《機(jī)械制造自動(dòng)化》PPT課件

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1、機(jī)械制造自動(dòng)化,周水琴 7/30/2005,考核知識點(diǎn),自動(dòng)化的含義、機(jī)械制造自動(dòng)化的目的 三種形式自動(dòng)化的特點(diǎn)和適用場合 機(jī)械制造自動(dòng)化包括的主要技術(shù)方面 實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化的步驟和關(guān)鍵 物流概念、基本功能和主要的物流自動(dòng)化設(shè)備 信息、信息流的概念和基本功能、信息的存儲設(shè)備 CIMS的概念和主要功能模塊的組成 NC機(jī)床的加工原理與工作過程 數(shù)控程序的編制過程與方法 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)及主要功能 MC、DNC、FMC、FTL、FMS的結(jié)構(gòu)特征與特點(diǎn) 工業(yè)機(jī)器人，AGV的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),自動(dòng)化相關(guān)概念,自動(dòng)化：實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程的主動(dòng)完成而無需或只需極少的人工參與 自動(dòng)化目的：省人、省力；提高質(zhì)量，降低成

2、本；縮短開發(fā)生產(chǎn)周期，提高市場競爭力 三種形式：剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化、綜合自動(dòng)化 實(shí)施原則：自上而下規(guī)劃和自下而上實(shí)施，追求技術(shù)先進(jìn)同時(shí)，不忘講究經(jīng)濟(jì)實(shí)效,三種自動(dòng)化方式比較生產(chǎn),機(jī)械制造自動(dòng)化的技術(shù)內(nèi)容,加工作業(yè)自動(dòng)化（設(shè)備自動(dòng)化） 物流自動(dòng)化 信息自動(dòng)化 管理自動(dòng)化,自動(dòng)化技術(shù)1設(shè)備自動(dòng)化,,加工自動(dòng)化內(nèi)容：加工、裝配、測量檢測、清洗、包裝和搬運(yùn)、開發(fā)設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)步驟： 簡化和標(biāo)準(zhǔn)化（規(guī)范化） 自動(dòng)化 關(guān)鍵：完成作業(yè)的設(shè)備自動(dòng)化,設(shè)備自動(dòng)化,自動(dòng)化設(shè)備分類 剛性：自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、自動(dòng)線 柔性：數(shù)控機(jī)床、加工中心,剛性自動(dòng)化設(shè)備,設(shè)備自動(dòng)化,,結(jié)論：機(jī)床專用性強(qiáng)，只適用于單一品種（或少品

3、種）大批量生產(chǎn),,柔性自動(dòng)化設(shè)備,數(shù)控機(jī)床 加工中心,設(shè)備自動(dòng)化,,成型類,切削類,特種加工類,數(shù)控機(jī)床組成及工作過程,零件圖樣,數(shù)控程序,成品零件,數(shù)控機(jī)床工作原理,數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床適用范圍,多品種，中小批量生產(chǎn)，也可用于單件生產(chǎn) 功能強(qiáng)，柔性大，自動(dòng)化程度高，適用范圍廣 購置費(fèi)用較高,數(shù)控程序,編程步驟 編程方法 編程代碼,數(shù)控編程步驟,,,,,,,修改,,程序校驗(yàn),,編寫程序,,數(shù)學(xué)處理,,分析零件圖樣和制定工藝方案,,數(shù)控機(jī)床,數(shù)控編程步驟,分析零件圖樣和制定加工工藝：明確加工部位，選擇合適的數(shù)控機(jī)床，設(shè)計(jì)夾具，選擇刀具，確定合理的走刀路線與加工用量 數(shù)學(xué)處理：根據(jù)零件圖樣和所確定的

4、加工路線，計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)，獲得刀位數(shù)據(jù)（cutter location point，簡稱CL） 編寫程序：根據(jù)加工路線及計(jì)算好的刀位數(shù)據(jù)，按照所選數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的程序代碼和格式，逐段編寫程序單 程序校驗(yàn)：編寫好的程序可以輸入數(shù)控系統(tǒng)，啟動(dòng)機(jī)床運(yùn)行。但一般來說正式加工之前要對程序進(jìn)行校驗(yàn)?？梢杂糜?jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行仿真，也可直接在機(jī)床上用石蠟、石磨等易切材料進(jìn)行試切，以便確認(rèn)程序是否正確,數(shù)控機(jī)床,編程方法手工編程,,,,,,,,,,,編程手冊,,,,,,,,數(shù)控機(jī)床,編程方法手工編程,一般對幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需的加工程序不長，計(jì)算比較簡單，用手工編程比較合適。 手工編程的特點(diǎn) 耗費(fèi)時(shí)

