自动化制造系统
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。
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。
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。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种基于计算机技术和自动控制技术的生产方式，它通过将生产过程中的各个环节自动化，实现生产过程的高效、精确和可控。
自动化制造系统能够提高生产效率、降低生产成本，并且能够适应不同规模和复杂度的生产需求。
一、自动化制造系统的概述自动化制造系统是由一系列自动化设备、计算机控制系统和信息管理系统组成的集成化生产系统。
它通过自动化设备对生产过程进行控制和监控，实现生产过程的自动化和智能化。
自动化制造系统可以分为离散型和连续型两种类型，离散型适用于生产离散产品，连续型适用于生产连续流程产品。
二、自动化制造系统的关键技术1. 传感器技术：传感器是自动化制造系统获取生产过程中各种信息的重要手段，它能够将物理量转化为电信号，并将信号传输给计算机控制系统。
传感器技术的发展使得自动化制造系统能够实时获取生产过程中的各种参数，如温度、压力、速度等。
2. 控制系统技术：控制系统是自动化制造系统的核心部分，它通过对生产过程中各个环节进行控制，实现生产过程的自动化。
控制系统技术包括硬件和软件两个方面，硬件包括控制器、执行器等设备，软件包括控制算法、逻辑程序等。
3. 机器视觉技术：机器视觉技术是自动化制造系统中的重要应用技术，它通过摄像机和图像处理系统对产品进行检测和识别。
机器视觉技术能够实现对产品质量的自动检测和分类，提高生产过程的可靠性和稳定性。
4. 网络通信技术：网络通信技术是自动化制造系统中实现设备之间互联互通的重要手段，它能够实现设备之间的数据共享和信息传递。
网络通信技术的应用使得自动化制造系统能够实现分布式控制和远程监控。
三、自动化制造系统的优势和应用1. 提高生产效率：自动化制造系统能够实现生产过程的高速、高精度和高效率，大大提高了生产效率。
通过自动化设备的运行和计算机控制系统的优化，生产过程中的各个环节能够实现无人值守和连续运行，从而提高了生产效率。
2. 降低生产成本：自动化制造系统能够减少人工操作和能源消耗，降低生产成本。
自动化制造系统综合实践
摘要：随着科技的不断发展，自动化制造系统在制造业中的应用越来越广泛。
本文通过对自动化制造系统的概述，分析了其在我国制造业中的应用现状，并探讨了自动化制造系统的综合实践方法，旨在为我国制造业的转型升级提供参考。
一、引言自动化制造系统是利用计算机、通信、控制等技术，实现生产过程自动化的一种新型制造系统。
随着我国经济的快速发展，制造业在国民经济中的地位日益重要。
然而，传统制造业面临着生产效率低下、资源浪费、环境污染等问题。
为了解决这些问题，我国政府提出了“中国制造2025”战略，旨在通过自动化、智能化、绿色化等手段推动制造业转型升级。
本文将对自动化制造系统的综合实践进行探讨。
二、自动化制造系统概述1. 定义自动化制造系统是指利用计算机、通信、控制等技术，对生产过程进行自动化管理、监控和控制的系统。
它主要包括以下几部分：（1）自动化设备：如数控机床、机器人、自动化物流设备等。
（2）自动化控制系统：如PLC、DCS、SCADA等。
（3）计算机集成制造系统（CIMS）：实现生产过程的集成管理。
2. 类型根据自动化程度的不同，自动化制造系统可分为以下几种类型：（1）单机自动化：指单个设备实现自动化。
（2）生产线自动化：指多条生产线实现自动化。
（3）企业自动化：指整个企业实现自动化。
三、自动化制造系统在我国制造业中的应用现状1. 应用领域不断拓展目前，自动化制造系统在我国制造业中的应用领域已从传统的机械、汽车、电子等行业扩展到航空航天、生物医药、新材料等高技术领域。
2. 应用水平不断提高随着我国自动化技术的不断发展，自动化制造系统的应用水平不断提高。
例如，机器人、数控机床等设备的精度和效率显著提高，CIMS系统的应用范围不断扩大。
3. 应用效果显著自动化制造系统的应用为我国制造业带来了显著的经济效益。
据统计，自动化制造系统可以使生产效率提高30%以上，资源利用率提高20%以上。
四、自动化制造系统的综合实践方法1. 制定合理的自动化规划（1）明确企业发展战略：根据企业发展战略，确定自动化制造系统的应用目标。
自动化制造系统实训报告
一、前言随着科技的飞速发展，自动化制造系统在工业生产中的应用越来越广泛。
为了更好地了解自动化制造系统的原理和应用，我们参加了为期两周的实训课程。
通过这次实训，我们深入了解了自动化制造系统的基本原理、组成及运行过程，提高了动手能力和实际操作技能。
二、实训目的1. 理解自动化制造系统的基本概念、组成和运行原理；2. 掌握自动化制造系统的基本操作和调试方法；3. 培养团队协作能力和实际操作技能；4. 提高对自动化制造系统的认识和兴趣。
