2022年自动化制造系统 .pdf

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1、第一章自动化制造系统概论1.什么是制造、制造系统？（P1,P2）CIRP 定义：制造包括制造企业的产品设计、材料选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有内在联系的运作和活动。狭义理解： 生产过程从原材料成品直接起作用的那部分工作内容，包括毛坯制造、 零件加工、产品装配、检验、包装等具体操作（物质流）。制造系统是产品生命周期的制造活动形式,即设计 ,制造 ,装配 ,市场乃至回收的全过程中硬件、软件、人及其组织形式构成的有机整体。2.解释制造的评价指标TQCSE 的含义。 (P100) 3.自动化制造系统的分类。(P13) 第二章典型自动化制造系统1.试述自动化制造系统的常见类型及其性能比较。

2、(P49) 比较项目刚性自动化柔性自动化综合自动化实现目标减轻工人劳动强度，节省劳动力，保证加工质量，降低生产成本减轻工人劳动强度，节省劳动力，保证加工质量，降低生产成本，缩短产品制造周期除左外，提高设计工作与管理工作效率和质量，提高对市场的响应能力控制对象物流物流物流，信息流特点通过机、电、液气等硬件控制方式实现，因而是刚性的，变动困难以硬件为基础，以软件为支持，改变程序即可实现所需的转变，因而是柔性的不仅针对具体操作和工人的体力劳动，而且涉及脑力劳动以及设计、经营管理等各方面关键技术继 电 器 程 序 控 制 技术，经典控制论数控技术，计算机控制， GT ，现代控制论系统工程，信息技术，计

3、算机技术，管理技术名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 典型系统与装备自动机床、 组合机床，机械手，自动生产线NC 机床，加工中心，工业机器人， DNC ，FMC ，FMS CAD/CAM系统，MRP ， CIMS 应用范围大批大量生产多品种、中小批量生产各种生产类型2.以 FMS 为例说明自动化制造系统的构成（设备、物流、控制系统）。 （P54，P55,P56）设备：组成FMS 的自动化加工设备有数控机床、加工中心、

4、车削中心等，也可能是柔性制造单元。 这些加工设备都是计算机控制的，加工零件的改变一般只需要改变数控程序，因而具有很高的柔性。工件储运系统： 由工件库、 工件运输设备和更换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘 (工件 )缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运输小车、机器人或机械手等。，工件更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装置等。刀具储运系统： 由刀具库、 刀具输送装置和交换机构等组成。刀具库有中央刀库和机床刀库。刀具输送装置有不同形式的运输小车、机器人或机械手。 刀具交换装置通常是指机床上的换刀机构，如换刀机械手。FMS 的控制系统：采用计算机多层控制，通常是三层控制，即单元层、工

5、作站层和设备层。3. FMS 的机床配置形式及系统特征（生产柔性、生产率、系统可靠性及投资强度比）比较。第三章自动化设备1.MAS 常用的加工设备种类有哪些？柔性设备是否一定比刚性设备好？为什么？组合机床、一般数控机床、车削中心、加工中心MC 2.FMS 中各独立工作站的设备配置内容、形式及其影响因素。机械加工工作站：一般泛指各类机床。机床类型、规格、性能、数量，决定了自动化制造系统的加工能力。工件装卸站：设有机动、液动或手动的工作台工件检测站清洗工作站3.MAS 包括哪些辅助设备？(P83) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

6、 - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 清洗站去毛刺设备切屑和冷却液处理系统第四章工件储运及管理系统1.工件储运系统的组成。 （P62）3.工件输送型式有哪些？如何选择？(P152) 2.工件输送设备及交换装置有哪些？各有什么特点。(P61) 输送带：结构简单，输送量大，多为单向运行，受刚性生产线的影响自动小车：地面有轨小车结构牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -

7、- - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 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，结构紧凑，速度高，有利于把人和输送装置的活动范围分开，安全性好， 但承载力小； 无轨小车1)较高的柔性、2)实时监视和控制、3)安全可靠、 4)维护方便。工业机器人托盘及托盘交换装置：实现工件自动更换，缩短辅助时间。(1)托盘是操作者在装卸站安装夹具和工件的底板，是工件和夹具与输送设备和加工设备之间的接口；(2) 托盘交换装置是加工中心与工件输送设备之间的连接装置；3)托盘缓冲站是自动化制造系统内工件排队等待加工的暂存地点； （4）托盘夹具4.自动化立体仓库

8、的组成。(P67) 库房、货架、堆垛起重机、外围输送设备、自动控制装置5.自动化立体仓库的布局形式及选择原则。（P154）立体仓库布局形式的选择主要与仓序的存储数量、进出库频率、 系统的总体布局、外部设备以及存放物料的规格等有关。6.工件储运管理系统软件的功能及其管理内容。(P154) 对工件物流系统各部分的控制：控制信息的处理：对 AGV 的管理：1)交通管制2)车辆调度3)系统监控对自动化仓库的管理：帐目管理库存管理货位管理第五章刀具储运及管理系统1.数控机床对刀具有如何要求？实现刀具的快速更换有哪些方式？数控机床对刀具的要求：（1）刀具切削性能应稳定可靠，避免刀具过早损坏，而造成频繁停机

