自动化制造系统复习一.pdf
第一章 1、制造:制造是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或利用客观物质工具，采用有效的方法，将原材料转化为所需物质产品并投放市场的全过程。2、制造业：将制造资源物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。是所有及制造有关的企业机构的总体。3、系统:具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的不可分割的整体。系统的性质:目的性、整体性、集成性、层次性、相关性、环境适应性 4、制造系统:为了到达预定的制造目的，将制造过程所涉及的硬件、软件和人员组成一个具有特定功能的有机整体；其功能是将制造资源有效地转变成有用的产品。5、制造自动化:在广义制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。6、自动化制造系统的定义、组成？定义：由一定范围的被加工对象、一定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。在人和计算机控制系统的共同作用下，承受外部信息、能源、和原材料等，实现一定程度的自动化制造过程，完成产品的生产。组成：a、具有一定技术水平和决策能力的人是人-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 7、自动化制造系统的寿命周期：系统的设计、制造、安装、调试、验收、应用、维护、报废这些过程的集合。8、自动化制造的意义：1、缩短生产周期，提高生产率。2、提高产品质量，提高经济效益。3、降低劳动强度，提高劳动者的素质。4、制造自动化的开展表达出一个国家的科技水平。9、自动化制造系统的评价指标：(1)提高生产率途径。(2)保证高质量产品的手段。(3)提高寿命周期经济性途径。(4)提高寿命周期可靠性。5制造柔性。6可持续开展性。第二章 1、人机一体化制造系统：人及具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成的一个完整系统，各自执行最擅长的工作，人及机器共同决策、共同作业，从而突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧格局，形成新一代人机有机结合的适度自动化制造系统。2、自动化制造系统的人机一体化设计方法和主要步骤 设计方法：系统工程的方法，系统化的设计谋略。主要步骤：1、定义系统目标和作业要求。2、系统定义。3、系统设计。4、人机界面设计。5、作业辅助设计。6、系统检验和评价。3、自动化制造系统设计中的人机工程评价的内容 内容：1、对自动化制造系统设计目标定义的评价。2、人机功能分配的评价。3、自动化制造人的作业要求评价。4、人机界面设计评价。5、自动化制造系统运行及维护评价。第三章 1、自动化制造系统的常见类型 1刚性自动化设备及系统：刚性半自动化单机、刚性自动化单机、刚性自动线、刚性综合自动化系统。2柔性自动化设备及系统：一般数控机床、加工中心、混合成组制造单元、分布式数控系统DNC、柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS、柔性制造线FML、计算机集成制造系统CIMS。2、刚性自动线的组成 刚性自动线一般由刚性加工自动化设备、工件输送装置、切屑输送装置和控制系统等组成。3、柔性制造系统的组成 柔性制造系统FMS由四局部组成：两台以上的数控加工设备、一个自动化的物料及刀具储运系统、假设干台辅助设备如清洗机、测量机、排屑装置、冷却润滑装置等和一个由多级计算机组成的控制和管理系统。4、选择自动化制造系统类型是应遵循什么原则？什么时候选择柔性较大的自动化制造系统？什么时候选择刚性较大的自动化制造系统？