计算机辅助生产和控制系统.docx
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计算机辅助生产和控制系统
计算机辅助生产和控制系统（CAPACS）
制造技术已经存在很多年了。
人民渴望改善基本需要,例如衣、食、住、休闲。
方法从简单发展生产设备作为武器来获得食物到蓬勃发展的今天,现代制造系统,是利用电脑产生诸如电视和太空交通工具。
计算机正在被给予在制造系统中越来越重要的角色。
计算机应用CAD/CAM制造生产控制和物理过程的基础上建立的NC等制度、交流、机器人学、自动导向车系统（AGVS）,自动化仓储/检索系统（/RS）、和柔性制造系统（FMS）。
许多相关的生产活动被组合在一起,形成了一个特殊的应用系统,可能被当作一个生产和控制系统（PACS）。
许多相关的生产活动被组合在一起,形成了一个特殊的应用系统,可能被当作一个生产和控制系统（PACS）。
制造业活动的分组PACSA从一个制造环境变化到另一个地方。
一个PACS的定义是在全球制造环境子系统。
志愿者机会用在制造系统。
PACS图1.1相互作用在生产systemAPACS系统必须采取年代规划途径,理由如下:
为防止重复努力
•使重要信息的有效传递到整个经济体系
允许每一个PACSA•,了解其与别人,它如何影响别人
•使整个生产系统的功能更有效率,富于创造性地做下去
电脑带来了制造技术在进入“聪明”的机器。
计算机技术、制造技术的基础,是计算机辅助生产和控制系统（CAPACS）
增加的角色聪明的机器已经要求一个更亲密的交流与互动等功能设计、财务会计、生产、人员、销售。
典型的CAPACS生产如下:
•计算机辅助设计CAD
•凯恩计算机辅助检查
•CAM计算机辅助制造
•CAPP计算机辅助工艺规划
•CAQC计算机辅助质量控制
•CIPM——计算机集成生产管理
•DNC——直接数字控制
•GT成组技术
CAPACS是生产的中心轮
图1.2CAPACS互动在制造系统
CAPACS的应用到生产工艺使整个系统来提高生产力、降低浪费,否则它不会产生的东西可以使。
自动化概念
自动化可能被定义为一个系统,这是相对self-operating。
包括复杂的机械和电子设备和计算机系统,代替观察、精力、决定由操作人员。
展品性质的人类遵循既定运算或针对代码指令。
计算机过程控制
计算机作为控制机制,自动控制连续工作。
两种控制系统的开环和闭环。
开环系统本身并没有过程的自动化。
没有自我纠错。
保持的直接领导下,接线员。
从各种来源的阅读信息,如仪器,为工艺规程设定校准表盘,改变控制媒体。
封闭环系统直接负责的主管人员的过程。
反馈的作用是测量实际结果之间的差异和期望的结果,利用这些差异来驱动实际成果向期望的结果。
典型的功能的过程控制系统的监测、数据日志,质量控制,提高产量、利润最大化为目标对一个给定的输出、监控、工厂信息系统（FIS）。
计算机过程控制系统的好处是提高生产力、提高产品质量、提高效率、安全、舒适、方便。
管理信息系统（MIS）
这个概念的信息管理系统（MIS）是一个设计目标,其目的是得到正确的信息在正确的时间适当的经理。
每一个机构的作用、类型的生产、信息的可用资源,与组织承诺..
