先进制造技术考点(下).docx

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1、第三章一、机械制造工艺的定义及内涵：机械制造工艺:是指在生产过程中，改变生产对象（一般包括材料，半成品）的形状、尺寸、性能及相互位置关系的方法和过程，也称机械制造工艺过程。毛坯和零件成形铸造、锻压、冲压、焊接、压制、烧结、注塑、压塑机械加工切、铣、刨、磨，特种加工等热处理及表面处理热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂机械装配把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作。机械加工方法按成型原理可分为：受迫成形在特定边界和外力约束下成形，如铸造、锻压、粉末冶金和注射成形等；去除成形将材料从基体中分离出去成形，如车、铣、刨、磨、电火花

2、、激光切割；堆积成形将材料有序地合并堆积成形，如快速原形制造、焊接等。生长成型利用材料的活性进行成型的方法。如生物个体的发育。二、先进制造工艺的技术体系先进制造工艺技术就是传统机械制造工艺不断优化和发展后所形成的，包括常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型加工方法。主要技术：先进成型技术、精密、超精密加工技术、超高速加工技术、微细加工技术、特种加工技术、快速原型制造技术、表面工程技术等。三、先进制造工艺技术的发展方向：采用模拟技术，优化工艺设计应用模拟技术，可在计算机上虚拟显示材料热加工工艺过程，预测工艺结果，并通过不同参数的比较优化工艺设计，提高制造质量和效率。毛坯成型向近无余量及

3、近无“缺陷”的方向发展使毛坯成型从接近零件形状向直接制成工件的精密成形或称净成形（无余量）的方向发展。成形方法有传统方法：铸造、锻造、冲裁、焊接和轧制。先进方法：熔模精密铸造、精密锻造、精密冲裁、精密焊接和精密切割等。机械加工向超精密、超高速方向发展以超精密、超高速加工为代表加工精度进入纳米加工时代加工速度成为克服难加工材料加工问题的一条途径。特种加工方法和应用领域不断拓展以激光加工技术为代表加工工艺将电、热、光、声、磁作为能源施加到被加工部位，形成特种加工工艺。加工对象超硬材料、超塑材料、高分子材料等的加工。 加工方法激光、电子束、离子束、高压水射流等新方法。采用自动化技术，实现工艺过程的优

4、化控制以微机械加工为代表单机自动化 系统自动化刚性自动化 柔性自动化 综合自动化工艺过程和工艺参数得到实时优化，提高加工制造效率和质量。绿色制造工艺的研究与应用 研究原则在不牺牲质量、成本、可靠性、功能或能量利用率的前提下，采用能减轻对环境产生有害影响的制造过程。 主要分类节约资源的工艺技术，节省能源的工艺技术，环保型的工艺技术。加工与设计趋于集成和一体化以快速原型制造为代表CAD/CAM、FMS、CIMS、CE、快速原型制造等的提出，淡化了设计与加工的界限，使之趋于集成和一体化。冷热加工之间、加工过程、物流过程、装配过程之间的界限也趋于消失。四、概念：精密、超精密加工的概念精密和超精密加工是

5、相对于特定的发展时期而言的。一般来说，精密加工是指在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高程度的加工工艺；超精密加工是指加工精度和表面质量达到最高程度的加工工艺。常用精密加工和超精密加工：超精密加工技术的地位与作用：超精密加工技术是机械制造工艺技术中的前沿技术，是发展其他高技术的基础和关键。发展尖端技术、国防工业、微电子工业都需要超精密加工出来的仪器设备。􀂾 超精密技术在国家军事领域、宇航领域及民用工业中起着不可代替的重要作用。􀂾 超精密加工技术的发展状况对一个国家的真正强大有着十分重要的作用。（1）超精密加工是国家制造工业水平的重要标志之一（2）超精密

6、加工是国防工业的需求（3）信息产品中的需求（4）民用产品中的需求。密、超精密加工的技术特点1. 进化加工原则，械加工中，保证零件加工精度的途径主要有两条：“母性原则”即“蜕化原则”要求加工设备的精度高于工件加工精度。􀂾 “进化加工原则”在精度比工件精度要求低的加工设备上，直接或间接加工出高精度的工件。要求加工机床必须具备在线监测和误差补偿技术。2. 微量加工机理与普通加工机理不同，超精密加工要达到亚微米级（0.01m）及其以上的精度，切削时背吃刀量（切削深度）可能小于晶粒的大小，切削就在晶粒内进行，是对晶粒的破坏，相当于是将晶体一部分一部分的切除。因此，切削力一定要超过晶体内

