《金属材料及机械制造工艺》课件项目九.ppt

1、项目九 先进制造技术介绍 项目九项目九 先进制造技术介绍先进制造技术介绍 任务任务1 高速切削技术高速切削技术 任务任务2 快速原型制造技术快速原型制造技术 任务任务3 逆向工程技术逆向工程技术 任务任务4 成组技术成组技术 任务任务5 柔性制造技术柔性制造技术 项目九 先进制造技术介绍【知识目标知识目标】1.了解超高速切削技术、快速原型制造技术、逆向工程技术、成组技术、柔性制造技术等先进制造技术的特点及应用范围；2.了解先进制造技术的发展方向。【能力目标能力目标】具有跟踪最新制造技术发展应用的能力。项目九 先进制造技术介绍 任务任务1 高速切削技术高速切削技术1.1 高速切削的概念高速切削的

2、概念20世纪30年代，德国科学家通过切削实验发现：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，但当切削速度增大到某一数值以后，切削速度再增大，切削温度反而降低。因此引发了众多学者对此展开大量的研究，但至今对高速切削机理的研究仍处于探索中，较有代表性的解释是：由于刀具和工件的相对运动速度提高到一定数值后，大量切削热来不及传到工件和刀具上，而被切屑带走。项目九 先进制造技术介绍 高速切削(简称HSM)是一个相对概念，到目前为止，世界各国对高速切削的速度范围尚未做出明确的定义，通常把切削速度比常规切削速度高510倍以上的切削称为高速切削。不同的材料、不同的切削形式，高速切削速度的范围也

3、不同，对于钢材的切削加工，一般应在500m/min以上，磨削在10 000 m/min以上。项目九 先进制造技术介绍 1.2 高速切削的特点高速切削的特点高速切削具有以下特点：(1)切削效率高。高速切削的切削速度比传统的切削加工快510倍，大大缩短了零件的加工时间，生产率普遍提高了3倍以上。项目九 先进制造技术介绍(2)加工精度高。高主轴转速、高进给速度的高速切削加工，其激振频率特别高，远远超出了机床、工件、刀具系统的固有频率范围，使加工过程平稳、振动较小，可实现高精度、低粗糙度加工，获得接近磨削的加工质量。另外，由于切削力小，因此可减少工件变形。高速切削的尺寸精度可达到0.01 mm，甚至更

4、高；表面粗糙度Ra可低于0.01 m，可作为最终加工工序。(3)可加工高硬度材料。高速切削能加工淬硬钢件，工件硬度最高可达55 HRC60 HRC。项目九 先进制造技术介绍 1.3 高速切削机床简介高速切削机床简介要实现高速切削，机床主轴转速一般为15 000 r/min40 000 r/min，甚至达100 000 r/min以上，相应的进给速度也要提高，一般为50 m/min120 m/min。为适应这种条件，对机床的结构和系统以及刀具都有很高的要求。(1)床身、立柱的材料和结构要有很好的强度和刚度，以承受较大的回转惯性力。(2)主轴要有足够的刚性和较高的回转精度、足够大的功率和良好的热稳

5、定性，以及可靠的主轴监测系统。因此采用电主轴，主轴单元壳体就是电机座，并用传感器控制主轴温度。主轴轴承采用混合陶瓷轴承、磁悬浮轴承和液体动静压轴承等形式。项目九 先进制造技术介绍(3)进给机构采用直线滚柱导轨和高性能伺服系统。(4)数控系统采用多个32位或64位CPU，数据处理时间不超过0.4 ms，以及运用先进的算法和技术提高插补精度。(5)刀具材料、结构、几何参数和刀柄系统要适应高速切削的特点。多采用立方氮化硼刀具、陶瓷刀具和涂层刀具等。项目九 先进制造技术介绍 1.4 高速切削的应用高速切削的应用高速切削机床自20世纪末问世以来，就在模具制造中发挥了无与伦比的优越性，有代替磨削和电火花加

