1、. 数控加工的特点 （）具有高柔性化 （）加工精度高 （）生产率 （）改善劳动条件 （）利于现代化生产管理 （）技术集成性,数控加工技术,. 数控加工的应用对象 数控加工技术可以对各种复杂零件、中小批量零件进行加工制造，具体说可以加工： 小批量生产的复杂零件； 形状复杂、精度要求较高的零件； 需要多次更改设计后才能定型的零件； 价格昂贵，不可以报废的零件； 钻、镗、铰、攻螺纹及铣削加工联合进行的零件。,数控加工技术,. 数控加工技术的发展 现代数控技术的发展趋势主要是高速化、高精度化、多功能和智能化。 目前，柔性制造技术的发展也相当迅速。 柔性制造技术主要有柔性制造单元（FMC），柔性制造系统
2、（FMS），计算机集成制造系统（CIMS）。 其主要组成部分就是数控加工技术。,数控加工技术,FMC可由一台或多台数控设备组成，既具有独立的自动加工的功能，又部分具有自动传送和监控管理功能。 FMC有两大类：一类是数控机床配上机器人；另一类是加工中心配上工作台交换系统。 若干个FMC可组成一个FMS。,数控加工技术,FMS是一个由中央计算机控制的自动化制造系统。 它是由一个传输系统联系起来的一些数控机床和加工中心。 传输装置将工件放在托盘或其他连接设备上，送到加工设备，使工件加工能够准确、迅速和自动地进行。 CIMS就是利用计算机进行信息集成，从而实现现代化的生产制造，以求得企业的总体效益。
3、CIMS是建立在多项先进技术基础上的高技术制造系统，它综合利用了CAD/CAM，FMS，FMC及工厂自动化系统，是面向21世纪的生产制造技术。,数控加工技术,. 数控机床 1）数控机床的组成 数控机床由数控系统和机床本体两大部分组成，而数控系统又由输入输出设备、数控装置、伺服系统、辅助控制装置等部分组成。 图9-1所示为数控机床的组成示意图。,数控加工技术,2）数控机床的分类 （1）按工艺用途分类 金属切削类 金属成形类 特种加工类 （2）按可控制轴数与联动轴数分类 2轴联动、3 轴联动、4 轴联动、5 轴联动等。,数控加工技术,（3）按伺服系统的类型分类 开环控制 闭环控制 半闭环控制,数控
4、加工技术,3）数控系统的主要功能 （1）插补功能 （2）进给功能 （3）主轴功能 （4）刀具补偿功能 （5）操作功能 （6）辅助编程功能,数控加工技术,柔性制造系统（FMS）是由数控加工设备、物料储运装置和 计算机控制系统等组成的自动化制造系统。 它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产的变化迅速进行调整，适用于多品种中、小批量生产。,柔性制造系统,. 柔性制造系统的功能 柔性制造系统的功能： （1）能自动控制和管理零件的加工过程，包括制造质量的自动控制、故障的自动诊断和处理、制造信息的自动采集和处理。 （2）通过简单的软件系统变更，便能制造出某一零件族的多种零件。,柔性制造系统,（3）自
5、动控制和管理物料（包括工件与刀具）的运输和存储过程。 （4）能解决多机床下零件的混流加工，且无须增加额外费用。 （5）具有优化的调度管理功能，无须过多的人工介入，能做到无人加工。,柔性制造系统,柔性具体体现为： （1）机床的柔性，系统中的机床通过配置相应的刀具、夹具、NC程序等，即可加工给定零件族中的零件。 （2）加工柔性，以不同加工工序和工艺加工一个零件的能力或在给定的一个工艺规划下以不同的加工路线实现零件的加工（制造工作站间和加工功能间的互换和替代）。 （3）产品的柔性，能够经济和迅速地转变生产产品。 （）零件流动路线柔性，系统在加工零件过程中出现局部故障时，能重新选择工件路径并继续加工。
6、,柔性制造系统,（5）产量柔性，运行系统适应不同产量并具有好的操作效益。 （6）扩展的柔性，能够在需要时容易地、模块化地扩展系统的可能性。 （7）操作柔性，能对每一种零件改变工序顺序。 （8）生产柔性，FMS能够生产各类零件。 （9）故障控制柔性，当系统中的设备出现故障时，制造系统对故障的处理能力。,柔性制造系统,. 柔性制造系统的优点 （1）设备利用率高 （2）减少设备投资 （3）减少直接工时费用 （4）减少了工序中在制品量，缩短了生产准备时间。 （5）改进生产要求有快速应变能力 （6）维持生产的能力 （7）产品质量高 （8）运行的灵活性 （9）产量的灵活性,柔性制造系统,. 按系统的规模对
