工程技术基础第六章机械制造3.ppt
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工程技术基础第六章机械制造3.ppt
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第六章机械制造3,1,第三节先进制造技术,第六章机械制造3,2,一、机电一体化,第六章机械制造3,3,
(一)概述,机电一体化定义机电一体化技术机电一体化产品,第六章机械制造3,4,机电一体化产品的类型在原有的机械本体上应用电子控制设备用电子设备置换机械控制系统在信息机器中采用电子设备在信息处理机中,用电子设备全面置换机械装置在检测系统中采用电子设备用电子设备代替机械本体,第六章机械制造3,5,机电一体化产品的设计方式机电互补法融合法组合法,第六章机械制造3,6,机电一体化设计类型开发性设计适应性设计变异性设计,第六章机械制造3,7,
(二)机电一体化系统的主要组成及功能,机械本体部分动力部分传感部分驱动部分执行部分控制及信息部分,第六章机械制造3,8,(三)机电一体化的技术体系,机电一体化的相关学科机械学电子学微电子学控制论,第六章机械制造3,9,机电一体化的相关技术机械技术计算机与信息处理技术系统技术自动控制技术传感与检测技术伺服传动技术,第六章机械制造3,10,(四)机电一体化的技术、经济和社会效益,提高精度增强功能提高生产效率,降低成本节约能源,降低消耗提高安全性、可靠性改善操作性和使用性减轻劳动强度,改善劳动条件简化结构,减轻重量降低价格增强柔性应用功能,第六章机械制造3,11,二、CAD/CAM,计算机辅助设计与计算机辅助制造(CADCAM)系统,第六章机械制造3,12,
(一)概述,计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)是指以计算机作为主要技术手段来生成和处理各种数字信息和图形信息,以进行产品的设计和制造。
第六章机械制造3,13,CAD/CAM技术的产生1959年美国麻省理工学院(MIT)制定的CAD计划标志着计算机辅助设计技术的诞生,第六章机械制造3,14,CAD/CAM技术的发展系统功能丰富、灵活、实用和可靠系统可扩充性好系统的开放性好系统的集成度高,第六章机械制造3,15,CAD/CAM系统应用用于设计方案的动态修改用于机械制造工艺过程用于企业管理,第六章机械制造3,16,
(二)CAD/CAM系统组成,CAD/CAM系统由工作人员、硬件和软件三大部组成。
电子计算机及外围设备称为CAD/CAM的硬件系统操作系统和应用软件称为CAD/CAM的软件系统,第六章机械制造3,17,CAD/CAM系统和网络计算机网络计算机网络是指“以能够相互共享资源(硬件、软件和数据)的方式连接起来,并且各自具备独立功能的计算机系统之集合”,第六章机械制造3,18,计算机网络结构,第六章机械制造3,19,CAD/CAM硬件系统,第六章机械制造3,20,CAD/CAM软件系统的功能雕塑曲面造型功能实体造型功能物体质量特性计算功能三维运动机构的分析和仿真功能二、三维图形的转换功能三维几何模型的显示处理功能有限元法网格自动生成的功能优化设计功能数控加工的功能信息处理和信息管理功能,第六章机械制造3,21,CAD/CAM系统概念结构,第六章机械制造3,22,(三)CAD/CAM的发展趋势,集成化智能化网络化,第六章机械制造3,23,三、数控技术,定义数字控制技术是综合应用了微电子技术、计算机技术、自动控制和自动检测等方面的新成就而发展起来的一门新技术应用数控机床、数控切割机、数控绘图仪,第六章机械制造3,24,
(一)数字控制机床,第六章机械制造3,25,数字控制机床的工作原理,根据被加工零件的图纸与工艺方案,用规定的代码和程序格式编制加工程序将数控程序输入到数控装置刀具与工件及其他辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作,第六章机械制造3,26,1.数控机床的组成,输入输出装置数控系统伺服系统机床本体及机械部件,第六章机械制造3,27,第六章机械制造3,28,2.数控机床的分类,按加工工艺方法分一般数控机床数控车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床数控技术也大量用于压力机、冲床、弯管机、扩管机、电火花加工机床,第六章机械制造3,29,第六章机械制造3,30,加工中心具有刀库,能自动更换刀具,对一次装夹的工件进行多工序加工的数字控制机床按主轴布置方式分为立式和卧式加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成,第六章机械制造3,31,第六章机械制造3,32,按控制刀具相对工件移动轨迹分点位控制直线控制连续轨迹控制,第六章机械制造3,33,按伺服机构分类可分开环伺服机构半闭环伺服机构闭环伺服机构,第六章机械制造3,34,3.