机械制造自动化方式解析

赵妹娟

【摘要】本文主要对机械制造在加工方式和计算机辅助方面做了浅析，对基本理论做了阐述。

【关键词】数控加工;工业机器人;柔性制造;计算机辅助

现有的机械制造系统可以根据系统的加工方式和设备，分为自动线、专用自动机、柔性制造系统、制造单元和通用机床等五大类。近年来，随着计算机技术的迅速发展，制造系统中又相继提出了并行工程、精益生产、敏捷制造、智能制造等新的概念和哲理，使得机械制造业不断焕发青春，走向更加灿烂的明天。

一、数控加工技术

数控加工是把加工零件的全部过程以数字代码形式记在控制介质上，并输入到机床的数控装置，由数控装置自动控制机床各运动部件的动作顺序、运动速度、位移量及各种辅助运动等，以实现自动化加工的一项技术。其工作过程可分为二个阶段：①加工准备阶段。此阶段完成数控程序的编制，目前主要有手工编程和自动编程两种方法，编写的程序单中包括组成零件的图形数据和工艺数据，如圆的圆心坐标及圆弧终点坐标、直线起点、终点坐标、零件的加工顺序、主轴状态及进给量等。②数控加工阶段。此阶段将数控程序输入机床的数控装置，数控装置通过对输入的数字代码指令进行一系列的处理和运算，将结果输出到机床的伺服装置，驱动机床部件按规定的速度和位移量进行运动，自动地完成对零件的加工。数控系统概括起来主要由三个部分构成：数控装置、伺服系统和机床床体。机床数控装置由输入部分、控制运算部分和输出部分组成，随着微处理器和微型机的发展，机床数控装置逐步由通用的计算机代替了专用的计算机装置，使数控机床的功能进一步的扩大和完善。数控伺服系统将数控系统发送来的电脉冲信号经处理后，转变为机床各部件的运动，是数控机床运动部件与数控系统连接的装置。

二、工业机器人

在现代机械制造系统中，工业机器人发挥着重要的作用。目前，工业机器人已广泛地应用于物料的装卸与搬运、焊接、喷漆、产品装配和检验等各种工作中。工业机器人是一种具有人的某些特点和功能，并且能够自动地进行多种操作的机电一体化设备，是一种多用途的可重复编程的自动控制操作机。它可以按照事先编好的程序完成各种机械动作，代替人完成某些工作。工业机器人能用于各种生产领域，如物料搬运、涂装、点焊、弧焊、检测和装配等工作。目前，它已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统等现代制造系统必不可少的重要组成部分，对促进机械制造业的自动化、柔性化发挥了巨大的作用。在船舶工业，机器人可广泛地应用于焊接和涂装，使人们从较差的工作环境中解脱出来，并提高产品质量和生产效率。

三、柔性制造技术

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于一体的先进制造技术。随着科技、经济的发展和人民生活水平的提高，多品种、中小批量生产已成为机械制造业一个重要的发展趋势。FMS作为一种高效率、高精度和高柔性的制造系统，自1967年诞生之日起，就显示了强大的生命力，已成为当今乃至今后机械制造自动化发展的重要方向之一。柔性制造系统是在计算机统一控制下，由自动装卸与输送系统将若干台数控机床或加工中心连接起来而构成的一种适合于多品种、中小批量生产的先进制造系统。主要由五个功能系统组成：自动加工系统、自动物流系统、自动仓库系统、自动监控系统、计算机控制系统FMS具有高度的柔性、设备利用率高，在制品减少、市场反应能力增强、劳动生产率提高，工人数减少、产品质量提高等多方面的特点。

四、计算机辅助工程设计技术

1、计算机辅助设计

计算机辅助设计是在计算机硬件与软件的支撑下，通过对产品的描述、造型、系统分析、优化、仿真和图形处理的研究，计算机辅助设计师完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图形。由此可知，支持设计过程的各个阶段，即方案设计、总体设计和详细设计，可以输出有关的技术文档，如工程图样、零件明细表等。

2、成组技术

成组技术是一门生产技术和管理相结合的科学，它研究如何识别和发展生产活动中有关事物的相似性，并利用相似性分类归族，针对每组零件所具有的相似性信息，找出相对统一的最优方案，以达到提高效率、节省资源、降低费用之目的。由此可知，成组技术就是通过对零件之间客观存在的相似性进行标识，按相似性准则将零件分类归族，在零件族的基础上完成产品生产的各个环节的任务，从而实现产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。众所周知，机械制造业中，多品种、中小批生产占有较大的比重。根据不同的行业机械产品零件的统计分析，约80%左右的零件均属单件小批生产，并且随生产水平的提髙，多品种、小批量生产的比重将继续增长。长期以来，多品种、小批量生产一直处于落后的状态，存在着几个方面的主要问题，为此，虽然在组织上、技术上提出了不少措施和方法，取得一些效果，但都有其局限性。而成组技术的科学理论及实践表明，它能从根本上解决生产中由于品种多、产量小而带来的矛盾。在机械制造领域，由于成组技术的实质是开发和利用生产活动中客观存在的相似性，因此，如何描述相似性信息及如何按一定的分类准则对有关事物分类归族，是成组技术研究和应用的重要基础。

3、计算机辅助工艺设计

计算机辅助工艺设计是根据产品图样信息及现有生产条件，制定出原材料加工为成品所需要的一系列加工方法、制造过程以及有关资源需求的计划过程。它通常包括制定工艺路线、进行详细工艺设计和输出完整的工艺文件等功能。长期以来，工艺设计是工艺人员靠经验和手工完成。由于个人经验的局限性和手段落后，造成工艺设计工作存在着许多问题，如工艺设计工作的重复性和同类零件的工艺设计的多样性等。计算机辅助工艺设计可以改变工艺的手工方式及完全对人的依赖，提高工艺设计的效率和质量，从而为工艺设计的标准化和自动化创造良好条件。

4、计算机辅助制造

计算机辅助制造通常是指计算机在制造领域有关应用的统称。目前还没有统一的定义，它有广义和狭义之分。广义的是指利用计算机辅助从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的活动，包括计算机辅助工艺设计、计算机辅助工装设计与制造、计算机辅助数控编程、计算机辅助作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等主要方面。而狭义的是指数控程序的编制，包括刀具路径的确定、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及代码的生成等。

【参考文献】

[1] 张  军. 基于知识的复杂产品工业设计辅助系统的研究与应用[D]. 湖南大学， 2013.

[2] 张杨林. 机电一体化技术进展及发展趋势[J]. 机械制造， 2005（6）.

[3] 曹  薇. 我国现有工业设计公司的设计管理研究[D]. 昆明理工大学， 2010.