【精品】高效柔性制造技术的新进展.doc

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1、高效柔性制造技术的新进展*北京机床研究所摘要：以数控技术为中心的高效柔性制造技术是当前加工技术发展的主流，它具有3F、31和3S的特征。文屮分析了高效化和柔性化的主要发展目标，其主要研究方向为发展适于全面高速化、过程链集约化和大批量订制化的制造装备及其系统，使能在多殆种变批杲的市场需求条件下实现响应敏捷化、运行智能化和效益最优化。捉岀了发展快速重组制造系统及可重构制造设备作为统一高效和柔性两者耍求的一个合理解决方案，并进一步探讨了可用于网络化环境的制造单元的结构体系。关键词：高效柔性制造高速化过程链集约化快速重组制造系统可重构

2、制造设备机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，在上世纪50年代山于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息流出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床——数控机床的诞生和发展。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起壯人瞩目，并开创了机械产品向机电一休化发展的先河，曲此数控技术也成为先进制造技术中的一•项核心技术，口通过持续的研究，深化信息技术的应用促进其更大地发挥潜力和进一•步提升英性能。因此，发展在信息技术支持下的先进的数控技术來推进制造装备及其控制运行过程的自动化、

3、网络化和智能化的数字化技术将是构成金业的制造系统现代化的关键。它将能提高企业在经济全球化条件下对不确立性市场环境的适应能力，从而也映射出信息技术对机械制造企业重构和改造时所起的重要作用。本文将首先对数控机床及其控制系统发展历程中数字化信息技术所起的作用进行简要冋顾，其次分析它们当前发展的两个主耍技术目标、特点及相关的影响因素，最后从三个层面上探讨实现高效柔性化制造的新技术及其发展趋势。数控技术是制造装备现代化的关键技术，也是发展先进的光机电一体化数控机床的技术基础。它包含了自动化数字编程和仿真、智能化伺服驱动高速响应矢量控制、

4、型而优化建模和多轴联动加工、智能化诊断监控和门适应控制以及构建网络化和信息集成的开放式数控平台等一系列先进的信息控制技术。这些技术的应用对提髙数控机床的生产率和加工精度起着重大的作用。然而，数控机床潜在的效能能否得到充分的发挥，也还受到企业的生产纽织和管理等方面•系列因素的制约。根据20世纪90年代初対在多品种小批量生产条件下，数控机床使用情况的统计分析结果，山于生产准备工作的不及时引起的待工工时约占整个工吋的11〜30%,因设备故障和正常维护所引起的停机吋间约占9〜15%。也就是说，数控机床的利用率在良好的使用条件下为80%

5、,而通常仅为60%左右。其中，曲于数控机床待工的工时损失占着主要部分，它主要包括：数控加工程序、刀具和工夹具未及时到位，以及试切调整和参数设定等时间。图1示出了上述这些影响因素各自所占的比重，占前三位的因素分别为数控程序、刀具和设定参数的不及时。分析数控技术的发展丿力程可得出：现代数控技术己山早期的单纯地发展设备的光机电系统信息的数字化控制技术走向与企业管理和生产过程信息更广泛地融合。它将涉及生产管理与调度、工夹刀具管理、技艺优化数据库、以及现场总线与网络通讯环境等技术，从而形成了更先进的和更全而的信息化数字控制技术。高效柔性

6、化与高精化表征现代数控技术发展特点成本、质量、生产率和产量、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的四个要素,采用传统的非数控生产方式只有达到一定阈值的大批最的规模生产才能取得上述四个方面的统一。但在当前激剧的市场竞争环境下，己山以生产为中心、金业为主导的卖方市场转向以市场需求为中心、用户为主导的买方市场，使产品需求呈现多样化和个性化，且其经济寿命大大地缩短，这将首先形成了以多品种变批最的生产方式为主流的生产环境；其次，衡量企业竞争力的首位因素也宙成本转为交货期。为此，发展柔性结构体系的数控制造装备及制造系统是实现在快速多变血

7、不确定市场环境屮对用户驱动的市场需求作出灵活、快速响应的关键。所谓制造装备及制造系统的柔性化是指当产殆的殆种需求发生变化吋，它们仍能在满足经济性的前提下，实现及吋转换生产的适应能力。故作为评速数控机床及系统效能的基本指标也将山传统的工作精度和切削能力改为用达到高效柔性化和高精化的程度来衡量。虽然传统的非数控机床也具有一定的柔性，但它不能获得高的效能和稳定的精度，更不适应复杂型而的加工.因此，基于数控技术的高效柔性化的制造装备及其制造系统需兼具下列特性：(1)高度的灵活性和多品种生产的快速适应性；(2)高效的生产能力，它有包括如

8、下两个方而：•高生产率借助于高速化和提高金属切除率等途径。•高稳定性对•于光机电集成的数控机床既高度自动化的制造系统，着重要求其降低故障率有高的可靠性，以提高制造装备及系统的开动率（利用率）。因而，制造装备及其系统高效柔性化的具体指标的内涵可分列如表1所示。农1高效柔性化指标