1、數控加工的特點 （）具有高柔性化 （）加工精度高 （）生產率 （）改善勞動條件 （）利于現代化生產管理 （）技術集成性,數控加工技術,數控加工的應用對象 數控加工技術可以對各種復雜零件、中小批量零件進行加工制造，具體說可以加工： 小批量生產的復雜零件； 形狀復雜、精度要求較高的零件； 需要多次更改設計后才能定型的零件； 價格昂貴，不可以報廢的零件； 鉆、鏜、鉸、攻螺紋及銑削加工聯合進行的零件,數控加工技術,數控加工技術的發展 現代數控技術的發展趨勢主要是高速化、高精度化、多功能和智能化。 目前，柔性制造技術的發展也相當迅速。 柔性制造技術主要有柔性制造單元（FMC），柔性制造系統（FMS），計

2、算機集成制造系統（CIMS）。 其主要組成部分就是數控加工技術,數控加工技術,FMC可由一臺或多臺數控設備組成，既具有獨立的自動加工的功能，又部分具有自動傳送和監控管理功能。 FMC有兩大類：一類是數控機床配上機器人；另一類是加工中心配上工作臺交換系統。 若干個FMC可組成一個FMS,數控加工技術,FMS是一個由中央計算機控制的自動化制造系統。 它是由一個傳輸系統聯系起來的一些數控機床和加工中心。 傳輸裝置將工件放在托盤或其他連接設備上，送到加工設備，使工件加工能夠準確、迅速和自動地進行。 CIMS就是利用計算機進行信息集成，從而實現現代化的生產制造，以求得企業的總體效益。 CIMS是建立在多

3、項先進技術基礎上的高技術制造系統，它綜合利用了CAD/CAM，FMS，FMC及工廠自動化系統，是面向21世紀的生產制造技術,數控加工技術,數控機床 1）數控機床的組成 數控機床由數控系統和機床本體兩大部分組成，而數控系統又由輸入輸出設備、數控裝置、伺服系統、輔助控制裝置等部分組成。 圖9-1所示為數控機床的組成示意圖,數控加工技術,2）數控機床的分類 （1）按工藝用途分類 金屬切削類 金屬成形類 特種加工類 （2）按可控制軸數與聯動軸數分類 2軸聯動、3 軸聯動、4 軸聯動、5 軸聯動等,數控加工技術,3）按伺服系統的類型分類 開環控制 閉環控制 半閉環控制,數控加工技術,3）數控系統的主要功

4、能 （1）插補功能 （2）進給功能 （3）主軸功能 （4）刀具補償功能 （5）操作功能 （6）輔助編程功能,數控加工技術,柔性制造系統（FMS）是由數控加工設備、物料儲運裝置和 計算機控制系統等組成的自動化制造系統。 它包括多個柔性制造單元，能根據制造任務或生產的變化迅速進行調整，適用于多品種中、小批量生產,柔性制造系統,柔性制造系統的功能 柔性制造系統的功能： （1）能自動控制和管理零件的加工過程，包括制造質量的自動控制、故障的自動診斷和處理、制造信息的自動采集和處理。 （2）通過簡單的軟件系統變更，便能制造出某一零件族的多種零件,柔性制造系統,3）自動控制和管理物料（包括工件與刀具）的運輸

5、和存儲過程。 （4）能解決多機床下零件的混流加工，且無須增加額外費用。 （5）具有優化的調度管理功能，無須過多的人工介入，能做到無人加工,柔性制造系統,柔性具體體現為： （1）機床的柔性，系統中的機床通過配置相應的刀具、夾具、NC程序等，即可加工給定零件族中的零件。 （2）加工柔性，以不同加工工序和工藝加工一個零件的能力或在給定的一個工藝規劃下以不同的加工路線實現零件的加工（制造工作站間和加工功能間的互換和替代）。 （3）產品的柔性，能夠經濟和迅速地轉變生產產品。 （）零件流動路線柔性，系統在加工零件過程中出現局部故障時，能重新選擇工件路徑并繼續加工,柔性制造系統,5）產量柔性，運行系統適應不