7、柔性制造系统分类 1）FMC 柔性制造单元（FMC）一般是由12台数控机床、加工中 心、工业机器人及物料运输存储设备等组成。 数控加工设备间由小规模的工件自动运输装置连接，并由计算机对它们进行生产控制和管理，具有适应加工多品种产品的灵活性。可将其视为一个规模最小的FMS，系统对外设有接口，可与其他单元组成FMS。,柔性制造系统,FMC有两大类：加工中心配上托盘交换系统APC，如图9-2所示和数控机床配工业机器人，如图9-3 所示。,柔性制造系统,） FMS FMS通常包括4台或更多的数控加工设备，是由FMC为子系统构成的系统。FMS的控制、管理功能也比FMC 强，对数据管理与通信网络的要求更高
8、。 由集中的控制系统及物料系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。,柔性制造系统,3） FML 柔性制造生产线（FML）是以离散型生产中的FMS和连续性生产过程中的分散型控制系统（DCS）为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，但柔性较低，专用性较强、生产率较高、生产量较大，相当于数控化的自动生产线，一般用于少品种、中批量生产。,柔性制造系统,4）FMF 柔性制造工厂（FMF）是以FMS为子系统构成，柔性制造由FMS扩大到全厂范围。 配以自动化立体仓库，用计算机系统进行有机的联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、
9、运送至发货的完整FMS 。 实现全厂范围内的生产管理过程、设计过程、制造过程和物料运储过程的全盘自动化，即实现自动化工厂的目标。,柔性制造系统,. 柔性制造系统的组成 典型的柔性制造系统 组成： 加工系统 物流系统 控制与管理系统,柔性制造系统,. 柔性制造系统的应用 柔性制造系统的两个发展方向： （）加快发展各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS，因为FMC的投资比FMS少得多而效果相仿，所以更适合于财力有限的中小型企业。 多品种、大批量生产中应用FML的发展趋势是使用价格低廉的专用数控机床代替通用的加工中心。 （）完善FMS的自动化功能， FMS完成的作业内容扩大，由早期单纯的机械加工型向
10、焊接、装配、检验及板材加工乃至锻造等综合性领域发展，另外， FMS与计算机辅助设计和计算机辅助制造技术（CAD/CAM）相结合，向全盘自动化工厂方向发展。,柔性制造系统,. CIMS概述 CIMS是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术。 CIMS是基于CIM哲理的一种工程集成系统，是一种新型制造模式。 CIMS核心是将企业内的人和组织、经营管理和技术三要素之间的集成，以保证企业内的工作流、物质流和信息流畅通无阻。,计算机集成制造系统（CIMS）,CIMS三要素关系： 经营管理与技术：技术支持企业达到预期的经营目标； 人与技术：技术支持各类人员互
11、相配合、协调一致工作； 人与经营管理：人员素质提高支持企业的经营管理。,计算机集成制造系统（CIMS）,. CIMS 的基本组成 CIMS由四个功能分系统和两个支撑分系统构成，,计算机集成制造系统（CIMS）,（1）经营管理信息分系统（MIS）： MIS是CIMS的神经中枢，包括了产、供、销、人、财、物。 （2）工程设计自动化分系统（EDIS）：指在产品设计开发过程中引用计算机技术。 （3）制造自动化分系统（MAS）： MAS是在计算机的控制与调度下，按照NC代码加工零件并装配成部件，完成设计和管理部门下达任务；并将制造现场的各种信息实时地或经过初步处理后反馈到相应部门，以便及时地进行调度和控
