自动化制造系统刀具自动化
自动化制造系统
第一章1制造：人类按照市场的需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质和工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终产品并投放市场的全过程。
2系统的性质：①目的性②整体性③集成性④层次性⑤相关性⑥环境适应性3自动化制造系统定义：由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性、一定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。
4自动化制造系统的五个典型组成部分：①具有一定技术水平和决策能力的人②一定范围的被加工对象③信息流及其控制系统④能量流及其控制系统⑤物料流及物料处理系统5自动化制造系统的功能组成：（毛坯制备，储运过程，机械加工，装配过程，辅助过程，质量控制，系统控制，热处理）自动化子系统6自动化制造系统的分类：刚性自动化系统及设备（刚性半自动化单机，刚性自动化单机，刚性自动线，刚性综合自动化系统），柔性自动化系统及设备（数控机床NC，加工中心MC，混合成组制造单元，分布式数控系统DNC，柔性制造单元FMC，柔性制造线FML，柔性制造系统FMS，计算机集成制造系统CIMS）7自动化制造系统的评价指标：①生产率②产品质量③经济性④寿命周期可靠性⑤柔性制造⑥可持续发展性第二章1 人机一体化的定义：就是人与具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成的一个完整系统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器共同决策、共同作业，从而突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧格局，形成新一代人机有机结合的适度自动化制造系统。
2人机一体化的总体结构在人机一体化制造系统定义下的自动化制造系统应该在三个层面上实现一体化，即感知和信息交互层面、控制层面和执行层面，这三个层面的有机结合，就构成了人机一体化制造系统的总体结构3 人机一体化设计的主要步骤：①定义系统目标和作业要求②系统定义③系统设计④人机界面设计⑤作业辅助设计⑥系统检验和评估4人机功能分配：定义：人机功能分配确定了某些功能由人或机器还是由他们相互协作完成的，确定了人机界面的具体位置及人与机器各自的功能职责和配合协作要求。
自动化制造系统简介
5.柔性装配线 柔性装配线（flexible assembly line，简称为FAL）通常由装配站、物料
多层计算 机控制 系统
组成FMS的自 动化加工设备 有数控机床、 加工中心、车 削中心等，也 可能是柔性制 造单元。
FMS的工件储 运系统由工件 库、工件运输 设备和工件更 换装置等组成。
FMS的刀具储运 系统由刀具库、 刀具输送装置和 刀具交换装置等 组成。
FMS的多层计算 机控制系统采用 多层计算机控制 单元层、工作站 层和设备层。
15—AGV(自动导引小车)； 16—控制区
可进行第三班无人干预生产。
柔性高，适应多品种中、小批量生产。
多层计算机控制， 可以和上层计算机 联网。
柔性制造系 统的主要特点
柔性制造系统内的机床 在工艺能力上是相互补 充和相互替代的。
系统局部调整或维修不中断整 个系统的运作。
可混流加工不同的零件。
3.柔性制造单元 柔性制造单元FMC 由1～3台数控机床或加工中心，工件自
用可编程控制器。
2.柔性制造系统 柔性是指生产组织形式和自动化制造设备对加工任务(工件)
的适应性。柔性制造系统FMS是在加工自动化的基础上实现物料 流和信息流的自动化。其基本组成部分有自动化加工设备、工件 储运系统、刀具储运系统、多层计算机控制系统等。
自动化加 工设备
工件储运 系统
刀具储运 系统
加工多面体零件的柔性制造单元 1—刀具库； 2—换刀机械手； 3—托盘库； 4—装卸
工位； 5—托盘交换机构
4.柔性制造线 柔性线制造FML由自动化加工设备、工件输送系统和刀具等组成。
自动化加工设备
