【正文】 環(huán)境的影響為控制目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能要求同時(shí)，使材料對(duì)環(huán)境污染最小，能源消耗最少。 ? 建立面向能源設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)和運(yùn)行環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。 ④面向回收的設(shè)計(jì)技術(shù)（ design for recovering recycling， DFRR） （ 1）重用 （ 2）再加工 （ 3）高級(jí)回收：重新處理以后被用于更高價(jià)值 的產(chǎn)品中 （ 4）次級(jí)回收：回收零件用于低價(jià)值產(chǎn)品中 （ 5）三級(jí)回收：化合分解，生產(chǎn)新材料 （ 6）四級(jí)回收：燃燒回收，用作燃料發(fā)電 （ 7）處理（ disposal） （填埋） 第三章 現(xiàn)代加工技術(shù) (1） .定義及內(nèi)容 各種加工方法和制造工藝的總稱。 鋼為 600m/min，鑄鐵 900 m/min－ 5000m/min， 鋁合金 2023 m/min－ 7500m/min，鈦合金 150 m/min－ 1000m/min，纖維增強(qiáng)材料 2023 m/min－ 9000 m/min ? 各種加工工序的切削速度的范圍： 車削： 700 m/min－ 7000 m/min，銑削 300 m/min－6000 m/min，磨削 150m/s以上，鉆削 200 m/min－1100m/min ? 主軸轉(zhuǎn)速 日本 FANVC 5500r/min，意大利 FIDIA 7500r/min ? 定位精度達(dá)到 － 快進(jìn)速度 40－60m/min ? 國(guó)內(nèi)水平，主軸轉(zhuǎn)速 10000r/min，快進(jìn)速度 30 m/min （ 2）超高速加工的應(yīng)用領(lǐng)域 ? 大批量生產(chǎn) 如汽車 ? 剛度較小的元件 如薄壁（厚度 1mm）零件（航空航天） ? 復(fù)雜曲面 磨具 ? 超精密加工 ? 超硬材料，超塑材料 （ 3）使用刀具 PCD、 CBN、 SiN（氮化硅）、涂層刀具、 TiN、 TiAlN（氮化鋁鈦） （ 4）超高速加工單元制造技術(shù) ①、超高速主軸單元制造技術(shù) 超高速主軸單元是超高速加工機(jī)床的關(guān)鍵 部件。 ? 滾珠軸承高速主軸（轉(zhuǎn)速達(dá) 90000r/min） 高速切削機(jī)床上的主軸多數(shù)為滾珠軸承電動(dòng)主軸，壓力角為 15176。特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)精度高，回轉(zhuǎn)誤差小于 ，因而可以提高刀具使用壽命、加工精度和降低表面粗糙度。包括：伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、滾動(dòng)元件技術(shù)、檢測(cè)單元技術(shù)和諸如：防塵、防噪聲、冷卻潤(rùn)滑、安全等周邊技術(shù)。目前，正在朝納米級(jí)工藝水平發(fā)展。 （ b）電解研磨（電化學(xué)機(jī)械） （ 4）超精密特種加工 激光、電子束、離子束（三束）、 微細(xì) EDM，用于 IC芯片刻線， 線芯。 組成：（ 1）電源：提供高變電壓的能量 （ 2）換能器：將交變電壓變換成機(jī)械振動(dòng) （ 3）變幅桿：將換能器輸出的振動(dòng)放大到振 幅，振幅 － （ 4）工具：鈦合金 （ 5）磨粒懸浮工作液 （ 6）工件：硬脆材料，玻璃陶瓷等 超聲波機(jī)床 b. 關(guān)鍵技術(shù) ：變幅桿 ? 不導(dǎo)電的硬脆材料加工，微細(xì)加工 ? 超聲波焊接，食品，醫(yī)藥，塑料制品 ? 超聲波復(fù)合加工：超聲波車削、磨削、 擠壓，超聲波電火花 Ⅲ 激光加工 a. 激光的產(chǎn)生： 處于基態(tài) E1的釹離子吸收氙燈的很高范圍的光譜而被激發(fā)到 E4能級(jí)，在 E4能級(jí)的壽命很短。 ? 原理：采用離散 /堆積成形原理 ? 過(guò)程：由 3D CAD軟件設(shè)計(jì)零件的 3D實(shí)體模 型，然后根據(jù)工藝要求，將 3D實(shí)體模型按一定的厚度分層，將 3D模型轉(zhuǎn)化為 2D信息，再將分層后的分層信息進(jìn)行處理，產(chǎn)生數(shù)控代碼；數(shù)控系統(tǒng)以平面加工的方式，有序地連續(xù)加工出每個(gè)薄層，并將它們連接起來(lái)。 ? T (time):通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，提高市場(chǎng)響應(yīng)能力縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期 ? Q (quality):通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量 ? C (cost):通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，降低成本 ? S (service):通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)， 做好客戶服務(wù)，減輕體力、腦力勞動(dòng) ② 功能 :可通過(guò) T、 Q、 C、 S、 E等功能目標(biāo)描述 功能目標(biāo)包括 : 167。它將現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境及其制造過(guò)程通過(guò)建立系統(tǒng)模型映射到計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)所支撐的虛擬制造全過(guò)程，并對(duì)產(chǎn)品制造及制造系統(tǒng)的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。 167。 ?