6、工的趋势。与常规速度铣削相比，高速铣削有着加工精度高、表面质量好、生产效率高、刀具寿命长、可加工淬硬工件的巨大优势。与电火花成型相比，加工效率更是天壤之别，除窄缝、深槽等细微结构不宜采用高速铣削外，一般的内、外型面加工都可代替电火花加工，并且工件表面层组织不受破坏。项目九 先进制造技术介绍 任务任务2 快速原型制造技术快速原型制造技术2.1 快速原型制造的概念快速原型制造的概念快速原型制造简称RPM，是20世纪80年代末发展起来的一类先进制造技术。它集数控技术、计算机技术和新型材料技术、激光技术于一体，改变了传统切削加工方法材料递减的加工原理，而采用材料累加原理来制造模型或零件。与传统的切削加

7、工方式相比，快速原型制造在加工周期和成本上都有着无可比拟的优势，它突破了“毛坯+切削加工+成品”的传统加工模式，不用刀具制造零件，基本上无废料。它具有以下优点：项目九 先进制造技术介绍(1)可借助计算机集成制造技术(CIM)由零件设计图样直接制成零件，而无需设计或制造相应模具，不但可大大缩短生产周期，而且能制造出任意复杂的零件而无需加工。(2)可利用快速制得的硅橡胶模具和熔模铸造模具等实现高效率、大批量地生产金属零件。(3)易于制出检验模型，用以评判仿真分析的正确性，是进行创造性设计的有效工具。(4)快速原型制造技术是计算机技术、数控技术、控制技术、激光技术、材料技术和机械工程等多项交叉学科的

8、综合集成。它用离散/堆积的方法，在计算机和数控技术的基础上，以追求最大的柔性为目标。项目九 先进制造技术介绍(5)CAD/CAM一体化。由于采用了离散堆积的分层制造工艺，因此能够很好地将CAD、CAM结合起来。(6)由于各种RPM工艺的成型方式不同，因而材料的使用也各不相同，如金属、纸张、塑料、树脂、石蜡、陶瓷，甚至纤维等材料在快速成型领域已有很好的应用。项目九 先进制造技术介绍 2.2 快速原型制造的方法快速原型制造的方法快速原型制造的方法主要有立体平板印刷法、物体分层制造法、选择性激光烧结法和熔丝沉积制造法四种。1.立体平板印刷法立体平板印刷法立体平板印刷法简称SLA，是使用各种光敏树脂为

9、成型材料，以激光为能源，以树脂固化为特征的快速成型方法，其工作原理如图9-1所示。项目九 先进制造技术介绍 图9-1 立体平板印刷法示意图 项目九 先进制造技术介绍 首先利用计算机辅助设计软件构造零件的三维模型，通过计算机软件对模型进行平面分层(每层一般为0.01 mm0.02 mm)，得到每一层截面的形状数据。然后由计算机控制激光发生器发出激光束，按照截面的形状数据，从基层形状开始逐点扫描。当激光束照射到液态光敏树脂时，被照射的液态树脂发生固化反应，即可形成一层薄薄的固化层，即零件的截面形状。升降台沿Z轴下降一个分层厚度，扫描第二层的形状，新固化层黏在前面的固化层上。就这样逐层进行照射、固化

10、、下沉，最终堆积成三维模型实体，得到设计的零件。SLA常用的光敏树脂材料有丙烯酸树脂、乙烯树脂和双氧树脂。项目九 先进制造技术介绍 2.物体分层制造法物体分层制造法物体分层制造法简称LOM，该方法首先用计算机构建零件的三维模型，然后进行分层处理，生成每层的二维形状轮廓数据，利用激光器发出的激光束沿XOY平面运动，按每层形状的内外轮廓进行切割，然后新薄层材料叠加在上面，由加热辊加热压合黏接。再切割新层、胶贴，如此逐层堆积，直至完成，如图9-2所示。项目九 先进制造技术介绍 图9-2 物体分层制造法示意图项目九 先进制造技术介绍 3.选择性激光烧结法选择性激光烧结法选择性激光烧结法简称SLS，是采

