2022年机械制造自动化技术课后试卷完整答案 .pdf

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1、1-1 什么是机械化和自动化？它们有什么区别？当执行制造过程的基本动作是由机器（机械）代替人力劳动来完成时称之为机械化。若操纵这些机构的动作也是由机器来完成时，则就可以认为这个制造过程是“ 自动化 ” 了1-2 机械制造中的工序自动化、工艺过程自动化和制造过程自动化的区别与联系是什么？一个工艺过程（如加工工艺过程）通常包括着若干个工序，如果不仅每一个工序都自动化了，并且把它们有机地联系起来，使得整个工艺过程（包括加工、工序间的检验和输送）都自动进行，而工人仅只是对这一整个工艺过程作总的操纵和监督，这时就形成了某一种加工工艺的自动生产线，通常称为工艺过程自动化。一个零部件（或产品）的制造包括着若

2、干个工艺过程，如果不仅每个工艺过程都自动化了，而且它们之间是自动的有机联系在一起，也就是说从原材料到最终成品的全过程都不需要人工干预，这时就形成了制造过程的自动化。机械制造自动化的高级阶段就是自动化车间甚至自动化工厂。1-3 机械制造自动化的主要内容有哪些？1) 机械加工自动化技术，包含上下料自动化技术、装卡自动化技术、换刀自动化技术、加工自动化技术和零件检验自动化技术等。2) 物料储运过程自动化技术，包含工件储运自动化技术、刀具储运自动化技术和其它物料储运自动化技术等。3) 装配自动化技术，包含零部件供应自动化技术和装配过程自动化技术等。4) 质量控制自动化技术，包含零件检测自动化技术、产品

3、检测自动化技术和刀具检测自动化技术等。1-6 机械制造自动化的类型与特点是什么？自动化的分类：按制造过程分：毛坯制备过程自动化、热处理过程自动化、储运过程自动化、机械加工过程自动化、装配过程自动化、辅助过程自动化、质量检测过程自动化和系统控制过程自动化。按设备分：局部动作自动化、单机自动化、刚性自动化、刚性综合自动化系统、柔性制造单元、柔性制造系统。按控制方式分：机械控制自动化、机电液控制自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化、智能控制自动化。特点：刚性半自动化单机是一种除上下料外可以自动地完成单个工艺过程加工循环的机床。特点：它是在刚性半自动化单机的基础上增加自动上下料装置而形成的自动化机

4、床。因此这种机床实现的也是单个工艺过程的全部加工循环特点：刚性自动化生产线（简称刚性自动线）是用工件输送系统将各种刚性自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。特点：一般情况下，刚性自动线只能完成单个零件的所有相同工序（如切削加工工序），对于其它自动化制造内容如热处理、锻压、焊接、装配、检验、喷漆甚至包装却不可能全部包括在内。包括上述内容的复杂大系统称为刚性综合自动化系统。特点：数控机床（Numerical Control Machine Tools ）用来完成零件一个工序的自动化循环加工。它是用代码化的数字量来控制机床，按照事先编好的程序，

5、自动控制机床各部分的运动，而且还能控制选刀、换刀、测量、润滑、冷却等工作特点：加工中心（ Machining Center -MC ）是在一般数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂但用途更广、效率更高的数控机床。由于具有刀库和自动换刀装置，就可以在一台机床上完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工。特点：柔性制造单元（ Flexible Manufacturing Cell-FMC）是一种由13台计算机数控机床或加工中心所组成，单元中配备有某种形式的托盘交换装置或工业机器人，由单元计算机进行程序编制及分配、负荷平衡和作业计划控制的小型化柔性制造系统。特点：一个

6、柔性制造系统（Flexible Manufacturing System-FMS）一般由四部分组成：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、若干台辅助设备（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。到目前为止，柔性制造系统是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页最复杂、自动化程度最高的单一性质的制造系统。柔性制造系统内部一般包括两类不同性质的运动，一类是系统的信息流，另一类是系统的物料流，物料流受信息流的控制。1-9 自动控制的主要方式有哪些？（1）开环控制方式（

7、2）闭环控制方式（3）分散控制方式（4）集中控制方式（5）程序控制方式 6）数字控制方式（7）计算机控制方式1-12 液压控制有哪两种方式？各有什么特点？1.液压控制有机械液压组合控制,执行机构的运动规律由凸轮控制，凸轮即为指令存储装置又是驱动元件；2电气 液压组合控制，指令单元根据系统的动作要求发出工作信号（一般为电压信号），控制放大器将输入的电压信号转换成电流信号，电液控制阀将输入的电信号转换成液压量输出（压力及流量），执行元件实现系统所要求的动作，检测单元用于系统的测量，反馈等。1-13 气动控制的形式与特点是什么？全气控气阀系统，即整套系统中全部采用气压控制。该系统一般比较简单，特别适

