先进制造技术 第四章
先进制造技术概述(PDF 47页)
制造业
制造业是将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、 技术、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人和社会 使用和利用的工业产品或生活消费品的行业。制造业是所 有与制造有关的企业群体的总称。
4
1.1.1 制造与制造技术
表1.1 我国制造业的分类
序号
行业名称
序号
行业名称
13 农副食品加工业
28 化学纤维制造业
14 食品制造业
29 橡胶制品业
15 饮料制造业
30 塑料制品业
16 烟草制造业
31 非金属矿物制品业
17 纺织业
32 黑色金属冶炼及压延加工业
18 纺织服装、鞋、帽制造业
33 有色金属冶炼及压延加工业
车身装配
油漆
内部装饰
锻造
热处理
机械加工
变速箱装配
熔化
自动线
造型
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
发动机装配 发动机试验
பைடு நூலகம்
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
11
1.1.2 制造系统
程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图1-6）
19 皮革、毛皮、羽毛（绒）制造业
34 金属制品业
20 木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业
35 通用设备制造业
21 家具制造业
36 专用设备制造业
22 造纸及纸制品业
先进制造技术-先进制造技术包括哪些内容
CIRP的定义：“制造系统是制造业中形成制造生产的 有机整体，在机电工程生产中，制造系统具有设计、生产、 发运和销售的一体化功能”。
（3）制造技术(ManufacturingБайду номын сангаасTechnology) 制造技术则 是按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物质工 具，使原材料转变为产品的技术总称。也可以说是完成制造 活动所需的一切手段的总和。
2021/8/11
第一章 绪论
学习目标：通过本章的学习，应对制造业的发展进程有一个初步的了解。
对先进制造技术的特点、发展历程、现状及其今后的发展趋势有所认识。
第一节 制造业的发展概况
一、概念 （1）制造(Manufacturing) 制造是一种将物料、能量、资金、 人力资源、信息等有关资源，按照社会的需求转变为新的、有更 高应用价值的有形物质产品和无形软件、服务等产品资源的行为 和过程。 国际生产工程研究学会(CIRP)的定义：“制造是一个涉及制造工 业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经 营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称”。 （2）制造系统(Manufacturing System) 制造过程及其所涉及 的硬件（包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置）以 及有关的软件（包括制造理论、制造工艺、制造方法和制造信息 等)，组成了一个具有特定功能的有机整体，称为制造系统。
2021/8/11
先进制造技术 目录
第一章 绪论 第二章 先进设计技术 第三章 先进制造工艺技术 第四章 制造自动化技术 第五章 先进制造模式 第六章 先进管理技术
2021/8/11
课程总体简介
课程简介
本书是根据现阶段模具、数控专业培养方案的指导思想 和最新的教学计划编写的。
《先进制造技术》第四章制造自动化技术88
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《先进制造技术》第四章制造自动化 技术88
• 机床数控系统的组成及功能
• CNC系统组成：数控装置、PLC、伺服驱动装置、I/O接口、
•
控制面板、人机界面
• 数控装置功能：
• 控制功能-单轴、多轴联动控制；
