智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（第2版）教案 第二章 智能制造數(shù)字化基礎(chǔ) 3.數(shù)字化工藝、加工與裝配

教案(首頁)山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課日期班次課時課題2.3數(shù)字化工藝2.4數(shù)字化加工裝配教學(xué)時數(shù)2【教學(xué)目標(biāo)】1、了解CAPP的概念和分類；2、掌握MPM主要解決的問題；3.掌握裝配機器人的關(guān)鍵技術(shù)。【重點難點】CAPP的分類及作用；裝配機器人的關(guān)鍵技術(shù)?！窘叹?、參考書】《智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用》機械工業(yè)出版社王芳、趙中寧主編【教學(xué)過程】教案紙山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院第3頁第三節(jié)數(shù)字化工藝一、計算機輔助工藝過程設(shè)計1.CAPP的概念提出問題：什么叫做CAPP？問題回答：計算機輔助工藝過程設(shè)計（computeraidedprocessplanning,CAPP），是指借助于計算機軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計算機進行數(shù)值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程。借助于CAPP系統(tǒng)，可以解決手工工藝設(shè)計效率低、一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易達到優(yōu)化等問題。也是利用計算機技術(shù)輔助工藝師完成零件從毛胚到成品的設(shè)計和制造過程。2.CAPP的發(fā)展歷史CAPP的起源：CAPP的開發(fā)、研制是從60年代末開始的，在制造自動化領(lǐng)域，CAPP的發(fā)展是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一個CAPP系統(tǒng)AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是CAM-Ⅰ于1976年推出的CAM-Ⅰ'SAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)。取其字首的第一個字母，稱為CAPP系統(tǒng)。目前對CAPP這個縮寫法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計算機輔助工藝設(shè)計已經(jīng)成為公認(rèn)的釋義。我國CAPP發(fā)展情況：我國對CAPP的研究始于80年代初，迄今為止，在國內(nèi)學(xué)術(shù)會議、刊物上發(fā)表的CAPP系統(tǒng)已有50多個，但被工廠、企業(yè)正式應(yīng)用的系統(tǒng)只是少數(shù)，真正形成商品化的CAPP系統(tǒng)還不多。手工進行工藝設(shè)計：*根據(jù)產(chǎn)品圖紙，分析產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)特點以及技術(shù)要求；*了解產(chǎn)品生產(chǎn)的綱領(lǐng)及批量；*進行工藝決策，確定加工方法和工藝路線；*按企業(yè)的實際情況，具體確定機床設(shè)備、切削用量、工藝裝備以及工時定額；*按規(guī)定格式生成正式工藝規(guī)程。計算機輔助工藝設(shè)計的基本原理正是基于人工設(shè)計的過程及需要解決的問題而提出的：首先，產(chǎn)品零件的數(shù)據(jù)信息應(yīng)能利用，并建立零件信息的數(shù)據(jù)庫；其次，工藝人員的工藝經(jīng)驗、工藝知識能夠得到充分的利用和共享；第三，制造資源、工藝參數(shù)等以適當(dāng)?shù)男问浇⒅圃熨Y源和工藝參數(shù)庫；第四，充分利用標(biāo)準(zhǔn)（典型）工藝生成新的工藝文件。3.目前CAPP系統(tǒng)的分類（1）派生式CAPP系統(tǒng)建立在成組技術(shù)（GT）的基礎(chǔ)上，它的基本原理是利用零件的相似性即相似零件有相似工藝規(guī)程。一個新零件的工藝規(guī)程是通過檢索系統(tǒng)中已有的相似零件的工藝規(guī)程并加以篩選或編輯而成的。計算機內(nèi)存儲的是一些標(biāo)準(zhǔn)工藝過程和標(biāo)準(zhǔn)工序；從設(shè)計角度看，與常規(guī)工藝設(shè)計的類比設(shè)計相同，也就是用計算機模擬人工設(shè)計的方式，其繼承和應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)工藝。