三、实训内容1. 自动化制造系统概述实训课程首先介绍了自动化制造系统的基本概念、发展历程和在我国的应用现状。
自动化制造系统是指在较少的人工直接或间接干预下，将原材料加工成零件或将零件组装成产品，在加工过程中实现管理过程和工艺过程自动化。
2. 自动化制造系统组成自动化制造系统主要由以下几部分组成：（1）加工系统：包括数控机床、加工中心等，完成工件的切削加工、排屑、清洗和测量等。
（2）工件支撑系统：包括工件输送、搬运以及存储功能的工件供给装置。
（3）刀具支撑系统：包括刀具的装配、输送、交换和存储装置以及刀具的预调和管理系统。
（4）控制与管理系统：对制造过程的监控、检测、协调与管理。
3. 自动化制造系统运行原理自动化制造系统通过计算机编程实现对加工过程的控制。
在加工过程中，计算机根据设定的程序自动控制机床的运动，完成工件的加工。
同时，通过传感器实时监测加工过程，确保加工精度。
4. 自动化制造系统实训操作实训过程中，我们学习了自动化制造系统的基本操作和调试方法。
具体内容包括：（1）数控机床的基本操作：包括机床的启动、停止、工件装夹、刀具更换等。
（2）加工中心的操作：包括工件的装夹、刀具更换、加工参数设置等。
（3）自动化生产线调试：包括生产线各环节的协调、传感器安装与调试、PLC编程等。
四、实训成果1. 掌握了自动化制造系统的基本原理和组成；2. 熟练掌握了数控机床、加工中心等设备的操作方法；3. 熟悉了自动化生产线的调试过程和PLC编程；4. 提高了团队协作能力和实际操作技能。
自动化制造系统实验报告
自动化制造系统实验报告引言概述：自动化制造系统是一种通过使用计算机控制和传感器技术，实现生产过程自动化的系统。
该实验报告旨在探讨自动化制造系统的原理、优势、应用以及面临的挑战。
本报告将分为五个部分进行详细阐述。
一、自动化制造系统的原理1.1 传感器技术：自动化制造系统依赖传感器技术实时监测生产过程中的各种参数，如温度、压力、速度等。
传感器将这些参数转化为电信号，并传输给计算机进行分析和控制。
1.2 控制系统：自动化制造系统采用计算机控制系统，通过对传感器获取的数据进行处理，实时调整生产设备的运行状态，以达到最佳生产效率和质量。
1.3 通信技术：自动化制造系统中的各个设备通过通信技术实现信息的传递和共享，从而实现设备之间的协同工作。
二、自动化制造系统的优势2.1 提高生产效率：自动化制造系统可以实现生产过程的高度自动化，减少人工干预，提高生产效率。
2.2 提高产品质量：自动化制造系统通过精确的控制和监测，能够减少生产过程中的误差，提高产品的一致性和质量。
2.3 降低成本：自动化制造系统能够减少人力成本、能源消耗和废品产生，从而降低生产成本。
三、自动化制造系统的应用3.1 汽车制造：自动化制造系统在汽车制造过程中广泛应用，能够实现自动焊接、喷涂、装配等工艺，提高生产效率和产品质量。
3.2 电子产品制造：自动化制造系统在电子产品制造中起到关键作用，能够实现自动化的印刷电路板组装、焊接、测试等工艺。
3.3 制药工业：自动化制造系统在制药工业中能够实现药品的自动配料、混合、包装等工艺，提高生产效率和质量。
四、自动化制造系统面临的挑战4.1 技术挑战：自动化制造系统需要依赖先进的技术，如人工智能、大数据分析等，因此面临技术更新换代的挑战。
4.2 人才挑战：自动化制造系统需要专业的技术人才进行维护和管理，因此面临人才短缺的挑战。
4.3 安全挑战：自动化制造系统中的设备和数据需要得到有效的保护，以防止恶意攻击和数据泄露，因此面临安全挑战。
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1 概述 2 数控机床 3 工件储运设备 4 工业机器人 5 检测与监控系统 6 辅助设备 思考题
1 概述
1.1 刚性自动化生产 1.刚性半自动化单机 除上、下料外，机床可以自动完成单个工艺过程的加 工循环，这样的机床称为刚性半自动化机床。 2.刚性自动化单机 它是在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上、 下料等辅助装置而形成的自动化机床。
AGV
图4 FMS控制系统实例
5.多层计算机控制系统 FMS的控制系统采用三级控制，分别是单元控制级、 工作站控制级、设备控制级。图4就是一个FMS 控制系统 实例，系统包括自动导向小车（AGV）、TH6350卧式加 工中心、XH714A立式加工中心和仓储设备等。 （1）设备控制级。 （2）工作站控制级。 （3）单元控制级。 图 5 是一种较典型的 FMS ，四台加工中心直线布置， 工件储运系统由托盘站2、托盘输送车4、工件装卸工位3 和布置在加工中心前面的托盘交换装置12等组成。
图2 柔性制造单元
图3所示是加工棱体零件的柔性制造单元。单元主 机是一台卧式加工中心，刀库容量为 70把，采用双机 械手换刀，配有8工位自动交换托盘库。托盘库为环形 转盘，托盘库台面支承在圆柱环形导轨上，由内侧的 环链拖动而回转，链轮由电机驱动。
图3 带托盘库的柔性制造单元
