機械制造自動化技術概論

概論機械制造系統(tǒng)三個特性——三個角度的定義。在結構方面：制造過程所涉及的硬件（包括人員、設備、物料流、各種輔助裝置等）及相關軟件（包括制造理論、制造技術和制造信息等）組成一個統(tǒng)一整體。

——在功能方面：將制造資源（原材料、能源、勞動力等）轉變?yōu)槌善坊虬氤善返妮斎胼敵鱿到y(tǒng)。

——在過程方面：涵蓋制造生產(chǎn)的運行過程，包括市場分析、產(chǎn)品設計、工藝編制、制造實施、檢驗出廠、產(chǎn)品銷售等多個環(huán)節(jié)的制造全過程。一、基本概念機械制造系統(tǒng)的具體形象是什么？機械制造系統(tǒng)的組成圖一臺正在制造產(chǎn)品的機床、生產(chǎn)線、車間、整個工廠都可看成不同層次的制造系統(tǒng)，從系統(tǒng)的含義它們并沒有多少差別，都是由加工過程（物料流）、加工與管理等信息（信息流）和能量的消耗及其流程（能量流）組成的綜合系統(tǒng)。

自動化，它是指設計一種控制設備來取代人力操作機械的動作，以達到各種機械自動、半自動運行的目的。機械化與自動化的區(qū)別？機械化——執(zhí)行制造過程的基本動作由機械完成。機械由人操作控制。自動化——操作控制機械的動作也是由機器完成。工序自動化工藝過程自動化制造過程自動化自動化車間自動化工廠工序中所有基本動作都機械化了，輔助動作都自動化了，工人對這一工序作總操縱和監(jiān)督工序都自動化并有機相連；工人只對整個工藝過程作總操縱和監(jiān)督工藝過程自動化并自動有機聯(lián)系在一起，從原材料到最終成品都不需要人工干涉。機械制造自動化的主要內容

機械制造過程中的自動化技術包括：

1）機械加工自動化技術包含上下料自動化技術、裝卡自動化技術、換刀自動化技術、加工自動化技術和零件檢驗自動化技術等。2）

物料儲運過程自動化技術包含工件儲運自動化技術、刀具儲運自動化技術和其他物料儲運自動化技術等。3）裝配自動化技術包含零部件供應自動化技術和裝配過程自動化技術等。4）質量控制自動化技術包含零件檢測自動化技術、產(chǎn)品檢測自動化技術和刀具檢測自動化技術等。機械制造自動化就是在機械制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動化技術，實現(xiàn)機械制造全過程的自動進行。毛坯制備、熱處理、物料運輸、機械加工、裝配、輔助過程、質量控制、系統(tǒng)控制等機械制造自動化的作用1.縮短生產(chǎn)周期2.提高生產(chǎn)率3．提高產(chǎn)品質量4．提高經(jīng)濟效益5．降低勞動強度6．提高勞動者素質7．有利于產(chǎn)品更新8．帶動相關技術的發(fā)展生產(chǎn)方面人方面技術方面二、制造自動化的類型1.加工系統(tǒng)即能完成工件的切削加工、排屑、清洗和測量的自動化設備與裝置；2.工件支撐系統(tǒng)即能完成工件輸送、搬運以及存儲功能的工件供給裝置；3.刀具支撐系統(tǒng)即包括刀具的裝配、輸送、交換和存儲裝置以及刀具的預調和管理系統(tǒng)；4.控制與管理系統(tǒng)即對制造過程的監(jiān)控、檢測、協(xié)調與管理。機械制造自動化系統(tǒng)的構成信息流1.按制造過程分類毛坯制備過程自動化、熱處理過程自動化、儲運過程自動化、機械加工過程自動化、裝配過程自動化、輔助過程自動化、質量檢測過程自動化和系統(tǒng)控制過程自動化。2.按設備分類

局部動作自動化、單機自動化、剛性自動化、剛性綜合自動化系統(tǒng)、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)。3.按控制方式分類

