第七章 先进制造技术ppt课件.ppt

《第七章 先进制造技术ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章 先进制造技术ppt课件.ppt（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第七章 先进制造技术7.1 快速成型技术快速成型技术n7.1.1 快速成形技术的概念与原理快速成形技术的概念与原理n快速成形快速成形 (Rapid Prototyping，RP) 技术又称快速原型制造（技术又称快速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM)技术，它是在计算机控制下，基技术，它是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。制造的技术。nRP技术的成形原理不同于常规制造的去除法（如切削加工、电火花加技术的成形原理不同于常规制造的去除法（如

2、切削加工、电火花加工等）和变形法（如铸造、锻造等），而是利用光、电、热等手段，工等）和变形法（如铸造、锻造等），而是利用光、电、热等手段，通过固化、烧结、粘结、聚合作用或化学作用等方式，有选择地固化通过固化、烧结、粘结、聚合作用或化学作用等方式，有选择地固化（或粘结）液体（或固体）材料，实现材料的迁移和堆积，形成所需（或粘结）液体（或固体）材料，实现材料的迁移和堆积，形成所需要的原型零件。要的原型零件。nRP技术是一种基于离散堆积成形思想的数字化成型技技术是一种基于离散堆积成形思想的数字化成型技术。根据生产需要，先由术。根据生产需要，先由CAD软件设计出所需要零件软件设计出所需要零件的三维曲面

3、或实体模型，然后根据工艺要求，将其按的三维曲面或实体模型，然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，即原来的三维实体模型变成二维一定厚度进行分层，即原来的三维实体模型变成二维平面信息，再将分层后的数据进行一定的处理，加入平面信息，再将分层后的数据进行一定的处理，加入工艺参数，产生数控代码，最后在计算机的控制下，工艺参数，产生数控代码，最后在计算机的控制下，数控系统以平面加工方式，把原来很复杂的三维制造数控系统以平面加工方式，把原来很复杂的三维制造转化为一系列有序的二维薄片层的制造，并使它们自转化为一系列有序的二维薄片层的制造，并使它们自动粘结叠加成形。动粘结叠加成形。7.1.2 快速成形技术的

4、工艺方法快速成形技术的工艺方法1. 选择性液体固化选择性液体固化选择性液体固化又称光固化法，该方法的典型实现工艺选择性液体固化又称光固化法，该方法的典型实现工艺是立体光刻是立体光刻 (Stereo Lithography，SL)，其工艺原理如图，其工艺原理如图8-1所示。成形过程中，计算机控制的紫外激光束根据零所示。成形过程中，计算机控制的紫外激光束根据零件的分层截面信息在液态光敏树脂表面逐点扫描，使被扫件的分层截面信息在液态光敏树脂表面逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。头一层树脂固化后，升降台下降一个层

5、厚的距离个薄层。头一层树脂固化后，升降台下降一个层厚的距离，已成型的层面上又布满一层树脂，然后再进行新一层的，已成型的层面上又布满一层树脂，然后再进行新一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。光固化法是目前应用最广泛的快速成形制造方法。该工光固化法是目前应用最广泛的快速成形制造方法。该工艺的主要特点是：制造精度高，材料利用率高，零件强度艺的主要特点是：制造精度高，材料利用率高，零件强度和硬度好，可制出形状特别复杂的空心零件。缺点是需要和硬度好，可制出

6、形状特别复杂的空心零件。缺点是需要支撑，树脂收缩会导致精度下降，此外，光敏树脂有一定支撑，树脂收缩会导致精度下降，此外，光敏树脂有一定的毒性。的毒性。 光固化法工艺原理光固化法工艺原理分层实体制造法工艺原理分层实体制造法工艺原理2. 选择性层片选择性层片粘接粘接选择性层片粘接又称分层实体制造选择性层片粘接又称分层实体制造 (Laminated Object Manufacturing，LOM)或叠层实体制造，其工艺原理如上图所示。成或叠层实体制造，其工艺原理如上图所示。成形过程中，首先在基板上铺上一层箔材（如纸箔、金属箔等），然后形过程中，首先在基板上铺上一层箔材（如纸箔、金属箔等），然后用用

