機(jī)械加工自動化

1、第十九章 機(jī)械加工自動化 機(jī)械加工自動化第1頁第一節(jié) 組合機(jī)床及其自動線 一、組合機(jī)床概述 （一）組合機(jī)床產(chǎn)生 為了滿足機(jī)械工業(yè)不停發(fā)展需要，人們在實(shí)踐基礎(chǔ)上創(chuàng)造了組合機(jī)床。所謂組合機(jī)床，它是由已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化通用部件和少許專用部件（按加工零件形狀和工藝要求而設(shè)計(jì)組合裝配起來專用機(jī)床。它既保留專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，又像通用機(jī)床那樣含有部件通用化、可調(diào)整改裝以適應(yīng)不一樣結(jié)構(gòu)尺寸工件加工等特點(diǎn)。 （二）組合機(jī)床組成 圖19-1是一臺組合機(jī)床組成圖，從圖中能夠看出，組合機(jī)床由許多通用部件和少許專用部件所組成。組合機(jī)床通用部件是組成組合機(jī)床主要部分，按其所起作用不一樣普通分為下面五類：

2、機(jī)械加工自動化第2頁圖19-1 組合機(jī)床組成 1滑臺 2動力箱 3立柱底座 4立柱 5多軸箱 6夾具 7中間底座 8側(cè)底座 機(jī)械加工自動化第3頁 （1）動力部件 如各種類型切削頭、滑臺和動力箱等。 （2）支承部件 如底座、立柱等。 （3）輸送部件 如多工位工作臺、回轉(zhuǎn)工作臺和回轉(zhuǎn)鼓輪等。 （4）控制部件 如液壓元件、控制擋鐵、行程開關(guān)、操縱臺等。 （5）輔助部件 如冷卻潤滑裝置、排屑裝置、機(jī)械板手等。 除上述各種通用部件外，依據(jù)加工零件形狀及工藝要求，組合機(jī)床還需采取少許專用部件，如依據(jù)工件孔位、孔距、孔數(shù)不一樣而設(shè)計(jì)制造多軸箱，以及依據(jù)工件詳細(xì)結(jié)構(gòu)和定位基準(zhǔn)不一樣而設(shè)計(jì)制造夾具等。 （三）組

3、合機(jī)床配置型式 1.單工位組合機(jī)床 這類組合機(jī)床特點(diǎn)是工件僅在一個(gè)工作位置上加工。機(jī)床配置型式如圖192所表示。 2. 多工位組合機(jī)床 這類組合機(jī)床特點(diǎn)是工件能在幾個(gè)工位上進(jìn)行加工。機(jī)床配置型式如圖193所表示。機(jī)械加工自動化第4頁圖19-2 單工位組合機(jī)床配置形式 臥式單面 b) 臥式雙面 c) 臥式三面 d) 立式 e) 復(fù)合式（立式與臥式組合） f ) 復(fù)合式（傾斜式與臥式組合） 機(jī)械加工自動化第5頁圖19-3 多工位組合機(jī)床配置形式 a) 移開工作臺式 b) 回轉(zhuǎn)鼓輪式 c)、d) 回轉(zhuǎn)工作臺式 機(jī)械加工自動化第6頁 （四）組合機(jī)床特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 1. 組合機(jī)床特點(diǎn) 組合機(jī)床與通用機(jī)床

4、或普通專用機(jī)床相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 1) 設(shè)計(jì)和制造周期短。 2) 對產(chǎn)品改變或更新有較強(qiáng)適應(yīng)性。 3) 含有較高工作可靠性。 4) 工序集中，生產(chǎn)效率高。 5) 機(jī)床維護(hù)和修理都比較方便。 組合機(jī)床有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有一定缺點(diǎn)： 1）在機(jī)床改裝時(shí)，少許專用部件和零件不能重復(fù)利用，所以有一定損失。 2）在組成各種類型組合機(jī)床時(shí)，所選取通用部件不一定完全適用。 2. 組合機(jī)床應(yīng)用范圍 組合機(jī)床最適于箱體類零件（如各種變速箱箱體、氣缸體、電機(jī)座、儀器儀表殼體等 ）加工。近年來，軸類、盤套類、叉類等零件也越來越多地采取組合機(jī)床加工。 機(jī)械加工自動化第7頁 二、組合機(jī)床幾個(gè)通用部件 （一）動力滑臺 1

