【正文】 ，不僅在設(shè)計(jì)和制造過程中用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，而且在庫存管理、生產(chǎn)計(jì)劃、財(cái)務(wù)管理、銷售等方面也使用計(jì)算機(jī)完成，通過計(jì)算機(jī)通信，控制實(shí)現(xiàn)信息共享和交換，使各部門協(xié)調(diào)一致，成為一個(gè)整體。下圖是專家系統(tǒng) CAD求解設(shè)計(jì)方案的一般過程。 3. 計(jì)算機(jī)圖形顯示與幾何造型 利用 CAD系統(tǒng)豐富多樣的交互方法與造型工具，通過人機(jī)對(duì)話進(jìn)行方案的構(gòu)思與總體設(shè)計(jì)。 ? 上世紀(jì) 80年代 CAD/CAM技術(shù)用于工程設(shè)計(jì)，圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化，出現(xiàn)了由 CAD/CAM/CAE構(gòu)成的 CIMS，提高了設(shè)計(jì)自動(dòng)化。 4. 面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì) 將并行工程思想用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)階段便綜合考慮產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中的設(shè)計(jì)、加工、裝配、測(cè)試、維修、銷售及報(bào)廢回收環(huán)節(jié)的影響因素，全面評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，達(dá)到開發(fā)周期短、成本低、質(zhì)量高的目的。 特點(diǎn)： 1. 從單一目標(biāo)規(guī)劃向多目標(biāo)規(guī)劃轉(zhuǎn)變 目標(biāo) 2. 從傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過渡 手段 3. 從傳統(tǒng)的順序設(shè)計(jì) 并行設(shè)計(jì) 組織方式 4. 從單純的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 全生命周期設(shè)計(jì) 環(huán)節(jié) 5. 異地設(shè)計(jì) 地域 6. 可持續(xù)發(fā)展的綠色設(shè)計(jì) 功能 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)十分重要。 ? 先進(jìn)切削加工技術(shù)、成形加工技術(shù)、表面工程技術(shù)、 特種加工技術(shù)和快速原型制造技術(shù)。主要標(biāo)志：電子計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī) 器人的出現(xiàn)。 制造業(yè)是將有關(guān)的制造資源（原材料、設(shè)備、工具、能源、資 金、人才、技術(shù)以及信息）轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的、可供人們利用和消費(fèi)的 產(chǎn)品與服務(wù)的行業(yè)。 制造技術(shù)：與制造業(yè)相關(guān)的一系列技術(shù)的總和。 ? 5. 支撐技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫技 術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能、多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī) 工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)。 第二章 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù) 概述 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的概念 是根據(jù)產(chǎn)品功能要求及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要素（質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)保）的要求，綜合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，通過設(shè)計(jì)人員科學(xué)、規(guī)范和創(chuàng)造性的工作產(chǎn)生載有相應(yīng)文字、數(shù)據(jù)、圖形等信息的技術(shù)條件，制定用于產(chǎn)品制造的設(shè)計(jì)方案。 2. 有限元分析方法 將零件看成是由有限個(gè)元素組成，通過對(duì)每一個(gè)元素求解（位移、應(yīng)力）來獲取零件整體的解。 ? 1958年美國(guó) Calp公司研制滾筒式繪圖儀， Gerber公司平板繪圖儀。 通常 CAD的工作 1. 信息管理 提供豐富的設(shè)計(jì)需要的信息。 概念設(shè)計(jì) CAD 概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中最具創(chuàng)造性的工作，根據(jù)市場(chǎng)和用戶的需求，完成設(shè)計(jì)方案的制定、分析和選擇，需要設(shè)計(jì)人員憑借豐富的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行構(gòu)思、推理和判斷。因此需要二維設(shè)計(jì)，產(chǎn)生產(chǎn)品二維的幾何輪廓。利用可視化技術(shù)可以處理大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，控制和干涉計(jì)算分析過程和設(shè)計(jì)過程。 ①．