7、CO2激光器在计算机控制下按分层信息切出本层轮廓，同时将非零件激光器在计算机控制下按分层信息切出本层轮廓，同时将非零件部分全部切碎以便于去除。当本层完成后，再铺上一层箔材，用滚子部分全部切碎以便于去除。当本层完成后，再铺上一层箔材，用滚子碾压并加热，以固化碾压并加热，以固化粘结剂粘结剂，使新铺上的一层牢固地粘接在已成形体使新铺上的一层牢固地粘接在已成形体上，再切割该层的轮廓，如此反复直到加工完毕，最后去除切碎部分上，再切割该层的轮廓，如此反复直到加工完毕，最后去除切碎部分即可得到完整的零件。即可得到完整的零件。叠层法的主要特点是：不需要制作支撑；激光只需照射轮廓，成形叠层法的主要特点是：不需要

8、制作支撑；激光只需照射轮廓，成形效率高；运行成本低；成形过程无相变，适合于加工尺寸较大的零件效率高；运行成本低；成形过程无相变，适合于加工尺寸较大的零件；但材料利用率低，表面质量差。；但材料利用率低，表面质量差。 3选择性粉末熔结选择性粉末熔结/粘接粘接选择性粉末熔结选择性粉末熔结/粘接常采用金属、陶瓷、粘接常采用金属、陶瓷、ABS塑料等的粉末作为成塑料等的粉末作为成形材料，其典型工艺是选择性激光烧结形材料，其典型工艺是选择性激光烧结 (Selective Laser Sintering，SLS)，工艺原理如图，工艺原理如图8-3所示。成形过程中，先在工作台上铺上一层粉所示。成形过程中，先在工

9、作台上铺上一层粉末，在计算机控制下用激光束有选择地进行烧结末，在计算机控制下用激光束有选择地进行烧结(零件的空心部分不烧零件的空心部分不烧结，仍为粉末材料结，仍为粉末材料)，被烧结部分便固化在一起构成零件的实心部分。，被烧结部分便固化在一起构成零件的实心部分。一层完成后再进行下一层，新一层与其上一层被牢牢地烧结在一起。一层完成后再进行下一层，新一层与其上一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成后，去除多余的粉末，便得到烧结成的零件。全部烧结完成后，去除多余的粉末，便得到烧结成的零件。选择性激光烧结工艺的特点是：材料适应面广，不仅能制造塑料零选择性激光烧结工艺的特点是：材料适应面广，不仅能制造塑料零

10、件，还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的零件；成形零件力学性能高；件，还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的零件；成形零件力学性能高；但粉末较松散，烧结后精度不高，尤其是但粉末较松散，烧结后精度不高，尤其是Z轴精度难以控制。轴精度难以控制。 4. 熔融沉积成形熔融沉积成形熔融沉积成形熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling, FDM)工工艺又称为熔丝沉积艺又称为熔丝沉积制造，其工艺原理如制造，其工艺原理如8-4所示。先将材料抽成细丝，通过送丝机构送进喷所示。先将材料抽成细丝，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面和填充轨迹运动，同时将熔化头，在喷头内被加热熔化，喷头

11、沿零件截面和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围材料粘结，层层堆积成形。的材料挤出，材料迅速固化，并与周围材料粘结，层层堆积成形。该工艺的特点是使用、维护简单，成本较低，速度快，一般复杂程度该工艺的特点是使用、维护简单，成本较低，速度快，一般复杂程度原型仅需要几个小时即可成型，且无污染。原型仅需要几个小时即可成型，且无污染。 除了上述除了上述4种最为熟悉的技术外，还有许多种最为熟悉的技术外，还有许多RP技术也已经实用化，技术也已经实用化，如三维打印技术、光屏蔽工艺、直接壳法、直接烧结技术、全息干涉制如三维打印技术、光屏蔽工艺、直接壳法、直接烧结技术、全息干涉制造等。造等。

12、 选择性激光烧结法工艺原理选择性激光烧结法工艺原理熔丝沉积制造法工艺原理熔丝沉积制造法工艺原理7.1.3 快速成形技术的应用快速成形技术的应用快速成形应用的领域几乎包括了制造领域的各个行业，在医疗、人体快速成形应用的领域几乎包括了制造领域的各个行业，在医疗、人体工程、文物保护等行业也得到了越来越广泛的应用。工程、文物保护等行业也得到了越来越广泛的应用。目前主要是应用于新产品开发的设计验证和模拟样品的试制上，即完目前主要是应用于新产品开发的设计验证和模拟样品的试制上，即完成从产品的概念设计成从产品的概念设计造型设计造型设计结构设计结构设计基本功能评估基本功能评估模拟样件模拟样件试制等开发过程。对

