自动化制造系统.docx

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1、第一章1制造：人类依据市场的需求，运用主观把 握的学问和技能，借助于手工或可以采用的 客观物质和工具，采纳有效的方法，将原材 料转化为最终产品并投放市场的全过程。2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3自动化制造系统定义：由肯定范围的被加 工对象、肯定的制造柔性、肯定自动化水平 的各种设施和高素养的人组成的一个有机 整体。4自动化制造系统的五个典型组成部分： 具有肯定技术水平和决策力量的人肯定 范围的被加工对象信息流及其掌握系统 能量流及其掌握系统物料流及物料处 理系统5自动化制造系统的功能组成：（毛坯制备, 储运过程，机械加工，装配过程，帮助过程, 质量掌握，系统掌握，热处

2、理）自动化子系 统6自动化制造系统的分类：刚性自动化系统 及设施（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）， 柔性自动化系统及设施（数控机床NC,加工 中心MC,混合成组制造单元，分布式数控系 统DNC,柔性制造单元FMC,柔性制造线FML, 柔性制造系统FMS,计算机集成制造系统 CIMS）7自动化制造系统的评价指标：生产率 产品质量经济性寿命周期牢靠性柔 性制造可持续进展性其次章1人机一体化的定义：就是人与具有适度自 动化水平的制造装备和掌握系统共同组成 的一个完整系统，各自执行自己最擅长的工 作，人与机器共同决策、共同作业，从而突 破传统自动化制造系统将人排解

3、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人机一体化的总体结构在人机一体化制造系统定义下的自动化制 造系统应当在三个层面上实现一体化，即感 知和信息交互层面、掌握层面和执行层面， 这三个层面的有机结合，就构成了人机一体 化制造系统的总体结构3人机一体化设计的主要步骤：定义系统 目标和作业要求系统定义系统设计 人机界面设计作业帮助设计系统检验 和评估4人机功能安排：定义：人机功能安排确定了某些功能由人或 机器还是由他们相互协作完成的，确定了人 机界面的具体位置及人与机器各自的功能 职责和协作协作要求。目的：依据系统的功能需求，和特定的社会 技术经济环境，合理安排人机功能，确

4、保系 统具有最优的人机界面和最佳的综合效益 目的：其过程是先依据系统的使用对象和加 工范围，定义系统的基本功能，并按主要功 能和子功能俩个层次进行分解，然后依据人 和机器的功能特征进行安排，并使已安排给 人和机器的功能关系协调。5人机界面设计信息流处理中的人机界 面设计物理流处理中的人机界面设计 系统运行维护中的人机界面设计6人机一体化的评价内容：对自动化制造系统设计目的定义的评价；人 机功能安排的评价；人机功能安排是否合 理；人机界面设计评价；自动化制造系统运 行与维护的评价。第三章1自动化制造系统的常见类型：刚性自动线、 分布式数字掌握DNC、柔性制造单元FMC、 柔性制造系统FMS、柔性

5、制造线FML、柔性 装配线FAL2组合机床的特点：工序集中，多刀同时切 削加工，生产效率高；采纳专用夹具和刀具 （如复合刀具、导向套），加工质量稳定；常用随行夹具，便利工件装卸和输送；更换 主轴箱可适应同组零件的加工，有肯定的柔 性；采纳可编程规律掌握器掌握，可与上层 掌握计算机通信；机床主要由通用部件组 成，设计、制造周期短，系统的建筑速度快。 3数控机床的特点：柔性高自动化程度 高加工精度高、质量稳定生产效率较高 具有刀具寿命管理功能具有通信功能 4工件输送设施，注：托盘的定义传送带运输小车自重传送斜道机 器人及机械手5工件尺寸检测和监控工件尺寸精度检测分为在线检测和离线检 测两种。三坐标

