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1自动化制造系统————制造系统自动化技术2主讲:康文利办公地点：教八楼311AutomationTechnologyofManufacturingSysterm机械设计制造及其自动化专业主干课程3教材：《机械制造自动化技术》主编：周骥平、林岗出版社:机械工业出版社4《自动化制造系统》是“机械工程及自动化”本科专业的一门重要的专业课,是一门综合性课程，计划学时为32学时。课程性质5通过本课程的学习，扩展和拓宽学生在自动化加工系统方面的知识，使学生系统地掌握有关机械制造自动化技术方面的基本原理，了解机械制造中各主要单元和系统的自动化方法以及各种自动化装置的结构原理和特点，并提高其应用管理能力，为进一步的课程学习和今后从事专业技术工作奠定良好的基础。课程宗旨6通过本课程的学习，学生应该掌握的基本理论有：了解机械制造自动化的基本概念、类型、控制方式及发展与应用。掌握加工设备自动化的特点及分类，以及两种典型的加工过程自动化方法：单机工作自动化和加工自动线。掌握物流供输系统的功能及组成；介绍类型的物流供输系统的组成及特点。掌握刀具自动化的特点以及各种排屑、换刀自动化装置。了解制造过程中运用的各种检测技术。掌握自动装配系统的组成以及自动装配工艺过程的分析。了解工业机器人的构成及相关控制技术。了解集成制造系统的概念，柔性制造系统、计算机集成制造系统以及其他一些先进制造技术的结构及特点。教学目的及要求7学生应掌握的基本技能有：具备根据具体加工条件及应用范围合理选择自动化加工设备的能力。具备根据具体加工条件确定物流供输系统结构的能力。具备正确制订自动装配工艺过程的能力。通过本课程的学习，学生还应了解机械制造自动化技术的最新成就和发展趋势。8期末考试成绩——75％论文、作业、课堂练习——25％学习方式课堂讲授——75%自学——课程内容25％自学实践环节——论文、作业、课堂练习考核方法无故旷课3次，取消考试资格91.全燕鸣.机械制造自动化.华南理工大学出版社，2007.2.刘治华，李志农.机械制造自动化技术.机械工业出版社，2009.3.吴天林、段正澄.机械加工系统自动化.机械工业出版社，1992参考书：10机械制造自动化的基本概念机械制造自动化的主要内容和意义机械制造自动化的类型机械制造自动化的控制方式机械制造自动化的发展与趋势第一章绪论11人在生产过程中的劳动包括三部分：基本体力劳动、辅助体力劳动、脑力劳动基本体力劳动：直接改变生产对象的形态、性能和位置等方面的劳动。辅助体力劳动：完成基本体力劳动所必须做的其他辅助性工作。脑力劳动：决定生产方法、选择生产工具、质量检验及生产管理等工作。如：工件的装卸、加工、检验，刀具更换，工件输送，工艺规程设计等。§1.1机械制造自动化的基本概念1、什么是机械化和自动化？12机械化——执行制造过程的基本体力劳动是由机器（机械）代替人力劳动来完成时称之为机械化。如：自动走刀代替手动走刀—走刀机械化输送机代替人工搬运工件—是工件输送机械化；气动夹紧工件代替手动夹紧工件—工件夹紧机械化。§1.1机械制造自动化的基本概念什么是机械化？13最初“自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder于1936年提出的。当时他在通用汽车公司工作，他认为在一个生产过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是自动化。这是早期制造自动化的概念。§1.1机械制造自动化的基本概念什么是自动化？14§1.1机械制造自动化的基本概念自动化——机器代替人完成基本劳动的同时，若人对机器的操纵看管、对工件的装卸与检验等辅助体力劳动也是由机器来完成时，并且有自动控制系统或计算机代替部分脑力劳动，这个制造过程是“自动化”。