自动化制造系统的各分系统的设计
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
自动化制造系统自动化制造系统是一种利用计算机技术和自动控制技术，实现生产过程的自动化和智能化的系统。
该系统通过自动化设备、传感器、执行器等组成的硬件设备，以及计算机软件和信息技术的支持，实现对生产过程的全面控制和管理。
一、系统架构自动化制造系统的架构包括硬件层、控制层和信息层三个部分。
1. 硬件层：包括自动化设备、传感器、执行器等。
自动化设备包括机械手臂、传送带、机床等，用于完成生产过程中的各项操作。
传感器用于感知生产过程中的各种参数，如温度、压力、速度等。
执行器用于控制自动化设备的运动。
2. 控制层：包括控制器、PLC（可编程逻辑控制器）等。
控制器是系统的核心部分，负责对自动化设备进行控制和调度。
PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机，可实现逻辑控制、数据处理和通信等功能。
3. 信息层：包括计算机软件和网络。
计算机软件用于实现对自动化制造系统的监控和管理，包括生产计划、生产调度、质量管理等功能。
网络用于实现系统内部各个部分之间的通信和数据传输。
二、系统功能自动化制造系统具有以下主要功能：1. 生产计划和调度：根据市场需求和产品特性，制定生产计划，并实时调整生产进度，以实现生产效率的最大化。
2. 自动化操作：通过自动化设备和传感器，实现生产过程中的自动化操作，如装配、加工、包装等。
3. 质量控制：通过传感器和控制器，对生产过程中的质量参数进行监测和控制，确保产品质量符合要求。
4. 故障诊断和维护：通过传感器和控制器，对自动化设备进行故障诊断，并提供相应的维护建议。
5. 数据分析和优化：通过对生产过程中的数据进行分析，找出生产过程中的瓶颈和问题，并提出优化方案，以提高生产效率和降低成本。
三、系统优势自动化制造系统相比传统的手工操作和半自动化生产线具有以下优势：1. 提高生产效率：自动化设备和控制系统能够实现高速、高精度的操作，大大提高了生产效率。
2. 降低生产成本：自动化设备和控制系统能够减少人力投入，降低生产成本。
自动化生产线设计制造流程
自动化生产线设计制造流程引言概述：自动化生产线是现代工业生产中不可或缺的一部分，它可以大大提高生产效率、降低成本、提高产品质量。
设计和制造一条高效的自动化生产线是一个复杂而重要的过程，需要考虑诸多因素。
本文将详细介绍自动化生产线设计制造流程的五个部分。
一、需求分析1.1 确定生产线的生产能力需求：根据产品的生产量和生产节奏确定自动化生产线的生产能力，确保生产线的设计能够满足实际生产需求。
1.2 分析产品特性：了解产品的尺寸、重量、形状等特性，确定生产线所需的设备和工艺。
1.3 考虑未来发展需求：在设计自动化生产线时，需要考虑未来产品的变化和生产需求的增长，确保生产线具有一定的扩展性和灵活性。
二、工艺设计2.1 确定生产流程：根据产品的加工工艺和生产要求，确定生产线的工艺流程，包括原料进料、加工、装配、检测等环节。
2.2 设计工艺参数：确定各个工艺环节的参数，包括温度、压力、速度等，确保生产过程稳定可控。
2.3 优化工艺流程：根据生产线的实际情况，不断优化工艺流程，提高生产效率和产品质量。
三、设备选型3.1 确定设备种类：根据生产线的工艺流程和生产需求，选择适合的设备种类，包括输送设备、加工设备、装配设备等。
3.2 评估设备性能：对选定的设备进行性能评估，包括生产能力、稳定性、可靠性等，确保设备能够满足生产要求。
3.3 选择供应商：选择信誉良好、技术先进的设备供应商，确保设备的质量和售后服务。
四、自动化控制4.1 确定控制系统：根据生产线的工艺流程和设备种类，确定自动化控制系统，包括PLC控制、传感器控制等。
4.2 编写控制程序：根据生产线的工艺流程和控制需求，编写控制程序，实现生产线的自动化控制。
4.3 调试和优化控制系统：对控制系统进行调试和优化，确保生产线的稳定运行和高效生产。
五、试生产和调试5.1 进行试生产：在生产线设计制造完成后，进行试生产，验证生产线的工艺流程和设备性能，及时发现和解决问题。
