第10章 制造系统的设计自动化讲解
自动化制造系统__绪论
优点： 1、系统自动化程度高，可以减少机床操作人员。 2、由于配有质量检测和反馈控制装置，零件的加工质 量很高。 3、工序集中，可以有效减少生产面积。 4、与立体仓库相配合，可以实现24小时连续工作。 5、由于集中作业，可以减少加工时间。 6、易于和计算机管理信息系统、技术信息系统和质量 信息系统结合形成更高级的自动化制造系统。 缺点： 1、 系统投资大，投资回收期长。 2 、系统结构复杂，对操作人员的要求很高。 3 、系统结构复杂使得系统的可靠性较差。 适用于品种变化不大，批量在200～2,500件的中 等批量生产。
（7） 混合成组制造单元
成组制造单元是采用成组技术原理布置加工设备， 包括成组单机、成组单元和成组流水线。在成组制造单 元中，数控设备与普通加工设备并存，各自发挥其最大 的作用。 （8） 柔性制造系统（FMS）
由四部分组成：两台以上的数控加工设备、一个自 动化的物料及刀具储运系统、若干台辅助设备（如清洗 机、测量机、排屑装置、冷却润滑装置等）和一个由多 级计算机组成的控制和管理系统。FMS内有两类不同性 质的运动，一类是系统的信息流；一类是系统的物料流， 物料流受信息流的控制。
2、生产过程概述 1)、广义的生产过程
•
信息流
物流
2)、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
二 自动化制造系统的定义、组成及类型
七 自动化制造发展趋势
1、高度智能集成化 2、人机结合的适度自动化 3、强调系统的柔性和敏捷性 4、功能的扩展性 5、小型化 6、简单化 7、环保化
自动化制造系统
第一章：概论制造规模分类：大规模制造、大批量制造和多种小批量制造。
自动化制造的定义：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。
自动化制造系统具有五个典型组成部分：(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)信息流及控制系统；(4)能量流及控制系统；(5)物料流及物料处理系统。
自动化制造系统的寿命周期：设计、制造、安装、调试、验收、应用、维护、报废及回收处理这些过程的集合称为自动化制造系统的寿命周期。
自动化制造的意义：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才组成的一个有机整体。
自动化制造系统五个典型组成部分：(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。
自动化制造系统的寿命周期：通常将系统的设计、制造、安装、调试、验收、应用、维护、报废及回收处理这些过程的集合称为自动化制造系统的寿命周期。
自动化制造的意义体现在哪些方面：(1)提高生产率。
(2)缩短生产周期。
(3)提高产品质量。
(4)提高经济效益。
(5)降低劳动强度。
(6)有利于产品更新。
(7)提高劳动者的素质。
(8)带动相关技术的发展。
(9)体现一个国家的科技水平。
自动化制造系统的六个评价指标(六要素)：(1)生产率。
(2)产品质量。
(3)经济性。
(4)寿命周期与可靠性。
(5)制造柔性。
(6)可持续发展。
人在自动化制造系统中起到的作用：(1)监视系统的运行状态。
(2)随时排除系统的复杂故隙。
(3)完成机器无法完成的复杂工作。
(4)完成机器不能经济性完成的工作。
(5)在系统控制和调度中起主导作用。
(6)随时调整系统的运行参数。
第二章：自动化制造系统的人机一体化设计与评价人机一体化的定义: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。
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。
