制造系统自动化技术第一章
机械制造自动化PPT课件
3. 刀具支撑系统：刀具的装配、刃磨、预调、交换、储存
4. 控制与管理系统：对制造过程的监控、协调、管理
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二、自动化的分类
1.按制造过程分（录像1） 2.按设备分： （录像2） 3.按控制方式分： A
机械控制
B
机电液控制
E
数字控制
D
计算机
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智能控制
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第三节 机械制造自动化的控制方式 一、自动控制的基本构成与要求
1.自动控制的构成
自动控制系统构成部分
指令存储 装置
பைடு நூலகம்
指令控制 装置
执行机构
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传递及转换 装置
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• 指令存储装置：
1、集中存储：凸轮轴、穿孔带、磁盘…… 2、分散存储：限位开关、压力传感器、继电器……
• 指令控制装置：挡块碰限位开关、达到压力启动泄压阀
提高经济效 益
有利于产品更新
降低劳动强度
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第二节 机械制造自动化的类型
一、机械制造自动化系统的构成（录像）
人 + 产品 + 信息 + 能量 + 物流
从系统的观点来看，一般的机械制造自动化系 统主要由以下四个部分构成：
1. 加工系统：切削、排屑、清洗、测量
2. 工件支撑系统：工件的运输、储存
机械电子工程学院
机械制造自动化技术
岳彦芳
2010年9月29日
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主要参考书
《机械制造自动化技术》第2版 周骥平，林岗主编
第一章 CIMS概述
生产组织模式的转变
小而全——大而全——全球协作化生产 传统制造模式（橄榄型） 现代制造模式（哑铃型）
CIMS三要素
CIMS三要素
三要素之间的关系
利用计算机、自动化技术、 制造技术及信息技术等来达 到预期的经营目标
市场被迅速分割，产品的生命周期缩短 市场全球化，竞争国际化 客户要求多样化 计算机技术和网络技术的迅速发展
CIMS产生的背景和基础
CIMS产生的背景和基础
20世纪末制造业的重大变化
市场全球化，竞争空前加剧 微电子为基础的信息技术高速发展 竞争要求制造业：
加快新产品开发和上市时间 提高质量 降低成本 完善售前/售后服务 有益于环境
CAM子系统
经营管理分系统
以MRPII为核心，从制造资源出发，考虑了 企业进行决策的战略层、中短期生产计划编 制的战术层以及车间作业计划与生产活动控 制的操作层。
其功能覆盖：市场销售，物料供应，各级生 产计划与控制，财务管理，成本、库存管理 等部分的活动，是以经营生产计划、主生产 计划、物料需求计划、能力需求计划、车间 作业计划、车间调度与控制为主题形成的闭 环系统。
是CIMS的中枢，指挥和控制各部门有条不紊 地工作。
经营管理分系统
制造自动化分系统
制造自动化系统是在计算机的控制与调度下， 按照NC代码将一个毛坯加工成合格的零件， 在装配成部件以至产品，并将制造现场信息 实时地反馈到相应部门。
生成：
车间作业计划，进行优化调度与控制，生成工件、 刀具、夹具需求计划，进行系统状态监控和故障 诊断处理，完成数据采集及评估等。
制造系统自动化技术课教案
制造系统自动化技术课教案一、课程简介制造系统自动化技术课是针对制造系统自动化领域的基本理论和技术而设计的课程。
本课程主要包括制造系统自动化技术的概念、原理、应用和发展趋势等内容。
通过学习本课程，学生能够全面掌握制造系统自动化技术的基本知识，提高自身的实际应用能力。
二、课程目标1.了解制造系统自动化技术的基本概念和基本原理；2.掌握制造系统自动化技术的常用方法和技术；3.能够运用制造系统自动化技术解决实际生产中的问题；4.对制造系统自动化技术的最新发展趋势有所了解。
三、课程大纲1. 制造系统自动化技术概述•制造系统自动化技术的定义和发展历程•制造系统自动化技术的基本原理和特点•制造系统自动化技术在各行业中的应用2. 制造系统自动化技术基础知识•控制系统理论基础•传感器和执行器技术•自动控制原理3. 制造系统自动化技术方法与技术•PLC编程与应用•SCADA系统设计与应用•工业机器人技术•自动化生产线设计与实现4. 制造系统自动化技术案例分析•工业生产中的自动化案例•制造系统自动化技术在汽车工业中的应用•制造系统自动化技术在航空航天工业中的应用四、教学方法1.理论讲解：通过教师讲解和案例分析，帮助学生建立制造系统自动化技术的理论框架；2.实践操作：组织学生进行实际的PLC编程、SCADA系统设计等操作实践，提升学生的实际操作技能；3.课程设计：要求学生进行制造系统自动化技术相关课程设计，培养学生的综合能力。
