A) 模块化柔性制造实训系统
(一)项目概述
目前从我国机电一体化（机械设计制造、电气工程及自动化）专业实验教学的实际情况来看，无论是电工电子、电气控制、还是机械制造等专业课程在基础实验和应用实验上都比较完善，而将机械与电气相结合的实验相对薄弱，缺乏具有机电一体化综合特色的实训教学平台。很少有较全面反映真实现代化自动生产线水平的综合实训教学系统，使学生对机电一体化专业知识的应用缺乏感性认识，难以具备综合解决实际问题的能力。
现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖产品设计、生产准备、制造执行等多方面，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向新世纪的挑战能力，提高机、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程柔性加工与大型综合实训平台，更具有迫切性和现实意义。
经过近十年自主研发与逐步完善的M E093399FMS是一款时代性与功能性极强的大型综合性机电类实训设备，也是目前国内起步最早、最完善、且涵盖实训内容最全的一款柔性制造实训系统。该系统先后荣获数十项国家专利，并且拥有其自主知识产权。在2001年该系统的上市填补了此类培训设备国产化的空白。
本系统是一套完整、灵活、模块化、易扩展的教学系统；从简单到复杂，从零部件到整机，充分体现了工业自动化相关技术。系统采用铝合金框架为结构主体，是一种利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性生产系统。系统中展现了实际工业生产中的典型部分：控制系统部分、执行器部分、传动机构部分、检测采集部分、工业总线等。
通过该自动化模拟生产线的实训，有效的解决了学生在校期间只能接触到以理论教学和单元实验相结合的模式。而在校外参观实习中，一些大型自动化设备无法动手操作，使得理论教学与实践严重脱节。
该系统将现代化工业现场浓缩并完美展现，既而提供了一个开放性的、创新性的和可参与性强的实训平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用、
开发和集成技术，帮助学生从整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电系统的组成、功能及控制原理。激发学习兴趣，使学生的机电一体化认知、设计、装配、调试、维修能力均能得到综合提高。
其涵盖的实训课程与技术应用包括：PLC控制技术、总线技术、电气控制技术、气动技术、液压技术、伺服控制技术、比例控制技术、变频控制技术、电子技术、组装技术、运动控制技术、电机拖动技术、直流调速技术、步进闭环控制技术、PID控制技术、机械传动与执行机构技术、精密传动技术、传感技术、测控技术、组态技术、HMI人机交互技术、自动化仓储管理技术、智能仪表控制技术、质量控制技术等。
系统主要配置如下：
(二)产品特点
（2.1）模块化
整套系统可选配多种不同功能的主要单元（包含有主控单元、从控单元、传输单元、实训单元、外部设备等），并可任意配置多种系统方案。采用模块化设计理念，每个功能性单元均由电控箱、被控部分、支撑平台组成。具备结构风格统一、升级扩展灵活等特点。各单元分为手动/自动两种模式，可单
站训练也可整体运行。
（2.2）实训性强
整套系统从机械传动的精心设计、控制元件类型的选用、和控制类型上，均体现其特点特性，以多元化为出发点，避免重复使用，使学生可以在一套系统中最大可能的掌握更多知识点。使用户可以根据这一套系统同时设立多门实训课程，从而达到同类几套产品的实训功能。
传动技术：涡轮蜗杆、齿轮齿条、链轮链条、滚珠丝杠、直线导轨、连杆机构、凸轮等。
传感技术：开关量（电感式、电容式、光电式、霍尔式）、模拟量（压力变送器、流量变送器、PT100温度变送器）等、PNP、NPN、两线制、三线制等。
输送技术：皮带式、滚筒式、链条式；主动式、从动式；直线输送、转向输送等。
电机拖动技术：三相变频电机、步进电机、伺服电机、直流减速电机等。
控制技术：模拟量控制、开关量控制、脉冲控制、总线通讯技术等。
气动技术：无杆气缸、导向气缸、真空吸盘、双作用气缸、阀组、气控元件等。
液压技术：摆动缸、直动缸、比例阀、液压泵站等。
人机交互技术：HMI人机界面、软件组态、操作面板等。
工业网络通信
任务1：组态监控软件的运行使用及与PLC的通信
任务2：触摸屏工程的编写
任务3：编程软件使用
任务4：PROFIBUS-DP模块的学习与使用
任务5：PROFIBUS通讯协议的学习与使用
任务6：PROFIBUS主站与从站之间的通讯
PLC程序编制和程序调试
环形线教学系统可以分成若干完全独立的工作机构，使十几个学生可以同时进行技能训练。在该设备上学员不但可以学习PLC的各种编程技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。
任务1：总控台单元控制程序的编写与调试
任务2：上料单元控制程序的编写与调试
任务3：下料单元控制程序的编写与调试
任务4：加盖单元控制程序的编写与调试
任务5：穿销单元控制程序的编写与调试
任务6：模拟单元控制程序的编写与调试
任务7：伸缩换向单元控制程序的编写与调试
任务8：检测单元控制程序的编写与调试
任务9：液压单元控制程序的编写与调试
任务10：分拣单元控制程序的编写与调试
任务11：物流仓储单元控制程序的编写与调试
任务12：伺服电机定位/调速；
任务13：接近/限位开关应用。
电气控制电路设计及安装
环形生产线工作机构其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。学员在该设备上可学习电路原理图分析。
任务1：各从站、传输线及转角配套组件的安装
任务2：各从站、传输线及转角控制电路的设计
任务3：伺服电机控制系统的安装、控制电路的设计
任务4：仓库电机正反转控制电路的设计、安装
任务5：废品处理电机变频调速控制电路的设计、安装
传感器的应用
系统使用的传感器数量达40多个，有电感式、电容式、光电式、光纤式、霍尔式、电磁式、红外以及色标传感器等，每一种传感都有着各自的特性。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识，再结合项目中传感器安装与调整、测试应用技能训练，可使学员快速掌握传感器在自动线中的使用。
机械系统安装与调试
环形线上工作机构可让各组学员将了解机械传动的基本应用，并进行安
装调试工作。这对提高在校学生技能有极大帮助。
任务1：各站同步带传动机构的安装与调整
任务2：转角单元圆柱、圆锥齿轮传动机构的安装与调整
任务3：加盖单元圆锥齿轮传动机构的安装与调整
任务4：链条辊道传输线链条传动机构的安装与调整
任务5：物流仓储单元链条链轮机构的安装与调整
任务6：物流仓储单元直线导轨的安装与调整
任务9：码垛机立体仓库单元滚珠丝杆的安装与调整
任务10：下料单元间歇轮的安装与调整
任务11：穿销单元轴向凸轮旋转机构的安装与调整
任务12：码垛机立体仓库单元齿轮齿条机构的安装与调整
任务13：加盖单元蜗轮蜗杆的安装与调整
气动应用技术