组成FML的自动化加工 设备包括数控机床、可 换主轴箱机床。可换主 轴箱机床是介于加工中 心和组合机床之间的一 种中间机型。其周围有 主轴箱库，可根据加工 工件的需要来更换主轴 箱。
《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
自动化制造系统
第一章一．制造的定义？制造是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借用手工或可以利用的客观物质和工具，采用有效地方法，将原材料转化为最终物质产品并投向市场的全过程。
二．系统的性质？1.目的性2.整体性3集成性4.层次性5.相关性6环境适应性三．自动化制造系统的定义？自动化制造系统(AMS)是由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性、一定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。
四．自动化制造系统的组成部分？1、具有一定技术水平和决策能力的人2、一定范围的被加工对象3、信息流及其控制系统4、能量流及其控制系统5物料流级物料处理系统五．自动化制造系统的功能组成（P6）六．自动化制造系统的分类？刚性自动化设备及系统：1刚性半自动化单机2刚性自动化单机3刚性自动线4刚性综合自动化系统柔性自动化设备及系统：5一般数控机床6加工中心7混合成组制造单元8分布式数控系统9柔性制造单元10柔性制造系统11柔性制造线12计算机集成制造系统七．加工中心（填空）加工中心是在一般数控机床的基础上增加刀库、自动换刀装置甚至零件更换装置而形成的一类更复杂、但用途更广、效率更高的数控机床。
由于具有刀库和自动换刀装置，就可以在一台机床上完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工。
因此，加工中心具有工序集中、可以有效缩短调整时间和搬运时间，减少在制品库存，加工质量高等优点。
加工中心常用于零件比较复杂，需要多工序加工，且生产批量中等的场合。
根据所处理的对象不同，加工中心又可分为铣削加工中心和车削加工中心。
八．柔性制造系统的组成部分（填空）两台以上的数控加工设备、一个自动化的物流及刀具储运系统、若干台辅助设备和一个由多级计算机组成的控制和管理系统九．自动化制造系统的评价指标？1生产率2产品质量3经济性4寿命周期可靠性5柔性制造6可持续发展性第二章一．人机一体化制造系统的定义？所谓人机一体化制造系统，就是人与具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成一个完整系统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器共同决策共同作业，从而突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧格局，形成新一代人机有机组合的自动化制造系统。
制造系统的自动化与智能化技术
制造系统的自动化与智能化技术一、制造系统的自动化技术自动化技术是制造业发展的重要动力之一，其主要是通过电子技术、计算机技术、机械技术等多种技术手段，对制造过程的不同环节进行控制，实现制造流程的自动化，从而提高制造效率和产品质量。
1.1数控技术数控技术是自动化技术的重要组成部分。
数控技术是一种针对数控设备而进行的编程、调试和操作技术，它很好地解决了传统加工方式的精度、质量、效率等问题。
数控机床具有一定程度的人工智能，不仅能够自动完成零件的加工作业，而且还能够自动调整加工参数，根据所加工的零部件的材料、硬度、尺寸等不同特点，自动控制刀具刀头的选取、切削速度等参数，从而达到最优的加工效果。
1.2机器视觉技术机器视觉技术是用计算机对图像进行处理和分析的一种技术，它是一种以摄像机为核心的系统，将视觉信息自动化地转化为数字信息进行处理，依靠图像处理算法，对数字化信息进行分析，以实现自动识别、自动定位、自动测量、自动计数等功能。
机器视觉技术对于制造业来说，可以广泛地应用到自动化检测、自动化组装、自动化物料管理等领域中，与其他自动化技术并用，可以实现更高效、更准确、更经济的制造流程。
1.3PLC技术PLC技术是现代制造业常用的一种自动化控制技术。