數(shù)控機(jī)床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床等，加工中心 ?數(shù)控沖床、彎管機(jī)等 ?控電火花加工機(jī)床、數(shù)控線切割、激光、水刀等 ① 按工藝分 : 167。 數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)要求的進(jìn)給速度和位置輸出一定的指令，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。 167。根據(jù)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的要求機(jī)床主體較傳統(tǒng)機(jī)床由很大變化。 167。包括 :伺服控制電路、功放電路、檢測(cè)電路和伺服電機(jī)。 工業(yè)機(jī)器人有很多定義，國(guó)內(nèi)專家建議如下 : 167。 ② 按驅(qū)動(dòng)方式分 : ?氣動(dòng) ?電動(dòng) ?液壓傳動(dòng) ?復(fù)合傳動(dòng) 167。 167。 167。 柔性制造系統(tǒng)的工作原理 各部分介紹 : ③計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) : 用于整個(gè) FMS中各個(gè)制造單元、物流系統(tǒng)的信息通信。 167。應(yīng)用專家系統(tǒng)。信息流中的管理尤為重要，注重信息流和物料流集成 ? CIMS是一門綜合技術(shù)，綜合發(fā)展了與企業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)相關(guān)的各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。 其基本任務(wù)是完成生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，優(yōu)化作業(yè)調(diào)度控制，生成工件、夾具、工具需求計(jì)劃，進(jìn)行加工狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷處理。 目前結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用較多 167。 (2)、集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)人員組成：與產(chǎn)品全生命周期有關(guān)人員；市場(chǎng)設(shè)計(jì)、 工藝、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)。 并行工程 ① 并行工程的的關(guān)鍵支撐技術(shù) : 主要內(nèi)容包括 : (1)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的建模技術(shù)； (2)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程建模的分析與仿真； (3)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程管理 : (4)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程評(píng)估 :對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的模型和仿真 進(jìn)行評(píng)估； (5)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程與制造過(guò)程的集成 :在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程 與產(chǎn)品制造過(guò)程之間需要開(kāi)發(fā)適當(dāng)?shù)慕涌谲浖?，? 實(shí)現(xiàn)全生命周期的集成和優(yōu)化 167。 CIMS的組成 CIMS各組成系統(tǒng)介紹 : ⑤ 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為 CIMS各功能分系統(tǒng)提供信息互通的硬件支撐，是 CIMS的關(guān)鍵技術(shù)。 167。 CIMS將是 21世紀(jì)占主導(dǎo)地位地生產(chǎn)方式。這種結(jié)構(gòu)控制功能實(shí)現(xiàn)較困難，頂層控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí) FMS會(huì)全部癱瘓。 柔性制造系統(tǒng)的工作原理 各部分介紹 : ⑤工件夾具站 : 管理工具、夾具。 柔性制造系統(tǒng)的工作原理 各部分介紹 : ①主計(jì)算機(jī) : 用于企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃、原材料購(gòu)入、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、人力資源管理、客戶管理，并對(duì)下一級(jí)控制計(jì)算機(jī)控制和管理。 柔性制造系統(tǒng) (FMS)的組成 柔性制造系統(tǒng)主要組成部分 : ②物流系統(tǒng) : 包括工件裝卸工作站、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、無(wú)人運(yùn)輸小車等，負(fù)責(zé)毛坯的入線 ,半成品、成品的存儲(chǔ)、輸送和搬運(yùn)。 工業(yè)機(jī)器人作為機(jī)械制造系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，可與其它裝備協(xié)調(diào)工作。通過(guò)改變程序可以完成各種作業(yè)。 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī) (機(jī)械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。 