自动化制造系统课程设计
自动化制造系统课程设计一、课程设计背景自动化制造技术是现代工业生产的重要技术之一，具有显著的经济效益和社会效益。
为了培养适应工业发展需要的人才，各高校纷纷开设了自动化制造系统的课程。
本次课程设计是在学习了自动化制造系统相关理论后，将所学理论转化为实际应用的一次实践性课程。
二、课程设计目的1.掌握自动化制造系统的基本原理和技术。
2.熟悉自动化控制系统和生产过程中的各种自动化设备的特性和应用。
3.培养学生工程设计能力和实践能力。
三、课程设计任务1.设计一条包括物料处理、加工、运输、质检等环节的自动化生产线。
2.采用自动化控制技术，对生产线进行控制和监控。
3.根据不同的生产需求，调整和优化生产线参数，实现自动生产过程的优化。
四、课程设计流程第一阶段：确定生产线的加工工序和工艺参数1.根据加工工序和工艺要求，确定生产线的加工工序和通路。
2.每个加工工序的工艺参数需要与自动化设备匹配，确定各自动化设备的规格和数量。
3.每个自动化设备需要选择合适的控制器，并编写控制程序。
第二阶段：搭建自动化生产线1.按照确定的加工工序和通路，放置自动化设备。
2.将各个自动化设备进行连通，组成一条自动化生产线。
3.关联、校正、试运行生产线中各种自动化设备。
第三阶段：采集生产过程中的数据1.采集自动化生产线中各种设备的数据，包括控制器的输出、传感器的反馈、设备运行时状态信息等。
2.对采集到的数据进行可视化和汇总，以便在后续调优过程中参考分析。
第四阶段：优化自动化生产线1.根据采集到的数据，分析生产线运行中的缺陷和不足，寻找改进的空间。
2.调整和优化自动化生产线的参数，包括各自动化设备的运行速度、工艺参数、操作流程等。
3.对优化方案进行实验和测试，并进行结果评估。
五、课程设计要求1.本次课程设计可以采用软件仿真的方式完成，也可以通过实物进行搭建和调试。
2.课程设计成果需要进行口头汇报和书面报告，包括设计方案、优化结果和实际效果等。
自动化制造系统
自动化制造系统随着科技的飞速发展，自动化制造系统已经成为现代生产过程中不可或缺的一部分。
自动化制造系统通过集成先进的机器设备和信息技术，优化了制造过程，提高了生产效率，降低了生产成本，且能够在高精度、高强度、高危险性的环境中工作。
一、自动化制造系统的演变自动化制造系统的发展经历了几个阶段。
最初的自动化制造系统主要是数控机床和加工中心，这些设备可以在计算机程序的指导下，自动完成加工和制造任务。
随着技术的发展，自动化制造系统开始集成更多的设备和信息技术，如机器人、传感器、自动化仓库等，形成了更加完整的自动化生产线。
二、自动化制造系统的优势自动化制造系统的优势在于其高效性、精确性和可持续性。
自动化制造系统可以在连续24小时不间断地工作，大大提高了生产效率。
自动化制造系统可以通过精确的控制系统和传感器，实现高精度的加工和组装，提高了产品的质量和一致性。
自动化制造系统可以减少人工操作，降低人为因素对产品质量的影响，同时也降低了环境污染和资源浪费。
三、自动化制造系统的未来趋势未来，自动化制造系统将朝着更加智能化、网络化和绿色化的方向发展。
随着人工智能和机器学习技术的发展，自动化制造系统将能够通过自我学习和自我优化，进一步提高生产效率和产品质量。
随着物联网技术的发展，自动化制造系统将能够实现设备之间的实时通信和协作，形成更加智能的生产网络。
随着环保意识的提高，自动化制造系统将更加注重资源的循环利用和环境的保护，实现绿色生产。
四、结论自动化制造系统是现代制造业的重要组成部分，其高效性、精确性和可持续性为现代制造业的发展提供了强大的支持。
未来，随着技术的进步和发展，自动化制造系统将进一步智能化、网络化和绿色化，为制造业的发展带来更大的潜力。
自动化制造系统—刀具自动化标题：自动化制造系统 -刀具自动化随着科技的飞速发展，自动化制造系统已经成为现代生产过程中不可或缺的一部分。
在这个过程中，刀具自动化是实现高效、高质量生产的关键因素之一。