8、用于防爆场合 2.电 气控制电磁阀系统，是应用历史比较悠久，使用最普遍形式。3.气 电子综合控制系统大量应用的新型气动系统。4.气动逻辑控制系统，是一种新型的控制形式1-14 电气控制的特点与基本要求是什么？特点：按照规定的循环程序进行顺序动作是生产设备自动化的特点，电气控制系统的任务就是按照生产设备的生产工艺要求安排工作循环程序，控制执行元件，驱动各动力部件进行自动化加工。基本要求：1.最大限度地满足生产设备和工艺对电气控制线路的要求；2.保证控制线路工作的安全可靠；3.在满足生产工艺的要求的前提下，控制线路力求经济、简单 4.应具有必要的保护环节1-18 试述机械制造自动化的主要发展趋势？

9、1高度智能集成性2人机结合的适度自动化 3强调系统的柔性和敏捷性4继续推广单元自动化技术5发展应用新的单元自动化技术6运用可重构制造技术试述机械制造自动化的主要发展阶段：第一阶段：从1870年到 1950 年左右，机械电气控制为主的刚性自动化加工单机和系统；第二阶段：从1952年到 1965 年，数控机床和加工中心；第三阶段：从 1967 年到 80 年代中期，以数控机床和工业机器人组成的柔性制造自动化系统得到飞速发展；第四阶段：从80 年代至今，管理自动化的计算机集成制造系统2-3 加工设备自动化包含的主要内容与实现的途径有哪些？途径： 1）对半自动加工设备通过配置自动上下料装置以实现加工设

10、备的完全自动化；2）对通用加工设备运用电气控制技术、数控技术等进行自动化改造；3）根据加工工件的特点和工艺要求设计制造专用的自动化加工设备，如组合机床等；4）采用数控加工设备，包括数控机床、加工中心等2-4 试分析一下生产率与加工设备自动化的关系？当生产工艺发展到一定水平，即工艺生产率K 提高到一定程度时，必须提高机床自动化程度，进一步减少空程辅助时间，促使生产率不断提高。另一方面，在相对落后的工艺基础上实现机床自动化，生产率的提高是有限的，为了取得良好的效果，应当在先进的工艺基础上实现机床自动化。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2

11、 页，共 8 页2-8 车削中心与数控车床的主要区别是什么？车削中心的转塔刀架上带有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续回转（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C 轴功能，并能与X 轴或 Z 轴联动，数控卧式车床则无这些特点2-9 什么是机床主轴的C 轴功能？它有什么作用？即通过位置控制使主轴在不同角度上定位。作用：C 轴能控制主轴连续分度，同时与刀架的 X 轴或 Z 轴联动来铣削各种曲线槽、车螺纹、车多边形等，也可定向停车。2-12 加工中心与数控机床的主要区别是什么？1.加工中心是备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序集中加工的数控机床。2. 加工中心除了具有一般数控机床

12、的特点外，它还具有其自身的特点（1）自动换刀与刀库（2）触发式测头测量系统（3）刀具长度测量系统14 加工中心的刀具存取方式及特点是什么？（特点自己背）加工中心的刀具存取方式有顺序方式和随机方式两种，刀具随机存取是最主要的方式。2-16 冲压加工设备有哪些自动化装置？供料装置送料装置废料处理装置接件装置自动保护装置2-18 切削加工自动线的组成、类型是什么？切削加工自动线通常由工艺设备、工件输送系统、控制和监视系统、检测系统和辅助系统等组成。按工艺设备类型分类：通用机床自动线，专用机床自动线，转自自动线。按工件外形和切削加工过程中工件运动状态分类：回转体工件加工自动线，箱体杂件加工自动线。3-

13、2 物流系统的组成及其基本要求是什么? 组成： 1)单机自动供料装置完成单机自动上下料任务，由储料器、隔料器、上料器、输料槽、定向定位装置等组成。2)自动线输送系统完成自动线上物料输送任务，由各种连续输送机、通用悬挂小车、有轨导向小车及随行夹具返回装置等组成。3)FMS 物流系统完成 FMS 物料的传输，由自动导向小车、积放式悬挂小车、积放式有轨导向小车、搬运机器人、自动化仓库等组成。要求：1)应实现可靠、无损伤和快速地物料流动；2)应具有一定的柔性，即灵活性、可变性和可重组性；3)实现 “ 零库存 ” 生产目标； 4)采用有效的计算机管理，提高物流系统的效率，减少建设投资；5)物流系统应具有