计算机数控系统,计算机数控系统(ComputerizedNumericalControl,编写为CNC)是一种用计算机通过执行其存储器内的程序来实现部分或全部数控功能,并配有接口电路和伺服装置的专用计算机系统,第六章机械制造3,35,基本控制流程,输入译码,预处理插补位置控制电机,第六章机械制造3,36,CNC装置组成,硬件CPU、存储器、输入输出接口数控要求的专用接口和部件位置控制器、纸带阅读机和接口,手动数据输入接口和显示(CRT)接口软件为了CNC系统各项功能而编制的专用软件管理软件包括零件加工程序的输入和输出、I/O处理、系统的显示和诊断能力控制软件可完成从译码、刀具补偿、速度处理到插补运算和位置控制等方面的工作,第六章机械制造3,37,四、柔性制造系统FMS,第六章机械制造3,38,第六章机械制造3,39,
(一)概述,第六章机械制造3,40,1.柔性制造系统(FMS)定义,柔性制造系统是一组数控机床和其他自动化的工艺设备,由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体,第六章机械制造3,41,2.FMS的产生,为了进一步提高劳动生产率,缩短零件生产周期,充分提高机床利用率,必须在中小批量生产领域里进一步提高自动化程度,即在上述各个环节尽量实现自动化FMS自20世纪60年代问世国际上以柔性生产方式生产的产品产值,已占制造总产值的75以上,其中在美国78,日本占80,第六章机械制造3,42,3.FMS的柔性,设备柔性工艺柔性产品柔性工序柔性运行柔性批量柔性扩展柔性生产柔性,第六章机械制造3,43,4.FMS的效益,提高劳动生产率缩短生产周期提高产品质量充分提高机床利用率较大地减少操作人员较大地降低成本减少在制品数量和库存容量,第六章机械制造3,44,
(二)FMS的组成,加工系统(数控加工设备,一般是加工中心)物料系统(工件和刀具的运输和存储)计算机控制系统(中央计算机及其网络),第六章机械制造3,45,1.加工系统,以加工箱体类零件为主的FMS以加工回转体类零件为主的FMS适于混合零件加工的FMS用于专门零件加工的FMS,第六章机械制造3,46,第六章机械制造3,47,2.物料系统,工件的输送工件的存储,第六章机械制造3,48,3.计算机控制系统,三级分布式计算机控制系统第三级为设备层控制系统第二级是工作站层控制系统第一级为单元级控制系统,第六章机械制造3,49,(三)柔性制造系统的应用(航天发动机行业),第六章机械制造3,50,第六章机械制造3,51,(四)柔性制造系统的发展趋势,向小型化、单元化方向发展模块化、集成化方向发展各项技术性能与系统性能不断提高重视人的因素应用范围逐步扩大,第六章机械制造3,52,五、计算机集成系统,第六章机械制造3,53,
(一)概述,计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturingCIM)是企业组织、管理与运行的一种新哲理,借助计算机软硬件,综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术等,将企业生产经营全过程中有关人、技术和管理三要素及有关的信息流、物流和价值流有机地集成并优化运行。
计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystemCIMS)是基于CIM,哲理而构成的系统,第六章机械制造3,54,
(二)CIMS发展的三个阶段,以信息集成为特征的阶段(20世纪70年代一80年代)以过程集成为特征的阶段以企业集成为特征的阶段,第六章机械制造3,55,(三)计算机集成制造系统组成,应用系统工程设计系统管理信息系统柔性制造系统质量管理系统支持系统数据库管理系统计算机通信网络系统,第六章机械制造3,56,(四)学科构成,从学科看,计算机集成制造系统是系统科学、计算机科学和技术、制造技术交互渗透结合产生集成方法和技术,并将此技术用到制造环境中,第六章机械制造3,57,第六章机械制造3,58,六、快速成形制造,
(一)快速成形制造原理20世纪80年代初,出现了材料堆积制造的全新概念,即快速原型(零件)制造(RapidPrototype(Part)ManufacturingRPM),又称快速成形制造,第六章机械制造3,59,利用离散与堆积成形技术,将一个三维实体零件分解为若干个有一定厚度的二维实体层(实际上仍是三维实体),再将它们堆积起来而构成三维实体零件,它是一种接合法。
很明显,零件分解的层数越多,则每个二维实体的厚度越薄,所堆积出的零件精度越高。
所以,当前的快速成形制造的基本原理是分层制造,所用的技术是分层制造技术,第六章机械制造3,60,
(二)RPM技术主要方法,选择性液体固化,第六章机械制造3,61,选择性层片粘接,第六章机械制造3,62,选择性粉末熔结粘接,第六章机械制造3,63,挤压成形,第六章机械制造3,64,喷墨印刷,
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