【正文】 規(guī)制造工藝的優(yōu)化；加工方法不斷創(chuàng)新；學科間的界限逐漸淡化；設計由經(jīng)驗走向定量分析；工藝技術與信息、管理結合。 Dalian University of Technology 機械制造系統(tǒng)組成： 機床，工具和制造過程（工藝、檢驗、管理）。 4） 多級機械制造系統(tǒng) ：單臺 CNC機床構成基本的制造系統(tǒng)，多臺 CNC機床由一臺通用計算機集中控制，形成直接數(shù)控DNC制造系統(tǒng)。 先進制造技術特點 ：先進性；廣泛性；實用性；系統(tǒng)性；集成性；動態(tài)性；環(huán)保性 Dalian University of Technology 先進制造技術分類 : ： (1) 計算機輔助設計技術： 包括： 有限于元法，優(yōu)化設計， CAD ，反求工程，模糊智能 CAD ，工程數(shù)據(jù)庫。 (5) 可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)品設計 :主要有綠色設計 . (6) 設計實驗技術 :包括：產(chǎn)品可靠性試驗，產(chǎn)品環(huán)保性試驗與控制，仿真試驗與虛擬試驗。 4 系統(tǒng)管理技術： （ 1） 全面質(zhì)量管理，（ 2）成組技術，（ 3）即時生產(chǎn)，（ 4）物流管理，（ 5）企業(yè)資源規(guī)劃 5 先進制造模式： （ 1）先進制造生產(chǎn)模式，包括：精益生產(chǎn)（ LP）， CIMS，敏捷制造（ AM），網(wǎng)絡化制造系統(tǒng)，智能制造。 數(shù)字化 —越來越廣泛。 （ 7） FMS—適合于多品種，中小批量的生產(chǎn)方式。 （ 4） 生物制造技術 ：包括：用設計酶、細胞組織和生物催化劑的元件制造，還包括用自組織系統(tǒng)和生物原料生產(chǎn)特殊材料的遺傳工程。 （ 8） 新型勞動力培訓 ：適應新技術環(huán)境，學習型模式 （ 9） 智能協(xié)作系統(tǒng)軟件 ：滿足專業(yè)不同 /語言不同 /文化不同的交流，實現(xiàn)聯(lián)機和協(xié)作。 2）加工速度不斷提高 主軸轉速： 800010000rpm。 防振 防振溝、隔振地基、隔振設備 Dalian University of Technology 超精密加工精度的在線監(jiān)測和計量檢測 激光干涉儀、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡 誤差預防原則 設備精度 /成本 誤差補償原則 實時建模、動態(tài)分析 /理論、技術 涉及的技術：微量去除 /刀具的刃磨 /測量與補償 /工作環(huán)境 /操作者技能 /設備部件性能，包括：精度 /剛度 /穩(wěn)定性 /抗振性 /控制性。 德國的格林自動化公司 1983第一臺高效深切快進磨床 ：功率 60KW。 以磨代銑 日本、美國后來居上。 Dalian University of Technology 超高速 切削的相關技術 超高速切削的刀具技術（ CBN、金剛石、 PCD、陶瓷 /結構、角度 ） 超高速切削機床（ 主軸、進給 —直線電機、夾具、支撐、并聯(lián)結構 ） 超高速切削機床的數(shù)控技術 超高速切削的安全性 超高速切削的切削液及供液系統(tǒng) 高速切削的工件材料 Dalian University of Technology 超高速 磨削的相關技術 超高速磨削的砂輪（ 砂輪質(zhì)量 ：結構、磨料品級、粒度均勻、耐磨性、分布均勻、修整 ） 超高速主軸和超高速軸承（材料與結構、平衡 /精度） 超高速磨削的砂輪平衡技術與防護裝置 超高速磨削的磨削液選擇與使用 Dalian University of Technology 超高速加工測試技術 刀具狀態(tài)檢測 CNC機床的位置檢測 工件狀態(tài)檢測 機床工況監(jiān)測 Dalian University of Technology 第五章 微機械及其微細加工技術 概述 MEMS/NEMS (Micro electro mechanical system) 按外廓尺寸： 110mm, 1um1mm, 1nm1um 名稱： MEMS。 應用研究：精密儀器，醫(yī)療衛(wèi)生，生物工程，航空航天機載設備領域等；微靜電 /微電機問世，推動微致動器，微傳感器，微控制器相繼問世（表）。 IC。 Dalian University of Technology ? Intel的 CEO保羅 幾種典型 RPM： SLA。 