PLC （Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器，它由中央处理器、输入与输出端子、存储器、电源等部分构成，可以实现对各种机电设备的控制。
PLC技术解决了传统控制方式中需要进行大量的工艺设计和电路设计的问题，可以通过编程实现对生产线上设备的自动化控制，从而提高效率、降低成本。
二、制造系统的智能化技术制造系统的智能化技术是制造业发展的未来趋势。
它主要是依靠计算机技术、数据分析技术、人工智能等技术手段，对制造过程中的数据进行分析、处理和优化，实现生产过程的自主管理和智能化决策，从而实现产品的个性化、高效率、高质量、低成本。
2.1物联网技术物联网技术是制造系统智能化的关键技术之一。
自动化制造系统复习题(有答案)讲课教案
《自动化制造系统》复习题一、名词解释1.系统由相互联系、相互作用和相互制约的各个要素组成且具有一定功能的整体。
2.自适应控制系统本身能够随着环境条件或结构的不可预计的变化，自行调整或修改系统参量的控制系统。
3.顺序控制按照预先设定好的顺序使控制动作逐次进行的控制。
4.VR技术是一种最有效模仿人在自然环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。
5.FMS在计算机统一控制下，有自动装卸与运输系统将若干台数控机床或加工中心连接起来构成的一种适合多品种，中小批量生产的先进制造系统。
6.物流系统对工件、工具和配套装置及材料进行移动与存储的系统，主要完成物料的存储、输送、装卸、管理等功能。
7.产品柔性系统能经济而迅速地转向生产新产品的能力，及转产能力。
8.自学习控制系统如果计算机能够不断地根据受控对象运行结果积累经验，自行改变和完善控制规律，使控制效果愈来愈好，这样的控制系统即为自学习控制系统。
9. AGV一种有蓄电池驱动，装有非接触导向装置，在计算机控制下，自动完成运输任务的物料运载工具。
10.在线检测指在设备运行、生产不停顿的情况下，对设备和加工过程运行状态的信息数据进行采集的方式11. 自动化制造系统在较少人工直接或间接干预下，将原材料加工成零件并组装成产品，在加工过程和装配过程中实现工艺过程自动化。
12.程序控制如果计算机控制系统是按照预先编制的固定程序进行自动控制，则这种控制称之为程序控制。
13.制造过程检测自动化利用各种自动化检测装置，自动检测被测量对象的有关参数，不断提供各种有价值的信息和数据。
14.闭环控制系统的输出信号对系统的控制作用具有直接影响的控制方式15.结构工艺性指产品和零件在保证使用的前提下，力求能够采用生产率高，劳动量小，材料消耗少和生产成本低的方法制造处理。
二、单项选择题1.FMS中，完成制造任务的执行系统为( A )。
A.加工系统B.物流系统C.控制系统D.管理系统2.以小型旋转体零件为加工对象自动线，常采用的工件输送装置为( C )。
自动化制造系统 4分系统设计
第四章 自动化制造系统各分系统的设计
第四章 自动化制造系统各分系统的设计
柔性自动化制造系统的分系统组成： (1) 加工系统 (2) 工件储运系统 (3) 刀具准备及储运系统 (4) 控制系统 (5) 检测与监控系统
第四章 自动化制造系统各分系统的设计
一. 加工设备的选择
1. 自动化制造系统对加工设备的要求
无径引导自主导向方式中，地图导向方式是指在无轨小车的计 算机中预存距离表(地图)，通过与测距法所得的方位信息比较， 小车自动算出从某一参考点出发到目的点的行驶方向。这种引导 方式非常灵活，但精度低。惯性导向方式是指在无轨小车中装设 陀螺仪，用陀螺仪所测得的小车加速度值来修正行驶方向。无径 引导地面援助方式利用超声波、激光、无线电遥控等方式，依靠 地面预设的参考点或通过地面指挥来修正小车的路径。
单向 运行 直线 运行
网线 运行
双向 运行
第四章 自动化制造系统各分系统的设计
（2）工件输送设备的选择 常见的工件输送设备及其适用范围和特点
第四章 自动化制造系统各分系统的设计
1) 输送带
输送带具有连续输送的功能，输送量大，但它的输送线路固定 不易改变，因此它适合于生产拍量较大的工件输送。
输送带的结构形式有：辊道输送机和步伐输送机。
• 扩展性：能方便地根据系统规模扩大输送范围和输送量。
• 灵活性：接受系统的指令，根据实际加工情况完成不同路径、