12、制。,计算机集成制造系统（CIMS）,（4）质量保证分系统（QIS）：通过质量保证规划、工况监控采集、质量分析评价和控制，以达到预定的质量要求。 覆盖了产品生命周期的各个阶段。 （5）数据库分系统：对各类数据进行存储和调用，满足各分系统信息的交换和共享，主要有经营管理数据、工程技术数据、制造控制和质量保证数据。 （6）计算机网络分系统：由多台计算机、终端设备、数据传输设备以及通信控制处理等设备的集合，在统一的通信协议的控制下完成数据的共享。,计算机集成制造系统（CIMS）,. CIMS五层递阶控制结构 CIMS采用递阶控制的方式，把控制系统按功能分若干层，各层独立控制，层与层保持信息联系，上层
13、对下层发出命令，下层向上层送命令执行结果。 美国国家标准局提出了著名的五级递阶控制模型， 五级分别是：工厂层、车间层、单元层、工作站层和设备层，结构如图9-7所示。,计算机集成制造系统（CIMS）,计算机集成制造系统（CIMS）,. 并行工程的内涵 并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。 这种工作模式要求产品开发人员在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的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。,并行工程,并行工程,. 并行工程的实施方法 开展并行工程，必须从如下几个方面来努力： 1）团队工作方式 2）技术平台 3
14、）对设计过程进行并行管理 4）强调设计过程的系统性 5）基于网络进行快速反馈,并行工程,. 并行工程的实施效益 1）缩短产品投放市场的时间 2）降低成本 3）提高质量 4）增强功能的实用性,并行工程,. 并行工程的应用 目前，并行工程广泛地应用在国防、飞机、汽车、电子、机械制造等行业，产品从简单零件的开发到诸如飞机、计算机等复杂系统的开发，从单件产品（如车载导弹装置）发展到批量产品（如汽车）。,并行工程,. 精益生产的内涵 基本目的：要在一个企业里获得极高的生产效率、极佳的的产品质量和极大的生产柔性。 在生产组织上，强调企业各部门、各工序相互密切合作，并重视产品开发、生产准备和生产之间的合作与
15、集成。 目标：用最少的投资、最短时间、最少人员、最小场地生产出优质多品种的产品，全面优于竞争对手；实现零库存、零浪费、零废品、零故障、零误期为目标的最佳生产过程；企业内部要协调统一。,精益生产,. 精益生产的思想 精益生产的核心是零库存、响应市场速度快。 为此，LP应用方建立了细胞式生产，改变生产布局和生产编程的方法。 这些方法都是在LP的指导下提炼的，在生产制造过程中应用LP的思想和方法结合形成了LP的生产管理系统。,精益生产,杜绝任何形式浪费是精益生产的核心思想。在精益生产中避免典型的浪费（如废品和残次品，超额或提前生产，停工待料及计划差错等原因造成的等待，额外库存，过剩的商品或服务等）。
16、 在必要时间内依照必要的订单量在一定的地点进行产品的生产、制造、供给。 一方面减少库存积压，节约资金；另一方面，使得库存减少的同时使库存管理的工作量降低，减少仓库管理面积，避免生产过剩。严格按照客户需求进行生产，避免一系列浪费。,精益生产,同时，具有系统自检能力，装备拥有自动检错装置的 机器，对残品进行自动检测，赋予生产线人工智能。 实现产品零缺陷，杜绝专门检验这一浪费的最佳方案。 在人员管理上，传统的大批量生产方式强调严格阶层关系，每个员工都在完成上级下达的任务。 在 中，突出员工个人对生产过程的干预，使人实现主体能动性的最大限度发挥，强化人员间的协调合作。 将每位员工看作企业团体不可缺少的
17、部分，而非独立的“设备”。 在思维上，否定传统思想。,精益生产,精益生产强调在生产领域没有大的困难，在企业中推行科学的生产管理思维方式，提高对员工思想意识方面的教育和训练，这对于精益生产的改革是非常重要的环节。 在整个过程中，要求精益求精。 LP不仅是一种生产管理方式，也是一种生产理念、一种企业精神文化。 要坚持不懈，不断完善，精益求精。,精益生产,. 精益生产结构体系 精益生产的五大原则是：确定价值、掌握“价值流”、朝流线方式迈进、建立“拉式系统”、追求“尽善尽美”。,精益生产,为建立精益生产结构体系，主要要做好以下几点： （1）拉动式生产 （2）保证“流”畅通 （3）质量管理 （4）减少作