13、某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制试制等开发过程。对某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制，或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视，甚，或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视，甚至将产品小批量组装先行投放市场，达到投石问路的目的。至将产品小批量组装先行投放市场，达到投石问路的目的。7.2 CAD/CAM7.2 CAD/CAM技术技术7.2.1 CAD、CAPP、CAM的基本概念的基本概念计算机辅助设计（计算机辅助设计（Computer Aided DesignComputer Aided Design，CADCAD）是指工程技术人员在人和）是

14、指工程技术人员在人和计算机组成的系统中，以计算机为工具，辅助人类完成产品的设计、分析、绘计算机组成的系统中，以计算机为工具，辅助人类完成产品的设计、分析、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。的。CADCAD系统的主要功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、工程图样绘系统的主要功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、工程图样绘制、工程分析等。制、工程分析等。计算机辅助工艺过程设计（计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process PlanningComputer Aide

15、d Process Planning，CAPPCAPP）是）是指在人和计算机组成的系统中，根据产品设计阶段给出的信息，人机交互或自指在人和计算机组成的系统中，根据产品设计阶段给出的信息，人机交互或自动地完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计。动地完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计。CAPPCAPP的主要功能包括：毛坯的主要功能包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计和刀夹量具设计等。设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计和刀夹量具设计等。计算机辅助制造（计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）有广义和狭义）有广义和狭义两种定义。广义

16、两种定义。广义CAM一般是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个一般是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动，包括工艺过程设计、工装设计、过程的活动，包括工艺过程设计、工装设计、NC自动编程、生产作业计划、自动编程、生产作业计划、生产控制、质量控制等。狭义生产控制、质量控制等。狭义CAM通常是指通常是指NC程序编制，包括刀具路径规划程序编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成等。代码生成等。 通过对通过对CADCAD、CAPPCAPP、CAMCAM系统之间数据自动转换和传递的研究，已可实现系统之间数据自动转换和传递的研

17、究，已可实现CADCAD、CAPPCAPP、CAMCAM系统的集成，这样的集成系统表达为系统的集成，这样的集成系统表达为CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM，也可，也可简写为简写为CAD/CAMCAD/CAM。7.2.2 CAD/CAM系统的结构系统的结构一个完善的一个完善的CAD/CAMCAD/CAM系统应具有如下功能：快速数字计算及图形处理功能系统应具有如下功能：快速数字计算及图形处理功能；大量数据、知识的存储、快速检索和操作功能；人机交互通信的功能；大量数据、知识的存储、快速检索和操作功能；人机交互通信的功能；输入、输出信息及图形的功能。为实现这些功能，输入、输出信息及图形的

18、功能。为实现这些功能，CAD/CAMCAD/CAM系统应由人、计系统应由人、计算机、软件三大部分组成。其中，计算机及其外围设备称为算机、软件三大部分组成。其中，计算机及其外围设备称为CAD/CAMCAD/CAM系统的系统的硬件，操作系统、数据库、应用软件称为硬件，操作系统、数据库、应用软件称为CAD/CAMCAD/CAM系统的软件，而人在系统的软件，而人在CAD/CAMCAD/CAM系统中起主导作用。系统中起主导作用。由人、硬件、软件组成的由人、硬件、软件组成的CAD/CAMCAD/CAM系统将实现设计和制造各功能模块之间系统将实现设计和制造各功能模块之间的信息传输和存储，并对各功能模块的运行

19、进行管理和控制。一般其总体的信息传输和存储，并对各功能模块的运行进行管理和控制。一般其总体结构如图所示。结构如图所示。CAD/CAM系统结构系统结构7.2.3 CAD/CAM技术的应用和发展技术的应用和发展自自2020世纪世纪6060年代第一个年代第一个CADCAD系统问世以来，经过几十年的发展，系统问世以来，经过几十年的发展，CAD/CAMCAD/CAM系统在技术和应用上已日趋成熟。作为商品化的系统在技术和应用上已日趋成熟。作为商品化的CAD/CAMCAD/CAM软软件，如美国的件，如美国的AutoCADAutoCAD、UGUG、Pro/EngineerPro/Engineer和法国的和法国