该系统上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤减速阀等。不但可以单独学习每一种分离元件，而且还可以在学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的。
气动元件的安装与调整实训项目
任务1：电控气动阀的安装与调整
任务2：真空发生器的安装与调整
任务3：气动二联体的安装与调整
任务4：各种气缸的安装与调整
系统维护和故障检测
设备日常维护的内容和方法，以及系统常见故障分析、排除的方法。
本系统以工作过程导向，可开展项目教学，完成以下任务：
（1）设备安装
（2）电气设计
（3）气路连接和电路连接
（4）设置变频器参数
（5）设置伺服电机驱动器及伺服电机参数
（6）完成PLC程序编制和程序调试
（7）工业控制网络的组建，通信测试与网络故障诊断
（8）触摸屏组态和监控
（9）系统维护和故障检测（涉及程序、参数、电气、机械等）
（2.3）柔性、可扩展性与开放性强
电气扩展：系统在每个控制单元都留有扩展接口，以便系统有条件通过外接其它品牌或系列的PLC或单片机对系统进行控制与通讯。
机械扩展：无论是系统功能还是实训功能，模块化设计使硬件有条件通过简单的添加单元，来完成系统扩展和升级。
柔性化：各功能模块设计独立，配高档脚轮。便于拆装，可选择性适用于整机或单元实训。控制模块和实训模块均配备连杆支撑机构。
（2.4）电气配置完善
系统各单元均配备移动平台或移动配电平台，移动平台为系统各单元或附加直线、转角单元提供支撑的作用；而移动配电平台则是为该移动平台配备一个配电箱；其电控箱可以根据操作需要撑起或放下。电控箱具备以下功能：
操作面板中英文使用说明：操作要求及注意事项。
220V电源：包含外设电源插座及本站电源开关。
PLC输入/输出状态指示灯：每个指示灯分别对应着PLC各个输入和输出点，显示其输入/输出状态。
手动/自动旋钮：拨到“自动”时由总站进行控制。拨到“手动”时可手动进行本站操作，此时“复位”、“启动”和“停止”按钮才可具有控制作用。
急停旋钮：遇到紧急情况，按下此按钮强制性的将各种设备处于停止工作状态。
220V指示灯和24V指示灯：指示有无正常供电。
安装控制器：通过电路板和排线，将控制器与被控部分连接。
本站PLC/扩展设备选择旋钮：拨到扩展设备时，系统可外接其它品牌的PLC或单片机进行控制。
（2.5）功能强大
整套系统可以最终实现一套从综合控制监控中心、到加工装配自动线、
经检测分拣系统，至最终的物流仓储系统的完整闭环式可循环系统功能。将大型现代化工业现场的技术应用与工程项目完整涵盖。
（2.6）高端配置
机械结构：机械加工零件如钢制、铝制零件均在保证高标准加工装配精度的同时，进行了表面氧化、喷涂等处理方式；滚珠丝杠、直线导轨、轴承等均选用日韩进口品牌。
电气元件：产品电气元件如传感器、气控元件、低压电器等均选用德国、瑞士进口一线品牌产品。
支撑平台：支撑平台配高档PVC脚轮，便于频繁移动；控制箱和实训箱均采用连杆机构与平台连接，该平台撑起后负载可达200KG，结实耐用。（2.7）工业化特征高
整体系统以完全工业化典型制造项目方案为设计根本，并且选用全部工业级别电气件、加工件、标准件等，并配备工业机器人系统多轴运动控制系统等，最大程度的缩短实训设备与工业用设备的差距。
设备无论从元器件选用，到结构件加工精度，工业标准件选用，装配标准，还是配线形式均符合工业级标准。整体设备以完全工业化典型生产制造自动化方案为设计根本，最大程度的缩短实训设备与工业用设备的差距。（2.8）交钥匙工程
实训室建设支持交钥匙成套解决方案，即可配套多媒体教学设备、设备挂图、电气/机械装配工具、清洁器具、操作/培训/维护资料等辅助功能产品，方便用户实训室管理与课程开展。
（2.9）操作安全性
设备具有接地保护、过载保护、短路保护、漏电保护功能、具有误操作保护功能、安全性符合相关的国标标准、所有材质均符合环保标准。所有元器件满足国家CCC认证。
(三)系统组成
(四)整机参数
工作环境：温度-10℃～40℃、相对湿度≤85%、（25℃）海拔≤4000M；
整机容量：≤3KVA
适用电源：三相220VAC(±5%),50H Z (±1)
模块尺寸：750*750(MM)
框架结构：工业铝型材
1)总控单元
功能或工艺过程
本单元包含了柔性系统总站控制和压块机拆装装置，总控单元主站控制器、总控操作面板、控制/监控用计算机、上位机组态、系统总供电/总气源；支持组态控制、按钮组操作、系统状态监控、总供电/供气等功能。
技术参数
控制柜（工业铝合金型材、铝塑板、拉丝铝板腐蚀字体）、Φ22按钮（启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮）、总电开关、电压表（0～450V）、开关电源（DC24V、100W）、电源开关（DC24V）、电压指示灯（DC24V）、设备工作状态指示灯（Φ22MM、三色、常亮型、DC24V、红绿黄三色、桌面安装）、漏电保护开关（30M A，0.1S）、电源（220V,10A）、联想品牌机、超静音气泵（0.8M PA、220V、50H Z、185W）。
控制柜外形尺寸（长*宽*高）：1090*710*1264 MM。
主要实训内容
上位机组态实训；
以太网通讯实训。
系统配套
工件：工件主体/上盖/销钉、托盘；
工件：工件主体/上盖/销钉；分别使用不同颜色。工件组合采用插入式连接；
工件主体：长方体、带上盖槽、带销钉孔，外形尺寸（长*宽*高）：92*68*60MM，颜色：黄色、绿色，材质：ABS、模具加工一次成型。
上盖：为T型结构、带销钉孔，外形尺寸（长*宽*高）92*68*60MM、颜色：蓝色、材质：ABS；模具一次成型。
销钉：圆柱形结构，外形尺寸：直径：Φ19MM、长度：68MM；带定位卡
紧槽。颜色：红色，材质：ABS；模具一次成型
工件载体：托盘，颜色：黑色、外形尺寸：200*138*30、材质：ABS；模具一次成型。
机械工件：
联轴器：CPLCN25-10-10、沟槽式夹持型、L=31MM、D=25MM、D1=10MM、D2=10MM；
角接触球轴承：7001；
角接触球轴承：7004；
深沟球轴承：6001；
固定套式滑动轴承：结构件；
压盖式滑动轴承：结构件；
蜗杆蜗轮减速机构：模数1、单头、右旋、中心距30、传动比40；
牙嵌式电磁离合器：DLY0-1.2、电源24VDC；
主动链轮：节距9.525、齿数24；
从动链轮：节距9.525、齿数18；
链条：06B-1-50、节距9.525；
行星轮系：模数0.8、压力角20°、固定齿圈齿数80、行星轮齿数30；
主动同步带轮：L型、18齿、带轮齿宽14；
从动同步带轮：L型、14齿、带轮齿宽：14；
同步带：L型、宽度12.7；
主动直齿轮：模数2、齿数20、宽度15；
从动直齿轮：模数2、齿数30、宽度15；
主动直齿圆锥齿轮：模数2、齿数38；
从动直齿圆锥齿轮：模数2、齿数38；
平面回转分度间歇机构：六分度；
曲柄连杆机构：往复行程为30MM；
直流减速电机：24DCV、30W、输出转速50RPM。
工具、仪表：工具箱及配套工具；
资料：实训与操作指导书、元器件说明书手册；
光盘：FMS1000示范运行程序、示范组态、安装软件、硬件说明书；
教学挂图：可挂于实训室四周墙壁；
实训指导书。
控制系统
设备主要明细：
2)上料单元
功能或工艺过程
将料槽中的毛坯件抓取，机身扬臂、旋转、行走、并放至下料单元。
动作功能简述