• 准备功能-包括移动、暂停、坐标设定、固定循环等功能；
• 插补功能-直线插补、圆弧插补、抛物线等；
•
机器人位置
• 控制系统 控制机器人按给定的程序动作，记忆
•
示教指令，再现示教信息。
• 驱动系统 驱动执行机构完成规定作业。
• 位置检测装置 检测运动位置和工作状态。
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《先进制造技术》第四章制造自动化 技术88
•工业机器人的分类--按系统功能分类
•专用机器人 以固定程序工作机器人，结构简单、无独 立控制系统、造价低廉，如自动换刀机械手。
•工业机器人的分类--按驱动方式分类
•气压传动机器人 以压缩空气作为动力源，高速轻载 ；
•液压传动机器人 采用液压驱动，负载能力强、
•
传动平稳、结构紧凑、动作灵敏；
•电气传动机器人 交直流伺服电机驱动，结构简单、
•
响应快、精度高。
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《先进制造技术》第四章制造自动化 技术88
•工业机器人的分类--按结构形式分
•4.1.1 制造自动化技术内涵
• 自动化：自动去完成特定的作业。 • 制造自动化（狭义）：生产车间内产品机械加工和装 配检验过程的自动化； • 制造自动化（广义）：包含产品设计、企业管理、加 工过程和质量控制等产品制造全过程综合集成自动化。 • 制造自动化意义：显著提高劳动生产率、提高产品质 量、降低制造成本、提高经济效益，改善劳动条件、提 高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相关技术的发 展、提高企业的市场竞争能力。 •
(完整版)先进制造技术
1.FMS由哪几部分组成？各有什么作用？P192.自动导向小车（AGV）有哪些特点？有哪些类型？并简述其中一种类型的工作原理。
P33（1）较高的柔性（2）实时监视和扩展（3）安全可靠4）维护方便线导小车是利用电磁感应制导原理进行导向的。
小车除有驱动系统以外，在小车前部还装有一对扫描线圈。
当埋入地沟内的导线通以低频率变电流时，在导线周围便形成一个环形磁场。
当导线从小车前部两个扫描线圈中间通过时，两个扫描线圈中的感应电势相等。
当小车偏离轨道时，扫描线圈就会产生感应电动势差，其中势差经过放大后给转向制导电动机，使AGV朝向减少误差的方向偏转，直至电动势差消除为止，从而保证小车始终沿着导线方向进行。
3.FMS的控制系统是一个多级递阶控制系统，简述各级的作用。
P424.P91 1、3、5P705.精密加工研究包括哪些主要内容?结合精密切削加工对发展国防和尖端技术的重要性，试提出发展我国精密切削加工技术的策略、研究重点及主要研究方向。
超精密加工技术在尖端产品和现代化武器的制造中占有非常重要的地位。
国防方面，例如：对于导弹来说，具有决定意义的是导弹的命中精度，而命中精度是由惯性仪表的精度所决定的。
制造惯性仪表，需要有超精密加工技术和相应的设备。
尖端技术方面，大规模集成电路的发展，促进了微细工程的发展，并且密切依赖于微细工程的发展。
因为集成电路的发展要求电路中各种元件微型化，使有限的微小面积上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂和完备的电路。
因此，提高超精密加工水平以减小电路微细图案的最小线条宽度就成了提高集成电路集成度的技术关键。
6..实现精密与超精密加工应具备哪些基本条件?试结合金刚石刀具精密切削，简述切削用量对加工质量的影响及主要控制技术。
7.一般情况下精密和超精密机床通常采用哪种轴承?试述常用几种主轴轴承的特点并说明为什么目前大部分精密和超精密机床均采用空气轴承?P1868..试述在线捡检测和误差补偿技术在精密和超精密加工中的作用。
先进制造技术课件(PPT 28页)
第一章先进制造技术概述
2、先进制造技术的特点 （2）. 先进制造技术是面向新世纪的技术系统，它的目的很 明确，即提高制造业的综合效益（包括经济效益、社会效益 和环境生态效益），赢得激烈的国际市场竞争。 （3）.先进制造技术并不抛弃传统技术，而是不断用科技新 手段去研究它，并运用科技新成果去改造它，充实它。特别 是利用先进技术研究传统工艺的成形原理，建立数学模型， 并利用优化设计技术进行传统工艺方法的优化。