论述题 答：1 原则：1根据生产批量及生产方式选择2根据零件的形状构造选择3根据用户资金情况选择4根据工厂的现状及开展规划选择5根据自动化制造系统的目标选择。2选择柔性系统：要求多品种、中小批量、按合同生产；形状复杂、构造不稳定，加工工序多。3选择刚性系统：生产批量很多，产品品种数很少、且处于开展期；零件形状不十分复杂，构造较稳定。5、刀具储运系统的组成及各组成局部所起作用 一个典型的 FMS 刀具运储系统通常由刀具预调站、刀具装卸站、刀库系统、刀具运载交换装置以及计算机控制管理系统组成。(1)刀具室：刀具室工作包括刀具组装和刀具预调(2)刀具进出站：是人及刀具流系统的接口，也是暂时存放刀具的地方，但刀具在此处存放的时间较短，它是刀库进出系统的过渡。(3)刀具输送设备：由刀具输送设备将准备好的刀具从刀具进出站送入中央刀库或机床刀库，或将有问题的刀具(磨损，破损，不用的刀具)从刀库送回到进出站。另外，输送设备还负责中央刀库及机床刀库之间刀具交换的输送任务。(4)刀具库：中央刀具库可以储存较多数量的刀具，是整个系统刀具的存储区，它包含待加工品种所需要的刀具、备用刀具和暂时不用的刀具。机床刀库存放的是机床上正在使用的刀具。(5)刀具的组装和预调：刀具的组装和预调工作是在刀具室由人来完成，主要包括对新刀具进展刀具及刀柄组装和编码，对用过的刀具进展重磨，对废弃的刀具进展处理等等。(6)刀具自动输送装置：刀具从刀具进出站进入自动运行的系统后，由刀具输送装置将刀具送到各机床的刀具库中，或者送入中央刀库。6、工件储运系统的组成及各组成局部所起作用 组成：存储设备、运输设备、辅助设备。作用：1存储设备：暂时保存工件毛坯、在制品或成品，以便根据需要取出，投入制造过程。2运输设备：实现工件在制造过程中的流动。3辅助设备：指仓库及运输车的连接装置和工件托盘交换装置，可实现工件自动更换。7、自动导向小车的工作原理，调度及控制方法 1工作原理：小车由蓄电池提供动力，沿着埋没在地板槽内的用交变电流激磁的电缆行走，地板槽埋没在地下 4 厘米左右深处，地沟用环氧树脂灌封，形成光滑的地表，以便清扫和维护。导向电缆铺设的路线和车间工件的流动路线及仓库的布局相适应。小车底部装有弓形天线，跨设于以感应导线为中心且及感应线垂直的平面内。感应线通以交变电流，产生交变磁场。当天线偏离感应线任何一侧时，天线的两对称线图中感应电压有差值，误差信号经过放大，驱动左、右电动机，左右电动机有转速差，经驱动轮使小车转向，使感应线重新位于天线中心，直至误差信号为零。2、调度及控制：自动选取岔道，地面上有中央控制计算机负责车辆调度控制，AGV 小车上带有微处理器控制板，AGV 的行走路线以图表的格式存储在计算机内存中，当给定起点和目标点位置后，控制程序自动选择出 AGV 行走的最正确路线。小车在岔道处方向的选择多采用频率选择法，在决策点处，地板槽中同时有多种不同频率信号，当 AGV 接近决策点岔道口时，通过编码装置确定小车目前所在位置，AGV 在接近决策点前作出决策，确定应跟踪的频率信号，从而实现自动路径寻找。8、对 FMS 中的数控机床、加工中心和车削中心有哪些要求 1数控机床：柔性高、自动化程度高、加工精度高质量稳定、生产效率高、具有刀具寿命管理功能、具有通信功能2车削中心：工艺范围宽、加工柔性高、人工介入少，加工精度、生产效率和机床利用率都很高3加工中心：适合于平面形零件的单面加工及大型箱体零件的多面加工。9、自适应控制AC：能随着环境条件和过程参数的变化自行调整或修改控制参数，使被控对象或过程到达预期的目标。自适应控制分为约束型自适应控制ACC和优化型自适应控制ACO，约束型的控制参数受到限制，目标控制量预先给定，并可直接测量。优化型给定目标函数，根据优化目标函数和影响过程的参数来确定控制参数。10、工业机器人：是一种可编程的多功能操作器，用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作。