运行后机身扬臂将料槽内工件吸附并抓取，然后机臂垂直上扬至位，并旋转90°后水平行走至下料单元料仓上方，并放下工件后，待返回；
机身水平行走至初始位置，机臂旋转复位，然后机臂垂直下降复位，待命。
技术参数
水平走行行程280MM；
垂直扬臂行程450MM；
手部伸缩行程100MM；
旋转角度180°；
电磁手负载5KG；
重复定位精度±0.5MM。
单元配置
电气配置：步进电机、步进电机驱动器、气控元件、槽型光电开关、光电开关、警灯、电磁吸铁等。
机械配置：行星齿轮系、滚珠转盘、齿轮齿条、同步带轮、线性导轨、蜗轮蜗杆、双作用气缸等。
其它：移动配电平台、平皮带传输机。
主要实训内容
多轴机械臂结构组成；
位置开关应用；
步进电机定位调速；
直流减速电机调速；
电磁吸铁的应用；
双作用气缸与气控回路的应用。
控制系统
设备明细
3) 下料单元
功能或工艺过程
料仓入口接收待装配主体，托盘抵达下料仓出口，料仓中的待装配主体通过直流电机驱动间歇机构带动同步齿型带，使其沿料仓通道间歇性落料到托盘。
动作功能简述
料仓中可连续放入工件，发出信号，启动下料电机执行将工件主体下落动作，通过光电式传感器检测库存是否仓满。
电感式传感器检测到托盘是否到位，启动下料电机继续执行将工件主体下落动作。
光电传感器检测工件下落至托盘时，电动挡停器处于放行状态。 配置报警器，当工作中料仓空仓时进行报警提示。
技术参数
标准工作台面（长*宽）：750*750MM
落料速度24MM/S、间歇时间1S、料筒尺寸94*450*70MM。
单元配置
机械配置：间歇机构、直齿轮组、同步带轮、螺杆锁紧机构、同步带张
紧机构、料仓等。
其它：移动配电平台、平皮带传输机。
主要实训内容
光电开关应用；
电感式传感器应用；
直流减速电机控制；
直齿轮组与同步带轮配合传动。
控制系统
设备主要明细：
Grasshopper 参数化建筑设计应用 摘要：在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成 的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Grasshopper独特的可视化编程建模，适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper 采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所 想要的模型。Grasshopper 其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始 模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具特点、简单易行的参数化设计的软件。 关键词：参数化设计；Grasshopper；模型；变量绪论参数化建模技术在辅助 建筑设计上的应用越来越广泛，参数化设计，对应的英文是Parametric Design 标 准的英语表达是：ParametricDesign is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。 它是一种建筑设计方法该方法的核心思想是，把建筑设计的要素都变成某个 函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得形态各异的建筑设 计方案。通过对Grasshopper 在建筑设计应用中的研究，可以帮助我们更好的理 解参数化设计建筑本身对建筑行业的影响，参数化概念的引入，可以对复杂形体 建筑构造进行精确调节，在保持固有衍生关系的前提下，进行最优化设计；并且 可以引入相应数学算法，使建筑自身在一个严密逻辑下进行自我设计。 一、Grasshopper 参数化设计概述1、目前参数化软件应用现状：参数化设计 工具随时间的发展和参数化设计的广泛应用，由一开始的应用其他领域的软件逐 渐发展到应用为建筑领域专门开发的软件。如动画领域的Maya、3dsmax,虽然是 为动画产业设计的软件，但其中有大量功能经恰当使用也可用来定义物体间的几 何逻辑关系。 UG、TopSolid 拥有明确的几何逻辑、强大的造型控制能力、极为准确的建模 功能以及直接将模型转化为施工图纸的建造服务功能。它们虽属工业化设计软件 却被用于辅助建筑设计。还有一类专门为建筑师开发的软件或插件。如以CATIA 为平台GT 开发的Digital Project、以RHINO 为平台的Grasshopper、Autodesk 公司 开发的Revit、以MicroStation 为平台开发的Generative Component 等。上述软件 可被应用于项目的不同阶段，也有各自不同优势。Revit Architecture 软件经过逐 渐的改进，目前已经具有了非常完善的建筑参数化设计与作图功能，其提供的族(Famliy)模型编写平台能够为建筑师较快掌握，建立特定制图环境所需的参数化模型、详图构件与标准符号。DP 主要应用于整个工程全面设计、生产、管理的较好选择。 2、Grasshopper 编程建模在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Rhinoceros 建模软件拥有强大的造型能力和Grasshopper 独特的可视化编程建模，两者结合比较适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper 采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所 想要的模型。
收稿日期：2008-08-29 作者简介：庄焕伟（1981-），男，广东潮州人，广东技术师范学院工业中心助教。研究方向：机器人控制、电机运动控制。 广东技术师范学院学报 2008年第12期Journal of Guangdong Polytechnic Normal University No ．12，２００8 基于柔性制造系统的创新实训教学 庄焕伟 （广东技术师范学院工业中心，广东广州510665） 摘 要：本文介绍了广东技术师范学院工业实训中心利用柔性制造系统进行实训教学的模式，探讨了通过创 新实训，充分提高和培养学生的各种实际能力。 关键词：实训教学；综合素质；柔性制造系统中图分类号：G 424.31 文献标识码：A 文章编号：1672-402X （2008）12-0088-03 1引言 随着工业自动化技术的迅猛发展，现代自动生产加工系统中的控制和操作技术越来越复杂，往往综合了机械、气动、液压、传感器技术、PLC 及伺服驱动、数控技术、机器人技术、通信技术、柔性制造及计算机集成制造技术等多门学科；在传统的工程学科教学中，通常各门课程单独讲授，每门课程虽然都有相应的实验，但基本上是原理性的验证，一般都是某一特定知识点的实验，而且使用的设备一般是特定的实验平台，与实际工业生产用的设备有着较大的差异，致使学生很少有机会了解各种技术在实际工程中是如何被综合运用的，也致使学生在学习各门课程后，仍不具备有实际的综合工程应用能力，仍不能达到现代企业生产对人才的要求水平。 广东技术师范学院（以下简称学校）工业实训中心成立于2003年，是学校各系师生的实操训练中心和职业素质训导中心，工业中心按学科区域建设为艺术学部、工业工程学部、专业技术考证学部、信息技术学部、中文经管学部以及教育与外语学部等，已建有58个文理科实训室。