6、测量机有自动测量功能 的数控机床测量机器人6去毛刺的设施：机械去毛刺振动去毛 刺喷射去毛刺热能去毛刺电化学去 毛刺7多层计算机掌握的定义以及包括的层次 多层计算机掌握的基本思想是将一个简单 的系统划分成若干层次，各层次分别独立完 成各自的掌握任务，层与层之间进行信息交 换，上层向下层发送命令，下层为上层服务 并回送执行结果，通过计算机网络将各层掌 握计算机、CNC、PLC等设施掌握器互联起来， 构成完整的掌握与通信系统。整个掌握与通 信系统分为4个层，自上至下分别为工厂层、 车间层、单元层、设施层第四章1、为什么要进行可行性论证？可行性论证 的内容？可行性论证是用户建筑自动化制造系统 前所进行

7、的技术性和经济性分析，是企业企 业决策层审定和立项的基本依据。因此，系 统可行性论证是否合理和科学，对自动化制 造系统工程项目是否立项具有打算性作用， 同时也可对自动化制造系统项目的成败具有 关键性影响。内容：1:实施的必要性：说明项目的企业进 展是必要的。2：项目的可行性。说明在现 有的条件或经过肯定的努力项目是可能实 现的。刚性自动化系统的组成：自动化加工设施、 工件输送装置，切削输送装置、掌握系统、 刀具。2、西动化制造系统的选择留意：切莫一味追求系统的高自动化和高柔 性，适度的人工参加是考虑的重要因素之O选用刚性自动化系统：生产批量很大，产品 品种少，处于进展期，零件外形不是非常简 单

8、，结构稳定。选用柔性自动化系统：品种多，中小批量， 按合同生产，外形简单，结构不稳定 原则：依据生产批量和生产方式选择，依据 零件外形结构选择，依据企业资金状况选 择，依据企业现状及进展规划选择，依据自 动化制造系统的目标选择。5、成组技术：将企业生产的多种产品、部 件和零件依据特定的相像性准则分类归族， 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。4、影响零件族确定的因素：零件类型；零 件尺寸大小；加工精度；材料硬度；装夹次 数；生产批量；工厂的实际状况。5、工艺分析的要点：工序的集中性；工序 的选择性；成组技术原则；切削参数合理性。 6、工艺分

9、析目的：进一步推断零件可否进 入工艺系统加工，并将不适于系统加工的零 件予以剔除。7、平面布局设计的目标：实现和满意生产 过程的要求；较高的生产效率和合理的设施 采用率；合适的柔性。8、平面布局设计的依据：自动化制造系统 的功能和任务；零件特征和工艺路线；设施 （包括全部生产和帮助设施）的种类、型号、 数量；车间总体布置；工作场地的有效面积。 9、平面布局设计的基本原则：物料运输路 线短；保证设施的加工精度；确保平安；作 业便利；便于系统扩充；便于掌握与集成。 10、牢靠性分析的内容1,分析系统的功能 和系统是否满意用户的要求2：分析系统牢 靠性的目标，指标和可实现性3:分析工作 环境对系统牢

10、靠性的要求和影响4：分析是 否考虑了系统的平安性要求5 ：分析对系统 各组成部分的牢靠性要求6分析系统对安装 工艺和系统调试的牢靠性要求7分析系统试 运行与牢靠性关系8分析系统牢靠性的薄弱 环节和改进措施9对系统进行牢靠性建模、 估计和安排。第五章五、检测和监控系统的组成：1:进行状态监测和监控：加工设施、工件/ 刀具储运设施、掌握装置、环境；2：加工 过程检测与监控：加工精度、刀具磨损、破 坏、工艺过程。六、刀具摩擦莫损的检测方法：功率检测，声放射检测，学习模式，力检测。 第六章1.仿真的定义：仿真就是通过对系统模型的 试验去争论一个存在或设计中的系统。第七章1 .综合性评价的内容：技术性能

