第1章 绪论
第2章 制造自动化技术
第3章 微细加工技术 第4章 快速原型技术 第5章 工业机器人 第6章 虚拟制造技术 第7章 纳米技术 第8章 压电驱动与控制技术 第9章 绿色制造技术
第二章 制造自动化技术
2.1 概 述 2.2 现代数控加工技术 2.3 超高速加工技术
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2.1 概 述
1．制造敏捷化：包括柔性，重构能力，快速化的集成制 造工艺等。
2．制造网络化：基于Internet／Intranet的制造。 3．制造虚拟化：包括虚拟现实(VR)、虚拟产品开发
(VPD)、虚拟制造 (VM)和虚拟企业(VE)。 4．制造智能化：研究具有自律、分布、智能、仿生、敏
捷、分形等特征的新一代自动化制造系统。 5．制造全球化：主要包括市场的国际化，产品设计和开
自动化技术，实现制造全过程的自动化。也就是对 制造过程进行规划、运作、管理、组织、控制与协 调优化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、 及时和洁净的目标。
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2. 制造自动化的功能目标
制造自动化的功能目标可用TQCSE功能目标模型描述。 其含义如下：
① T (time)：指缩短产品制造周期，产品上市快， 提高生产率。
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第三阶段：柔性制造。 特征：强调制造过程的柔性和高效率。 引入的新技术：成组技术、计算机直接数控和分布 式数控 、柔性制造单元、柔性制造系统，柔性加 工线、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 信网络等等。
第四阶段：计算机集成制造和计算机集成制造系统。 特征：是强调制造全过程的系统性和集成性，以解 决现代企业生存与竞争的TQCSE问题。
¾ 零件程序的管理软件：实现屏幕编辑、零件程序的 存储及调度管理，与外界的信息交换等功能。
② Q (quality)：指提高和保证产品质量。 ③ C (cost)，指有效地降低成本，提高经济效益。 ④ S (service)：指更好地做好市场服务工作，也能
通过替代或减轻制造人员的体力和脑力劳动，直接 为制造人员服务。 ⑤ E (environment)；指制造自动化应该有利于充 分利用资源，减少废弃物和环境污染，有利于实现 绿色制造及可持续发展制造战略。
¾ 1948年，美国帕森斯公司(Parsons Co．)提出了 数控机床的初始设想。
¾ 1952年，美国麻省理工学院试制成功世界上第一台 数控机床。
¾ 1959年，数控系统开始广泛采用晶体管和印刷电路 板，从而跨入第二代数控系统。
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¾ 1965年，小规模集成电路以其体积小、功耗低广泛 应用于数控系统，数控系统发展到第三代。
时处理数控的多个任务。 ¾ 多微处理机结构
多微处理机结构是指具有两个或两个以上的微处 理机构成的处理部件，处理部件之间采用紧耦合，有 集中式操作系统，共享资源；或者具有两个或两个以 上的微处理机构成的功能模块，功能模块间采用松耦 合，有多重操作系统有效地实行并行处理。
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2．软件结构
CNC系统软件包括零件程序的管理软件和系统控制软件 两大部分。
¾ 1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展 示了以小型计算机取代专用计算机的第四代数控系 统，即计算机数控系统(computer numerical control，CNC)。
¾ 1974年，美、日等国数控生产厂家首先研制出以微 处理器为核心的数控系统(micro-computer numerical control，MNC)。即以微处理器技术 为特征的笫五代数控系统。
2.1.1 制造自动化技术的概念 2.1.2 制造自动化技术的发展历程及现状 2.1.3 制造自动化技术的研究内容 2.1.4 制造自动化技术的发展趋势
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2.1.1 制造自动化技术的概念
1. 制造自动化技术的概念 ¾ 狭义 ：用机器(包括计算机)代替人的体力劳
动或脑力劳动 。 ¾ 广义 ：指“大制造概念”的制造过程的所有环节采用
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2.2.2 CNC系统的组成和结构特点
程序
输入设备
输出入设 备
计算机 数字控 制装置
可编程控 制器
主轴控制单 元
速度主轴控 制单元
主轴电 机
机床
进给电 机
位置检 测器
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图2－2 CNC系统框图
1．CNC装置硬件结构
CNC装置硬件结构一般分为单微处理机结构和多微处理 机结构两大类。 ¾ 单微处理机结构：指只有一个微处理机集中控制、分
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2.1.2 制造自动化技术的发展历程及现状
1．制造自动化技术的发展历程 制造自动化技术的生产模式经历了以下五个阶段： 第一阶段：刚性自动化，包括自动单机和刚性自动线。
特征：高生产率和刚性结构，很难实现生产产品的改变。 引入的新技术：继电器程序控制、组合机床等。 第二阶段：数控加工，包括数控(NC)和计算机数控(CNC)。 特征：是柔性好、加工质量高。 引入的新技术：数控技术、计算机编程技术等。
第五阶段：新的制造自动化模式，如智能制造、敏捷制 造、虚拟制造、网络制造、全球制造，绿色制造。
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智能制造、敏捷制造 虚拟制造、网络制造 全球制造、绿色制造
适应于大规 模定制生产
计算机集成制造 柔性制造 数控加工 适应于大批量生产
图 2-1 制造自动化发展的五个阶段
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2.1.3 制造自动化技术的研究内容
1．单元系统的研究占有很重要的位置 2．制造过程的计划和调度 3．柔性制造技术研究 4．制造系统的系统技术和集成技术 5．制造自动化系统中人的作用的研究 6．适应现代生产模式的制造环境的研究 7．底层加工系统的智能化和集成化研究
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2.1.4 制造自动化技术的发展趋势
发的国际合作及产品制造的跨国化等。 6．制造绿色化：综合考虑环境影响和资源效率的现代制
造模式。
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2.2 现代数控加工技术
2.2.1 数控加工技术的发展历程 2.2.2 CNC系统的组成和结构特点 2.2.3 数控加工技术的发展趋势
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2.2.1 数控加工技术的发展历程
数控机床按照控制机的发展，经历了以下五个阶段：