9、。（2）刀具应有较高的寿命。保证可靠地断、排屑。（3）能快速换刀或自动换刀。（4）能迅速、精确调整刀具尺寸。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - （5）必须从数控加工特点出发制定数控刀具的标准化、系列化和通用化结构体系。（6）有完整的刀具组装、预调、编码标识与识别体系。实现刀具的快速更换有方式：刀片转位或自动更换；更换刀头模块；更换刀夹；手动更换刀柄；自动换刀2.FMS 的刀具准备工作内容。4.举例说明刀具储存策略。(

10、P156,P157) 优点：1)有备用刀具组 (其它机床上有相同的刀具组，可作为备用)。 2)有备用机床 (某机床发生故障时，它的任务可直接由其它机床承担)。3)刀具传送系统简单(无中央刀库， 只需将刀具输送并装入机床刀库即可)。缺点：1)需要有一组以上的相同刀具，刀具需求量大。2)NC 程序存储在每台机床中，占用存储单元多。3)要求机床刀库的容量大。优缺点：1)有备用刀具。2)没有备用机床。优点： 1)有备用刀具组。2)每个 NC 程序只储存在一台机床中。3)对机床刀具库容量的要求低。4)更换机床刀库中的刀具就可形成备用机床。缺点：需要有较复杂的刀具储存和管理系统。3刀具储运系统的组成，各部

11、分的作用？（P69）刀具预调：组装好一把完整的刀具后，上刀具预调仪按刀具清单进行调整，使其几何参数与名义值一致，并测量刀具补偿值。刀具进出站：刀具经预调、编码后刀具进出站入中央刀库。磨损、破损的刀具或在一定生产周期内不使用的刀具，从中央刀库取出，送回进出站中央刀库： 用于存储加工工件所需的各种刀具及备用刀具。中央刀库通过刀具自动输送装置与机床刀库连接起来，构成自动刀具供给系统机床刀库及换刀机械手：机床刀库用来装载当前工件加工所需要的刀具，刀具来源可以是刀名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

12、 - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 具室、中央刀库或其他机床刀库刀具输送装置和交换机构：为各种机床刀库及时提供所需要的刀具，将磨损、 破损的刀具送出系统5.FMS 中刀具管理系统的构成及信息分析。(P158) 第六章制造系统总体设计2.自动化制造系统的目标（TQCRFE）和常用评价指标。 （P18）1）生产率 (Timely/Productivity) 2）产品质量 (Quality) 3）寿命周期经济性(Cost) 4）寿命周期可靠性(Reliability) 5）制造柔性 (Flexibility) 6）可持续发展特性(Environment) 1.自

13、动化制造系统总体设计的内容。（P107）自动化制造系统的总体设计涉及面很广，主要包括以下内容：1)确定加工对象的类型及范围，这项工作常称为零件族选择。2)对所确定的加工对象进行工艺分析，制订加工方案，包括工序划分、装夹原则及方式选择、确定刀具种类及数量、计算工时定额等。3)建立系统的功能模型和信息模型，功能模型用来描述系统的整体功能和分功能。在建立功能模型时， 应充分考虑人机功能的最佳分配，具体内容参见第二章；信息模型描述和分析系统的信息需求，为建立数据库做准备。4)确定设备类型及配置，进行系统总体平面布局设计。5)确定物流系统方案、控制系统方案、质量控制及监控方案。6)计算机通讯网络及数据库

14、管理系统设计。7)辅助装置的确定，如托盘及托盘缓冲站、中央刀库及刀具进出站洗机、排屑装置、冷却液回收装置、立体仓库等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 8)对系统配置及运行方案进行计算机仿真以确定最佳方案。9)对系统进行可靠性分析。10)对系统进行风险分析和经济效益评价等。3.确定零件族的方法。 （P112）视检法： 视检法是由有生产经验的人员通过对零件图纸仔细阅读和判断，把具有某些特征属性的一些零件归结为一类。它

15、的效果主要取决于个人的生产经验，多少带有主观性和片面性。生产流程分析法：生产流程分析法PFA （ ProductionFlowAnalysis ）是以零件生产流程及生产设备明细表等技术文件，通过对零件生产流程的分析，可以把工艺过程相近的，即使用同一组机床进行加工的零件归结为一类。采用此法分类的正确性与分析方法和所依据的工厂技术资料有关。采用此法可以按工艺相似性将零件分类，以形成加工族。编码分类法：对零件编码，然后按码位法、码域法上的数值进行筛选。4.试述成组技术的原理。 （P109）成组技术（ Group Technology, GT）就是将企业生产的多种产品、部件和零件按照特定的相似准则分类