發(fā)展概況 50年代，由描述刀具軌跡 直接描述被加工工件的尺寸和形狀，產(chǎn)生了CAD的最初的概念；美國的 CALCOMP/GERBER公司分別研制滾筒式、平板式繪圖儀為 CAD的發(fā)展提供了基本條件。 80年代， 32位機、超級微型機的出現(xiàn)、齊全的計算機外圍設備的系列化為CAD技術進一步發(fā)展提供了條件， CAPP、 CAM、 CAQ得到快速發(fā)展。 硬件由計算機和外圍設備組成。 工程工作站系統(tǒng)：具有計算、圖形交互處理的微機系統(tǒng)。 特點：計算機之間的通信由制造商的網(wǎng)絡軟件完成，每臺計算機有各自獨立的操作系統(tǒng)，啟動和失效是獨立的；可以資源共享、易于擴展，提高CAD系統(tǒng)的技術性能等。 CAD軟件系統(tǒng)類型 1)系統(tǒng)軟件：包括，管理和操作程序；維護程序；用戶維護程序。 與使用用戶聯(lián)合開發(fā)。 軟件工程重要目的： 提高軟件的可維護性，減少軟件維護的代價。 2）軟件文檔： （文檔編制表 41） 按軟件生存周期方法，對每個階段采用科學的管理手段與技術方法，形成開發(fā)全周期的和每階段的軟件文檔，保證軟件質(zhì)量。 3）線圖程序化：經(jīng)驗公式等關系，編制的程序存入計算機。包括，數(shù)據(jù)的邏輯結構和物理結構。 文件的組織方法：順序文件 /索引文件 /直接存取文件 —隨機文件 文件的操作：查找和排序 數(shù)據(jù)庫： CAD過程對數(shù)據(jù)進行加工和處理的過程。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的的 功能 負責定義、管理、建立、維護、通信及設備控制等。 Dalian University of Technology 計算機繪圖 功能 ： 1）定義窗口 用戶作用區(qū)與屏幕顯示區(qū)、二者的坐標變換等。 5）圖形文件處理 文件管理 6）交互處理功能 人機對話 /界面友好 繪圖程序的基本編制方法 1）調(diào)用基本繪圖指令法（軸的畫法） 2）調(diào)用圖形元素拼合圖形法（軸的拼法） 3）裝備專用圖形庫 二維圖形變換的基本原理 Dalian University of Technology 圖形變換 1）窗、視變換 窗口功能：定義窗口、視區(qū)復制窗口內(nèi)容（定義 /選中坐標點） 視區(qū)功能：復制窗口內(nèi)容 窗、視變換：坐標變換。 特征建模 上述模型沒有考慮生產(chǎn)過程的要求，后續(xù)的 CAPP/CAM難以提取工程信息 除公稱尺寸外，還需要形位公差、表面粗糙度和材料性能等信息。 CAD系統(tǒng)中特征造型模塊的功能： 1）預定義特征，建立特征庫； 2）實現(xiàn)基于特征的零件設計； 3）為特征附加注釋，并為用戶行列舉參考特征； 4）支持用戶自定義特征及管理，操作特征庫； 5）特征的消隱、移動； 6）零件設計中，跟蹤和提取有關幾何屬性。 CAD系統(tǒng)中特征造型模塊的功能： 1）預定義特征，建立特征庫； 2）實現(xiàn)基于特征的零件設計； 3）為特征附加注釋，并為用戶行列舉參考特征； 4）支持用戶自定義特征及管理，操作特征庫； 5）特征的消隱、移動； 6）零件設計中，跟蹤和提取有關幾何屬性。 傳統(tǒng)方法是由有經(jīng)驗的設計者手工完成。 CAPP系統(tǒng)的工作原理：派生法 /創(chuàng)成法 派生法 /比照：根據(jù)成組技術原理，檢索已有標準工藝規(guī)程，結合現(xiàn)有零件要求進行編輯、修改，得到適合該零件的工藝規(guī)程。 派生法 CAPP系統(tǒng) 工作原理：經(jīng)驗法通過零件信息的代碼化、經(jīng)驗和工藝知識的代碼化，編碼后，按相似性原理分組，制定標準工藝規(guī)程。 2）創(chuàng)成法 CAPP系統(tǒng)的工藝決策邏輯 建立工藝依據(jù) /工藝決策形式（決策表 外圓類、孔類、平面類的等；決策樹 面 類型 成形法）。 5）工藝文件輸出 包括，產(chǎn)品名稱、批量、圖號、機床、刀具、工序名稱、工序內(nèi)容及切削參數(shù)、工序圖等。 專家系統(tǒng) CAPP 1）專家系統(tǒng) CAPP與一般 CAPP系統(tǒng)的區(qū)別 2）專家系統(tǒng) CAPP的設計過程 零件信息描述 /工藝知識庫的建立 /推理機 CAPP中的關鍵技術及發(fā)展趨勢 CAPP的體系結構研究 1）適應不同種類零件的通用化設計； 2）從產(chǎn)品設計方面獲取輸入數(shù)據(jù)； 3）動態(tài)連接 CAD和 CAM設計、編程、加工過程模擬并行與動態(tài)化； 4）工藝設計模式的多樣化 滿足自動選擇工藝設計的方式。 