第七章 先进制造技术

第七章先进制造技术

§7.1.1CAM概述计算机辅助制造——CAM（ComputerAidedManufacturing）一CAM的直接应用二CAM的间接应用

7.1.2成组技术概述

7.1.3零件的分类编码系统

7.1.4成组加工的工艺

实施成组加工工艺的基本步骤如下：

(1)选择适合于企业特点的零件分类编码系统，并对本企业的零件进行编码。

(2)对已编码的零件按其工艺相似程度划分成零件组。

(3)拟定成组工艺路线。

(4)选择机床设备,确定成组加工的生产组织形式。

(5)设计、制造成组加工的工艺装备。

(6)计算经济效益。一成组加工的工艺准备工作

1零件分类和编码。

2拟定各类零件的工艺过程。

3选择机床，计算机床负荷。

4设计成组夹具及刀具和调整方案。

§7.1.4成组加工的工艺

二成组技术的生产组织形式

1成组零件单机

2成组生产单元

3成组流水线

一零件的特征矩阵二分组方法1特证数据法

2码域法

§7.1.5分类编组方法1.CNC的组成

2.CNC装置的功能3.CNC系统的特点§7.2.1计算机数字控制(CNC)

1.适应控制数控系统的构成

2.约束适应控制（ACC）

3.最佳适应控制（ACO）

4.AC系统的优点§7.2.3适应控制(AC)

§7.3

.1柔性制造系统概述

§7.3.2柔性制造系统的功能及适应范围§7.3.3柔性制造系统的结构及组成§7.3.4FMS的分类

1．FMC（柔性加工单元）。2.FMC群

3.FMS（典型）。

4.FTL（FlexibleTransferLine）§7.3.5.FMS的关键技术§7.3.6FMS的设计与实施§7.3

柔性制造系统(FMS)

1.CIMS的概念与结构2.管理信息系统（MIS）（1）物料需求计划（MRP）（2）生产资源计划（MRPⅡ）（3）计算机集成生产管理系统CIPMS§7.4.1计算机集成制造系统（CIMS）

l．IMS与CIMS

2．智能制造

1）智能制造系统

2）智能加工与智能机床

§7.4.2智能制造系统（IMS）CAPP具具有以以下意意义：：（1））可以以代替替工艺艺工程程师的的繁重重劳动动；（2））提高高工艺艺过程程设计计质量量；（3））缩短短生产产准备备周期期，提提高生生产率率；（4））减少少工艺艺过程程设计计费用用及制制造费费用；；（5））在计计算机机集成成制造造系统统中，，计算算机辅辅助工工艺设设计是是连接接计算算机辅辅助设设计和和计算算机辅辅助制制造的的桥梁梁。的的基本本概念念CAPP的的主要要功能能是：：CAPP的的分类类：①派生生型（（变异异型））②创成成型③综合合型（（半创创成型型）④交互互型⑤智能能型1、派派生生型CAPP的的基本本原理理2、派派生生型CAPP的的开发发与设设计过过程1）根根据产产品特特点，，选择择合适适的编编码系系统，，对零零部件件进行行编码码，建建立零零件特特征矩矩阵。。2）对对零件件分类类成组组，建建立零零件组组特征征矩阵阵。3）设设计主主样件件，编编制标标准工工艺规规程。。4）将将各零零件组组特征征矩阵阵和相相应的的标准准工艺艺规程程输入入计算算机并并编制制检索索和修修改的的有关关程序序，建建立系系统。。派派生生型CAPP系系统图7-1变变异型型CAPP的结结构返回3、各各种工工艺信信息的的代码码（数数字））化1）零零件上上各种种型面面的数数字化化2）典典型工工艺路路线的的数字字化3）工工序及及工步步具体体内容容的数数字化化4、系系统的的使用用图7-2轴轴件件各表表面的的编码码代号号返回1、、创成成型CAPP的的基本本原理理创成法法CAPP是在在计算算机软软件系系统中中收集集了大大量工工艺数数据和和加工工知识识，并并在此此基础础上建建立一一系列列的决决策逻逻辑，，形成成工艺艺数据据库和和加工工知识识库。。2、创创成型型CAPP的开开发与与设计计过程程创成型型CAPP的开开发过过程如如下：：1）明明确设设计对对象，，即所所设计计的CAPP适适合于于哪种种类型型的零零件。。2）对对本类类零件件进行行工艺艺分析析，明明确构构成零零件的的表面面及其其加工工方法法。3）建建立各各加工工方法法的加加工能能力和和经济济精度度等数数据库库文件件。4）建建立工工艺设设计决决策逻逻辑和和决策策方法法的模模型。。创创成成型CAPP系系统图7-3创创成型型CAPP的结结构返回3、加加工方方法的的选择择任何机机械零零件都都是由由各种种表面面构成成的，，每个个表面面都要要经过过不同同的加加工工工序来来达到到要求求。一一个表表面元元素的的加工工序列列用下下面的的公式式表示示：S=(p1、f1，，p2、f2，，p3、f3，，......,pn、、fn)即即先用用加工工方法法(工工序)p1加工工出中中间形形状f1,再用用加工工方法法p2加工工出中中间形形状f2,......,直到到达到到合格格为止止。选择加加工方方法需需考虑虑的因因素可可用下下式表表示：：P=f（（M，G，D，T01，Sj，，Mc，Q,Cp））式中：：P——所选选择的的加工工方法法；M—工工件材材料；；G—表表面形形状；；D—工工件尺尺寸；；T01—公公差（（包括括尺寸寸、形形位公公差））；Sj——表面面粗糙糙度；；Mc——使用用的机机床设设备；；Q—生生产纲纲领；；Cp——生产产费用用。4、工工艺路路线安安排工艺路线安安排是工艺艺过程设计计的重要环环节，由于于工艺路线线安排比较较灵活，考考虑因素也也很多。可可用下式表表示：S=