基本劳动机械化＋辅助劳动机械化＋自动控制系统→自动化制造系统15自动化生产系统是在没有人的直接参与下，利用各种技术手段，通过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，使机器、设备等按照预定的规律自动运行，实现预期的目标，或使生产过程、管理过程、设计过程等按照人的要求高效自动地完成。§1.1机械制造自动化的基本概念16工序：是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地点）对同一工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程工序2、制造自动化的三个层次1）、工序自动化生产过程由什么组成？工序是组成加工过程的基本单元，工序又包括以下两部分：1.基本动作：包括传动、上下料、换刀、切削以及检验等2.辅助动作：即操纵传动机构的动作17基本动作--机器完成--机械化辅助动作--机器完成工序自动化工艺过程自动化制造过程自动化在一个工序中，如果所有的基本动作都机械化了，并且使若干个辅助动作也自动化起来，而工人所要做的工作只是对这一工序作总的操纵和监督，就称为工序自动化。18一个工艺过程（如加工工艺过程）通常包括着若干个工序，如果不仅每一个工序都自动化了，并且把它们有机地联系起来，使得整个工艺过程（包括加工、工序间的检验和输送）都自动进行，而工人仅只是对这一整个工艺过程作总的操纵和监督，这时就形成了某一种加工工艺的自动生产线，通常称为工艺过程自动化。2）、工艺过程自动化（自动化线）19一个零部件（或产品）的制造包括着若干个工艺过程，如果不仅每个工艺过程都自动化了，而且它们之间是自动的有机联系在一起，也就是说从原材料到最终成品的全过程都不需要人工干预，这时就形成了制造过程的自动化。机械制造自动化的高级阶段就是自动化车间甚至自动化工厂。3）制造过程的自动化（自动化制造系统）203、制造自动化的定义及内涵制造自动化＝制造＋自动化制造－－目前对制造有两种理解：一个是指产品的“制作过程”或称为“小制造概念”，如机械加工过程；另一个是广义制造概念，包括产品整个生命周期过程，又称为“大制造概念”。实际应用中，两者皆在使用，其概念范围视具体情况而定。21机械制造狭义：单纯的产品的加工及物料储运、质量控制、装配过程等。广义：还包括产品设计、工艺设计、生产准备、市场调研、市场营销、服务、回收处理等其它环节机械制造自动化：在机械制造过程的所有环节中采用自动化技术，以实现机械制造全过程的自动化。22制造自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。现在，随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。231、机械制造自动化技术的内容1.机械加工自动化技术：包括上下料、装夹、换刀、加工、零件校验等环节的自动化技术。2.物料储运自动化技术：包括工件、刀具、其它物料的储运的自动化技术。3.装配自动化技术：包括零部件供应、装配过程等的自动化技术。4.质量控制自动化技术：包括零件检测、产品检测、刀具检测等的自动化技术。§1.2机械制造自动化的主要内容和意义242、机械制造自动化的意义①提高生产率—采用自动化技术后可以大幅度缩短产品制造过程中的辅助时间，从而使生产率得以提高；25②缩短生产周期—如图所示，采用自动化技术后可以有效缩短零件98.5%的无效时间，从而有效缩短了生产周期；26③提高产品质量—由于广泛采用各种高精度的加工设备和自动检测设备，减少了工人情绪波动的④提高经济效益—采用自动化技术后可减少占地面积，减少直接生产工人的数量，减少废品率等；⑤降低劳动强度—让机器去完成绝大部分笨重、艰苦、烦人甚至对人体有害的工作，从而降低了工人的劳动强度；⑥有利于产品更新—采用现代制造技术使得变更制造对象更容易，适应的范围也较宽，十分有利于产品的更新；27⑦提高劳动者的素质—制造自动化技术要求操作者具有较高的业务素质和严谨的工作态度，无形中就提高了劳动者的素质，特别是采用小组化工作方式对人的素质要求更高；⑧带动相关技术的发展—可以带动自动检测技术、自动化控制技术、产品设计与制造技术，系统工程技术等相关技术的发展；⑨体现一个国家的科技水平—如自1870年以来，制造自动化技术和设备基本上都首先出现在美国，这与美国高度发达的科技水平密切相关。