学生在完成专业理论课程的学习后，再到工业中心参加专业相关项目的实训，通过实训，不仅能使得学生掌握一些专业领域的先进技术，增强学生对工厂、企业、公司等环境的深入了解，并熟悉对对口专业基本设备的操作、维护和保养，同时有利于使学生把所学的知识与工程实践结合起来，培养学生的综合工程应用能力，首先，满足现代化企业对人才的需求，其次，使学生走 上工作岗位后，能快速适应实际生产工作。 在柔性制造系统的实训教学中，我们进行创新的教学实践的尝试，围绕的中心思想是：充分发挥学生的主观能动性，激发学生的创新能力，以科学的方法转换学生的思维方式，系统地提高他们结合工程实际进行综合分析问题和解决问题的能力，使他们养成科学作风和团队协作精神。在柔性制造系统的实训教学上，通过引导学生自行设计训练方案、自行编写加工程序、自行操作加工、自行检验，在较大程度上改变了老师讲授，学生被动接受的传统教学模式，取得了较好的教学效果。 2教学设备的组成和功能 柔性制造系统FMS （Flexible Manufacturing Sys -tem ）是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统；依各种生产要求的不同，柔性制造系统有各种不同的形式。学校工业中心微型自动生产线实训室的柔性制造系统的组成如图1所示。 图1实训设备系统组成
第三章产品级参数化设计 本章所研究的是关于产品级的参数化设计问题，为此，拟订“产品模块化、模块参数化”的技术思路来对小型热风微波耦合干燥设备模块化设计进行研究。 3.1参数化设计概述 传统的CAD设计主要针对零件级别的建模，对产品设计本身缺乏有效的支撑，只有最后的结果，不注重整个设计过程，有输入数据量大，操作难度大，无参数设计功能，不能自动更新现有模型，设计周期长，效率低，工作量重复等缺点。 参数化设计过程中，Revit Building是一中重要思想，它在保证参数化模型约束不变的的条件下，通过修改模型的基本尺寸参数来驱动参数化模型，完成模型更新从而获得新模型的现代化设计方法。模型的设计不是一蹴而就的，往往经过一个复杂的过程，在设计初期，设计人员对产品的认识较浅，不能完全确定设计其边界条件，并不能一次性设计出满足产品要求的所有条件。随着时间的推移，研究的深入，设计人员通过不断的修改模型的尺寸和造型，摸索研究之后，一步一步设计出满足所有条件的产品。由此可知，设计是一个不断修改，不断更新数据并且不断满足模型约束条件的过程，这种精益求精，追求完美的过程促进了CAD系统中参数化设计的产生华和发展。参数化设计大大提高了设计的效率，缩短了设计周期的同时大大减少了设计人员的工作强度和工作压力。 目前，参数化设计已经实际运用并且不断的发展壮大，已经成为现代设计与制造，机械设计系统等方向的研究热点，与之相关的各种CAD软件系统也不断的设计完善自己的参数化设计系统和功能，满足未来设计发展的需要。另外，对于标准化，系列化产品，参数化设计尤为重要，对于此次热风微波耦合干燥系列产品，采用参数化设计技术是非常好的选择。 3.1.1 参数化设计定义 参数化设计是机械CAD系统的一项非常关键技术，从最初的概念设计到详细设计，到最后形成产品，它贯穿产品设计的全过程。参数化设计是将参数化的产品模型用数学中一一对应关系来表示，而不是确定其数值，当某些参数变化时，与之相关的其他参数也将随之改变，达到几何更改控制几何形状的目的。这种快速反应的尺寸驱动，高效的图形修改功能，为产品设计、产品造型、产品更新修改，产品系列化设计等提供了有效的手段。其核心是通过产品约束的表达方式，使用设计好的一组尺寸参数和约束来描述产品模型的几个图形，能够充分满足相同或者相近几何拓扑关系的设计需求，充分体现设计者的设计思想。 根据参数化设计对象不同，可以将参数化设计分成两种：零件级参数化设计和产品级参数化设计。目前，广泛应用于实践的是零件级参数化设计方法，主要是指在单个零部件的内部通过尺寸参数和约束控制零件的参数化模型，当尺寸参数和约束发生变化时，参数化零件模型自动更新。相对于零件级参数化设计，产品级参数化设计是一种更加高级的参数化设计方法，它更加注重零部件之间的相互关联关系，当某一个零件的参数修改后，与该零件相关的其他零部件也将完成同步更新，这种更新包括形状的更新和尺寸的更新。由此可知，产品
——广西钦州丝路花园规划设计研究 摘要： 随着城市化进程在世界范围内的加速发展，沿用了几十年的现代城市网格体系正受到严峻的挑战。本文从广西钦州3.4平方公里的规划为案例，试图站在一个新的角度看待城市发展，提出一个新的城市发展的模型：流体城市。以适应现在乃至未来城市丰富和多样化的需要。 With the fast development of urbanism globally, the modernism grid system being used for decades is losing its luster. Taking an 3.4 sqkm masterplan in Qinzhou as an example, a new concept “Fluid Urbanism” has been developed to cooperation with the complexity of modern life. 关键词：流体，流动性，城市力场，流体城市 Keywords: Fluid Dynamics, Fluidility，Vector Field, Fluid Urbanism XWG Studio 以广西钦州东部3.4平方公里的规划作为设计研究的案例，试图站在一个新的角度看待城市发展，运用计算机编程技术，提出一个新的城市发展的模型（模式）：参数化城市设计——流体城市。 钦州是广西北部湾经济圈的中心城市，有1400年悠久的历史。2008年5月，国务院正式批准设立广西钦州保税港区，这是全国第六个保税港区，也是我国中西部地区唯一的保税港区，为钦州带来了极大的发展机遇。钦州该如何发展？ 规划新的思考 正在修编中的钦州新的城市总体规划（2008-2025）提出了钦州向东，向南发展的思路，但是具体规划方式上仍沿用网格规划的方式。通过道路网格，将城市划分成大小相似的街区，形成一种相当匀质而重复的城市布局。这样的例子在现代都市规划中已经屡见不鲜。生活在这样格局里的人群，如峡道中的水流，在严格划分的容器中，碰撞地流动着，冲击着城市网格的束缚。事实和历史已经充分展示了，随着城市人口的迅猛增长，带来许多问题，如交通拥挤、建筑类型分布不合理、建筑资源利用不充分等。同时，随着八九十年代开始的经济繁荣，带来生活方式的丰富、多样化，工作方式的灵活、弹性化。这些现象与问题激发了人们对城市规划和建筑设计多样性和丰富性的要求。现代主义单一的组织方式开始被质疑，沿用了几十年的现代城市网格体系正受到严峻的挑战。 现代城市的建设，除了被一条条纵横交错的道路划成大小均匀的一块一块，就没有别的形式了吗？ 场地与流体