不同节拍、不同数量的输送工作。 • 可靠性：平均无故障时间长，定位精度高，定位速度快。
第四章 自动化制造系统各分系统的设计
1. 工件输送系统 （1）输送系统形式的选择
在自动化制造系统中，工件的输送形式主要有: 直线设计
浅析数控刀具信息的智能化
通过这 种基础的计算机语言能够 比较稳定 的实
现计 算机间的通信 。在应用 ＶＣ编程 时也考虑 到刀具 本身的一些辅助信息 ，如刀具材料 、生 产 日期、货号 等，在 ＶＣ的界面上都有所体现 ， 但是 ＶＣ的文本式编程对于许多 工业控 制应用 并不方 便，所 要调 试的步骤也 比较繁琐 ，所 以 在控 制类应用上也采取了其他的方式来解决 。 当前应用较 多的是 Ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ这种工业控制类软 件 ，它 是图形 化编程 并且软件附带许多工业用
３ 软 件 的 开 发 与 应 用
作为数控技术 的一个重要环节 ，实现其信 息智 能化传输有着对智能化制造体现重要的意义。
有 了 良好 的硬 件环 境就 需要 一定 的软件 套智能化传输设备 ，在此基 础上 针对 刀具 耐用
支持 ，可 以通过几种不 同的软件最 终达 到本文 度做 出～个计算模 型，并且通过软 件的编写，
以建立一套刀具 自动化系统是非常有必要 的。
形成一个刀具 自动化系统分为硬件设备 管理和
２ 数 控 机 床 网 络 化
哈尔滨量 具刃具集团在这方面也有过前 瞻性研
究 ，也 参与过国家重大专项课题的研究并取得 了一定成 果，今后也是着重 向着这种智能化 、 科 技化 制造发展 这种制造手段分为几个部分 实施 ，机 床联 网部分 、射频信息传输部分和计 算机处理 部分 ，三者既可分开各 自应用也可共 同结合 ， 这也体现 了这种技术终将趋于成熟化 。
市场上 许多类似的应用都需要互相依托 ，互相 载体 ，而这种技术手段正好避免互相 依赖 的缺 点 ，使得各项应用都 能独立 完成加工任务 ，增
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一、有无刀具识别 工作人员将准备好的刀具放在进出站的托架上，刀 具流系统的输送装置会自动将刀具取走送入指定的刀具 库，还会自动将系统中需要处理的刀具放到进出站的托 架上。 因此，在刀具进出站里的托架有无刀具，要能 够由系统自动识别。
在制造系统上方的空中设置高架轨道，一个换刀机械 手挂在上面，可沿轨道运送刀具。
机械手从刀具进出站抓住一把刀具，在高架轨道上行 走，将刀具送到指定的机床刀库或中央刀库，并且自动将 刀具装入刀库，然后从刀库拿下一把需要送出系统的刀 具，再送到进出站。
自动化制造系统刀具自动化
从系统中送出的刀具放在托架上时，指示灯也会显 示红灯，要求操作人员将刀具拿到刀具室进行处理。
刀具进出站的信号控制： 刀具进出站的信号由刀具计算机控制，内容包括刀 具识别、红绿灯控制和刀具条形码信息管理。
刀具进出站信号控制图
自动化制造系统刀具自动化
第三节 刀具自动输送装置
刀具从刀具进出站进入自动运行的系统后，由刀具 输送装置将刀具送到各机床的刀具库中，或者送入中央刀 库。
对于用过的刀具，则需要进行刀片转位或更换刀片。
(2) 切削刀具与标准刀柄的组装
加工中心要实现自动换刀，需使用统一的标准刀 柄，标准刀柄与主轴的连接部分为标准结构，因此需要 将装配好的刀具与标准刀柄进行组装。
自动化制造系统刀具自动化
自动化制造系统刀具自动化
自动化制造系统刀具自动化
2)、刀具的预调
自动化制造系统刀具自动化
过去的刀具编码采用在刀柄上安装编码环，使刀柄 结构复杂，而且编码数据不能太多。随着条形码技术 的应用，使复杂的刀具编码得以实现。
❖接触式编码刀柄
自动化制造系统刀具自动化
刀具识别的条形码技术，是将刀具编码转换成条形码， 条码可在组装刀具时现场打印，然后粘贴在刀柄上，再由 条码阅读机扫描，直接将信息输入计算机。当刀柄再用于 组装新刀时，将原条码撕下，换上新条码即可。
(1)刀具识别的条形码技术： 加工中心的自动选刀方式有顺序选刀、刀具编码方式和 刀座编码方式。 对于带有中央刀具库的刀具流系统，由于刀具不仅是在 机床的刀库上进行换刀加工，而且有机床刀库与中央刀库 之间的交换，刀具是靠输送设备自动装入刀座。因此，使 用刀具编码方式更容易对刀具进行识别和管理，刀具有了 自己的编码，不论在哪里都能找到，不易出错。