11、用粉末材料为原材料，将粉末铺成一薄层(100 pm200 pm)，利用高功率的二氧化碳激光器对粉末进行加热烧结，再铺一层进行烧结，一层层堆积而最后成型的方法，如图9-3所示。一般烧结后还要进行打磨烘干。造型用的材料有石蜡粉、ABS塑料粉、金属粉和陶瓷粉等。项目九 先进制造技术介绍 图9-3 选择性激光烧结法示意图 项目九 先进制造技术介绍 4.熔丝沉积制造法熔丝沉积制造法熔丝沉积制造法简称FDM，是以熔丝为原料，由计算机控制加热成半熔状的熔丝，经喷嘴喷涂到预定位置，在逐点喷涂生成一层截面(厚度为0.025 mm0.762 mm)后，Z轴工作台下移，然后在前一层基础上再按新截面形状喷涂，一层层堆

12、积而成零件的方法，如图9-4所示。常用的熔丝材料有石蜡、尼龙和ABS等。项目九 先进制造技术介绍 图9-4 熔丝沉积制造法示意图 项目九 先进制造技术介绍 2.3 快速原型制造技术的应用快速原型制造技术的应用快速原型制造技术在工业界兴起仅仅十余年，之所以能够在很短的时间内迅速发展，除其具有重要的学术价值外，更主要的还在于其广泛的应用前景。快速原型制造技术的应用范围如下：(1)新产品开发。快速原型制造技术在新产品开发过程中可以用最低的成本做出原型并检查设计质量，避免了盲目开模的风险，并能进行不同设计的功能测试以判明是否已最好满足原设计的要求，从而优化产品设计。项目九 先进制造技术介绍(2)快速零

13、件制造。快速原型制造与其他方法(如喷涂法、尿烷铸造、熔模铸造等)结合在一起，可显著提高零件的制造速度。(3)医学的CT诊断。CT技术与RPM结合可复制人体骨骼结构或肿瘤形状，辅助确诊，确定重大手术方案以及进行假肢设计和制造，在医学界受到了极大重视。(4)更能体现RPM的优点的领域。凡涉及空气动力学或流体力学实验的各种流线型设计，均需做风洞等实验，如飞行器、船舶、高速车辆的设计过程等。采用RPM可严格地按原设计将模型迅速地制作出来并进行试验测试，对各种复杂的空间曲面更能体现RPM的优点。项目九 先进制造技术介绍 任务任务3 逆向工程技术逆向工程技术3.1 逆向工程技术的概念逆向工程技术的概念按照

14、传统的产品开发和制造流程，产品的设计从概念设计开始，确定功能规格的预期指标，再根据二维图样或设计规范，借助CAD软件建立产品的三维模型，然后编制数控加工程序，经历不同的工序，生产出最终的产品，此类开发模式称为预定模式，开发工程则称为顺向工程。项目九 先进制造技术介绍 在顺向工程的设计中，设计者是以设计规范及已有的CAD模型为出发点建立产品的三维模型，根据产品的三维模型制造出实际的产品。然而在很多情况下，设计和制造者面对的只有实物样件，而没有图样或CAD模型数据。为了适应先进制造技术的发展，需要通过一定的途径，将这些实物转化为CAD模型，使之能利用CAD、CAM、RPM、PDM及CIMS等先进技

15、术进行处理。目前，与这种从实物样件获取产品数学模型相关的技术，已发展成为CAD/CAM中相对独立的一个范畴，称为“逆向工程”。项目九 先进制造技术介绍 逆向工程(也称为反求工程、反向工程)是在没有产品原始图样、文档或CAD模型数据的情况下，通过对已有实物的工程分析和测量，得到重新制造产品所需的几何模型、物理和材料特性数据，从而复制出已有产品的过程。20世纪90年代，逆向工程技术受到了各国工业界和学术界的高度重视，成为CAD/CAM领域的一个研究热点。项目九 先进制造技术介绍 但到现在为止，对逆向工程还没有一个统一的定义。一种观点认为，逆向工程是指以实物(或样件)为依据的产品设计和制造过程，认为