1.3柔性制造系统(FMS) 柔 性 制 造 系 统 （ FlexibleManufacturingSystem ） 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了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 和多层计算机控制系统等。 1.自动化加工设备 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。
11 3 1 13 1 4 5 2 12 10 1
1 —控制柜；2 —手工工位；3 —紧固机器人； 4 —装配机器人；5 —双臂机器人；6 —清洗站； 7 —仓库；8 —车削加工中心；9 —多坐标测量仪； 1 0—镗铣加工中心；1 1—刀具预调站； 1 2—装载机器人；1 3—装夹具机器人；1 4—装夹站； 1 5—AGV(自动导向小车)；1 6—控制区
图 7 为一加工箱体零件的柔性自动线示意图，它由 两台对面布置的数控铣床，四台两两对面布置的转塔式 换箱机床和一台循环式换箱机床组成。采用辊子传送带 输送工件。这条自动线看起来和刚性自动线没有什么区 别，但它具有一定的柔性。FML同时具有刚性自动线和 FMS的某些特征，在柔性上接近FMS，在生产率上接近 刚性自动线。
4. 辅助设备 FMS 可以根据生产需要配置辅助设备。辅助设备 一般包括自动清洗工作站,自动去毛刺设备,自动测量设 备,集中切屑运输系统和集中冷却润滑系统等。
单元控制器 RS-2 32 C 加工工作站 WSC1 RS-2 32 C 物流工作站 WSC2 I/O
RS-2 32 C RS-2 32 C RS-2 32 C RS-2 32 C DNC DNC DNC CNC CNC CNC AGV控制器 6M 6M 6M PC-B PC-B PC-B XH71 4 A TH6 35 0 TH6 35 0
3.刚性自动化生产线 刚性自动化生产线是多工位生产过程，用工件输 送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺 序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工 的复杂大系统。 图1所示为加工曲拐零件的刚性自动线总体布局图。 该自动线年生产曲拐零件 17000 件，毛坯是球墨铸铁 件。由于工件形状不规则，没有合适的输送基面，因 而采用了随行夹具安装定位，便于工件的输送。
1. FMC控制系统 FMC控制系统一般分为两级，分别是单元控制级和 设备控制级。 （1）设备控制级。 （2）单元控制级。
2. FMC的基本控制功能
FMC的基本控制功能包括： （1）单元中各加工设备的任务管理与调度。 （2）单元内物流设备的管理与调度。 （3）刀具系统的管理。图2所示为一以加工回转体 零件为主的柔性制造单元。
2.工件储运系统 FMS 工件储运系统由工件库、工件运输设备和更 换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘 （工件）缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运 输小车、机器人或机械手等;工件更换装置包括各种机 器人或机械手、托盘交换装置等。 3.刀具储运系统 FMS 的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和 交换机构等组成。
LAN
9 8 7 4
12 10 11
6
5 2
14 13 1 3
1 —数控车床； 2 —加工中心； 3 —装卸工位； 4 —龙门式机械手； 5 —机器人； 6 —加工中心控制器； 7 —车床数控装置 ； 8 —龙门式机械手控制器； 9 —小车控制器； 1 0—加工中心控制器； 1 1—机器人控制器；1 2—单元控制器； 1 3 、1 4—运输小车
图1 (a)正视图；(b)俯视图
该曲拐加工自动线由七台组合机床和一个装卸工 位组成。全线定位夹紧机构由一个泵站集中供油。工 件的输送采用步伐式输送带，输送带用钢丝绳牵引式 传动装置驱动。 1.2 柔性制造单元(FMC) 柔性制造单元（ FlexibleManufacturingCell ）由 单台数控机床、加工中心、工件自动输送及更换系统 等组成。
1 9 8
7
1 16 15 6 14
图6 具有装配功能的柔性制造系统
柔性制造线的主要优点是：具有刚性自动线的绝 大部分优点；当批量不很大时，生产成本比刚性自动 线低得多；当品种改变时，系统所需的调整时间又比 刚性自动线少得多，但建立系统的总费用却比刚性自 动线高得多。 1. 自动化加工设备; 2. 工件输送系统; 3. 刀具;
图5 柔性制造系统的组成
图6所示是一个具有装配功能的柔性制造系统。柔 性制造系统的主要特点有：柔性高，适应多品种中、 小批量生产；系统内的机床工艺能力上是相互补充和 相互替代的；可混流加工不同的零件；系统局部调整 或维修不中断整个系统的运作；多层计算机控制，可 以和上层计算机联网；可进行三班无人干预生产。 1.4柔性制造线(FML) 柔性制造线（FlexibleManufacturingLine ）由自 动化加工设备、工件输送系统和控制系统等组成。