20、的CatiaCatia、EuclidEuclid以及数据库管理软件以及数据库管理软件OracleOracle、QLserverQLserver等大量投入市场，广泛应用等大量投入市场，广泛应用于机械、电子、航空航天、船舶、汽车、纺织、轻工、建筑等行业于机械、电子、航空航天、船舶、汽车、纺织、轻工、建筑等行业。据统计，美国大型汽车业。据统计，美国大型汽车业100%100%、电子行业、电子行业60%60%、建筑行业的、建筑行业的40%40%均均采用采用CAD/CAMCAD/CAM技术，美国波音技术，美国波音777777已已100%100%采用数字化三维实体设计，采用数字化三维实体设计，实现了无图纸制

21、造。实现了无图纸制造。我国的我国的CAD/CAMCAD/CAM技术近些年也取得了可喜的成绩，拥有了自主版权技术近些年也取得了可喜的成绩，拥有了自主版权的的CADCAD、CAMCAM软件，如清华大学的高华软件，如清华大学的高华CADCAD、华中科技大学的开目、华中科技大学的开目CADCAD及北京北航海尔软件有限公司的及北京北航海尔软件有限公司的CAXACAXA电子图版、实体设计和电子图版、实体设计和CAXA-MECAXA-ME制造工程师软件等。这些软件由于价格便宜、符合我国国情和标准制造工程师软件等。这些软件由于价格便宜、符合我国国情和标准，受到了国内用户的广泛欢迎。，受到了国内用户的广泛欢迎。

22、当前当前CAD/CAMCAD/CAM技术发展的主要趋势是集成化、并行化、智能化、虚拟化、网技术发展的主要趋势是集成化、并行化、智能化、虚拟化、网络化和标准化。计算机集成制造是络化和标准化。计算机集成制造是CAD/CAMCAD/CAM技术发展的必然趋势，它以企业为技术发展的必然趋势，它以企业为对象，借助计算机和信息技术，使生产中各部分有机集成并优化发展，从而达对象，借助计算机和信息技术，使生产中各部分有机集成并优化发展，从而达到使产品质优、低耗、服务好、上市快、环保清洁的目的；并行工程是随着到使产品质优、低耗、服务好、上市快、环保清洁的目的；并行工程是随着CAD/CAMCAD/CAM技术的发展提

23、出的一种系统工程方法，它要求产品开发人员在设计的技术的发展提出的一种系统工程方法，它要求产品开发人员在设计的阶段就考虑产品整个生命周期的所有需要，包括质量、成本、进度、用户要求阶段就考虑产品整个生命周期的所有需要，包括质量、成本、进度、用户要求等，等，以便以便最大限度地提高产品开发效率和一次成功率；将人工智能、专家系统最大限度地提高产品开发效率和一次成功率；将人工智能、专家系统应用于应用于CAD/CAMCAD/CAM系统中，形成智能系统中，形成智能CAD/CAMCAD/CAM系统，使其具有人类专家的经验和知系统，使其具有人类专家的经验和知识，具有学习、推理、联想和判断功能及智能化的视觉、听觉和

24、语言能力，从识，具有学习、推理、联想和判断功能及智能化的视觉、听觉和语言能力，从而解决那些以前必须有人类专家才能解决的概念设计等问题；虚拟产品开发是而解决那些以前必须有人类专家才能解决的概念设计等问题；虚拟产品开发是建立在虚拟现实技术与建立在虚拟现实技术与CAD/CAMCAD/CAM技术的有机结合基础上的新概念，它以计算机技术的有机结合基础上的新概念，它以计算机仿真和产品生命周期技术为基础，集计算机图形学、人工智能、并行工程、网仿真和产品生命周期技术为基础，集计算机图形学、人工智能、并行工程、网络技术、多媒体技术和虚拟现实等技术于一体，在虚拟环境下，对产品进行构络技术、多媒体技术和虚拟现实等技

25、术于一体，在虚拟环境下，对产品进行构思、设计、制造、测试和分析。随着网络技术的迅速发展和广泛应用，人们可思、设计、制造、测试和分析。随着网络技术的迅速发展和广泛应用，人们可以突破地域限制，以突破地域限制，在广泛区域甚至全球范围内实现协同工作和资源共享。在广泛区域甚至全球范围内实现协同工作和资源共享。7.3 柔性制造系统与计算机集成制造系统柔性制造系统与计算机集成制造系统7.3.1 柔性制造系统柔性制造系统1.柔性制造系统的产生和发展柔性制造系统的产生和发展柔性制造技术是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代生柔性制造技术是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代生产管理技术为一体的现代制

