机械制造基础第2版 第14章 现代制造技术简介.ppt

第十四章现代制造技术简介 现代制造技术具有下列特征 1 计算机技术 传感技术 自动化技术 新材料技术以及管理技术等诸技术的引入 与传统制造技术相结合 使制造技术成为一个能驾驭生产过程的物质流 信息流和能量流的系统工程 2 现代制造技术贯穿了从产品设计 加工制造到产品销售及使用维护等全过程 成为 市场 产品设计 制造 市场 的大系统 3 现代制造技术的各专业 学科间不断交叉 融合 其界限逐渐淡化甚至消失 4 生产规模的扩大以及最佳技术经济效果的追求 使现代制造技术比传统技术更加重视工程技术与经营管理的结合 更加重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化 产生一系列技术与管理相结合的新的生产方式 5 发展现代制造技术的目的在于能够实现优质高效 低耗 清洁 灵活生产并取得理想的技术经济效果 第一节计算机辅助设计与制造CAD CAM 一 计算机辅助设计CAD概述计算机辅助设计 ComputerAidedDesign 简称CAD 是在计算机硬件与软件的支撑下 通过对产品的描述 造型 系统分析 优化 仿真和图形处理的研究 使计算机辅助完成产品的全部设计过程 最后输出满意的设计结果和产品图形 CAD的作业内容 建立产品设计数据库 建立多功能图形库 建立应用程序库 CAD系统的类型 1 检索型CAD系统 2 派生型CAD系统 3 交互型CAD系统 4 智能型CAD系统 二 计算机辅助制造CAM的概述计算机辅助制造 ComputerAidedManufacturing 简称CAM 是指计算机在产品制造方面有关应用的统称 可分为广义CAM和狭义CAM 二 计算机辅助制造CAM的概述 续 广义CAM是指应用计算机去完成与制造系统有关的生产准备和生产过程等方面的工作 如图14 1所示 狭义CAM常指工艺准备或其中的某个活动应用计算机辅助工作 如数控程序编制 二 计算机辅助制造CAM的概述 续 CAM的直接应用 1 物流运行控制 2 生产控制 3 质量控制 CAM的间接应用 1 计算机辅助工艺过程设计 2 计算机辅助数控程序编制 3 计算机辅助工装设计 4 计算机辅助作业计划 三 CAD CAM集成系统CAM所需的信息和数据很多来自于CAD 也有许多数据和信息对CAD和CAM来说是共享的 实践证明 CAD的效率最终也多半是通过CAM体现出来的 将CAD和CAM作为一个整体来规划和开发 使这两个不同的功能模块的数据和信息相互传递和共享 这就是所谓的CAD CAM集成系统 理想的CAD CAM集成系统如图14 2所示 第二节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 一 计算机辅助工艺规程设计的基本原理计算机辅助工艺规程设计 ComputerAidedProcessP1anning 简称CAPP 它是使用计算机来编制零件的机械加工工艺规程 能缩短生产准备时间 促进工艺规程的标准化和最优化 并且还是连接计算机辅助设计与计算机辅助制造的纽带 在机械制造的高度自动化中起重要作用 按其工作原理可分为三大类型 派生型 生成型及知识基系统 派生式CAPP系统 派生式工艺设计系统的工作原理是根据相似的零件具有相似的工艺过程 通过对相似零件的工艺检索 并加以筛选而编辑成一个待加工零件的工艺规程 派生式CAPP系统工作原理框图见图14 3 一 计算机辅助工艺规程设计的基本原理 续 生成式CAPP系统 生成式工艺过程设计是依靠系统中的决策逻辑生成的 让计算机模仿人的逻辑思维 自动进行各种决策 选择零件的加工方法 安排工艺路线 选择机床和工艺装备 计算切削参数等 生成式CAPP系统工作原理框图见图14 4所示 一 计算机辅助工艺规程设计的基本原理 续 知识基CAPP系统工作原理 由于生成式系统决策逻辑嵌套在应用程序中 结构复杂且不易修改 研究已转向知识基系统 专家系统 该系统将工艺专家编制工艺的经验和知识存在知识库中 可方便地通过专用模块进行增删和修改 使得系统的通用性和适用性大为提高 知识基CAPP系统工作原理框图如图14 5所示 第三节柔性制造系统 FMS 概述 一 FMS的产生和发展柔性制造系统 FlexibleManufactureSystem FMS 系指具有柔性且自动化程度高的制造系统 它集数控技术 计算机技术 机器人技术及现代生产管理技术为一体的现代制造技术 FMS被定义为 柔性制造系统是由数控加工设备 物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统 它包括多个柔性制造单元 能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整 以适应多品种 中小批量生产 二 柔性制造系统的分类1 柔性制造单元 FMC 2 柔性制造系统 FMS 3 柔性制造线 FML 4 柔性制造工厂 FMF 三 FMS的构成 1 加工系统 2 运储系统 3 计算机控制系统 4 系统软件多级递阶计算机控制系统 如图14 6所示 图14 7是一个典型的柔性制造系统示意图 四 FMS的效益 1 有很强的柔性制造能力 2 提高设备利用率 3 减少设备成本与占地面积 4 减少直接生产工人 提高劳动生产率 5 减少在制品的数量 提高对市场的反映能力 6 产品质量提高由于FMS自动化水平高 工件装夹次数和要经过的机床数减少 夹具的耐久性好 7 FMS可以逐步地实现实施计划 第四节计算机集成制造系统 CIMS 一 计算机集成制造系统的含义 计算机集成制造系统 Computer1ntergratedManufacturingSystem 简称CIMS 是通过计算机网络将企业生产活动全过程 即从市场预测 经营决策 计划控制 工程设计 生产制造 质量控制到产品销售等功能部门有机地集成为一个能协调工作的整体 以保证企业内部信息的一致性 共享性 可靠性 精确性和及时性 实现生产的自动化和柔性化 达到高效率 高质量 低成本和灵活生产的目的 计算机集成制造系统是一种综合性的应用技术 并且是发展中的高技术 它把孤立的 局部的自动化子系统 在新的管理模式和生产工艺的指导下 综合应用制造技术 信息技术 自动化技术 通过计算机及其软件 灵活而有机地综合起来而构成一个完整系统 随着科学技术的发展 人们的认识在深化 概念在拓宽或变化 新思路 新技术将不断引进计算机集成制造系统中来 使其不断深化和完善 二 计算机集成制造系统的组成 如图14一8所示 一般机械制造工厂是多层次 多环节的离散型生产系统 各子系统既要调用其它子系统的数据和信息 又要处理本系统特有的数据和信息 实施计算机集成制造系统的关键之一是