第一章先进制造技术概述
2、先进制造技术的特点 （7）.先进制造技术不是一项具体技术，它是利用系统工程 技术将各种相关技术集成的一个有机整体。 （8）. 先进制造技术特别强调环境保护，既要求其产品是所 谓的“绿色商品”，又要求产品的生产过程是环保型的。
第一章先进制造技术概述
3. 先进制造技术特点的具体体现 （1）.高效率 在提高生产效率方面，提高自动化程度是各国致力发展的方 向。近些年来，计算机数控（CNC）、计算机辅助设计与制 造（CAD∕CAM）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成 制造系统（CIMS）发展非常迅速。各种新理论层出不穷， 如敏捷制造、快速原型制造、并行工程、及时生产、虚拟制 造，集成相关信息和资源，其本质均是实现高效率、自动化 生产的思想。就应用于实践的CNC、FMC、FMS来看，已 有力地显示出其有柔性化、自动化、资源共享和高效率的强 大生命力。
第一章先进制造技术概述
（2） 、高精度
在提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，这是世界 各主要工业发达国家致力发展的方向。例如，超大规模集成电 路、导弹火控系统、惯导陀螺、精密仪器、精密雷达、精机 床等都需要采用超精密加工技术。众所周知，在飞机、潜艇等 军事设施中使用的精密陀螺、复印机的磁鼓、大型天文望远镜 以及大规模集成电路的硅片等高新技术产品都需要超精密加工 技术的支持。精密加工是指加工精度在0.1-1µm之间，表面粗 糙度Ra在0.1µm以下的加工方法；而加工精度控制在0.1µm 以下，表面粗糙度Ra在0.02µm以下的加工方法则称为超精密 加工。
先进制造系统重点习题(答案)
第一章先进制造技术概述1.先进制造技术是什么?答: 先进制造技术(Advance Manufacturing Technology，AMT)是传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术与管理科学等多学科先进技术的综合，并应用于制造工程之中所形成的一个学科体系。
2.发展趋势：精密化，柔性化，网络化，虚拟化，智能化，清洁化，集成化，全球化3.很多国家特别是美国把制定制造业发展战略列为重中之重，原因是什么?答: ①世界经济发展的趋势表明，制造业是一个国家经济发展的基石，也是增强国家竞争力的基础；②制造业是解决就业矛盾的一个重要领域，也是21世纪提高一个国家整体就业水平的重要基础；③制造业不仅是高新技术的载体，而且也是高新技术发展的动力。
1.什么是制造系统?制造技术？答: 制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关软件包括制造理论、制造技术(制造工艺和制造方法等)和制造信息等组成了一个具有特定功能的有机整体，称之为制造系统。
制造技术是按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物质工具，是原材料转变为产品的技术总称。
2.制造业面临着新的历史性发展机遇和更加严峻的挑战?答：(1)产品生命周期缩短。
现代科技以日新月异的速度发展，新产品层出不穷。
产品的生命周期(一个产品从开发设计到被市场淘汰所经历的时间)大大缩短。
(2)用户需求多样化。
用户追求多样化和个性化已逐渐成为世界的潮流。
(3)大市场和大竞争。
世界市场的开放程度越来越大。
随着计算机通信技术的迅速发展和信息高速公路的建立，使得全球集成制造有实现的可能。
这样可以使资源更充分地利用，原料和产品的运输距离得以更显著地缩短，交货期也能得到进一步缩短，产业分工的国际化已成为发展潮流。
(4)交货期成为竞争的第一要素。
根据客户对产品需求的变化，要求迅速作出反应，已经成为压倒一切的竞争要素。
(5)信息化和智能化。
计算机技术的发展和广泛的应用，使企业的控制进一步信息化和智能化，使企业的工作内容、对象和方法发生了根本的改变。
先进制造技术课件(PPT292页)
极端制造（纳米技术）
美国赖斯大学的科学家2005年利用纳米 技术制造出了世界上最小汽车。
极端性能