7、部非常大的分子和原子的结合力，才能形成微量或超微量切削。3. 在线检测与误差补偿精密检测是超精密加工的必要手段，误差补偿是提高加工精度的有效措施。工件加工的同时进行检测，称为在线检测。采用修正、抵消、均化等措施减小或消除加工中的误差，称为误差补偿。测量仪器的精度一般要求比机床的加工精度高一个数量级。误差补偿可分为静态补偿和动态补偿两种。􀂾静态补偿是根据事先测出的误差值，运用硬件（校正尺）或者通过计算机软件控制进行补偿。􀂾由于对工件进行同时测量和补偿的动态补偿非常困难，因此误差补偿常常采用误差记忆的控制方式，根据上个工件的测量结果形成的误差曲线或曲面，由计算机

8、控制刀具运动轨迹对下一个工件实施补偿。精密、超精密加工方法分类1. 金刚石刀具超精密切削加工；2. 精密、超精密磨料加工；3. 精密、超精密特种加工4. 复合加工。第四章：一、制造自动化系统的概念：1. 制造自动化系统的定义狭义用机器代替人的体力和脑力劳动􀂾 广义制造自动化系统是由一定范围的被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性制造自动化，最后输出产品、文档资料、废物和对环境的污染。2. 制造自动化的内涵a) 形式方面具有三个方面的含义代替人的

9、体力劳动；代替或辅助人的脑力劳动；制造系统中人、机及系统的协调、管理、控制和优化。b) 功能方面代替人的体力和脑力劳动是制造业自动化功能的一部分。当前的完整目标体系模型为TQCSE：􀁺 T时间，意在缩短产品制造周期，提高生产率；􀁺 Q质量；􀁺 C成本；􀁺 S服务，一是为市场服务，一是通过减轻劳动强度的方式为员工服务；􀁺 E环境，资源利用充分，环境污染少，绿色制造c) 范围方面制造自动化不仅涉及到具体的生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。3. 制造自动化系统的典型组成a) 具有一定技术水平和决策能力

10、的人是人-机一体化的系统，对人的要求不是降低了，而是提高了；b) 一定范围的被加工对象能在一定范围内适应被加工对象的变化；c) 信息流及其控制系统信息流控制着物流，进而控制产品的制造质量d) 能量流及其控制系统能量流为物流过程提供能量，以维持系统的运行e) 物料流及物料处理系统是系统的主要运作方式，是制造自动化系统规划的重要内容。1. 制造自动化系统的发展历史第一阶段(1870-1950)纯机械控制随着电液控制的刚性自动化加工单机和系统得到长足发展。1946年，苏联学者米特洛万诺夫提出成组生产工艺的思想，其成为制造自动化系统赖以生存和发展的重要技术之一。第二阶段(1952-1965)数控技术，

11、特别是单机数控得到飞速发展。对多品种、小批量生产自动化意义重大。第三阶段(1967-1985)数控机床与工业机器人组成的柔性制造系统发展迅速。因忽略“人”的核心作用而不尽如人意。第四阶段(1985-)CIMS 2. 制造自动化系统的发展趋势：造产品”是发展的关键精确化“极”是发展的焦点极端化“文”是发展的新义人文化。制造过程“绿”是发展的必然绿色化“快”是发展的动力快速化“省”是发展的原则节省“效”是发展的追求高效。制造技术“数”是发展的核心数字化“自”是发展的条件自动化“集”是发展的方法集成化“网”是发展的道路网络化“智”是发展的前景智能化。（1）高度智能集成性这是计算机集成制造技术和人工智

12、能技术在制造系统广泛应用的必然结果，智能化已成为制造自动化系统的主要特征之一。􀂾 智能技术使得制造系统具有自适应、自决策、自诊断、自纠正能力。 智能集成性体现在两方面：一是信息的集成；二是人与技术的集成。（2）人机结合的适度自动化不片面强调完全自动化，坚持人在自动化系统中的核心地位，强调实现人机功能的合理分配，并能够充分发挥人的主观能动性。其特点是成本低、可靠性高、系统结构简单。（3）强调系统的柔性和敏捷性适应多品种、小批量的市场环境和快速响应市场需求，在于系统的柔性和敏捷性。着力点在于通过采用模块化设计技术、并行设计技术、成组技术、业务流程重组、敏捷制造等新技术手段，通过改

