柔性制造系统控制技术章 (2)

概述第一章先进制造技术的特点：先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性、动态性。

1、先进制造技术分为三个技术群：主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。

2、主体技术：面向制造的设计技术群（1）产品、工艺设计、 3 （2）快速成形技术（3）并行工程制造工艺技术群：（1）材料生产工艺（2）加工工艺（3）连接与装配（4）测试和检测（5）环保技术（6）维修技术（7）其他支撑技术：（1）信息技术（2）标准和框架（3）机床和工具技术（4）传感器和控制技术4、先进制造技术研究的四大领域：（1）现代设计技术（2）先进制造工艺技术（3）制造自动化技术（4）系统管理技术4、美国的先进制造技术发展概况P10美国先进制造技术发展概况：美国政府在20 世纪90 年代初提出了一系列制造业的振兴计划，其中包括“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。

先进制造技术计划美国的发展目标：1、为美国人创造更过高技术、高工资的就业机会，促进美国经济增长。

不断提高能源效益，减少污染，创造更加清洁的环境。

、2．3、使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力，保持美国的竞争地位。

4、使教育系统对每位学生进行更有挑战性的教育。

5、鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量作为核心目标三个重点领域的研究：1、成为下一代的“智能”制造系统2、为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成的工具3、基础设施建设第二章柔性制造系统（FMS）技术1、柔性制造系统（FMS）的特点：（1）主要特点：柔性和自动化（2）设备利用率高，占地面积小（3）减少直接劳动工人数（4）产品质量高而稳定（5）减少在制品库存量（6）投资高、风险大，开发周期长，管理水平要求高2、FMS与传统的单一品种自动生产线（即刚性自动生产线，其物流设备和加工工艺是相对固定的，只能加工一个零件，或加工几个相互类似的零件）缺点：改变加工产品的品种，刚性自动线做较大改动，投资和时间方面耗资大，难以男足市场要求。

自动化柔性制造系统的研究及方案设计方法摘要制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。

制造是把原材料变成有用物品的过程,它包括品设计、材料选择、加工生产、质量保证、管理和营销等一系列有内在联系的运作和活动。

在《中国制造2025》“战略任务和重点”一节中,明确提出“加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展把智能制造作为两化深度融合的主攻方;着力发展智能装备和智能产品,推进生产过程智能化;培育新型生产方式,全面提升企业发、生产、管理和服务的智能化水平”。

柔性制造单元恰恰是智能制造系统中直接参与生产的单元，柔性制造单元的好坏直接决定了生产制造环节能否顺利运行。

柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，简称FMC）是在制造单元的基础上发展起来、具有柔性制造系统部分特点的一种单元。

通常由多台带有受PLC控制的自动夹具、自动冷却、自动门等装置的加工设备同时具有与其配合自动更换零件的装置，具有适应加工多品种产品的灵活性和柔性，可以作为FMS(柔性制造系统)中的基本单元，也可将其视为一个规模最小的FMS(柔性制系统)，是FMS(柔性制造系统)向廉价化及小型化方向发展的一种产物。

通常，FMC有托盘交换式和工业机器人搬运式两种不同的组成形式。

柔性制造系统主要由以下三部分组成：多工位的数控加工系统、自动化的物料储运系统和计算机控制的信息系统。

工厂中常见的自动化柔性制造系统。

桁架机械手是一种建立在直角X，Y，Z三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备，如图3-所示，桁架机械手结构的柔性制造单元。

