《先进制造技术》制造自动化技术共90页文档
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先进制造技术_第四章制造自动化技术
（4）行进系统、感知系统和人工智能系统等。
2023/10/13
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2. 工业机器人的分类
（1）按系统功能分
1)专用机器人：用固定的程序在固定的地点工作 的机器人。
结构简单，成本低。自动化的机械手。
2）通用机器人：具有独立的控制系统，通过改 变程序能完成多种作业的机器人。
结构复杂，工作范围大，通用性强，适用于不断 变换生产品种的柔性制造系统。
A-往复旋转；B-腕部弯曲；C-径向伸缩；D-垂直俯仰；E-手部偏摆
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（2）工作空间：是指机器人应用手爪进行工作 的空间范围。取决于机器人的结构形式和每个关节的 运动范围。
（3）提取重力：反映其负载能力的一个参数
微型机器人：10N以下； 小型机器人：10～50N； 中型机器人：50～300N； 大型机器人：300～500N； 重型机器人：500N以上。
自动地搬运代替人的体力劳动。
随着计算机技术和信息技术的发展，不仅代替人 的体力劳动，而且必须代替人的部分脑力劳动。
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3
狭义制造自动化：是生产车间内产品的机
械加工和装配检验过程的自动化。切削加工、工件 装卸、工件储运、零件和产品清洁和检验、装配、 机器故障诊断等自动化。
广义制造自动化：产品设计、企业管理、
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PUMA560机器人臂部结构 1-大锥齿轮；2-小锥齿轮；3-大臂；4-小臂电动机；5-驱动轴；
6、9-偏心套；7-小齿轮；8-大齿轮；10-小臂
2023/10/13
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4) 机身（立柱）：是支撑臂部的部件，扩大臂 部的活动范围。
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2. 工业机器人的组成
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2. 工业机器人的分类
（1）按系统功能分
1)专用机器人：用固定的程序在固定的地点工作 的机器人。
结构简单，成本低。自动化的机械手。
2）通用机器人：具有独立的控制系统，通过改 变程序能完成多种作业的机器人。
结构复杂，工作范围大，通用性强，适用于不断 变换生产品种的柔性制造系统。
A-往复旋转；B-腕部弯曲；C-径向伸缩；D-垂直俯仰；E-手部偏摆
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（2）工作空间：是指机器人应用手爪进行工作 的空间范围。取决于机器人的结构形式和每个关节的 运动范围。
（3）提取重力：反映其负载能力的一个参数
微型机器人：10N以下； 小型机器人：10～50N； 中型机器人：50～300N； 大型机器人：300～500N； 重型机器人：500N以上。
自动地搬运代替人的体力劳动。
随着计算机技术和信息技术的发展，不仅代替人 的体力劳动，而且必须代替人的部分脑力劳动。
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狭义制造自动化：是生产车间内产品的机
械加工和装配检验过程的自动化。切削加工、工件 装卸、工件储运、零件和产品清洁和检验、装配、 机器故障诊断等自动化。
广义制造自动化：产品设计、企业管理、
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PUMA560机器人臂部结构 1-大锥齿轮；2-小锥齿轮；3-大臂；4-小臂电动机；5-驱动轴；
6、9-偏心套；7-小齿轮；8-大齿轮；10-小臂
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4) 机身（立柱）：是支撑臂部的部件，扩大臂 部的活动范围。
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2. 工业机器人的组成
先进制造技术基础 第4章 制造自动化技术
2）向模块化、集成化方向发展
先
3）单项技术性能与系统性能不断提高
进
4）重视人的因素
制
5）应用范围逐步扩大
造 技
术
基
础
第4章 制造自动化技术
柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技
术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制
造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成
一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态
◎处理异常情况
先 进
◎人机交互
制
◎接受上级控制与管理系统下发的计划和任务，并控制执
造 技
行机构去完成
术
基
础
第4章 制造自动化技术
3.控制与管理系统
它由计算机、工业控制机、可编程序控制器、通信
网络、数据库和相应的控制与管理软件等组成，它是 FMS的神经中枢和命脉，也是各子系统之间的联系纽 带。
先
进
制
基
础
第4章 制造自动化技术
2. PDM技术 （Product Data Management 产品数据管理）
是以软件为基础的技术，它将所有与产品相关 的信息和所有与产品开发相关的过程集成在一起。
组成要素：
先
进
1）一个电子仓库或数据仓库
制
2）一组用户功能
造 技
3）一组应用功能
术
基
础
3. 数据仓库和数据挖掘技术
果不多；
先 进 制
5．柔性制造技术的研究向着深度和广义发展；
造
6．适应现代生产模式的制造环境的研究正在兴起； 技
7．底层加工系统的智能化和集成化研究越来越活跃。 术
基
先进制造技术 教学课件 作者 李伟 第2章-制造自动化技术
第1章 绪论
第2章 制造自动化技术
第3章 微细加工技术 第4章 快速原型技术 第5章 工业机器人 第6章 虚拟制造技术 第7章 纳米技术 第8章 压电驱动与控制技术 第9章 绿色制造技术
第二章 制造自动化技术
2.1 概 述 2.2 现代数控加工技术 2.3 超高速加工技术
中国农业大学
2.1 概 述
1．制造敏捷化：包括柔性，重构能力，快速化的集成制 造工艺等。
2．制造网络化：基于Internet／Intranet的制造。 3．制造虚拟化：包括虚拟现实(VR)、虚拟产品开发