喷墨打印时加热器在十万分之一秒内 升温至三百多度，使喷嘴内形成约100 大气压。由此从喷嘴中喷出直径为1微 米、体积为4微微升（最小墨滴量仅为 1.3微微升）的墨滴，速度每秒24000 滴 每个喷嘴的直径只有1微米，相当于一 根头发的1/70。
“智”：智能化制造
所谓智能制造系统是一种由智能机 器和人类专家共同组成的人机一体化智 能系统，它在制造过程中能进行智能活 动，诸如分析、推理、判断、构思和决 策等。
“智”：智能化制造
智能制造技术的宗旨在于通过人与 智能机器的合作共事，去扩大、延伸 和部分地取代人类专家在制造过程中 的脑力劳动，以实现制造过程的优化。 将智能技术注入先进制造技术和产品， 可使之具有智慧，能部分代替人的脑 力劳动。
将数字技术用于制造过程，可大 大提高制造过程的柔性和加工过 程的集成性，从而提高制造过程 的质量和效率。
三维扫描、CAD、CAE、CAM 等的集成。
“精”：精密化制造 精密制造技术是指零件毛坯成形后 余量小或无余量、零件毛坯加工后精 度达亚微米级的生产技术总称。
一般认为：0.1nm-100nm为纳米 尺度空间，100nm-1000nm为亚微 米体系。
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
先进制造技术教案
先进制造技术教案一、课程简介章节：第一章先进制造技术概述教学目标：1. 让学生了解先进制造技术的概念和发展历程。
2. 使学生掌握先进制造技术的主要特点和应用领域。
3. 培养学生对先进制造技术的兴趣和认识。
教学内容：1. 先进制造技术的定义和发展历程。
2. 先进制造技术的主要特点。
3. 先进制造技术的应用领域。
教学方法：1. 采用讲授法，讲解先进制造技术的概念和发展历程。
2. 采用案例分析法，分析先进制造技术在实际应用中的例子。
3. 采用小组讨论法，让学生分组讨论先进制造技术的特点和应用领域。
教学评估：1. 课堂问答，检查学生对先进制造技术概念的理解。
2. 小组报告，评估学生对先进制造技术特点和应用领域的掌握。
3. 课后作业，检验学生对课堂内容的复习和巩固。
二、教学内容章节：第二章计算机辅助设计（CAD）教学目标：1. 让学生了解计算机辅助设计（CAD）的概念和原理。
2. 使学生掌握计算机辅助设计（CAD）的基本操作和技巧。
3. 培养学生运用计算机辅助设计（CAD）解决实际问题的能力。
教学内容：1. 计算机辅助设计（CAD）的概念和原理。
2. 计算机辅助设计（CAD）的基本操作和技巧。
3. 计算机辅助设计（CAD）在工程设计中的应用实例。
教学方法：1. 采用讲授法，讲解计算机辅助设计（CAD）的概念和原理。
2. 采用操作演示法，展示计算机辅助设计（CAD）的基本操作和技巧。
3. 采用案例分析法，分析计算机辅助设计（CAD）在实际工程设计中的应用实例。
教学评估：1. 课堂问答，检查学生对计算机辅助设计（CAD）概念的理解。
2. 操作练习，评估学生对计算机辅助设计（CAD）基本操作和技巧的掌握。
3. 课后作业，检验学生对课堂内容的复习和巩固。
三、教学内容章节：第三章计算机辅助制造（CAM）教学目标：1. 让学生了解计算机辅助制造（CAM）的概念和原理。
2. 使学生掌握计算机辅助制造（CAM）的基本操作和技巧。
先进制造技术（4课）
先进制造技术（4课）第一篇：先进制造技术(4课)五、光刻蚀技术(P166)两个重要概念什么叫集成电路? 用半导体晶体材料，经平面工艺加工制造，将电路的元件、器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路或系统。
英文简称IC。
1958年美国开始研制混合集成电路，即将微型电阻、电容、晶体二极管和晶体三极管等装配到一个绝缘基片上，用基片上的金属化线互连实现某种功能的电路组件。
什么叫光刻技术? 集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。
利用照相复制与化学腐蚀相结合的技术，在工件表面制取精密、微细和复杂薄层图形的化学加工方法。
利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。
1.光刻原理光刻蚀————就使用电磁波频谱中的光束或电子、X射线和离子等射线，将光致抗蚀剂(光刻胶)形成规定图形的微细加工方法。
