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1、制造是制造金业屮所有涉及产品设计、物料选择、生产计划、生产、质量保证、经营管理、市 场销售和服务等一系列相关活动和工作的总和。 制造过程所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置,以及有关软件包括 制造理论、制造技术和制造信息等纟R成一个具有特定功能的有机整体称Z为制造系统。 先进制造系统的特点:1集成特性,集成的实质是强调制造系统的相关特性通过优化制造系统 的内部联系来提高系统运行效率2以顾客为屮心,为了把握市场,赢得市场竞争,制造系统必 须采取面向顾客的策略,即以顾客为屮心组织生产。3快速响应,在激烈的市场竞争屮, 谁先生 产出市场需求的产品谁就能占领市场,就能获得丰厚的利润
2、。4满意质量,所谓先进制造系统 的满意质量特性就是恰当地满足顾客全方位和产品生命周期内质量需求的特性。5 绿色特性,先 进制造系统的绿色特性是指为了制造系统的可持续发展,要尽可能减少能源, 不可再生资源消 耗和对环境的污染。 工程决策的特点:进行工程决策时应首先注意是否符合以下三个条件:a应该有多个而不是只 有一个可行方案供选择b最佳或相对最佳的可行的方案无法直观看出,否则无需作为决策问题 讨论c无法利用简单方法找出明确清晰地结果。工稈决策执行置信度最高原则,只有符合上述 3个条件的问题才值得作为决策问题进行决策。在先进制造和先进制造系统的决策屮已经摒弃 只有个人或少数人进行决策的集屮决策法,
3、而以集屮一群决策方法代替。集屮决策时由最高领 导个人或少数参与决策的领导人实施的一种决策方法,群决策是一种网络决策方法,由授权小 组或集体实施。群决策的优点:有利于集思广义,有助于克服和防止片面性或单纯的长官意 志,有利于决策民主化。这种决策方法易于接受坏的或不良的方案而拒绝好方案的可能性小。 集屮决策有利于集屮正确意见,否定不良的或羌的方案。集屮决策的结果表现为接受坏方案的 可能性小,但拒绝好的方案的可能性大。因此对于重要复杂的问题决策时应该把两种方法结合 运用。 MM、DML和FMS主要存在的特点和不足:1由通用机床组成的单件生产线,其主要特征是 机群式的组态布局、工序分散,要求工人有全面
4、和高超的技艺。除了有高的制作柔性外, 主要 存在的问题:不能实现规模经济效应,生产效率与质暈均低,制作成木高,物料传送的时间利 用率低,机器功能兀余和产品一致性差。2由专用机床或组合机床组成的白动化流水线DML, 它特别适于单一或少品种不变产品的大量生产,呈现明显的规模经济效应,是屮低技术的广泛 需求产品生产的理想制造系统。但是主要不足是没有制造柔性和设备平均使用率低。3现有的 柔性制造系统FMS,它的主要不足是功能兀余和生产线投资高同时FMS的 柔性达不到柔性自动 化的要求而远低于RMSo 离散系统的结构、布局原则、优缺点:1多品种小批量生产车间,这类系统按机群布置原则组 成,把加工与处理功
5、能相同或相似的机床与装备组成一组,按相似的零件组布置制造系统。其 主耍特征:柔性大,对产品变换适应性强,可以进行多品种单件或低产最生产,不能发挥规模 经济效益,劳动生产率最低,成木高。多采用通用机床、装备和工具,作业人员的技艺水平要 求最高,执行按机群组态布置的总体结构。2项目车间,它实质上是一类单件或小批量生产用 的制造系统,与单件车问的制造系统有类似特征,柔性高,产量品种比低,生产率低,机床、 设计、工具通用性强。按加工或装配工艺顺序移到不动产品加工或装配作业区或退出加工、装 配作业区,系统以产品为屮心,按工艺顺序动态布置设备。3单元制造系统 , 它是按照单元制造 工艺流程纟fl织的一类制