5、. 動力滑臺功用 動力滑臺簡稱滑臺，它是慣用動力部件，主要用來帶動各種主軸部件進(jìn)給，也能夠帶動夾具和工件，作移開工作臺用。 圖19-4是將動力箱和多軸箱以及各種單軸頭安裝在滑臺上組成各種切削動力頭情況示意圖。圖19-4 滑臺上安裝動力箱及各種切削頭情況 1滑臺 2動力箱 3多軸箱 4銑削頭 5鏜車頭 6鉆削頭 機(jī)械加工自動化第8頁 2. 滑臺經(jīng)典工作循環(huán) 滑臺運(yùn)動能實(shí)現(xiàn)各種不一樣工作循環(huán)，圖19-5所表示是幾個(gè)常見工作循環(huán)。圖19-5 滑臺經(jīng)典工作循環(huán) 一次工作進(jìn)給循環(huán) b) 二次工作進(jìn)給循環(huán) c) 超越工作進(jìn)給循環(huán) d) 雙向工作進(jìn)給循環(huán) e) 分級工作進(jìn)給循環(huán) SQ 快進(jìn) SW 工進(jìn) SR

6、 快退 機(jī)械加工自動化第9頁 3. 液壓滑臺 圖19-6所表示為液壓滑臺。 圖19-6 液壓滑臺 1滑鞍 2液壓缸 3滑座 4死擋塊 機(jī)械加工自動化第10頁 4. 機(jī)械滑臺 圖19-7所表示為機(jī)械滑臺。 圖19-7 機(jī)械滑臺 1滑座 2滑鞍 3工進(jìn)電動機(jī) 4快速電動機(jī) 5傳動箱 6死擋塊 機(jī)械加工自動化第11頁圖19-8 機(jī)械滑臺傳動系統(tǒng) 1快速電動機(jī) 2電磁制動器 3工進(jìn)電動機(jī) 4行程開關(guān) 5滑座 6滑鞍 7死擋塊 圖19-8為機(jī)械滑臺傳動系統(tǒng)圖。 機(jī)械加工自動化第12頁 機(jī)械滑臺傳動，可用以下傳動路線表示式來表示： 1）快速進(jìn)退 快速電動機(jī) I 絲杠螺母滑臺（快速） 2）工作進(jìn)給工進(jìn)電動機(jī)

7、 II III 行星減速機(jī)構(gòu) I 絲杠螺母滑臺（慢速） 傳動路線表示式中za、zb 、zc、zd是交換齒輪齒數(shù)。 機(jī)械加工自動化第13頁 （二）單軸頭 圖19-9所表示為一個(gè)系列頂置式主運(yùn)動傳動裝置與六種單軸頭頭體配套使用情況。圖19-9 頂置式主運(yùn)動傳動裝置與各種單軸頭頭體配套情況 鉆削頭 b) 攻螺紋頭 c) 鏜削頭 d) 鏜車頭 e)銑削頭 f) 多軸可調(diào)頭 1主運(yùn)動傳動裝置 2單軸頭頭體 機(jī)械加工自動化第14頁 （三）動力箱 圖19-10所表示是齒輪傳動動力箱結(jié)構(gòu)。 圖19-10 齒輪傳動動力箱結(jié)構(gòu) 1動力箱箱體 2驅(qū)動軸 3齒輪 機(jī)械加工自動化第15頁 （四）回轉(zhuǎn)工作臺 回轉(zhuǎn)工作臺是

8、組合機(jī)床一個(gè)輸送部件，用于多工位組合機(jī)床。 圖19-11是齒盤定位式回轉(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)原理圖 圖19-11 齒盤定位式液壓回轉(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)原理 結(jié)構(gòu)示意 b)液壓傳動原理 1臺面 2上齒盤 3下齒盤 4底座 5壓緊液壓缸 6牙嵌離合器 7齒輪 8齒條液壓缸 9、10電磁閥 機(jī)械加工自動化第16頁 三、組合機(jī)床自動線 圖19-12為某一組合機(jī)床自動線組成示意圖。圖19-12 組合機(jī)床自動線 1中央操縱臺 2工件輸送裝置 3轉(zhuǎn)位臺 4翻轉(zhuǎn)臺 5液壓站 6排屑裝置 機(jī)械加工自動化第17頁第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床一、數(shù)控機(jī)床概述 伴隨計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)(Computer Numerical ControlCNC) 發(fā)展