機械控制自動化、機電液控制自動化、數(shù)字控制自動化、計算機控制自動化、智能控制自動化。機械制造自動化的分類對機械制造自動化的分類目前并沒有統(tǒng)一的方式；不同的自動化類型有著不同的性能特點和不同的應用范圍。機械制造自動化的特點與適用范圍不同的自動化類型有著不同的性能特點和不同的應用范圍，因此應根據(jù)需要選擇不同的自動化系統(tǒng)。1.剛性半自動化單機特點：剛性半自動化單機是一種除上下料外可以自動地完成單個工藝過程加工循環(huán)的機床。從復雜程度講，剛性半自動化單機實現(xiàn)的是加工自動化的最低層次。適用范圍：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)。缺點是調整工作量大，加工質量較差，對人的依賴性較強，工人的勞動強度也大。2.剛性性自自動動化化單單機機-特點：它是在剛剛性半自自動化單單機的基基礎上增加自動動上下料料裝置而形成的的自動化化機床。。因此這這種機床床實現(xiàn)的的也是單單個工藝藝過程的的全部加加工循環(huán)環(huán)。-適用范范圍：：這種機機床往往往需需要定定制或或改裝裝，常常用于于品種變變化很很小，但生生產(chǎn)批批量特特別大大的場場合。。如組組合機機床、、專用用機床床等。。主要要特點點是投投資少少、見見效快快，但但通用性性差，是大大量生生產(chǎn)中中最常常見的的加工工設備備。3.剛性自自動線線-特點：：剛性自自動化化生產(chǎn)產(chǎn)線（（簡稱稱剛性性自動動線））是用用工件輸輸送系系統(tǒng)將各種種剛性自自動化化加工工設備備和輔助設設備按一定定的順順序連連接起起來，，在控控制系系統(tǒng)的的作用用下完完成單單個零零件加加工的的復雜雜大系系統(tǒng)。。適用范范圍：：在剛性性自動動線上上，被被加工工零件件以一一定的的生產(chǎn)產(chǎn)節(jié)拍拍，順順序通通過各各個工工作位位置，，自動完成零零件預預定的的全部部加工工過程程和部部分檢檢測過過程。。因此，剛性性自動線具具有很高的的自動化程程度，具有有統(tǒng)一的控控制系統(tǒng)和和嚴格的生生產(chǎn)節(jié)奏。。適用于少品種、大大批量的生產(chǎn)中。。主要缺點：投資大，，系統(tǒng)調整整周期長，，更換產(chǎn)品品不方便。。4.剛性綜合自自動化系統(tǒng)統(tǒng)-特點：一般情況下下，剛性自動線線只能完成成單個零件的的所有相同同工序（如切削加加工工序）），對于其他他自動化制制造內容如如熱處理、、鍛壓、焊焊接、裝配配、檢驗、、噴漆甚至至包裝卻不不可能全部部包括在內內。包括上上述內容的的復雜大系系統(tǒng)稱為剛剛性綜合自自動化系統(tǒng)統(tǒng)。-適用范圍：：它常用于產(chǎn)產(chǎn)品比較單單一，但工工序內容多多，加工批批量特別大大的零部件件的自動化化制造。剛剛性綜合自自動化系統(tǒng)統(tǒng)結構復雜雜，投資強強度大，建建線周期長長，更換產(chǎn)產(chǎn)品困難，，但生產(chǎn)效效率極高，，加工質量量穩(wěn)定，工工人勞動強強度低。剛性半自動化單機剛性自動化單機剛性自動線剛性綜合自動化系統(tǒng)沿著箭頭方方向分析：：自動化程程度，結構構，投資，，更換產(chǎn)品品困難度，，調整周期期，生產(chǎn)率率，工人勞勞動強度的的變化5.數(shù)控機床-特點：數(shù)控機床床（NumericalControlMachineTools）用來完成零零件一個工序的的自動化循循環(huán)加工。它是是用代碼化的數(shù)字量來來控制機床床，按照事事先編好的的程序，自自動控制機機床各部分分的運動，，而且還能能控制選刀刀、換刀、、測量、潤潤滑、冷卻卻等工作。。-適用范圍：適用于復復雜程度不不高，加工工精度較高高，品種多多變，且重重復性好的的場合。6.加工中心-特點：加工中心心（MachiningCenter-MC）是在一般般數(shù)控機床床的基礎上上增加刀庫和和自動換刀刀裝置而形成的一一類更復雜雜但用途更更廣、效率率更高的數(shù)數(shù)控機床。。