11、评价 综合效益评价风险分析评价。3.综合评 价的步骤：确定评价内容和评价指标体 系。经济效果评价风险分析综合评价 第八章-第九章自动化制造系统的实施过程：1提出要求2 组织队伍3需求分析4可行性论证5总体 方案初步设计6总体方案具体设计7系统 仿真8系统实施刀具管理系统功能的组成？1:刀具信息管理刀具数据库维护刀具 初始化统计报表2:刀具方案管理刀具需求方案。刀具 选购方案。刀具预备方案。刀具下线方 案3:在线刀具静态管理刀具进出线管理 机床刀具配置刀具状态管理刀具寿命 管理4：在线刀具动态管理刀具实时调度刀 具实时监控紧急状况处理三：刀具摩擦、磨损的检测方法1功率检测2声放射检测3学习模式4

12、力检 测2 .效益分析和风险分析：效益分析通常可分为战略效益和社会效益。 战略效益主要体现在增加企业的竞争力量 上，包括以下几个方面：1市场应变力量2 企业信誉3生产管理水平4技术力量5员工 素养。社会效益包括以下几个方面：1先进技术应 用示范2出口创汇或替代进口 3就业影响4 环境性。风险分析1风险的来源技术风险组织风 险市场风险外部环境风险财务风险2 盈亏平衡分析3敏感性分析选择不确定因 素，设定其变动范围确定分析指标计算 各不确定因素在可能的变动范围内发生不 同幅度变动所导致的方案经济效果指标的 变动结果，建立起一一对应的数量关系并用 图或表的形式表示出来确定敏感因素，对 方案的风险状况

13、作出推断4概率分析3、总体设计的内容：确定加工对象的类 型及范围 对所加工的对象进行工艺分析 制定加工方案，包括：工序划分、加工挨次 确定、装夹原则及方式选择、刀具种类及数 量确定、工时定额计算等 建立系统功能 模型和信息模型功能模型。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安排；信息 功能描述和分析系统的信息需求，为建立数 据库作预备 确定设施类型及配置，进行 系统总体平面布局设计确定物流系统方 案、掌握系统方案、质量掌握及监控方案 计算机通信网络及数据库管理系统设计 帮助装置确定，如托盘及托盘缓冲站、中心 刀库及刀具进出站、工件装卸站、清洗机、

14、排屑装置、切削液回收装置、自动仓库等 对系统配置及运行方案进行计算机仿真以 确定最佳方案对系统进行牢靠性分析 对系统进行风险性分析和经济效益评估。（总体设计常与各子系统设计交叉进行，两 者很难截然分开）11、总体设计步骤：组织队伍、明确分工； 选择加工零件类型和加工范围，进行工艺分 析，制定工艺方案，确定设施类型；按功能 划分设计模块，初步制定技术指标和各自的 接口，同时进行概要设计和初步设计；总体 方案初步设计，包括总体布局和各子系统的 初步设计；总体组争论初步形成的总体布局 及各子系统的初步方案设计；依据初步形成 的零件族、工艺、生产率、混流生产同时加 工的零件族种类及数量、总体布局、物料

15、储 运方案等进行的系统仿真分析，确定刀库容 量、托盘缓冲站数量及工件运输小车与换刀 机器人采用率等参数；组织专家评审总体方 案设计；文档撰写，最终形成以下文档 一：加工设施选择的内容和原则？自动化制造系统的加工设施通常为数控 机床。1:选择加工设施的类型。加工设施的类型 通常在总体设计中确定。主要考虑解决生产“瓶颈”的问题，还要考虑被加工对象的加 工工艺，设施的最佳加工对象和范围、生产 率、价格、机床配置形式等多种影响因素。 2：选择加工设施的规格。数控机床最主要 的规格为工作台尺寸与承载力量，工件的最 大回转和加工直径，行程范围和主轴电动机 功率等，主要依据选定零件组的典型零件或 零件尺寸范

