金属工艺学第2章-金属切削机床基础知识-PPT精选课件.ppt

1、2-1 机床的类型和基本构造机床的类型和基本构造2-2 机床的传动机床的传动2-3 自动机床和数控机床简介自动机床和数控机床简介2-4 柔性制造系统和计算机辅助制造概述柔性制造系统和计算机辅助制造概述 第二章第二章 金属切削机床的基础知识金属切削机床的基础知识 金属切削机床是对金属工件进行切削加工的机器。它是用来制造机器的，也是唯一能制造机床自身的机器，故又称为“工作母机”，习惯上称为机床。机床属于基础机械装备。机床在刚度、精度及运动特性方面有其特殊要求。因此它的质量直接影响着其他机电产品的质量。一、切削机床的类型一、切削机床的类型1、按加工方式或主要用途分为：第一节 机床的类型和基本构造 车

2、床、铣床、刨插床、磨床、钻床、镗床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、拉床、电加工机床、切断机床和其他机床等。2、按可加工工件大小和机床重量分为：中小型机床、大型机床（1020t）、重型机床（30t以上）3、按加工精度可分为：普通精度级机床、精密级机床和高精度级机床。二、机床的基本构造二、机床的基本构造第一节 机床的类型和基本构造二、机床的基本构造二、机床的基本构造第一节 机床的类型和基本构造二、机床的基本构造二、机床的基本构造第一节 机床的类型和基本构造二、机床的基本构造二、机床的基本构造第一节 机床的类型和基本构造二、机床的基本构造二、机床的基本构造第一节 机床的类型和基本构造二、机床的基本构造

3、二、机床的基本构造第一节 机床的类型和基本构造二、机床的基本构造二、机床的基本构造第一节 机床的类型和基本构造I为主运动，为主运动，II为进给运动为进给运动u主运动的形式：主运动的形式：1)1)工件（如车床）或刀具（如钻床）作工件（如车床）或刀具（如钻床）作旋转运动旋转运动，其表示，其表示方式为转速；方式为转速；2)2)工件（如龙门刨床）或刀具工件（如龙门刨床）或刀具（如插床）作（如插床）作直线运动直线运动，其表，其表 示方式为工作行程运动速度或示方式为工作行程运动速度或 每分钟往复行程每分钟往复行程 (冲程冲程)次数；次数；3)3)复合运动复合运动，如卧式车床车螺纹时的螺旋运动，它是由主，如

4、卧式车床车螺纹时的螺旋运动，它是由主轴带动工件的旋转运动和刀架溜板的直线运动合成的。轴带动工件的旋转运动和刀架溜板的直线运动合成的。u进给运动的形式：进给运动可以有一个或几个：钻床、刨床等机床有一进给运动可以有一个或几个：钻床、刨床等机床有一个进给运动；外圆磨床的进给运动有工件主轴的旋转运动个进给运动；外圆磨床的进给运动有工件主轴的旋转运动和工作台的直线运动；车床有刀架溜板的纵向进给运动和和工作台的直线运动；车床有刀架溜板的纵向进给运动和横向进给运动。横向进给运动。进给运动也可以是复合运进给运动也可以是复合运动，如在数控车床车削圆锥或回动，如在数控车床车削圆锥或回转曲面工件时，进给运动就是复转

5、曲面工件时，进给运动就是复合运动，它可视为径向合运动，它可视为径向 (X(X轴轴)进给与纵向进给与纵向(Z(Z轴轴)进给的合成，进给的合成，由数控系统保证这两个进给运动由数控系统保证这两个进给运动的准确。的准确。二、机床的基本构造二、机床的基本构造第一节 机床的类型和基本构造机床的主要组成部件：机床的主要组成部件：1.主传动部件：主传动部件：用于实现机床的主运动。用于实现机床的主运动。2.进给传动部件：进给传动部件：用于实现机床的进给运动，同时实现机床用于实现机床的进给运动，同时实现机床 的调整、退刀及快速运动等。的调整、退刀及快速运动等。3.工件安装装置：工件安装装置：用来安装工件。用来安装