工业自动化的自动化生产流程设计
目录
工业自动化概述自动化生产流程设计基础自动化生产流程的设计步骤自动化生产流程的关键技术自动化生产流程的应用案例
01
CHAPTER
工业自动化概述
工业自动化是指在工业生产过程中，通过自动控制、检测、优化、调度和管理等一系列手段，实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率、降低成本、提升产品质量。
总结词
卫生安全、高程注重卫生安全和标准化，通过自动化设备实现高效、连续的生产，提高产品质量和降低人工干预。
THANKS
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调试与优化
对生产线员工进行自动化操作和维护培训，提高员工的技能水平。
人员培训
按照设计的自动化生产流程进行生产，确保产品质量和产量达标。
生产实施
根据实际生产情况，对自动化生产流程进行持续优化，提高生产效益。
持续优化
04
CHAPTER
自动化生产流程的关键技术
传感器技术是自动化生产流程中的重要组成部分，用于检测和测量各种物理量，如温度、压力、流量和位置等。
确定自动化水平
根据企业战略和成本效益分析，确定自动化生产线的自动化水平。
需求变更管理
在需求分析阶段，应充分考虑未来可能的需求变更，以便灵活应对。
03
02
01
将各模块和设备集成到自动化生产系统中，实现信息交互和协同工作。
系统集成
对集成后的系统进行功能和性能测试，确保系统稳定可靠。
系统测试
根据测试结果，对系统进行调试和优化，提高生产效率。
传感器技术通过将物理量转换为电信号或数字信号，为自动化系统提供实时、准确的数据，以实现精确控制和优化生产过程。
传感器技术的发展趋势包括高精度、高可靠性和智能化，以满足不断升级的自动化生产需求。
自动化生产线设计制造流程
自动化生产线设计制造流程引言概述：自动化生产线是现代工业生产中的重要组成部分，它能够提高生产效率、降低成本、减少人力投入。
本文将详细介绍自动化生产线的设计制造流程，包括需求分析、系统设计、设备采购、安装调试和运行维护等五个部分。
一、需求分析：1.1 确定生产线的产能需求：根据产品的需求量和生产周期，确定自动化生产线的产能要求。
1.2 分析生产线的工艺流程：了解产品的生产工艺流程，明确每个工序的要求和关键环节。
1.3 考虑未来的扩展需求：考虑到企业未来的发展和市场需求变化，预留一定的扩展空间。
二、系统设计：2.1 选择合适的自动化设备：根据需求分析结果，选择适合的自动化设备，包括机械设备、传感器、控制器等。
2.2 设计生产线的布局：根据工艺流程和设备选型，设计生产线的布局，包括设备的摆放位置、物料输送线路等。
2.3 确定自动化控制系统：设计自动化控制系统，包括PLC控制器、人机界面、数据采集与监控系统等。
三、设备采购：3.1 寻找合适的供应商：根据设备需求和技术要求，寻找合适的供应商，并进行评估和比较。
3.2 进行设备试用和评估：在选择供应商后，进行设备的试用和评估，确保设备的性能和质量符合要求。
3.3 签订采购合同：与供应商达成一致后，签订采购合同，明确设备的交付时间、质量标准和售后服务等。
四、安装调试：4.1 安装设备和系统：根据设计图纸和安装要求，进行设备和系统的安装。
4.2 进行设备调试：对安装完成的设备进行调试，确保设备能够正常运行。
4.3 进行系统联调：将各个设备和系统进行联调，确保各个部分能够协同工作。
五、运行维护：5.1 培训操作人员：对操作人员进行培训，使其熟悉设备的操作和维护。
5.2 建立设备维护计划：制定设备维护计划，包括定期检查、保养和维修等。
5.3 进行设备性能监测：监测设备的性能指标，及时发现和解决问题，保证生产线的稳定运行。
总结：自动化生产线的设计制造流程包括需求分析、系统设计、设备采购、安装调试和运行维护等五个部分。
自动化制造系统的总体设计
第8章自动化制造系统的总体设计本章教学要点和导入案例（看书说明）在前面的几章中，我们比较详细的介绍了自动化制造系统的基本理论、自动化制造系统的组成及其典型设备。
本章将讨论自动化制造系统的总体设计问题。