14、可扩展性、人性化和智能化。3-3 料斗与料仓有何区别? 为什么要计算料斗的平均供料率? 料仓式储料器需人工将工件按一定方向摆放在仓内，料斗式储料器只需将工件倒入料斗，由料斗自动完成定向。因为料斗上料装置带有定向机构，工件在料斗中自动完成定向。但精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页并不是所有工件在送出料斗之前都能完成定向的。这样没有定向的工件在料斗出口处被分离，返回料斗重新定向，或由二次定向机构再次定向。因此料斗的供料率会发生变化，为了保证正常生产，应使料斗的平均供料率大于机床的生产率。3-6 为什么要设置工件二次定向机

15、构？有些外形复杂的工件，不可能在料斗内一次定向完成，因此需在料斗外的输料槽中进行二次定向3-14 悬挂输送系统的特点、类型及其基本组成是什么? 特点：节省空间，更容易实现整个工艺流程的自动化，类型：通用悬挂输送系统和积放式悬挂输送系统。基本组成：牵引件、滑架小车、吊具、轨道、张紧装置、驱动装置、转向装置和安全装置等组成3-15 RGV 的工作原理及其特点是什么? 有轨导向小车（Rail Guided Vehicle ，简称 RGV）是依靠铺设在地面上的轨道进行导向并运送工件的输送系统。RGV具有移动速度大，加速性能好，承载能力大的优点。其缺点是RGV 铺设轨道不宜改动，柔性差，车间空间利用率低

16、，噪声高3-15 RGV 的工作原理及其特点是什么? 有轨导向小车（Rail Guided Vehicle ，简称 RGV ）是依靠铺设在地面上的轨道进行导向并运送工件的输送系统。RGV 具有移动速度大，加速性能好，承载能力大的优点。其缺点是RGV 铺设轨道不宜改动，柔性差，车间空间利用率低，噪声高3-17 FMS 的物流输送系统具有哪几种物流输送形式? 每一种形式的特点是什么? 1.直线型输送形式，线内储存量小，常需配合中央仓库及缓冲站。 2.环型输送形式，便于实现随机存取，具有很好的灵活性，应用广泛。3.网络型输送形式，线内储存量小一般需要设置中央仓库和托盘自动交换器。4.机器人为中心的输

17、送形式，适用于加工各类零件的FMS 中。3-18 托盘及托盘交换器在柔性物流系统的作用是什么？托盘：工件与机床之间的硬件接* 换器：不仅起到了联接作用还可以暂时存储工件，起到防止系统阻塞的缓冲作用3-19 什么是 AGV ？它的组成与特点是什么？AGV 主要有车架、蓄电池、充电装置、电气系统、驱动装置、转向装置、自动认址和精确停位系统、移栽机构、安全系统、通讯单元和自动导向系统等组成。特点（1）较高的柔性（ 2）实时监视和控制（3）安全可靠（4）维护方便 3-20 AGV 的分类与导向原理是什么?按导向方式的不同可将AGV 分为以下几种类型：（1）线导小车（ 2）光导小车（3 遥控小车原理：电

18、磁感应？3-21 自动化仓库的形式与各自的特点是什么？平面仓库，是一种货架布置在输送平面内的仓库。立体仓库，耗资巨大，实现物料自动化管理，加速资金周转，保证生产均衡及柔性生产等方面带来的效益也是巨大的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页3-22 立体仓库的布局形式有哪两种？其主要的组成与结构特点是什么? (1)贯通式 ,将物料从巷道一端入库，从另一端出库。特点是布局简单便于管理和维护，但是物料完成出库入库过程需要经过巷道全场。(2)同端出入式，将物料出库入库布置在巷道同一端。特点：优点：能缩短出入库时间，缩短搬运路程，