6、工件。4.刀具安装装置：刀具安装装置：用来安装刀具。用来安装刀具。5.支承件：支承件：用于安装、支撑和连接机床的其他固定的或运动用于安装、支撑和连接机床的其他固定的或运动的部件，承受其重力和切削力。的部件，承受其重力和切削力。6.动力源：动力源：为机床运动提供动力，即电动机。为机床运动提供动力，即电动机。其它组成部分：其它组成部分：7.控制系统：控制系统：用于控制各工作部件的正常工作。用于控制各工作部件的正常工作。8.冷却系统：冷却系统：用于对加工工件、刀具及机床的某些发热部用于对加工工件、刀具及机床的某些发热部位进行冷却。位进行冷却。9.润滑系统：润滑系统：用于对机床的运动副进行润滑，以减小

7、摩擦、用于对机床的运动副进行润滑，以减小摩擦、磨损和发热。磨损和发热。10.其它装置：其它装置：如排屑装置、自动测量装置等。如排屑装置、自动测量装置等。三、机床的型号编制三、机床的型号编制 1.1.通用机床的型号编制通用机床的型号编制 例：例：CA6140CA6140型卧式车床型卧式车床 通用特性代号通用通用特性特性高高精度精度精精密密自自动动半半自动自动数数控控加工中心加工中心（自动换刀）（自动换刀）仿仿形形轻轻型型加重加重型型简简式式代号代号G GM MZ ZB BK KH HF FQ QC CJ J读音读音高高密密自自半半控控换换仿仿轻轻重重简简机床的类别代号类别类别车车床床钻钻床床镗镗

8、床床磨磨床床齿轮齿轮加工加工机床机床螺纹螺纹加工加工机床机床铣铣床床刨刨插插床床拉拉床床特种特种加工加工机床机床锯锯床床其其它它机机床床代号代号C CZ ZT TM M2M2M3M3MY YS SX XB BL LD DG GQ Q参考读参考读音音车车钻钻镗镗磨磨磨磨磨磨牙牙丝丝铣铣刨刨拉拉电电割割其其2.2.专用机床的型号编制专用机床的型号编制例：北京第一机床厂设计制造的第一百种专用机床为专用例：北京第一机床厂设计制造的第一百种专用机床为专用铣床，属于第三组铣床，属于第三组.其编号为：其编号为：B1-3100 B1-3100 一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动1、机床上常

9、用的传动机构、机床上常用的传动机构 （1）定比传动机构2112ddnni 1）带传动）带传动机床的传动，有机床的传动，有机械、液压机械、液压、气动、电气等多种传动形式。、气动、电气等多种传动形式。一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动1、机床上常用的传动机构 （1）定比传动机构 2）齿轮传动齿轮传动11222112nznznzinz一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动1、机床上常用的传动机构 （1）定比传动机构 3）蜗杆传动）蜗杆传动zknni12一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动1、机床上常用的传动机构 （1）定比传动机构 4）齿轮齿条传

10、动）齿轮齿条传动6060mznpznv一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动1、机床上常用的传动机构 （1）定比传动机构 5）丝杠螺母传动）丝杠螺母传动60npv mm/s60knpv mm/s一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动1、机床上常用的传动机构 （2）变速机构 1）滑动齿轮变速）滑动齿轮变速 2）离合器变速）离合器变速一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动1、机床上常用的传动机构 （2）变速机构 3）换向机构）换向机构一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动2、传动链及传动比、传动链及传动比 传动链是指实现从首端件传递运

11、动的一系列动件的总和，它是由若干传动副按一定方法依次组合起来的。7654321211543211zkzzzzzzddniiiiinn54321iiiiii总一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动3、卧式车床传动简介、卧式车床传动简介一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动3、卧式车床传动简介一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动3、卧式车床传动简介（1）主运动传动链：主轴电动机58176327200176452239283234341922331M一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动3、卧式车床传动简介（2）进给运动传动链为：主轴

12、dcba5829553535555555XVIXIV光杆45239395226522652263939265252262652393952264830362724212427一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动3、卧式车床传动简介（2）进给运动传动链为：横向进给横向给丝杠（纵向进给齿轮齿条（右左)413474738)12,146024PMmzXVMXV一、机床的机械传动一、机床的机械传动第二节 机床的传动4、机械传动的优缺点、机械传动的优缺点 1）传动比准确，适用于定比传动；）传动比准确，适用于定比传动；2）实现回转运动的机构简单，并能传递较大的）实现回转运动的机构简单，并能

