柔性制造自动化概述复习资料.doc

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1、柔性制造自动化概述复习资料一、填空题：1、柔性制造系统的管理软件有 、 、 、 、 等功能。 2、作业规划软件中， 、 、 、 是作业计划制订的四个步骤。 3、按柔性制造系统承担的制造任务，可以把柔性制造系统分成 、 、 。 4、 、 、 、 、 是影响柔性制造系统布局的技术因素。5、精良生产的特征是 、 、 、 、 、 。6、柔性制造自动化系统开放的目的是 突出子系统的特点、长期应付市场的急剧变化 。二、简答题：1、简要指出柔性制造系统的基本组成、主要功能、适用范围。2、以机器人为核心设备的柔性装配系统，其控制系统有什么特色？试阐述其主要功能和实现方法。3、试说明人机协调的柔性装配系统的特点

2、。 答：（1）由人和机器组成：装配系统有两个不可缺一的两个结构要素，即自动化机械设备和使该设备发挥作用的人；（2）人机互相学习：装配系统运行时，人和机器处于相互学习的状态。机器不断地把自身的运行状态和运行环境的变化告诉人，而人根据各种信息和自己的经验想出一些处理方法，在向机器学习的过程中进一步寻找处理方法，并把这些方法不断地传授给机器。（3）人机协调工作：在通信技术支持下，人机互相学习、共同进步，不断地提高自身的能力，协调一致地完成装配作业。4、在柔性装配系统中，人与机器有何互补性？ 答：（1）生产效率：作业速度、工作持久性、故障，是影响装配效率的主要因素。机器能够以较高的作业速度持久地运行，

3、但是会发生突发性的故障，从而使装配系统停止工作。与机器人完全不同，人不能保持恒定的工作速度，为了恢复体能需要工间休息，但是一般不会出现突发性的差错。（2）装配质量：能否专注工作，能否分析判断出有哪些因素决定装配的质量，这直接关系到装配的质量。机器能“专心致志”地工作，但是机器只能按照人们给出的模式来分析装配质量。与机器完全不同，人的注意力不能长时间的集中，但是人有能力对突发的质量事故进行综合判断。（3）对新产品的支持：柔性、智力、运算处理能力，直接影响新产品的开发与生产。机器只具备有限的柔性和一定的逻辑推理能力，但是具有高速准确的运算处理能力。与机器完全不同，人具有很高的柔性和卓越的思维预测能

4、力，但是运算处理速度慢，并且容易产生差错。5、普通加工中心为什么不能满足柔性制造系统的要求？ 答：作为单机使用的普通加工中心是在操作人员的管理下运行的，操作人员不仅要装夹和校正工件、输入数控程序、配备切削刀具，还要密切注视加工过程中的机床运行状态、刀具状态、加工质量状态。普通加工中心要求操作人员进行这类干预，因此，不适应柔性制造自动化系统的需要。6、试简述车削中心的主要工艺特点。 答：（1）多轴数控加工。普通数控机床只有一个主轴、一个刀架，只有X轴和Z轴两个数控轴，只能完成X轴与Z轴联动的数控加工。对车削中心来说，它最少有X轴、Z轴、C轴三个数控轴，可以完成X轴、Z轴、C轴三轴联动的数控加工，

5、以及X轴、Z轴、C轴任意两轴联动的数控加工。（2）加工综合化。除具备普通车床的车削功能外，车削中心还有很强的综合加工能力。车削中心的Z轴与C轴联动，可以铣削螺旋槽；X轴与C轴联动，可以铣削端面凸台；控制C轴，可以加工端面沟槽。此外，车削中心还能加工横孔、侧平面、偏心孔、横偏心孔等特殊表面。（3）加工节奏快。要加快制造节奏，只能使工序集中，尽量减少上下工件的次数。车削中心有很强的综合加工能力，能够以工序高度集中的特长来完成回转体零件的切削加工，因此，它拥有很快的加工节奏。7、试说明多级分布式控制系统中各级控制系统的主要职能。 答：可以把多级分布式控制系统的层次结构分成四个控制级，即公司级、工厂级

6、、车间级、设备级。公司级职能：位于公司级的中央计算机管理着整个公司的运营状态。在综合数据库的支持下，它收集并处理市场和销售的信息，制定中长期生产计划，收集并积累产品制造数据。工厂级的职能：位于工厂级的主计算机承担着一个工厂的计划管理工作，即（1）根据中央计算机制订的生产计划，制订制造资源计划，管理生产进度和交货日期；（2）向单元计算机下达日作业指令，从单元计算机采集制造进度和完成状态的数据；（3）保存CAD/CAM系统生成的数控程序，或者把数控数据传送给单元计算机；（4）定期向中央计算机传送每日作业进度数据。车间级的职能：（1）接纳并管理制造命令；（2）编制作业调度计划；（3）统计设备的运行业

7、绩；（4）与单元控制器一道监视并控制各设备的运行状态；（5）制造完成后向主计算机传送有关数据。设备级的职能：设备级被称为柔性制造自动化系统的“底层”，在各自控制装置的操纵下，位于底层的设备最终把产品制造计划变成现实的产品。8、刀具预调采用什么设备？试简述刀具预调的步骤。 答：采用的设备：测量头、测量架、刀架。预调的步骤：（1）把刀具装夹在刀架主轴上；（2）以自动方式让测量架和测量头快速抵近刀具，临近刀尖时停止；（3）以手动方式让测量架和测量头缓慢靠近刀尖；（4）一边让刀具绕主轴的轴线摆动，一边微细地调整测量架和测量头的位置。如果采用显微投影仪，则让刀尖的横刃与水平线相切、侧刃与垂直线相切；如果

8、采用接触式测微仪，则让千分表的测头与刀尖接触，指示出预定值；（5）查看显示器上的X、Z数值，如果符合要求，则操作计算机记录该数据。9、工业机器人由哪几个主要子系统构成？它们的功能是什么？ 答：工业机器人的主要职能是搬运物料或操作工具，它由执行、驱动、控制、检测等四个子系统组成。执行系统：（1）手。抓持物体；（2）腕。调整手的姿势（方位）；（3）臂。支撑手、腕以及被抓持的物体，它还能配合其他构件协同动作，把物体送到预定位置；（4）立柱。不仅支承臂，还要通过回转、升降、俯仰运动来扩大臂的活动范围。驱动系统：执行系统受到驱动系统的驱动才能动作。工业机器人的驱动系统应该具有工作平稳可靠、外形小、自重轻

9、等特点。控制系统：不仅控制机器人实施预定的动作，还要协调机器人与其他设备的关系，共同完成某一作业。检测系统：把检测信息反馈给控制系统，使它能够控制机器人准确地完成预先设计的动作。10、循环时间监视的工作原理是什么？ 答：循环时间监视是监视制造过程的简便方法，该功能的原理是：把制造过程细分成若干阶段，把每个阶段的实际作业时间与预定的作业时间进行比较，如果两者吻合，说明制造过程正常；如果两者不吻合，则说明制造过程不正常。循环时间监视只是一种自诊断方法，但是有很好的经济性。11、自动仓库在柔性制造自动化系统中有何作用？答：（1）存储物料。它能大量地存储毛坯、工夹具、自制件、外购配件，能为作业计划的调

10、整提供缓冲；（2）定时控制物料流动。它能调节物料的流动，能实时地向各作业点提供急需的物料，能为用户（或其他制造系统）提供产品；（3）准确统计库存物料的种类、规格、数量；（4）对物料流动和制造实施统一管理；（5）为上层管理系统提供必要的物料信息；（6）在计算机信息管理系统的支持下，实现订货、生产计划、物流控制的集成。12、自动导向小车系统在柔性制造自动化系统中有何作用？由哪几部分构成？ 答：（1）对于承担中小批量制造任务的制造系统，人们很关注其物料输送的自动化水平；（2）自动导向小车系统能使柔性制造自动化系统的布局设计具有最大的灵活性，能方便地实施从一个作业点到另一个作业点的物料输送计划；（3）

11、在自动导向小车上安装物料交换装置，可以使物料输送路线上各作业点的物料交换实现自动化，从而容易把各个孤立的制造单元连接成一个制造系统；（4）自动导向小车只在输送物料时才上线路运行，不会阻塞其他物流通道，也不会与电缆沟、管道相干涉，因此能够与其他设备友好地兼容；（5）采用自动导向小车可以方便地实现对老车间的物料输送系统的改造。13、柔性制造为什么需要刀具管理系统？试描述一个刀具管理系统的设备配置。 答：柔性制造自动化系统的刀具种类多、数量大，普遍采用模块化结构。此外，柔性制造自动化系统还要求刀具以较快速率在制造系统中自动或半自动地流动。（1）管理站。管理站配备了一个计算机终端，在终端显示器上，可以