16、逆向工程是针对一现有工件(样品或模型)，利用3D数字化测量仪器准确、快速地将轮廓坐标测得，由测量数据构造三维CAD模型，传至一般的CAD/CAM系统，再由CAM产生刀具轨迹并送至CNC加工机床制作所需模具，或者送到快速成型机将样品模型制作出来，此流程称为逆向工程。另一种观点认为，逆向工程是指由实际的零件反求出其设计的概念和数据的过程。这种观点认为传统的工程将产品的概念或CAD模型转变为实际的零件，而逆向 项目九 先进制造技术介绍 工程则是将实际的零件转变为产品的CAD模型或概念，这是现在被普遍认可的一种观点。目前，关于逆向工程的研究基本上局限于由实物样件或模型反求其三维几何模型，即几何模型的反

17、求。因此，也有一些文献把“由实物样件(模型)反求其几何模型”作为逆向工程的定义。本书提到的逆向工程也仅指这方面的涵义。项目九 先进制造技术介绍 3.2 逆向工程技术的应用范围逆向工程技术的应用范围逆向工程技术的应用范围主要有下列三个方面：(1)产品仿制。如果一件拟制作的产品没有原始的设计图档，现仅凭借一件样品或实物模型对其进行复制，则传统的复制方法是用立体雕刻机或立体仿型铣床制作出等比例的模具，再进行生产。这种方法属于模拟型复制，它的缺点是无法建立工件尺寸图档，因而无法用现有的CAD软件对其进行修改、改进，已渐渐为新型的数字化的逆向工程系统所取代。项目九 先进制造技术介绍(2)新产品的设计。随

18、着工业技术的发展以及经济环境的成长，消费者对产品的要求越来越高。为赢得市场竞争，不仅要求产品在功能上要先进，而且在产品外观上也要美观。而在造型中针对产品外形的美观化设计，已不是传统训练下的机械工程师所能胜任的。一些具有美工背景的设计师们可利用CAD技术构想出创新的美观外形，再以手工方式制造出样件，如木材样件、石膏样件、黏土样件、橡胶样件、塑料样件、玻璃纤维样件等，然后以三维尺寸测量的方式测量样件以建立曲面模型。项目九 先进制造技术介绍(3)旧产品的改进(改型)。在工业设计中，很多新产品的设计都是从对旧产品的改进开始。为了用通常的CAD软件对原设计进行改进，首先要有原产品的CAD模型，然后在原产

19、品的基础上进行改进设计。所以，通过逆向工程复现实物的CAD模型，使得那些以实物为制造基础的产品有可能在设计和制造的过程中充分利用CAD、CAM、RPM、PDM及CIMS等先进制造及管理技术。同时，逆向工程的实施能在很短的时间内复制实物样件，因此它也是推行并行工程的重要基础和支撑技术。项目九 先进制造技术介绍 随着产品的单次批量的减小和用户对产品各不相同的要求，也需要根据模型制作产品，例如具有个人特征的太空服、头盔、假肢等。此外，在计算机图形和动画、工艺美术和医疗康复工程等领域，也经常需要根据实物快速建立三维几何模型，即需要用到逆向工程技术。项目九 先进制造技术介绍 任务任务4 成成 组组 技技

20、 术术4.1 成组技术的概念成组技术的概念随着我国经济的高速发展，社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。传统的大批量生产方式在小批量生产的组织模式上存在一些矛盾生产计划、组织管理复杂化，零件从投料到加工完成的总生产时间较长，生产准备工作量大，产量小等，从而使先进制造技术的应用受到了限制。项目九 先进制造技术介绍 为此，人们提出了成组技术(简称GT)的科学理论及实践方法，它从根本上解决了生产时品种多、产量小带来的矛盾。成组技术在机械加工方面，是将多种零件按其工艺的相似性分类成组而形成零件族，将同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，从而使小批量生产获得接近于大批量生产的经济效