如圖2-30所示。派生式系統(tǒng)必須有一定量的樣板（標(biāo)準(zhǔn)）工藝文件，在已有工藝文件的基礎(chǔ)上修改編制生成新的工藝文件。（2）創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)創(chuàng)成式系統(tǒng)的工藝規(guī)程是根據(jù)程序中所反映的決策邏輯和制造工程數(shù)據(jù)信息生成的，這些信息主要是有關(guān)各種加工方法的加工能力和對象，各種設(shè)備及刀具的適用范圍等一系列的基本知識。工藝決策中的各種決策邏輯存入相對獨立的工藝知識庫，供主程序調(diào)用。向創(chuàng)成式系統(tǒng)輸入待加工零件的信息后，系統(tǒng)能自動生成各種工藝規(guī)程文件，用戶不需或略加修改即可。如圖2-31所示。創(chuàng)成式系統(tǒng)不需要派生法中的樣板工藝文件，在創(chuàng)成系統(tǒng)中只有決策邏輯與規(guī)則，系統(tǒng)必須讀取零件的全面信息，在此基礎(chǔ)上按照程序所規(guī)定的邏輯規(guī)則自動生成工藝文件。（3）綜合式CAPP系統(tǒng)綜合式系統(tǒng)是將派生式、創(chuàng)成式與人工智能結(jié)合在一起，綜合而成。國內(nèi)商品化的CAPP系統(tǒng)分類：（1）使用Word、Excel、AutoCAD或再開發(fā)的CAPP系統(tǒng)：此類CAPP系統(tǒng)所生成的工藝文件是以文本文件的形式存在，無法生成工藝數(shù)據(jù)，更談不上工藝數(shù)據(jù)的管理。（2）常規(guī)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：工藝卡片使用Form、Report或在AutoCAD上繪制卡片的CAPP系統(tǒng)。此類CAPP系統(tǒng)所生成的工藝卡片是由程序設(shè)計生成的，工藝卡片的填寫無法實現(xiàn)所見所得，如果企業(yè)的卡片形式需要更新的話就需要更改源程序。（3）注重卡片的生成，但工藝數(shù)據(jù)的管理功能較弱的CAPP系統(tǒng)：此類CAPP系統(tǒng)的工藝數(shù)據(jù)是分散在各個工藝卡片當(dāng)中的，很難做到對工藝數(shù)據(jù)的集中管理。（4）采用“所見所得”的交互式填表方式+工藝數(shù)據(jù)管理、集成的綜合式CAPP系統(tǒng)：此類CAPP系統(tǒng)的填表方式更符合工藝設(shè)計人員的工作習(xí)慣，方便地與企業(yè)的PDM系統(tǒng)集成，管理產(chǎn)品的工藝數(shù)據(jù)，并為MRPⅡ、MIS等系統(tǒng)提供有效的生產(chǎn)和管理用的工藝數(shù)據(jù)。4.發(fā)展CAPP技術(shù)的意義工藝設(shè)計工程師具備要素：*具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗；*熟知企業(yè)的各種設(shè)備的使用情況；*熟知企業(yè)內(nèi)各種生產(chǎn)工藝方法；*熟知企業(yè)內(nèi)各種與生產(chǎn)加工有關(guān)的規(guī)范；*熟知與生產(chǎn)管理有關(guān)的各種規(guī)章制度；*能與有關(guān)各方保持友好協(xié)作。工藝設(shè)計工程師現(xiàn)狀：具有豐富經(jīng)驗的工藝工程師，在發(fā)達國家常常感到人數(shù)不足。在美國，工藝設(shè)計人員一般年齡在40歲以上，并有豐富的生產(chǎn)車間工作經(jīng)驗；在英國，工藝工程師平均年齡為55歲。通過對年齡數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，反映了工藝設(shè)計要求工藝工程師有多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。傳統(tǒng)的工藝設(shè)計缺點：（1）對工藝設(shè)計人員要求高（2）工作量大，效率低下（3）無法利用CAD的圖形、數(shù)據(jù)（4）難以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性（5）信息不能共享5.國內(nèi)企業(yè)應(yīng)用CAPP技術(shù)的現(xiàn)狀（1）大部分企業(yè)的工藝設(shè)計仍然采用手工設(shè)計的方式，CAPP的應(yīng)用仍是空白。