13、变自身的结构适应外部环境的不断变化。（4）功能扩展化􀂾 从目前面向零件加工的，向面向毛坯制造、自动装配、自动测试、自动包装等多目标体系发展。（5）小型化 因其成本低、功能强、能满足要求、易于操作和管理等优点将得到广泛应用。如DNC，FMC（6）简单化满足要求的系统中，越简单的越好。降低投入及使用成本，提高可靠性。（7）环保化绿色技术的应用。三、先进制造自动化系统的关键技术1. 制造自动化系统的理论和方法研究2. 制造自动化系统开放式智能式体系结构研究3. 面向制造自动化技术的数控技术研究4. 面向制造自动化技术的机器人技术研究5. 面向制造自动化技术的柔性制造技术研究6. 面

14、向制造自动化技术的集成制造技术研究7. 面向制造自动化技术的智能制造技术研究。“机器人学三定律”机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸；机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾；机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。机器人发展的三个阶段第一代机器人，属于示教再现型，即人手把着机械手或通过遥控，把应当完成的任务做一遍。第二代机器人则具备了感觉能力，能对周围环境进行感知。第三代是智能机器人，不仅具有感觉能力，还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力。什么要发展机器人理由之一：提高生产效率，降低人的劳动强度。比如焊机器人提高生产效率，

15、提高汽车焊接的质量，降低工人的劳动强度。理由之二：机器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高温的或危险的环境，汽车生产线上的焊接工作。由之三：机器人做人做不了的事情。比如人们对太空的认识，对原子分子进行搬迁的机器人。二、工业机器人的定义机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。三、工业机器人体系结构 三个部分工业机器人通常由机械部分（用于实现各种动作）、传感部分（用于感知内部和外部的信息）、控制部分（控制机器人完成各种动作）。 六个系统A. 驱动系统：提供机器人各部位、

16、各关节动作的原动力。B. 机械结构系统：完成各种动作。C. 感受系统：由内部传感器和外部传感器组成。D. 机器人-环境交互系统：实现机器人与外部设备的联系和协调并构成功能单元。E. 人机交互系统：是人与机器人联系和协调的单元。F. 控制系统：是根据程序和反馈信息控制机器人动作的中心。分为开环系统和闭环系统。 工业机器人一般的机械组成 机身部分：如同机床的床身结构一样，机器人机身构成机器人的基础支撑。有的机身底部安装有机器人行走机构；有的机身可以绕轴线回转，构成机器人的腰。􀂾 手臂部分：分为大臂、小臂和手腕，完成各种动作。 末端操作器：可以是拟人的手掌和手指，也可以是各种作业工

17、具，如焊枪、喷漆枪等。 关节：分为滑动关节和转动关节。实现机身、手臂各部分、末端操作器之间的相对运动。四、机器人的分类a) 按用途分类工业机器人、空间机器人、水下机器人、军用机器人、排险救灾机器人、教学机器人和娱乐机器人等。b) 按坐标系统分类直角坐标型：只具有移动关节。圆柱坐标型：具有一个转动关节、其余为移动关节的机器人。球坐标型：又称极坐标式。具有两个转动关节、其余为移动关节的机器人。关节型：又称回转坐标式，具有三个转动关节的机器人。c) 按驱动方法分类电力驱动：主要形式，步进电机、直(交)流伺服电机驱动；液压驱动：抓取能力强，工作平稳、灵敏，稳定性好。气压驱动： 抓力小，成本低，稳定性差

18、d) 按运动控制方式分类点位控制(PTP)：机器人运动为空间点到点间的直线运动，不涉及两点间的路径规划；连续轨迹控制(CP)：含轨迹规划。五、机器人的主要技术参数a) 自由度指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。b) 工作精度包括定位精度和重复定位精度。可以用精密度、正确度、和准确度三个参数来衡量。定位精度：指机器人实际到达的位置和设计的理想位置之间的差异。重复定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。c) 工作范围指机器人末端操作器所能到达的区域。d) 工作速度指机器人各个方向的移动速度或转动速度。这些速度可以相同，可以不同。e) 承载能力指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最