21、果。成组技术将品种众多的零件按其相似性分类以形成数量不多的零件族，将同一零件族中诸多零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量。这样，成组技术就巧妙地把品种“多”转化为“少”，把生产量“小”转化为“大”，将主要矛盾有条件地转化，这就为提高“多”品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法。项目九 先进制造技术介绍 成组技术是提示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组产品能够采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术。在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，它可用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，从而获得最大的经济效益。成组技术的核心是成组工艺，它是

22、将结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族(组)，按零件族制订工艺进行加工，从而扩大批量、减少品种，便于采用高效方法、提高劳动生产率。零件的相似性是广义的，在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、装配等生产、经营、管理等方面所导致的相似性，称为二次相似性或派生相似性。项目九 先进制造技术介绍 4.2 成组技术的原理及应用成组技术的原理及应用成组技术的基本原理是一门生产技术科学，它研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，并对其进行充分利用，即将相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，取得所期望的经济效益。项目九 先进

23、制造技术介绍 长期以来，人们以一种传统的观点来看待机械制造技术，即无论是大批量生产或是单件小批生产，工厂所采用的制造方法和制造手段必须与加工类型相适应，这就导致在设计和制造过程中出现了许多不合理的现象。例如，在大批量生产中，由于工作地集中化和专业化，高效能、自动化专用加工设备及机械化、自动化流水生产线的使用，劳动生产率可得到提高。但是，对单件、中小批量生产的工厂，一般按机群式布置车间的加工设备并组织生产，由于零件的加工按各自的工艺流程交叉、往返于各生产班组之间，为满足不同零件的加工需要采用所谓万能性的生产设备，因此势必造成这一生产类型的生产周期长、效率低、成本高、管理困难等缺点。项目九 先进制

24、造技术介绍 成组技术就是为解决这些问题而产生和发展起来的一项新技术。实际上它是一个关于制造的哲学概念。它将相似的零件进行识别和分组，并在零件设计和制造时充分利用它们的相似性。相似的零件被列入一个零件组或零件族。例如，一个能生产10 000种不同零件的工厂可以将其分类归纳成50或60个零件族，每一个零件族必须具有相似的设计和加工特点。因此，一个给定的零件族，其每个成员的工艺过程应该是相似的，这样可通过将生产设备分成加工组或加工单元来提高其加工效率。同样，在产品设计及制造业的其他领域中，通过零件分组的方法也可得到许多益处。项目九 先进制造技术介绍 成组技术不仅用于零件加工、装配等制造工艺方面，还用

25、于产品零件设计、工艺设计、工厂设计、市场预测、劳动量测定、生产管理和工资管理等各个领域，成为企业生产全过程的综合性技术。项目九 先进制造技术介绍 任务任务5 柔性制造技术柔性制造技术5.1 柔性制造技术的概念柔性制造技术的概念为满足多品种、小批量及产品更新换代周期快的要求，20世纪70年代以来，随着微电子技术，特别是计算机技术和传感技术的发展，一种以机械加工为主的柔性制造技术(简称FMT)迅速发展起来。柔性制造技术是一种主要用于多品种、中小批量或变批量生产的制造自动化技术，它是计算机技术在生产过程及其装备上的应用，是将微电子技术、智能化技术与传统加工技术融合在一起，具有先进性、柔性化、自动化、

26、效率高的制造技术。与刚性自动化的工序分散、项目九 先进制造技术介绍 固定节拍和流水线生产的特征相反，FMT的特征是工序相对集中，没有固定的生产节拍，物料非顺序输送，即柔性化。柔性是指制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。FMT有多种不同的应用形式，根据制造系统所完成加工工序的多少、拥有机床的数量、运储系统和控制系统的完善程度等，可将其分为柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性制造生产线(FML)、计算机集成制造系统(CIMS)等类型。项目九 先进制造技术介绍 5.2 柔性制造单元柔性制造单元柔性制造单元(FMC)是在加工中心(M