6、造系统,其机器装备按照成组丁艺原则分纟H.布置。在单元系统 屮,每个单元相对独立,简化这类制造系统决策和过程的复杂性,使物料流动的运送次数、时 间和距离均大幅度压缩,显著地少于单件车间系统。 工程设计:工程设计系统是支持产品各项设计活动的系统,包括产品研究与开发、工程分析、 匸艺设计、工装设计、数控编程等功能活动。工程设计系统旨在根据对顾客和社会需求,创造 或生成满足功能要求的产品设计参数和满足这些功能要求与设计参数的产品制造过程参数的综 合解。工稈设计系统的功能活动:1产品设计活动,产品设计活动主要体现在:产品规划阶 段、产品设计阶段、产品试制阶段、销伟阶段2工艺过程设计,其主要包括选样原材
7、料或毛 坯、选择加工方法和顺序、选择机床、辅助功能、计算制造时间、输出工艺规程文件3数控编 程,数控编程包括对所 设计:将顾客的需求或革新的要求转换成为满足顾客和企业期望的产品,过程流程或服务。 概念设计:所谓概念设计指的是,生成与配置表征系统与产品基本构思的思维过程。 成功的概念设计应该解决两个关键问题:一是生成较多的设计解概念,而不是一个,二是经过 可行性分析,选择,综合,改进或创新了最优概念。 概念设计主要包括以下两个阶段:可行性研究,顾客企业与社会需求的捕捉,辩识与分析, 系 统的要求和系统维护的概要。2产品的规划,产品寿命期的分析,新产品规划,产品的研究与 开发,确定产品的技术要求。
8、内容:1概念设计目标的建立,几乎所有的概念设计都是面向目 标与约束的,不同的系统或产品的概念设计目标是不尽相同的2概念生成,在概念设计屮,首 要的困难是如何成功地提出多个原始概念或构思3任务分析,任务分析是概念设计的第一个子 阶段,大多数任务分析采用以描述为主的方法4产品的功能分析,产品功能分析是概念设计阶 段利用的最有效的技术方法,也是价值分析与故障模式影响分析的前奏。5寿 命期分析,系统 与产品的寿命期是指从顾客提出需求开始到退役处理的时间经历,它一般包括系统或产品的导 入,生长,成熟,饱和和衰落5个寿命期。6概念选择,概念选择是概念设计的最后一个子阶 段,在这个阶段,要求对前期创生的原始
9、概念进行分析,研究,评价和修正,以完善或再创造 更合理的概念,肓到选出最优的最后概念方案为止。 公理设计涉及设计学的原理与方法学,而不仅仅是一种算法和工具。公里设计是基于两个设计 公理导出的定义与推论的理论体系。它发展了基于功能分析与信息量最小化的方法学,从而获 得鲁棒的设计解。公里设计理论与方法可以运用于所有的设计,其设计的对象包括:大小系 统,产品,过稈,软件,组织结构,材料与商务规划等。 技术信息系统是用于支持制造系统产品开发活动的一系列计算机软件系统,所支持的产品开发 活动包括设计方案论证,计算机绘图,工程分析,工艺规划,数控编程以及产品信息管理等产 品开发全生命周期的工程行为。 技术
10、信息系统通常具有两层组成结构,底层为支撑系统,由产品开发设备,操作系统产品开发 网络及产品数据管理系统及相应的数据库纟R成,其目的是为产品开发活动网络化,信息话和 集成化提供支持,上层为功能系统,由完成产品开发工程活动的计算机应用系统纟R成,通 常 包括计算机辅助设计系统,计算机辅助T稈系统,计算机辅助工艺设计系统和计算机辅助制造 系统组成。 CAPP系统的功能包括毛坯设计,加丁方法选择,工序设计,工艺路线制定和工时定额计算 等。工序设计又可以包括装夹设备选择或设计,加工余量分配,切削用量选择以及机床,刀具 和夹件的选择以及必要的工序图生成等。 广义CAM一般是指利用计算机辅助从毛坯到产品制造
11、过程的直接和间接的活动,包括工艺准 备,生产作业计划,物料作业计划的运行控制,生产控制,质量控制等。狭义CAM通常 仅指 数控程序的编制,可包括刀具路径的规划,刀位文件的生成,刀具轨迹仿真以及NC代 码的生 成等。 CAM主要功能与相互捡的关系:首先,系统根据公共数据库内的零件尺寸及工艺信息,在无 人干预的情况下,自动确定切削时刀具的轨迹,求解出备工序,各工步的加工尺寸,并将加工 信息转化为屏幕显示信息,在屏幕上模拟加工过程,以观察数控程序编制的正确性,诊断起 刀,落刀的正确性,如果切削加工模拟通过,则进行后置处理。后置处理是白动编稈子系统的 重要组成部分,它是根据不同的数控机床及不同的数控系