f（（P，Mc，G，Deu，Tec,Cp）式中：S——工艺路线线；P—所选择择的加工方方法的集合合；Mc—加工工机床集合合；G—零件各各表面的几几何形状；；Deu—各各表面的形形位公差；；Tec—工工艺因素；；Cp—加工工费用。5、加工设设备与工艺艺装备（夹夹具、刀具具）的选择择根据选择机机床时需要要考虑的因因素，加工工机床的选选择可用下下式表示：：Mc=f(P,Fe,Pm,Ame)式中：Mc—选择的的机床；P—加工方方式（要考考虑表面形形状G、尺尺寸D、公公差T01、生产费费用Cp等等）；Fe—切削削力；Pm—切削削功率；Ame—机机床利用率率。6、工艺尺尺寸的换算算工艺尺寸的的换算包括括加工余量量的选择，，工序尺寸寸及其公差差的确定等等。一般由由后面往前前推，即根根据零件图图的要求，，确定最终终尺寸与公公差，再选选定加工余余量推出前一工工序的尺寸寸。公差可可根据该工工序的加工工方法的经经济精度确确定。当有有些工序需需基准转换换时要进行行尺寸链计计算。7、切削参参数的选择择切削参数是是指切削速速度（v））、进给量量（f）、、背吃刀量量（ap）），这是影影响表面质质量、加工工精度、和和加工成本本的主要参参数。选择择过程是：：先按表面面质量要求求确定ap及f的界界限；再按按切削力的的限制计算算f，然后后计算切削削速度、切切削功率及及加工时间间。8、决策表表与决策树树创成型CAPP设计计的核心内内容是各种种决策逻辑辑的表达和和实现。而而决策表与与决策树是是系统分析析和设计的的传统方法法。1）决策树树由根、节节点和分枝枝组成。树树的分枝表表示条件（（E），节节点终结处处表示动作作（A）。。如图7-4所示，E1表示是孔孔，E4表表示位置度度要求高，，需用坐标标（或数控控）镗才能能达到。图7-4选选择加加工方法的的决策树返回2）决策表表是描述事事件之间逻逻辑关系表表格，如图图7-5所所示。图中中用双线将将表划为四四个区域，，左上区为为条件说明明区；右上上区每一列列表达一条条规则，““T”表示示满足所在在行的条件件；左下区区为决策说说明区；右右下区为决决策行动区区，数字表表示采取的的动作顺序序。如第9列，表示示孔的位置置度和孔径径公差要求求高时，需需安排钻——半精镗——精镗—坐坐标镗。图7-5选选择加工工方法的决决策表§7.6.1快速成成形1快速自自动成型的的基本原理理2快速自自动成型技技术中的产产品生产过过程为：1）概念设设计；2）CAD建模；3）快速成成型制造；；（图7-6）4）产品制制成。图7-6快快速成形形的生产过过程返回2快速自自动成型的的特点1）可适合合于CAD/CAM集成的需需要；2）实现从从设计到制制造过程完完全自动化化；3）可直接接从材料制制造出零件件，不需要要任何切削削加工；4）由于不不需要工艺艺处理，不不需要工艺艺设计，大大大方便设设计工作；；5）不需要要从设计到到制造的信信息转换；；6）不需要要工装夹具具、刀具、、模具。3主要发发展方向1）LOM技术：：层压物体体制造(图7-7），2）粉末烧烧结技术：：（图7-8）图7-7层层压物体体制造图7-8激激光粉粉末冶金3）沉积成成型技术：：挤压成型（（见图7-9）是用计算算机控制喷喷射头喷出出的材料（（由热塑性性聚合物或或蜡制成的的细丝）逐逐层熔融沉沉积制造零零件。图7-10为采用固体体粉末作原原材料，但但零件是逐逐层按所要要求形状粘粘接而成。。4）聚合物物烧结技术术：其工作作原理是有有选择性地地把光辐射射到光敏树树脂（液态态）上使之之固化，从从而形成所所需要的零零件。图7-9挤挤压成成型图7-10