工业机器人一般由主构架手臂、手腕、执行机构、驱动系 统、测量系统、控制器及传感器等组成。11、AGV自动导向小车：是一种利用微机控制的，能按照一定的程序自动沿规定的引导路径行驶，并具有停车选择装置、平安保护装置以及各种移载装置的输送小车。因为没有固定式机械轨道，故相对于有轨小车被称为无轨小车，也叫做自动导引小车 RGV有轨小车：是一种沿着铁路行走的运输工具，有自驱和它驱两种驱动方式。地面有轨小车构造结实，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高。高架有轨小车(空间导轨)相对于地面有轨小车，车间利用率高，构造紧凑，速度高，有利于把人和输送装置的活动范围分开，平安性好，但承载力小。第四章 1、需求分析的定义、意义、内容等 指对要解决的问题进展详细的分析，弄清楚问题的要求，包括需要输入什么数据，要得到什么结果，最后应输出什么。2、可行性论证的定义、意义、内容等 可行性论证是用户建立自动化制造系统前所进展的技术性和经济性分析报告，是企业决策层审定和批准立项的根本依据。对工程立项有决定性的作用！可行性论证解决两个问题：工程实施的必要性，工程的可行性 必要性：1现实的必要性：企业当前状态的需要 2预见的必要性：企业开展预期的需要 可行性：1经济可行性：产品市场分析、工程投资分析、运行及维持费用分析、投资效益分析2 技术可行性：加工对象和成组技术分析、加工工艺和加工设备分析、系统的柔性和扩大能力分析、物流线路及平面布局分析、系统控制及生产管理系统分析、系统的集成性分析等3运行可行性：企业外部环境分析、企业内部环境分析、社会技术资源分析、社会影响分析等。3、总体设计有哪些内容 确定加工对象的类型及范围零件族的选择 对加工对象进展工艺分析，制定加工方案 建立系统的功能模型和信息模型 确定设备类型和配置，进展系统总体平面布局设计 确定物流系统方案、控制系统方案、质量控制及监控方案 计算机通信网络及数据库管理系统设计 辅助装置确实定 对系统配置及运行方案进展仿真分析以确定最正确方案 对系统进展可靠性分析 对系统进展 风险性分析和经济效益评估等 4、确定自动化制造系统类型时应遵循哪些原则 1根据生产批量及生产方式选择2根据零件的形状构造选择3根据用户资金情况选择4根据工厂的现状及开展规划选择5根据自动化制造系统的目标选择。5、建立自动化制造系统的目标主要考虑哪些因素 1 自动化制造系统所加工的产品及零件的品种覆盖率 2 自动化制造系统的规模和年生产能力 3自动化程度和水平 6、制定自动化制造系统的技术方案主要有哪些内容(1)根据加工对象的工艺分析，确定加工工艺方案(2)根据年生产纲领和生产能力，确定加工设备品种、规格及数量(3)根据工艺要求，加工设备及控制系统性能特点，分析工件输送装置的市场情况和性能价格状况，确定工件输送及管理系统方案(4)根据工艺要求，加工设备及刀具更换的要求，分析刀具更换装置的市场情况和性能价格状况，确定刀具输送及管理系统方案(5)根据自动化制造系统目标，工艺方案的要求，确定辅助设备及管理系统方案清洗、测量、切屑等 (6)根据自动化制造系统目标，结合本企业已有资源及根底条件等，确定系统控制构造及配置方案(7)根据自动化制造系统的规模、企业目前的生产管理水平和开展目标等，确定数据管理系统方案(8)根据控制系统的构造形式，自动化制造系统的规模、企业的开展目标等，确定通信网络方案 7、自动化制造系统的效益分析主要包括哪些内容 主要的效益分析指标：(1)缩短零件制造周期 (2)降低废品率 (3)减少工装费用 (4)减少试切以及其他方面可能减少的工时费用 (5)提高机床利用率 (6)因减少在制品和库存而节省的费用 (7)提高人均劳动生产率 (8)提高产值及利润 8、自动化制造系统的可行性分析主要包括哪些内容 1经济可行性：产品市场分析、工程投资分析、运行及维持费用分析、投资效益分析2技术可行性：加工对象和成组技术分析、加工工艺和加工设备分析、系统的柔性和扩大能力分析、物流线路及平面布局分析、系统控制及生产管理系统分析、系统的集成性分析等3运行可行性：企业外部环境分析、企业内部环境分析、社会技术资源分析、社会影响分析等。