12、显示出上位计算机传送来的即将加工的工件种类和数据。依据工件信息，刀具室管理人员选择出相应的刀具和组装刀具的零部件。（2）零件柜。零件柜中保存着刀具的零部件，零件柜上的打印机能够打印出管理站的提示信息。依据提示信息，刀具管理室人员备齐组装刀具所需的零部件。（3）刀具组装站。在刀具组装站，刀具室管理人员把零部件组装成刀具，并把刀具的基本信息写进刀具标识块中。拆卸已经离线的组合刀具也在该设备上完成。（4）刀具预调仪。借助刀具预调仪，刀具室管理人员调整出刀具的长度和直径等数据，并把这些数据写进刀具标识块。（5）刀具缓存站。刀具组装、预调好后，临时存放在刀具缓存站。（6）加工中心盘形刀库。把加工中心所需

13、要的刀具装到盘形刀库上，刀具随同盘形刀库一起被送到指定机床。（7）数控车床的回转刀架。（8）换刀机械手。（9）备用刀库。数控车床所需要的刀具存放在备用刀库中，备用刀库与回转刀架之间的刀具交换由换刀机械手来完成。（10）盘形刀具交换器。移动盘形刀库存放位置的设备。（11）读写器。刀具组装和预调时，写进刀具标志块中的数据可以用读写器读出或改写。（12）盘形刀库用托盘。托盘是实现刀具输送自动化的辅助工具，盘形刀库被盘形刀库交换器放到托盘上，自动导向小车就能方便地把刀具管理室的盘形刀库送给机床，或者从机床取回盘形刀库。（13）控制器。控制器的职能是管理刀具室的设备和软件，使它们能协调地工作。（14）夹

14、具调整装置。准备加工一批新工件时候，使用夹具调整装置可以快速地为它们的夹具更换卡、心轴、法兰盘等构件。14、试举例说明工业机器人在加工制造中的应用。 答：（1）焊接：机器人电弧焊生产线的应用，由DC伺服电动机驱动的六自由度关节式机器人，其操作电焊枪的技能与电焊工完全一样，焊接质量也可以与熟练技工媲美。（2）切割：北京机械工业自动化研究所推出的直角坐标式等离子切割机器人，操作机、电气控制系统、等离子切割电源、双工位移动工作台是其四大部件，它能切割形状不规则的三维钣金零件，材质为不锈钢、碳素钢、铝合金，厚度为0.120mm切割精度可以达到0.1mm。（3）喷漆：喷漆机器人，它能对柜式零件的内、外表

15、面进行喷漆处理，每月处理的零件可以达到400种，每批数量在100件以下。（4）涂敷：借助机器人可以实现涂敷作业的柔性自动化。机器人涂敷系统由直角坐标式机器人、机器人控制单元、示教盒、密封胶压送装置组成。作业路径用PTP和CP方式确定：直线段取两个示教点，以直线插补功能确定作业路径；圆弧段取两端点和中点三个示教点，以圆弧插补功能确定作业路径。柔性制造自动化概述复习资料部分参考答案一、填空题：1、略2、作业规划软件中，提出作业计划方案、仿真检验、再仿真、实施作业计划是作业计划制订的四个步骤。3、按柔性制造系统承担的制造任务，可以把柔性制造系统分成 柔性零件加工系统、柔性装配系统、柔性检测系统。4略

16、5、精良生产的特征是以用户为“上帝”、以职工为中心、以“精简”为手段、综合工作组和并行设计、准时（JIT）供货方式、“零缺陷”工作目标。6、柔性制造自动化系统开放的目的是 突出子系统的特点、长期应付市场的急剧变化。二、简答题：1、略2、略3、答：（1）由人和机器组成：装配系统有两个不可缺一的两个结构要素，即自动化机械设备和使该设备发挥作用的人；（2）人机互相学习：装配系统运行时，人和机器处于相互学习的状态。机器不断地把自身的运行状态和运行环境的变化告诉人，而人根据各种信息和自己的经验想出一些处理方法，在向机器学习的过程中进一步寻找处理方法，并把这些方法不断地传授给机器。（3）人机协调工作：在通

17、信技术支持下，人机互相学习、共同进步，不断地提高自身的能力，协调一致地完成装配作业。4、答：（1）生产效率：作业速度、工作持久性、故障，是影响装配效率的主要因素。机器能够以较高的作业速度持久地运行，但是会发生突发性的故障，从而使装配系统停止工作。与机器人完全不同，人不能保持恒定的工作速度，为了恢复体能需要工间休息，但是一般不会出现突发性的差错。（2）装配质量：能否专注工作，能否分析判断出有哪些因素决定装配的质量，这直接关系到装配的质量。机器能“专心致志”地工作，但是机器只能按照人们给出的模式来分析装配质量。与机器完全不同，人的注意力不能长时间的集中，但是人有能力对突发的质量事故进行综合判断。（

