先进制造技术第2版教学课件作者王隆太第4章节课件

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1、第4章制造自动化技术重点提示：--制造自动化技术发展与内涵--自动化制造设备--物料运储自动化--装配过程自动化--检测监控过程自动化4.1制造自动化技术概述1）刚性自动化：时期：上世纪50年代之前。社会需求：社会商品紧缺，市场需求量大。自动化设备：刚性自动化单机、刚性自动生产线。特点：生产批量大，生产效率高，生产节拍固定，生产品种单一。2）柔性自动化时期：上世纪50-80年代；社会需求：产生周期缩短，市场更新加快，消费者个性化需求。自动化设备：数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统。特点：生产工序集中，没有固定节拍，物料非顺序流动，灵活性强，多

2、品种、中小批量生产。3）综合自动化发展阶段时期：自上世纪80年代中以来。社会需求：计算机及网络技术发展，单元自动化技术成熟，发挥企业生产综合效益需求。综合自动化系统：计算机集成制造系统CIMS。特点：制造过程信息流、物料流、能量流有机集成，系统综合优化。制造自动化技术的发展4.2.1数控机床4.2.2加工中心机床4.2.3柔性制造单元4.2.4柔性制造系统4.2自动化制造设备柔性自动化制造设备的柔性度自动化制造设备刚性自动化设备：机械、电气、液/气动元件控制，加工效率高，加工对象单一，大批量生产，如：自动车床、专用机床、组合机床、刚性自动生产线等。柔性自

3、动化设备：计算机控制，不同对象加工通过软件程序改变，多品种、中小批量生产，如：数控机床CNC、加工中心MT、柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS等。1）数控机床组成及工作原理结构组成：机床本体、数控系统以及辅助装置组成。--机床本体：床身、主轴部件、进给部件以及工作台等；--辅助装置：回转台、夹紧机构及冷却、润滑、排屑、防护装置等；--数控系统：数控装置CNC、可编程控制器PLC、主轴伺服单元、进给伺服单元、人机界面HMI及检测反馈装置等。1、数控机床数控机床组成及工作原理2）数控系统主要由硬件和软件两部分组成。系统硬件：--单CPU数控系统1个CPU

4、处理器，集中控制、分时处理工作方式；--多CPU数控系统多个CPU处理器，公用地址和数据总线实现各CPU间通信，各自完成自身控制任务，多任务并行处理模式。--开放式数控系统利用PC丰富软硬件资源和开放性满足系统扩展和自主开发需要。PC+NC系统--将PC嵌入到传统数控系统中，可定制用户喜爱的界面，但其内核不对外开放;PC+运动控制器系统--运动控制器插入PC扩展槽，构成以PC为主机、运动控制器为从机的主从机结构，具有上、下两级开放性。纯PC软件型：系统功能均由PC软件实现，可实现全方位的开放性。--其它结构数控系统控制轴不多的自动化设备中，常采用“PLC

5、+运动控制器”结构实现数字化控制。多CPU结构的CNC系统“PC+运动控制器”型CNC系统某公司伺服压力机控制系统的构成开放式数控与传统数控的性能比较性能开放式数控系统传统数控系统可扩展性基于PC，通用操作系统，易扩展专用软硬件，不易扩展可维护性跟随PC技术发展容易升级需专业性开发，以适应竞争需要开发难易程度依据开放平台，用户可根据需要开发制造商拥有专利，用户难以二次开发联网性与PC联网技术相同，联网成本低需专用硬件和通信技术，联网成本高PLC软件可移植性强，容易开发需专用语言，难以移植，维护困难接口标准接口，易于与各类伺服电机联接专用接口，只能使用特定

6、电机产品程序容量通用RAM，可调入巨量程序专用RAM容量小，需采用DNC传输数控系统软件结构系统软件：数控系统软件是指系统各功能程序模块，通常由一个主控模块与若干功能模块组成。主控模块：为用户提供菜单或图标形式的操作界面。功能模块：有实时控制类模块和非实时管理类模块。实时控制模块：控制实时加工运动的软件模块，具有较高时间响应。非实时管理模块：包括系统设置、程序编辑等管理功能。3）数控机床伺服系统伺服系统：是机床数控系统的一个执行装置，包括伺服电机、伺服驱动器、检测反馈装置等。工作原理：伺服驱动器接收数控系统的控制信息，经转换和放大后，驱动伺服电机旋转，检

7、测元件负责检测伺服电机实时旋转角度和速度，并将之反馈至数控系统。控制结构类型：开环伺服系统—没有检测装置，无反馈电路，控制精度不高。半闭环伺服系统--检测元件设置于伺服电机轴输出端，结构简洁，易于调节，不能反馈补偿传动链末端传动误差。闭环伺服系统--检测元件设置于运动部件上，控制精度高，系统调节困难。交流伺服系统1交流伺服电机2驱动器3检测元件4动力电缆5反馈电缆6系统控制电缆半闭环控制的伺服系统4)数控编程技术数控编程一般步骤：--工艺分析明确加工要求，制定工艺方案，选择加工刀具和切削参数。--数值计算根据零件形状和加工路线，计算刀具运动轨迹。--编辑

8、数控程序按数控系统规定程序格式要求，编写数控加工程序。--输入数控程序通过用户接