機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)-Z1

機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)主講：盧澤生路勇第一章緒論第二章機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的建立第三章自動(dòng)化典型指行裝置與控制系統(tǒng)第四章物料傳輸自動(dòng)化第五章自動(dòng)化檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)第六章裝配自動(dòng)化第七章生產(chǎn)管理過(guò)程自動(dòng)化第一章緒論機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平重要標(biāo)志機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化包括設(shè)計(jì)、制造、管理、控制自動(dòng)化采用自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)效

1)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率2)縮短生產(chǎn)周期

3)提高產(chǎn)品質(zhì)量4)提高經(jīng)濟(jì)效益

5)降低勞動(dòng)強(qiáng)度6)改善對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力

7)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力8)帶動(dòng)相關(guān)學(xué)科發(fā)展

1.1機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化定義與概念1.1.1機(jī)械機(jī)械：由零部件組成的，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、能量、信息傳遞或轉(zhuǎn)換的，具有某種功能的機(jī)器、設(shè)備或儀器。

機(jī)器：是以通過(guò)某種方式實(shí)現(xiàn)能量傳遞和轉(zhuǎn)換為主的技術(shù)系統(tǒng)。如發(fā)電機(jī)、渦輪機(jī)等。

設(shè)備：是以通過(guò)某種方式實(shí)現(xiàn)物料傳遞和轉(zhuǎn)換為主的技術(shù)系統(tǒng)。如機(jī)床、紡織機(jī)等。

儀器：是以通過(guò)某種方式實(shí)現(xiàn)信息傳遞和轉(zhuǎn)換為主的技術(shù)系統(tǒng)。如傳感器、導(dǎo)航儀、照像機(jī)等。

1.1.2系統(tǒng)系統(tǒng)：是由相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約和相互作用的若干組成部分結(jié)合的，具有某種特定功能的有機(jī)整體。自然系統(tǒng)按生成原因分人造系統(tǒng)按物質(zhì)基礎(chǔ)分實(shí)體系統(tǒng)概念系統(tǒng)、虛擬系統(tǒng)分類按狀態(tài)隨時(shí)間變化否分靜態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

按功能和應(yīng)用范圍分工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)…

按輸出量是否影響輸入量分開(kāi)環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)1.目的性2.集合性系統(tǒng)的共同特征3.相關(guān)性4.層次性5.環(huán)境適應(yīng)性1.1.3自動(dòng)化及自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)化：是針對(duì)應(yīng)用對(duì)象用某種控制方法和手段，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作，使其按預(yù)先規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行操作，而無(wú)需人直接干預(yù)的過(guò)程。自動(dòng)化系統(tǒng)：是自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)某種功能的有機(jī)整體。這一整體實(shí)際上是自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)了物料的流動(dòng)變換、能量的傳遞轉(zhuǎn)換和信息的傳輸交換。

1.1.4機(jī)械系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化1.機(jī)械系統(tǒng)：是由相互作用和相互依賴的可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、能量、信息傳遞或轉(zhuǎn)換的若干機(jī)器、設(shè)備或儀器組成的，具有某種特定功能的有機(jī)整體。2.機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化:是機(jī)械系統(tǒng)用某種控制方法和手段，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，使其按預(yù)先規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行操作，而無(wú)需人直接干預(yù)的過(guò)程。

圖1-1機(jī)械系統(tǒng)所涉及的領(lǐng)域及生產(chǎn)過(guò)程1.2機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀及趨勢(shì)1.2.1機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)以實(shí)現(xiàn)TQCSE功能為目標(biāo)：T(Time)——時(shí)間縮短，生產(chǎn)率提高；Q(Quality)——質(zhì)量提高；C(Cost)——成本降低，提高經(jīng)濟(jì)效益；S(Service)——服務(wù)水平提高；E(Environment)——環(huán)境保護(hù)。表1-1制造生產(chǎn)自動(dòng)化及相關(guān)理論的發(fā)展簡(jiǎn)史

年制造生產(chǎn)和自動(dòng)化發(fā)展中的重要內(nèi)容1770瓦特蒸汽機(jī)第

一

階

段剛性自動(dòng)化單元機(jī)、機(jī)械控制方式1870螺絲制造自動(dòng)機(jī)（美國(guó)）1895多軸自動(dòng)車（美國(guó)）1900電液仿形機(jī)床（意大利）1911F·泰勒提出現(xiàn)代含義的系統(tǒng)概念1913福特：流水裝配線（美國(guó)）1920卡培克（Capek）術(shù)語(yǔ)：機(jī)器人（捷克斯洛伐克）1923凱拉（Keller）：仿形牛頭刨床（美國(guó)）1924自動(dòng)生產(chǎn)線（英國(guó)Morris汽車公司）1924~1926硬質(zhì)合金刀具（德國(guó)）1930機(jī)床數(shù)控專利（美國(guó)）：Ziegler-Nicholson方法論。Routh-Nurwitz穩(wěn)定判據(jù)1935汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體加工自動(dòng)線（前蘇聯(lián)）1936D.S.Harder提出“自動(dòng)化”的術(shù)語(yǔ)，（美國(guó)）1943提出神經(jīng)數(shù)學(xué)模型（美國(guó)：心理學(xué)家W.S.Mculloch，數(shù)學(xué)家W.Pitts）1945數(shù)控銑床（美國(guó)）1946成組加工工藝，第1臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)（前蘇聯(lián)）1947哈德?tīng)枺℉arder）：底特律機(jī)械自動(dòng)線（美國(guó)：福特公司）；遙控機(jī)械手（美國(guó)）1950全自動(dòng)鍛壓機(jī)（美國(guó)：福特公司）；全自動(dòng)活塞生產(chǎn)（前蘇聯(lián)）第