變異式方法 變異式方法的工作原理建立成組技術(shù)（ GT）基礎(chǔ)上，利用零件的相似性，建立具有相似的工藝規(guī)程的一組零件的標(biāo)準(zhǔn)工藝，采用以成組技術(shù)（ GT）為基礎(chǔ)的編碼系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，一個(gè)新零件的工藝規(guī)程是通過 GT碼檢索系統(tǒng)中已有的相似零件的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程加以篩選、編輯而成。這意味著在設(shè)計(jì)階段就要考慮到產(chǎn)品生命歷程的所有環(huán)節(jié)，以求產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)化。 隨著產(chǎn)品種類和質(zhì)量的提高，要求產(chǎn)品研發(fā)周期短，因而提出了并行設(shè)計(jì)。 （ 2）產(chǎn)品可拆卸性設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)易于拆卸，因而維護(hù)方便，在產(chǎn)品報(bào)廢以后可重用部分能有效地回收和重復(fù)使用，達(dá)到節(jié)約資源和能源的目的。 （ 1）面向材料設(shè)計(jì)技術(shù)的主要內(nèi)容 ? 產(chǎn)品計(jì)劃階段：采用產(chǎn)品的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性三維指標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性分析，確定與環(huán)境協(xié)調(diào)的方案。 ? 尋求合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，控制材料應(yīng)用和環(huán)境影響方面的變化，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的綠色化。包 括先進(jìn)切削加工技術(shù)、成形加工技術(shù)、變 形加工技術(shù)、聯(lián)接加工技術(shù)、材料性能調(diào) 整技術(shù)和特種加工技術(shù)。包括主軸動(dòng)力源、主軸軸承和機(jī)架四個(gè) 部分。或 25176。 ? 空氣靜壓軸承高速主軸 進(jìn)一步提高主軸轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度。要求能達(dá)到高速和瞬間加速及瞬時(shí)準(zhǔn)停性。 加工對(duì)象：激光聚焦腔、高密度磁盤、磁鼓、 雷達(dá)、陀螺、 IC相關(guān)技術(shù) 加工技術(shù)：方法和機(jī)理 材料技術(shù)：工具材料和工件材料 加工設(shè)備：精度、剛度、穩(wěn)定性、自動(dòng)化 測(cè)量及誤差補(bǔ)償技術(shù)： 環(huán)境：溫度 1℃ ～ ℃ 甚至 ℃ 濕度 55～ 60％，潔凈度 1000級(jí)～ 100級(jí) 100指每立方英尺空氣中大于 埃 ≤100個(gè) （ 2）超精密切削加工 ? 超精密銑床 關(guān)鍵部件：高精度主軸、低摩擦高平穩(wěn)性滑臺(tái)。 Ⅰ 電化學(xué)加工技術(shù) －陽極溶解原理 NaCl＝ Na＋ ＋ Cl－ H2O＝ H++OH－ 陽極可能發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng) 若陽極為 Fe，在外電源的作用下 放出 3個(gè)（或 2個(gè)）電子，形成三價(jià) 或二價(jià)的鐵離子 Fe2e Fe2＋ E= Fe3e Fe3＋ E= 4OH－ － 4e＝ O2 E= 2Cl－ － 2e＝ Cl2 E= 根據(jù)電極反應(yīng)的基本原理，電極電位最負(fù)的物質(zhì)首先在陽極反應(yīng)。通過無輻射躍遷到E3能級(jí)， E3能級(jí)壽命較長(zhǎng)達(dá)到 3x10－ 4s，形成了 E3和 E2能級(jí)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng) E3能級(jí)粒子回到 E2能級(jí)時(shí)發(fā)出波長(zhǎng)為 。 RP原理圖 設(shè)計(jì)方案 3D CAD 3D模型 模型處理 快速成型機(jī) 三維實(shí)體 3D掃描 產(chǎn)品原型 （ 2） RP工藝 ? 光刻工藝 SLA（ stereo lithography apparatus） ? 分層實(shí)體制造工藝 LOM（ laminated object manufacturing） ： ? 熔融沉積工藝 FDM（ fused deposition modeling） ? 選擇性激光燒結(jié)工藝 SLS（ select laser sintering） 與 SLA相似，區(qū)別在于 SLA材料是液態(tài)的紫外光敏可凝固樹脂，而 SLS使用粉末材料。 ? 產(chǎn)品研發(fā)自動(dòng)化 :CAD/CAPP/CAM一體化技術(shù)、并行工程、虛擬現(xiàn)實(shí)等 ? 生產(chǎn)過程自動(dòng)化 :數(shù)控加工技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、FMS、 CIMS ③ 范圍 : 167。 虛擬制造是實(shí)現(xiàn)敏捷制造的重要關(guān)鍵技術(shù)。 數(shù)控加工技術(shù)是指高效、優(yōu)質(zhì)地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品特別是復(fù)雜形狀零件加工的有關(guān)理論、方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 ? 點(diǎn)位控制系統(tǒng) :只控制刀具相對(duì)于工件空位點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)軌跡無要求，僅要求空位準(zhǔn)確，例如 :數(shù)控鉆、鏜、沖、激光。 ? 缺點(diǎn) :精度低、響應(yīng)速度慢、功率小。 ? 閉 環(huán) :直接測(cè)量移動(dòng)部件輸出的被控量作為反饋量。 ?控制系統(tǒng) (CNC):數(shù)控機(jī)床的核心 167。 控制系統(tǒng)各部分介紹 ? 