5、間較長，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，無法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。,數(shù)控機(jī)床,編程方法自動(dòng)編程,自動(dòng)編程方式 語言輸入 圖形輸入 語音輸入 自動(dòng)編程的特點(diǎn)：編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件的編程難題。,數(shù)控機(jī)床,編程標(biāo)準(zhǔn)代碼,字符與代碼字符是用來組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號，如數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號、數(shù)學(xué)運(yùn)算符等。數(shù)控系統(tǒng)只能接受二進(jìn)制信息，所以必須把字符轉(zhuǎn)換成8BIT信息組合成的字節(jié)，用“0”和“1”組合的代碼來表達(dá)。國際上廣泛采用兩種標(biāo)準(zhǔn)代碼： （1） ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)代碼 （2） EIA美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)代碼這兩種標(biāo)準(zhǔn)的編碼方法不同，在現(xiàn)代大多數(shù)數(shù)控機(jī)床上這兩種代碼都可使用。,數(shù)控機(jī)床,編程

6、指令代碼,G準(zhǔn)備功能代碼 M輔助功能代碼 F進(jìn)給功能代碼 S主軸轉(zhuǎn)速功能代碼 T選擇刀具功能代碼,數(shù)控機(jī)床,G功能字含義表（FANUC-0M系統(tǒng)）,G功能字含義表（FANUC-0M系統(tǒng)）,數(shù)控機(jī)床,M功能字含義表（FANUC-0M系統(tǒng)）,數(shù)控機(jī)床,數(shù)控系統(tǒng),控制程序,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,CNC裝置,可編程控制器（PC）,主軸控制單元,速度控制單元,,,,,,,,,,,,,數(shù)控機(jī)床,,CNC裝置,CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心 結(jié)構(gòu)組成 硬件：單微處理機(jī)和多微處理機(jī)兩類 軟件：控制軟件和管理軟件 CPU是CNC裝置的核心,,數(shù)控機(jī)床,單微處理機(jī)結(jié)構(gòu)框圖,EPROM,RAM,PC接口,總線,CPU,紙

7、帶閱讀機(jī)接口,I/O接口,MDI/CRT接口,位置控制,紙帶閱讀機(jī),機(jī)床,操作面板,顯示器,速度控制單元,M,,,,,,,,,,,,,數(shù)控機(jī)床,,CNC裝置的功能（基本）,控制功能可控軸數(shù)及最大可控軸數(shù) 準(zhǔn)備功能G功能，指令機(jī)床動(dòng)作方式 插補(bǔ)功能粗插補(bǔ)和精插補(bǔ) 固定循環(huán)加工典型加工工序預(yù)先存儲 進(jìn)給功能F功能 主軸功能S功能 輔助功能M功能 補(bǔ)償功能刀具長度和直徑補(bǔ)償 刀具功能和第二輔助功能選擇刀具,數(shù)控機(jī)床,CNC裝置的功能（選擇功能）,圖形顯示 自診斷 通訊和人機(jī)對話,數(shù)控機(jī)床,加工中心,加工中心是在一般數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上增添了刀庫和自動(dòng)換刀機(jī)械手裝置的數(shù)控自動(dòng)化設(shè)備。 分類 車削加工中心 鏜

8、、銑削加工中心 磨削加工中心 沖壓加工中心 特點(diǎn)：工件毛坯一次裝夾，可連續(xù)自動(dòng)加工對多個(gè)加工面進(jìn)行多工序加工，中間的換刀及檢測均自動(dòng)完成,設(shè)備自動(dòng)化,自動(dòng)化技術(shù)2物流自動(dòng)化,物流概念 指物料從輸入制造自動(dòng)化系統(tǒng)起，隨著制造過程逐步變成最終產(chǎn)品（或制成品），并由系統(tǒng)輸出的整個(gè)流動(dòng)過程 物流系統(tǒng)組成 物流自動(dòng)化設(shè)備 控制軟件,物流自動(dòng)化,自動(dòng)化技術(shù)2物流自動(dòng)化,基本功能： 上、下料/裝卸功能 傳輸/搬運(yùn)功能 存儲功能 其它功能：識別功能和定向定位功能,物流自動(dòng)化,自動(dòng)化技術(shù)2物流自動(dòng)化,物流自動(dòng)化設(shè)備（按工作原理分） 機(jī)械式 氣動(dòng)式 液壓式 電動(dòng)式 物流自動(dòng)化設(shè)備（按功能分） 上、下料/裝卸自動(dòng)化