（2）部分企業(yè)在計算機技術(shù)和CAD的應(yīng)用較為普及以后，工藝設(shè)計成為企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。（3）部分企業(yè)已充分認(rèn)識到工藝設(shè)計的重要性，并購買了部分商品化的CAPP系統(tǒng)，但由于企業(yè)對CAPP的認(rèn)識還存在一些誤區(qū)，因此，CAPP的應(yīng)用還不盡如人意。二、制造過程管理概念：造過程管理（ManufacturingProcessManagement，簡寫為MPM），是一種貫穿計劃、設(shè)計、制造和管理全過程的協(xié)同工作環(huán)境，旨在對生產(chǎn)過程中的工藝信息進行協(xié)調(diào)的統(tǒng)一管理。MPM解決主要作用：主要解決了生產(chǎn)管理部門在制造過程中復(fù)雜工藝過程的管理問題，應(yīng)用在制造工藝管理中的各個階段，包括規(guī)劃階段和工程階段。在這些階段中，系統(tǒng)采用其本身的計劃工具、運營過程仿真優(yōu)化工具、工程工具、裝配仿真、質(zhì)量控制工具等來仿真和優(yōu)化制造過程，同時又可以使用支持協(xié)同作業(yè)的瀏覽器工具等對整個工藝過程進行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。通過與CAD、PDM、ERP系統(tǒng)的集成和交互，是企業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)的共享。三、案例分析1.案例基本情況ARJ21是AdvancedRegionalJetforthe21stCentury的簡稱，是70~90座級的中、短航程支線飛機，擁有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)，按照世界上最新技術(shù)設(shè)計，研制過程中全面采用數(shù)字化技術(shù)是該新支線的又一特點。同時，并行工程技術(shù)的充分應(yīng)用，從飛機總體方案起，設(shè)計部門、工藝部門、項目管理部門等各部門就介入進去。中央翼組件結(jié)構(gòu)是飛機中最重要的結(jié)構(gòu)件之一，是整個飛機的最重要的承力結(jié)構(gòu)，同時也是西飛承擔(dān)ARJ21飛機的最重要裝配件。其裝配結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配工藝技術(shù)要求較高。ARJ21中央翼組件裝配具有如下特點：（1）生產(chǎn)過程工藝性復(fù)雜，專業(yè)水平要求高，原理性知識需要掌握、熟悉，才能完成所承擔(dān)的工序。（2）采取的國外先進工藝方法和手段，很多工序的完成需要工裝設(shè)備的保障。（3）手工作業(yè)性強，即裝配過程靠人在飛機上手工將成品、零組件、材料、標(biāo)準(zhǔn)件、電纜導(dǎo)管組成系統(tǒng)而完成整機的裝配過程。（4）生產(chǎn)過程需要協(xié)調(diào)的問題、協(xié)調(diào)的單位多，部分問題的出現(xiàn)無法準(zhǔn)確地確定，依靠原理、經(jīng)驗判斷問題的所在，需要協(xié)調(diào)和協(xié)助解決的工作多。（5）生產(chǎn)過程復(fù)雜，生產(chǎn)周期相對比較長，批生產(chǎn)周期為45天左右，新機生產(chǎn)為4個月左右。（6）生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)條件依賴性較強，零組件、標(biāo)準(zhǔn)件的配套，成品材料供應(yīng)等直接制約著生產(chǎn)周期，缺一不可。2.案例分析目前國內(nèi)整個飛機制造過程中處于重要地位的飛機裝配過程基本沿襲了數(shù)字量傳遞與模擬量傳遞相結(jié)合的工作模式，裝配工藝的設(shè)計主要采用計算機輔助工藝過程設(shè)計系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)進行，但仍然停留在二維產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)上，與CAD系統(tǒng)沒有建立緊密的聯(lián)系，更談不上與設(shè)計的協(xié)同工作，無法將裝配工藝過程、裝配零件及與裝配過程有關(guān)的制造資源緊密結(jié)合在一起實現(xiàn)裝配過程的仿真，無法在工藝設(shè)計環(huán)境中進行3維的虛擬工藝驗證，零部件能否準(zhǔn)確安裝，在實際安裝過程中是否發(fā)生干涉、工藝流程、裝配順序是否合理，裝配工藝裝備是否滿足裝配需要，裝配人員及裝配工具是否可達、裝配操作空間是否具有開放性等一系列問題無法在裝配設(shè)計階段得到有效驗證。