《自动化讲解》课件
提高会议效率： 通过自动化讲解 PPT课件，可以 快速、准确地传 达会议内容，提 高会议效率。
增强展览效果： 在展览中，自动 化讲解PPT课件 可以生动、形象 地展示展览内容， 吸引观众注意力， 增强展览效果。
节省人力成本： 自动化讲解PPT 课件可以替代人 工讲解，节省人 力成本。
提高观众参与度： 自动化讲解PPT 课件可以提供互 动功能，让观众 参与其中，提高 观众参与度。
随着科技的发展，PPT课件逐 渐向个性化和定制化方向发展
智能化的PPT课件可以根据用 户的喜好和需求，自动生成个
性化的内容
定制化的PPT课件可以更好地 满足用户的需求，提高用户的
满意度和体验感
跨平台：PPT课件可以在多个操作 系统和平台上运行，如Windows、 Mac、Linux等
云服务：PPT课件可以通过云服务 进行存储和共享，方便用户随时随 地访问和编辑
增强互动性：通过互动 功能，增加师生之间的 互动，提高学生的学习 积极性和参与度。
方便复习：学生可 以通过课件进行课 后复习，提高学习 效果。
提高教学质量：通过 课件的演示，教师可 以更好地展示教学内 容，提高教学质量。
优点：直观、生动、易于理解，可以展示丰富的内容，如文字、图片、视频等。 缺点：制作过程复杂，需要花费大量时间和精力，需要一定的技术水平。 优点：可以重复使用，便于修改和更新，可以方便地分享给他人。 缺点：需要一定的硬件和软件支持，如电脑、投影仪等，需要一定的操作技能。
,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PPT课件是一种多媒体教学工具，用于辅助教师进行教学活动。
PPT课件可以包含文字、图片、音频、视频等多种元素，使教学内容更加丰富、生动。
自动化制造系统概论
自动化制造系统概论一、制造及制造业制造（Manufacturing）是人类按照市场需求。
运用主管掌握的知识技能，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，将原有材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。
因此，制造不是指单纯的加工或装配过程，而是包括市场调研和预测、产品设计、材料和工艺设计、生产准备、物料管理、加工装配、质量保证、生产过程和生产现场管理、市场营销、销售前后服务以及报废后的回收处理等产品寿命循环周期内一系列相互联系活动。
在这里，我们所定义的是制造的广义概念，与传统的狭义制造概念不同，或者往往只包括生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
制造业是所有与制造业有关的企业机构的总称。
制造业是国民经济的支柱产业，它一方面创造价值、物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。
在工业化国家中，约有1/4的人口从事各种形式的制造活动，在非制造业部门中，约有半数人的工作性质与制造业密切相关。
纵观世界各国，如果一个国家的制造业发达，它的经济必然强大。
大多数国家和地区的经济飞腾，制造业功不可没。
二、系统系统（system）是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个分割的整体。
虽然一个系统可以进一步划分成一些更小的分系统，而且这些分系统也可以单独存在并对外呈现一定的特性，但这些分系统都不具备原有系统的整体性质。
另外，这些分系统的简单叠加也不能构成原来的系统，而仅仅是一个分系统间的简单集合。
一般的系统都具有下述性质：（1）目的性任何一个物理或组织系统都具有一定的目的。
例如，制造系统的目的是将制造资源有效地转变成有用的产品。
为了实现系统的目的，系统必须具有处理、控制、调节和管理的功能。