9、，出現(xiàn)了一個(gè)采取計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號控制高效能自動化加工機(jī)床，即計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。（一）數(shù)控機(jī)床組成 數(shù)控機(jī)床主要由信息載體及輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成（見圖19-13）。 圖19-13 數(shù)控機(jī)床組成 機(jī)械加工自動化第18頁 （1）信息載體及輸入裝置 信息載體又稱控制介質(zhì)，它用于記載各種加工信息，以控制機(jī)床運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)零件機(jī)械加工。慣用信息載體有標(biāo)準(zhǔn)穿孔紙帶、磁帶和磁盤等。 信息載體上記載加工信息要經(jīng)輸入裝置輸送給數(shù)控裝置。慣用輸入裝置有光電紙帶輸入機(jī)、磁帶錄音機(jī)、磁盤驅(qū)動器等；對于有微型機(jī)控制數(shù)控機(jī)床，常在操作面板上用按鈕和鍵盤將加工程序直接輸入，并在顯示器上

10、顯示，或者包含有自動編程機(jī)或系統(tǒng)。 （2）數(shù)控裝置 數(shù)控裝置普通是指控制機(jī)床運(yùn)動計(jì)算機(jī)及相關(guān)部件，它是屬于控制機(jī)床運(yùn)動中樞系統(tǒng)。它功效是接收輸入裝置輸入加工信息，經(jīng)處理與計(jì)算，發(fā)出對應(yīng)控制脈沖信號送給伺服系統(tǒng)，經(jīng)過伺服系統(tǒng)使機(jī)床按預(yù)定軌跡運(yùn)動。機(jī)械加工自動化第19頁 （3）伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部分，它是由位置控制環(huán)、速度控制環(huán)、驅(qū)動伺服電機(jī)和對應(yīng)機(jī)械傳動裝置組成（圖19-14）。當(dāng)數(shù)控裝置輸出指令電脈沖信號給伺服系統(tǒng)時(shí)，伺服系統(tǒng)就使機(jī)床上移動部件作對應(yīng)移動，并對定位精度和速度加以控制。圖19-14 伺服系統(tǒng)組成 （4）機(jī)床 數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，零件粗加工和精加工往往是在同一臺機(jī)床上一次

11、裝卡自動完成整個(gè)切削加工過程，進(jìn)給量變換是靠伺服電機(jī)本身變速來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械加工自動化第20頁 （二）數(shù)控機(jī)床工作過程 圖19-15所表示為數(shù)控機(jī)床對零件加工工作過程示意圖。 圖19-15 數(shù)控機(jī)床工作過程 （三）數(shù)控機(jī)床特點(diǎn) （1）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠 （2）生產(chǎn)效率高 （3）減輕工人勞動強(qiáng)度、改進(jìn)勞動條件 （4）零件加工適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好 （5）有利于生產(chǎn)管理 機(jī)械加工自動化第21頁 二、數(shù)控機(jī)床類型及應(yīng)用 （一）按機(jī)械運(yùn)動軌跡分類 1. 點(diǎn)位控制系統(tǒng) 點(diǎn)位控制系統(tǒng)如圖19-16 所表示，普通用于數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機(jī)等。圖19-16 點(diǎn)位控制系統(tǒng)鉆孔加工 1工件 2

12、刀具 機(jī)械加工自動化第22頁圖19-17 直線控制系統(tǒng)銑削加工 1工件 2銑刀 2. 直線控制系統(tǒng) 直線控制系統(tǒng)如圖19-17所表示。普通簡易數(shù)控系統(tǒng)均屬于直線控制系統(tǒng)。 將點(diǎn)位控制和直線控制結(jié)合起來控制系統(tǒng)稱為點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時(shí)含有點(diǎn)位控制和直線控制功效。數(shù)控鏜銑床、數(shù)控加工中心等均采取點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)。機(jī)械加工自動化第23頁 3. 連續(xù)控制系統(tǒng) 連續(xù)控制系統(tǒng)普通都是兩坐標(biāo)或兩坐標(biāo)以上多坐標(biāo)聯(lián)動控制系統(tǒng)，其功效齊全，可加工任意形狀曲線或型腔，如圖19-18所表示平板凸輪等。數(shù)控銑床、功效完善數(shù)控車床、數(shù)控凸輪磨床等均采取連續(xù)控制系統(tǒng)。 圖19-18 連續(xù)控制系統(tǒng)切削加工 1工件 2