柔性制造系统的关键技术 柔性制造系统(FMS)系指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造(CIMS)时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。 一、规模 按规模大小FMS可分为如下4类： 1.柔性制造单元(FMC) FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS 向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。 2.柔性制造系统(FMS) 通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造线(FML) 它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS 之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。 4.柔性制造工厂(FMF) FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。 二、柔性制造的关键技术 1.计算机辅助设计 未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形
1模块化机械设计 1.1模块及模块化的概念 模块是一组具有同一功能和结合要素(指联接部位的形状、 尺寸、连接件间的配合或啮合等),但性能、规格或结构不同却能 互换的单元。模块化则是指在对产品进行市场预测、功能分析的基础上划分并设计出一系列通用的功能模块,然后根据用户的 要求,对模块进行选择和组合,以构成不同功能或功能相同但性 能不同、规格不同的产品。 1.2模块化机械设计相关性 模块化设计所依赖的是模块的组合,即结合面,又称为接 口。为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换,模块 应具有可组合性和可互换性两个特征。这两个特征主要体现在 接口上,必须提高模块标准化、通用化、规格化的程度。对于模块化机械设计,可见其关键是怎样划分模块,这里主要通过综合考 虑零部件在功能、几何、物理上存在的相关性来划分模块。 (1)功能相关性零部件之间的功能相关性是指在模块划分 时,将那些为实现同一功能的零部件聚在一起构成模块,这有助 于提高模块的功能独立性。 (2)几何相关性零部件之间的几何相关性是指零部件之间 的空间、几何关系上的物理联接、紧固、尺寸、垂直度、平等度和同轴度等几何关系。 (3)物理相关性零部件之间的物理相关性是指零部件之间 存在着能量流、信息流或物料流的传递物理关系。 1.3模块化机械设计的优点 模块化机械设计在技术上和经济上都具有明显的优点,经 理论分析和实践证明,其优越性主要体现在下述几方面: (1)可使现在机械工业得到振兴,并向高科技产业发展; (2)减轻机械产品设计、制造及装配专业技术人员的劳动强 度; (3)模块化机械产品质量高、成本低,并且妥善解决了多品 种小批量加工所带来的制造方面的问题; (4)有利于企业根据市场变化,采用先进技术改造产品、开 发新产品; (5)缩短机械产品的设计、制造和供货期限,以赢得用户; (6)模块化机械产品互换性强,便于维修。 2模块化机械设计在UG中的实现 2.1总体构思 在用UG进行机械设计时,为了将常用件模块化,首先要把 常用件的三维模型表达出来。对于系列产品,可按照成组技术的 原理进行分类,一组相似的常用件建立一个三维模型,即所谓的 三维模型样板。根据UG参数化设计思想,一个三维模型样板可 认为是一组尺寸不同、结构相似的系列化零部件的基本模型。把
柔性制造系统 一、基本简介 简称,,,，是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成。 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing Syste m)，英文缩写为FMS。 FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。 [编辑本段] 二、主要功能和技术效果 FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。FMS 的工艺范围正在不断扩大，可以包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。80年代中期投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。
采用FMS的主要技术经济效果是:能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用量，缩短生产周期;提高设备的利用率，减少设备数量和厂房面积;减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续“无人化生产”;提高产品质量的一致性。 [编辑本段] 三、发展历史 1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。 同年，美国的怀特?森斯特兰公司建成 Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。 1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由1,2台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。 70年代末期，FMS在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用阶段，其中以由3,5台设备组成的FMS为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。 1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元(包括50个工业机器人)和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。
柔性制造系统简述 1 前言 20世纪60年代以来,随着生活水平的提高,用户对产品的需求向着多样化、新颖化的方向发展,传统的适用于大批量生产的自动线生产方式已不能满足企业的要求,企业必须寻找新的生产技术以适应多品种、中小批量的市场需求。同时,计算机技术的产生和发展,CAD/CAM 、计算机数控、计算机网络等新技术新概念的出现以及自动控制理论、生产管理科学的发展也为新生产技术的产生奠定了技术基础。在这种情况下,柔性制造技术应运而生。柔性制造系统(Flexible Manufacturing System —FMS)的雏形源于美国马尔罗西(MAL —ROSE)公司，该公司在1963 年制造了世界上第1 条加工多种柴油机零件的数控生产线。FMS 的概念是由英国莫林(MOLIN)公司最早正式提出，并在1965 年取得了发明专利。FMS 正式形成后，世界上各工业发达国家争相发展和完善这项新技术，使之在实际应用中取得了明显的经济效益。柔性制造系统作为一种新的制造技术，在零件加工业以及与加工和装配相关的领域都得到了广泛的应用。 2 FMS 的定义和组成 FMS 指在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上, 通过计算机软件科学, 把工厂生产活动中的自动化设备有机地集成起来, 打破设计和制造的界限, 取消图纸、工艺卡片, 使产品设计、生产相互结合而成的, 适用于中、小批量和较多品种生产的高柔性、高效率、高自动化程度的制造系统。下图是典型的FMS 示意图。 从从图中可以看出,FMS 一般由5个功能系统构成： (l)自动加工系统。一般由2台以上的数控机床、加工中心或柔性制造单元(FMC)以及其他的加工设备构成。 (2)自动物流系统。该系统包括运送工件、刀具、冷却润滑液等加工过程中所需“物资”的搬运装置以及装卸工作站。 (3)自动仓库系统。由设置在搬运线始端或末端的自动仓库和设在搬运线内的缓冲站构成,用以存放毛坯、半成品和成品。 (4)自动监视系统。由各种传感器检测和识别整个FMS 及各分系统的运行状态,对系统进行故障诊断和处理,保证系统的正常运行。
第九章 正弦稳态电路的分析 本章重点： 1.阻抗，导纳及的概念 2.正弦电路的分析方法 3.正弦电路功率的计算 4.谐振的概念及谐振的特点 本章难点：如何求电路的参数 主要内容 §9-1阻抗和导纳 1．阻抗 (1)复阻抗：u i Z U U Z Z R jX I I ψψ?==-=∠=+&& 式中22U Z R X I ==+为阻抗的模； Z u i X arctg R ?ψψ=-=为阻抗角(辐角)； R=Re[Z]cos z Z ?=称为电阻； X=Im[Z]=sin z Z ?称电抗。 (2)RLC 串联电路的阻抗： 1 U Z R j L I j c ωω==++ =&& 1 ()()L C Z R j L c R j X X R jX Z ωω?+- = ++=+=∠ 式中L X L ω=称为感抗；1C X c ω=- 称为容抗；1L C X X X L c ωω=+=- 可见，当X.>0，即1L c ωω>时，Z 是感性； 当X<0，即1L c ωω<时，Z 呈容性。 (3)阻抗三角形： 2．导纳 Z ?Z Ｒ Ｘ Z &U &+ — I &U &+ — C L
(1)复导纳：1i u Y I I Y Y G jB Z U U ψψ?===∠-=∠=+&& 式中I Y U = =称为导纳的模；arctan Y B G ψ=称为导纳角； Re[]cos Y G Y Y ψ==称为电导； Im[]sin Y B Y Y ψ==称为电纳。 (2)RLC 并联电路的导纳： 1111 ()I Y j c j c U R j L R L ωωωω==++=+-=&& ()C L Y G j B B G jB Y ψ++=+=∠ 式中1L B L ω=- 称为感纳；C B C ω=称为容纳；1C L B B B c L ωω=+=-；1 G R =。 可见，当0,B >即1c L ωω>时，Y 呈容性；当0,B <即1 ,c L ωω 柔性制造系统的定义 制造是个需求启动的、包括给予信息、改变物性、实现增值的受控造物过程。获取最大的增值一直是制造技术所追求的目标。伴随着物质生活的丰富、市场竞争加剧、客观需求越来越多样化，限制了大量生产方式的发展，迫使制造业不得不朝低成本、高品质、高效率、多品种、中小批量自动化生产方向转变。另一方面，科学技术的迅猛发展推动了自动化程度和制造水平的提高，使制造业的上述转变在技术上成为可能。在需求和技术两者的促使下，出现柔性制造系统，并迅速在制造业中得到了广泛应用。柔性制造系统（Flexible Manufacturing System—FMS）的雏形源于美国马尔罗西（MALROSE）公司，该公司在1963年制造了世界上第一条加工多种柴油机零件的数控生产线。FMS的概念由英国莫林（MOLIM）公司最早正式提出，并在1965年取得了发明专利，1967年推出了名为“Molins System—24”（意为可24小时无人值守自动运行）的柔性制造系统，使FMS正式形成。此后，世界上各工业发达国家争相发展和完善这项新技术，使之在实际应用中取得了明显的经济效益。 柔性制造系统的定义是科技名词定义。中文名称为：柔性制造系统；英文名称为：flexible manufacturing system，缩写为FMS。 柔性制造系统在成组技术的基础上，以多台(种)数控机床或数组柔性制造单元为核心，通过自动化物流系统将其联接，统一由主控计算机和相关软件进行控制和管理，组成多品种变批量和混流方式生产的自动化制造系统，它有统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备，能适应加工对象变换。 柔性制造系统有以下三种类型：柔性制造单元、柔性制造系统和柔性自动生产线。 柔性制造系统是由一台或若干台数控机床设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的加工单元，并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。它是一种能迅速响应市场需求而相应调整生产品种的制造技术。柔性制造系统可以根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件，适合加工形状复杂，加工工序简单，加工工时较长，批量小的零件。它有较大的设备柔性，但人员和加工柔性低。 柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础，配以物料传送装置组成的生产系统，该系统由电子计算机实现自动控制，能在不停机的情况下，满足多品种的加工。柔性制造系统适合加工形状复杂，加工工序多，批量大的零件。其加工和物料传送柔性大，但人员柔性仍然较低。 柔性自动生产线是把多台可以调整的机床(多为专用机床)联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。该生产线可以加工批量较大的不同规格零件。柔性程度低的柔性自动生产线在性能上接近大批量生产用的自动生产线，而柔性程度高的柔性自动生产线，则接近于小批量、多品种生产用的柔性制造系统。 由于FMS是一项工程应用技术，它的内部组成根据使用目的而异，客观上也难有一个统一的模式。直观地看，可以说FMS的基本组成与特征是：1）系统由计算机控制和管理；2）系统采用了NC控制为主的多台加工设备和其他生产设备；3）系统中的加工设备和生产设备通过物料输送装置连接。 FMS有两个主要特点，即柔性和自动化。FMS与传统的单一品种自动生产线，相对而言的，可称之为刚性自动生产线，如由机械式、液压式自动机床或组合机床等构成的自动生产线）的不同之处主要在于它具有柔性。有关专家认为，一个理想的FMS应具备8种柔性：（1）设备柔性指系统中的加工设备具有适应加工对象变化的能力。其衡量指标是当加工对象的类、族、品种变化时，加工设备所需刀、夹、铺具的准备和更换时间；硬、软件的交换与调整时间；加工程序的准备与调校时间等。（2）工艺柔性指系统能以多种方法加工某一族工件的能力。工艺柔性也称加工柔性或混流柔性，其衡量指标是系统不采用成批生产方式 柔性制造的现状及其发展趋势 随着社会的发展与科技水平的提高，传统的制造技术已经不能满足人们日益增长的生活需求，许多人对产品的样式和功能都有了更高层次追求。在计算机技术、微电子技术、机械制造自动化技术与通信技术日趋成熟的今天，柔性制造技术已经在国内外得到了广泛的认可并有着良好的发展趋势。 1.柔性制造的基本概念 柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。