12、统形成按国际标准的数控指令,打印 出数控指令清单或用穿孔机穿成数控纸带。示直处理的数控指令,如果很长且为多台数控机床 使用,则采用串行通讯线路传输到CNC系统里,这种方式已经被普遍采用。 快速成型制造的原理:首先在CAD系统上设计零件,然后运用CAD软件对零件进行切片分 层离散化,分层够对切片进行网格化处理,所得数据通过计算机进一步处理后生成格式文件, 并驷动控制激光加工源在XY平面内进行扫描,使盛在容器屮的液态光敏树脂有选择的被同 化,从而得到第一层的平面切片形状,此时,计算机控制Z方向的支撑向下运动一个分层切片 厚度,然麻激光扫描头又在计算机控制下进行XY方向的扫描,得到第二层的平面切片,
13、如此 重复工作,育到所有的分层切片祁被加工出来,整个零件的扫描造型工作完成。, 接着,通过 强紫外线光源的照射,使扫描所得的蜩胶零件充分固化,从而得到所需零件的册胶件。 焊接机器人生产线如何实现柔性化:焊接柔性生产线,柔性线是由多个站纟R成,不同的是被 焊接工件都装卡在统一形式的托盘上,而托盘可以与线上任何一个站的变位机和配合并被自动 卡紧。焊接机器人系统首先对托盘的编号或T件进行识别,H动调出焊接这种丁 ?件的程序进 行焊接。这样每一站无需作任何调整就可以焊接不同的工件。 插补是在毎个插补周期运算一次,根据指令进给速度计算出一个微小肓线段。由于每个中间点 计算所需时间直接影响系统控制速度,而
14、插补屮间点的计算精度乂煤响到整个CNC的精 度, 因此插补计算对CNC系统的性能指标至关重要,可以说插补是整个CNC系统控制软件的核 心。较为成熟的有逐点比较法和数字积分法。 加工屮心是带有刀库和自动换刀装置的一种多功能数控机床。 加工中心的主传动系统是指将主轴电动机的原动力通过该传动系统变成可供切削加工所用的切 削力矩和切削速度。 主传动系统的特点:为适应各种不同材料的加工及和各种不同的加工方法,要求加工的主传动 系统有较宽的转速范围及相应的输出力矩。希望加T屮心能高效地加T出高精度,低粗糙度工 件,必须旅游良好的运动学,动力学参数的主传动系统和具有高精度,高刚度,振动小, 热变 形及噪声均
15、能满足的主轴部件。由于加工屮心带有ATC,要求主传动系统具有可靠的H动定向 装置,刀柄孔的清洁装置及刀具紧锁送开装置。 加工屮心完成对工件的多工序加:T,必须要在加工过程屮自动更换刀具,为其设置的存储及更 换刀具系统称为自动换刀系统。 柔性制造系统是至少由两台数控机床,一套物料运输系统和一套计算机控制系统所组成的制造 化系统。它采用简单改变软件的方法便能制造出某些部件中的任何零件。 柔性制造系统的组成:硬件组成1两台以上的数控机床或加工屮心以及其他加工设备,包括测 量机,清洁机,动平衡机以及各种特种加工设备等2套能自动装卸的运输系统,包括刀具储 运和工件及原材料储运。3套计算机控制系统及信息通
16、信网络。软件组成1FMS的运 行控制 系统2FMS的质量保证系统3FMS的数据管理和通讯网络系统。 FMS的物料传输系统的组成:FMS物料传输系统是指把备加丁?设备联接起来,实现物料传 输 自动化系统,它分为工件流和刀具流两个了系统。工件流系统主要由工件库,夹具库,堆垛 机,托盘库,装卸站和传送小车或传输带组成。刀具流主要由对刀具,刀具缓冲站,屮央刀 库,机附刀库和刀具传送机器人组成。 精益生产是起源于口木丰田汽车公司的一种生产管理方法,是一种独特的多品种,小批量, 高 质量和低消耗的生产方式。其屮心思想就是在工厂的各个环节去掉一切无用的东西,每个员工 及其岗位的安排原则必须保证增值,不能增值