16、归族，并在分类的基础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。5.对零件族进行工艺分析的内容和步骤。（P111,P116）内容：1) 零件类型零件类型不同，其加工用的机床及其相应设施也不一样。2) 零件尺寸大小由于被加工零件的尺寸大小影响到机床的规格，而每一种规格的机床都有一定的经济加工范围。3) 加工精度进入自动化制造系统加工的零件应有一定的精度限制，精度太低不经济，精度太高， 对加工效率和成本影响很大。一般认为， 自动化制造系统加工IT7 级左右精度的零件最为经济。4) 材料硬度材料硬度太高。刀具磨损加快；硬度太低，会产生粘刀现象，断屑困难。材料性能接近。5)

17、 装夹次数一个零件多次装夹，相当于多个不同的进线零件，造成零件频繁进出系统，影响加工效率和增加调度难度。如果一个零件必须装夹2 次以上， 可认为不宜进入自动化制造系统加工；或者降低系统的自动化程度，增加人工干预，增加普通机床的数量等。6) 生产批量自动化制造系统最适于多品种、中小批量的零件加工，只有如此，才更能体现出系统加工的经济性。有用于批量较大的生产的趋势。步骤：一分析产品工艺要求：1)零件轮廓尺寸范围。2)零件加工精度。3)材料硬度及可切削性。4)装夹定位方式。5)现行工艺及特点6)其它。二进行工序划分，原则是：1)先粗加工后精加工，以保证加工精度。2)在一次装夹中，尽可能切削更多的加工

18、面。3)尽可能使用较少的刀具切削较多的加工面。4)尽量做到系统中各台机床负荷平衡，消除瓶颈现象。三选择工艺基准，原则是：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 1)尽可能与设计基推一致(基准统2)零件便于装夹，变形最小。3)不影响更多的加工面。4)必要时可在系统外进行预加工。四其它如：安排工艺路线拟定夹具方案、选挥刀具与切削参数、拟定零件检测方案、工时计算与统计等。为检验工艺方案是否合理，还应进行工艺方案的经济性分析与运

19、行效益预估。6.自动化制造系统总体设计中效益分析的内容？（P102）1)缩短零件制造周期。2)降低废品率。3)减少工装费用。4)减少试切以及其它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。7.举例说明IDEFO 功能建模方法。 （P21）输入 (Input) ：实行或完成特定活动所需的资源，置于框图的左侧。输出 (Output)：经由活动处理或修正后的产出，置于框图的右侧。控制 (Control) ：活动所需的条件限制，置于框图的上方。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -

20、 - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 机制 (Mechanism) ：完成活动所需的工具，包括人员、设施及装备，置于框图的下方。8.制造系统信息建模的作用。建立自动化制造系统信息模型的目的是为了全面描述和分析该系统的信息需求，为数据库设计和控制器设计提供必要的技术准备，以实现系统内部以及内部与外部环境间的全面信息集成9.制造系统中的信息主要包括哪些？基本数据：包括FMS 有关配置的原始参数和物料的基本数据，如加工设备的类型、编号、规格、能力及数量；刀、夹具的几何尺寸、类型、耐用度、精度和相互匹配的

21、对象等。这些数据是在构建FMS 时建立的，并随着FMS 的使用和扩展而不断修改和补充。控制数据：包括有关FMS 的加工任务和有关工艺数据，如加工对象、批量、期限等组织控制数据；工艺规程、使用机床、刀具、夹具、量具、工件安装、精度信息及设备控制程序等工艺控制数据。这些数据是运行FMS 时建立的。状态数据： 包括 FMS 的资源利用与系统工作状态数据，如加工设备和运储设备的运行时间、停机时间、 故障记录、刀夹具使用状态、刀夹具的地址、 刀具使用时间和磨破损状况等设备状态数据；毛坯与在制工件的工位、加工时间、存放时间、输送时间以及成品数、废品数等工况统计数据。这些数据主要是在FMS 的运行过程中采集

22、的。第七章自动化制造系统的控制系统1.FMS 单元控制系统输入和输出的信息由哪些？单元控制系统信息输入主要有以下几个方面。一计算机辅助生产管理信息1)生产作业计划。2)物料需求计划。3)设备能力需求计划。二计算机辅助工艺规程设计信息1)工艺计划信息。2)零件制造参数。3)刀具需求信息。4)零件数控加工程序。三单元控制系统状态信息1)数控加工设备。2)数控测量设备。3)零件清洗设备。4)物料自动运储系统。5)刀具自动运储系统。2.FMS 单元控制系统软件包含的主要系统及其功能是什么？生产管理子系统：生产调度；作业优化；运行仿真运行控制子系统：物料流动控制与协调；设备运行控制与协调数据管理子系统：物料数据管理；基本数据管理；工艺数据管理；资源维护管理质量保证子系统：质量监控；物料识别；故障诊断；质量管理3.FMS 生产作业计划、静态调度和动态调度的任务和目标分别是什么？（P163， P132）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -