第5章 先进制造装备及技术

第5章 先进制造装备及技术

5.1 制造自动化概述 5.2 数控机床及技术 5.4 虚拟轴机床 5.5 工业机器人 5.6 装配线 5.7 自动导向车(AGV) 5.8 质量检测及装备

5.1 制造自动化概述

自动化是减轻、强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段 制造自动化的发展 : 单机自动化 自动线 数控机床 加工中心 柔性制造系统 计算机集成制造系统 发展方向:柔性化、集成化、智能化

5.1 制造自动化概述 制造自动化按对象可以分为 : 单机自动化 制造过程自动化 制造系统管理自动化

制造自动化技术包括： 数控技术 工业机器人 柔性制造系统(FMS) 自动检测及信号识别技术 过程设备工况监测与控制

5.2 数控机床及技术 数字控制(Numerical Control)是—种借助数字、

字符或其他符号对某一工作过程(如加工、测量、 装配等)进行可编程控制的自动化方法，简称数 控(NC)。

5.2 数控机床及技术 数控机床的分类：

5.2 数控机床及技术 参考程序： N10 G54 S600 M3 M42 F0.2 T1 N20 G0 X65 Z0.2 N30 G1 X-1 N40 G0 X80 Z50 N50 _CNAME=“CLX1” R105=1 R106=0.2 R108=4 R109=0 R110=1 R111=0.3 N60 LCYC95 CLX1.SPF N70 G0 X100 Z150 N10 G1 X10 Z0 N80 G96 S100 LIMS=2500 F0.15 T2 N90 G0 X15 Z0 N20 G3 X20 Z-5 CR=5 N100 G1 X-1 N30 G1 Z-20 N110 Z1 N40 X35 Z-26 N120 G0 X80 Z50 N50 Z-40 N130 _CNAME=“CLX1” N60 X42 R105=5 R112=0.15 N70 X45 Z-41.5 N140 LCYC95 N150 G0 X100 Z150 N80 R1=7.5/TAN(40)-70 N160 M2 N90 G1 Z=R1N100 X60 Z-70 N110 M2

5.2 数控机床及技术 加工中心 加工中心，也称为可自动换刀的数控机床，是一种 带有自动换刀装置(刀库和自动交换刀具的机械手) 能进行铣削、钻削、镗削加工的复合型数控机床。 加工中心的特点：工件一次装夹可完成多道工序。 为进一步提高生产率，有的加工中心使用双工作台， 一面加工，一面装卸，工作台可自动交换。

5.4 虚拟轴机床 虚拟轴机床(Virtual Axis Machine Tool)实 际上是一种数控机床。也称为并联机床 (Parallel Machine Tool),并联运动学机器 (Parallel Kinematics Machine),Stewart机 床，六条腿(Hexapod)机床 20世纪90年代发展起来的一种新型机床，被誉为 “机床结构的重大革命”、“2l世纪机床”,问世后 引起了世界各国制造业的广泛关注。

5.4 虚拟轴机床 虚拟轴机床工作原理 虚拟轴机床主要由机床上方的固定平台 和下方的活动平台及连接两个平台的六 个可变长度连杆构成，如图5-14所示。 工件安装在工作台上，工作台固定不动； 各连杆的两端通过球副分别与固定平台 和动平台连接，每个连杆由一个独立的 伺服电机驱动，连杆长

度通过精密滚珠 丝杠传动改变；机床的主轴部分和刀具 安装在活动平台中心。

进行加工时，数控系统控制各连杆长度 彼此协调地变化，使带有刀具的动平台 的空间位置和姿态发生变化，形成所需 的刀具运动轨迹，主轴带动刀具旋转进 行切削加工，形成加工零件的表面。

5.5 工业机器人 1954 年 ， 美 国 戴 沃 尔 提 出 “ 工 业 机 器 人 ” (Industrial Robot)的概念。 1959年美国UNIMATION公司推出第一台工业机器 人。 60年代, 工业机器人进入成长期，并被用于焊接和喷 涂作业中。 70年代, 进入实用化，出现了配有视觉和触觉系统的 工业机器人。 80年代，进入普及时代,机器人发展成为具有各种移 动机构、通过传感器控制的机器。 90年代，生产与需求进入了高潮期，还出现了具有 感知、决策、动作能力的智能机器人。

5.5 工业机器人

工业机器人发展经历了三个阶段，形 成了通常所说的三代机器人 ： 第一代机器人 示教再现型机器人 第二代机器人 具有感觉的机器人 第三代机器人 智能机器人

5.5 工业机器人 工业机器人的组成 执行机构 末端执行器 手腕 手臂

驱动系统 控制系统 检测装置 支承系统

图5-15 工业机器人的组成

1-控制系统 2―驱动系统 3―大臂 4―小臂 5―腕部 6―立柱 7―机身 a―臂部摆动 b―肩关节旋转 c―肘关节旋转 d―腕摆动 e―腕扭转 f―腕俯仰

5.5 工业机器人

工业机器人的分类

5.6 装配线

一、装配线的产生与作用 1913年，美国亨利· 福特发明流水装配线 装配线的原理可归纳为如下三点： 生产标准化原理 作业单纯化原理 移动装配法原理

5.6 装配线

二、装配线的基本概念 装配是指按规定的技术要求，将若干零件或 部件组合连接起来，使之成为半成品或成品 的过程。可分为部件装配和总装配。

5.6 装配线

三、装配线的分类及特点 (1)手工装配线 通过若干个技术熟练的装配工人完成装配线上的各 种装配操作任务。 特点：投资成本低，装配灵活性即柔性强，可适应 各种复杂的装配操作任务，但容易导致装配工作的 低效性，操作具有不稳定性。

5.6 装配线(2)自动化装配线 通过专用的机械装臵或自动化装臵完成各种装配操 作任务。 刚性线特点：初期投资成本高，装配设备为生产专 门产品而设计，生产率高，装配质量能够得到保证， 柔性差。 柔性线特点：初期投资成本更高(包含了装配机器 人),生产率比刚性自动装配线低，装配质量同样 能够得到保证，柔性好，当产品品种变化时需要对 生产线进行重新设计和安装。

5.6 装配线

(3)混合装配线 装配工人、专用自动化装配设备和(或)装配机器 人分别承担一部分装配操作任务，并且彼此相互协 调配合，共同完成产品的装配 。 特点：投资成本介于手工和自动化装配线之间，手 工装配的灵活性和自动化装配的高生产率高质量都 能得到发挥，影响产品生产率和质量主要因素是装 配工人，设备则对投资成本的高低起主要作用。

5.6 装配线

(3)混合装配线 装配工人、专用自动化装配设备和(或)装配机器 人分别承担一部分装配操作任务，并且彼此相互协 调配合，共同完成产品的装配 。 特点：投资成本介于手工和自动化装配线之间，手 工装配的灵活性和自动化装配的高生产率高质量都 能得到发挥，影响产品生产率和质量主要因素是装 配工人，设备则对投资成本的高低起主要作用。

5.6 装配线四、装配线的组成及原理 1. 手工装配线的组成 ： 线体、各种工装夹具、 装配工具和工作台。 线体以各种输送机最为 常见。 2. 刚性自动化装配线的组成 (1)机械系统 给料部分 传送部分 装配部分

5.6 装配线

四、装配线的组成及原理 2. 刚性自动化装配线的组成 (1) 机械系统 给料部分

图5-21 振动给料盘

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/inlm.html