19、大质量。六、工业机器人的现状1. 焊接机器人主要是指利用机器人进行点焊和弧焊。点焊要求机器人手腕握持焊接工具准确地对准所要求的焊点，焊枪不与部件的其它部位接触。通常，这些机器人所夹持的焊接工具大而重，同时还要求机器人有一个比较大的活动范围。弧焊对材料进行连续焊接，焊接前首先要将复杂的运行轨迹示教给机器人，在需要处理较宽的焊缝时，可以编程使机器人作编织状的横摆运动。汽车工业运用这种类型的机器人最多。2. 喷漆机器人喷漆易引发火灾，同时有害于身体健康，因此，喷漆作业是机器人特有的用途。使用喷漆机器人的另一个优点是涂层比人工喷涂的更加均匀。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点

20、，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、陶瓷等工艺生产部门。3. 装配机器人为完成装配作业而设计的工业机器人。装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备，由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。操作机的结构类型有水平关节型、直角坐标型、多关节型和圆柱坐标型等；控制器一般采用多CPU或多级计算机系统，实现运动控制和运动编程；末端执行器为适应不同的装配对象而设计成各种手爪和手腕等；传感系统又来获取装配机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息。柔性制造技术简称FMT我国军用标准的定义：一柔性的概念及其衡量指标制造系统的柔性，就是指制造系统的可变性，即制造系

21、统适应产品变化和生产条件变化的特性。七种柔性及其衡量指标设备柔性、艺柔性、工序柔性、路径柔性、产品柔性、批量柔性、扩展柔性。1、设备柔性：定义系统中的设备易于实现加工不同类型零件所具备的转换能力。指标系统中设备实现加工不同零件所需的调整时间，包括：1）更换磨损刀具的时间；2）为加工同一类而不同组的零件所需的换刀时间；3）组装新夹具所需的时间；4）机床实现加工不同类型零件所需的调整时间，a. 刀具准备时间；b. 零件安装定位和拆卸时间；c.更换数控(NC)程序时间。2、工艺柔性：定义系统能够以多种方法加工某一零件组的能力，又称加工柔性，即系统能加工的零件品种数。指标系统不采用成批方式而能同时加工

22、零件的品种数。3、工序柔性：定义系统变换零件加工工序、顺序的能力。指标以实时方式进行工艺路线决策的能力。4、流程柔性：定义系统处理其故障并维持其生产持续进行的能力。指标系统发生故障时生产率下降程度或零件能否继续加工的能力。5、产品柔性：定义系统能经济而迅速地转向生产新产品的能力，即转产能力，也称为反应柔性，表明为适应新环境而采取新行动的能力。指标系统从生产一种零件向生产另一种零件转换所需要的时间。6、批量柔性：定义系统在不同批量下运行都有经济效益的能力。指标系统保证有经济效益的最小运行批量。7、扩展柔性：定义系统能根据需要通过模块进行组建和扩展的能力。指标系统能扩展的规模大小。8、生产柔性：定

23、义上述柔性的总和。指标系统的技术水平和集成程度。柔性制造系统简称FMS国外的定义：FMS是至少由两台数控机床一套物料运输系统和一套计算机控制系统所组成的制造系统。它通过简单地改变软件（即控制程序）的方法，便能够制造出多种零件中的任何一个零件。我国军用标准的定义：是由数控加工设备，物料储运装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能够根据制造任务或生产环境的变化而迅速进行调整，适合于多品种、中小批量的生产。1、柔性制造系统的工艺基础成组技术成组技术是将零件按其制造工艺或形状特征的相似性进行分组，使同一零件组的所有零件具有相似的制造工艺然后按照零件组特征设立制造单元，即可以

24、缩短运输距离减少等待时间，提高设备利用率。2.柔性制造系统的功能 自动控制和管理零件的加工过程； 通过改变软件系统，能够制造出一大类零件中的多数零件。 能够做到无人加工。3. 柔性制造系统的分类 柔性制造模块FMM由单台CNC机床加上工件自动上下料装置组成，它能够进一步组成柔性制造单元和柔性制造系统。 柔性制造单元：FMC 由2到3个柔性制造模块组成它们之间用工件自动输送设备连接起来，能够实现自动换刀，自动上下料，自动检测（自动测量）和自动监控（对刀具状态磨损、折断等）。 柔性制造线：FML是处于单一品种或少品种刚性自动线与多品种中小批量的FMS之间的一种生产线。FML能加工少数几个品种零件，