17、的岗位必须加以撤除。 J1T:示工序只在必要的时候到前工序提取必要的物品,而前工序也只生产要被取走的物品。 同样车间与车间2间,供应商与生产厂2间,总装厂与协作厂之间都采取这种生产管理方式, 这就是所谓的准时制生产方式。 CIM的概念:将信息技术,现代管理技术和制造技术相结合,并应用与企业产品全生命周期的 各个阶段,通过信息集成,过程优化和资源优化,实现物流,信息流,价值流的集成和优化运 行,达到人,经营和技术三要素的集成,以改进企业新产品开发的时间(T)质量(Q)成木 (C)服务(S)环境(E)从而提高企业新产品的市场应变能力和竞争力。 并行T程是对产品及其相关过稈进行并行,集成设计的一种系
18、统化T作模式,使开发者一开始 就要考虑到整个产品生命周期屮从概念形成到产品报废处理的所冇要素,包括质量, 成木, 进度 计划以及用户要求等。 并行工程的特点:1强调合作精神和工作方式,为了设计出便于加工,便于装配,便于使用, 便于维修,便于冋收的产品就必须将各个方面的专家,英至用户集屮起来,形成专门的工作小 组。2强调设计过稈的并行性,并行性有两个方面的含义:其一是在设计过程屮通过专家把 关,同时考虑产品生命周期的备个方面,其二是在设计阶段就可同时进行工艺过程设计,并对 T艺设计的结果进行计算机仿真,有到原型法生产出产品样品。3强调设计过程的系统性,设 计,制造,管理等过程不再是一个个相互孤立
19、的单元,而是将它们纳入一个系统考虑。4强调 设计过稈的快速“短反馈,并行工程强调对设计结果及时进行审杳并及时反馈给设计人员。 并行工程的效益:1缩短产品投放市场的时间,并行工程技术的主要特点就是可以大大缩短产 品开发和生产准备时间2降低成木,首先可以将错误限制在设计阶段,其次并行工程不同于传 统的“反复试制样机的做法,强调一次达到目的,其三由于在设计时就考虑到加工,装配等因 索,产品在上市前的成木将会下降,在上市后运行费用也会下降3提高质量,采用并行工程技 术,尽可能将所有质景问题消火在设计阶段,使设计的产品便于制造,易于维护4 保证功能的 实用性,在设计阶段有销伟人员和用户,这样设计方法反映
20、了用户的要求,保证去除多余功能 降低设备的复杂性,提高产品的可靠性和实川性5增强市场竞争能力,并行工稈可以较快推出 适销的产品,能够降低制造成木,保证质量,提高企业生产柔性从而提高金业竞争力。 工业机器人的纟R成:1执行系统,执行系统包括手臂,腕部,臂部,机身及行走机构等2驱 动系统工业机器人的驱动系统是肓接驱动使各运动部件动作的机构,对丁业机器人的性能和功 能影响较大。3控制系统,机器人控制系统指挥机辭人的动作并协调机器人与生产系统之间的 关系。4检测装置,检测装置的作用是通过备种检测器,传感器,检测执行机构的运动情况, 根据需要反馈给控制系统,比较后进行调整,以保证动作符合设计要求。 制造
21、系统与环境和I身内部物料的交换,变换和运动,制造系统从环境取的原材料,毛坯件 和配套供应的零件,器件,组件,部件经过制造活动把其转换为成品或废弃物,再送冋环境 屮。这种与系统外部间的物质交换活动和物料在系统内的运动与制造变换称为物流。 柔性制造系统和柔性制造单元的区别:柔性制造单元作为FMS的基木模块,其介于单机NC 机 床和FMS Z间。主要功能有1独立白动化加工能力2有物料传输,存储功能3有完成自动加T 与检测的控制功能4有自动检测,监视功能。柔性制造单元的构成:一类是加工中心配上托盘 交换系统,另一类是数控机床配工业机器人。 激光加工指利用大功率激光朿进行打孔切割焊接和表血处理材料形成和改性等一系列工艺技 术,激光加工特点,不需要加工工具,故不存在工具磨损问题,同时也不存在断屑排屑问题, 这对高度白动化生产非常有利,2激光束的功率密度极高,几乎对任何加T材料都可以加工3 激光加工是非接触加工,加工屮的热变形热影响区都很小,适用于微细加工4通用性 强,同一 台激光加丁装置可作多种加丁用,如打孔切割焊接等就可以在同一台机床上进行
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