机械制造自动化技术概论PPT课件

1 概论 2 3 机械制造系统三个特性 三个角度的定义 在结构方面 制造过程所涉及的硬件 包括人员 设备 物料流 各种辅助装置等 及相关软件 包括制造理论 制造技术和制造信息等 组成一个统一整体 在功能方面 将制造资源 原材料 能源 劳动力等 转变为成品或半成品的输入输出系统 在过程方面 涵盖制造生产的运行过程 包括市场分析 产品设计 工艺编制 制造实施 检验出厂 产品销售等多个环节的制造全过程 一 基本概念 机械制造系统的具体形象是什么 4 机械制造系统的组成图 一台正在制造产品的机床 生产线 车间 整个工厂都可看成不同层次的制造系统 从系统的含义它们并没有多少差别 都是由加工过程 物料流 加工与管理等信息 信息流 和能量的消耗及其流程 能量流 组成的综合系统 5 自动化 它是指设计一种控制设备来取代人力操作机械的动作 以达到各种机械自动 半自动运行的目的 机械化与自动化的区别 机械化 执行制造过程的基本动作由机械完成 机械由人操作控制 自动化 操作控制机械的动作也是由机器完成 工序中所有基本动作都机械化了 辅助动作都自动化了 工人对这一工序作总操纵和监督 工序都自动化并有机相连 工人只对整个工艺过程作总操纵和监督 工艺过程自动化并自动有机联系在一起 从原材料到最终成品都不需要人工干涉 6 机械制造自动化的主要内容 机械制造过程中的自动化技术包括 1 机械加工自动化技术包含上下料自动化技术 装卡自动化技术 换刀自动化技术 加工自动化技术和零件检验自动化技术等 2 物料储运过程自动化技术包含工件储运自动化技术 刀具储运自动化技术和其他物料储运自动化技术等 3 装配自动化技术包含零部件供应自动化技术和装配过程自动化技术等 4 质量控制自动化技术包含零件检测自动化技术 产品检测自动化技术和刀具检测自动化技术等 机械制造自动化就是在机械制造过程的所有环节采用自动化技术 实现机械制造全过程的自动进行 毛坯制备 热处理 物料运输 机械加工 装配 辅助过程 质量控制 系统控制等 7 机械制造自动化的作用 1 缩短生产周期2 提高生产率3 提高产品质量4 提高经济效益5 降低劳动强度6 提高劳动者素质7 有利于产品更新8 带动相关技术的发展 生产方面 人方面 技术方面 8 二 制造自动化的类型 1 加工系统即能完成工件的切削加工 排屑 清洗和测量的自动化设备与装置 2 工件支撑系统即能完成工件输送 搬运以及存储功能的工件供给装置 3 刀具支撑系统即包括刀具的装配 输送 交换和存储装置以及刀具的预调和管理系统 4 控制与管理系统即对制造过程的监控 检测 协调与管理 机械制造自动化系统的构成 信息流 9 1 按制造过程分类毛坯制备过程自动化 热处理过程自动化 储运过程自动化 机械加工过程自动化 装配过程自动化 辅助过程自动化 质量检测过程自动化和系统控制过程自动化 2 按设备分类局部动作自动化 单机自动化 刚性自动化 刚性综合自动化系统 柔性制造单元 柔性制造系统 3 按控制方式分类机械控制自动化 机电液控制自动化 数字控制自动化 计算机控制自动化 智能控制自动化 机械制造自动化的分类 对机械制造自动化的分类目前并没有统一的方式 不同的自动化类型有着不同的性能特点和不同的应用范围 10 机械制造自动化的特点与适用范围 不同的自动化类型有着不同的性能特点和不同的应用范围 因此应根据需要选择不同的自动化系统 1 刚性半自动化单机特点 刚性半自动化单机是一种除上下料外可以自动地完成单个工艺过程加工循环的机床 从复杂程度讲 刚性半自动化单机实现的是加工自动化的最低层次 适用范围 适用于产品品种变化范围和生产批量都较大的制造系统 缺点是调整工作量大 加工质量较差 对人的依赖性较强 工人的劳动强度也大 11 2 刚性自动化单机 特点 它是在刚性半自动化单机的基础上增加自动上下料装置而形成的自动化机床 因此这种机床实现的也是单个工艺过程的全部加工循环 适用范围 这种机床往往需要定制或改装 常用于品种变化很小 但生产批量特别大的场合 如组合机床 专用机床等 主要特点是投资少 见效快 但通用性差 是大量生产中最常见的加工设备 12 3 刚性自动线 特点 刚性自动化生产线 简称刚性自动线 是用工件输送系统将各种刚性自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来 在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统 适用范围 在刚性自动线上 被加工零件以一定的生产节拍 顺序通过各个工作位置 自动完成零件预定的全部加工过程和部分检测过程 因此 刚性自动线具有很高的自动化程度 具有统一的控制系统和严格的生产节奏 适用于少品种 大批量的生产中 主要缺点 投资大 系统调整周期长 更换产品不方便 13 4 刚性综合自动化系统 特点 一般情况下 刚性自动线只能完成单个零件的所有相同工序 如切削加工工序 对于其他自动化制造内容如热处理 锻压 焊接 装配 检验 喷漆甚至包装却不可能全部包括在内 包括上述内容的复杂大系统称为刚性综合自动化系统 适用范围 它常用于产品比较单一 但工序内容多 加工批量特别大的零部件的自动化制造 刚性综合自动化系统结构复杂 投资强度大 建线周期长 更换产品困难 但生产效率极高 加工质量稳定 工人劳动强度低 14 沿着箭头方向分析 自动化程度 结构 投资 更换产品困难度 调整周期 生产率 工人劳动强度的变化 15 5 数控机床 特点 数控机床 