26、造技术。自产管理技术为一体的现代制造技术。自20世纪世纪60年代以来，为多品种年代以来，为多品种、小批量生产的需要而兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展、小批量生产的需要而兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术具体应用的柔性制造系统（，作为这种技术具体应用的柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）、柔性制造单元（）、柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，FMC）和柔性制造自动线（）和柔性制造自动线（Flexible Manufacturing Line， FML）等应运）等应运而生。而生。目前，随着全

27、球化市场的形成和发展，无论是发达国家还是发展中目前，随着全球化市场的形成和发展，无论是发达国家还是发展中国家都越来越重视柔性制造技术的发展，由于国家都越来越重视柔性制造技术的发展，由于FMS技术已日臻成熟而技术已日臻成熟而得到迅速的应用。得到迅速的应用。2.柔性制造单元柔性制造单元柔性制造单元是一种最简单的柔性加工系统，通常由单台加工中心柔性制造单元是一种最简单的柔性加工系统，通常由单台加工中心及托盘输送装置（或工业机器人）组成。它由单元计算机进行控制和及托盘输送装置（或工业机器人）组成。它由单元计算机进行控制和管理，可以实现不停机转换品种连续生产。管理，可以实现不停机转换品种连续生产。图图8

28、-6所示是由一台卧式镗铣类加工中心和自动化的托盘库组成的柔所示是由一台卧式镗铣类加工中心和自动化的托盘库组成的柔性制造单元。托盘库的托盘上装有各种不同的待加工工件和夹具，计性制造单元。托盘库的托盘上装有各种不同的待加工工件和夹具，计算机不但控制加工的程序，而且控制机床上的托盘与托盘库的托盘适算机不但控制加工的程序，而且控制机床上的托盘与托盘库的托盘适时进行交换，以完成不同工件的连续加工。时进行交换，以完成不同工件的连续加工。 柔性制造单元柔性制造单元柔性制造单元是一个可变加工单元，可以独立工作，也可以作为柔性制造柔性制造单元是一个可变加工单元，可以独立工作，也可以作为柔性制造系统的一个基本单元

29、。系统的一个基本单元。3.柔性制造系统柔性制造系统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，它能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，自的自动化制造系统，它能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，自主地完成多品种中、小批量的生产任务。柔性制造系统主要由以下三个部分主地完成多品种中、小批量的生产任务。柔性制造系统主要由以下三个部分组成。组成。 （1）多工位数控加工系统）多工位数控加工系统 包括两台以上的数控机床或加工中心或柔性制造单包括两台以上的数控机床或加工中心或柔性制造单元（一般多

30、为加工中心），以及其它辅助加工设备，如测量机等；元（一般多为加工中心），以及其它辅助加工设备，如测量机等；（2）自动化物料运储系统）自动化物料运储系统 包括上下料托盘、传送带、自动运输小车、工业机包括上下料托盘、传送带、自动运输小车、工业机器人、自动化仓库系统等；器人、自动化仓库系统等；（3）计算机控制信息系统）计算机控制信息系统 包括各级计算机、网络、接口、数据库等。能够实包括各级计算机、网络、接口、数据库等。能够实现对现对FMS的运行控制、刀具管理、质量控制，以及的运行控制、刀具管理、质量控制，以及FMS的数据管理和网络通信。的数据管理和网络通信。除了上述的三个主要组成部分之外，除了上述的

31、三个主要组成部分之外，FMS还包括冷却系统、排屑系统、刀具还包括冷却系统、排屑系统、刀具监控等附属系统。监控等附属系统。图图8-7为一个比较完善的柔性制造系统平面布置图，系统包括组合铣床、车削为一个比较完善的柔性制造系统平面布置图，系统包括组合铣床、车削加工中心等加工中心等8台机床。整个系统由计算机控制，组合夹具的拼装及工件在托盘上台机床。整个系统由计算机控制，组合夹具的拼装及工件在托盘上的装夹需由手工完成。的装夹需由手工完成。柔性制造系统平面布置图柔性制造系统平面布置图4. 柔性制造系统的特点和应用柔性制造系统的特点和应用柔性制造系统与传统的刚性自动生产线相比，有下列突出特点。柔性制造系统与