工程
典型的工程使用CAPACS功能是设计、工艺规划、分析和优化、合成方法、评价和文档,仿真,模型,和质量控制计划。
电脑工程师采取一个概念允许从原来的CAD设计通过测试,以数控（NC）输出,或结合的步骤之间。
他们完成复杂的科学和工程计算迅速,精度高,计算物理性质和实际零件之前提供一个快速、方便的方法,甚至箱式模式最复杂的部分。
生产
应用计算机对生产过程包括计算机监控等功能,监控计算机控制、直接数字控制（DDC）、物料搬运、产品加工、装配和测试/检测操作。
电脑自动化协助组织、访问,并提供重要的信息在一个普通的数据库系统使用的所有生产运作。
图1.3概念电脑自动化工厂
计算机辅助工程和生产
CAD/CAM周期——产品定义、翻译、建筑、和支持。
图1.4CAD/CAM系统在制造
论文基本阶段以管理控制系统结合在一起,提供调度、预算、工作跟踪,商店加载控制,写命令、采购和库存控制等等。
该系统允许所有功能involved-from设计manufacturing-to共享数据。
综合计算机辅助工程及生产系统（CAD/CAM系统）精简公司的运作。
最完整的CAD/CAM系统执行以下关键生产功能:
初步和详细设计,为编制
•坚实的几何建模
进行测试和分析模型;
•有限元建模
cutter-line•产生输出文件数控机器
•工艺的策划和组织技术
通过计算机集成制造（CAD/CAM）系统、工厂自动化、过程控制、工艺设计、设施工程的设计和资料处理系统和质量控制系统是通过一个共同的数据库集成系统。
业务
计算机辅助业务（出租车）——典型的等关键业务职能以制造企业生产计划与控制、财务与会计、销售管理、维修调度与控制、管理信息系统、数据处理及产品规划。
孤立的增长,微环境设施在独立的小型计算机内的大杂烩在经营信息。
问题:
岛的自动化
当一个概念是被卖给了一位客户,项目开发进度及预算控制主人对所有功能的工程。
产品设计提出了肉体的骨骼的概念。
准备工具制造工程计划和过程的计划。
Procurer订单资料定义的票据材料。
准备设计工具设计实现生产计划建立一个工具制造工具。
然后加工和组装生产控制问题的订单以确保适当的工具是在正确的地点,正确的时间和产品就诞生了。
质量保证考察部件和组件符合工程定义的产品,并交付给客户完成。
中央的整个过程工程设计参考。
能力的概念设计师交流是非常重要的。
掌握图纸文件必须锁但下游用户对所有人开放。
集成要求所有使用者的工程设计、甚至工程本身,与接口掌握剖视抽取数据文件功能在事件链导致最终项目。
典型的这类工具有数控处理器,图形的系统、工程/科学处理器、CAD/CAM工作站,采用有限元求解器进行求解。
计算机控制的制造系统
•控制等单机系统机器人焊接、喷漆、加工规划和加工。
复杂的系统,如•控制自动化立体仓库/检索系统（/RS）、自动导向车系统（AGVS）,和柔性制造系统（FMS）。
许多操作•控制在整个制造周期,运行生产线,以控制和整个工厂。
•更多的挑战、控制数据通信、数据库管理相结合,许多岛屿的自动化在整个企业。
电脑一体机控制系统
哲学的ic（集成控制系统）的子系统绑在一起商业,工程,生产,创造一个完整的制造周期平稳生产商用机器。
技术,如计算机系统、通信系统、可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统,并面向用户的信息系统发展,健全、计算机芯片正在上市。
监视和测量装置的控制水平
•设计:
自上而下的
•执行:
自下而上
图1.5分级自动化系统
三级:
初级的控制水平,通常最快的表演水平。
2级:
控制花费更长的时间来响应一个行动比3级、以人为本的。
1级:
常在订单中缓慢的天。
分布式控制
分布式控制意味着集中。
图1.6分布式控制的概念
工厂沟通
沟通是智力的传输和接收的起源点之间有变更或结构序列的信息。
他们连接到主机和完整的网络的终端、选矿厂、远程处理器、机器、调制解调器和multiplexes等等,形成一个复杂的系统。
