先进制造技术122

2019年8月2日机械加工中的新技术现代设计方法1先进制造技术2设备故障诊断技术312019年8月2日14253概论数控技术与数控机床柔性制造系统计算机辅助设计与制造计算机集成制造系统先进制造技术22019年8月2日先进制造技术产生背景各国先进制造技术的发展先进制造技术的特点先进制造技术的分类先进制造技术的研究领域概论32019年8月2日主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短制造商之间既有激烈竞争，又有基于实力的合作。满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场，引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键,消费需求全球性产业结构调整快速响应市场321社会经济发展背景先进制造技术产生背景42019年8月2日制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两个方向发展；现代制造业成为技术密集、知识密集型产业；信息成为制造业决定性因素；Intranet/Internet对制造业产生重大影响。科学技术发展背景先进制造技术产生背景52019年8月2日资源匮泛，污染严重环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价；由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变。可持续发展战略先进制造技术产生背景62019年8月2日美国各国先进制造技术的发展先进制造技术计划：1994年预算14亿美元，围绕“智能制造系统”、“集成工具”、“基础设施建设”三个重点领域开展研究；制造技术中心计划：设立制造技术中心，建立技术拥有者与需要者之间的桥梁，展示新制造技术和装备、组织培训、帮助企业了解和选用最新技术和装备。72019年8月2日1990年提出了智能制造计划，由美国、欧共体、加拿大、澳大利亚等国参加，投资10亿美元实施智能制造计划；目的：使制造业在接受订货、开发、设计、生产、物流直至经营管理的全过程中，做到生产设备自律化生产设备自律化。日本各国先进制造技术的发展82019年8月2日尤里卡计划1988年用5亿美元资助16个欧洲国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。欧洲信息技术研究发展战略计划在13个成员国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、生产过程管理三大课题。欧洲工业技术基础研究计划重点资助材料、制造加工、设计以及工厂系统运作方式等研究。各国先进制造技术的发展欧共体92019年8月2日先进制造技术是在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源、材料以及现代管理技术等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技术总称。先进制造技术的定义先进制造技术的特点102019年8月2日先进制造技术的特点传统制造技术先进制造技术系统性仅控制生产过程物质流和能量流能控制生产过程物质流、信息流和能量流广泛性仅指将原材料变为成品的加工工艺贯穿从产品设计、加工制造到产品销售的整个过程集成性学科专业单一、独立，相互间界限分明专业和学科不断渗透、交叉融合，其界限逐渐淡化甚至消失动态性不同时期、不同国家，其特点、重点、目标和内容不同实用性注重实践效果，促进经济增长，提高综合竞争力112019年8月2日Addyourtitle现代设计技术现代设计方法、产品可信性设计、设计自动化技术Addyourtitle先进制造工艺高效精密成形技术、高效高精度切削加工工艺、现代特种加工工艺、现代表面工程技术Addyourtitle加工自动化技术数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术Addyourtitle现代生产管理技术MRPII（制造资源规划）\ERP（企业资源管理）\PDM\JIMAddyourtitle先进制造生产模式CIM（计算机集成制造）、CE（并行工程）、AM（敏捷制造）、IM（智能制造）、LP（精良生产）先进制造技术的分类122019年8月2日1.现代设计技术2.先进制造工艺技术3.自动化技术4.系统管理技术先进制造技术的研究领域132019年8月2日现代设计方法产品可信性设计设计自动化技术模块化设计、系统化设计、价值工程、模糊设计、面向对象的设计、反求工程、并行设计、绿色设计、工业设计。造型设计、工艺设计、工程图生成、有限元分析、优化设计、模拟仿真虚拟设计、工程数据库。可靠性设计、安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、防疲劳设计、耐环境设计、健壮设计、维修设计和维修保障设计。现代设计技术142019年8月2日先进制造工艺高效精密成形技术快速成形和制造技术05优质低耗洁净热处理技术04优质高效焊接及切割技术03精确高效塑性成形工艺02精密洁净铸造成形工艺01152019年8月2日高效高精度切削加工工艺精密和超精密加工高速切削和磨削复杂型面的数控加工游离磨粒的高效加工1234先进制造工艺162019年8月2日现代特种加工工艺电加工2超声波加工3水射流加工4纳米技术及微细加工5高能束加工1先进制造工艺172019年8月2日070605表面强化处理技术04节能表面涂装技术03非晶态合金技术02化学镀层处理01等离子化学气相沉积技术激光表面熔复处理技术热喷涂技术表面改性、制膜和涂层技术先进制造工艺182019年8月2日数控装置，进给系统和主轴系统，数控机床的程序编制机器人操作机，机器人控制系统，机器人传感器，机器人生产线总体控制加工系统，物流系统，调度与控制，故阵诊断自动检测CAT，信号识别系统，数据获取，数据处理，特征提取、识别过程监视控制系统，在线反馈质量控制数控技术工业机器人技术柔性制造系统自动检测及信号识别技术过程设备工况监测与控制加工自动化技术192019年8月2日现代生产管理技术现代管理信息系统1物流系统管理2工作流管理3产品数据管理4质量保障体系5202019年8月2日优质、高效、低耗清洁基础制造技术（基础技术）CADCAM数控技术机器人技术FMC清洁生产技术并行工程质量与可靠性技术系统管理技术集成技术CIMSIMSFMS新型产业及市场需求带动（重大装备、高新技术产业、社会协调发展）系统工程及管理科学激光等新能源的技术微电子及计算机应用技术新材料技术先进制造技术的内涵、层次及其技术构成示意图概论212019年8月2日先进制造技术概论1数控技术与数控机床柔性制造系统计算机辅助设计与制造4计算机集成制造系统523222019年8月2日数控技术与数控机床232019年8月2日数控技术与数控机床4数控技术发展简史1235数字控制与数控技术定义按工艺用途分类数控加工的优缺点数控技术的发展动向242019年8月2日1952年，Parsons公司和M.I.T合作研制了世界上第一台三座标数控机床。