13、传递较大的 扭矩；扭矩；3）故障容易发现，便与维修。）故障容易发现，便与维修。但是，机械传动一般情况下不够平稳，制造精度不高时，震动和噪音比较大。实现无级变速的结构较复杂、成本高。二、机床的液压传动简介二、机床的液压传动简介第二节 机床的传动1、机床液压传动的组成、机床液压传动的组成1）动力元件动力元件液压泵2）执行机构执行机构液压缸或液压马达3）控制元件控制元件各种阀4）辅助装置辅助装置油箱、油管、滤油器、压力表等5）工作介质工作介质矿物油液压图形符号液压图形符号 液压传动系统的主要组成部分：液压传动系统的主要组成部分：（1 1）动力元件）动力元件(液压泵液压泵)：它是把原动机所输出的机械能

14、转换成油液压力能的元件。其作用是给液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。（2 2）执行元件）执行元件：把油液的压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件。包括液压缸和液压马达等。（3 3）控制元件）控制元件：包括压力、方向、流量控制阀。是对液压系统中油液的压力、流量和流动方向进行控制和调节的元件。（4 4）辅助元件）辅助元件：除上述三项以外的、液压系统中所需的其它装置。如油箱、滤油器、油管、管接头等。1212345678910111314 磨床工作台液压系统工作原理图磨床工作台液压系统工作原理图1-油箱；油箱；2-滤油器；滤油器；3-吸油管；吸油管；4-油泵；油泵；5-回油管；回油管；6-溢

15、流阀；溢流阀；7-油油管；管；8-开停阀；开停阀；9-节流阀；节流阀；10-换换向阀；向阀；11-液压缸；液压缸；12-工作台；工作台；13-砂轮；砂轮；14-工件工件.磨床工作台的液压传动系统工作原理1234567889101011121314由图可见：液压系统由油由图可见：液压系统由油箱箱1、滤油器、滤油器2、液压泵、液压泵4、溢流阀溢流阀6、开停阀、开停阀8、节流、节流阀阀9、换向阀、换向阀10、液压缸、液压缸11等元件，以及连接这些元等元件，以及连接这些元件的油管件的油管3、5、7等组成。等组成。工作台右移工作台左移过载溢流油泵卸荷液压系统图及图形符号：前面的液压系统图是一种半前面的液

16、压系统图是一种半结构式的工作原理图。它直结构式的工作原理图。它直观性强、容易理解、但难于观性强、容易理解、但难于绘制。只能供一般地了解外绘制。只能供一般地了解外形结构、组装和维护之用。形结构、组装和维护之用。实际工作中一般都采用实际工作中一般都采用国标国标GB/T786.193所规定的液所规定的液压及气动图形符号来绘制，压及气动图形符号来绘制，如右图所示。如右图所示。使用图形符号便于绘制，可使用图形符号便于绘制，可使液压系统图简单明了。使液压系统图简单明了。磨床工作台液压系统职能符号图D 图形符号特点图形符号特点：表示元件的功能，不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不

17、反映其空间安装位置（尺寸）。只反映静止位置和初始位置的工作状态，不反映其过渡过程。D液压传动的优缺点液压传动的优缺点:液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：1）液压传动装置能在运行过程中进行无级调速无级调速，调速方便且调速的范围大。2）在同等功率情况下，液压传动装置体积小装置体积小，重量轻，重量轻，结构紧凑结构紧凑，同等功率的液压马达重量只是电动机的1/6。3）液压传动装置工作比较平稳装置工作比较平稳，反应快，能高速起动、制动和换向,且换向频繁。液压传动系统的主要优点液压传动系统的主要优点:4）液压传动装置易于实现自动化及过载保护自动化及过载保护。便于控制、调节，操纵省力。5）液压传