上述任一環(huán)節(jié)在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)問題都將影響飛機的研制周期，造成費用的損失。3.解決方案應(yīng)用DELMIA軟件系統(tǒng)解決上面問題，系統(tǒng)又包括兩個相互關(guān)聯(lián)的獨立軟件，DPE(DigitalProcesEngineer--數(shù)字工藝工程)和DPM(DigitalProcesManufacture--數(shù)字制造工藝)。DPE為數(shù)字化工藝規(guī)劃平臺，是產(chǎn)品工藝和資源規(guī)劃應(yīng)用的平臺。利用在產(chǎn)品設(shè)計初步階段產(chǎn)生的數(shù)字樣機或EBOM（工程材料表，其包括了零件、裝配件、外購件及其對應(yīng)信息——圖紙、文件、材料等等）數(shù)據(jù)，進行產(chǎn)品分析，工藝流程定義，制定總工藝設(shè)計計劃，工藝細節(jié)規(guī)劃、工藝路線制定；同時還可實現(xiàn)工藝方案評估，工時分析，車間設(shè)施布局和車間的物流仿真等功能。DPM為工藝細節(jié)規(guī)劃和驗證應(yīng)用的環(huán)境。它是按照DPE中設(shè)計好的各種工藝并結(jié)合各種制造資源，以實際產(chǎn)品的3維(或數(shù)字樣機)模型，構(gòu)造三維工藝過程，進行數(shù)字化裝配過程仿真與驗證。利用驗證的結(jié)果可分析出產(chǎn)品的可制造性、可達性、可拆卸性和可維護性。它真正實現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)和三維工藝數(shù)據(jù)的同步。具體項目實施內(nèi)容如下：（1）在CATIAV5中，讀入已經(jīng)設(shè)計好的ARJ中央翼產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并通過腳本文件生成該產(chǎn)品的EBOM表。（2）在DPE軟件中，將EBOM導(dǎo)入到針對西飛而特別定義的工藝設(shè)計模板中形成DPE中的產(chǎn)品信息表。將已定義好的相關(guān)資源（如廠房、工裝，人等）加入到DPE環(huán)境中形成資源信息表。并且根據(jù)實際裝配工藝，在DPE中構(gòu)建詳細裝配工藝信息表，同時將與該工藝有關(guān)的產(chǎn)品和資源加入到該工藝中。最后將規(guī)劃好裝配工藝存入PPRHub數(shù)據(jù)庫中。該軟件可以各裝配工藝模型和裝配型架、夾具、工廠等制造資源三維模型，按照確定的裝配流程進行全面的工藝布局設(shè)計和三維數(shù)字化裝配工廠仿真，進行生產(chǎn)能力的平衡分析，并不斷對工藝布局和裝配流程進行調(diào)整、優(yōu)化。（3）通過PPRHUB數(shù)據(jù)庫，將DPE中設(shè)計好的工藝過程導(dǎo)入DPM中進行詳細的3維的工藝驗證和仿真。在DPM軟件中主要完成的主要內(nèi)容包括：1）裝配順序的仿真利用已有的裝配工藝流程信息（Process）、產(chǎn)品信息（Product），資源信息（Resource）在定義好每個零件的裝配路徑的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)產(chǎn)品裝配過程和拆卸過程的三維動態(tài)仿真，從而發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計過程中裝配順序設(shè)計的錯誤。如圖2-35所示。2）裝配干涉的仿真在對裝配順序仿真過程中對每個零件進行干涉檢查。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)它們之間存在干涉情況時予以報警，并示出干涉區(qū)域和干涉量，幫助工藝設(shè)計人員查找和分析干涉原因。如圖2-36所示。3）產(chǎn)品和制造資源的仿真在裝配順序仿真的基礎(chǔ)上，引入工裝等制造資源的三維實體模型，對產(chǎn)品和制造資源進行三維動態(tài)仿真，以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品與制造資源發(fā)生干涉的問題。4）人機工程仿真在產(chǎn)品與制造資源的仿真的基礎(chǔ)上，再將定義好的三維人體模型放入該環(huán)境中進行人體和其所制造、安裝、操作與維護的產(chǎn)品之間互動關(guān)系的動態(tài)仿真，以分析操作人員在該環(huán)境下工作的姿態(tài)、負(fù)荷等，進而修改和優(yōu)化工藝流程和制造資源，以高效裝配和以人為本的原則。