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机械制造自动化技术概论
•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
•3、敏捷制造
机械制造自动化技术-概 论
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2020/11/20
机械制造自动化技术概论
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机械制造自动化技术概论
•一、基本概念
•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。
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机械制造自动化技术概论
•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
发展阶段
时间跨度
主要标志
第一阶段 从1870年到1950年 电液控制刚性自动化单机和系统 左右
第二阶段 从1952年到1965年 数控技术，特别是单机数控技术
第三阶段 从1967年到20世纪 数控机床和工业机器人组成的柔
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
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•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。
80年代中期
性制造自动化系统
第四阶段 从20世纪80年代至 计算机集成制造和计算机集成制
今
造系统
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机械制造自动化技术概论
•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
用哪些信息
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？
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•▲ 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。
•主线一：产品信息
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•线二：生产计划和管 理
•制造系统中的信息流
•两条主线存在密切的信息交 换
机械制造自动化技术概论
•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
•
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•机械制造系统的组成图
机械制造自动化技术概论
•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。
•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。
• ——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。
•机械制造系统的具体形象是什么？
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•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。
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•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（Team Work）， 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 PPT文档法演模板和软件工具外，着重在数据交换、数据管机理械制和造自通动化信技术技概论术。
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•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。
理。
•信息 流
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•机械制造自动化的分类 •1. 按制造过程分类
•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。
• 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
•二、制造自动化的类型
•机械制造自动化系统的构成
•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
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•6. 加工中心 - 特点：加工中心（Machining Center -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。
•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。
•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
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•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。
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•机械制造自动化的主要内容
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。
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•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。
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。
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•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。