9、成组技术：教师课件成组技术是一门涉及多种学科的综合性技术，其理论根底是相似性，核心是成组工艺。成组工艺及计算机技术、数控技术、相似论、方法论和系统论等的结合，就形成了成组技术。书上定义：成组技术就是将企业生产的多种产品、部件和零件按照特定的相似性准那么分类归族，并在分类的根底上组织产品生产的各个环节，从而实现产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。10、零件族：根据成组技术原理，从零件的构造及工艺相似性出发，对生产系统中的各类零件进展统计分析，从中选出适合采用自动化制造系统加工的一组零件。11、影响零件族确定的因素 1)零件类型 2)零件尺寸大小 3)加工精度 4)材料硬度 5)装夹次数 6)生产批量 12、选择设备的根本原则有哪些 质量、效率、柔性、本钱等多目标整体优化 13、生产优化布局方法 14、AMS 的静态调度：静态调度是在每天或每班来上加工前完成的，主要是把当天或 当班将要完成的所有零件做一次生产方案安排，保证系统能以最优的方式完成所接收的任务。15、AMS 的实时动态调度：实时动态调度那么是在线调度过程，在系统加工中根据系统当前 的实际状态，对系统的生产活动进展动态的优化控制。第五章 1、自动化制造系统对加工设备的要求有哪些 1工序集中：加工设备能够使工序集中;2质量：使用可靠并满足加工精度的要求;3生产率：具有合理的生产率指标;4柔性：具有合理的柔性，可以适应一定的变化;5本钱：运行、维护、培训等本钱较低;6易控性：有标准接口，可纳入系统控制。2、加工设备的精度包括哪些内容 定位精度及重复定位精度、加工精度等 3、加工设备的规格包括哪些内容 工作台、运动行程范围、电机功率及扭矩、转速范围、最大加工范围、其他技术参数联动轴数等 4、选择数控系统应遵循什么原则 1)选择数控系统时考虑及外部支持软件相适应；2)根据数控机床的使用指标选择数控系统；3)根据性能要求选择数控系统功能；4)同一个自动化制造系统中各台加工设备的控制系统尽可能一致，以方便使用及维护。5、检测及监控有哪些内容 自动化制造系统的检测及监控系统主要由系统运行状态检测监控和加工过程检测监控两大局部组成。系统功能：1对不同的检测对象具有不同的检测手段，具有智能接口；2能集成各种检测信息，随时得到设备系统的实际状况数据，具有信息处理和知识处理的能力；3能及系统各组成局部的控制器有机集成，充分利用他们自身的自诊断功能；4能及自动化制造系统的控制程序一起协调系统的运行。6、一般数控机床的特点 柔性高、自动化程度高、加工精度高质量稳定、生产效率高、具有刀具寿命管理功能、具有通信功能 第六章 1、仿真：仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个存在或设计中的系统 2、仿真的意义：可以替代许多难以开展或无法实现的实验气候变化、洋流扩散、地震破坏、事故损伤可以解决一般理论方法难以求解的大型系统问题高阶方程、复杂联动系统运行分析可以经济快速地比拟不同方案以降低投资风险并节省研究开发费用可以防止实际实验对生命和财产的危害可以缩短实验时间 3、计算机仿真的特点：1仿真模型是从实际系统中抽象出来的2计算机仿真给出的是由实验选出的较优解不一定最优 3计算机仿真结果的可信度及仿真模型、仿真方法和仿真实验输入数据有关 4、自动化制造系统仿真的作用：自动化制造系统的投资大，建立周期长，具有一定的风 险。计算机仿真在设计和运行等阶段可起着重要的决策支持作用。具体表现：1系统布局及运行仿真，确定系统的配置和布局。2系统工艺仿真，系统性能分析。3系统调度仿真，调度及作业方案评估。