（1）集成电路光刻工艺过程：a）硅片制备和氧化 b）涂敷感光胶 c)嚗光 d)显影 e)腐蚀氧化膜 f)除去感光胶见下图2.集成电路光刻工艺的一般过程光刻工艺过程两大工序:掩膜制造和光刻蚀加工(1)掩膜制造①绘制比原件实际尺寸大100—500倍的放大图。
②用精缩照像机把该图缩小到元件尺寸的十倍左右，③再利用分步重复照像机进一步缩到和元件尺寸相同的掩膜(称之为母掩膜)，④母掩膜经翻拍复印成工作(光刻)掩膜，制作电路时只用工作掩膜。
(2)光刻蚀加工光刻工艺过程包括以下几个步骤： 1)涂胶把光致抗蚀剂(光刻胶)涂敷在氧化膜(Si02)上的过程。
正性胶经曝光后，被光照射过的部分难于被显影液溶解，故显影图形中未被光照射过的部分形成窗口。
负性胶则相反¡£2)曝光由光源发出的光束(或光化射线，如电子束、X射线等)经掩膜在光刻胶上成像，使聚焦成细小的束斑直接照射在光刻胶上的过程。
《先进制造技术》课件(全套)
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河南省精品课程“先进制造技术”
第1章
概述
Introduction
1.3 先进制造技术的特点和发展趋势
Characteristics of Advanced Manufacturing Technology And Its Developing Trend
……
与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也 有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的 各个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产 品概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息 处理系统。
8
1.1.2 制造系统
制造系统结构
经营管理 财务
经营管理信息流 生产管理信息流 技术信息流 物质流
制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的重基石
20世纪兴起的核技术、空间技术、信息技术、生物医学技 术等高新技术无一不是通过制造业的发展而产生并转化为规 模生产力的。其直接结果是导致诸如集成电路、计算机、提 动通信设备、国际互联网、机器人、核电站、航天飞机等产 品相继问世，并由此形成了制造业中的高新技术产业。
生产 技术 信息 产品 设计 产品 设计 信息 工艺 过程 计划 工艺 过程 信息
需求 订货 信息
综合 生产 计划
生产 计划 信息
生产 进度 计划
进度 计划 信息
作业 计划
作业 计划 信息
生产 实施
生产 结果 数据
生产 控制
生产 控制 信息
计划阶段
实施阶段
控制阶段
图1-6 制造系统的程序特性
研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使 生产活动达到最佳化。
制造业是国家安全的重要保障
美国在一段相当长时间内忽视了制造技术的发展，结果 导致经济衰退，竞争力下降，出现在家电、汽车等行业不 敌日本的局面。20世纪80年代，发生了轰动一时的“东芝 事件” 。美国重新关注制造业的发展，至 1994 年美国汽 车产量重新超过日本。
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工业机器人的位置伺服控制 位置伺服控制类型： 关节伺服控制-以每个关节作为单输入/单输出系统； 坐标伺服控制-以手臂末端位置矢量作为控制目标值。
刚性臂控制系统的构成
关节伺服控制
qdi:各关节位
移指令目标值 qi,qi’:各关节 位置和速度反 馈信号
关节伺服控制的构成
工业机器人的自适应控制
模型参考自适应控制
机床数控系统的组成及功能
CNC系统组成：数控装置、PLC、伺服驱动装置、I/O接口、 控制面板、人机界面 数控装置功能： 控制功能-单轴、多轴联动控制； 准备功能-包括移动、暂停、坐标设定、固定循环等功能； 插补功能-直线插补、圆弧插补、抛物线等； 辅助功能-主轴启停、冷却润滑通断、刀库的启停等； 补偿功能-刀具半径/刀具、反向间隙、螺距、温度等补偿功能。 PLC功能：控制面板、主轴停启与换向、刀具更换、冷却润滑 启停、工件夹紧与松开、工作台分度等开关量的控制。