一个关键的问题是如何访问交流的最新数据,在控制系统的操作和所有其他工厂消除昂贵的错误,提高产品质量,提高生产效率。
网络体系结构
一个网络包括硬件、软件、数据链路控制、标准、拓扑结构,和协议。
图1.7典型系统结构模型
硬件
电脑、调制解调器、电话、终端、机器、控制器以及类似的。
软件
通信软件,应用软件、网络控制程序、操作系统、数据库管理系统。
协议
Hand-shaking和线纪律
数据链路控制
两大类数据链路控制应用于今日:
•异步
•同步
典型的DLC功能在网络是以下:
•同步的发送者和接收者
•控制发送和接收的数据
•检测和恢复两点之间的传动误差
保持链接的•意识的条件
•拓扑
图1.8的典型网络
局域网
局域网的具体特点如下:
•在moderate-sized地理区域（办公室、实验室、建筑、工厂、工业复杂、或校区）
•下设媒介——高速数据通道
•提供可靠的通信
拥有和使用•由一个组织
独立装置连接,而不是•及周边设备
局域网有四个主要成份:
•用户工作站
•协议控制逻辑
•介质界面
•物理路径
用户的工作站
从一个文字处理器到一个大型计算机
图1.9典型的网络拓扑结构
第二章自动化生产
2.1电脑辅助设计及计算机辅助制造（CAD/CAM）
在整个电影史上我们的工业社会,许多发明专利和整体已经新技术有进化而来的。
惠特尼的概念,可互换的零件,瓦特改良的高效蒸汽机,福特的流水线获得这些个体识别在我们应得的历史书。
也许是单一的发展更迅速和更显著影响制造比以往任何技术是数字计算机。
计算机技术的问世以来,制造业的专业人士想proc3ess自动化设计和使用数据库开发自动化生产过程中循。
CAD/CAM,当你成功实施,应该把“墙”传统的设计和生产之间存在着组件。
使用计算机CAD/CAM方法在设计和制造过程。
问世以来的CAD/CAM、其他条款已经开发出:
计算机图形学（CG）…
·计算机辅助工程（CAE）
计算机辅助设计以及制定·（CADD）
计算机辅助工艺规划·（C
形的形象的产品在设计存储数据时的电子组成的图形图像。
图形图像可以存储在一个二维（二维）、三维（3d）,或固体格式。
由此建立了使用图像几何特征等基本为点、线、圆,曲线。
一旦黄冠,这些图像可以很容易地编辑处理包括放大的方法有很多种,降低,旋转,和运动。
一个系统有三个主要部件由此:
·硬件:
计算机和各种外围设备,
·软件:
计算机程序和技术手册系统;
·人类设计师;最重要的三个要素组成。
2.1.1原理制造（CAD/CAM）
也有其他原因,一个公司可能会成为一个转换操作CAD/CAM过程。
·增加生产率
·更好的质量
·更好的沟通
常见的数据库与制造…
降低建设成本·原型
客户·更快的反应
1。
增加生产率
耗时的任务,例如数学计算、数据存储和检索,设计可视化是用电脑处理,这是一个给设计师更多的时间花在概念化转和完成设计。
此外,大量的时间要求文件设计可以明显降低用CAD/CAM。
2。
更好的质量
因为CAD/CAM让设计师把更多的注意力放在实际设计问题,而不是在浪费大量的时间,nonproductive任务,产品质量提高用CAD/CAM。
此外,由于劳动密集型任务是完成了
3。
更好的沟通
设计文档,如图纸、零件清单、材料的费用,和规格设计工具,用来传达给那些将制造它。
4。
常见的数据库
这种分享共同的数据库有助于消除由来已久的“墙”分离的设计和生产功能。
5。
原型费用降低
用CAD/CAM、三维计算机模型可以减少,在某些情况下,消除需要建筑昂贵的原型。
6。
顾客更快速的反应
通过缩短设计周期,提高整体之间的沟通设计和生产元件、CAD/CAM可以提高公司的响应时间。
2.1.2CAD/CAM的发展历史
重大的发展导致CAD/CAM开始于1950年代晚期和1960年代早期。
麻省理工学院的倾向（自动编程工具）
倾向于代表了一个重要的历程有助于语言自动化的生产工艺。
另一个重要的发展历史的CAD/CAM紧随其后贴切,也形成了在麻省理工学院,被称为Sketchpard项目。