自动化制造系统的设计是一项复杂的系统工程，采取什么样的设计步骤与方法对于系统的成功实施至关重要。
有人估计，系统分析与规划阶段造成的失误在后续阶段可能要花两倍时间才能找到，而纠正需要花五倍时间。
因此，必须采用合理的系统工程方法与步骤进行自动化制造系统的设计。
8.1 总体设计的步骤及内容自动化制造系统往往是个复杂的大系统，它包括许多相互关联的子系统，如多级计算机控制系统、自动化物料储运系统、检测监视系统、加工中心及其它工作站等。
而各个子系统本身又可能是一个较复杂的系统，倘若设计不当，它们就不能很好地连接，也不能实现自动化制造系统的有机集成。
因此，必须做好自动化制造系统的总体设计工作。
在进行自动化制造系统的总体设计时，一般采用图8.1所示的设计步骤。
在图8.1中，总体设计各个步骤涉及的主要内容有。
（1）组织队伍，明确分工。
本阶段应选择专业配套、熟悉业务、工作责任心强的精干班子组成总体组，并指定技术总负责人。
如果自动化制造系统是用户委托供应商设计制造，则需求分析、可行性论证、系统验收及运行应以用户为主，供应商为辅；而总体设计、系统制造、安装与调试应以供应商为主，用户积极配合。
（2）选择加工零件类型和范围，并进行工艺分析，制定工艺方案，确定设备选型。
（3）按功能划分设计模块，初步制定技术指标和各自的接口，同时进行概要设计和初步设计。
（4）总体方案初步设计，这一阶段包括总体布局和各分系统的概要设计。
（5）总体组讨论初步形成的总体布局及各分系统的概要设计方案。
（6）根据初步形成的零件族、工艺分析、生产率、总体布局、物料储运方案等进行系统的仿真分析，确定刀库容量、托盘缓冲站数量及工件运输小车与换刀机器人利用率等参数。
《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。
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机床及 系统类型 通用机床
数控机床
高效机床
专用机床
专门化机 床
组合机床
柔性制造 系统 柔性生产 线 自动生产 线
举例
普通车床、刨 床、钻床、 铣 床、镗床、磨床等 数控车床、数 控钻床、数 控 镗床、数控外圆磨床等 多刀车床、液 压仿形机床 、 拉床、无心磨 床、单轴和 多 轴自动、半自动机床等 气阀车床、轧 辊车床、轧 辊 磨床、轴承磨床等
6
§5.1 加工设备选择
（1）工序集中：将加工集中在少数几道工序内完成。可减少装夹次数、减 少机床使用数量和占地面积、简化了生产组织和计划调度工作。 但机床、工装一次性投资大，调整维修费事、不利于阶段划分。
（2）工序分散：将加工分散到较多的工序内进行。每工序内容简单，所用 设备、工装也简单，调整维修方便，对工人要求低。 但使用设备多、占地面积大、使用工人多。
续完成的那一部分工艺过程。 单件小批和大批量加工划分工序方法有很大差别。
➢ 安装：一次装夹后所完成的那一部分工序。 但一道工序可能需要多次安装才能完成。一次安装后
也可能分多道工序加工。 ➢ 工位：一工序内，一次安装后，工件与夹具及设备可动
部分一起相对刀具占据的每一个位置。
➢ 工步：同一刀具连续加工同一性质加工要素的工序内容。 ➢ 走刀：或称进给。余量大需分次切削时，每次为一次走
§5.1 加工设备选择 加工设备选步骤签定合同 谈判并确定选择对象 提出多个候选方案 与制造商或代理商洽谈 广泛收集数控机床的有关信息
➢ 生产类型：企业生产专业化程度的分类。即单件、成批和大量生产
性质。大量生产
>1000
>5000
>50000
生产类型主要依据生产纲领确定。类型不同，工艺过程就不同。
4
§5.1 加工设备选择
5
§5.1 加工设备选择
零件数控加工的适应性
适于数控加工的内容： • （1）通用机床无法加工的内容，应作为优选内容（如复杂线廓、
第五章 自动化制造系统各分系统的设计
本章要点
5.1 加工设备选择 5.2 工件储运及管理系统方案设计 5.3 刀具储运及管理系统方案设计 5.4 作业计划与调度系统设计 5.5 检测与监控系统设计
1
§5.1 加工设备选择