13、銑刀 機(jī)械加工自動化第24頁（二）按伺服系統(tǒng)類型分類 1. 開環(huán)伺服系統(tǒng) 圖19-19所表示為采取步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動開環(huán)伺服系統(tǒng)原理。開環(huán)伺服系統(tǒng)因既沒有工作臺位移檢測裝置，也沒有位置反饋和校正系統(tǒng)，所以極難確保較高位置控制精度要求。同時(shí)因?yàn)槭懿竭M(jìn)電機(jī)性能影響，其速度也受到一定限制。但這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，工作可靠，穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，因而被廣泛用于精度要求不太高中小型數(shù)控機(jī)床上。圖19-19 開環(huán)伺服系統(tǒng) 機(jī)械加工自動化第25頁 2. 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 圖19-20所表示為采取寬調(diào)速直流電動機(jī)驅(qū)動閉環(huán)伺服系統(tǒng)原理。因?yàn)殚]環(huán)伺服系統(tǒng)有位置反饋步驟，能夠賠償機(jī)械傳動裝置中各種誤差、間隙和干擾影響，因

14、而能夠到達(dá)很高定位精度，同時(shí)還能到達(dá)較高速度。所以在數(shù)控機(jī)床上廣泛應(yīng)用，尤其是精度要求高大型和精密機(jī)床。 閉環(huán)系統(tǒng)要比開環(huán)伺服系統(tǒng)安裝調(diào)試?yán)щy復(fù)雜，價(jià)格較貴，維護(hù)費(fèi)用也比較高。 圖19-20 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 機(jī)械加工自動化第26頁 3. 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 如圖19-21示為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)加工精度低于閉環(huán)伺服系統(tǒng)，但這種系統(tǒng)調(diào)試比較輕易，穩(wěn)定性也很好，在生產(chǎn)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。 圖19-21 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 機(jī)械加工自動化第27頁（三）按控制坐標(biāo)數(shù)分類1. 兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床 如圖19-22所表示數(shù)控車床、圖19-23所表示數(shù)控銑床皆屬于兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。2. 三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控

15、制三個(gè)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)聯(lián)動，稱為三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。如圖19-23所表示銑床若能實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)聯(lián)動，則稱三坐標(biāo)數(shù)控銑床，可用于加工圖19-24所表示曲面零件。 圖19-22 數(shù)控車床運(yùn)動坐標(biāo)示意 圖19-23 數(shù)控銑床運(yùn)動坐標(biāo)示意 圖19-24 三坐標(biāo)數(shù)控銑床適于加工曲面零件 機(jī)械加工自動化第28頁 3. 兩個(gè)半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床 兩個(gè)半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床又稱作兩軸半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。這種機(jī)床有三個(gè)坐標(biāo)，能作三個(gè)方向運(yùn)動，但控制裝置只能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)，而第三坐標(biāo)僅能作等距周期移動。比如用兩個(gè)半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床即可加工圖19-25所表示空間曲面形狀零件。圖19-25 兩個(gè)半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工空間曲面 4. 多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床

16、四坐標(biāo)以上數(shù)控機(jī)床稱為多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)床精度高、編程復(fù)雜，主要用于加工形狀復(fù)雜零件。機(jī)械加工自動化第29頁 （四）按工藝用途分類 1. 普通數(shù)控機(jī)床 與傳統(tǒng)通用機(jī)床一樣，數(shù)控機(jī)床依據(jù)不一樣工藝需要，也分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床 、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床及數(shù)控磨床等。 2. 數(shù)控加工中心 數(shù)控加工中心通常簡稱為加工中心 (MC)，是在普通數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上增加了刀庫和自動換刀裝置數(shù)控機(jī)床。 3. 數(shù)控特種加工機(jī)床 如數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床等。機(jī)械加工自動化第30頁第三節(jié) 當(dāng)代制造技術(shù) 當(dāng)代制造技術(shù)是在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上不停發(fā)展起來，包含成組技術(shù)（GT）、計(jì)

17、算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）、柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等先進(jìn)制造技術(shù)。 一、成組技術(shù)(Group Technology 簡稱GT) 1成組技術(shù)基本原理 圖19-26為成組技術(shù)基本原理示意圖。 圖19-26 成組技術(shù) 機(jī)械加工自動化第31頁 2零件分類編碼 對零件進(jìn)行分類編碼是實(shí)施成組技術(shù)主要伎倆。即對每個(gè)零件賦予要求數(shù)字符號表示零件結(jié)構(gòu)特征 (如零件名稱、功效、結(jié)構(gòu)、形狀等) 和工藝特征信息，據(jù)此劃分出結(jié)構(gòu)相同或工藝相同零件組。 我國“機(jī)械工業(yè)成組技術(shù)零件分類編碼系統(tǒng)”(簡稱JLBM-1分類編碼系統(tǒng))基本結(jié)構(gòu)見表19-1。 表19-