9、設(shè)備 傳輸搬運(yùn)自動(dòng)化設(shè)備 存儲自動(dòng)化設(shè)備 ,物流自動(dòng)化,上、下料/裝卸自動(dòng)化設(shè)備,物流自動(dòng)化,工業(yè)機(jī)器人,工業(yè)機(jī)器人是一種能自動(dòng)定位控制，可重復(fù)編程的，多功能的、多自由度的操作機(jī)。能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè) 工業(yè)機(jī)器人不同于機(jī)械手。,物流自動(dòng)化,工業(yè)機(jī)器人分類,1、直角坐標(biāo)式,2、圓柱坐標(biāo)式,3、球坐標(biāo)式,4、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式,物流自動(dòng)化,傳輸/搬運(yùn)自動(dòng)化設(shè)備,機(jī)械傳輸裝置 裝置類型：鏈?zhǔn)?、滾筒式、吊掛式 作用：用于加工和裝配線上傳輸搬運(yùn)大件及小的散件集裝傳輸 布局形式：直線型、回旋型、平面型、立體型,自動(dòng)導(dǎo)向小車（AGV）,物流自動(dòng)化,AGV（自動(dòng)導(dǎo)向小車）,分類：根據(jù)其導(dǎo)向方式

10、分為有軌導(dǎo)向、感應(yīng)式（電磁）導(dǎo)向和光學(xué)（激光）導(dǎo)向 電磁和激光導(dǎo)向原理：預(yù)設(shè)引導(dǎo)線或反光帶作為行走路線，AGV偏離路線時(shí)，相應(yīng)傳感器通過控制系統(tǒng)發(fā)出信號，控制導(dǎo)向輪正確行走,物流自動(dòng)化,,物流自動(dòng)化,存儲自動(dòng)化設(shè)備,分類 自動(dòng)化立體倉庫 物料臨時(shí)存儲庫（如刀庫、托盤庫等） 自動(dòng)堆垛機(jī),物流自動(dòng)化,信息涵義、信息流框圖,信息：人們對客觀世界的認(rèn)識并能傳送被他人所感知的物質(zhì)表示（文字?jǐn)?shù)據(jù)形式和圖形形式）,信息自動(dòng)化,信息源,應(yīng)用,,信息流/系統(tǒng)框圖,機(jī)械制造信息源,靜態(tài)信息 設(shè)計(jì)圖樣、CAD、CAPP、CAM圖樣、各種程序介質(zhì) 動(dòng)態(tài)信息 制造過程本身（機(jī)械物理現(xiàn)象）,語音識別器，電、光掃描儀，數(shù)字

11、化儀，數(shù)碼相機(jī)，電容，電感，熱電傳感器,信息采集/輸入,人工采集/輸入法 自動(dòng)采集/輸入法 通過各種聲、光、電原理工作的專門儀器，將所需的文字和圖形圖像信息從信息載體上采集輸入刀信息系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中,,信息處理,前置處理 算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 科學(xué)運(yùn)算 圖形、圖像和語音處理 后置處理,信息傳輸與交換,機(jī)內(nèi)傳輸銅阻導(dǎo)線和標(biāo)準(zhǔn)總線 機(jī)外/地區(qū)內(nèi)或企業(yè)內(nèi)部之間傳輸LAN 異地遠(yuǎn)程傳輸無線電波 傳輸時(shí)必須遵守MAP通信協(xié)議、TOP通信協(xié)議、IGES、PDES,信息存儲,指程序和數(shù)據(jù)的存儲 存儲器分類 高速緩沖存儲器 主存儲器 輔助存儲器,管理含義及自動(dòng)化基礎(chǔ),管理職能：計(jì)劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)、控制 管理內(nèi)容：計(jì)

12、劃目標(biāo)、信息和資源（人員、資金、設(shè)備和物資） 管理自動(dòng)化核心管理信息自動(dòng)化 管理信息自動(dòng)化基礎(chǔ)基層作業(yè)自動(dòng)化 基層作業(yè)自動(dòng)化包括軟件（DSS和MRP-II）和硬件（計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等通訊設(shè)備和CAD/CAPP/CAM等設(shè)計(jì)專用設(shè)備）兩方面,管理自動(dòng)化,MRP、MRP和ERP簡介,三者是企業(yè)管理信息系統(tǒng)發(fā)展的不同階段 MPR material requirement planning物料需求計(jì)劃 MRP manufacturing resource planning制造企業(yè)資源計(jì)劃 ERP enterprise resource planning企業(yè)資源計(jì)劃,管理自動(dòng)化,MRP定

13、義,定義：物流信息同資金流信息的集成。 五個(gè)計(jì)劃層次：,管理自動(dòng)化,宏觀決策層： 經(jīng)營規(guī)劃（企業(yè)長遠(yuǎn)規(guī)劃） 生產(chǎn)與運(yùn)作計(jì)劃（企業(yè)年度規(guī)劃） 計(jì)劃層： 主生產(chǎn)計(jì)劃（出廠產(chǎn)品計(jì)劃） 物料需求計(jì)劃（加工和采購計(jì)劃） 執(zhí)行層： 車間控制（控制計(jì)劃的執(zhí)行）,,系統(tǒng)采用Delphi+MSSQL大型數(shù)據(jù)庫開發(fā)而成，由16個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成 面向離散制造型企業(yè)的管理信息系統(tǒng),MRP 地位,MRP 與其他子系統(tǒng)聯(lián)系密切 管理與設(shè)計(jì)、制造相聯(lián)系的重要樞紐 CIMS信息集成的核心環(huán)節(jié),管理自動(dòng)化,常見機(jī)械制造柔性自動(dòng)化系統(tǒng),MC(加工中心) DNC（直接數(shù)控系統(tǒng)） FMC（柔性制造單元） FTL（柔性生產(chǎn)線） FMS（柔