合理选择设备是自动化制造系统设计中的一项重要内容，它可以使企业在 满足使用要求的前提下，减少投资及维护和运行费用，满足加工要求以及提高 设备的利用率。
• 现代设备给企业和社会带来的问题
• （1）设备购置需要大量的投资 • （2）维持设备正常运转需要大量资金 • （3）发生故障停机会导致巨大的经济损失 • （4）发生事故将产生严重后果 • （5）设备的社会化程度越来越高，发挥设备投资效益已成为一项社会
系统工程
7
适应不同生产类型的机床及其自动化系统
加工设备选用应考虑的问题
1.加工对象——典型工件 2.加工水平——机床规格、机床精度、机床功能 3.布局及结构——刚性、动态性能、变形 4.配套——工具、刀具、附件、选择功能 5.数控系统——性能、功能、版本 6.可靠性——元器件质量，整机连续工作时间 7.服务——技术支持、维修 8.价格——最高性价比 9.安全性——人身、设备安全防护 10.环保性——噪声、排放物
可完成多种不同方法的加 工而不需作较大的工装更 换 同时兼有柔性和大量生产 的功能特征 生产效率最高，但改变工 件品种困难
适用生产类型
单件小批生产 多品种中小批 量生产
大批大量生产
大批大量生产
大批大量生产
成批、大量生 产
多品种小批量 生产 多品种大批量 生产 大量大批生产
加 工 设 备 选 择
8
§5.1 加工设备选择
刀。
3
§5.1 加工设备选择
生产纲领和生产类型
➢ 生产纲领：即年产量。企业计划一年内应当生产的产品产量和进度
计划。
生产纲领（台/年或件/年）
生产类N型=Qn(重1型+α零)件(1+ β) 中型零件 轻型零件
• N——零件的年产量（，3单0k位g以为上件）/年；（4～30kg） （4 kg以下）
• Q——单产件品生的产年产量，单位≤5为台／年； ≤10
型面）。 • （2）通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的
内容（如车锥面、断面时，可利用数控车床的恒线速度功能，选择 最佳线速度，使加工后的表面粗糙度小而且均匀一致)。 • （3）通用机床效率低、工人劳动强度大的内容，可在数控机床尚 存在富余能力的基础上进行选择采用。 不宜数控加工的内容： • （1）占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准、 要用专用工装协调的加工内容。 • （2）加工部位分散，要多次安装、设置原点，这时采用数控加工 很麻烦，效果不明显，可安排通用机床加工。
相关的基本概念
1．生产过程和工艺过程
➢ 生产过程：将原材料转变为成品的全过程。 ➢ 工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半
成品的过程。
2．工艺过程的组成
工序
安装1 安装2
工位1 工位2
工步1 工步2
走刀1 走刀2 走刀1 走刀2
2
§5.1 加工设备选择
2．工艺过程的组成 ➢ 工序：一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连
曲轴车床、曲轴磨床
钻床组合机床 、铣削组合 机 床、车削组合 机床、多轴 箱 换箱式组合机床 箱体件加工柔 性制造系统 、 电器开关板冲 压柔性制造 系 统
汽车零件柔性生产线
汽车缸体自动 加工生产线 、 柴油机曲轴自动加工生产线
功能特点
可用多种零件、多种工序 的加工 不需机床调整即可完成多 种零件的加工 刚度大、功率高，可用大 切削量加工，加工效率较 高 专门订货或企业自制，只 能加工某种零件的某道工 序 可加工形状相似而尺寸不 同的零件的特定工序 可对一种或若干种零件按 预先确定的工序进行加工
≤100
• • •
nαβ———成 批 生———每零零小中台件件批批产 的 的生 生品 备 废产 产中 品 品该 率 率零 ， ，>件一一>105的般般0～～数为为130量3100~~0，55%%单。；位>>为1150件0～～／155台000；
>100～500 >500～5000
• 备产品：为大防批止生产个别零件>3加00工～后10互00换性不>5好00，～常50多00做几>件50备00用～。50000