27、C)的基础上增加了托盘自动交换装置或机器人、刀具和工件的自动测量装置、加工过程的监控功能等，与MC相比具有更高的制造柔性和生产效率。FMC是由存储工件的自动料库、输送系统及数控机床所构成的自动加工系统。FMC有较齐全的监控功能，包括刀具损坏检测、寿命检测和加工时间监测等。工件的全部加工一般在一台机床上完成，常用于箱体类复杂工件的加工。项目九 先进制造技术介绍 柔性制造单元是在加工中心、车削中心(TC)的基础上发展起来的，又是柔性制造系统FMS和计算机集成制造系统CIMS的主要功能模块，具有规模小、成本低(相对于FMS)、便于扩展等优点。它可在单元计算机的控制下配以简单的物料传送装置，扩展成小型

28、的柔性制造系统。柔性制造单元适合加工形状复杂、加工工序简单、加工工时较长、批量小的零件。它有较大的设备柔性，但其信息系统自动化程度较低，规模较小，人员和加工柔性低，适用于多品种、小批量工件的中小企业。项目九 先进制造技术介绍 5.3 柔性制造系统柔性制造系统 柔性制造系统(FMS)是在成组技术的基础上，以多台(种)数控机床或数组柔性制造单元为核心，通过自动化物流系统将其连接，统一由主控计算机和相关软件进行控制和管理，组成多品种、变批量和混流方式生产的自动化制造系统。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，以适应多品种、中小批量生产。FMS主要由加工系统(数控加工设备

29、，一般是加工中心)、物料系统(零件和刀具运输及存储)以及计算机控制系统(中央计算机及其网络)组成。项目九 先进制造技术介绍(1)加工系统。加工系统是改变物性任务的执行系统，由两台以上的数控机床、加工中心或柔性制造单元以及其他的加工设备所组成，例如测量机、清洗机、动平衡机和各种特种加工设备等。中、大批量少品种生产中所用的FMS，常采用可更换主轴箱的加工中心，以获得更高的生产效率。项目九 先进制造技术介绍(2)物料系统。FMS中的物料主要指的是工件(毛坯)、刀具、夹具、切屑以及切削液等。物料系统包括自动化立体仓库、传送带、自动导引小车、工业机器人、上下料托盘、交换工作台等机构，能对刀具、工夹具、工

30、件和原材料等物料进行自动装卸，完成工序间的自动传送和运储。(3)计算机控制系统。该系统能够实现对FMS的运行控制、刀具管理、质量控制以及FMS的数据管理和网络通信。FMS还包括刀具监控和管理系统、冷却系统、切屑系统等附属设备。项目九 先进制造技术介绍 FMS信息控制系统的结构组成形式很多，但一般多采用群控方式的递阶系统。第一级为各个工艺设备的计算机数控装置(CNC)，实现自加工过程的控制；第二级为群控计算机，负责把来自第三级计算机的生产计划和数控指令等信息，分配给第一级中有关设备的数控装置，同时把它们的运转状况信息上报给上级计算机；第三级是FMS的主计算机(控制计算机)，其功能是制订生产作业计

31、划，实施FMS运行状态及各种数据的管理；第四级是全厂的管理计算机。项目九 先进制造技术介绍 5.4 柔性自动生产线柔性自动生产线柔性自动生产线(FML)是把多台可以调整的机床(多为专用机床)连接起来，配以自动运送、存储装置而组成的生产线。工件和随行夹具按直线式输送，每24台机床之间设置一个自动料库，将自动生产线分为几段，完成不同的加工任务，以减少因停机所带来的影响。自动料库还能起到供储料的“缓冲”作用，以协调各机床的加工。柔性自动生产线可以加工批量较大的不同规格零件。柔性程度低的柔性自动生产线，在性能上接近大批量生产用的自动生产线；柔性程度高的柔性自动生产线，则接近于小批量、多品种生产用的柔性