18、1 JLBM -1 零件分類編碼系統(tǒng)基本組成 碼 位 主 碼 副 碼 123456789101112131415特 征 名稱類別粗分類名稱類別細(xì)分類 外部基本形狀 外部功能要素 內(nèi)部基本形狀 內(nèi)部功能要素 外平面、曲面加工 內(nèi)平面加工 輔助加工 材料 毛坯原始狀態(tài) 熱處理 最大直徑或?qū)挾?最大長度 精度 機(jī)械加工自動化第32頁 3成組技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn) (1) 能夠促進(jìn)零件、部件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。 (2)能夠提升生產(chǎn)效率和系統(tǒng)柔性。 (3) 能夠提升生產(chǎn)管理水平。機(jī)械加工自動化第33頁 二、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM） （一）CAD/CAM基本概念 CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Ai

19、ded Design），CAM即計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing)。 CAD/CAM是二十世紀(jì)末期快速發(fā)展起來一門新興技術(shù)。 CAD是在人參加情況下，用以計(jì)算機(jī)為控制中心系統(tǒng)，對產(chǎn)品進(jìn)行自動最正確設(shè)計(jì)。 CAM定義是在不停發(fā)展，能夠從狹義和廣義兩個(gè)方面來了解。狹義CAM是指計(jì)算機(jī)輔助編制數(shù)控機(jī)床加工指令；廣義CAM是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行制造信息處理全過程。 CADCAM系統(tǒng)是由CAD系統(tǒng)和CAM系統(tǒng)相互結(jié)合而形成系統(tǒng)，CADCAM系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造信息處理系統(tǒng)。 機(jī)械加工自動化第34頁 （二）CAD/CAM系統(tǒng)組成 不論是用于何種產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制

20、造CAD/CAM系統(tǒng)，基本上都是由計(jì)算機(jī)和一些外部設(shè)備（計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備通常稱為硬件）及對應(yīng)軟件所組成（其中包含系統(tǒng)軟件、支撐軟件及應(yīng)用軟件），如圖19-27所表示。 圖19-27 CAD/CAM系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 機(jī)械加工自動化第35頁 1 CAD/CAM硬件系統(tǒng) 主要由以下四部分組成： （1）計(jì)算機(jī)主機(jī) 計(jì)算機(jī)主機(jī)主要包含CPU、主存放器及輸入/輸出接口組成。 （2）外存放器 外存放器有硬盤、軟盤、磁帶、光盤等。 （3）輸入設(shè)備 輸入設(shè)備主要有鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描儀、圖形輸入板等。 （4）輸出設(shè)備 輸出設(shè)備主要有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。機(jī)械加工自動化第36頁 2CAD/CAM軟件系統(tǒng) 主要由

21、以下三部分組成： （1）系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是指計(jì)算機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下，確保用戶正確而方便地工作那一部分軟件。它包含操作系統(tǒng)、匯編系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、監(jiān)督系統(tǒng)、診療系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換和管理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)通信軟件等。 （2）支撐軟件 支撐軟件是指通用應(yīng)用軟件，它包含圖形處理軟件、幾何造型軟件、有限元分析軟件、優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件、動態(tài)仿真軟件、各種標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)庫和工程數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)等。 （3）應(yīng)用軟件 指專為某一領(lǐng)域開發(fā)CAD/CAM應(yīng)用軟件，如數(shù)控加工、檢測與質(zhì)量控制軟件等。機(jī)械加工自動化第37頁 （三）CAD/CAM應(yīng)用與發(fā)展 1CAD/CAM應(yīng)用 CADCAM技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面： 1)

22、用于設(shè)計(jì)方案動態(tài)修改，它能夠使設(shè)計(jì)結(jié)果以圖形方式輸出，能進(jìn)行實(shí)時(shí)輸入/輸出交互設(shè)計(jì)。 2) 用于機(jī)械制造工藝過程，進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)控等。 3) 用于企業(yè)管理，進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃及生產(chǎn)調(diào)度最優(yōu)化、生產(chǎn)過程材料消耗、成本核實(shí)、倉庫自動管理和產(chǎn)品銷售等。 CADCAM應(yīng)用非常廣泛，最基本慣用模塊有： （1）計(jì)算機(jī)輔助繪圖 計(jì)算機(jī)輔助繪圖是CAD系統(tǒng)應(yīng)用最早一個(gè)最基本組成部分，其主要功效是完成二維圖形、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和繪制。機(jī)械加工自動化第38頁 （2）CAD建模 建模是CAD關(guān)鍵技術(shù)。建模方法主要有幾何建模和特征建模兩大類。 幾何建模是把真實(shí)世界三維物體幾何形狀用一套適當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述，并輸入計(jì)

