）自動(dòng)化制造系統(tǒng)的基本形式、特點(diǎn)及適用范圍 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(xiàn) 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(xiàn) 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

7、系統(tǒng) 自動(dòng)化制造系統(tǒng) 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(chēng)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。 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(chēng)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。 剛性自動(dòng)線(xiàn)（自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)）： 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)

8、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(chēng)為剛性自動(dòng)線(xiàn)。 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。 剛性綜合自動(dòng)化系統(tǒng)： 包括零件制造、熱處理、

9、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(xiàn)周期長(zhǎng)，更換產(chǎn)品困難。 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。 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(lèi)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(chē)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。 成組制造單元是采用成組技術(shù)原理

10、布置加工設(shè)備，包括成組單機(jī)、成組單元和成組流水線(xiàn)。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。 分布式數(shù)控系統(tǒng)(DNC)： 采用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制若干臺(tái)CNC機(jī)床，它強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的計(jì)劃調(diào)度和控制功能，對(duì)物流與刀具流的自動(dòng)化并不要求，主要由操作人員完成。 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活性大、可靠性高、投資小，以軟件取勝。 柔性制造單元： 由13臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床或加工中心所組成，單元中配備有某種形式的托盤(pán)交換裝置或工業(yè)機(jī)器人，由單元計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序編制和分配、負(fù)荷平衡和作業(yè)計(jì)劃控制。 優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜、成本較低、投資較小、可靠性較高、使用及維護(hù)均較簡(jiǎn)單。 適用于品種變化不

11、是很大，生產(chǎn)批量中等的生產(chǎn)規(guī)模。 柔性制造系統(tǒng) 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(lèi)不同性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，一類(lèi)是系統(tǒng)的信息流；一類(lèi)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

12、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2002,500件的中等批量生產(chǎn)。 柔性制造線(xiàn)與柔性制造系統(tǒng)之間的界限也很模糊，兩者的主要區(qū)別是前者象剛性自動(dòng)線(xiàn)，具有一定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件沿一定的方向順序傳送，后者則沒(méi)有一定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件輸送方向也是隨機(jī)性質(zhì)。柔性制造線(xiàn)主要適用于品種變化不大的中批和大批量生產(chǎn)，線(xiàn)中的機(jī)床主要是多軸主軸箱的換箱式和轉(zhuǎn)塔式加工中心。在工件變換以后，各機(jī)床的主軸箱可自動(dòng)進(jìn)行更換，同時(shí)掉入相應(yīng)的數(shù)控程序，生產(chǎn)節(jié)拍也會(huì)作相應(yīng)的

13、調(diào)整。 優(yōu)點(diǎn)： 柔性制造線(xiàn)具有剛性自動(dòng)線(xiàn)的絕大部分優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)批量不很大時(shí)，生產(chǎn)成本比剛性自動(dòng)線(xiàn)低得多，當(dāng)品種改變時(shí)，系統(tǒng)所需的調(diào)整時(shí)間又比剛性自動(dòng)線(xiàn)少得多。 缺點(diǎn)： 建立系統(tǒng)的總費(fèi)用比剛性自動(dòng)線(xiàn)高得多。 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是目前最高級(jí)別的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，它強(qiáng)調(diào)的主要是信息集成，而不是制造過(guò)程物流的自動(dòng)化。 它的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)十分龐大，包括的內(nèi)容很多，要在一個(gè)企業(yè)完全實(shí)現(xiàn)難度很大。 1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面 ： A 通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化 ； B 采用“面向制造設(shè)計(jì)”和“面向裝配設(shè)計(jì)”技術(shù) ； C 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：

14、a、采用成組技術(shù) ； b、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 ； c、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： a、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(lèi)型； b、人機(jī)功能合理分工； c、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 ； d、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； e、重視人的作用。 （一）自動(dòng)化制造系統(tǒng)評(píng)價(jià)的特點(diǎn) 全面性； 完整性； 真實(shí)性； 盡可能量化評(píng)價(jià)。 （二）自動(dòng)化制造系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo) 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 最大限度縮短輔助時(shí)間； 采用工藝過(guò)程最佳化技術(shù)； 選用高效率加工和檢測(cè)設(shè)備。 采用高精度機(jī)床，多工位自動(dòng)加工； 自動(dòng)檢