三维维粘接成型型1.制造的的敏捷性2.敏捷企企业（1）组成成系统的各各子系统是是封装模块块。（2）系统统具有兼容容性。（3）辅助助子系统可可置换。（4）子系系统能跨层层次交互。。

（5））按动态最最迟连接的的原则来建建立系统。。（6）信息息管理和运运作控制应应采用自律律分布式结结构。（7）组成成系统的各各子系统相相互之间保保持自治关关系。（8）系统统规模可以以扩大或缩缩小。（9）组成成系统的子子系统应保保持一定冗冗余。（10）系系统采用可可扩展的框框架结构。。§7.7.1敏捷捷制造(AM)3、动态联联盟的组成成及其特点点（1）盟主主。（（2）盟盟员。特点：（（1）时限限性。（（2）虚实实性。（3）协同同性。§7.7.2敏捷捷制造(2)4．敏捷化化工程的结结构和支撑撑技术组成结构框框架的关键键因素有以以下特征：：

（1））对企业竟竟争能力有有重大影响响；

（2）虽有成成功的实例例，但其实实现机制还还没有被充充分认识；；

（3））工业界已已看到其重重要性，准准备付诸实实施；（（4）不包包括那些虽虽然重要，，但已被广广大企业理理解并采用用的因素。。信息息技技术术是是实实施施敏敏捷捷化化工工程程的的基基础础，，支支撑撑技技术术如如下下：：（1））计计算算机机网网络络通通讯讯技技术术。。（2））信信息息集集成成技技术术。。（（3））电电子子数数据据交交换换（（EDI））标标准准化化。。（4））并并行行工工程程技技术术。。（5））建建模模与与仿仿真真技技术术。。§7.8精精益益生生产产（（LP））精益益生生产产（（LeanProduction））又又译译为为精精良良生生产产、、精精简简生生产产，，即即精精益益求求精精。。它它是是人人们们在在生生产产实实践践活活动动中中不不断断总总结结、、改改进进、、完完善善而而形形成成的的一一种种先先进进生生产产模模式式。。丰田田模模式式采采取取了了如如下下对对策策：：（（1））按按订订单单组组织织生生产产。。（2））按按新新产产品品开开发发组组织织工工作作组组。。（（3））成成立立生生产产班班组组井井强强化化其其职职能能。。。。（（4））组组建建准准时时供供货货的的协协作作体体系系。。（5））激激发发职职工工的的主主动动性性。。1．．福福特特生生产产模模式式与与丰丰田田生生产产模模式式（1））以以用用户户为为““上上帝帝””。。（2））以以职职工工为为中中心心。。（3））以以““精精简简””为为手手段段。。（4））综综合合工工作作组组和和并并行行设设计计。。（5））准准时时（（JIT））供供货货方方式式。。（6））““零零缺缺陷陷””工工作作目目标标。。