这个计划是伊凡。
萨瑟兰生由此的概念。
该项目是第一次计算机被用来创建和操作平面图像显示器实时的。
在其余的1960年代和70年代,计算机辅助设计（CAD）继续发展和几个供应商做自己的名字,生产和销售交钥匙工程CAD系统。
这些早期的系统配置主机和小型机周围。
作为结果,他们太贵广泛接受,实现中小制造企业。
在1970年代晚期,很明显,微机最终会扮演的角色CAD/CAM的进一步发展。
介绍了1983年IBM-PCIBM,第一台微机有加工能力、记忆、平面能力应用于CAD/CAM。
到1989年,这个数字为基础的CAD/CAM装置微机与基于主机和最小数量
硬件2.1.5被释放（CAD/CAM）
2.1.6CAD/CAM软件
1。
生产图形图片
所有的设计文档,无论是在形式的图纸、票据材料、零件清单、或规格,由几何特征（点、线、圆,另一部分图形图片）和字母数字数据（字母、数字和其他的一些特殊的键盘数据）。
2。
图形图像处理
一个图形图像处理手段扩大、缩小、旋转或移动图像或部分。
3。
控制终端显示
由此的优点之一是一个能力被称为视窗。
另一个显示隐藏线控制功能去除。
图2.12是一种典型的复杂的三维图很难读如果隐藏线没有被移除。
4。
执行编辑功能
编辑图片意味着重新修订或纠正它删除,替换,否则改变它的一部分。
5。
执行输入函数
计算机图形软件包决定了用户交互系统、输入数据和发出指令。
它也规定了输入装置,可以用于用户友好性。
2.1.7CAD/CAM数据库
这就是潜在的共享一个公共的数据库,是心的CAD/CAM。
数据库包含以下:
1。
由此软件
·系统命令
·菜单
·输出程序
2。
文件是用了这个软件
·图纸
·设计信息
·账单资料
·备件清单
·规格
其他项目的文件…
2.1.8二维和三维软件
图2.13是一种典型的二维绘图显示只有一个观点。
问题:
·不包含足够的信息
·人类的眼睛看不见在二维也认为在二维人类思维
·采取强化训练学习和多年的经验来不断完善
这一趋势在CAD/CAM的代表向三维图形图片。
软件是计算机图形学两种类型的三维线框和固体三维模型。
1。
铁丝架上
那么复杂·比实体模型,需要更少
2.1.10动画和CAD/CAM
运动学仿真和动画都是一个非常重要的CAD/CAM能力在某些设置。
通过动画,用户可以设计一种产品或一种的过程,其中牵涉到移动的零件,分析其行为没有建立原型和带电试验。
其他有用的应用程序的动画是在分析机器人的性能在细胞或自动引导车（AGVS）在车间。
通过模拟计划的行为或AGV机器人、工程师、生产人员能够发现和正确的问题实施以前住的设置。
2.1.11CAD/CAM的选择标准
选择最佳的硬件和软件对一个给定的CAD/CAM的设置是困难的,但是,这是成功的关键CAD/CAM。
那没有经验,完善的售后的方法是被推荐的。
这意味着购买CAD/CAM系统是与实施任何需要,包括硬件设计、软件设计、安装、培训。
联系供应商之前,这是一个好主意,以建立一个应用程序清单。
如果一个电子产品公司是开发一个应用程序清单,就可能包括以下几点:
1。
设计文件
·原理图样
线路图·
逻辑图·
图·集成电路
印刷电路板图·
材料制备·比尔
·设计规则检查
2。
支持性文件
·规格
·技术手册
·图表和文章
·流程图
一旦应用程序清单完整,供应商可能被联系投标或报价。
第一步,当然是排除一切不能处理系统清单。
在这一步,标准在下列范畴是用来选择系统购买:
·初始成本
·持续成本
·服务和支持
·质量
·交货和安装
2.2数控
控制机床使用穿孔或磁带储存的程序被称为数控（NC）。
数控的定义电子工业协会（EIA）为“一个制度,使行动控制直接插入的数值数据在某种程度上受阻。
系统必须自动解释的一部分,这至少有一些数据。
“数字数据生产所需的一部份是grogram称为部分。
一个数控机床系统包含一个机器控制单元（MCU）和机床本身（图2.16）。
采用单片机可进一步分为两个要素:
数据处理单元（除上产品总数）和控制回路单元（CLU）。