（2）整体性系统是由两个或两个以上可以相互区别的要素，按照系统所应具有的综合整体性构成的。
系统的整体性说明，具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系是根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中，对外呈现整体特性。
自动化制造系统的总体设计
特点
高度集成化、智能化、柔性化、 高效率、高质量、低成本等。
发展历程及现状
发展历程
经历了机械化、电气化、自动化等阶 段，目前正向数字化、网络化、智能 化方向发展。
现状
自动化制造系统已广泛应用于汽车、 电子、航空航天等制造业领域，成为 提高生产效率和产品质量的重要手段 。
03
总体设计原则与策略
设计原则
模块化设计
将系统划分为独立的功能模块，便于开发、 调试、维护和升级。
可扩展性
设计时应考虑未来技术升级和产能扩展的需 求，降低系统更新的成本。
开放性
采用开放的标准和接口，确保系统能与其他 设备和软件无缝集成。
高可靠性
确保系统能在恶劣环境下长时间稳定运行， 减少故障停机时间。
监控层
对整个系统的运行状态进行实时 监控，提供故障预警、故障诊断
、远程维护等功能。
模块化设计思路
功能模块化
01
将系统划分为若干个功能模块，每个模块实现特定的功能，模
块之间通过标准接口进行通信和协作。
结构模块化
02
采用标准化的硬件结构和软件框架，方便模块的添加、替换和
升级。
参数模块化
03
对系统中的关键参数进行模块化设计，实现参数的灵活配置和
关键技术选择
先进制造技术
如3D打印、激光切割等，提高制造精度和效率。
工业机器人技术
采用高精度、高速度的工业机器人，实现生产线的自动化和柔性化。
物联网技术
通过物联网技术实现设备间的互联互通，实现生产过程的可视化、可 控制和可优化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3. 工程绘图
产品设计的结果往往是机械图的形式， CAD/CAM系统中的某些中间结果也是通过图形 表达的。
CAD/CAM系统一方面应具备从几何造型的 三维图形直接向二维图形转换的功能，另一方 面还需有处理二维图形的能力，包括基本图元 的生成、标注尺寸、图形的编辑（比例变换、 平移、图形复制、图形删除等）以及显示控制 、附加技术条件等功能，保证生成满足生产实 际要求、符合国家标准的机械图。
10.3 数字化设计与制造系统
本节内容包括： 10.3.l 数字化设计与制造系统的工作过程 10.3.2 数字化设计与制造系统的内涵 10.3.3 数字化设计与制造系统的组成 10.3.4 CAD系统的软硬件选型（看书解释） 10.3.5 CAD系统的设计原则（看书解释） 10.3.6 数字化设计与制造系统的特点（看书
4. 结构分析
例如汽车车ห้องสมุดไป่ตู้、飞机机翼、船舶等设计 ，均采用此种方法。
2. 计算分析
CAD/CAM系统构造了产品的形状模型之后 ，能够根据产品几何形状，计算出相应的体积、 表面积、质量、重心位置、转动惯量等几何特性 和物理特性，为系统进行工程分析和数值计算提 供必要的基本参数。
另一方面，CAD/CAM系统中的结构分析需进 行应力、温度、位移等的计算和图形处理中变换 矩阵的运算以及体素之间的交、并、差计算等， 同时，在工艺规程设计中还有工艺参数的计算。
10.3.l 数字化设计与制造系统的工作过程
10.3.2 数字化设计与制造系统的内涵
1. 几何造型 2. 计算分析 3. 工程绘图 4. 结构分析 5. 优化设计 6. 工艺规程设计 7. 数控功能 8. 模拟仿真 9. 产品数据管理
1. 几何造型
在产品设计构思阶段，系统能够描述基 本几何实体及实体间的关系。
激烈的市场竞争对制造企业提出了很多 新的挑战，企业要适应这些挑战，就必须要 依赖于相关技术的发展。
在这种情况下，在产品设计中发展新的 产品设计和制造方法得到了普遍重视。