14、性制造系統(tǒng)） CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）,DNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu),一臺計(jì)算機(jī)通過接口裝置直接控制多臺數(shù)控機(jī)床工作的系統(tǒng)，也叫“群控系統(tǒng)”,DNC系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn),較高的機(jī)床開動(dòng)率和工作可靠性 管控一體 開放式系統(tǒng) 可獨(dú)立使用，也可構(gòu)成FMS或CIMS的一部分,FMC,FMC 是由12 臺加工中心、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。 FMC 可視為一個(gè)規(guī)模最小的FMS 特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動(dòng)化,FMC特點(diǎn),FML(柔性線生產(chǎn)),組成：具有自動(dòng)更換多軸頭或更換刀具的數(shù)控組合機(jī)床為核心的多臺設(shè)備組成，由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制并實(shí)現(xiàn)固定節(jié)拍加工的系統(tǒng),FMC與FTL比較,FM

15、S,組成 加工制造系統(tǒng)：以加工中心、車削中心或CNC機(jī)床為核心 ，輔之相應(yīng)的上下料、加工清洗和檢測設(shè)備 物料儲運(yùn)系統(tǒng)：一般由裝卸站、運(yùn)輸設(shè)備和物料存儲庫組成 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)： FMS的核心部分。主要由控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)及控制和管理軟件組成,柔性自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典型代表,,,FMS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),銑銷工作站,檢驗(yàn)工作站,物料貯運(yùn)工作站,1虛擬單元,n虛擬單元,加工車間,裝配車間,工廠,,,,,工廠級,車間級,FMS主控計(jì)算機(jī),單元級,工作站級 （PLC）,設(shè)備級,,,,,,FMS的控制與管理應(yīng)用軟件體系,控制軟件,計(jì)劃管理軟件,工程軟件,FMS主要特征,實(shí)現(xiàn)了信息流和物料的自動(dòng)化處理并協(xié)同工作 由

16、三個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)（加工自動(dòng)化、物料自動(dòng)化、信息控制自動(dòng)化）組成的柔性自動(dòng)化整體 可實(shí)現(xiàn)多品種小批量乃至單件混流的經(jīng)濟(jì)加工 可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間（1648小時(shí)）的無人看管加工,CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)),定義：CIMS是以相對獨(dú)立的生產(chǎn)經(jīng)營實(shí)體企業(yè)為對象，以市場需求及資源為輸入，以投放市場的產(chǎn)品為輸出，以整體動(dòng)態(tài)優(yōu)化為目標(biāo)，在系統(tǒng)科學(xué)的指導(dǎo)下，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為手段，在作業(yè)過程簡化，標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化的集成上，把企業(yè)的經(jīng)營、生產(chǎn)和工程技術(shù)諸環(huán)節(jié)集成為一體的開放式閉環(huán)系統(tǒng),CIM的功能模塊,,CAD CAE 成組技術(shù) CAPP 數(shù)控程序,MRP-II 分布式管理 仿真 成本管理 預(yù)防性維護(hù),單元控制器

17、 質(zhì)量檢測與控制 AGV和傳輸系統(tǒng) CNC/RC 自動(dòng)化倉庫 FMS,CIMS層次結(jié)構(gòu),銑銷工作站,檢驗(yàn)工作站,物料貯運(yùn)工作站,1虛擬單元,n虛擬單元,加工車間,裝配車間,工廠,,,,,工廠級,車間級,FMS主控計(jì)算機(jī),單元級,工作站級 （PLC）,設(shè)備級,,,CIMS各層的主要功能和特征,,,,,,,,,,CIMS四大活動(dòng)體系,工程體系CAD、CAPP、CAM 制造體系CNC、FMS、物料、信息流 管理體系MRP-基礎(chǔ)上的改進(jìn) 質(zhì)量體系質(zhì)量信息采集、管理、反饋和 控制,,與FMS相比，CIMS的規(guī)模更大 增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的工程功能模塊和活動(dòng)的內(nèi)容 CIMS可成為未來機(jī)械制造柔性自動(dòng)化工廠的模型,練習(xí)題,實(shí)施機(jī)械制造自動(dòng)化的基本原則是什么？ 說明NC、MC、FMC、FMS間最明顯的差別。 試述實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化的目的和意義。,幾種柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)適用范圍,