此外，刀具进入系统前要进行预调。实际上，刀具室 的工作是按刀具清单准备刀具，并将准备好的刀具放在刀 具进出站。
自动化制造系统刀具自动化
1)、刀具的组装
刀具组装包括机夹刀片与刀杆的装配，以及刀具与 标准刀柄的组装。
自动化制造系统刀具自动化
自动化制造系统刀具自动化
拉钉
刀柄
连接器
刀具
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组装好的刀具还需要进行调整工作，将刀具放在刀具 预调仪上，按刀具清单列出的参数进行调整。需要调整的 参数有：刀具几何参数，刀具角度，刀具尺寸和直径等等。 另外，还需要测量出刀具的补偿值。
3)、刀具的编码和识别
自动化制造系统刀具自动化
刀具与工件一样，在自动运行的系统中也需要识别， 但刀具所需要识别的内容比工件要多，其编码系统比工件 编码更为复杂。
刀具的自动输送装置主要有： 刀具输送小车、高架机械手、刀具搬运机器人
自动化制造系统刀具自动化
一、刀具输送小车 输送小车上带有刀具托架，可以同时输送多把刀具，
它在刀具进出站靠托架交换来装卸刀具，在进出站将车上 的托架卸下，再装上带有系统所需刀具的托架。 小车到达机床后，利用机床上的换刀机械手，将小车上的
刀具与机床刀库的刀具进行交换。小车到达中央 刀库，利用刀库的换刀机床械手，将小车上的刀具与刀库 的刀具进行交换。
送刀小车可以装载一组刀具，进行成批换刀，但它 向机床上送刀时，刀具的交换需要占用机床的加工时间， 这种送刀方式适用于加工准备时机床停机状态的成组换刀。
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二、高架机械手
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刀具进出站的托架上设有接近开关或光电开关，采 用开关信号发令或光电信号输出，对刀座上有无刀具进 行识别。
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二、刀具进出识别 使用红绿灯指示来进行刀具进出的识别，需要进入
系统的刀具用绿灯显示，需要拿出系统的刀具用红灯显 示。
在刀具准备好时，首先用条形码阅读器向控制系统输 入刀具信息，然后将刀具放在进出站托架上，当系统判 断这把刀具合格，可以进入系统，托架指示灯显示绿灯； 如果系统认为此刀具有问题，则显示红灯。
自动化制造系统刀具自 动化刀具是金属切削加工中不可缺少的工具之一，无论是 普通机床，还是先进的数控机床、加工中心机床以及柔性 制造系统，都必须通过刀具才能完成切削加工。
所谓刀具自动化，就是加工设备在切削过程中自动完 成选刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。
自动化制造系统刀具自动化
(1)机夹刀片与刀杆的装配和组装
加工中心和数控机床大量使用的是可转位机夹刀 具，在刀具室，工作人员要根据刀具清单的要求，选定 所需要的刀杆和刀片类型，刀片装配到相应的刀杆上。
有些刀具还需要与中间接杆相连接，用来转换刀柄 与刀具相连接的部分结构，（例如莫氏锥孔、弹簧夹头 等），根据需要正确选用和安装。
第一节 自动化刀具的内容
一、自动化刀具的组成 自动化刀具由刀具组装预调站、刀具进出站、刀具输
送装置和刀具库组成。
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1、刀具室
刀具室工作包括刀具组装和刀具预调，这些工作主要 由人来完成，负责对用过的刀具进行重磨，对废弃的刀具 进行处理，对新刀具进行刀具与刀柄组装、编码和登记 （向计算机输入信息）。
刀具的编码系统采用分类编码的方式反映出刀具的特 征信息，分类编码的结构为：
[ 代码（表述刀具的标准结构类型） + 特性表（列出 刀具的特殊参数)]
例如，切削刀具的代码为8位，数字前6位反应刀具的 特性，后2位为指针数，指向特性表中的某一行，这一行 里规定了该刀具的其余参数。
自动化制造系统刀具自动化
第二节 刀具的进出站