由于具有有刀庫和自自動換刀裝裝置，就可可以在一臺臺機床上完完成車、銑銑、鏜、鉆鉆、鉸、攻攻螺紋、輪輪廓加工等等多個工序的加工，有有利于工序集中。-適用范圍：零件較復復雜，需要要多工序加加工的中等等批量的生生產(chǎn)場合。。7.柔性制造單單元（FMC）所謂柔性，，是指一個個制造系統(tǒng)統(tǒng)適應各種生生產(chǎn)條件變變化的能力力，它與系統(tǒng)統(tǒng)方案、人人員和設備備有關。系系統(tǒng)方案的的柔性是指指加工不同同零件的自自由度。人人員柔性是是指操作人人員能保證證加工任務務，完成數(shù)數(shù)量和時間間要求的適適應能力。。設備柔性性是指機床床能在短期期內適應新零零件的加工工能力。FMC實際上是數(shù)數(shù)控加工中中心的擴展展，一般是是由加工中中心和工業(yè)業(yè)機器人各各一臺組成成，并由后后臺計算機機統(tǒng)一作可可編程控制制-適用范圍：柔性制造造單元常用用于品種變化不不是很大、、生產(chǎn)批量量中等的生產(chǎn)規(guī)模模中。8.柔性制造系系統(tǒng)（FMS）一般由數(shù)臺臺加工中心心、工業(yè)機機器人和自自動制導車車輛（AGV）組成，由由后臺計算算機統(tǒng)一控控制。從功能上有有四部分組組成：兩臺臺以上的數(shù)數(shù)控加工設備、一個自動動化的物料料及刀具儲運系統(tǒng)、若干臺輔助設備（如清洗機機、測量機機、排屑裝裝置、冷卻卻潤滑裝置置等）和一一個由多級級計算機組組成的控制和管理理系統(tǒng)。到目前為止止，柔性制制造系統(tǒng)是是最復雜、、自動化程程度最高的的單一性質質的制造系系統(tǒng)。特點：實現(xiàn)連續(xù)續(xù)工作、易易與信息管管理系統(tǒng)結結合形成更更高級的系系統(tǒng)，投資資大、結構構復雜使得得對操作人人員的要求求較高。適用于品種種變化不大大的中等批批量生產(chǎn)。。三、機械制制造自動化化的發(fā)展歷歷程及趨勢勢發(fā)展階段時間跨度主要標志第一階段從1870年到1950年左右電液控制剛性自動化單機和系統(tǒng)第二階段從1952年到1965年數(shù)控技術，特別是單機數(shù)控技術第三階段從1967年到20世紀80年代中期數(shù)控機床和工業(yè)機器人組成的柔性制造自動化系統(tǒng)第四階段從20世紀80年代至今計算機集成制造和計算機集成制造系統(tǒng)機械制造自自動化發(fā)展展歷程信息化帶帶動機械械制造自自動化制造技術術的信息息化帶動動了自動動化的發(fā)發(fā)展，改改變了傳傳統(tǒng)制造造自動化化的概念念，使得得產(chǎn)品生生命周期期明顯縮縮短、產(chǎn)產(chǎn)品品種種日益增增多、產(chǎn)產(chǎn)品成本本結構發(fā)發(fā)生變化化、產(chǎn)品品交貨期期不斷縮縮短。如何帶動動？首先對制制造系統(tǒng)統(tǒng)中的信信息進行行存儲和和管理——建立信息息系統(tǒng)，，然后將將信息技技術運用用于制造造系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)品生命命周期全全過程和和企業(yè)運運行管理理的各個個環(huán)節(jié)中中，將制制造系統(tǒng)統(tǒng)的信息息以及信信息傳輸輸方式規(guī)規(guī)范化、、數(shù)字化化、集成成化，提提高信息息的綜合合利用價價值，從從而全面面提高企企業(yè)的市市場競爭爭能力。。建立，運運用哪些些信息？？▲機械械制造過過程可看看成是一一個信息息產(chǎn)生、、處理和和加工的的過程。?！圃煸煜到y(tǒng)中中的信息息流動。。制造系統(tǒng)統(tǒng)中的信信息流主線一：：產(chǎn)品信信息主線二：：生產(chǎn)計計劃和管管理兩條主線線存在密密切的信信息交換換為實現(xiàn)制制造信息息描述的的規(guī)范化化、數(shù)字字化和集集成化，，需對制制造信息息進行合合理的分分類按照制造造系統(tǒng)的的功能活活動分類類按照信息息的生成成方式人工輸入入信息；；自動生生成信息息；半自自動生成成信息。。