5）裝配過程的記錄利用以上裝配過程的三維數(shù)字化仿真功能，將整個裝配過程記錄下來，形成可以播放的影片格式，指導(dǎo)現(xiàn)場操作人員進行飛機裝配，實現(xiàn)可視化裝配，同時也可以對飛機維護人員進行上崗的培訓(xùn)幫助，幫助操作人員直觀了解操作全過程。6）生成相關(guān)文檔整個裝配仿真過程經(jīng)驗證無誤后，可以按照需要，定制生成相關(guān)的文檔。通過中央翼數(shù)字化工藝設(shè)計與過程仿真驗證，我們發(fā)現(xiàn)中央翼總裝型架和中央翼總裝工作梯的設(shè)計存在如下需要設(shè)計改進的方面。（1）中央翼總裝工作梯立柱位置不合理。一般情況下，操作人員是雙手端著工具盒上到型架上，而原始設(shè)計的工作立柱恰好擋住了操作人員上到型架上的路徑。（2）操作人員從地面上到型架上，型架地板面距地面距離約500mm，以操作人員平均身高1720mm分析，其右腿抬得過高，此時人會失其重心。（3）操作人員拿著工具上到中央翼上翼面工作，型架工作梯距上翼面邊緣有730mm距離,操作人員來回行走存在不安全隱患。（4）操作人員拿著工具鉆進中央翼里工作的仿真圖片，我們可以看到這個姿勢很不舒服，右腿與上部軀體夾角106.532deg,，接近極限113deg，工作環(huán)境極為惡劣。第四節(jié)數(shù)字化加工與裝配一、數(shù)控加工設(shè)備1.數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工概念：指由控制系統(tǒng)發(fā)出指令使刀具作符合要求的各種運動，以數(shù)字和字母形式表示工件的形狀和尺寸等技術(shù)要求和加工工藝要求進行的加工。它泛指在數(shù)控機床上進行零件加工的工藝過程。2.數(shù)控加工的特點（1）自動化程度高（2）加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定（3）對加工對象的適應(yīng)性強（4）生產(chǎn)效率高（5）易于建立計算機通信網(wǎng)絡(luò)3.數(shù)控加工設(shè)備的分類（1）按工藝用途分類：1）金屬切削類數(shù)控機床：分別有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。2）金屬成形類及特種加工類數(shù)控機床：它是指金屬切削類以外的數(shù)控機床。數(shù)控彎管機、數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花成形機床等等都是這一類數(shù)控機床。(2)按運動方式分類：1）定位控制數(shù)控機床：它是指能控制刀具相對于工件的精確定位控制系統(tǒng),而在相對運動的過程中不能進行任何加工。2）直線運動控制數(shù)控機床:它是指控制機床工作臺或刀具以要求的進給速度，沿平行于某一坐標(biāo)軸或兩軸的方向進行直線或斜線移動和切削加工的機床。3）輪廓控制的數(shù)控機床:它是指能實現(xiàn)兩軸或兩軸以上的聯(lián)動加工，而且對各坐標(biāo)的位移和速度進行嚴(yán)格的不間斷控制，具有這種控制功能的數(shù)控機床。(3)按控制方式分類：1）開環(huán)控制系統(tǒng)：它是指沒有位置檢測反饋裝置的控制方式。特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但難以實現(xiàn)運動部件的快速控制。廣泛應(yīng)用于步進電機低扭矩、高精度、速度中等的小型設(shè)備德驅(qū)動控制中，特別在微電子生產(chǎn)設(shè)備中。2）半閉環(huán)控制系統(tǒng)：它是指在電動機軸或絲桿的端部裝有角位移、角速度檢測裝置，通過位置檢測反饋裝置反饋給數(shù)控裝置的比較器與輸入指令比較，用差值控制運動部件。特點是調(diào)試方便、良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)緊湊，但在機械傳動鏈的誤差無法得校正或消除。目前采用滾珠絲扛螺母機構(gòu)有很好的精度和精度保持性和采取看可靠的、消除反向運動間隙的機構(gòu)，可以滿足大多數(shù)的數(shù)控機床用戶。因此被廣泛的采用且成為首選的控制方式。3）閉環(huán)控制系統(tǒng)：是在機床最終的運動部件的相應(yīng)位置安裝直線或回轉(zhuǎn)式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入指令位移量比較，用差值控制運動部件。優(yōu)點是將機械傳動鏈的全部環(huán)節(jié)都包含在閉環(huán)內(nèi)，精度取決于檢測裝置的精度，超過半閉環(huán)系統(tǒng)。缺點是價格昂貴、對機構(gòu)和傳動鏈要求嚴(yán)格，不然會引起振蕩，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(4)按功能水平分類：一般把數(shù)控機床分為精密型、普通型、經(jīng)濟型。