18、动装置能很方便地实现直线运动方便地实现直线运动和回转运动回转运动。6）元件的排列和布置也具有很大的机动灵活性。7)液压传动装置在油中工作，润滑好，寿命长。8)液压元件实现了系列化、标准化，易于设计制造。液压传动的主要缺点液压传动的主要缺点:（1）液压传动装置中液体的泄漏泄漏和液体的可压缩性可压缩性使液液压传动无法保证严格的传动比压传动无法保证严格的传动比。（2）液压传动装置由于在能量转换及传递过程中存在着机械摩擦损失机械摩擦损失、压力损失压力损失和泄漏损失泄漏损失而总效率降低总效率降低，不宜作远距离传动。（3）液压传动装置对油温的变化比较敏感对油温的变化比较敏感，不宜在很低不宜在很低温度及很高

19、温度条件下工作。温度及很高温度条件下工作。(4)液压传动装置对油液的污染亦比较敏感液压传动装置对油液的污染亦比较敏感，要求有良好的过滤设施过滤设施。(5)为减少泄漏,液压元件制造精度要求高、造价贵液压元件制造精度要求高、造价贵，须组织专业生产。一、自动与半自动机床第三节 自动机床与数控机床简介 经调整以后，不需要人工操作便能完成自动循环的机床，称为自动机床。除装卸工件是有人工操作外，能完成半自动循环的机床，称为半自动机床。二、数控机床第三节 自动机床与数控机床简介 数控机床是按照加工要求预先编制的程序，由控制系统发出数字信息指令进行工作的机床。其控制系统称为数控系统，它是一种运算控制系统，能够

20、逻辑地处理具有数字代码形式的信息程序指令，用数字化信号通过伺服机构对机床运动及加工过程进行控制，从而使机床自动完成零件加工。二、数控机床第三节 自动机床与数控机床简介1、数控机床加工的基本原理CNC系统的组成：系统的组成：数控机床在数控系统的控制下，自动地按给定的程序进数控机床在数控系统的控制下，自动地按给定的程序进行机械零件的加工。数控系统是由用户程序、输入输出设备、行机械零件的加工。数控系统是由用户程序、输入输出设备、计算机数字控制装置（计算机数字控制装置（CNC装置）、可编程控制器（装置）、可编程控制器（PLC）、）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。程

21、序输入设备计算机数字控制装置（CNC装置）可 编 程 控制器（PLC）主轴控制单元速度控制单元输出设备主轴电机进给电机位置检测器机床CNC系统框图系统框图 1.用户程序用户程序它是零件加工程序。根据零件图纸，用手工编程或自动编程的方法编制出数控加工程序并存储在一种信息载体上。2.输入输出设备输入输出设备 CNC系统对数控设备进行自动控制所需的各种外部控制信息及加工数据,都是通过输入设备存入CNC装置的存储器中。输入CNC装置的有零件加工程序、控制参数、补偿数据等。输出设备主要的功能为显示、打印、输出加工程序、控制参数、补偿参数等。3.CNC装置装置CNC装置由硬件和软件组成。硬件主要由微处理器

22、、存储器、位置控制、输入/输出接口、可编程控制器、图形控制、电源等模块组成。软件由管理软件和控制软件组成。管理软件系指零件加工程序的输入输出、系统的显示功能和诊断功能。控制软件则包括译码处理、刀具补偿、插补运算、位置控制和速度控制。4.可编程控制器可编程控制器(PLC)数控设备用可编程控制器主要完成数控设备的各种执行机构的逻辑顺序控制，即用PLC程序代替用继电器控制线路，实现数控设备的辅助功能、主轴转速功能、刀具功能的译码和控制。数控设备用PLC有内装型和独立型两种。内装型PLC从属于CNC装置，PLC硬件电路可与CNC装置其它电路制作在同一块印刷板上，也可以作成独立的电路板。独立型PLC独立

23、CNC装置，本身具有完备的硬、软件功能，可以独立完成所规定的控制任务。5.伺服系统伺服系统 伺服系统包括驱动部分和执行机构两大部分。伺服系统主要指数控设备的主轴驱动和进给驱动，是CNC系统的执行部分。伺服系统的作用是把来自CNC装置的各种指令（脉冲信号），转换成数控设备移动部件的运动。在数控机床的伺服驱动机构中，常用的驱动元件有功率步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机，后二者都带有感应同步器、编码器等位置检测元件。CNC系统的主要工作过程系统的主要工作过程1.正常工作前的准备工作正常工作前的准备工作在接通电源后，CNC装置将对数控系统及数控机床的各组成部分的工作状态进行检查和诊断，并设置初始状