32、传统的刚性自动生产线相比，有下列突出特点。（1）高度的柔性）高度的柔性 能在不停机的情况下，实现多种不同工艺要求的零能在不停机的情况下，实现多种不同工艺要求的零件的加工。件的加工。（2）高生产率）高生产率 能采用合理的切削用量实现高效加工，使准备时间和能采用合理的切削用量实现高效加工，使准备时间和辅助加工时间减为最少。辅助加工时间减为最少。（3）高度自动化）高度自动化 可自动更换工件、夹具、刀具；实现了自动装夹和可自动更换工件、夹具、刀具；实现了自动装夹和运输；自动监测加工过程；能在长时间无人的情况下连续工作，有很强运输；自动监测加工过程；能在长时间无人的情况下连续工作，有很强的系统软件功能。

33、的系统软件功能。由于柔性制造系统要求技术水平高，投资巨大，造价昂贵，目前主要由于柔性制造系统要求技术水平高，投资巨大，造价昂贵，目前主要应用于工业发达国家。据统计，日本、美国和德国所拥有的应用于工业发达国家。据统计，日本、美国和德国所拥有的FMS的数量的数量，大约占了世界拥有总量的，大约占了世界拥有总量的70左右。左右。7.3.2 计算机集成制造系统计算机集成制造系统1.1.计算机集成制造系统的含义计算机集成制造系统的含义在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，将计算机辅助设计在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，将计算机辅助设计(CAD)(CAD)、计算机辅助工艺设计、计算机辅助工艺设

34、计(CAPP)(CAPP)、计算机辅助制造、计算机辅助制造(CAM)(CAM)、计算机、计算机辅助质量辅助质量( Computer Aided Quality( Computer Aided Quality， CAQ)CAQ)系统系统、管理信息系统、管理信息系统(Management Information System(Management Information System，MIS)MIS)、制造自动化系统、制造自动化系统(Manufacturing Automation System(Manufacturing Automation System，MAS)MAS)等制造工厂全部生产活动

35、等制造工厂全部生产活动所需的分散的系统有机的集成起来，就是计算机集成制造系统所需的分散的系统有机的集成起来，就是计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System(Computer Integrated Manufacturing System，CIMS)CIMS)。它是由一个多级计算机控制结构，配合一套设计、制造和管理综合它是由一个多级计算机控制结构，配合一套设计、制造和管理综合为一个整体的软件系统所构成的全盘自动化生产系统。为一个整体的软件系统所构成的全盘自动化生产系统。2.2.计算机集成制造系统的构成计算机集成制造系统的构成计算机集成制造

36、系统由经营管理信息系统、工程设计自动化系统、计算机集成制造系统由经营管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自动化系统、质量保证系统这四个应用分系统和计算机网络系统制造自动化系统、质量保证系统这四个应用分系统和计算机网络系统、数据库管理系统这两个支持分系统组成。、数据库管理系统这两个支持分系统组成。计算机集成制造系统的构成计算机集成制造系统的构成（1 1）经营管理信息系统）经营管理信息系统 它是它是CIMSCIMS的神经中枢，指挥与控的神经中枢，指挥与控制整个系统的各部分有条不紊地工作。包括予测和决策，进制整个系统的各部分有条不紊地工作。包括予测和决策，进行经营计划管理、物料管理、生产管理、财务

37、管理、人才资行经营计划管理、物料管理、生产管理、财务管理、人才资源管理、质量管理以及辅助事务管理等。源管理、质量管理以及辅助事务管理等。（2 2）工程设计自动化系统）工程设计自动化系统 它的作用是使产品开发活动更它的作用是使产品开发活动更高效、优质、主动地进行。其主要功能模块有计算机辅助设高效、优质、主动地进行。其主要功能模块有计算机辅助设计（计（CADCAD）、计算机辅助工程）、计算机辅助工程（Computer Aided Computer Aided Engineering Engineering ，CAECAE）、）、计算机辅助工艺过程设计（计算机辅助工艺过程设计（CAPPCAPP）、）

38、、计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAMCAM）及成组技术）及成组技术（Group TechnologyGroup Technology，GTGT）等。等。（3 3）制造自动化系统）制造自动化系统 它是它是CIMSCIMS信息流和物质流的结合点和系统经信息流和物质流的结合点和系统经济效益的积聚地。济效益的积聚地。 其主要组成部分有数控（其主要组成部分有数控（Computer Numerical Computer Numerical ControlControl，CNCCNC）机床、加工中心、柔性制造单元（）机床、加工中心、柔性制造单元（FMCFMC）、柔性制造系）、柔性制造系统（统（FMSFM