4.先進數(shù)控加工設(shè)備介紹數(shù)控加工設(shè)備向著高精度、高效率、復(fù)合型、智能型和網(wǎng)絡(luò)與開放方面發(fā)展。（1）高精度精度是機床區(qū)別于其他機械的特質(zhì)所在，是機床業(yè)界和用戶永恒追求的目標(biāo)。多種現(xiàn)代綜合技術(shù)的應(yīng)用與精益求精的制造方式與管理模式，將機床的幾何精度、控制精度、加工精度推向微米、亞微米級新高度，有力促進了全球制造業(yè)日趨精密化制造的發(fā)展趨勢。（2）高效率效率是效益的基礎(chǔ)，是衡量任何裝備品質(zhì)的基本要素之一?，F(xiàn)代機床通過多種自動化技術(shù)已經(jīng)將機床的效率提到很高的程度，但新的增效措施仍在創(chuàng)新中不斷涌現(xiàn)，目前發(fā)展趨勢主要集中在機器人與機床的結(jié)合、多軸多刀多工位加工、減少輔助時間等方面發(fā)展。（3）復(fù)合加工得益于高檔數(shù)控系統(tǒng)強大的控制能力、日益精湛的設(shè)計與制造技術(shù)，復(fù)合機床以其強大的工藝、工序集約復(fù)合能力，順應(yīng)了一機多能、多品種、小批量、一次裝卡完成全部加工的個性化市場需求，越來越受到市場和用戶的歡迎，發(fā)展勢頭強勁，呈現(xiàn)一派方興未艾之勢。“一臺機床一個車間”已經(jīng)不是夢想，而是實實在在的現(xiàn)實。（4）智能化智能化是自控技術(shù)的高級發(fā)展形態(tài)，是現(xiàn)代科技與人工智能相互融合的產(chǎn)物。智能技術(shù)所要面對和解決的，是復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下加工過程中眾多動態(tài)隨機的、不確定的、以前只能通過停機并人工干預(yù)才能解決的問題，如工作環(huán)境變化、材料變化、工件質(zhì)量、尺寸、形狀、位置的變化、刀具磨耗變化、切削條件變化、工藝系統(tǒng)剛度變化等因素或多因素綜合效應(yīng)引發(fā)的問題，自動進行動態(tài)調(diào)整，通過自我感知、自我決策、自我執(zhí)行，實現(xiàn)加工過程的自適應(yīng)控制，達到提高加工品質(zhì)、效率、效益以及降低操作難度等目的?，F(xiàn)代機床所具有的智能技術(shù)，已經(jīng)大大改變了人們對傳統(tǒng)“機械”的認(rèn)知和感受，人機關(guān)系日漸密切友好，人機相互作用效果更加明顯。（5）網(wǎng)絡(luò)與開放以網(wǎng)絡(luò)化、信息化為主要特征的第四次工業(yè)革命，首當(dāng)其沖要求作為制造業(yè)基礎(chǔ)的數(shù)控機床，改變單純作為生產(chǎn)制造末端的封閉角色，具有PC那樣的開放性，成為某一信息化制造系統(tǒng)或某一云系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元和信息節(jié)點。這就要求現(xiàn)代機床成為信息的互通者和信息的使用者，信息的互通需要具備強大的網(wǎng)絡(luò)功能，信息的使用需要各類應(yīng)用軟件和開放兼容的應(yīng)用環(huán)境?，F(xiàn)代機床在這些方面正在發(fā)生巨大的變化，成為新的競爭焦點。二、工業(yè)機器人與數(shù)字化裝配機器人技術(shù)概念：綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)。機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置，通過可編程序動作來執(zhí)行各種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機械手。工業(yè)機器人由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備，特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。裝配概念：是產(chǎn)品生產(chǎn)的后續(xù)工序，在制造業(yè)中占有重要地位，在人力、物力、財力消耗中占有很大比例，作為一項新興的工業(yè)技術(shù)，機器人裝配應(yīng)運而生。1.國內(nèi)裝配機器人的發(fā)展現(xiàn)狀我國已研制出精密型裝配和實用型裝配機器人主要案例：1.廣東吊扇電機機器人自動裝配線，小型電器機器人自動裝配線，以及自動導(dǎo)引汽車發(fā)動機裝配線，精密機芯機器人自動裝配線等機器人示范應(yīng)用工程。2.