5、计算机仿真的一般过程：1建模2输入必要的数据，在计算机上运行仿真程序，记录仿真的结果数据3结果数据的统计分析 6、离散事件系统：是指其活动和状态变化仅在离散时间点上发生的一类系统 7、实体：构成系统的各种要素称为实体永久实体和临时实体 8、属性：实体的特征称为属性如设备的加工尺寸、运转速度等 9、集合：一些实体以某种逻辑方式组成的群体称为集合，可以是表、链或队列 10、事件：离散系统中的事件，实际上就是改变系统状态的瞬间行为 11、事件点：出现事件的时间点 12、忙期：实体在系统中进展活动的时间区段称为活动的忙期 13、活动：任何使系统发生某种变化的过程或行为，活动的起点和终点对应着一个事件的发生 14、离散事件系统仿真的时间步长法：以时间为步长，就是在计算机仿真模型中，以单位时间如秒、分、小时、天等为增量，按照时间的进展，一步一步地对系统的活动进展动态模仿。15、离散事件系统仿真的事件步长法：以事件的发生及完成作为系统活动推进准那么，每一事件的经历持续时间作为系统时间的累计因子，然后按照事件的先后发生过程，一步一步地对系统的行为进展动态模仿，并累计系统的仿真时间，直到预定的仿真时间完毕为止。16、在逻辑过程仿真时仿真系统及原系统必须有什么样的关系：1仿真系统应及原系统有一样的决策点2每个相应决策点应有一致的决策规那么3每个相应决策点应有一致的决策结果 17、建立的仿真模型的特点：模型是集中反映系统信息的整体，是系统中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象化。模型特点:1)客观事物的模仿和抽象 2)由及分析问题有关的因素构成 3)表达有关因素之间的联系 第八章 1、计算机集成制造系统 CIMS：CIMS 是以系统工程理论为指导，强调信息集成和适度自动化，以过程重组和机构精简为手段，在企业信息系统的支持下，将制造企业的全部要素和全部经营活动集成为一个有机的整体，实现以人为中心的柔性化生产，使企业在新产品开发、产品质量、产品本钱、相关效劳、交货期和环境保护等方面均取得整体最正确效果。2、精益生产LP：LP 是贯彻以人为中心的思想，通过系统构造、人员组织、运行方式、产品构造和市场供求等方面的变革，精简生产过程中一切无用、多余的东西，使生产系统能很快适应用户需求的不断变化，并能最终到达包括市场供销在内的生产的各方面最好的结果 3、敏捷制造AM：制造企业能够把握市场机遇，及时动态地重组生产系统，在最短的时间内向市场推出有利可图的、用户认可的、高质量的产品。4、智能制造：智能制造系统IMS是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它将人工智能技术融合进制造系统的各个环节中，通过模拟人类专家的智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等，取代或延伸制造环境中应由人类专家来完成的那局部活动，使系统具有智能特征。5、网络化制造：通过采用先进的网络技术、现代制造技术、现代企业管理技术及其它相关技术,构建面向企业特定需求的、基于网络的集成化制造平台,并在平台的支持下,突破空间地域对企业生产经营范围和方式的约束,开展覆盖产品整个寿命周期全部环节的企业数字化业务活动,实现企业间的商务协同和各种社会资源的共享及集成,高速度、高质量、低本钱地为市场提供所需的产品和效劳，最终提高企业的核心竞争力 6、可重构制造：一般地讲，具有动态重构能力，能够敏捷地自我调整系统构造以便快速响应环境变化的制造系统称为可重构制造系统。7、快速原型制造：快速原型制造技术是综合利用 CAD 技术、数控技术、激光加工技术和新材料技术实现零件设计到制造一体化的系统技术，它的成形原理及一般的切削加工成型技术完全不同，它采用材料堆积原理实现零件的成形 8、自动化制造系统的实施过程 1、提出需求 2、组织队伍 3、需求分析 4、可行性论证5、总体方案设计 6、总体方案详细设计 7、系统仿真 8、系统实施