正在研究的熱點課題： CAPP中的并行工程 /分布式結構 /數(shù)據(jù)交換 /接口技術及標準化等。 CNC 機床的自動編程 舉例：由二次曲線組成的平板零件 采用直線插補，計算交點、節(jié)點和刀具中心軌跡。函數(shù)類詞匯（ sin, cos, exp, sqrt) 。 刀具運動語句：用來模擬加工過程刀具運動軌跡。 數(shù)控程序系統(tǒng)： 評價內(nèi)容：工藝處理能力 /圖形處理能力（例如圖 615） 工作過程：輸入翻譯階段，軌跡計算階段，后置處理階段。 1948年美國 Parsons提出設想：按照微小增量的步距移動得到所需要的軌跡。即根據(jù)給定的數(shù)學函數(shù)，（線性的、圓弧的，或高次方函數(shù)）在理想的軌跡或輪廓上的已知點之間，確定一些中間點的的方法，稱為插補。 ，減少安裝誤差。其插補計算比較簡單，用加 /減法便可實現(xiàn)，但速度較慢。 數(shù)字積分法（ DDA） 屬于脈沖增量插補，它比逐點比較法速度快，脈沖分配均勻，適合于多軸聯(lián)動。 自動編程種類 計算機語言輸入 /圖形輸入 /語音輸入等 隨機 /在線或脫機編程 數(shù)控技術與 PLC PLC定義：是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應用。后者突出特點 :便于設備功能更新升級。包括以下內(nèi)容： 1）管理和控制系統(tǒng) 單元級控制器、工作站級控制器、設備級控制器 2）物流系統(tǒng) 裝卸工作站、自動化倉庫、無人運輸小車、托盤交換站等 3）刀具流系統(tǒng) 刀庫系統(tǒng)、刀具預調(diào)儀、刀具存取工作站、清洗裝置、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和換刀機器人等。 5）系統(tǒng)可靠性和維修性 Dalian University of Technology 6）自動化程度 7）加工質(zhì)量指標 柔性制造系統(tǒng)設計步驟 1）立項條件分析 市場、技術條件等 2）概念設計 包括效益估算、效率估計、關鍵技術和實現(xiàn)的可行性、投資條件、可行性論證 3）初步設計 系統(tǒng)工藝技術方案設計 4）技術及詳細設計 結構設計、管理與控制系統(tǒng)設計、編制技術文件、有關建筑設計 系統(tǒng)功能模型和信息模型設計 1）功能模型設計 基本功能需求 信息變化 /制造變換 建立功能模型內(nèi)容 /步驟：初始化 /分析用戶需求信息 /確定柔性制造系統(tǒng)的邊界 /系統(tǒng)上層功能的分解 /設計下層功能模型 /評審功能模型 /形成文件和功能模型圖 Dalian University of Technology 2）信息模型設計 信息模型目標是提供一個數(shù)據(jù)含義及相互關系一致的定義，用來集成、管理和共享數(shù)據(jù)。 1974年由美國人提出的 CIM. 基于企業(yè)生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)是整體；制造過程的實質(zhì)是對信息的采集、傳遞、處理加工的過程。作為新的生產(chǎn)模式在新世紀占主導地位。 5）車間系統(tǒng) 基本制造活動（加工、運輸、檢測、儲存等）的執(zhí)行裝置，外圍設備和技術。 TOP協(xié)議 技術與辦公環(huán)境的統(tǒng)一標準。 CIMS要求還包括工藝特征、材料、加工精度、表面粗糙度等信息。 第四節(jié) CIMS 技術的進展和應用 863高技術計劃中安排 CIMS主題 1）信息集成 企業(yè)建模、異構環(huán)境下的信息集成； 2）過程集成 串行過程到并行過程，可制造性、可裝配性、質(zhì)量分配； 3）企業(yè)集成 適應全球經(jīng)濟和制造模式， CIMS模式資源共享、虛擬制造、資源優(yōu)化、網(wǎng)絡平臺，目標是快速、優(yōu)質(zhì)、低耗地響應市場 Dalian University of Technology 成都飛機工業(yè)公司實施 CIMS對比 生產(chǎn)方式 傳統(tǒng)方式 采用 CIMS技術 綜合設計 從總體設計之板金、 3天 放碼排料 11天 工藝設計 56天 工藝文件 12小時 下發(fā)至每個操作崗位 生產(chǎn)單元 工位組織調(diào)整、 按 CAPP編排調(diào)整 1天 安排及順產(chǎn) 1天 累計生產(chǎn)時間 1718天