除上产品总数的编码数据的过程或其它媒体上的信息,通过各轴的位置、运动方向的要求、进给速率和辅助功能的CLU控制信号。
CLU驱动机制运行的机器,秉承反馈信号的实际位置速度关于每个轴,信号完成操作。
除上产品总数的顺序读取数据。
当每一行都完成了绞刑是CLU注意,另一行数据被读取。
一种数据处理单元由一些或所有以下组成部分:
数控机床也比他们的更广泛的手动操作的前辈。
一个数控机床能自动生产各种部件,每个涉及各式各样的广泛多样的、复杂的加工过程。
数控已允许制造商进行生产的产品并没有被从经济学视角可行使用手动控制机床和过程。
2.2.1历史发展的数控
数控加工的概念发明于1950年代早期来到我们提供的资金空军。
然而,曲线是一个问题,因为机床编程进行了一系列的水平和垂直的步骤来编译一条曲线。
这个问题导致了发展的l959自动编程工具（APT）语言。
这是一个特别的数控编程语言使用英语语句类似于部分几何定义,描述了刀具配置,并指定必要的运动。
机器有逻辑电路的特性。
教学计划的目的是写在纸打孔,后来来取代磁性塑料带子。
磁带读者是用于解释指令录音带上写的机器。
这是最重要的,这是困难的或不可能改变了指令录音。
这也是还需要运行胶带通过读者,因为许多次一样,有部分被制作出来。
l。
直接数字控制的到来
发展的概念称为直接数字控制（DNC）解决了纸和塑料带有关的问题,消除数控只需带为媒介搬运编程指令。
当主机走下来,就像发生在所有主机电脑、机械工具也会出现故障停机时间。
2。
公司出现parity-checking·Data-reading电路和逻辑。
为销售数据解码电路·在控制轴。
·一名口译人员,提供machine-motion命令对刀具的运动数据点之间。
最现代化的精密数控机床编程的方法是用三维模型中的部分提供的数据,指导数控机床在生产的部分。
数控加工机床的2.2.4分类
早期的方法或者是将它们分类为点对点（Fig.2.1）或continuous-path机（Fig2.22）。
另一种方法来分类是数控机床是定位或造型机器。
定位机（Fig.2.23）,只有两个轴:
X轴和Y轴。
造型的机器必须有至少三轴:
在X,Y和Z轴（Fig.2.24）。
一些更复杂的机器能完成定位角切割称为斜坡。
这些是削减,穿越象限相交所形成的X和Y轴角度90度以外在提交X或Y轴（Fig.2.25）。
单上便数控利弊
主要以手工操作的事实arounds机器使用更少的消费品工具每小时的运作,但他们也需要更多的时间才能产生同样的坐骑的工作。
MDI控制2.2.6款
用MDI控制,操作员可通过电脑输入数据机器在车间。
手动输入数据很容易使用,不需要技能的专业部分程序员。
2.2.7计算机辅助数控编程
当使用计算机来写一个数控程序,操作人员的操作描述由机床用英语language-like命令。
这些命令被转化成一个语言数控机床由一个post-processor可以理解,一种特殊的计算机程序,将一般的指示特定机器上的指令。
使用最广泛的语言为计算机辅助数控编程是一个倾向于语言。
2.2.8效益和收益的数控
数控已经使用了将近40年。
有普遍的共识,在制造业的专业人士的主要好处是来源于数控如下:
·更好的规划
·Greater-flexibility
·容易调度
设置·少、铅和处理时间
·更好的机器效率
·降低整体加工成本
在切割·大同
在切割·更准确
·较高程度的通用互换零件及工具
更准确的成本估计…
我的记忆·永久部分
2.2.9直接数字控制的概况
直接数字控制技术是一种先进的形式的数字控制（Fig.2.26）。
除了消除繁琐的磁带中装载程序指令,直接数字控制数控机床远程位置允许在连接到主机。
2.2.10直接数字控制的发展历史
直接数字控制起源于1960年代中期。
它的初衷是为了减少数量的硬件要求提供数控。
1。
直接计算机和分布式数控
在分布式数控,有一个主机在直接数字控制,以及对个人微机数控机床控制器（Fig.2.27）。
2。
DNC系统数据传输的
可靠的数据传输DNC成功的关键。