23、算機(jī)進(jìn)行存放。 特征建模是對零件生產(chǎn)過程各個(gè)步驟信息以及這些信息之間關(guān)系完整全方面描述。它通常由形狀特征模型、精度特征模型、材料特征模型組成。 機(jī)械加工自動化第39頁 （3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)及管理 產(chǎn)品數(shù)據(jù)是指一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造生命周期全過程中對產(chǎn)品全部描述，并以計(jì)算機(jī)能夠識別形式來表示和存放信息。產(chǎn)品數(shù)據(jù)是在產(chǎn)品生命周期全過程中經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理而形成和不停完善，因而，產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換在產(chǎn)品生命周期中將頻繁地進(jìn)行。 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換通常有兩種方法：一是經(jīng)過系統(tǒng)專用接口，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)連接，如圖19-28a所表示；二是經(jīng)過一個(gè)中性 (即與系統(tǒng)無關(guān)) 接口，實(shí)現(xiàn)星式連接，如圖19-28b所表示。

24、機(jī)械加工自動化第40頁圖19-28 兩種數(shù)據(jù)交換方法 a）點(diǎn)對點(diǎn)連接 b）星式連接 機(jī)械加工自動化第41頁 （4）計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(CAPP) 計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，常稱CAPP (Computer Aided Process Plying)，它是在成組技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件原始數(shù)據(jù)、加工條件和加工要求，由計(jì)算機(jī)自動地進(jìn)行編碼、編程、制訂工藝路線、進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)直至最終輸出經(jīng)過優(yōu)化工藝文件過程。 機(jī)械加工自動化第42頁 （5）數(shù)控加工自動編程 數(shù)控加工編程是CADCAM系統(tǒng)中主要模塊之一。它是設(shè)計(jì)與制造所用模型結(jié)合體：一是由CAD系統(tǒng)所生成產(chǎn)品數(shù)字模型；二是與制造工藝相關(guān)

25、產(chǎn)品信息在CAM系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品應(yīng)用模型。數(shù)控加工編程系統(tǒng)應(yīng)用對縮短產(chǎn)品制造周期，降低生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，尤其是對于批量小、改變快、復(fù)雜程度大和精度要求高產(chǎn)品含有顯著優(yōu)勢。機(jī)械加工自動化第43頁 2.CAD/CAM系統(tǒng)功效與發(fā)展 （1）CADCAM系統(tǒng)功效 1) 曲面造型功效。 2) 實(shí)體造型功效。 3) 物體質(zhì)量特征計(jì)算功效。 4) 運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析和仿真功效。 5) 二、三維圖形轉(zhuǎn)換功效。 6) 三維幾何模型顯示處理功效。 7) 有限元法網(wǎng)格自動生成功效。 8) 優(yōu)化設(shè)計(jì)功效。 9) 數(shù)控加工功效。 10) 信息處理和信息管理功效。 （2）CADCAM發(fā)展趨勢 1）集成化。 2）智能化。 3）網(wǎng)絡(luò)化

26、。機(jī)械加工自動化第44頁 三、柔性制造單元(FMC)與柔性制造系統(tǒng)(FMS) （一）FMC與FMS基本概念 FMC即柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)，它是在數(shù)控加工中心基礎(chǔ)上，配置自動上下料裝置或機(jī)器人、自動測量和監(jiān)控裝置所組成。FMC是多品種、小批量生產(chǎn)中機(jī)械加工自動化理想設(shè)備，尤其適合用于中、小型企業(yè)。 FMS即柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)，它是指以多臺數(shù)控機(jī)床、加工中心及輔助設(shè)備為基礎(chǔ)，經(jīng)過柔性自動化輸送和存放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，由計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)軟、硬件資源實(shí)施集中管理和控制，從而形成一個(gè)物料流和信息流親密結(jié)合高效自動化制造系統(tǒng)。FMS能夠?qū)崿F(xiàn)多品種、中小批量產(chǎn)品生產(chǎn)自動化。機(jī)械加工自動化第45頁 （二）FMS組成 FMS主要由三部分組成： 1計(jì)算機(jī)控制信息系統(tǒng) 2自動化物料輸送和存放