五、教学考核1.平时表现：包括课堂参与、作业完成情况等；2.课程设计报告：根据要求完成制造系统自动化技术课程设计，并撰写报告；3.期末考试：对学生进行综合考核，考察学生对制造系统自动化技术的掌握程度。
六、教学资源•教材：《制造系统自动化技术导论》•参考书籍：《工业自动化技术》、《PLC技术手册》等•软件资源：PLC编程软件、SCADA系统软件等七、学习建议1.认真听课，及时复习，做好笔记；2.多进行实践操作，提高实际操作能力；3.主动参与讨论，加强理论学习和实践结合。
01自动化生产线第一章绪论(1)
01自动化生产线第一章绪论(1)自动化生产线指导教师郑欣荣教材：自动化制造系统参考书：生产过程自动化自动机械设计先进制造技术教室安排1，5周周二教502周五教6016，16周教1102第一章绪论要求：通过本章教学，使大家了解生产过要求：程自动化所研究的对象及作为自动化方面的专家必备的条件，了解自动化制造系统和自动化生产线的定义，清楚自动化制造系统的组成，各种自动化制造系统的基本形式、特点及适用范围，自动化制造系统的评价指标。
一生产过程自动化概述生产过程自动化就是对自动化加以完善的过程。
自动化方面的专家，不仅应当具有丰富的、关于各种结构和工艺过程的知识，而且应当具有自动机床构成的一般规律性，以及自动机床和自动线的分析和综合方法方面的知识。
这里的分析和综合方法，是以生产率、可靠性和经济效果理论的科学原理为其基础的。
1、生产过程概述a。
广义的生产过程a。
广义的生产过程信息流物流b。
狭义的生产过程b。
狭义的生产过程外部信息反馈信息人机功能合理分配的信息流控制系统原材料成品和文档资料自动储存自动搬送自动冷加工自动热处理辅助过程自动化自动检验自动装配废料配套件资金能量流控制系统环境污染能源2生产过程自动化的需求例a杭汽发发动机缸盖加工b余姚长城精工卷尺切零自动线c杭州天元药业有限公司培养瓶倒冲装置d宁波爱文文具有限公司长尾夹自动装配线e膜式壁焊接自动线二自动化制造系统的定义、组成及类型1、定义自动化制造系统是由一定范围的被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、文档资料、废料和对环境的污染。
2、自动化制造系统的组成：a、具有一定技术水平和决策能力的人；b、一定范围的被加工对象；c、信息流及其控制系统；d、能量流及其控制系统；e、物料流及物料处理系统。
3、自动化制造系统的功能组成自动化制造系统良好的组织管理高素质的人毛坯制备自动化子系统机械加工自动化子系统储运自动化子系统装配过程自动化子系统辅助过程自动化子系统热处理过程自动化子系统质量控制自动化子系统系统控制自动化子系统三生产过程自动化的意义及对自动化专家的要求1、生产过程自动化的意义a、提高生产率；b、缩短生产周期；c、提高产品质量；d、提高经济效益；e、降低劳动强度；f、有利于产品更新；g、提高劳动者的素质；h、带动相关技术的发展；i、体现一个国家的科技水平。
自动化制造系统概述
1-2 基本概念
制造系统：为达到制造目的而构成的物理或组织系统
制 造 系 统
人员
设备
组织机构 管理方式
硬件
软件
技术系统
1-2 基本概念
按照自动化程度对制造系统分类 制 造 系 统 类 别 手动制造系统
普通车床为 主，设计和 制造主要靠 手工
数控车床，加 工中心，设计 制造人不再处 于中心地位
进行划分
AMS的组成
成组技术 (GT)的产生原因
市场竞争日趋激烈，产品更新换代越来越快，产品品种 增多，而每种产品的生产数量却并不很多。世界上75％~80％ 的机械产品是以中小批生产方式制造的。 与大量生产企业相比，中小批生产企业的劳动生产率低， 生产周期长，产品成本高，市场竞争能力差。 能否把大批量生产的先进工艺和高效设备以及生产方式 用于组织中小批量产品的生产，一直是国际生产工程界广为 关注的重大研究课题。 成组技术就是针对生产中的这种需求发展起来的一种生 产和管理相结合的科学。
AMS的组成
成组技术的概念
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（Group Technology 简称GT）。
AMS的组成
1-2 基本概念 系 统 1.系统的定义
系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分 结合的具有特定功能的有机整体。
2.系统的基本特征
第一 系统是由若干元素组成的； 第二 这些元素相互作用、相互依赖； 第三 由于元素间的相互作用，使系统作为一个 整体具有特定的功能。
(OA自动化)制造系统自动化技术课教案
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案
第6章 装配自动化
“制造系统自动化技术”课教案第6章装配自动化。
《智能制造技术导论》2.2 智能制造系统系统的自动化
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智能制造技术导论
第二章 智能制造系统
四、自动化制造系统总体设计