10.1 产品设计开发中的自动化技术
近年来，以计算机为基础的各种数字化 技术广泛应用到产品的开发中，成为企业提 高综合竞争力的有效手段。
第10章 制造系统的设计自动化
本章主要内容包括： 10.1 产品设计开发中的自动化技术 10.2 产品设计开发过程分析 10.3 数字化设计与制造系统 10.4 现代产品快速开发方法
10.1 产品设计开发中的自动化技术
产品的设计和开发是人类从事的一项创 造性工作。随着社会的不断发展，产品的开 发能力不断增加，因此也改变了人们的生活 生产条件。
解释）
10.3.l 数字化设计与制造系统的工作过程
数字化设计与制造系统主要研究对象的 描述、系统的分析、方案的优化、计算分析 、工艺设计、仿真模拟、NC编程以及图形处 理等理论和工程方法，输入的是系统的设计 要求，输出的是制造加工信息，整个流程如 图10.2所示。
数字化设计与制造系统的工作过程包括 以下几个步骤。（看书解释）
制造过程是从产品的设计文档开始，经过工 艺编制、工装制造、零件制造、装配制造、检验 、包装、运输等环节。
针对产品的设计过程而言，大体可以划分成 综合和分析两个阶段。
1）综合阶段（书中解释） 2）分析阶段（书中解释）
10.3 数字化设计与制造系统
数字化设计与制造系统是设计、制造过 程中的信息处理系统，它克服了传统手工设 计的缺陷，充分利用计算机高速、准确、高 效的计算功能、图形处理和文字处理功能， 以及对大量的、各类的数据的存储、传递、 加工功能，在运行过程中结合人的经验、知 识及创造性，形成一个人机交互、各尽所 长、紧密配合的系统。
能够提供基本体素，以便为用户提供所 设计产品的几何形状、大小，进行零部件的 结构设计以及零部件的装配。
系统还应能够动态地显示三维图形，解 决三维几何建模中复杂的空间布局问题。
另外，还能进行消隐、彩色浓淡处理等。
1. 几何造型
利用几何建模的功能，用户不仅能构造 各种产品的几何模型，还能够随时观察、修 改模型或检验零部件装配的结果。
10.2 产品设计开发过程分析
产品设计开发过程是指从产品需求分析 到产品最终定型的全过程，包括产品的设计 、分析、测试、制造、装备等全过程。
企业的产品开发通常分为两种类型：新 产品设计与产品改型设计。不论哪种设计， 其过程都是一个创造性思维的过程。
总体而言，一个产品的开发过程可划分 为设计与制造两部分。
数字化开发技术有丰富的内涵和研究内 容，在产品设计制造过程的各个阶段中引入 计算机技术，便产生了计算机辅助设计 （CAD）、计算机辅助工程（CAE）分析、 计算机辅助工艺设计（CAPP）和计算机辅助 制造（CAM ）等单元技术（CAX）。
10.1 产品设计开发中的自动化技术
各种CAX技术在产品开发过程的各个阶 段中的作用和 功能如图10.1 所示。为了实 现企业信息共 享与资源集成， 在单元技术基 础上形成了CAD / CAE/CAPP/CAM集成技术 ，国际上习惯简写为CAD/CAM技术。
几何建模技术是CAD/CAM系统的核心， 为产品的设计、制造提供基本数据，同时也 为其他模块提供原始的信息，例如几何建模 所定义的几何模型的信息可供有限元分析、 绘图、仿真、加工等模块调用。
1. 几何造型
在几何建模模块内，不仅能构造规则形 状的产品模型，对于复杂表面的造型，系统 还可采用曲面造型或雕塑曲面造型的方法， 根据给定的离散数据或有关具体工程问题的 边界条件来定义、生成、控制和处理过渡曲 面，或用扫描的方法得到扫视体、建立曲面 的模型。
10.2 产品设计开发过程分析
设计过程从客户和市场需求入手，进行产 品的总体方案构思。
通过分析设计要求，参考、比较国内外同 类产品的性能特点，确定出新设计的总体方案 、结构和实现方法，然后分别进行各个零部件 的详细设计。
因此，设计过程主要包括概念设计与分析 、结构设计与分析、工程图样绘制等阶段。
10.2 产品设计开发过程分析