24、态。2.零件加工控制信息的输入零件加工控制信息的输入CNC系统具备了正常工作条件后，开始输入零件加工程序、刀具长度补偿数值、刀具半径补偿数值以及工件坐标系原点相对机床原点的坐标值。3.数控加工程序的译码和预处理数控加工程序的译码和预处理加工控制信息输入后，启动加工运行，此时CNC装置在系统控制程序的作用下，对数控程序进行预处理，即进行译码和预计算（刀补计算、坐标变换等）。4.插补计算插补计算一个程序段的加工控制信息预处理完毕后进行插补处理。所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化。插补的任务就是根据进给速度的要求，在一段零件轮廓的起点和终点之间，计算出若干个中间点，分别向

25、各个坐标轴发出方向、大小和速度都确定的运动序列指令。5.位置控制位置控制各个坐标轴的伺服系统将插补结果作为各个坐标轴位置调节器的指令值，机床上位置检测元件测得的位移作为实际位置值。位置调节器将两者进行比较，经过调节，输出相应的位置和速度控制信号，控制各轴伺服系统驱动机床坐标轴运动。通过各个坐标轴运动的合成，产生数控加工程序所要求的工件轮廓尺寸。2、数控机床的种类一、按控制系统的特点分类一、按控制系统的特点分类1.点位控制数控机床点位控制数控机床它的特点是刀具相对工件的移动过程中，不进行切削加工，对定位过程中的运动轨迹没有严格要求，只要求实现从一坐标点到另一坐标点的精确定位。点位控制数控机床主要

26、有：数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。某些数控机床不仅要求具有准确定位的功能，而且要求从一点到另一点之间按直线移动，并能控制位移的速度。因为这一类型的数控机床在两点间移动时，要进行切削加工。直线控制数控机床主要有：数控镗铣床、数控车床、加工中心等。一般情况下这些数控机床有两到三个可控轴，但同时控制轴数只有一个。2.直线控制数控机床直线控制数控机床 这类数控机床的特点是能同时控制两个或两个以上的坐标轴，可以加工曲线或曲面的零件。轮廓控制数控机床主要有数控车床、数控铣床、数控磨床、加工中心、数控电加工机床等。3.轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床1.开环控制系统开环控制系统 这类数控机床不带位置检

27、测反馈装置。CNC装置输出的指令脉冲经驱动电路的功率放大，驱动步进电机转动，再经传动机构带动工作台移动，其控制框图如下图所示。开环控制的数控机床工作比较稳定，反应快，调试方便，维修简单，但控制精度低这类数控机床多为经济型。指令脉冲步进电机驱动电路步进电机工作台开环控制系统框图二、按伺服系统的控制方式分类二、按伺服系统的控制方式分类 这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置，并与CNC装置的指令位置进行比较，用差值进行控制，其控制框图如下图所示。2.闭环控制系统闭环控制系统控制脉冲比 较环 节速度控制单元机 床工作台伺 服电 机位置检测元

28、件控 制元 件位置反馈电流反馈速度反馈3.半闭环控制系统半闭环控制系统半闭环控制系统是将检测元件安装在电机或丝杠端头上，检测角位移，其控制框图如下图所示。由于闭环环路内不包括丝杠、螺母副及工作台，所以可以获得比较稳定的控制特性。其控制精度虽不如闭环控制系统，但调试比较方便，因此它广泛应用于中小型的CNC机床。控制脉冲比 较环 节速度控制单元机 床工作台伺 服电 机位置检测元件速度检测元件位置反馈电流反馈速度反馈三、按照三、按照CNC装置的功能水平分类装置的功能水平分类 按照数控机床的功能水平对数控机床进行分类，一般可以把数控机床分为高、中、低档三类。1.分辨率和进给速度分辨率和进给速度 分辨率

29、为10 m，进给速度在815 m/min为低档；分辨率为1 m,进给速度在1524 m/min为中档；分辨率为0.1m，进给速度在25100 m/min为高档。2.伺服进给类型伺服进给类型 采用开环、步进电机进给系统为低档；中高档则采用半闭环或闭环的直流伺服系统或交流伺服系统。3.联动轴数值联动轴数值 低档数控机床最多联动轴数为23轴，而中、高档则为35轴以上。4.通信功能通信功能 低档数控机床一般无通信功能。中档可以有RS232或DNC（direct numerical control)接口。高档的还可以有MAP（manufacturing automation protocol）通信接口，

