机械制造工艺发展趋势

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1、机械制造工艺学第7章制造技术的发展7.1制造自动化技术的发展17.1.1制造自动化技术的主要形式表1-1三种自动化形式比较比较项目刚性自动化柔性自动化综合自动化实现目标减轻工人劳动强度，节省劳动力，保证加工质量，降低生产成本减轻工人劳动强度，节省劳动力，保证加工质量，降低生产成本，缩短产品制造周期除左外，提高设计工作与管理工作效率和质量，提高对市场的响应能力控制对象物流物流物流，信息流特点通过机、电、液气等硬件控制方式实现，因而是刚性的，变动困难以硬件为基础，以软件为支持，改变程序即可实现所需的转变，因而是柔性的不仅针对具体操作和工人的体力劳动，而且

2、涉及脑力劳动以及设计、经营管理等各方面典型系统与装备自动机床、组合机床，机械手，自动生产线NC机床，加工中心，工业机器人，DNC，FMC，FMSCAD/CAM系统，MRPⅡ，CIMS应用范围大批大量生产多品种、中小批量生产各种生产类型关键技术继电器程序控制技术，经典控制论数控技术，计算机控制，GT，现代控制论系统工程，信息技术，计算机技术，管理技术27.1.1制造自动化技术的主要形式图7-1汽车后桥齿轮箱加工自动线刚性自动化20年代37.1.1制造自动化技术的主要形式柔性自动化50年代图7-2焊接机器人综合自动化70年代图7-3综合自动化47.1.2

3、自动化加工技术本节仅讨论中小批量生产中广泛使用的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem——FMS）柔性制造系统的组成图7-4FMS的组成自动仓库工厂计算机中央计算机物流控制计算机运输小车加工单元1加工单元2加工单元n信息传输网络工夹具站57.1.2自动化加工技术加工单元CNC（MC）机床工作台架（暂存工件）机器人或托盘交换装置检测、监控装置◆设备运行状态监控与检测（图7-5）传感器群信号采集预处理特征提取状态识别诊断决策预维修决策监控检测报告正常状态模式预诊断知识库预维修知识库学习训练匹配状态异常报警预知故障报警输出图7

4、-5设备运行状态监控与检测框图6钻头破损检测器内存有以往采集的钻头破损的信号或钻头破损模拟信号，与检测信号进行比较。当钻头破损被确认后，发出换刀信号。7.1.2自动化加工技术◆加工过程监控与检测重点是刀具磨损、破损监控与检测。加工过程中，一旦钻头破损，声发射传感器检测到钻头破损信号，将其送至钻头破损检测器进行处理。钻头破损检测器图7-6声发射钻头破损检测装置系统图交换机床控制器工件折断工作台声发射传感器破损信号77.1.2自动化加工技术物料传输系统又称立体仓库或自动化仓库系统（AutomatedStorageandRetrieva1System一AS

5、／RS），由高层料架、堆垛机、控制计算机和物料识别装置等组成。具有自动化程度高、料位空间尺寸和额定存放重量大、料位总数可根据实际需求扩展、占地面积小等优点。◆自动仓库（图7-7）图7-7自动仓库运输小车出入库装卸站堆垛机料架87.1.2自动化加工技术◆传输装置滚式链式（传送带由于柔性差，目前较少使用）带式有轨无轨（AGV）固定路线随机路线电磁式（图7-8）光电式（图7-9）……传送带运输小车机器人固定式机器人行走式机器人97.1.2自动化加工技术转向舵比较放大电路信号拾取线圈引导电缆图7-8电磁引导原理在地面上埋设引导电缆，并通以5～10kHz的低压

6、电流。小车上装有对称的一组信号拾取线圈。当小车偏向右方时，右方的感应信号减弱，左方的增强，控制器根据这些信号的强弱，控制小车的舵轮。◎电磁导向方式原理（图7-8）107.1.2自动化加工技术沿小车预定路径在地面上粘贴易反光的反光带（铝带或尼龙带），小车上装有发光器和受光器。发出的光经反光带反射后由受光器接受，并将该光信号转换成电信号控制小车的舵轮。◎光学引导方式原理（图7-9）信号孔感光元件光道光源反光带图7-9光学引导原理117.1.2自动化加工技术◆JCS-FMS-1控制级结构中央管理计算机FM-11AD2+物流控制计算机局域网络LAN文件库自动

7、编程机单元控制机CNC车床CNC磨床单元控制机立式MC卧式MC单元控制机CNC车床管理级单元级设备级图7-10JCS-FMS-1控制级结构127.1.2自动化加工技术FMS特点除毛坯准备与毛坯安装外全部自动化可在不停机的条件下实现加工工件的自动转换24小时运行，只一班有人◆以GT为基础——生产零件的品种由4至100种不等（20～30种居多）生产零件的批量由40至2000件不等（50～200件居多）大部分加工对象为相似零件（个别例外）◆具有较大柔性——可加工多种零件没有固定的生产节拍故障可容（一台机床出现故障，其它机床可进行拟补）◆高度自动化——◆控制

8、与管理相结合——可自动实现系统内的计划、调度137.1.2自动化加工技术FMS应用品种图7-11零件品种、批