第一章 自动化制造系统概论

自动化制造系统课程介绍专业：机械设计制造及其自动化学时：36（30+6）实验地点：工程实训中心实验时间：自动化111周二12（7-9）自动化112周四12（7-9）自动化113周二34（7-9）自动化114周四34（7-9）自动化115周日34（7-9）主要内容第1章自动化制造系统概论第2章加工设备自动化第3章制造系统物料储运自动化第4章加工刀具自动化第5章制造系统检测过程自动化第6章产品装配过程自动化第7章自动化制造的控制系统第8章自动化制造系统的总体设计第9章自动化制造系统地计算机仿真及优化课程的宗旨通过本课程的学习，扩展和拓宽学生在自动化加工系统方面的知识，使学生系统地掌握有关机械制造自动化技术方面的基本原理，了解机械制造中各主要单元和系统的自动化方法以及各种自动化装置的结构原理和特点，并提高其应用管理能力，为进一步的课程学习和今后从事专业技术工作奠定良好的基础。教学目的及要求了解机械制造自动化的基本概念、类型、控制方式及发展与应用。掌握加工设备自动化的特点及分类，以及两种典型的加工过程自动化方法：单机工作自动化和加工自动线。掌握物流供输系统的功能及组成；介绍类型的物流供输系统的组成及特点。掌握刀具自动化的特点以及各种排屑、换刀自动化装置。了解制造过程中运用的各种检测技术。掌握自动装配系统的组成以及自动装配工艺过程的分析。了解集成制造系统的概念，柔性制造系统、计算机集成制造系统以及其他一些先进制造技术的结构及特点。学生应掌握的基本技能具备根据具体加工条件及应用范围合理选择自动化加工设备的能力。具备根据具体加工条件确定物流供输系统结构的能力。具备正确制订自动装配工艺过程的能力。通过本课程的学习，学生还应了解机械制造自动化技术的最新成就和发展趋势。

学习方式：

课堂讲授与实验相结合考核方法：总成绩=期末考试成绩80％+平时成绩（实验和上课情况）20％为什么要学习本门课程?大背景:中国是制造业大国人才培养:复合型人才=专业管理知识+技术知识第1章自动化制造系统概论1.1基本概念1.2自动化制造系统基本内容1.1

基本概念1.1.1系统1.1.2制造1.1.3制造系统1.1.4自动化的含义1.1.3制造自动化

具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个不可分割的整体。

1.1.1

系统1.1.1

系统系统的六大性质：目的性任何一个物理或组织系统都具有一定的目的。整体性两个以上的要素综合而成，对外呈现整体特性。集成性独立要素集成而成，集成不是集合！层次性系统可以分解成由不同级别分系统构成的层次结构。相关性各要素相互联系、相互作用。环境适应性系统必然要和周围环境发生关系，必须适应环境。1.1.1

系统1.1.2制造市场需求知识和技能原材料产品设备制造是包含:市场调研、产品设计、选材和工艺设计、销售、服务等产品全周期内的一切活动。1.1.2制造原材料产品1.1.2制造制造业：所有与制造有关的企业机构的总体。1、创造价值：生产物质财富和新的知识；2、提供先进的手段和装备。1.1.2制造制造规模：1、大规模制造（年产量超过5000）：标准件，如螺钉、螺母、垫圈、销等，汽车制造。组合机床生产线2、大批量制造（年产量500-5000）：大型汽车制造、大型推土机制造。加工中心、柔性制造单元3、多品种小批量制造（年产量500件以下）：飞机制造、大型轮船制造。1.1.3制造系统为了达到预定制造目的而构造的物理或组织系统。

广义：原材料供给到销售服务的制造过程及涉及的软硬件组成的有机整体。狭义：产品加工和装配相关的机械制造系统。1.1.3制造系统黑箱表示:1.1.3制造系统制造系统特征：1、动态系统2、“流”的运动3、反馈特性1.1.3制造系统人在系统中的作用工艺类型系统柔性自动化程度智能程度制造系统分类品种和批量1.1.4自动化的含义人在生产过程中的劳动包括三部分：基本体力劳动、辅助体力劳动、脑力劳动基本体力劳动：直接改变生产对象的形态、性能和位置等方面的劳动。辅助体力劳动：完成基本体力劳动所必须做的其他辅助性工作。脑力劳动：决定生产方法、选择生产工具、质量检验及生产管理等工作。如：工件的装卸、加工、检验，刀具更换，工件输送，工艺规程设计等。1.1.4自动化的含义