39、S）及运输、测量、机器人等设备。）及运输、测量、机器人等设备。（4 4）质量保证系统）质量保证系统 该系统包括该系统包括4 4个子系统，即质量计划子系统、个子系统，即质量计划子系统、质量检测子系统、质量评价子系统、质量信息综合管理与反馈控制子质量检测子系统、质量评价子系统、质量信息综合管理与反馈控制子系统。系统。 两个支持分系统的作用是：计算机网络系统提供网络和通信，数据两个支持分系统的作用是：计算机网络系统提供网络和通信，数据库管理系统提供数据库，以备各类信息的存储和调用，实现信息交换库管理系统提供数据库，以备各类信息的存储和调用，实现信息交换和资源共享。和资源共享。3.3.计算机集成制造系

40、统的效益和在我国的发展与应用计算机集成制造系统的效益和在我国的发展与应用CIMSCIMS是适应于多品种、中小批量生产的高效益、高柔性的是适应于多品种、中小批量生产的高效益、高柔性的智能制造系统，它的应用对于制造工厂提高生产效率、提高智能制造系统，它的应用对于制造工厂提高生产效率、提高产品质量、缩短生产周期、降低生产成本、提高经济效益等产品质量、缩短生产周期、降低生产成本、提高经济效益等具有很大的促进作用。具有很大的促进作用。为紧跟国际高新技术的发展，我国在为紧跟国际高新技术的发展，我国在19861986年年3 3月制定了国月制定了国家高技术研究发展计划（简称家高技术研究发展计划（简称“8638

41、63计划计划”）。在这个计划）。在这个计划中将计算机集成制造系统（以下简称中将计算机集成制造系统（以下简称CIMSCIMS）的研究与开发列）的研究与开发列为重点攻关项目，选择了包括飞机、机床、鼓风机、纺织机为重点攻关项目，选择了包括飞机、机床、鼓风机、纺织机、汽车、家电和服装等行业中的部分企业作为应用厂，开展、汽车、家电和服装等行业中的部分企业作为应用厂，开展典型典型CIMSCIMS应用系统的开发。经过努力，近年来已取得重大进应用系统的开发。经过努力，近年来已取得重大进展。展。建立在清华大学的国家建立在清华大学的国家CIMSCIMS工程中心获得美国工程师学会的工程中心获得美国工程师学会的CIM

42、SCIMS应用应用开发开发“大学领先奖大学领先奖”。北京第一机床厂北京第一机床厂CIMSCIMS工程获得美国工程师学会的工程获得美国工程师学会的CIMSCIMS“工业领先奖工业领先奖”。这表明我国。这表明我国CIMSCIMS在研究与工业应用上都达到了国际先进水平，并得到在研究与工业应用上都达到了国际先进水平，并得到国际社会的承认。国际社会的承认。成都飞机工业公司实施成都飞机工业公司实施CIMSCIMS的第一期工程后，麦道飞机机头的装配的第一期工程后，麦道飞机机头的装配周期从周期从1212个月缩短到个月，成为飞机部件合格的国际承包商。个月缩短到个月，成为飞机部件合格的国际承包商。沈阳鼓风机厂是中

43、国生产大型涡轮压缩机的骨干企业，实施沈阳鼓风机厂是中国生产大型涡轮压缩机的骨干企业，实施CIMSCIMS工工程之后，采用分布环境下的产品报价系统，报价从周缩短到周，程之后，采用分布环境下的产品报价系统，报价从周缩短到周，产品的设计、制造周期也从产品的设计、制造周期也从1818个月缩短到个月缩短到10101212个月，达到国际先进个月，达到国际先进水平，大大提高了产品设计制造能力。水平，大大提高了产品设计制造能力。通过上述系列工作，我国的通过上述系列工作，我国的CIMSCIMS研究，在水平和应用效果上，已逐研究，在水平和应用效果上，已逐渐进入国际先进水平行列。渐进入国际先进水平行列。CIMSCIMS技术的不断进步和发展，必将对我国技术的不断进步和发展，必将对我国机械制造业的发展产生深远的影响。机械制造业的发展产生深远的影响。