6、同產量并具有好的操作效益。 （6）擴展的柔性，能夠在需要時容易地、模塊化地擴展系統的可能性。 （7）操作柔性，能對每一種零件改變工序順序。 （8）生產柔性，FMS能夠生產各類零件。 （9）故障控制柔性，當系統中的設備出現故障時，制造系統對故障的處理能力,柔性制造系統,柔性制造系統的優點 （1）設備利用率高 （2）減少設備投資 （3）減少直接工時費用 （4）減少了工序中在制品量，縮短了生產準備時間。 （5）改進生產要求有快速應變能力 （6）維持生產的能力 （7）產品質量高 （8）運行的靈活性 （9）產量的靈活性,柔性制造系統,按系統的規模對柔性制造系統分類 1）FMC 柔性制造單元（FMC）一般

7、是由12臺數控機床、加工中 心、工業機器人及物料運輸存儲設備等組成。 數控加工設備間由小規模的工件自動運輸裝置連接，并由計算機對它們進行生產控制和管理，具有適應加工多品種產品的靈活性。可將其視為一個規模最小的FMS，系統對外設有接口，可與其他單元組成FMS,柔性制造系統,FMC有兩大類：加工中心配上托盤交換系統APC，如圖9-2所示和數控機床配工業機器人，如圖9-3 所示,柔性制造系統,FMS FMS通常包括4臺或更多的數控加工設備，是由FMC為子系統構成的系統。FMS的控制、管理功能也比FMC 強，對數據管理與通信網絡的要求更高。 由集中的控制系統及物料系統連接起來，可在不停機的情況下實現多

8、品種、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技術最具代表性的制造自動化系統,柔性制造系統,3） FML 柔性制造生產線（FML）是以離散型生產中的FMS和連續性生產過程中的分散型控制系統（DCS）為代表，其特點是實現生產線柔性化及自動化，但柔性較低，專用性較強、生產率較高、生產量較大，相當于數控化的自動生產線，一般用于少品種、中批量生產,柔性制造系統,4）FMF 柔性制造工廠（FMF）是以FMS為子系統構成，柔性制造由FMS擴大到全廠范圍。 配以自動化立體倉庫，用計算機系統進行有機的聯系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS 。 實現全廠范圍內的生產管理過程、設計過程、

9、制造過程和物料運儲過程的全盤自動化，即實現自動化工廠的目標,柔性制造系統,柔性制造系統的組成 典型的柔性制造系統 組成： 加工系統 物流系統 控制與管理系統,柔性制造系統,柔性制造系統的應用 柔性制造系統的兩個發展方向： （）加快發展各種工藝內容的柔性制造單元和小型FMS，因為FMC的投資比FMS少得多而效果相仿，所以更適合于財力有限的中小型企業。 多品種、大批量生產中應用FML的發展趨勢是使用價格低廉的專用數控機床代替通用的加工中心。 （）完善FMS的自動化功能， FMS完成的作業內容擴大，由早期單純的機械加工型向焊接、裝配、檢驗及板材加工乃至鍛造等綜合性領域發展，另外， FMS與計算機輔助

10、設計和計算機輔助制造技術（CAD/CAM）相結合，向全盤自動化工廠方向發展,柔性制造系統,CIMS概述 CIMS是通過計算機硬軟件，并綜合運用現代管理技術、制造技術、信息技術、自動化技術、系統工程技術。 CIMS是基于CIM哲理的一種工程集成系統，是一種新型制造模式。 CIMS核心是將企業內的人和組織、經營管理和技術三要素之間的集成，以保證企業內的工作流、物質流和信息流暢通無阻,計算機集成制造系統（CIMS,CIMS三要素關系： 經營管理與技術：技術支持企業達到預期的經營目標； 人與技術：技術支持各類人員互相配合、協調一致工作； 人與經營管理：人員素質提高支持企業的經營管理,計算機集成制造系統