1955年，第一台工业用数控机床由美国Bendix公司生产出来。数控技术发展简史252019年8月2日第一代：1955年NC系统以电子管组成，体积大，功耗大。第二代：1959年NC系统以晶体管组成，广泛采用印刷电路板。第三代：1965年NC系统采用小规模集成电路作为硬件，其特点是体积小，功耗低，可靠性进一步提高。数控技术发展简史262019年8月2日第四代：1970年NC系统采用小型计算机取代专用计算机，其部分功能由软件实现，它具有价格低，可靠性高和功能多等特点。第五代：1974年NC系统以微处理器为核心，不仅价格进一步降低，体积进一步缩小，使实现真正意义上的机电一体化成为可能。这一代又可分为六个发展阶段：数控技术发展简史272019年8月2日1974年：系统以位片微处理器为核心，有字符显示，自诊断功能。1979年：系统采用CRT显示，大容量磁泡存储器，可编程接口和遥控接口等。1981年：具有人机对话、动态图形显示、实时精度补偿功能。1986年：数字伺服控制诞生，大惯量的交直流电机进入实用阶段。1988年：采用高性能32位机为主机的主从结构系统。1994年：基于PC的NC系统诞生，使NC系统的研发进入了开放型、柔性化的新时代，新型NC系统的开发周期日益缩短。它是数控技术发展的又一个里程碑。数控技术发展简史282019年8月2日数字控制与数控技术定义数字控制（NumericalControlNC）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）进行可编程控制的自动化方法。数控技术（NumericalControlTechnology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。292019年8月2日数控系统（NumericalControlSystem）实现数字控制的装置。计算机数控系统（ComputerNumericalControlCNC）以计算机为核心的数控系统。数字控制与数控技术定义数控机床（NumericalControlMachineTools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。302019年8月2日切削加工类成型加工类特种加工类其它类型数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等数控折弯机、数控弯管机等数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等数控装配机、数控测量机、机器人等按工艺用途分类312019年8月2日优点数控加工的优缺点自动化程度高，可以减轻工人的体力劳动强度加工的零件一致性好，质量稳定生产效率较高便于产品研制便于实现计算机辅助制造322019年8月2日单位加工成本较高多品种小批量或中批量生产加工中的调整相对复杂维修难度大缺点数控加工的优缺点332019年8月2日数控技术的发展动向发展趋势运行高速化加工高精化功能复合化控制智能化体系开放化驱动并联化交互网络化342019年8月2日在分辨率为1m时，Fmax=240m/min。在Fmax下可获得复杂型面的精确加工。进给率高速化●运行高速化数控技术的发展动向352019年8月2日数控技术的发展动向采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。主轴最高转速达200000r/min。主轴转速的最高加（减）速为1.0g，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。主轴高速化362019年8月2日换刀速度0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）工作台（托盘）交换速度6.3秒。数控技术的发展动向372019年8月2日采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化，采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度；位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。●加工高精化数控技术的发展动向382019年8月2日车铣复合镗铣钻复合铣镗钻车复合铣镗钻磨复合更换主轴箱车削中心复合加工中心加工中心、五面加工中心复合加工中心组合加工中心●功能复合化数控技术的发展动向392019年8月2日智能化交流伺服驱动装置智能故障诊断与自修复技术加工参数的智能优化与选择数控技术的发展动向●控制智能化402019年8月2日数控技术的发展动向●体系开放化在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。系统构件（软件和硬件）具有标准化与多样化和互换性的特征，允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成。定义特点412019年8月2日●驱动并联化数控技术的发展动向422019年8月2日网络资源共享01数控机床的远程监视、控制02数控机床的远程培训与教学03数控装备的数字化服务04●交互网络化数控技术的发展动向432019年8月2日先进制造技术概论1数控技术与数控机床柔性制造系统计算机辅助设计与制造4计算机集成制造系统523442019年8月2日FMS产生的背景条件FMS的产生过程FMS的定义FMS的发展状况FMS的主要特点FMS的基本组成柔性制造系统452019年8月2日随着经济的发展和消费水平的提高，人们更注重产品的不断更新和多样化，中小批量、多品种生产已成为机械制造业的一个重要特征。科学技术的迅猛发展推动了自动化程度和制造水平的提高。FMS产生的背景条件462019年8月2日1950年，美国MIT诞生了第一台三坐标数控铣床以后，机电一体化及数控（NC）的概念出现了。机电一