NumericalControlMachineTools 用来完成零件一个工序的自动化循环加工 它是用代码化的数字量来控制机床 按照事先编好的程序 自动控制机床各部分的运动 而且还能控制选刀 换刀 测量 润滑 冷却等工作 适用范围 适用于复杂程度不高 加工精度较高 品种多变 且重复性好的场合 16 6 加工中心 特点 加工中心 MachiningCenter MC 是在一般数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂但用途更广 效率更高的数控机床 由于具有刀库和自动换刀装置 就可以在一台机床上完成车 铣 镗 钻 铰 攻螺纹 轮廓加工等多个工序的加工 有利于工序集中 适用范围 零件较复杂 需要多工序加工的中等批量的生产场合 17 7 柔性制造单元 FMC 所谓柔性 是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力 它与系统方案 人员和设备有关 系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度 人员柔性是指操作人员能保证加工任务 完成数量和时间要求的适应能力 设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力 FMC实际上是数控加工中心的扩展 一般是由加工中心和工业机器人各一台组成 并由后台计算机统一作可编程控制 适用范围 柔性制造单元常用于品种变化不是很大 生产批量中等的生产规模中 18 19 8 柔性制造系统 FMS 一般由数台加工中心 工业机器人和自动制导车辆 AGV 组成 由后台计算机统一控制 从功能上有四部分组成 两台以上的数控加工设备 一个自动化的物料及刀具储运系统 若干台辅助设备 如清洗机 测量机 排屑装置 冷却润滑装置等 和一个由多级计算机组成的控制和管理系统 到目前为止 柔性制造系统是最复杂 自动化程度最高的单一性质的制造系统 特点 实现连续工作 易与信息管理系统结合形成更高级的系统 投资大 结构复杂使得对操作人员的要求较高 适用于品种变化不大的中等批量生产 20 21 三 机械制造自动化的发展历程及趋势 机械制造自动化发展历程 22 23 信息化带动机械制造自动化 制造技术的信息化带动了自动化的发展 改变了传统制造自动化的概念 使得产品生命周期明显缩短 产品品种日益增多 产品成本结构发生变化 产品交货期不断缩短 如何带动 首先对制造系统中的信息进行存储和管理 建立信息系统 然后将信息技术运用于制造系统产品生命周期全过程和企业运行管理的各个环节中 将制造系统的信息以及信息传输方式规范化 数字化 集成化 提高信息的综合利用价值 从而全面提高企业的市场竞争能力 建立 运用哪些信息 24 机械制造过程可看成是一个信息产生 处理和加工的过程 制造系统中的信息流动 制造系统中的信息流 主线一 产品信息 主线二 生产计划和管理 两条主线存在密切的信息交换 25 为实现制造信息描述的规范化 数字化和集成化 需对制造信息进行合理的分类 按照制造系统的功能活动分类 按照信息的生成方式 人工输入信息 自动生成信息 半自动生成信息 按照信息的适用范围 全局信息 在各个分系统之间共享 如物料清单 生产计划等信息 局部信息 只在分系统内部传送 处理与使用 如设计规范 26 ABB公司物联网 27 制造业信息化的发展使得出现许多先进制造模式 这些制造模式促使了机械制造业方式的转变 1 精良生产 起源于日本丰田汽车制造经验 期望以最小的投入来获得成本低 质量好 投放市场快 用户满意度高的产品 精 消除一切不增值的因素 减少人员 场地面积 设备投资 现场存货量等 简化生产过程 简化与协作厂的关系 简化产品检验环节 强调一体化的质量保证 强调人的作用 良 不断改进 尽善尽美 28 2 并行工程 CE 并行工程是集成地 并行地设计产品及其相关的各种过程的系统方法 设计过程中在需对产品及其下游过程进行并行设计 特点是在设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素 包括质量 成本 进度计划和用户要求 并行工程的目标 组织 方法和工具 CE的目标是缩短产品的提前期 包括新产品的开发和用户定制产品的生产 提高产品的质量 CE特别强调设计群体的协同工作 TeamWork 注重协同的组织形式 协同的设计思想以及所产生的协同效益 并行设计的方法和工具 除了一些计算机辅助设计的方法和软件工具外 着重在数据交换 数据管理和通信技术 29 3 敏捷制造 敏捷制造可快速地利用知识和技术提供的可能性及时抓住市场对新产品需求的机遇 快速地开发新产品 快速重组资源 组织生产 提供用户满意的顾客化产品 敏捷制造的优点 生产更快 劳动生产率更高 机器生产率加快 质量提高 提高生产系统可靠性 减少库存 缺点 实施起来费用高 30 4 智能制造系统 智能制造系统是一种由智能机器和人类专家组成的人机一体化智能系统 其目的在于通过人与智能机器的合作共事 去扩大 延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动 它将成为21世纪新一代的制造系统模式 31 机械制造自动化技术的发展趋势 随着科学技术的飞速发展和社会的不断进步 先进的生产模式对自动化系统及技术提出了多种不同的要求 这些要求也同时代表了机械制造自动化技术将向可编程 适度集成 信息化 智能化方向发展的趋势 1 高度智能集成性2 人机结合的适度自动