11、（CIMS,CIMS 的基本組成 CIMS由四個功能分系統和兩個支撐分系統構成,計算機集成制造系統（CIMS,1）經營管理信息分系統（MIS）： MIS是CIMS的神經中樞，包括了產、供、銷、人、財、物。 （2）工程設計自動化分系統（EDIS）：指在產品設計開發過程中引用計算機技術。 （3）制造自動化分系統（MAS）： MAS是在計算機的控制與調度下，按照NC代碼加工零件并裝配成部件，完成設計和管理部門下達任務；并將制造現場的各種信息實時地或經過初步處理后反饋到相應部門，以便及時地進行調度和控制,計算機集成制造系統（CIMS,4）質量保證分系統（QIS）：通過質量保證規劃、工況監控采集、質量分

12、析評價和控制，以達到預定的質量要求。 覆蓋了產品生命周期的各個階段。 （5）數據庫分系統：對各類數據進行存儲和調用，滿足各分系統信息的交換和共享，主要有經營管理數據、工程技術數據、制造控制和質量保證數據。 （6）計算機網絡分系統：由多臺計算機、終端設備、數據傳輸設備以及通信控制處理等設備的集合，在統一的通信協議的控制下完成數據的共享,計算機集成制造系統（CIMS,CIMS五層遞階控制結構 CIMS采用遞階控制的方式，把控制系統按功能分若干層，各層獨立控制，層與層保持信息聯系，上層對下層發出命令，下層向上層送命令執行結果。 美國國家標準局提出了著名的五級遞階控制模型， 五級分別是：工廠層、車間層

13、、單元層、工作站層和設備層，結構如圖9-7所示,計算機集成制造系統（CIMS,計算機集成制造系統（CIMS,并行工程的內涵 并行工程是對產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統化的工作模式。 這種工作模式要求產品開發人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求,并行工程,并行工程,并行工程的實施方法 開展并行工程，必須從如下幾個方面來努力： 1）團隊工作方式 2）技術平臺 3）對設計過程進行并行管理 4）強調設計過程的系統性 5）基于網絡進行快速反饋,并行工程,并行工程的實施效益 1）縮短產品投放市場的時

14、間 2）降低成本 3）提高質量 4）增強功能的實用性,并行工程,并行工程的應用 目前，并行工程廣泛地應用在國防、飛機、汽車、電子、機械制造等行業，產品從簡單零件的開發到諸如飛機、計算機等復雜系統的開發，從單件產品（如車載導彈裝置）發展到批量產品（如汽車,并行工程,精益生產的內涵 基本目的：要在一個企業里獲得極高的生產效率、極佳的的產品質量和極大的生產柔性。 在生產組織上，強調企業各部門、各工序相互密切合作，并重視產品開發、生產準備和生產之間的合作與集成。 目標：用最少的投資、最短時間、最少人員、最小場地生產出優質多品種的產品，全面優于競爭對手；實現零庫存、零浪費、零廢品、零故障、零誤期為目標的

15、最佳生產過程；企業內部要協調統一,精益生產,精益生產的思想 精益生產的核心是零庫存、響應市場速度快。 為此，LP應用方建立了細胞式生產，改變生產布局和生產編程的方法。 這些方法都是在LP的指導下提煉的，在生產制造過程中應用LP的思想和方法結合形成了LP的生產管理系統,精益生產,杜絕任何形式浪費是精益生產的核心思想。在精益生產中避免典型的浪費（如廢品和殘次品，超額或提前生產，停工待料及計劃差錯等原因造成的等待，額外庫存，過剩的商品或服務等）。 在必要時間內依照必要的訂單量在一定的地點進行產品的生產、制造、供給。 一方面減少庫存積壓，節約資金；另一方面，使得庫存減少的同時使庫存管理的工作量降低，減