18、3）对新产品的支持：柔性、智力、运算处理能力，直接影响新产品的开发与生产。机器只具备有限的柔性和一定的逻辑推理能力，但是具有高速准确的运算处理能力。与机器完全不同，人具有很高的柔性和卓越的思维预测能力，但是运算处理速度慢，并且容易产生差错。5、答：作为单机使用的普通加工中心是在操作人员的管理下运行的，操作人员不仅要装夹和校正工件、输入数控程序、配备切削刀具，还要密切注视加工过程中的机床运行状态、刀具状态、加工质量状态。普通加工中心要求操作人员进行这类干预，因此，不适应柔性制造自动化系统的需要。6、答：（1）多轴数控加工。普通数控机床只有一个主轴、一个刀架，只有X轴和Z轴两个数控轴，只能完成X轴

19、与Z轴联动的数控加工。对车削中心来说，它最少有X轴、Z轴、C轴三个数控轴，可以完成X轴、Z轴、C轴三轴联动的数控加工，以及X轴、Z轴、C轴任意两轴联动的数控加工。（2）加工综合化。除具备普通车床的车削功能外，车削中心还有很强的综合加工能力。车削中心的Z轴与C轴联动，可以铣削螺旋槽；X轴与C轴联动，可以铣削端面凸台；控制C轴，可以加工端面沟槽。此外，车削中心还能加工横孔、侧平面、偏心孔、横偏心孔等特殊表面。（3）加工节奏快。要加快制造节奏，只能使工序集中，尽量减少上下工件的次数。车削中心有很强的综合加工能力，能够以工序高度集中的特长来完成回转体零件的切削加工，因此，它拥有很快的加工节奏。7、答：

20、可以把多级分布式控制系统的层次结构分成四个控制级，即公司级、工厂级、车间级、设备级。公司级职能：位于公司级的中央计算机管理着整个公司的运营状态。在综合数据库的支持下，它收集并处理市场和销售的信息，制定中长期生产计划，收集并积累产品制造数据。工厂级的职能：位于工厂级的主计算机承担着一个工厂的计划管理工作，即（1）根据中央计算机制订的生产计划，制订制造资源计划，管理生产进度和交货日期；（2）向单元计算机下达日作业指令，从单元计算机采集制造进度和完成状态的数据；（3）保存CAD/CAM系统生成的数控程序，或者把数控数据传送给单元计算机；（4）定期向中央计算机传送每日作业进度数据。车间级的职能：（1）

21、接纳并管理制造命令；（2）编制作业调度计划；（3）统计设备的运行业绩；（4）与单元控制器一道监视并控制各设备的运行状态；（5）制造完成后向主计算机传送有关数据。设备级的职能：设备级被称为柔性制造自动化系统的“底层”，在各自控制装置的操纵下，位于底层的设备最终把产品制造计划变成现实的产品。8、答：采用的设备：测量头、测量架、刀架。预调的步骤：（1）把刀具装夹在刀架主轴上；（2）以自动方式让测量架和测量头快速抵近刀具，临近刀尖时停止；（3）以手动方式让测量架和测量头缓慢靠近刀尖；（4）一边让刀具绕主轴的轴线摆动，一边微细地调整测量架和测量头的位置。如果采用显微投影仪，则让刀尖的横刃与水平线相切、侧

22、刃与垂直线相切；如果采用接触式测微仪，则让千分表的测头与刀尖接触，指示出预定值；（5）查看显示器上的X、Z数值，如果符合要求，则操作计算机记录该数据。9、答：工业机器人的主要职能是搬运物料或操作工具，它由执行、驱动、控制、检测等四个子系统组成。执行系统：（1）手。抓持物体；（2）腕。调整手的姿势（方位）；（3）臂。支撑手、腕以及被抓持的物体，它还能配合其他构件协同动作，把物体送到预定位置；（4）立柱。不仅支承臂，还要通过回转、升降、俯仰运动来扩大臂的活动范围。驱动系统：执行系统受到驱动系统的驱动才能动作。工业机器人的驱动系统应该具有工作平稳可靠、外形小、自重轻等特点。控制系统：不仅控制机器人实