大連賢科機器人技術(shù)有限公司”與國內(nèi)5家高校、科研所合作，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列化模塊化直角坐標(biāo)型裝配機器人CAD設(shè)計平臺；開發(fā)出兩個系列共4種規(guī)格的平面關(guān)節(jié)型裝配機器人；開發(fā)出兩種類型3個系列的直線運動單元以及由此組成的直角坐標(biāo)型裝配機器人；研制出基于開放式體系結(jié)構(gòu)的機器人控制器。“賢科”自主開發(fā)的裝配機器人已在家電、電子儀表、輕工等行業(yè)得到初步應(yīng)用。3.上海交通大學(xué)研制的“精密一號裝配機器人”，是一臺帶有多傳感器和多任務(wù)操作系統(tǒng)、可離線編程的高速、高精度、四軸SCARA平面關(guān)節(jié)式智能精密裝配機器人。裝配機器人屬于高、精、尖的機電一體化產(chǎn)品，其自主開發(fā)一直受到國家863智能機器人主題專家們的關(guān)注，必將取得更大的突破。2.國外裝配機器人的發(fā)展現(xiàn)狀美、日、西歐的制造業(yè)中約40％的勞動力用于裝配，西德電子工業(yè)產(chǎn)品總成本的50—70％是裝配。裝配機器人是高質(zhì)量、高柔性、高效率完成自動裝配的理想手段。所以裝配機器人得到迅速發(fā)展，如美國工業(yè)界Delphi法調(diào)查表明到2000年應(yīng)用于裝配和檢驗的機器人銷售臺數(shù)將從1985年占工業(yè)機器人總數(shù)16％猛增到35％。日本裝配機器人的增長比任何其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的機器人都快，增長速度比歐洲和美國更快。日本裝配機器人的增長臂人和其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的機器人都快，增長速度比歐洲和美國更快。日本機器人的廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域在裝配工段，1985年裝配機器人已達15800臺，是焊接機器人的兩倍，成為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中應(yīng)用最多的機器人。1995年為33500臺，產(chǎn)值為2590—3000億日元。到2004年，達到55000臺，產(chǎn)值4200—5100億日元。這個數(shù)值遠遠高于其他領(lǐng)域機器人的發(fā)展速度。為世界所矚目。日本作為機器人王國，各產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的機器人總數(shù)占世界的40％。其中裝配機器人近年來異軍突起，發(fā)展迅速。據(jù)日本產(chǎn)業(yè)機器人協(xié)會統(tǒng)計，在1982—1991年的10年中，日本用于裝配作業(yè)的機器人臺數(shù)為177500臺，居工程應(yīng)用數(shù)量之首。據(jù)日本產(chǎn)業(yè)機器人協(xié)會的統(tǒng)計，日本裝配機器人1980年左右首次達到最高點。生產(chǎn)臺數(shù)為2849臺。產(chǎn)值2497億日元，以后又呈上升趨勢。目前，日本應(yīng)用的裝配機器人的主要型號有：直角坐標(biāo)型、水平多關(guān)節(jié)型、垂直多關(guān)節(jié)型及圓柱坐標(biāo)型等。據(jù)日本產(chǎn)業(yè)機器人協(xié)會的預(yù)測。在日本制造業(yè)。裝配機器人的需求逐年上升。3.裝配機器人的關(guān)鍵技術(shù)（1）裝配機器人的精確定位

（2）裝配機器人的實時控制（3）檢測傳感技術(shù)（4）裝配機器人系統(tǒng)軟件研制（5）裝配機器人控制器的研制（6）裝配機器人的圖形仿真技術(shù)（7）裝配機器人柔順手腕的研制三、案例分析1.機器人自動化切割切割機器人能滿足切割零件高精度的要求，完成高質(zhì)量工作，它包括火焰切割、等離子切割和激光切割等。另外，也可以實現(xiàn)對飛機壁板的自動化修邊。飛機壁板件在加工成型時總要留有一定的余量，在裝配前根據(jù)具體配合關(guān)系進行切邊修整。采用工業(yè)智能機器人能夠更高效、更便捷、更精準(zhǔn)地完成零組件切邊工作。2.機器人自動制孔與連接裝配過程中的零組件裝配、部件裝配和部件對接裝配過程都需要進行大量的制孔、鉚接等連接工作。機器人已經(jīng)實現(xiàn)自動鉆鉚、焊接等工作，并逐漸應(yīng)用于裝配中。例如在大型飛機機身壁板上進行連接，采用人工鉆鉚方式完成數(shù)以萬計的緊固件制孔、鉚接非常耗時耗力，而采用機器手帶動鉆鉚末端執(zhí)行器，或采用爬行機器人可以輕松實現(xiàn)，并且效率是人工的6~