机械化——执行制造过程的基本体力劳动是由机器（机械）代替人力劳动来完成时称之为机械化。

如：自动走刀代替手动走刀—走刀机械化输送机代替人工搬运工件—是工件输送机械化；气动夹紧工件代替手动夹紧工件—工件夹紧机械化。1.1.4自动化的含义自动化——机器代替人完成基本劳动的同时，若人对机器的操纵看管、对工件的装卸与检验等辅助体力劳动也是由机器来完成时，并且有自动控制系统或计算机代替部分脑力劳动，这个制造过程是“自动化”。1.1.5制造自动化制造自动化＝制造＋自动化（1）含义：代替体力劳动、代替或辅助脑力劳动、人机整个系统的优化（2）TQCSE模型（3）范围广1.1.5制造自动化制造自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。现在，随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。1.1.5制造自动化1.1.5制造自动化机械制造自动化技术的内容：1.机械加工自动化技术：包括上下料、装夹、换刀、加工、零件校验等环节的自动化技术。2.物料储运自动化技术：包括工件、刀具、其它物料的储运的自动化技术。3.装配自动化技术：包括零部件供应、装配过程等的自动化技术。4.质量控制自动化技术：包括零件检测、产品检测、刀具检测等的自动化技术。1.1.5制造自动化机械制造自动化的意义：①提高生产率—采用自动化技术后可以大幅度缩短产品制造过程中的辅助时间，从而使生产率得以提高；1.1.5制造自动化②缩短生产周期—如图所示，采用自动化技术后可以有效缩短零件98.5%的无效时间，从而有效缩短了生产周期；③提高产品质量—由于广泛采用各种高精度的加工设备和自动检测设备，减少了工人情绪波动的影响。④提高经济效益—采用自动化技术后可减少占地面积，减少直接生产工人的数量，减少废品率等；⑤降低劳动强度—让机器去完成绝大部分笨重、艰苦、烦人甚至对人体有害的工作，从而降低了工人的劳动强度；1.1.5制造自动化⑥有利于产品更新—采用现代制造技术使得变更制造对象更容易，适应的范围也较宽，十分有利于产品的更新；⑦提高劳动者的素质—制造自动化技术要求操作者具有较高的业务素质和严谨的工作态度，无形中就提高了劳动者的素质，特别是采用小组化工作方式对人的素质要求更高；⑧带动相关技术的发展—可以带动自动检测技术、自动化控制技术、产品设计与制造技术，系统工程技术等相关技术的发展；⑨体现一个国家的科技水平—如自1870年以来，制造自动化技术和设备基本上都首先出现在美国，这与美国高度发达的科技水平密切相关。1.2

自动化制造系统基本内容1.2.1自动化制造系统的定义1.2.2自动化制造系统的组成1.2.3自动化制造系统的分类及特点1.2.4自动化制造系统的适用范围1.2.1自动化制造系统的定义自动化制造系统(AMS):

1.具有一定技术水平和决策能力的人

2.一定范围的被加工对象

3.信息流及控制系统4.能量流及控制系统5.物料流及物料处理系统1.2.2自动化制造系统的组成1.2.3自动化制造系统的分类及特点自动化制造系统包括刚性制造和柔性制造。“刚性”的含义是指该生产线只能生产某种或生产工艺相近的某类产品，表现为生产产品的单一性。1.2.3自动化制造系统的分类及特点1.2.3自动化制造系统的分类及特点1）刚性半自动化单机可以自动地完成单个工艺过程的加工循环的机床(除上下料外)，称为刚性半自动化机床。例如：仿形机床、通用多刀半自动车床，单台组合机床，转塔车床等。特点：

①一般是机械或电液复合控制式组合机床和专用机床，可以进行多面、多轴、多刀同时加工，加工设备按工件的加工工艺顺序依次排列；②切削刀具由人工安装、调整，实行定时强制换刀，如果出现刀具破损、折断，可进行应急换刀；③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。1.2.3自动化制造系统的分类及特点优点：投资少、见效快，缺点:

调整工作量大，加工质量较差，工人的劳动强度也大。适用于产品品种变化范围和生产批量都较大的制造系统。1.2.3自动化制造系统的分类