16、围进行选择。工作台。三个 直线坐标的行程范围。主轴电动机功率与 转矩。转速范围。最大工件直径。(6) 其他技术参数。3：选择加工设施的精度。机床的精度等级 主要依据典型零件关键部位加工精度的要 求来确定。定位精度与重复定位精度。 铳圆精度其他精度指标应留意有关验 收的问题。4：选择数控系统。选择数控系统时应遵循 以下原则：选择数控系统时考虑与外部支 撑软件相适应。依据数控机床的使用指标 选择数控系统依据性能要求选择数控系 统功能同一个自动化制造系统中各台加 工设施的掌握系统尽可能全都，以便利使用 与维护。5:选择刀具型式、自动换刀装置及机床刀 库。尽量选用结构简洁和牢靠性高的ATC。 机床刀库

17、的容量以满意一个独立的简单 加工程序对刀具的需要为原则。选用刀具 预调仪慎重选择刀柄、刀具及附件。6：选择特别订货项目留意配套性。自 动交换工作台选择回转工作台的联动。 在不同机床上通用的附件，应从全局的角度 考虑，以有用、经济为目的。7:技术服务。肯定期限的免费保修。 供货方应能供应长期快速的修理服务，最好 就近有培训和售后服务点。在现场进行程 序编程人员和操作人员的操作培训以及机 械和电气修理人员的保养与修理培训。在 供货方培训中心对程序编程人员、操作人 员、修理人员进一步的技术培训。供货方 帮助对典型工件做工艺分析，进行加工可行 性工艺试验以及担当成套技术服务，包括工 艺装备设计、程序编

18、程、安装调试、试切工 件，直至全面投入生产。2.仿真的作用：1计算机仿真在自动化制造系统的设计、运 行等阶段可以起重要的决策支持作用。2在自动化制造系统的设计阶段，通过仿真 可以选择系统的最佳结构和配置方案，以保 证系统建成后既可以完成预定的生产任务， 又具有很好的经济性、柔性和牢靠性；在系 统建成后，通过仿真可以猜测系统在不同调 度策略下的性能，从而为系统运行选择较好 的调度方案；还可以通过仿真选择合理、高 效的作业方案，从而充分的发挥自动化制造 系统的生产潜力，提高经济效益。3在自动化制造系统的设计和运行阶段，通 过计算机仿真能够帮助决策的方面主要有： (1).确定系统中设施的配置和布局机

19、床的 类型、数量及其布局运输车、机器人、托 盘和夹具等设施和装备的类型、数量及布局 刀库、仓库、托盘缓冲站等存储设施容量 的大小及布局评估在现有的系统中引入 一台新设施的效果(2) ,性能分析生产率分析制造周期分析 产品生产成本分析设施负荷平衡分析 系统瓶颈分析调度及作业方案的评价评估和选择较 优的调度策略评估合理的较优的作业方 案四：工件输送设施的选择原则1步伐式输送带适用于FML有方向行的 刚性输送输送节拍固定2空中或地面有轨运输车适用于2-7个机 械加工工作站组成直线布局的小型FMS 适用于FMC承载力量可达10t,运行速度 30-60m/mi n3自动导向小车适用于非直线布局的较大 规

20、模的FMS承载力量一般在2t以下对 车间地面及四周环境要求较高4驱动辐道适用于加工批量较大的FML或 FMS承载力量大，集运输储存于一体放 开性差，多为环形布局5地链式有轨车适用于非直线布局的较大 规模的FMS敏捷性介于有轨运输车与无 轨运输车之间掌握简洁，但地下工程大， 早期的FMS有应用。名词解释二：CIMS:计算机集成制造系统LP：精益生产AM：灵敏制造IMS：智能制造系统MIS:管理信息分系统TIS:技术信息分系统 MAS制造自动化分系统QIS:质量信息分系统 NES计算机网络分系统AMS自动化制造系统 DBS数据库分系统FMC:柔性制造单元 MC：加工中心CAM计算机帮助制造CNC:计算机数控机床DNC分布式数字掌握、 FMC柔性制造单元、FMS柔性制造系统、FML 柔性制造线、FAL柔性装配线