按照信息息的適用用范圍全局信息息——在各個分分系統(tǒng)之之間共享享，如物物料清單單、生產(chǎn)產(chǎn)計劃等等信息。。局部信信息——只在分分系統(tǒng)統(tǒng)內部部傳送送、處處理與與使用用，如如設計計規(guī)范范。ABB公司物物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)制造業(yè)業(yè)信息息化的的發(fā)展展使得得出現(xiàn)現(xiàn)許多多先進進制造造模式式，這這些制制造模模式促促使了了機械械制造造業(yè)方方式的的轉變變。1、精良良生產(chǎn)產(chǎn)——起源于于日本本豐田田汽車車制造造經(jīng)驗驗期望以以最小小的投投入來來獲得得成本本低、、質量量好、、投放放市場場快、、用戶戶滿意意度高高的產(chǎn)產(chǎn)品。。精：消除除一切切不增增值的的因素素：減減少人人員、、場地地面積積、設設備投投資、、現(xiàn)場場存貨貨量等等；簡簡化生生產(chǎn)過過程、、簡化化與協(xié)協(xié)作廠廠的關關系、、簡化化產(chǎn)品品檢驗驗環(huán)節(jié)節(jié)，強強調一一體化化的質質量保保證；；強調調人的的作用用。良：不斷斷改進進、盡盡善盡盡美2、并行行工程程（CE）▲并行工工程是是集成地地、并并行地地設計計產(chǎn)品品及其其相關關的各各種過過程的的系統(tǒng)統(tǒng)方法法，設設計過過程中中在需需對產(chǎn)產(chǎn)品及及其下下游過過程進進行并并行設設計。▲特點點是在在設計計一開開始就就考慮慮產(chǎn)品品整個個生命命周期期中從從概念念形成成到產(chǎn)產(chǎn)品報報廢處處理的的所有有因素素，包包括質質量、、成本本、進進度計計劃和和用戶戶要求求?！⑿行泄こ坛痰哪磕繕?、、組織織、方方法和和工具具——CE的目標標是縮短產(chǎn)產(chǎn)品的的提前前期，包括括新產(chǎn)產(chǎn)品的的開發(fā)發(fā)和用用戶定定制產(chǎn)產(chǎn)品的的生產(chǎn)產(chǎn)，提提高產(chǎn)產(chǎn)品的的質量量?！狢E特別強強調設設計群群體的的協(xié)同工工作（TeamWork），注注重協(xié)協(xié)同的的組織織形式式、協(xié)協(xié)同的的設計計思想想以及及所產(chǎn)產(chǎn)生的的協(xié)同同效益益?！⑿行性O設計計的的方方法法和和工工具具，，除除了了一一些些計計算算機機輔輔助助設設計計的的方方法法和和軟軟件件工工具具外外，，著著重重在在數(shù)據(jù)據(jù)交交換換、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)管管理理和和通通信信技技術術。3、敏敏捷捷制制造造敏捷捷制制造造可快快速速地地利利用用知知識識和和技技術術提提供供的的可可能能性性及及時時抓抓住住市市場場對對新新產(chǎn)產(chǎn)品品需需求求的的機機遇遇，，快快速速地地開開發(fā)發(fā)新新產(chǎn)產(chǎn)品品，，快快速速重重組組資資源源，，組組織織生生產(chǎn)產(chǎn)，，提提供供用用戶戶滿滿意意的的顧顧客客化化產(chǎn)產(chǎn)品品。敏捷制造造的優(yōu)點點：生產(chǎn)產(chǎn)更快，，勞動生生產(chǎn)率更更高，機機器生產(chǎn)產(chǎn)率加快快，質量量提高，，提高生生產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)可靠性性，減少少庫存。。缺點：實實施起來來費用高高。4、智能制制造系統(tǒng)統(tǒng)▲智能制制造系統(tǒng)統(tǒng)是一種由智智能機器器和人類類專家組組成的人