25、这些零件往往具有高度的相似性，和大批量自动生产线相类似，工件在FML中是按一定的生产节拍（时间间隔）沿一定的方向顺序输送的，输送过程中，由各种自动机床依次进行加工。 柔性制造系统：将柔性制造单元进行扩展，增加加工设备的数量(如4台以上的加工中心)再配备完善的物料运输存储系统，加上一整套计算机控制系统来管理全部生产计划进度，并综合控制机床的加工过程和物流系统的储运流程，这样就形成了一个完整的柔性制造系统。 柔性制造工厂：以FMS为主体，将其应用范围扩大到全厂的生产管理过程，使整个产品的制造过程（包括加工、装配、物流系统等）全部自动化，并由计算机系统将其有机的联系起来，形成制造过程全部自动化的柔性

26、制造工厂。4.柔性制造系统的工作原理：首先，柔性制造系统的可编程控制系统接到生产任务信息和加工程序后，对任务及加工程序向下进行分配，并给定程序对物流系统进行控制。然后，料库和夹具库按指令提供相应品种的工件毛坯和夹具，并由工人将工件毛坯装到夹具上，并将毛坯和夹具一起装到同时送来的托盘上。柔性制造系统中的工件都是经过编码的，通常采用条形码技术或无线射频技术进行编码。然后物流系统按调度指令控制运输小车运送工件。物流系统具有编码自动识别功能，能够将正确的工件按指定路径运送到指定的机床旁。再由机床发出空闲指令控制上下料装置将工件安装到机床上机床也具有编码识别功能，能够根据工件编码自动识别工件，并从接收到

27、的数控加工程序中选择相应的加工程序,同时选择合适的刀具和加工参数进行加工。加工完毕后，由物流系统运送到成品库随行夹具和托盘由人工拆下后送到夹具库。（1）加工系统 加工系统的机床类型及配置形式􀂾 数控（CN）、计算机数控（CNC）车、铣、刨、磨机床、加工中心和齿轮加工机床。加工棱体类零件的FMS，机床一般选择卧式、立式或立卧两用的数控加工中心。加工回转体类零件的FMS，采用的是能够加工轴类和盘类零件的车削加工中心。 机床自动上下料装置托盘托盘是工件与夹具的一个载体。它的作用是实现工件夹具系统与输送装置以及加工设备之间的连接作用。采用随行托盘的目的是给工件运送和装卸提供方便。所以

28、托盘必须采用统一的结构形式。托盘结构一般做成正方形或长方形的板，又叫板式托盘，托盘的顶面是一平面，有T型槽或矩阵分布的孔用来安装和固定夹具，夹具与托盘靠定位键定位，用螺栓把紧；托盘的底面有输送基面，还有导向和定位结构，其精度很高，以便在输送装置或机床工作台上定位和安装。 加工系统的监控：FMS的工作过程大多是在无人操作和无人监视的环境下进行的，所以，为保证系统正常运行，必须对系统运行状态和加工过程进行监控。系统运行状态监控主要是检测、收集系统各部分的运行信息，如加工设备、物流设备、系统安全监视等信息，作出相应处理。加工过程监控主要是对零件精度进行检测和对加工刀具进行监控。 加工系统的监控：采用

29、自动测量仪对工件的形状、尺寸精度，表面质量等进行实时监测，并针对尺寸偏差自动进行机床及刀具补偿，使加工精度和表面质量达到要求常用的测量设备有三坐标测量机、测量机器人等。（2）物流系统 物流系统的功能运输装卸功能在正确的时候，将正确的物料（工件、刀具）运送（装卸）到正确的地点、存储功能在制造系统中，工件（毛坯、半成品、成品）和刀具等物料许多时间是处于等待和准备的状态，所以物流系统还包括仓库和缓冲站，用以暂时存放物料。、物料识别功能物料（工件和刀具）在系统中流动过程中，其位置、数量及性质是在不断变化的。因此系统需要对物料进行识别和编码，这样才能对它们进行有效的控制和管理。 主要的物料运输装置：A.