30、具有联网功能。5.显示功能显示功能 低档的数控机床一般只有简单的数码管显示或简单的CRT字符显示。而中档数控机床则具有较齐全的CRT显示，不仅有字符显示，而且有图形显示，人机对话功能，自诊断等功能。高档数控机床还有三维图形显示。6.内置内置PLC 低档数控机床一般无内置PLC，中高档都有内置PLC。高档数控机床具有强功能的内置PLC，具有轴控制的扩展功能。7.主主CPU 低档数控一般采用8位CPU，中档及高档已经逐步由16位CPU向32位CPU过渡。外国的一些新的数控系统已经选用了64位CPU，并选用具有精简指令集的RISC中央处理单元，以提高系统的运算速度。二、数控机床第三节 自动机床与数控

31、机床简介3、数控机床加工的特点和应用数控机床的优点比较多，主要有以下几点：1.加工精度和尺寸重复精度高,加工质量稳定性好2.柔性好，通用性强3.易于实现多功能、高复杂程度的控制4.加工生产率高5.减轻劳动强度,改善劳动条件6.可靠性高,经济性好7.有利于向高级制造系统发展数控机床的不足之处：投资大、维修维护难度大以及对技术人员的技术水平要求较高。一、一、机械制造系统机械制造系统第四节 柔性制造系统和计算机辅助制造概述 机械制造系统是由经营管理、生产过程、机床设备、控制装置及工作人员所组成的有机整体。它和其他生产系统一样，是由输入、制造过程和输出组成的。制造过程输入输出二、二、柔性制造系统柔性制

32、造系统（FMS-flexible manufacturing systems)第四节 柔性制造系统和计算机辅助制造概述 FMS是在DNC基础上发展起来的一种集成机械制造系统，也叫做可变制造（或加工）系统。1、FMS的概念二、二、柔性制造系统柔性制造系统第四节 柔性制造系统和计算机辅助制造概述2、FMS的基本类型及应用自动仓库自动仓库机床自动仓库自动仓库自动仓库自动仓库机床机床机床机床机床机床机床机床机床输出系统a)FMCb)c)FTLFMS （一）柔性制造单元（一）柔性制造单元（FMC）1.FMC的概念的概念 柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，简称FMC）由

33、一台或多台数控设备，自动化物流存储、传输和交换装置，及一台单元控制计算机组成。单元控制计算机协调和控制单元内各设备的运行并与上级计算机通信。2.FMC的组成的组成 一般情况下，FMC中存在着信息流、物流和加工三个子系统。信息流子系统包括FMC控制系统、监视系统、控制与管理软件；物流子系统包括工件流和刀具流的装卸、搬运和存储。下图就是一个FMC的控制结构框图。图 一个FMC的控制结构框图3.FMC的特点的特点在单元计算机控制下，可在不同或同一机床上进行不同零件的加工；在单元计算机控制下，可以组成柔性制造系统并进行通信；在机床加工过程中可自动进行刀具的更换和工件的自动传输；在机床加工过程中可实现加

34、工过程监控。1 1配有机器人的配有机器人的FMCFMC图图1 1中，加工中心中，加工中心3 3上的上的工件工件2 2，由机器人，由机器人1 1来装卸，加工完毕的工件放在工来装卸，加工完毕的工件放在工件架上。监控器件架上。监控器4 4协调加工中心和机器人的动作。协调加工中心和机器人的动作。1机器人机器人2工件工件3加工中心加工中心4监控器监控器图图1 2 2配有托盘交换系统构成的配有托盘交换系统构成的FMCFMC图图2 2是由加工中心和托盘交换系统构成的是由加工中心和托盘交换系统构成的FMCFMC。图图2 （二）柔性制造系统（二）柔性制造系统（FMS）1.FMS的定义的定义柔性制造系统（Flex

