◆制造智能化 智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事， 去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力 劳动，以实现制造过程的优化。
◆制造绿色化 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造 模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使 用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作 用)最小，资源效率最高。
计 算 G5: 1974-微处理器 (MCNC) 机 1979超大规模集成电路 (VLIC) 数 控
G6: 1994~ 基于PC-NC.
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现代制造技术
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世界数控技术及其装备的发展特征
◆高速、高效
➢高速主轴单元(电主轴，转速15000－ 100000r/min) ➢高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60~120m /min，切削进给速度高达60 m/min) ➢高性能数控和伺服系 统以及数控工具系统 ➢目前，在超高速加工中，车削和铣削的切削速度已达到 5000~8000 m/min以上；主轴转数在30000 r/min(有的高达 10万r/min)以上；工 作台的移动速度(进给速度)：在分辨 率为1微米时，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分 辨率为0.1微米时，在24m/min以上； 自动换刀速度在1秒 以内；小线段插补进给速度达到12m/min。特征:高生产率 和刚性结构，很难实现生产产品的改变。
◆高可靠性 当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱
动装置达30000小时以上。
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◆复合化
机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加 工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工， 以完成一个复杂 形状零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻 丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。
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并联机床结构示意简图（6SPS机构）
该并联机床由运动平台、固定平台以及能伸缩 的若干驱动杆组成，运动平台与固定平台由6 根驱动杆（伸缩杆）相连，每个驱动杆两端都 是球铰副，中间有一个移动副。驱动器驱动移 动副作相对运动，改变伸缩杆的长度，便可改 变运动平台的位姿，若将刀具安装在运动平台 上，则通过控制六杆长度的变化，便可改变刀 具在空间的位置与姿态，满足加工要求.
第5章 制造自动化技术
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概述 数控加工技术 工业机器人 柔性制造系统
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第5章 制造自动化技术 Manufacturing Automation
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5.1 概述 Introduction
白海清@品设计自动化
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50年代 柔性自动化
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白图海5清-3@综20合14自动化
图5-2 焊接机器人
70年代 综合自动化
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◆ 制造全球化 5.1.2 发展趋势
制造全球化的概念出于美日欧等发达国家的智能系统计划。 近年来随着Internet技术的发展，制造全球化的研究和应用 发展迅速。 ◆制造敏捷化 敏捷制造是一种面向21世纪的制造战略和现代制造模式， 敏捷化是制造环境和制造过程面向21世纪制造活动的必然 趋势 。 ◆制造网络化 ➢制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。
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第5章 制造自动化技术 Manufacturing Automation
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5.2 数控机床技术 NC Machine Tool Technology
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5.2.1 数控机床的基本概念
数控机床的诞生
1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板 的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。 后来受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构实验 室合作进行研制工作，于1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数控 铣床。
➢制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企 业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成。
➢企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合 与优化利用。
白海清@➢20通14过网络，实现异地制造。
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◆制造虚拟化 虚拟制造(VM)是以制造技术和计算机技术支持的系统建模 技术和仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、 并行工程、人工智能、人工现实技术和多媒体技术等多种 高新技术为一体，由多学科知识形成的一种综合系统技术。
数控机床
是用计算机通过数字信息来自动控制机械加工的机床。具 体地说，数控机床是通过编制程序，即通过数字(代码)指 令来自动完成机床各个坐标的协调运动，正确地控制机床 运动部件的位移量，并且按加工的动作顺序要求自动控制 机床各个部件的动作．
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5.2.2 数控机床的组成
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图5-5 数控机床组成框图
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◆数控装置 由硬件和软件部分组成，接受输入代码经缓存、译码、运 算插补等转变成控制指令，实现直接或通过PLC对伺服驱 动装置的控制。
◆伺服驱动装置 是数控装置和机床主机之间的联接环节，接受数控装置的 生成的进给信号，经放大驱动主机的执行机构，实现机床 运动。
◆检测反馈装置 是通过检测元件将执行元件（电机、刀架）或工作台的速 度和位移检测出来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系 统。
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P800M型并联运动机床
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第5章 制造自动化技术 Manufacturing Automation
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5.3 工业机器人技术 Industrial Robotic Technology
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机器人的起源 5.3.1 概述
◆1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外 表像人的机器起名为“安德罗丁”（android），它由4部分组 成➢：生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调 节运动等）
◆机床本体
是数控机床的机械结构件（床身箱体、立柱、导轨、工作 台、主轴和进给机构等
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5.2.3 数控机床的类型
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全功能数控车床
经济型数控车床
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双主轴数控车削中心
车削中心
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立式数控铣床
现代制造技术 卧式数控铣床
龙门数控铣床
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5.2.5 并联运动机床
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并联机床的基本结构
◆布局特点
➢以 机 床 框 架 为 固 定 平 台 的 若 干 杆 件 组 成 空 间 并 联 机 构 ， 主轴部件安装在并联机构的动平台上，改变杆件的长度 或移动杆件的支点，按照并联运动学原理形成刀头点的 加工表面轨迹。
◆基本结构形式
◆第二阶段(1930-) ：数控加工 ➢NC和CNC ；本阶段的NC在20世纪50～70年代已成熟， 但到了70~80年代，CNC取代了NC。 ➢特征:柔性好、加工质量高，适应于多品种、中小批量 (包括单件)产品的生产 。 ➢引入的新技术有数控技术、计算机编程技术等。
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◆ 第三阶段(1965-) ：柔性制造 主 要 技 术 ： 成 组 技 术 (GT) 、 计 算 机 直 接 数 控 和 分 布 式 数 控 (DNC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性加 工线(FML)、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计划与 控制、制造过程监控技术、计算机控制与通信网络等。
➢它的结构完全不同于传统机床，看不到明显的床身、导 轨、立柱和横梁等结构，它的基本结构是一个活动平台。
➢有六杆、三杆、立式、卧式并联机床，结构形式为并联、 串联和混合结构，可采用直线电机和电主轴。
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并联机床HexaM简图 该机床的运动路线为: 6个伺服电机的运动 通过丝杠(驱动轴) 、 螺母和连杆传给装有 电主轴的刀具夹板， 从而带动刀具作任意 空间曲线运动。
杆件
动平台
机
床
框
架
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图5-6 并联机床
并联机床的优点
➢运动精度高：有效地减少了运 动链的长度，将支撑与传动功能 集成一体 ➢可实现高速加工：运动部件少， 质量轻，有利于获得高的进给速 度 ➢机床刚性好：消除了悬臂结构， 没有横梁、立柱等承受弯曲的载 荷部件 ➢结构简单
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制造技术的自动化
➢计算机辅助设计（CAD）
➢计算机辅助工艺设计（CAPP）
➢计算机辅助产品工程（CAE）
➢计算机产品数据管理（PDM） ➢计算机辅助制造（CAM）
◆企业管理自动化 ➢企业ERP（Enterprise Resource Planning）
◆加工过程自动化 ➢包括各种计算机控制技术，如CNC、DNC、自动存储和 运输设备、自动检测和监控设备等
图5-4 麻省理工学院（MIT） 伺服机构实验室
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数字控制（NC）
这是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加 工、测量、装配等）进行控制的自动化方法。
数控技术
指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。由于计 算机应用技术的成熟，数控系统均采用了计算机数控（CNC， Computer Numerical Control）以区别于传统的NC。
◆质量控制自动化
制造系统的自动化
➢如计算机集成制造系统（CIMS）、敏捷制造（AM）、
并行工程等。
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