柔性制造一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；另一方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰（如机器出现故障）情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的，传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。 柔性可以表述为两个方面，一个方面是指生产能力的柔性反应能力，也就是机器设备的小批量生产能力。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。另一个方面，指的是供应链的敏捷和精准的反应能力。在柔性制造中，供应链系统对单个需求做出生产配送的响应。从传统“以产定销”的“产——供——销——人——财——物”，转变成“以销定产”，生产的指令完全是由消费者独个触发，其价值链展现为“人——财——产——物——销”这种完全定向的具有明确个性特征的活动。在这个过程中不仅对生产的机器提出了重大的挑战，也对传统的供应链提出了革命性的颠覆。 2.柔性制造的特征及优点 柔性制造的特征主要包括：(1) 机器柔性，是指系统的机器设备具有随产品变化而加工不同零件的能力；(2) 工艺柔性，系统能够根据加工对象的变化或原材料的变化而确定相应的工艺流程；(3) 产品柔性，产品更新或完全转向后，系统不仅对老产品的有用特性有继承能力和兼容能力，而且还具有迅速、经济地生产出新产品的能力；(4) 生产能力柔性，当生产量改变时，系统能及时作出反应而经济地运行；(5) 维护柔性，系统能采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行；(6) 扩展柔性，当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大的制造系统。具有这些特征的制造系统必然具有以下优点：（1）设备利用率高。（2）在制品减少80% 左右。（3）生产能力相对别的生产技术来说更为稳定。（4）产品质量高。（5）运行灵活。（6）在生产产品的过程中，机器的应变能力比较强。（7）经济效果显著。柔性制造技术是一种技术复杂、高度自动化的技术，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理 景观参数化设计初探 【摘要】参数化设计作为建筑及城市领域的一股热潮，当前也逐渐在景观设计中得到应用。通过近一个月的查阅资料和动手操作，了解了参数化设计的概念，分析了参数化在建筑设计中参数、规则和软件建平台的应用和景观参数化设计的案例，然后加以实践，在过程中对景观参数化设计面临的问题加以总结，希望通过整理能发现一些景观参数化的设计方向。 【关键词】参数化设计；景观参数；应用进展 在做中庭方案之前，还没有参数化设计的准确概念，建筑领域的热潮已经向景观领域涌来。在近来的一些景观设计中或多或少的出现了参数化设计的影子。参数化设计在一定程度上改变了传统的设计方式和思想观念。本文通过自己练习的一个概念设计来挖掘景观参数化的发展方向。 1参数化设计 1.1参数化设计的定义 参数化设计（parametric design），是一种具有普遍应用价值的计算机辅助设计技术，广泛应用于机械、汽车、轻工业等工业领域；而在建筑科学与工程领域，由于牵涉到社会、文化、技术等众多因素，其应用面临着一定的难度。目前关 于参数化设计的定义中较为全面、深刻的认识为徐卫国所提到的“参变量控制或表明设计结果的某种重要性质，改变参变量的值会 改变设计结果”。他认为设计过程的关键环节分别为：设计要求信息的数据化、设计参数关系的建立、计算机软件参数模型的建立等。概括来讲，参数化设计由寻找参数、设定规则和选择软件平台的3个关键过程所组成。 1.2参数化软件构成 根据包瑞清博士的研究，以参数化设计为代表的计算机辅助设计软件系统包括以下几个方面： （1）潜在使用的模型构建工具：如Rhinoceros 及其与之搭配使用的Grasshopper 与Python Script、Autodesk Revit、CATIA 等。 （2）潜在使用的后期渲染工具：如VUE、面向工业设计的Autodesk Showcase 和Alias Image Studio 等； （3）三维文件转换平台Deep Exploration。 （4）结构分析软件ANASYS Workbench（Static Structural）。 （5）地理信息系统工具：如ESRI Arc GIS、Global Mapper、AXWoman 等（目前景观生态学已开始应用）； （6）遥感影像处理：最具代表性的是ENVI 和ERDAS Imaging。 摘要 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。它是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。 柔性制造系统的发展趋势大致有两个方面。一方面是与计算机辅助设计扣辅助制造系统相结合，利用原有产品系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的具有物料流和信息流的模块化柔性系统。另一方面是实现从产品决策、产品设计、生产到销售的整个生产过程自动化，特别是管理层次自动化的计算机集成制造系统。在这个大系统中，柔性制造系统只是它的一个组成部分。 自动生产线的最大特点是它的综合性和系统性，综合性主要涉及机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。本系统完成一个工件的拆卸、分拣工作，模拟一个生产流水线的生产过程。首先由供料站提供原料，运输站将其送至加工站加工，然后送至装配站进行安装，最后由分拣站进行分拣。设计以送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元作为自动生产线的整体设计，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。所以，本设计综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机 柔性制造系统 摘要：本文旨在介绍柔性制造系统的组成，工作原理，优势以及其面临的困惑，并简单介绍它的发展情况和发展趋势，为以后进一步地学习打下基础。 关键词：柔性制造系统、FMS 引言：随着科学技术的迅速发展，新产品不断涌现，产品的市场寿命日益缩短，更新换代加速，中、小批量生产占有越来越重要的地位。面临这一新的局面，必须大幅度提高制造柔性和生产效率，缩短生产周期，保证产品质量，降低生产成本，以获得更好的效益。柔性制造系统正是这种形势下应运而生的。 一、概述 柔性制造系统（英文全称为Flexible Manufacturing System,简称FMS）是由数控加工设备，物料贮运装置和计算机控制等系统等组成的自动化系统。它包括多个柔性制造单元（FMC），是一种集多种高新技术于一体的现代化制造系统。 二、FMS的一般组成 柔性制造系统是一个很复杂的系统，可概括为下列三部分： 1、加工系统。加工系统的功能是以任意自动化加工各种工件，并能自动地更换工件和刀具通常由若干台对工件进行加工的数控机床和所使用的刀具构成。 2、物流系统。