制造系统设计过程的输入为用户提出的对未来新系统的 要求，输出为提交给用户使用的新系统和相关文档。为 保证系统设计与实施工作有条不紊地进行，一般需设立 统管全局的机构，如总体组。这样，系统的设计与实施 可在总体组的领导和协调下进行。在进行系统设计与实 施的过程中，每一阶段均需按总体组下达的任务书启动 和进行，该阶段完成后需通过总体组组织的评审，通过 评审后，总体组才能下达下一阶段的任务书。
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智能制造技术导论
（1）CIMS的功能构成 CIMS的功能构成包括下列内容。
①管理功能 ②设计功能 ③制造功能 ④质量控制功能 ⑤集成控制与网络功能
第二章 智能制造系统
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智能制造技术导论
第二章 智能制造系统
CIMS关键技术
信息 集成
过程 集成
企业 集成
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智能制造技术导论
ห้องสมุดไป่ตู้
第二章 智能制造系统
五、自动化制造系统分系统设计
1. 加工设备选择
（1）自动化制造系统对加工设备的要求
一般来说，对自动化制造系统的加工设备应在以下几个方面提出基本要求。
①工序集中 ②质量 ③生产率
④柔性
⑤成本
⑥易控制性
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智能制造技术导论
第二章 智能制造系统
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智能制造技术导论
3. 柔性制造系统
第二章 智能制造系统
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）是由两台或两台以上加工中心 或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，其基本组
计算机集成制造系统(CIMS)
硬件配置的核心是：服务器和交换机 服务器：小型机、大型机、微机
网络的覆盖范围根据企业大小有局域网、广域网。
支撑系统
INTERNET 防火墙
CIM是一种组织、管理与运行企业生产的新哲理，它借助计 算机硬软件，综合运用现代化管理技术、制造技术、信息技 术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有 关人、技术和经营管理三要素及其信息流、物流有机集成并 优化运行，以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢 得竞争。
CIMS：按照CIM哲理和技术具体实现的便是计算 机集成制造系统（Computer Intergrated Manufaturing System CIMS)
现代集成制造
我国863专家对CIM的定义：
“CIM是一种组织、管理与运行企业的理念与哲 理，它综合了现代管理技术、制造技术、信息技术 、自动化技术、系统工程技术，并将它们有机的结 合起来，运用计算机技术，通过信息集成、过程集 成、企业间集成及资源优化，实现企业的经营过程 以及产品整个生命周期全过程中三要素（人、技术 、经营管理）和信息流、物流、价值流的均衡运作, 提高企业TQCSE（上市快、质量好、成本低、售后 服务好、环境清洁）特性，增强企业对市场的应变 能力。”
计算机集成制造系统 (CIMS)
2021年8月5日星期四
课程基本信息
第一章 CIMS概论 第二章 CIMS体系结构及系统分析方法 第三章 质量控制 第四章 CIMS环境下的生产经营管理系统 第五章 CIMS信息集成支撑环境 第六章 CAD/CAM集成技术 第七章 CIMS环境下制造自动化信息集成技术
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
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板书设计及重点提示
自动化技术：设计、制造、控制、管理。
自动化系统的建立→实现（硬件：执行机构、检测装置、监控装置、控制装置；软件：管理自动化）
自动化系统从构思→设计→实现→使用→报废全过程
例1：高新技术要超前发展
例2：能带动相关学科发展
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板书设计及重点提示
市场环境：稳定→动态、多变
要求：竞争↑、合作↑、技术↑、产品生命周期↓
欧共体ESPRIT计划调查分析结果
阴影部分：盈利区
下折线：由研制开发到开始盈利时间
下折线：产品生命的终止
例：计算机发展过程
农业人员比例↓
工业人员比例↓
信息业人员比例↑
服务业人员比例↑
市场环境、社会环境也决定了机械制造系统自动化技术的发展趋势。
第一阶段：40～50年代，大批大量生产，刚性生产线，品种少
特点：生产率高，产品与生产节拍固定，难以实现生产产品的改变。（机床的设计、安排不能调整，只能生产一种产品）
零件批量的概念是个相对的概念，与零件大小和复杂程度有关。
例：发电机、螺钉螺母
第二阶段：50～60年代中期，多品种，中小批量，NC/CNC技术