23、施预定的动作，还要协调机器人与其他设备的关系，共同完成某一作业。检测系统：把检测信息反馈给控制系统，使它能够控制机器人准确地完成预先设计的动作。10、答：循环时间监视是监视制造过程的简便方法，该功能的原理是：把制造过程细分成若干阶段，把每个阶段的实际作业时间与预定的作业时间进行比较，如果两者吻合，说明制造过程正常；如果两者不吻合，则说明制造过程不正常。循环时间监视只是一种自诊断方法，但是有很好的经济性。11、答：（1）存储物料。它能大量地存储毛坯、工夹具、自制件、外购配件，能为作业计划的调整提供缓冲；（2）定时控制物料流动。它能调节物料的流动，能实时地向各作业点提供急需的物料，能为用户（或其他

24、制造系统）提供产品；（3）准确统计库存物料的种类、规格、数量；（4）对物料流动和制造实施统一管理；（5）为上层管理系统提供必要的物料信息；（6）在计算机信息管理系统的支持下，实现订货、生产计划、物流控制的集成。12、答：（1）对于承担中小批量制造任务的制造系统，人们很关注其物料输送的自动化水平；（2）自动导向小车系统能使柔性制造自动化系统的布局设计具有最大的灵活性，能方便地实施从一个作业点到另一个作业点的物料输送计划；（3）在自动导向小车上安装物料交换装置，可以使物料输送路线上各作业点的物料交换实现自动化，从而容易把各个孤立的制造单元连接成一个制造系统；（4）自动导向小车只在输送物料时才上线路

25、运行，不会阻塞其他物流通道，也不会与电缆沟、管道相干涉，因此能够与其他设备友好地兼容；（5）采用自动导向小车可以方便地实现对老车间的物料输送系统的改造。13、答：柔性制造自动化系统的刀具种类多、数量大，普遍采用模块化结构。此外，柔性制造自动化系统还要求刀具以较快速率在制造系统中自动或半自动地流动。（1）管理站。管理站配备了一个计算机终端，在终端显示器上，可以显示出上位计算机传送来的即将加工的工件种类和数据。依据工件信息，刀具室管理人员选择出相应的刀具和组装刀具的零部件。（2）零件柜。零件柜中保存着刀具的零部件，零件柜上的打印机能够打印出管理站的提示信息。依据提示信息，刀具管理室人员备齐组装刀具

26、所需的零部件。（3）刀具组装站。在刀具组装站，刀具室管理人员把零部件组装成刀具，并把刀具的基本信息写进刀具标识块中。拆卸已经离线的组合刀具也在该设备上完成。（4）刀具预调仪。借助刀具预调仪，刀具室管理人员调整出刀具的长度和直径等数据，并把这些数据写进刀具标识块。（5）刀具缓存站。刀具组装、预调好后，临时存放在刀具缓存站。（6）加工中心盘形刀库。把加工中心所需要的刀具装到盘形刀库上，刀具随同盘形刀库一起被送到指定机床。（7）数控车床的回转刀架。（8）换刀机械手。（9）备用刀库。数控车床所需要的刀具存放在备用刀库中，备用刀库与回转刀架之间的刀具交换由换刀机械手来完成。（10）盘形刀具交换器。移动盘

27、形刀库存放位置的设备。（11）读写器。刀具组装和预调时，写进刀具标志块中的数据可以用读写器读出或改写。（12）盘形刀库用托盘。托盘是实现刀具输送自动化的辅助工具，盘形刀库被盘形刀库交换器放到托盘上，自动导向小车就能方便地把刀具管理室的盘形刀库送给机床，或者从机床取回盘形刀库。（13）控制器。控制器的职能是管理刀具室的设备和软件，使它们能协调地工作。（14）夹具调整装置。准备加工一批新工件时候，使用夹具调整装置可以快速地为它们的夹具更换卡、心轴、法兰盘等构件。14、答：（1）焊接：机器人电弧焊生产线的应用，由DC伺服电动机驱动的六自由度关节式机器人，其操作电焊枪的技能与电焊工完全一样，焊接质量也

28、可以与熟练技工媲美。（2）切割：北京机械工业自动化研究所推出的直角坐标式等离子切割机器人，操作机、电气控制系统、等离子切割电源、双工位移动工作台是其四大部件，它能切割形状不规则的三维钣金零件，材质为不锈钢、碳素钢、铝合金，厚度为0.120mm切割精度可以达到0.1mm。（3）喷漆：喷漆机器人，它能对柜式零件的内、外表面进行喷漆处理，每月处理的零件可以达到400种，每批数量在100件以下。（4）涂敷：借助机器人可以实现涂敷作业的柔性自动化。机器人涂敷系统由直角坐标式机器人、机器人控制单元、示教盒、密封胶压送装置组成。作业路径用PTP和CP方式确定：直线段取两个示教点，以直线插补功能确定作业路径；圆弧段取两端点和中点三个示教点，以圆弧插补功能确定作业路径。