{管理信息化OA自动化}自动化制造系统1

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1、自动化制造系统,主 讲: 马有良 联系邮箱： 联系电话：13458328979,西南科技大学机电专业系列课程,一、基本情况 教 材：辛宗生主编 自动化制造系统 北京大学出版社 参考教材： 张根宝.自动化制造系统. 机械工业出版社 全燕鸣.机械制造自动化. 华南理工大学出版社 课程总学时数为 48 学时。其中实践16学时。,课程内容介绍,第9章 微型计算机控制系统设计,二：授课大纲,第1章：自动化制造系统概述 简要的介绍自动化制造系统的基本概念、定义、组成、分类、特点及适用范围。 共2次课，用4学时。 第2章：加工设备自动化 介绍加工设备自动化的意义及分类，单机自动化的方案、主要自动化加工设备。

2、 共4次课，用8学时。,第9章 微型计算机控制系统设计,第3章：制造系统物料储运自动化 主要学习物料储运自动化的概念，自动化物料储运系统的组成和分类，了解自动化输送系统、刚性和柔性物料储运系统。 共4次课 用8学时。 第4章：加工刀具自动化 学习自动化机床的刀具和辅助工具，自动化换刀装置和排屑自动化。 共2次课，用4学时。,二：授课大纲,第9章 微型计算机控制系统设计,二：授课大纲,第5章：制造系统检测过程自动化 在本章中，了解自动化检测的目的和意义，工件尺寸、刀具状态、自动化加工过程的检测方法与装置。 共1次课，用2学时。 第6章：产品装配过程自动化 分析自动装配工艺过程，熟悉自动装配机、自

3、动装配线及其相关知识。 共0.5次课，用1学时。,第9章 微型计算机控制系统设计,二：授课大纲,第7章：自动化制造的控制系统 介绍机械制造自动化控制系统的种类及工作原理。 共0.5次课，用1学时。 第8章：自动化制造系统的总体设计 从总体角度介绍自动化制造系统的总体设计步骤及内容。 共1次课，用2学时。,第9章 微型计算机控制系统设计,第9章：计算机仿真及优化 主要介绍自动化制造系统仿真的概念和方法，仿真的理论、内容及主要仿真软件。 共0.5 次课，用1学时。 第10章：制造系统设计自动化 第11章：制造系统工艺自动化 共0.5 次课，用1学时。 理论课程用时32学时。,二：授课大纲,第9章

4、微型计算机控制系统设计,实践教学布置 主要介绍实践教学的内容及要求。 用1学时。 CAXA软件系统介绍及练习 用时11学时 实践上机考试 用时4学时 实践环节共16学时。 全部用时48学时。,二：授课大纲,第9章 微型计算机控制系统设计,三：本课程的课程的性质和目的,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48学时。,课程性质,课程的主要目的从工程应用角度帮助学生了解和掌握自动化制造系统的基本概念、系统构成、设计方法、发展动态等，以及自动化制造设备的结构原理、控制方法和应用特点等。,本课程内容: 课程系统地介绍了自动化制造系统的基本知识，

5、自动化制造系统的规划、设计、分析及其运行的基本理论和方法。自动化制造系统的各分系统分析和设计（包括加工系统、工件储运系统、刀具准备及储运系统、控制系统及检测与监控系统），自动化制造系统的计算机仿真及优化等。,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。,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

6、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；介绍不同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。,教学目的及要求,通过本课程的学习，学生应该掌握的基本理论有： 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,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

7、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。,期末考试 70 作业、上机练习 30,学习方式,课堂讲授 50% 自 学 课程内容20自学 实践环节 作业、上机练习 30,考核方法,自动化制造系统的基本概念 自动化制造系统的基本内容 自动化制造系统的定义 自动化制造系统的组成 自动化制造系统的分类及特点,第1章 自动化制造系统概述,1.1 自动化制造系统的基本概念,1、什么是系统？,系统是指由相互联系、相互作用的若干元素构成的具有特定功能的有机整体。,系统的特征：是系统的共性，作为一个系统

8、，一般具有五个特征。 目的性、整体性、相关性、层次性、环境适应性,2、什么是制造？,制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。,有狭义和广义。,狭义：加工及物料储运、质量控制、装配过程等。 广义：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,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。,木材旋切生产流水线,