19、提高出入库效率，仓库与作业区接口只有一个，便于集中管理。4-2 自动化刀具具有哪些特点？其类型与选用的基本原则是什么？特点 1) 刀具的切削性能必须稳定可靠，应具有高的耐用度和可靠性；2) 刀具应能可靠地断屑或卷屑； 3）刀具应具有较高的精度；4）刀具结构应保证其能快速或自动更换和调整；5）刀具应配有其工作状态的在线检测与报警装置；6）应尽可能地采用标准化、系列化和通用化的刀具，以便于刀具的自动化管理。类型：自动化用刀具通常分为标准刀具和专用刀具两大类。一般选用原则如下：1）为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用各种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀具。2）应选用机夹可转位刀具的结构。

20、3）为了集中工序，提高生产率及保证加工精度，应尽可能采用复合刀具。4）应尽量采用各种高效刀具。4-3 在自动化加工生产中，比较完善的工具系统有哪两大类？各自适用于哪类加工设备？比较完善的的工具系统主要有镗铣类数控机床用工具系统（简称”TSG ” 系统）和车床类数控机床用工具系统（简称“BTS ” 系统）两大类，前者适用于车削外圆和加工内孔，后者适用于镗钻等组合加工4-6 常用的自动换刀装置有哪几种形式？各有什么特点？1.主轴与刀库合为一体的自动换刀装置，这种自动换刀装置的刀库与主轴合为一体，机床结构较为简单，且由于省去了刀具在刀库与主轴间的交换等一系列复杂的操作过程，从而缩短了换刀时间，并提高

21、了换刀的可靠性。2.主轴与刀库分离的自动换刀装置，这种换刀装置配备有独立的刀库，因此又称为带刀库的自动换刀装置。它由刀库、刀具交换装置以及主轴等组成。4-7 请简述刀库的功能、类型和选刀方式。其功能是贮存各种加工工序所需的刀具，并按程序指令，快速、准确地将刀库中的空刀位和待用刀具送到预定位置，以便接受主轴换下的刀具和便于刀具交换装置进行换刀，它的容量、布局以及具体结构对数控机床的总体布局和性能有很大影响。刀库类型：常用刀库有盘式刀库、链式刀库和格子式刀库。（1）顺序选刀方式（ 2）任意选择方式4-8 刀具的识别通常采用哪两种方法？各有什么特点？刀具编码法，软件记忆法，特点:前者驱动控制比较简单

22、，工作可靠，不需要识刀装置；后者相同的刀具在工件一次装夹中可反复使用，道具的数量比顺序选择法的刀具可少些，并且使自动换刀装置通用性增强，应用范围大。4-9 自动化换刀机构有哪些？各有什么特点？回转刀架，定位可靠、重复定位精度高、分度准确、转位速度快、夹紧刚性好，能保证数控车床的高精度和高效率。2.通过主轴换刀，简单易行，但换刀时间较长，且要占用机床精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页工时。 3.利用机械手换刀，换刀机械手因具有灵活性大、换刀时间短的特点，所以应用最为广泛。5-3 制造系统中的检测方法有哪几种方式？直接测

23、量与间接测量（2）接触测量和非接触测量（3）在线测量和离线测量5-4 在机械加工系统中所需的检测要素有哪几类？检测手段有哪几种？对产品的检测要素和对加工设备的检测要素。人工检测和自动检测两种5-5 在机械加工中自动化检测方法有哪几种？产品精度检测产品精度检测是在工件加工完成后，按验收的技术条件进行验收和分组。2工艺过程精度检测，工艺过程精度检测能预防废品的产生，从工艺上保证所需的精度。5-6 对加工尺寸的自动测量方法有哪几种？各有什么特点？1.专用自动测量装置,实现加工过程自动检测的过程是由自动检测装置完成的。2.三坐标测量机 ,在工件加工、装配的前、后或过程中给出检测信息并进行在线反馈处理。

24、3.三维测头的应用 ,三坐标测量机的测量精度很高。为了保证它的高精度测量，避免因振动、环境温度变化等造成的测量误差，必须将其安装在专门的地基上和在很好的环境条件下工作。4.激光测径仪 ,用于扎制时对温度高、振动大等恶劣条件下的尺寸检测。5-8 什么是自动在线检测？自动在线检测可分为哪几种？自动在线检测，一般是指在设备运行、生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，跟踪并掌握设备的当前运行状态，预测未来的状况并根据出现的情况对生产线进行必要的调整。分为：自动检测、机床监测和自适应控制。5-11 什么是刀具的自动识别？当前主要的识别方法有哪些？刀具的自动识别主要是在加工过程中能在线识别出切削状态