自校正适应控制系统
4.3.3 工业机器人的编程技术
示教编程
示教阶段:拨动示教盒按钮或手握机器人手臂，使之按需要
姿势和路线进行工作，示教信息存储在记忆装置中。 工作再现:从记忆装置调用存储信息，再现示教阶段动作。 点位控制示教：逐一使每个轴达到需要编程点位置。 轮廓控制示教：握住示教臂，以要求速度通过所给路线。
基于PC微机和PMAC的CNC系统结构
数控系统的软件组成
开放式数控系统 开放性：满足CNC系统快速发展和用户自主开发需要
PC微机型开放式CNC系统形式：
•专用数控嵌入 PC 主板 是专用数控系统商提供的形式，
仅限于PC部分开放，其专用数控部分仍处于封闭状态。
•PC机+运动控制卡 提供底层数控接口，支持二次开发和
CNC数控系统组成原理
数控系统的硬件结构 •单CPU结构 通过总线使CPU与存储器和 各种接口相连接，集中控制、分时处理工 作方式。 •多CPU结构 多个CPU通过公用地址和数 据总线互连，各自完成功能，系统速度高 、处理能力强。 •PC微机CNC系统 具有微机丰富的软硬件 资源、友好的人机界面、拥有多媒体和网 络功能，是当前数控系统的发展方向。
4.2.3 数控加工编程技术
数控加工手工编程一般步骤
NC
零件图
工 艺 分 析
数 值 计 算
程 序 编 制
输 入 NC 程 序
首 件 试 切
修改
手工编制不足：效率低、复杂零件手工 编程困难，周期长，错误率高。
计算机辅助数控编程
பைடு நூலகம்
4.2.4 机床数控技术发展趋势
数控系统性能方面 •高速高精高效化 进给速度80-120m/min，加速度1-2g， 主轴dn=(1-3)*106，换刀小于1s；加工精度0.1µ m，甚至 0.01µ 。 m •柔性化 功能覆盖面大，便于不同用户的需求；物料 流和信息流自动动态调整。 •工艺复合化和多轴化 如FANUC15可控轴数和联动轴数 均达到24轴。 •实时智能化 配置编程专家系统、故障诊断专家系统 ，实现自适应控制和模糊控制。
4.1.2 制造自动化技术的发展及现状
•刚性自动化 设备--自动/半自动机床、组合机床、组合机床自动线； 对象--单一品种大批量生产自动化； 特点--生产效率高、加工品种单一。
•柔性自动化
设备--NC、CNC、FMC、FMS等。 对象--多品种小批量甚至单件生产自动化；
•综合自动化
经营管理、开发设计、加工装配、质量保证自动化，CIMS 、CE、LP、AM等。
特点：通过示教直接产生控制程序，无须手工编程，简单
方便，适用于大批量生产。 不足：轨迹精确度不高，需要存储容量大。
示教再现式控制系统工作原理
机器人示教臂
离线编程
HOLPSS离线编程与仿真系统总体结构框图
机器人编程语言
•动作级语言 每一个命令对应一个动作，语句格式为：
MOVE TO <destination>
半闭环伺服系统
松下交流伺服系统的总体接线图
1-交流伺服电机 2-伺服驱动器 3-控制系统 4-控制连接电缆 5-检测连接电缆 6-动力电缆 7-PLC电缆 8-PLC
交流伺服电机： •异步电动机 功率大、精度稍低、多用于主轴电机； •永磁同步电动机 精度要求高、价格贵，多用于容量 小的进给伺服电机。 交流伺服驱动器： •模拟式 工作速度快，系统频率宽，体积大、 器件多、不易调试； •数字式 控制方式改变仅需改变软件，柔性好， 结构紧凑，重复性好。 检测元件： 旋转变压器、脉冲编码器等。
工业机器人的分类--按系统功能分类 •专用机器人 以固定程序工作机器人，结构简单、无独 立控制系统、造价低廉，如自动换刀机械手。 •通用机器人 可完成多种作业，结构复杂，工作范围大 ，定位精度高，通用性强。 •示教再现式机器人 在示教操作后，能按示教的顺序、 位置、条件重现示教作业。 •智能机器人 具有视觉、听觉、触觉功能，通过比较和 识别,作出决策和规划，完成预定的动作。
体系结构的发展 •集成化 高度集成化芯片，提高数控系统集成度； •模块化 通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增 减，构成不同档次的数控系统； •网络化 可进行远程控制，在任何一台机床上对其它 机床进行编程、设定、操作、控制； •开放式闭环控制模式 易于将计算机智能技术、网络 技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、动态数据管 理、动态仿真等技术融于一体，构成制造过程闭环控制 体系。