30、 辊道输送机B. 自动运输小车C. 搬运机器人。 物料输送形式按输送设备的不同，FMS通常有以下4种输送方式：A. 直线型输送方式（输送设备作直线运动，在输送线两侧布置机床。一般用于工件按规定顺序输送的情况，类似于自动线，它配置中央仓库和缓冲站后，可具有较大的柔性）B. 环形输送方式（输送线路为封闭环型输送线，内部还有支线，可形成多环线，机床布置在环线的内侧或外侧。这种方式的内部储存功能较大，运输线路较为灵活，一般可不配中央仓库。）C. 网型输送方式（这种方式用自导运输小车作为输送设备它的运输线路是多结点的网状型式，其工件的输送非常灵活。配合中央仓库使用，生产柔性很大，适用于小批量多品种生产）

31、D. 单元输送方式（是在以机器人为中心、机床就布置在以机械手臂长度为半径的圆周上。它主要用于加工回转体零件的柔性制造系统。）输送方式对比：1、直线型输送和环型输送方式通常采用辊道输送机，形成直线或环线形式，它们的运行效率比较高，适用于工件批量较大的生产。2、网型输送和单元输送方式使系统的柔性很高工件的输送路线较为灵活自由适用于多品种混合批量的生产。 物料存储设备自动化立体仓库：A. 自动化立体仓库由多层货架B. 堆垛起重机（堆垛机是立体仓库实现自动装货和取货的主机，它能够根据控制系统的指令，将入库的货物放入指定的仓位，或者从仓库中找出所需要的货物。）C. 进出库装卸站（在立体仓库的巷道端口处有

32、进出库装卸站。物料入库输送设备进出库装卸站堆装机指定仓位物料出库指定仓位堆装机进出库装卸站输送设备）D. 计算机控制和管理系统（实现物料自动存取。识别和登录物料信息）（3）控制系统： 控制系统的功能 控制系统的体系结构FMS是一个复杂的制造系统，必须采用递阶控制的方式即通过对系统的控制功能进行正确、合理地分解，划分成若干层次，各层次分别进行独立处理，完成各自的功能，层与层之间在网络和数据库的支持下，保持信息交换，上层向下层发送命令，下层向上层反馈命令的执行结果。递阶控制结构的优点： 可分散主计算机的负荷 有利于提高系统的稳定性，设计维护方便。 控制系统的任务设备级按上级命令，直接控制加工机床、

33、机器人、托盘交换器、AGV、三坐标测量机、自动化仓库等完成各项操作，并向上级控制器反馈命令执行信息。设备级控制器有：NC（数控系统），PLC（可编程控制器），RC（机器人控制装置）等。工作站级1、加工工作站接收上级控制器下达的加工任务和数控加工程序，向下级控制器分配加工任务和加工程序，并下达加工指令2、刀具工作站按上级控制器指令进行刀具调度和管理；3、物流工作站按上级指令及时运送夹具、托盘、工件、刀具等物料4、 将设备级的执行信息和反馈信息向上级反馈。单元级：接收计算机辅助生产管理系统（如MRP或ERP）输入的生产计划信息，同时接收CAD/CAM集成系统输入的工艺信息和数控加工程序； 对任务加

34、工时间、顺序作出决策，并将任务和工艺信息及程序向下级分配；对物料运输路线和时间进行决策并向下级下达指令对刀具调用及管理作出决策并向下级下达指令；根据接收的反馈信息对系统进行监控，并及时作出调度决策。6. 柔性制造系统的发展趋势 向小型化和单元化方向发展避免因强调规模而导致的成本过高、可靠性差的缺点，向适合于中小企业的小型化、单元化系统发展。 向模块化和集成化方向发展思路是以小型化、单元化的小型FMS为基本模块，进而组成FMS， 再由FMS组成CIMS。 单项技术性能与系统性能不断提高将各种先进的技术手段尽可能地应用到这一领域中，提高其自诊断、自纠错、自修复、自学习、自协调、自重组的能力。 重视

35、人的因素􀂾 目标是实现人-技术-组织的兼容和人机一体化。 应用范围逐步扩大金属切削FMS；金属热加工和装配CIM的产生背景及其发展历程CAD/CAM/CAE/CAPP等单元技术的充分发展，为制造企业提高生产效率、保证产品质量等提供了保障。但是也造成企业缺少整体规划，产品信息数据不能共享，造成“自动化孤岛”。计算机网络和系统集成技术，使得企业内部信息和数据实现了及时性、准确性和共享性。以信息、过程、企业集成为特征的CIMS应运而来。1. 信息集成优化(以早期计算机集成制造为代表)： 以产品生产的自动化为需求驱动；单元技术的集成应用；优化生产要素间的配置；信息流动的单向性，产品生