特点：高柔性、高质量、高效率
概念：FMC、FMS、FML
第四阶段：80年代～至今，多品种，中小批量，柔性制造技术
特点：更为广泛的适应性和更大的柔性，并且技术更具综合性，学科更加交叉，涉及领域更广。
概念：CIM、CIMS、并行工程、精良/精益生产、RPM
涉及学科：计算机技术、自动控制、机械技术、电子技术、信息技术、微电子技术等。
特点：具有较好的柔性和加工质量，应用编程技术即可实现生产产品的改变。
例：1972年，国际生产工程学会统计报告
总数产值
单件35% 25%
小批50% 35%
大批10% 20%
大量5% 20%
概念：NC、CNC
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
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板书设计及重点提示
第三阶段：60～80年代中期，多品种，中小批量，柔性制造技术
自动化系统：自动化+系统，有机整体。
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
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机械制造系统：(四个相互)机械+制造+系统
机械制造系统自动化：机械制造系统+自动化（2个条件）
例：轻工业、纺织业自动化程度高
食品工业
快餐盒
涉及领域：促进相关领域的发展
相关领域的发展又促进机械制造系统的发展
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概念：
敏捷制造，AM
分散网络化制造，DNPS
智能制造系统，IMS
全球制造系统，HMS
绿色制造，GM
分类：刚性、柔性
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
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组成：8个子系统
仪器：信息传递为主。例：传感器、照相机
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
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20世纪40年代，美籍奥地利生物学家，贝塔朗菲提出系统定义。
分类①生成原因：自然、人造；②是否以物资为基础：实体、概念；③状态是否改变：静态、动态；④功能应用范围：工业、农业……；⑤有无环境交换关系：开环、闭环。
目的：生产率↑、周期↓、质量↑、效益↑、强度↓、
竞争力↑、响应能力↑、相关学科↑
概念很重要，但不能死记硬背，要理解
制造：原材料→产品。
机械制造：毛坯、原材料→零部件、产品。
机械：零部件、运动/能量/信息的传递和转换、有某种功能的机器/设备/仪器。
机器：能量转换为主。例：发动机、涡轮机
设备：物料转换为主。例：机床、纺织机
例：自动导引小车
计算机→电机→小车→光电码盘
脉冲计数卡
1936年，美国人，D.S.Harder提出自动化概念
机床与机床之间、工位与工位之间、待加工零件的搬运不用人，没有人直接参与的源自况下。自动化的目标：TQCSE
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
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板书设计及重点提示
机械制造系统生产过程（设计、制造、管理），保证效益、降低成本、生产出质量合格的产品。
例：《机械制造技术基础》机械加工质量
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
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板书设计及重点提示
重点：
基本要素：①被控制对象；②执行元器件；③检测元器件；④调节控制装置。
关键：建立一个结构合理的系统
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
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板书设计及重点提示
客观需求：前提（例：机器人、机械手）
基础理论研究：基础（例：刀具监控中小波理论应用、成组技术）
科学技术发展：保证（例：数控技术发展历程）
现实：多样化、多级化、多元化
要求：快、强、广
例：汽车工业、电子产品
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“制造系统自动化技术”课教案第1章绪论共10页
重点：共同特征
1目的性：例1：超精密机床；例2：反坦克导弹系统
2集合性：例：计算机组成
3相关性：要素之间的关系
4层次性：例：车床
5环境适应性：例1：导弹；例2：机床振动、温度变化
自动化：①执行机构，②控制方法手段，③应用对象，④实现动作（按预先规定的程序自动操作，无需人直接干预）。
自动化评价程度：人直接干预的程度，例：流水线、自动线