9、制造业 是指对制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业品与生活消费品的行业。 制造规模 大规模制造、大批量制造、多品种小批量制造。,美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业。,富士康ipad,生产流水线,3、什么是制造系统？,制造系统是人、机器和装备以及物料流和信息流的一个组合体。,广义上制造系统可从三个方面来定义。1、制造系统的结构方面：制造系统是一个包括人员、生产设施、物料加工设备和其他附属装置等各种硬件的统一整体；2、制造系统的转变方面：制造系统可定义为生产要素的转变过程，特别是将原材料以最大

10、生产率变成为产品；3、制造系统的过程方面：制造系统可定义为生产的运行过程，包括计划、实施和控制。,狭义上制造系统是指产品加工和装配相关的机械制造系统。,制造系统的概念模型,由资源输入、输出、转换、控制和约束五大因素。核心功能既是资源转换，为社会创造财富。,制造系统的基本模型,制造系统结构,制造系统特性,制造系统结构特性,结构特性 制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分发挥效能，必须有软件支持。,转变特性,主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。,汽车生产物流示意图,程序特性,程序 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序,研究制造系统程序特性，主要从管理

11、角度出发如何使生产活动达到最佳化。,制造系统的物质流与信息流（五流理论）,制造系统的分类,对制造系统的研究可以从不同的角度进行。 从人在系统中的作用、零件品种和批量、零件及其工艺类型、系统的柔性、系统的自动化程度及系统的智能程度等方面对制造系统进行分类。 见书上P10，图1-4 制造系统的分类,4、自动化的含义,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。 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。,太阳能电池板1,太阳能电池板2,最初“自动化(Automation)”是美国人D.

12、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。,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,5、制造自动化,制造自动化制造自动化 就是广义制造过程的所有环节采用自动化技术，实现全过程的自动化。 在形式上有三方面的含义； 在功能上，其目标模型是：TQCSE。 TQCSE是相互关联的，构成一个制

13、造自动化功能目标的有机体系。 在范围上，制造自动化应该涉及产品生命周期的各类活动。,1）制造自动化的概念,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。,2）制造自动化的发展历程,第一阶段：18701950年,1870年 美国发明了自动制造螺钉的机器 1924年 第一条流水作业机械加工生产线

14、1935年 苏联第一条发动机缸体生产线 1945年 福特汽车采用自动化生产线 1946年 苏联提出成组生产工艺的思想,第一阶段：18701950年,纯机械控制+电液控制 刚性自动化加工单机和系统,其中1946年前苏联提出成组技术概念,成组技术（Group Technology，GT）概念：充分利用事物之间的相似性，将许多具有相似信息的研究对象归并成组，并用大致相同的方法来解决这一组研究对象的生产技术问题，这样就可以发挥规模生产的优势，达到提高生产效率、降低生产成本的目的，这种技术统称为成组技术。 相似零件有相似的加工工艺过程,二次相似性,结构（形状、尺寸、精度） 材料（材质、毛坯、热处理）,一

15、次相似性,机械零件之间存在相似性,这种相似性主要表现在两方面：,产品设计 工艺设计（加工方法、加工设备） 生产管理 装配,图2 工艺相似零件组,图1 结构相似零件组,第二阶段：19521965年,数控技术（NC）-主要是单机数控,1952年-数控机床 1958年-加工中心 1959年-工业机器人（极坐标方式） 1960年-自适应控制机床 1961年-CAM（计算机辅助制造） 1962、1963年-CAD（计算机辅助设计）工业机器人（圆柱坐标方式） 1965年-CNC（计算机数控机床）,第三阶段：196780年代中期,FMS（数控机床+工业机器人）,1967年-FMS（英国的Molins公司 ）

16、 70年代初-FMC（柔性制造单元） 1980年-无人化工厂（富士工厂）,第四阶段：80年代至今,CIMS（计算机集成制造系统）,1974年由美国人哈林顿提出该概念,借助于计算机技术、现代系统管理技术、现代制造技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术，将制造过程中有关的人、技术和经营管理三要素有机集成，通过信息共享以及信息流与物质流的有机集成实现系统的优化运行。,国内的发展,1956年第一条机械加工自动线 1958年数控立铣 1984年FMC 1986年FMS 70年代初工业机器人 1986年CIMS,CIMS 国家高技术研究发展计划(863计划)主题之一,1994年，设在清华大学的国家CIMS实验工程中心获得国际著名权威学术机构美国制造工程师学会（SME）的“大学领先奖” 1999年，华中理工大学又获该年度的同一奖项 1995年，北京第一机床厂荣获SME的“工业领先奖”,国内的发展,国内的发展,国家高技术研究发展计划（863计划） 1986年 CIMS作为