一个关键的有一个有效的数据传输网络,以确保数据传输接口是兼容的,不仅是在主机,但是每个微机控制器和数控机器。
3。
利用DNC
一个关键的优势是能够产生DNC和打印报告,提供有价值的信息,系统管理者。
这类型的报告,可以由一个DNC系统包括以下几点:
·生产进度报告
时代·运行各种报告
·库存的工具生产所需给定的零件
操作指令·
程序清单上包含一个·
4。
DNC最好的应用
在设置它最好的应用需要类型的管理报告,系统能生产和DNC柔性制造的设置。
综述2.2.11数控机床的
数控机床的优点之一,会变得越来越占据主导地位时光流逝和技术不断发展,它将允许数据库过程中产生的设计以及制定的一部分用于制定的数控程序的一部分。
1。
元素的数控系统
数控系统由三个部分（Flg2·28）:
·控制组件
·输入组件
输出构件·
输入组件允许系统接收输入操作符以及机器作为反馈用于系统的一部分。
控制组件提供了相同类型的服务,在任何一个CPU提供电脑控制系统,这些服务包括记忆储存的数控加工程序,算术和逻辑的决定,和交流的输入和输出的组成部分。
输出构件的指示的控制部件进行实际设备,将执行工作。
这些机器是在一个闭环系统和反馈到控制操作可使他们不断地监控。
在图2·28,重从左到右箭头移动代表的转型,数据。
箭的dotted-line连接输入和输出组件,通过控制器代表时间与控制信号输出与输入之间的组成部分。
2。
数控机床的发展历史
数控机床的发展历史与计算机技术的发展,特别是个人电脑。
在一台个人电脑的存储能力或许是最重要的发展。
个人电脑可以抵消部分写的,而不是具体使用变量值。
这使得在程序基于分支的变量的值。
这使其可以用于制造各种零件不需要一个新的部分程序为每个部分。
3。
数控和直接数字控制
在一个直接数字控制系统中,计算机主机控制着许多机器。
然而,随着数控微机控制只有一个或几个机器。
与直接数字控制,主机可能在一个遥远的地方。
随着数控、微电脑控制器在或靠近工作站。
最后,软件数控加工和直接数值控制系统通常是书面,这样它就可以支持多种制造基地活动,而数控软趋向于更加机和具体的工作。
4。
数控操作界面
操作员接口是一个数控系统内任何设备,用来发送和接收控制的信息。
在现代数控系统,六种类型的操作接口,可使用:
读者纸带、磁带在磁盘或鼓、穿孔卡片、操作员站、主机,和调制解调器（图2·29）。
2.2.12加工中心
加工中心可以被定义为多功能数控机床自动tool-changing能力和工具的杂志。
自从它们的引进在1950年代晚期,他们已经成为一个最常见的金属切削机床。
增加生产率和多样化的优势是主要的
由于减少额外地节省处理的原料,固定成本,与地面距离的要求。
花很多时间通常工作的机器中,移动机器拯救,吞吐量比以前快多了。
同时,过程库存,代表的画作的工件通常出现在几台机器,取而代之的是工作在只有一个机器。
保持密切的大多数机器中心,不断重复的公差,导致了更高的产品的品质,以及降低检验成本和报废。
在特殊情况下,加工特征的关系的几种面临更加容易的工件内举行宽容。
转换所产生的工件到另一个可以很快完成。
在实际加工中心加工时间可以两次或更多次优于单用铗、手动操作机床。
估计每工时增加生产力范围从500%到300或更多,特别是在应用需要许多工具和频繁转换。
在加工中心有一个高,初始投资成本比其他许多机床,年投资回报率一直保守估计是30%左右。
较小、紧凑模型使这些机器现有小工作负担,甚至商店。
图2··30头一层帐幕的两种不同的加工中心。
类型、建设和操作
加工中心,就像旋转中心,分为垂直或水平。
立式加工中心继续得到了广泛的推广和应用,主要零部件和在平三轴加工是在一个部分需要面对如模具的工作。
卧式加工中心也得到了广泛的推广和应用,特别是对于大,boxy和重型零件,因为他们让他们容易和方便的托盘航天飞机转用于细胞或FMS的应用。
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