28§1.3机械制造自动化的类型1、机械制造自动化系统的构成1）.加工系统：包括工件的切削加工、排屑、清洗和测量2）.工件支撑系统：包括工件的输送、搬运和存储3）.刀具支撑系统：包括刀具的装配、输送、交换、存储以及刀具的预调、管理4）.控制与管理系统：包括整个制造过程的监控、检测、协调与管理29类型2、机械制造自动化系统的分类1）.按制造过程分：毛坯制备、热处理、储运、机加工、装配、辅助质量和系统控制自动化2）.按设备分：局部动作、单机、刚性、刚性综合、FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）3）.按控制方式分：机械、机电液、数字、计算机、智能控制自动化303、机械制造自动化设备的特点及适应范围自动化制造系统包括刚性制造和柔性制造，“刚性”的含义是指该生产线只能生产某种或生产工艺相近的某类产品，表现为生产产品的单一性。31自动化制造系统的基本形式刚性半自动化单机刚性自动化单机刚性自动线刚性综合自动化系统一般数控机床加工中心混合成组制造单元分布式数控系统DNC柔性制造单元FMC柔性制造系统FMS柔性制造线FML计算机集成制造系统CIMS柔性自动化设备及系统刚性自动化设备及系统自动化制造系统32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。331）、刚性半自动化单机可以自动地完成单个工艺过程的加工循环的机床(除上下料外)，称为刚性半自动化机床。例如：仿形机床、通用多刀半自动车床，单台组合机床，转塔车床等。特点：①一般是机械或电液复合控制式组合机床和专用机床，可以进行多面、多轴、多刀同时加工，加工设备按工件的加工工艺顺序依次排列；②切削刀具由人工安装、调整，实行定时强制换刀，如果出现刀具破损、折断，可进行应急换刀；③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。34优点：投资少、见效快，缺点:调整工作量大，加工质量较差，工人的劳动强度也大。适用于产品品种变化范围和生产批量都较大的制造系统。35单台组合机床36373839多刀半自动车床40多刀半自动车床41多刀半自动车床42转塔车床434445它是在刚性半自动化单机的基础上增加自动上、下料等辅助装置而形成的自动化机床。实现的也是单个工艺过程的全部加工循环。辅助装置包括自动工件输送、上料，下料、自动夹具、升降装置和转位装置等；切屑处理一般由刮板器和螺旋传送装置完成。特点：投资少、见效快，但通用性差，是大量生产最常见的加工装备。用途：常用于品种变化很小，但生产批量特别大的场合。2）、刚性自动化单机flashflash46刚性自动化生产线是多工位生产过程，用工件输送系统将各种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。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过程和部分检测过程。3）、刚性自动线47特点：⑴结构复杂，任务完成的工序多，所以生产效率也很高，可以有效缩短生产周期，取消半成品的中间库存，缩短物料流程，减少生产面积，改善劳动条件，便于管理等。⑵投资大，系统调整周期长，更换产品不方便。用途：少品种、大量生产必不可少的加工装备。48组合机床自动线，可以大幅度缩短建线周期，更换产品后只需更换机床的某些部件即可（例如可更换主轴箱），大大缩短了系统的调整时间，降低了生产成本，并能收到较好的使用效果和经济效果。组合机床自动线主要用于箱体类零件和其他类型非回转体的钻、扩、铰、镗、攻螺纹和铣削等工序的加工。flash49图汽车后桥齿轮箱加工自动线刚性自动化20年代50flash51曲轴加工自动线1－斗式切削提升机2－链板式排屑装置52曲轴加工自动线3－全线泵站4－工件传送带机工件装卸台5－工件提升机6－中央控制台535455一