(VPD)、虚拟制造 (VM)和虚拟企业(VE)。 4．制造智能化：研究具有自律、分布、智能、仿生、敏
捷、分形等特征的新一代自动化制造系统。 5．制造全球化：主要包括市场的国际化，产品设计和开
自动化技术，实现制造全过程的自动化。也就是对 制造过程进行规划、运作、管理、组织、控制与协 调优化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、 及时和洁净的目标。
中国农业大学
2. 制造自动化的功能目标
制造自动化的功能目标可用TQCSE功能目标模型描述。 其含义如下：
① T (time)：指缩短产品制造周期，产品上市快， 提高生产率。
中国农业大学
第三阶段：柔性制造。 特征：强调制造过程的柔性和高效率。 引入的新技术：成组技术、计算机直接数控和分布 式数控 、柔性制造单元、柔性制造系统，柔性加 工线、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计 划与控制、制造过程监控技术、计算机控制与通 信网络等等。
第四阶段：计算机集成制造和计算机集成制造系统。 特征：是强调制造全过程的系统性和集成性，以解 决现代企业生存与竞争的TQCSE问题。
¾ 零件程序的管理软件：实现屏幕编辑、零件程序的 存储及调度管理，与外界的信息交换等功能。
第2章 制造自动化技术
第3章 微细加工技术 第4章 快速原型技术 第5章 工业机器人 第6章 虚拟制造技术 第7章 纳米技术 第8章 压电驱动与控制技术 第9章 绿色制造技术
第二章 制造自动化技术
2.1 概 述 2.2 现代数控加工技术 2.3 超高速加工技术
中国农业大学
2.1 概 述
1．制造敏捷化：包括柔性，重构能力，快速化的集成制 造工艺等。
2．制造网络化：基于Internet／Intranet的制造。 3．制造虚拟化：包括虚拟现实(VR)、虚拟产品开发
(VPD)、虚拟制造 (VM)和虚拟企业(VE)。 4．制造智能化：研究具有自律、分布、智能、仿生、敏
捷、分形等特征的新一代自动化制造系统。 5．制造全球化：主要包括市场的国际化，产品设计和开
自动化技术，实现制造全过程的自动化。也就是对 制造过程进行规划、运作、管理、组织、控制与协 调优化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、 及时和洁净的目标。
中国农业大学
2. 制造自动化的功能目标
制造自动化的功能目标可用TQCSE功能目标模型描述。 其含义如下：
① T (time)：指缩短产品制造周期，产品上市快， 提高生产率。
中国农业大学
第三阶段：柔性制造。 特征：强调制造过程的柔性和高效率。 引入的新技术：成组技术、计算机直接数控和分布 式数控 、柔性制造单元、柔性制造系统，柔性加 工线、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计 划与控制、制造过程监控技术、计算机控制与通 信网络等等。
第四阶段：计算机集成制造和计算机集成制造系统。 特征：是强调制造全过程的系统性和集成性，以解 决现代企业生存与竞争的TQCSE问题。
¾ 零件程序的管理软件：实现屏幕编辑、零件程序的 存储及调度管理，与外界的信息交换等功能。
先进制造技术_第4章_制造自动化技术
◆机床本体
是数控机床的机械结构件（床身箱体、立柱、导轨、工作 台、主轴和进给机构等
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4.2.3 数控机床的类型
经济型数控车床
全功能数控车床
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4.2.3 数控机床的类型
双主轴数控车削中心
车削中心
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4.2.3 数控机床的类型
立式数控铣床
卧式数控铣床
龙门数控铣床
1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板 的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。 后来受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构实验 室合作进行研制工作，于1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数控 铣床。
图4-3 麻省理工学院（MIT） 伺服机构实验室
◆ 第四阶段(1973-) ：计算机集成制造系统(CIMS) 特征是强调制造全过程的系统性和集成性。主要技术：现 代制造技术、管理技术、计算机技术、信息技术、自动化 技术和系统工程技术等。
◆第五阶段(1991-) ：新的制造自动化模式 智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造和 绿色制造。
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4.2.1 数控机床的基本概念
数字控制（NC）
这是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加 工、测量、装配等）进行控制的自动化方法。
数控技术
指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。由于计 算机应用技术的成熟，数控系统均采用了计算机数控（CNC， Computer Numerical Control）以区别于传统的NC。
◆ 第三阶段(1965-) ：柔性制造 主 要 技 术 ： 成 组 技 术 (GT) 、 计 算 机 直 接 数 控 和 分 布 式 数 控 (DNC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性加 工线(FML)、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计划与 控制、制造过程监控技术、计算机控制与通信网络等。
是数控机床的机械结构件（床身箱体、立柱、导轨、工作 台、主轴和进给机构等
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4.2.3 数控机床的类型
经济型数控车床
全功能数控车床
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4.2.3 数控机床的类型
双主轴数控车削中心
车削中心
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4.2.3 数控机床的类型
立式数控铣床
卧式数控铣床
龙门数控铣床