二

階

段

數(shù)

控

技

術(shù)、單

機(jī)

數(shù)

控1950~1960過(guò)程自動(dòng)化（美國(guó)）；Shannon的信息論；Wiener的控制論；Kolmogorov隨機(jī)理論（前蘇聯(lián)）1952帕森斯（Parsons）：三軸數(shù)控立式銑床（美國(guó)MTT）；第1臺(tái)數(shù)控機(jī)床（美國(guó)麻省理工學(xué)院）1953NC（NumericalControl）數(shù)控加工自動(dòng)編程語(yǔ)言（美國(guó)麻省理工學(xué)院）1954德沃爾（Devol）：工業(yè)機(jī)器人專利（美國(guó)）1956我國(guó)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體端面孔的組合機(jī)床自動(dòng)線1957C.П米特洛凡諾夫提出成組技術(shù)GT（GroupTechnology前蘇聯(lián)）；系統(tǒng)工程（美國(guó)H.Goode,R.Machol）1958自動(dòng)編程系統(tǒng)（美國(guó)）；F.Roserblatt引進(jìn)模糊控制擬人腦感知和學(xué)習(xí)能力的感知器概念；NC加工中心（美國(guó)）；我國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床研制成功1958前后自動(dòng)繪圖機(jī)（美國(guó)）1959第1臺(tái)工業(yè)機(jī)器人（極坐標(biāo)型）（美國(guó)）；我國(guó)軸承內(nèi)外環(huán)自動(dòng)線1960自適應(yīng)控制銑床（美國(guó)）1960術(shù)語(yǔ)：柔性制造系統(tǒng)FMS（FlexibleManufacturingSystem美國(guó)）1961計(jì)算機(jī)控制的碳電阻自動(dòng)化制造系統(tǒng)，可稱為計(jì)算機(jī)輔助制造CAM的雛形（美國(guó)）；提出阿波羅登月計(jì)劃（美國(guó)）1962工業(yè)機(jī)器人（圓柱坐標(biāo)型）（美國(guó)）；二維CAD（ComputerAidedDesign美國(guó)）；B.Widrow提出自適應(yīng)線性元件1965L.A.Zadeh提出模糊集理論（美國(guó)加州大學(xué)柏克萊分校）1965前后低成本自動(dòng)化（美國(guó)：賓州大學(xué)）；生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制（DNC）（DirectNumericalControl美國(guó)）

第

三

階

段柔性自動(dòng)化1966自動(dòng)編程語(yǔ)言EXAPT（德國(guó)）1967CAD/CAM軟件：CAD-CAM（美國(guó)）；計(jì)算機(jī)控制的6臺(tái)數(shù)控機(jī)床的可變制造系統(tǒng)（FMS）（英國(guó)：Molins公司）1968直接數(shù)控DNC系統(tǒng)（美國(guó)）1969CAM（ComputerAidedManufacturing美國(guó)）；阿波羅宇宙飛船登月（美國(guó)）；工業(yè)機(jī)器人操作的焊接自動(dòng)線（美國(guó)）1970IMS：機(jī)器人生產(chǎn)線作業(yè)（本體焊接）（美國(guó)）；FMS專利（英國(guó)）1973哈林頓（Harrington）：計(jì)算機(jī)集成制造CIM（ComputerIntegratedManufacture）概念；三維實(shí)體模型CAD（英國(guó)、日本）第

四

階

段計(jì)算機(jī)集成制造、智能集成自動(dòng)化1974JosephHarrington提出計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem美國(guó)）1977無(wú)傳送帶小組裝配法（瑞典）1980制造自動(dòng)化協(xié)議（MAP）（美國(guó)）；無(wú)人化機(jī)械制造廠（日本：富士工廠）；計(jì)算機(jī)輔助工程CAE（ComputerAidedEngineering美國(guó)）1982提出Hopfield新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（美國(guó)：生物物理學(xué)家J.J.Hopfield）1988提出并行工程（ConcurrentEngineering）的概念（美國(guó)：R.I.Winner在美國(guó)國(guó)家防御分析研究所報(bào)告中）1989CIM專利：生產(chǎn)實(shí)施法（美國(guó)：A&T）；精良生產(chǎn)（LeanProduction）（日本）1991智能制造系統(tǒng)IMS研究（日本、美國(guó)、歐共體）；全球制造（日本、美國(guó)、歐共體）；敏捷制造（AgileManufacturing）（美國(guó)）；虛擬制造（VivturalManufacturing）（美國(guó)）1994先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃（美國(guó)）；“21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略”中提出敏捷制造AM的概念1996至今綠色制造（GreenManufacturing）（美國(guó)）1.2.2機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)所涉及的領(lǐng)域及 發(fā)展的影響因素1.自動(dòng)化技術(shù)所涉及的技術(shù)領(lǐng)域圖1-2機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)所涉及的相關(guān)技術(shù)2.自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的影響因素(1)客觀的需求是自動(dòng)化發(fā)展的前提(2)基礎(chǔ)理論研究是自動(dòng)化發(fā)展的基礎(chǔ)(3)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是自動(dòng)化發(fā)展的保證1.2.3機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)目前機(jī)械制造業(yè)所面臨的形勢(shì)國(guó)際關(guān)系多極化市場(chǎng)響應(yīng)要快消費(fèi)多樣化應(yīng)變能