25、（刀具磨损、破损、切屑缠绕以及切削颤振等）。关于刀具状态识别的方法较多，目前主要有基于时序分析刀具破损状态识别、基于小波分析刀具破损状态识别、基于电流信号刀具磨损状态识别以及基于人工神经网络刀具磨损状态识别等方法。5-13 现代加工中对刀具的监控主要集中在哪几个方面？刀具的监控主要集中在刀具寿命、刀具磨损、刀具破损以及其它形式的刀具故障等方面。5-14 自动加工监控系统主要由哪几部分组成？自动化加工监控系统主要由信号监测、特征提取、状态识别、决策和控制四个部分组成5-15 加工设备的自动监控与故障诊断主要有哪几个方面的内容？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

26、 - - - - -第 6 页，共 8 页状态量的监测状态量监测就是用适当的传感器实时监测设备运行状态是否正常的状态参数。 2）加工设备运行异常的判别运行异常的判别是将状态量的测量数据进行适当的信息处理，判断是否出现设备异常的信号。（3）设备故障原因的识别识别故障原因是故障诊断中最难、最耗时的工作。（4）控制决策找出故障发生的地点及原因后，就要对设备进行检修，排除故障，保证设备能够正常工作。5-16 什么是无损探伤检测？在实际应用中主要有哪几种形式和手段？无损探伤检测是在不破坏或损伤原材料和工件等受检对象的前提下，测定和评价物质内部或外表的物理和力学性能。形式：一是在生产过程质量控制中的无损检

27、测即应用于产品的质量管理。二是用于成品的质量控制，即用于出厂前的成品检验和用户验收检验。三是在产品使用过程中的检测，即维护检验。手段：1. 磁粉探伤检测2. 超声波探伤检测3. 射线探伤检测 4.涡流探伤检测。6-1 实现装配自动化的基本要求是什么？装配自动化包含哪几方面内容？生产纲领稳定，且年产量大、批量大，零部件的标准化、通用化程度较高。2.2.产品具有较好的自动装配工艺性。3.实现装配自动化以后，经济上合理，生产成本降低。6-2 产品结构工艺性对自动装配的实现有何影响？尽量要做到结构简单，装配零件少；装配基准面和主要配合面形状规则，定位精度易于保证；运动副应易于分选，便于达到配合精度；主

28、要零件形状规则、对称，易于实现自动定向等。6-3 在自动装配条件下零件的结构工艺性应符合什么原则？便于自动给料（2）有利于零件自动传送（3）有利于自动装配作业6-4 自动装配的工艺设计应满足什么一般要求？1. 保证装配工作循环的节拍同步 2除正常传送外，宜避免或减少装配基础件的位置变动3要合理选择装配基准面4对装配件要进行分类 5关键件和复杂件的自动定向6. 易缠绕零件要能进行定量隔离7. 精密配合副要进行分组选配 8. 要合理确定装配的自动化程度9.要注意不断提高装配自动化水平6-7 装配件在自动装配时为何要定位？其定位精度对定位机构的要求有何影响？基础件、配合件和连接件等必须要停止在精确的

29、位置，才能顺利地完成装配工作。这就需要通过定位机构来保证准确定位。影响：对定位机构的要求非常高，它要能够承受很大的力量和精确地工作。6-8 自动装配中常用的重要工序有哪些？各工序的主要方式是什么？装入和螺纹联接是自动装配中常用的重要工序，装入方式有重力装入、机械推入、机动夹入三种。螺纹连接方式有包括螺母、螺钉等的自动传送、对准、拧入和拧紧。6-10 装配过程中的自动检测有哪两类？各自的主要特点是什么？主动检测和被动检测两类。主动检测是参与装配过程、影响装配质量和效率的自动检测，能预防生成废品；被动检测则是仅供判断和确定装配质量的自动检测。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归

30、纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页6-12 装配基础件在工位间的传送方式有哪两类？各自的主要特点是什么？连续传送，装配过程中，工件连续恒速传送，装配作业与传送过程重合，生产速度高，节奏性强。间歇传送，装配基础件由传送装置按节拍时间传送，装配对象停在工位上进行装配，作业一完成即传送至下一工位，便于采用固定式装配机械，避免装配作业受传送平稳性的影响。6-13 自动装配机传送装置的结构型式有哪两类？采用何种型式取决于哪些因素？传送装置结构上主要有水平型和垂直型两类。采用何种型式，主要取决于生产纲领、装配基础件和产品（或部件）的尺寸和重量、装配精度和定位精度、装配工作头对装配对象的工作方向、操作作用力和驱动要求等，有时也取决于工艺布置。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页