1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板 的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。 后来受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构实验 室合作进行研制工作，于1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数控 铣床。
图4-3 麻省理工学院（MIT） 伺服机构实验室
◆ 第四阶段(1973-) ：计算机集成制造系统(CIMS) 特征是强调制造全过程的系统性和集成性。主要技术：现 代制造技术、管理技术、计算机技术、信息技术、自动化 技术和系统工程技术等。
◆第五阶段(1991-) ：新的制造自动化模式 智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造和 绿色制造。
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4.2.1 数控机床的基本概念
数字控制（NC）
这是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加 工、测量、装配等）进行控制的自动化方法。
数控技术
指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。由于计 算机应用技术的成熟，数控系统均采用了计算机数控（CNC， Computer Numerical Control）以区别于传统的NC。
◆ 第三阶段(1965-) ：柔性制造 主 要 技 术 ： 成 组 技 术 (GT) 、 计 算 机 直 接 数 控 和 分 布 式 数 控 (DNC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性加 工线(FML)、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计划与 控制、制造过程监控技术、计算机控制与通信网络等。
先进制造技术 第2版 第四章 先进制造自动化
SIEMENS
MITSUBISHI
FANUC
4.3 数控机床及加工中心
常见的数控系统
广州数控
4.3 数控机床及加工中心
常见的数控系统
华中数控
4.3 数控机床及加工中心
常见的数控系统
华中数控
4.3 数控机床及加工中心
（4）数控机床
采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的机床。
4.3 数控机床及加工中心
2.发展趋势 1）高速化 2）高精度化 3）多功能化 4）智能化 5）高可靠性 6）综合自动化、集成化
4.3 数控机床及加工中心
二、数控加工中心
1. 数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。 2. 工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制 机床按不同加工工序，自动选择及更换刀具，自动改变机 床主轴转速、进给速度和刀具相对工件的运动轨迹及其它 副辅助功能，一次完成工件多个面上多工序的加工。 3.按控制轴数分类：三轴加工中心、四轴、五轴….
4.4 工业机器人
三、工业机器人的组成
4.4 工业机器人
三、工业机器人的技术参数 1）自由度
也称坐标轴数，是指独立运动数，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；手指的开、合，以及手指关节的自由度一般 不包括在机器人的自由度内。
1. 数控程序的编制方法有两种：手工编程与自动编程。 2. 自动编程：
自动编程是指在计算机及相应的软件系统的支持下，自动生成 数控加工程序的过程。其特点是采用简单、习惯的语言对加工对象 的几何形状、加工工艺、切削参数及辅助信息等内容按规则进行描 述，再由计算机自动地进行数值计算、刀具中心运动轨迹计算、后 置处理，生成零件加工程序单，并且对加工过程进行模拟。
先进制造技术先进制造技术(DOC 26页)
先进制造技术先进制造技术(DOC 26页)之中。
（4）自动化技术方面：工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。
我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
1.3.3 我国对先进制造的重视随着美国政府采取一系列措施进行大规模的21世纪制造业战略的研究。
我国政府和企业界投入巨资，组织大量专家进行研究和分析，得出的结论是振兴中国经济的出路在于振兴美国的制造业，经济竞争归根到底是制造技术和制造能力的竞争。
因而，我国提出要促进先进制造技术的发展，成立国家级、地区级、大学、企业等各种层次的先进制造技术协调、推广、应用研究中心。
这些措施收到了良好的效果，使制造水平大幅度提高。
通过先进制造技术，让企业适应多变的市场需求我国制造业市场具有很大的潜力，使得我国的制造技术水平和工业发达国家的差距进一步缩小。
1.4 先进制造技术的发展趋势1.4.1 数字化制造技术数字化制造技术是支持信息化和知识化制造业的技术，是先进制造技术发展的核心，包括以设计为中心、以控制为中心和以管理为中心的数字制造。
应用数字化制造技术，将会使全球制造网络环境下的产品异地设计与制造成为21世纪的重要制造模式，促使制造技术和制造产业发生革命性的变革。
对全球制造业而言，在数字制造环境下，用户借助网络发布信息，各类企业通过电子商务实现优势互补，形成动态联盟，迅速协同设计并制造出相应的产品。
1.4.2 精密化是发展的关键现代超精密机械对精度要求极高，如借助于扫描隧道显微镜与原子力显微镜，加工精度可达0.1μｍ；而基于操作机械的移动距离为纳米级，移动精度可达0.1ｎｍ。
显然，没有先进制造技术就没有先进电子技术装备。
先进制造技术与先进信息技术是相互渗透、相互促进和紧密结合的，精密化是当前先进制造技术发展的关键所在。
第三讲_先进制造技术(之制造自动化技术)综述PPT文档共41页
第三讲_先进制造技术(之制造自动化 技术)综述
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
《先进制造技术》制造自动化技术
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
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《先进制造技术》制造自动化技术
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
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