扩展，有上下两级开放性，如PMAC运动控制器。
•纯PC软件型 尚未形成商品，代表数控系统发展方向。
4.2.2 机床伺服系统
组成：位置控制单元、速度控制单元、伺服电机、 检测反馈单元4部分组成。 分类： • 按检测系统分 开环系统、闭环系统、 半闭环系统、混合闭环系统。 •按有控制电机分 步进伺服、直流伺服、交流伺服。
第二节 机床数控技术
4.2.1 机床数控系统 4.2.2 机床伺服系统
4.2.3 数控加工编程技术
4.2.4 机床数控技术发展趋势
4.2.1 机床数控系统
数控技术的发展
硬件数控阶段NC(1952-1970) 第一代：电子管； 第二代：晶体管；
第三代：小规模集成电路；
计算机数控阶段CNC（1970-现在) 第四代：小型计算机； 第五代：微处理器； 第六代：PC微机(PCNC)
数控系统功能方面 •用户界面图形化 方便了用户，便于编程和图形模拟； •科学计算可视化 可视化技术可用于自动编程、参数自动 设定、刀具补偿和管理、加工过程仿真演示； •插补和补偿方式多样化 插补：直线、圆弧、椭圆、螺纹、NURBS、多项式插补； 补偿：反向间隙、垂直度、螺距、温度补偿等； •内置高性能PLC 可用梯形图或高级语言编程，具有在线调 试和在线帮助功能； •多媒体技术应用 在实时监控和故障诊断、生产过程监测 方面有重大应用价值。
第四章 制造自动化技术
4.1 4.2 4.3 4.4 制造自动化技术概述 机床数控技术 工业机器人 柔性制造技术
第一节 制造自动化技术概述
4.1.1 制造自动化技术内涵 4.1.2 制造自动化技术的发展及现状 4.1.3 制造自动化技术发展趋势
4.1.1 制造自动化技术内涵
自动化：自动去完成特定的作业。 制造自动化（狭义）：生产车间内产品机械加工和装 配检验过程的自动化； 制造自动化（广义）：包含产品设计、企业管理、加 工过程和质量控制等产品制造全过程综合集成自动化。 制造自动化意义：显著提高劳动生产率、提高产品质 量、降低制造成本、提高经济效益，改善劳动条件、提 高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相关技术的发 展、提高企业的市场竞争能力。
•运动速度 运动速度影响工作效率，与所提取的重力和 位置精度有关。 •位置精度 机器人定位精度一般在±0.02-5mm范围。
a)圆柱坐标机器人 b)球坐标机器人
c)关节机器人
机器人的工作空间
4.3.2 工业机器人的控制技术
工业机器人控制系统的组成框图
工业机器人控制系统的分类 •按控制回路：开环系统和闭环系统 •按控制硬件：机械控制、液压控制、顺序控制和计算机控制 •按自动化程度：顺序控制、程序控制、自适应控制、智能控 制 •按编程方式： 物理设置编程-由设置固定限位开关，实现启动/停机操作 示教编程-示教完成操作信息记忆，然后再现示教过程 离线编程-通过机器人语言进行编程控制 •按控制轨迹： 点位控制-不要求末端操作速度和运动轨迹，仅要求各坐标 精确控制 轮廓控制-没有插补器，按离散点坐标及速度完成轮廓控制
语句简单，易于编程；不能进行复杂计算，通信能力差， 代表性语言：VAL 。 •对象级语言 有与动作语言类似功能，能处理传感器信息 ；通信和数字运算功能强，代表性语言有AML、AUTOPASS。
•任务级语言 操作者直接下命令，不需要规定机器人每个
动作细节，自动推理规划，自动生成机器人的动作。
4.3.4 工业机器人发展回顾与展望
工业机器人的性能指标 •自由度 独立运动数，自由度数越高，完成的动作越复 杂，通用性越强，应用范围也越广。 •工作空间 机器人进行工作的空间范围。 •提取重力
微型机器人，提取重力 小型机器人，提取重力 中型机器人，提取重力 大型机器人，提取重力 重型机器人，提取重力 10N以下； 10-50N； 50-300N； 300-500N； 500N以上。
当前制造自动化技术研究领域和方向
• 集成技术和系统技术研究 • 自动化系统中人因作用的研究 • 数控单元系统的研究 • 制造过程的计划和调度研究