工件、工具流统称为物流，物流系统，即物料贮运系统，是柔性制造系统中一个重要组成部分。 物流系统一般由下列三部分组成： / 输送系统建立各加工设备之间的自动化联系。它与传统的自动生产线 或流水线不同，FMS的工件输送系统可以不按固定节拍，固定顺序运送 工件，甚至是几种工件混杂在一起输送。 贮存系统具有自动存取机能，用以调节加工节拍的差异，使用的是自 动化存储仓库。 操作系统建立加工系统和贮存系统之间的自动化联系。 3、信息系统。包括过程控制和过程监控个系统。过程控制系统进行加工系统及物流系统的自动控制；过程监控系统进行在状态数据自动采集和处理。 三、FMS的工作原理 FMS工作过程：柔性制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和加工信息后，由其信息系统进行数据信息的处理，分配，并按照所给程序对物流系统工程进行控制。 物料库和夹具库根据生产的品种及调度计划信息提供相应品种的毛坏，选出加工所需要的夹具。毛坏的随行夹具由输送系统送出。工业机器人或自动装卸机按照信息系统的指令和工件及夹具的编码信息，自动识别和选择所装卸的工件及夹具，并将其安装在相应机床上。 机床的加工程识别装置根据送来的工件及加工程序编码，选择加工所需的加工程序，并进行检验。全部加工完毕后，由装卸及运输系统送入成品库，同时把加工质量、数量信息送到监视和记录装轩置，随行夹具被送回夹具库。 当需要改变加工产品时，只要改变传输给信息系统的生产计划信息、技术信息和加工程序，整个系统即能迅速、自动地按照新的要求来完成新产品的加工。 中央计算机控制着系统中物料的循环，执行进度安排、调度和传送协调等功能。它不断收集每个工位上的统计数据和其它制造信息，以便让统作出控制决策。 柔性制造系统的应用现状 专业：机械设计制造及其自动化班级：1092班 学号：12 姓名：唐林娜 摘要： 自20世纪五六十年代以来，一些工业发达的国家与地区，在达到了高度工业化水平以后，就开始了从工业社会向信息社会转化的时期。在20世纪70年代末80年代初出现了“柔性制造系统（FMS）。自1967年英国MODLINS公司建成第一条FMS 以来，随着社会对产品多样化、低制造成本及缩短制造周期等需求日益迫切，FMS 的发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通讯技术、机械与控制技术的发展，柔性制造技术日益成熟。随着全球化市场的形成与发展，各类生产企业进行大规模生产变革，具体实践了柔性制造的变革过程。我国目前的制造业对柔性制造的需求趋于逐渐增长的态势，主要源于快速发展的制造业、新产品、新工艺的需要以及大量外资加工业进入的需要，此外，中国劳动力价值的不断提升也驱使企业经营者购买可大量节省劳动力的柔性制造产品，其中以柔性制造单元和柔性制造线的需求居多。为缩小制造业作为现代生产方式的主流方向和共同基础，柔性制造技术支撑企业满足消费者个性化、多样化需求，同时有效地降低生产成本、提高企业经济效益，全面提升制造能力。本文具体以中联重科为例阐析柔性制造系统技术的应用现状。 关键词：柔性制造系统中联重科应用现状 正文： 柔性制造系统(FMS)指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造(CIMS)时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。 一、柔性制造系统的组成 典型的柔性制造系统由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统 模块化设计技术的研究现状 模块化设计[15]的概念在20世纪50年代由欧美一些国家正式提出，随后得到越来越广泛的关注和研究[16,17,18]。模块化设计方法已经在机械（如数控机床、模具、减速箱、工业汽轮机）、电工电子（如微机、通信设备、电动控制仪表）、船舶、建筑、电力、武器装备（如方舱、雷达、航空电子设备）等行业中得到广泛应用[19]，并取得了显著的效益。Huan和Kusiak[20,21]等对模块化产品开发研究现状进行了评述，指出了一些有待深入研究的问题。 1．模块化相关概念的研究 对于模块化设计，目前还没有公认的权威性定义。许多学者根据各自的研究，从不同的角度对其进行了表述。 文献[22][z22]认为，模块化设计综合考虑系统对象，把系统按功能分解成不同用途和性能的模块，并使之接口标准化，选择不同的模块（必要时设计部分专用模块）以迅速组成适应用户不同需求的产品。 文献[23][z23]认为：模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。 文献[24][z24]认为，模块是一组同时具有相同功能和相同结合要素，而具有不同性能或用途甚至不同结构特征，但能互换的单元，模块化设计是基于模块的思想，将一般产品设计任务设计成模块化产品方案的设计方法。它包括两方面内容：一是根据新设计要求进行功能分析，合理创建出一组模块—即模块创建；二是根据设计要求将一组存在的特定模块合理组合成模块化产品方案—即模块综合。 Ulrich[[c25]25]提出模块化与设计中的两个特点紧密相关：1）设计中功能域与物理结构域之间的对应程度影响模块化的程度；2）产品物理结构间相互影响程度的最小化。这两点从设计学角度指出了影响模块化设计的基本因素，首先是在系统分析规划时，采用适当的方法对设计过程中各个部分，尤其是产品的功能域、结构域以及二者之间映射关系的合理分析，是模块化设计技术的关键影响因素。其次，要保证模块的功能、结构的相对独立性，即将模块之间相互影响的因素尽量减小。 Suh[c26]26]从功能－设计参数映射的角度定义模块化设计：模块化设计是一种分析结果的产生，这种结果以产品、过程和系统的形式表现，并满足预定的需求，其方法是选择适当的设计参数（DPs）完成从功能需求域（FRsspace）到设计参数域（DPs space）的映射，即，[FR]＝[A]?[DP]，[A]是设计矩阵。 Pahl和Beitz[27][c27]认为模块化设计是完成从功能需求域到模块功能域的映射，然后在考虑模块性能（如尺寸、重量等）基础上完成从模块功能域到模块结构域的映射，并将模块功能域的功能分为基本功能BF、附加功能AF、适应性功能AdF、专用功能CF、用户定制功能SF五类，相应地将模块结构定义为基本模块BM、附加模块AM、适应性模块AdM、专用模块第一章绪论6CM、用户定制模块SM。 文献[28]针对液压机结构尺寸无明显分级特性，而产品构成链具有固定结构形式的特点提出广义模块化设计的概念，通过模块模板的构造对液压机实施模块化设计。 2001年5月在美国密歇根大学召开的CIRP第一届柔性、可重构制造国际会议[29]以可重构制造系统[30,31]为主题，可重构制造的一项重要内容就是可重构机床（Reconfigurable Machine tools）的研究和开发。可重构机床[32,33]也是一种模块化机床，在设计时要求充分考虑机床使用中的可重构性，包括产品功能、结构和布局的重组，以及当机床与其它设备如物流系统集成而形成的生产线的重组。 还有一些关于模块化设计概念的定义和研究，这里不再列举。就上述提法来看，基本上都体现了模块化设计的特征和要点柔性制造系统的定义
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