36、产模式也是传统的串行方式2. 过程集成优化(以并行工程为代表) 产品开发模式由传统串行模式向并行模式转换，强调群组协同工作，特点表现为：􀂾产品设计和相关过程的并行化处理􀂾信息流的多向性，产品生产模式的并行性3. 企业间集成优化(以敏捷制造为代表)： 企业内外部资源实现优化利用，实现敏捷制造，以企业间实现动态联盟、形成扁平式企业的组织管理结构，实现产品型企业等为特征，其特点体现在：􀂾企业动态联盟的需要，应对快速多变的市场􀂾敏捷制造新模式􀂾系统集成的“高鲁棒性”二计算机集成制造技术的基本概念： 计算机集成制造

37、技术基本概念包括CIM和CIMS两个方面。 CIM为计算机集成制造； CIMS即计算机集成制造系统。计算机集成制造（CIM）的概念最早是由美国学者哈林顿博士于1973年提出的，其基本出发点是：􀂾 企业生产的各个环节（从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务）的生产经营活动是不可分割的整体，彼此之间紧密联系。（系统的观点）􀂾 整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可看成是数据的物理表现。（信息化的观点）863/CIMS主题专家组对CIM的定义：CIM是一种组织、管理和运行企业生产的哲理，它借助计算机和网络技术，综合运

38、用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术和经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行以实现产品的高质量、低成本和上市快，从而使企业赢得市场竞争。􀂾 863CIMS主题专家组对CIMS的定义：CIMS是通过计算机软件和硬件，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术，将企业生产全部过程中的人/组织、技术和管理三要素及其信息流和物流有机集成并优化运行的复杂大系统。现代集成制造系统的（CIMS）的定义：CIMS是将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，应用于企业产品生命周期的各个阶段，通过信息集成

39、、过程优化和资源优化，实现物流、信息流和价值流的集成并优化运行达到人/组织、技术和经营管理三要素的集成，以加强企业产品开发的T、Q、C、S、E 提高企业市场应变能力和竞争力。CIMS的集成特征􀂄 人员集成􀂄 信息集成􀂄 功能集成􀂄 技术集成􀂄 过程集成􀂄 企业集成。三计算机集成制造系统的组成1. 两个支撑子系统：管理信息子系统􀁺 以企业资源计划(ERP)或制造资源计划(MRPII)为核心涵盖市场销售、物料供应、生产计划与控制、财务管理、成本、库存和技术管理等内容神经中枢

40、。􀂾 工程设计子系统􀁺 包括CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM等子系统及它们的集成。2. 四个功能子系统：制造自动化子系统􀁺 含制造设备子系统、物料储运子系统、物流子系统、制造信息子系统、制造过程生产计划调度与控制子系统是CIMS中信息流与物流的结合点。􀂾 质量保证子系统􀁺 采集、存储、评价与处理在设计、制造过程中与质量有关的信息。计算机网络子系统􀁺 指企业内部的局域网，能够支持CIMS各子系统之间的通信。通过采用标准网络协议、来实现CIMS系统中异型机互联和异构局域网及多种网络的

41、互联。CIMS的环境和交流平台􀂾 数量库子系统􀁺 覆盖了企业内部全部数字信息，有效支持各子系统的数据共享和信息集成。“信息仓库”四 计算机集成制造系统的体系结构：1.面向功能构成的CIMS体系结构2. 面向控制结构的体系结构六层递阶控制结构A. 公司级制订经营管理和战略决策B. 工厂级控制生产管理、信息管理、制造工程管理等C. 车间级负责协调车间的生产和辅助工作D. 单元级负责相似零件分批通过工作站的顺序和管理物料贮运，检验及其辅助性工作E. 工作站级负责指挥和协调车间中设备小组的活动F. 设备级负责具体的加工、装配或者测量3. 面向CIMS寿命周期的体系结构三维结构X. 通用程度维描述不同企业的CIMS结构Z. 生命周期维反映了CIMS建模的三个层次Y. 视图维描述CIMS的不同组成方面。4. 面向CIMS集成平台的体系结构