控制系統(tǒng)各部分介紹 E 可編程控制器 (PLC): 代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床的強(qiáng)電控制線路，控制機(jī)床的切削液供給、停止、刀具的自動(dòng)交換、工作臺(tái)的自動(dòng)交換等 167。 ? BUS由數(shù)據(jù)總線、地址總線、和控制總線組成，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)各部分之間信號(hào)的傳遞。 例如 :測(cè)量電機(jī)或絲杠的角位移。 B閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 : 數(shù)控系統(tǒng) 控制電路 步進(jìn)電機(jī) 工作臺(tái) 速度檢測(cè)元件 位置檢測(cè)元件 輸入信號(hào) 信號(hào)路徑 半閉環(huán)反饋 閉環(huán)反饋 167。 ② 按運(yùn)動(dòng)形式分 : 167。 數(shù)控加工技術(shù)主要內(nèi)容 : ?數(shù)控技術(shù) ?數(shù)控機(jī)床 167。 167。 ① 敏捷化 : ? 柔性 :機(jī)械柔性、工藝柔性、運(yùn)行柔性、 擴(kuò)展 (柔性 )功能、勞動(dòng)柔性。 制造自動(dòng)化的任務(wù)是研究對(duì)制造過(guò)程的規(guī)劃、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，以實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的高效優(yōu)質(zhì)低耗和潔凈的目標(biāo)。同時(shí)受到電磁線圈的作用，變成螺旋運(yùn)動(dòng)。 電化學(xué)加工原理圖 1－直流電源 9－ 24V 2－工具陰極 3－工具陽(yáng)極 4－電解液泵 5－電解液 c. 應(yīng)用 ? 槍炮的來(lái)復(fù)線 ? 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片 d. 電化學(xué)拋光 ? 原理：陽(yáng)極溶解 ? 用途：表面光整加工 電極與工件距離幾十到幾百毫米，電流密度小，表面微觀不平引起電場(chǎng)畸變，凸凹處電力線密度大場(chǎng)強(qiáng)大首先溶解，達(dá)到表面平整的目的。 ? 電泳磨削技術(shù) 電泳：帶電粒子在電場(chǎng)中向與自身帶電相反的電極運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。通過(guò)控制電路可 以實(shí)現(xiàn)高速和高精度驅(qū)動(dòng)。磁浮主軸可采用較大軸徑，因而剛性較大，承載能力強(qiáng)。主軸精度取決于軸承。 ? 電主軸部件 電主軸由轉(zhuǎn)子、軸承、外殼、電機(jī)組件和測(cè)角系統(tǒng)組成。 ? 變形加工：鍛造、鈑金、軋制、擠壓、拉拔 ? 聯(lián)接加工：機(jī)械聯(lián)接（螺釘，螺栓）、焊接、粘接和 裝配 ? 材料性能調(diào)整：熱處理和其它表面處理技術(shù) ? 特種加工：化學(xué)、電化學(xué)、電火花、超聲、激光、 RP等 （ 2）現(xiàn)代加工技術(shù)的特點(diǎn) ： ? 加工精度高： 尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度均達(dá)到納米級(jí) ? 加工效率高： 超高速切削、磨削技術(shù)使效率大大提高 ? 加工材料范圍廣： 超硬材料、超塑材料、高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷等 ? 加工設(shè)備先進(jìn)： 采用 CAD/CAM技術(shù)、柔性好、可加工復(fù)雜形狀 ? 切削加工低能耗： 切削力為原來(lái)的 1/3，能耗低。 ? （ 2）結(jié)構(gòu)可拆卸 采用易于拆卸和未破壞的聯(lián)結(jié)方法，緊固件少原則，簡(jiǎn)化拆卸運(yùn)動(dòng)原則，裝配及拆卸可達(dá)性原則。 ? 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段：對(duì)產(chǎn)品所用的材料及其拆卸、回收性能和可重復(fù)利用性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建庫(kù)。 （ 4）綠色產(chǎn)品的成本分析：綠色產(chǎn)品的成本分析和傳統(tǒng)產(chǎn)品成本分析不同，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期考慮了產(chǎn)品的回收、再利用和環(huán)保問(wèn)題，因而降低了環(huán)保費(fèi)用。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須依靠先進(jìn)的組織形式和管理方法。 ③前瞻性：為了保證制造的產(chǎn)品一次成功，在 設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅考慮產(chǎn)品的功 能、造型的復(fù)雜性，而且要考慮產(chǎn) 品的可靠性。CAPP專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)和用戶輸入 3部分構(gòu)成。利用專家系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)，可以使知識(shí)信息處理與一般數(shù)值信息結(jié)合起來(lái)，利用專家知識(shí)來(lái)求解專門的問(wèn)題，機(jī)器的智能可以通過(guò)知識(shí)的積累、存儲(chǔ)、聯(lián)想、類比、分析、計(jì)算、論證、比較、優(yōu)化等信息處理過(guò)程，求得問(wèn)題的解答。 1. CAD系統(tǒng)的集成化 CAD技術(shù)是 CIMS的核心技術(shù)，而 CIMS的概念是把設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)和管理連成一 體