32、制造系统。项目九 先进制造技术介绍 5.5 计算机集成制造系统计算机集成制造系统计算机集成制造系统(CIMS)是通过计算机硬、软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术及系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。计算机集成制造系统是一个从市场预测、生产决策、产品设计、工艺设计、工夹具设计制造、物料储运、零件加工、检验、产品装配到产品装运等，由多级计算机控制的，将设计、制造、管理等进行高度集成的全部自动化的制造系统。项目九 先进制造技术介绍 它具有柔性化、集成化、最佳化等特点，可以按预定程序对工厂进行全面控制和

33、指挥整个工厂的生产，是目前机械制造自动化的最高形式，其加工对象主要是多品种、小批量的产品。CIMS一般由四个功能系统(管理信息系统MIS、技术信息系统TIS、制造自动化系统MAS和计算机辅助质量保证系统CAQ)和两个支撑系统(数据库系统DBS和计算机通信网络系统NES)组成，如图9-5所示。任何一个企业、工厂实施CIMS时不一定都必须全部实现这六个系统，而应根据具体的需求和条件，在CIM思想指导下局部实施或分步实施。项目九 先进制造技术介绍 图9-5 CIMS的功能组成 项目九 先进制造技术介绍(1)管理信息系统MIS。MIS用来收集、整理及分析各种管理数据，向企业和组织的管理人员提供所需要的

34、各种管理及决策信息，必要时还可以提供决策支持。管理信息系统实现办公自动化、物料管理、经营管理、生产管理、销售管理、人事管理、成本管理和财务管理等功能，它的核心是制造资源计划MRP或企业资源计划ERP(Enterprise Resources Planning)。(2)技术信息系统TIS。TIS根据MIS下达的产品设计要求进行产品的技术设计和工艺设计，包括必要的工程分析、优化和绘图，通过工程数据库和产品数据管理PDM实现内、外部的信息集成。TIS分系统的核心是CAD/CAPP/CAM的3C一体化。项目九 先进制造技术介绍(3)制造自动化系统MAS。MAS是CIMS中信息流和物质流的结合点，是CI

35、MS最终产生经济效益的聚集地，一般由CNC机床、加工中心、FMC、FMS及相应的软件组成。在计算机的控制与调度下，根据产品的工程技术信息和车间层的加工指令，将毛坯加工成零件并装配成产品，完成设计和管理部门下达的任务，并将制造现场的各种信息反馈到相应部门，以便及时进行调度和控制，达到优质、高效、柔性高、周期短、成本低，提高市场竞争能力的目的。项目九 先进制造技术介绍(4)计算机辅助质量保证系统CAQ。CAQ负责采集、存储、评价和控制在设计和制造过程中产生的、与产品质量有关的数据，形成一系列的控制环，从而有效地保证质量。它包括质量计划、质量检测、质量评价、质量控制、质量信息综合管理等功能。(5)数

36、据库系统DBS。DBS亦称公用数据库，它对企业全部信息资源进行存储和管理。集成数据库与CIMS各系统相连，以保证各系统所有信息数据的共享性、一致性、准确性、及时性和易维护性。项目九 先进制造技术介绍(6)计算机通信网络系统NES。NES为CIMS中的信息传递、交换和共享等提供通信通道与控制机制，是信息集成得以实现的载体。随着技术的进步，计算机集成制造的概念也在不断发展。人们从实践中总结出计算机集成制造系统自身发展的三个阶段，即功能集成、过程集成和企业集成。功能集成是计算机集成制造的第一阶段，即在信息集成的基础上实现制造业企业在产品设计、制造和经营管理等方面功能上的集成。过程集成是计算机集成制造的第二阶段，集中体现在并行工程的实现。企业集成是计算机集成制造的最高阶段，主要标志是实现敏捷制造。