35、ible Manufacturing System，简称FMS）的定义是：柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、小批量生产。2.FMS的基本组成的基本组成从硬件的形式看有三部分组成：多个加工设备、一套自动的物料储运系统以及一套计算机控制系统。从软件内容看主要包括：运行控制软件、质量控制软件以及数据管理和通信软件。从功能上看应该有：能自动进行零件的批量生产；改变软件，便能制造出某一零件族的任何零件；物料的运输和存储是自动完成的；能解决多机条件下零件的混合比，且无需额外增加

36、费用。3.FMS的效益的效益由于FMS是自动化系统,，应用FMS可以获得明显的效益，主要由于以下几方面的因素：(1)主要设备利用率高。(2)降低主要设备成本。(3)降低直接人工成本。(4)减少在制品库存量及生产周期。(5)生产具有柔性、能适应市场需求的变化。(6)具有自诊断和维护生产的能力。(7)产品质量高。(8)占地面积减少。1加工系统加工系统加工系统中的自动化加工设加工系统中的自动化加工设备通常由备通常由510台数控机床和加工中心组成，它台数控机床和加工中心组成，它们都带有刀具库，并具有自动换刀装置。们都带有刀具库，并具有自动换刀装置。2物料输送系统物料输送系统物料输送系统主要是工物料输送

37、系统主要是工件和刀具的输送。件和刀具的输送。3信息系统信息系统信息控制系统的主要功能是：信息控制系统的主要功能是：识别识别进入系统的工件，进入系统的工件，选择选择相应的数控加工程序，相应的数控加工程序，根据不同工件和不同的加工内容，使工件按不同根据不同工件和不同的加工内容，使工件按不同顺序通过相应的机床进行顺序通过相应的机床进行加工加工；当工件改变时，；当工件改变时，上述内容又能自动地作相应地上述内容又能自动地作相应地改变改变。柔性制造系统是一个由中央计算机控制的柔性制造系统是一个由中央计算机控制的自动自动化制造系统化制造系统。柔性制造系统由加工系统、物料输送。柔性制造系统由加工系统、物料输送

38、系统和信息系统组成。系统和信息系统组成。三、三、计算机集成制造系统计算机集成制造系统第四节 柔性制造系统和计算机辅助制造概述 计算机集成制造系统（CIMS-computer integrated manufacturing system)是通过系统工程的应用，把包括产品设计、生产计划、加工程序以及加工系统等要素组合起来，形成的一个闭环反馈系统。计算机集成制造系统就是用计算机通过计算机集成制造系统就是用计算机通过信息信息集成集成实现现代化的生产制造，以求得企业的实现现代化的生产制造，以求得企业的总体总体效益效益。CIMS通常由管理信息系统、产品设计与通常由管理信息系统、产品设计与制造工程设计自动

39、化系统、制造自动化系统、质制造工程设计自动化系统、制造自动化系统、质量保证系统以及计算机网络和数据库系统等六个量保证系统以及计算机网络和数据库系统等六个分系统组成，它们之间的关系，如图分系统组成，它们之间的关系，如图3所示。所示。图图3四、四、计算机辅助计算机辅助设计与设计与制造制造CAD/CAMCAD/CAM概述概述第四节 柔性制造系统和计算机辅助制造概述 (1)整个过程受到监控，单个过程的工作也尽量的减少人的介入 (2)系统应灵活可调，并容许各个过程单独编制程序 (3)应与计算机辅助设计系统的工程设计和加工分析结合成一体1.计算机辅助制造（CAMcomputer aided manufac

40、turing)第四节 柔性制造系统和计算机辅助制造概述2.CAD/CAM一体化的概念设计师绘图员编程员工艺过程管理员工人设计绘图控制纸带生产计划加工设计室机加工车间传统的设计传统的设计制造系统示意图制造系统示意图四、四、计算机辅助计算机辅助设计与设计与制造制造CAD/CAMCAD/CAM概述概述 部门 过程 CAD/CAM范围详细设计、绘图基本方案设计功能设计设计部门市场预测合同、订货营业部门穿孔带备制生产路线设计工夹具设计制造加工条件决定作业计划排序生产准备设计：工夹具选择工艺规程编制零件分类编码工艺过程设计：生产技术部门NC制造部门营业部门加工（冷、热、特种工艺等）检验、装配、试验产品搬运及仓库控制包装销售出厂市场情报生产管理CADCAMCAD/CAM的范围的范围