只讀存儲(chǔ)器 (ROM):存放系統(tǒng)程序 ? 隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM):存放運(yùn)算中間結(jié)果，加工零件程序、數(shù)據(jù)和參數(shù) C 存儲(chǔ)器 : 用于存放 CNC的數(shù)據(jù)參數(shù)和程序 167。 167。 ① 按功能分 : ? 專用機(jī)器人 :以固定程序在固定地點(diǎn)工作的機(jī)器人。 ③ 按控制方式分 : ? 固定程序控制 :采用固定程序的繼電器，固定邏輯控制器組成控制系統(tǒng)，按預(yù)先設(shè)定的順序、條件和位置，逐次完成相應(yīng)的動(dòng)作 ? 可編程控制 :利用可編程方式改變機(jī)器人的動(dòng)作順序和位置，具有程序選擇環(huán)節(jié)來調(diào)用系統(tǒng)相應(yīng)的程序。 柔性制造系統(tǒng) (FMS)的組成 柔性制造系統(tǒng)主要組成部分 : 柔性制造系統(tǒng) (FMS) 數(shù)控加工系統(tǒng) 物流系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 過程監(jiān)視 過程控制 輸送 搬運(yùn) 存儲(chǔ) 167。 柔性制造系統(tǒng)的工作原理 ① FMS主要包括兩部分 : ? 硬件 :制造單元 (CNC機(jī)床 工業(yè)機(jī)器人 )和輔助設(shè)備 (隨行工作臺(tái)和工具夾具站 )以及物流系統(tǒng) (無人輸送小車、自動(dòng)化倉庫 ) ? 軟件 :產(chǎn)品制造信息、 CNC加工程序以及其它計(jì)算機(jī)控制程序。 167。 柔性制造系統(tǒng)的工作原理 各部分介紹 : ⑧隨行工作臺(tái) : 在無人輸送小車和制造單元之間傳遞零件的載體，暫存毛坯、半成品。 167。以集成化和智能化為特征，集成化反映了 CIMS的廣度，智能化反映了 CIMS的深度 167。 167。 CIMS與并行工程的關(guān)系 基本內(nèi)容包括如下三個(gè)部分 : ? 并行工程的概念 ? 并行工程與 CIMS的聯(lián)系 ? 并行工程與 CIMS的區(qū)別 167。 。 167。 167。 CIMS的組成 CIMS各組成系統(tǒng)介紹 : ①管理信息分系統(tǒng) 管理系統(tǒng)分系統(tǒng)是 CIMS地中樞，以 MRPII為核心，從企業(yè)制造資源出發(fā)，包括 戰(zhàn)略層 :考慮企業(yè)決策 戰(zhàn)術(shù)層 :中短期生產(chǎn)計(jì)劃編制 操作層 :車間作業(yè)計(jì)劃與生產(chǎn)活動(dòng)管理 管理信息分系統(tǒng)覆蓋了市場(chǎng)銷售、物流供應(yīng)、生產(chǎn)計(jì)劃、物流需求計(jì)劃、財(cái)務(wù)管理、成本控制、庫存管理、技術(shù)管理等活動(dòng)。 CIMS的定義 CIMS的定義 : CIMS技術(shù)是在計(jì)算機(jī)急速、信息處理技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和柔性制造技術(shù)基礎(chǔ)上，將企業(yè)的全部生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所需要的各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)，通過新的生產(chǎn)管理模式，把企業(yè)生產(chǎn)全過程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理三要素及其信息流和物料流有機(jī)地集成起來，以獲得適用于多品種、中小批量生產(chǎn)的高效益、高柔性和高質(zhì)量的制造系統(tǒng)。 柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展方向 ? 不斷推出新型控制軟件 ? 控制軟件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化便于控制軟件的修改、擴(kuò)展和集成 ? 開發(fā)應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái) 便于提高軟件開發(fā)效率 ? 引入設(shè)計(jì)新方法 例如面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法和基于 web的設(shè)計(jì)方法等 ? 發(fā)展信心控制體系結(jié)構(gòu) FMS控制系統(tǒng)體系參照傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式采用集中控制體系結(jié)構(gòu)。 167。 柔性制造系統(tǒng)的工作原理 ② 工作原理框圖 : 主計(jì)算機(jī) 物流控制計(jì)算機(jī) 加工控制計(jì)算機(jī) 工具 夾具 站 無人輸送小車 隨行工作臺(tái) 自 動(dòng) 化 倉 庫 制造 單元 制造 單元 制造 單元 167。 167。 167。 ? 通用機(jī)器人 :具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，動(dòng)作靈活。 167。 167。 控制系統(tǒng)各部分介紹 ? CPU由運(yùn)算器和控制器組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和指令的操作控制，控制數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)。 ? 半閉環(huán) :采用間接測(cè)量被控量作為反饋量。 167。斜線進(jìn)行加工，例如 :數(shù)控車、銑、鏜、加工中心等 ? 輪廓控制系統(tǒng) :能同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，使刀具和工件按任意直線、平面曲線或空間曲面輪廓運(yùn)動(dòng)，加工任意形狀地復(fù)雜零件。 特點(diǎn)是 : ? 具有復(fù)雜形狀的加工能力 ? 高質(zhì)量 ? 高效率 ? 高柔性 167。 ④ 智能化 :