18、业员工 （5）企业文化建设 （6）5S全员生产维护,精益生产,. 敏捷制造内涵 美国于1994年底提出了21世纪制造企业战略。 在这份报告中，提出了既能体现国防部与工业界各自的特殊利益，又能获取他们共同利益的一种新的生产方式，即敏捷制造。,敏捷制造,敏捷制造的核心思想：要提高企业对市场变化的快速反应能力，满足顾客的要求。 除了充分利用企业内部资源外，还可以充分利用其他企业乃至社会的资源来组织生产。 主要特点： 从产品开发开始的整个产品生命周期都是为满足用户需求的； 采用多变的动态的组织结构； 着眼于长期获取经济效益； 建立新型的标准体系，实现技术、管理和人的集成； 最大限度地调动、发挥人的作用
19、。,敏捷制造,敏捷制造单元基本结构如图9-9所示。,敏捷制造,优点：生产更快，成本更低，劳动生产率更高，机器生产率加快，质量提高，提高生产系统可靠性，减少库存，适用于CAD/CAM操作。 缺点：实施起来费用高。,敏捷制造,. 敏捷制造三要素与关键技术 三要素：生产技术、管理和人力资源。 关键技术： （1）好的信息技术框架支持 （2）集成化设计模型和工作流控制系统支持 （3）供应链管理系统和企业资源管理系统 （4）各类设备、工艺过程和车间调度的敏捷化 （5）敏捷性的评价体系,敏捷制造,. 敏捷制造的管理手段与措施 敏捷制造在管理方法上要求重视全过程的管理，运用先进的科学的管理方法和计算机管理技术
20、以及BRP等管理。 （1） 人才的竞争 （2）虚拟企业的组成和工作 （3）计算机技术和人工智能技术的广泛应用 （4）方法论的指导 （5）环境美化的工作 （6）绩效测量与评价 （7）标准和法规的作用 （8）组织实践,敏捷制造,. 概述 基于虚拟现实技术的虚拟制造技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。,虚拟制造,目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等。 从而更加有效地、经济
21、地、柔性地组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改， 达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。,虚拟制造,虚拟制造技术的重大作用主要表现为： （1）运用软件对制造系统中的五大要素（人、组织管理、物流、信息流、能量流）进行全面仿真，使之达到了前所未有的高度集成，为先进制造技术的进一步发展提供了更广大的空间，同时也推动了相关技术的不断发展和进步。 （2）可加深人们对生产过程和制造系统的认识和理解，有利于对其进行理论升华，更好地指导实际生产，即对生产过程、制造系统整体进行优化配置，推动生产力的巨大跃升。,虚拟制造,（3）在虚拟制造与
22、现实制造的相互影响和作用过程中，可以全面改进企业的组织管理工作，而且对正确作出决策有不可估量的影响。 （4）虚拟制造技术的应用将加快企业人才的培养速度。,虚拟制造,. 研究内容与主要特征 主要研究内容： 虚拟制造的理论体系； 设计信息和生产过程的三维可视化； 虚拟制造系统的开放式体系结构； 虚拟产品的装配仿真； 虚拟环境中及虚拟制造过程中的人机协同作业等。,虚拟制造,三个流派： 以设计为中心的虚拟制造 以生产为中心的虚拟制造 以控制为中心的虚拟制造,虚拟制造,主要特征： （1）产品与制造环境是虚拟模型，在计算机上对虚拟模型进行产品设计、制造、测试，甚至设计人员或用户可“进入”虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作，而不依赖于传统的原型样机的反复修改；还可将已开发的产品（部件）存放在计算机里，不但大大节省仓储费用，更能根据用户需求或市场变化快速改变设计，快速投入批量生产，从而能大幅度压缩新产品的开发时间，提高质量、降低成本。,虚拟制造,（2）可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一个产品模型上同时工作，相互交流，信息共享，减少大量的文档生成及其传递的时间和误差，从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化。,虚拟制造,. 虚拟制造的应用 （1）虚拟企业 （2）虚拟产品设计 （3）虚拟产品制造 （4）虚拟生产过程,虚拟制造,