16、少倉庫管理面積，避免生產過剩。嚴格按照客戶需求進行生產，避免一系列浪費,精益生產,同時，具有系統自檢能力，裝備擁有自動檢錯裝置的 機器，對殘品進行自動檢測，賦予生產線人工智能。 實現產品零缺陷，杜絕專門檢驗這一浪費的最佳方案。 在人員管理上，傳統的大批量生產方式強調嚴格階層關系，每個員工都在完成上級下達的任務。 在 中，突出員工個人對生產過程的干預，使人實現主體能動性的最大限度發揮，強化人員間的協調合作。 將每位員工看作企業團體不可缺少的部分，而非獨立的“設備”。 在思維上，否定傳統思想,精益生產,精益生產強調在生產領域沒有大的困難，在企業中推行科學的生產管理思維方式，提高對員工思想意識方面的

17、教育和訓練，這對于精益生產的改革是非常重要的環節。 在整個過程中，要求精益求精。 LP不僅是一種生產管理方式，也是一種生產理念、一種企業精神文化。 要堅持不懈，不斷完善，精益求精,精益生產,精益生產結構體系 精益生產的五大原則是：確定價值、掌握“價值流”、朝流線方式邁進、建立“拉式系統”、追求“盡善盡美,精益生產,為建立精益生產結構體系，主要要做好以下幾點： （1）拉動式生產 （2）保證“流”暢通 （3）質量管理 （4）減少作業員工 （5）企業文化建設 （6）5S全員生產維護,精益生產,敏捷制造內涵 美國于1994年底提出了21世紀制造企業戰略。 在這份報告中，提出了既能體現國防部與工業界各自

18、的特殊利益，又能獲取他們共同利益的一種新的生產方式，即敏捷制造,敏捷制造,敏捷制造的核心思想：要提高企業對市場變化的快速反應能力，滿足顧客的要求。 除了充分利用企業內部資源外，還可以充分利用其他企業乃至社會的資源來組織生產。 主要特點： 從產品開發開始的整個產品生命周期都是為滿足用戶需求的； 采用多變的動態的組織結構； 著眼于長期獲取經濟效益； 建立新型的標準體系，實現技術、管理和人的集成； 最大限度地調動、發揮人的作用,敏捷制造,敏捷制造單元基本結構如圖9-9所示,敏捷制造,優點：生產更快，成本更低，勞動生產率更高，機器生產率加快，質量提高，提高生產系統可靠性，減少庫存，適用于CAD/CAM

19、操作。 缺點：實施起來費用高,敏捷制造,敏捷制造三要素與關鍵技術 三要素：生產技術、管理和人力資源。 關鍵技術： （1）好的信息技術框架支持 （2）集成化設計模型和工作流控制系統支持 （3）供應鏈管理系統和企業資源管理系統 （4）各類設備、工藝過程和車間調度的敏捷化 （5）敏捷性的評價體系,敏捷制造,敏捷制造的管理手段與措施 敏捷制造在管理方法上要求重視全過程的管理，運用先進的科學的管理方法和計算機管理技術以及BRP等管理。 （1） 人才的競爭 （2）虛擬企業的組成和工作 （3）計算機技術和人工智能技術的廣泛應用 （4）方法論的指導 （5）環境美化的工作 （6）績效測量與評價 （7）標準和法規

20、的作用 （8）組織實踐,敏捷制造,概述 基于虛擬現實技術的虛擬制造技術是在一個統一模型之下對設計和制造等過程進行集成，它將與產品制造相關的各種過程與技術集成在三維的、動態的仿真真實過程的實體數字模型之上,虛擬制造,目的是在產品設計階段，借助建模與仿真技術及時地、并行地、模擬出產品未來制造過程乃至產品全生命周期的各種活動對產品設計的影響，預測、檢測、評價產品性能和產品的可制造性等。 從而更加有效地、經濟地、柔性地組織生產，增強決策與控制水平，有力地降低由于前期設計給后期制造帶來的回溯更改， 達到產品的開發周期和成本最小化、產品設計質量的最優化、生產效率的最大化,虛擬制造,虛擬制造技術的重大作用主要表現為： （1）運用軟件對制造系統中的五大要素（人、組織管理、物流、信息流、能量流）進行全面仿真，使之達到了前所未有的高度集成，為先進制造技術的進一步發展提供了更廣大的空間，