关节机器人直接搬运的FMC。

由l～4台车削中心或其他数控机床，以及固定安装的回转式机器人和工件存储台等组成，各设备都布置在机器人周围或两侧。

工件在加工过程中的搬运都由机器人自动实现。

此类FMC的优点是设有托板及其自动交换系统，设备费用低，适用于大批量生产，可有效节约人工成本。

常州信息职业技术学院学生毕业设计（毕业论文）毕业设计（论文）开题报告柔性制造技术的现状及发展趋势目录第一章前言 (1)1.1柔性制造技术的基本概念 (1)1.1.1 柔性 (1)1.2 柔性制造技术 (2)第二章柔性制造所采用的关键技术 (3)2.1 计算机辅助设计 (3)2.2 模糊控制技术 (3)2.3 人工智能、专家系统及智能传感器技术 (3)2.4 人工神经网络技术 (4)第三章柔性制造技术的使用现状 (4)3.1柔性制造技术在板材加工中的应用 (5)3.2 柔性制造技术在航空工业中的应用 (6)第四章柔性制造技术的发展概况 (7)4.1 FMC、FMS的发展概况 (7)4.2 FMS、FMC的发展前途 (7)4.2.1 FMS的发展前途 (7)4.2.2 FMC的发展概况 (8)4.3 GT的发展概况 (8)第五章柔性制造技术的发展趋势 (9)第六章柔性制造技术的应用 (10)6.1 FMS的应用 (10)6.2 GT的应用 (10)第七章结论 (11)答谢辞 (12)参考文献： (12)柔性制造技术的现状及发展趋势摘要：柔性制造系统因其独特的“柔性”和“自动化”特征，在现代制造业中获得了广泛的应用。

柔性制造系统的实施是一个复杂的系统工程，本文结合工程实践从应用的层面对某些技术问题作简要讨论。

机械制造业历来是应用科学技术的主要领域，是应用最新科技推动社会、经济发展的主导产业。

随着现代科学技术的飞速发展，以及市场需求的个性化与多样化，机械制造业发生了极为深刻和广泛的变化，已不是传统意义上的机械制造业。

其发展特点与趋势主要体现为绿色制造、计算机集成制造、柔性制造、虚拟制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和网络制造等方面。

关键词：柔性制造技术；应用；发展趋势Abstract：The flexible manufacturing system is widely used in modern manufacturing industry because of its inimitable features of flexible and automation. It is a complex system engineering to implement flexible manufacturing system，the paper discussed some techniques combinied with project practice from application hierarchy.Mechanical manufacturing industry is always the main field of applying science and technology，it’ the dominant industry to push society and economy developing. Alongwiththe continuous development to fmodern science and technology and the individualization and diversification of the market requirements，mechanic manufacturing has been not the one in it’s traditional meanings and its developing features and trends a mainly externalized asgreenmanufacturing，computer integratedmanufacturing，flexible manufacturing，virtu manufacturing，intelligent manufacturing，concurrent engineering，agile manufacturing and network manufacturing.Key words：flexible manufacturing system；machinery application；development第一章前言随着社会的进步和生活水平的提高，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，传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量，更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。

第一章绪论简答题答案，没有工艺题的1 什么是数控机床答：简单地说，就是采用了数控技术（指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机床机械设备进行控制的一门技术）的机床；即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的道具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。

2 数控机床由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？答：（1）程序介质：用于记载机床加工零件的全部信息。

（2）数控装置：控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接受程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接受的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标的伺服系统。

（3）伺服系统：是数控系统的执行元件，它的基本功能是接受数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行元件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。

（4）机床主体（主机）：包括机床的主运动、进给运动部件。

执行部件和基础部件。

3 数控机床按运动轨迹的特点可分为几类？它们特点是什么？答：（1）点位控制数控机床：要求保证点与点之间的准确定位（它只能控制行程的终点坐标，对于两点之间的运动轨迹不作严格要求；对于此类控制的钻孔加工机床，在刀具运动过程中，不进行切削加工）。

（2）直线控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标，还要保证在两点之间机床的刀具走的是一条直线，而且在走直线的过程中往往要进行切削。

（3）轮廓控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标值，还要保证两点之间的轨迹要按一定的曲线进行；即这种系统必须能够对两个或两个以上坐标方向的同时运动进行严格的连续控制。

4 什么是开环、闭环、半闭环伺服系统数控机床？它们之间有什么区别？答：(1)开环：这类机床没有来自位置传感器的反馈信号。

数控系统将零件程序处理后，输出数字指令后给伺服系统，驱动机床运动；其结构简单、较为经济、维护方便，但是速度及精度低，适于精度要求不高的中小型机床，多用于对旧机床的数控化改造。

柔性制造生产线课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解柔性制造生产线的概念、特点及其在工业生产中的应用。

2. 学生能掌握柔性制造系统中关键设备的工作原理及相互协同关系。

3. 学生能了解我国柔性制造产业的发展现状及趋势。

技能目标：1. 学生能运用所学的理论知识，分析并解决柔性制造生产线中的实际问题。

2. 学生能通过小组合作，设计简单的柔性制造生产线方案，提高实践操作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习柔性制造生产线，培养对先进制造技术的兴趣和热情，增强创新意识。

2. 学生能认识到柔性制造技术在提高生产效率、降低成本方面的重要性，树立正确的产业观念。

3. 学生在学习过程中，培养团队协作精神，提高沟通与交流能力。

本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。

在教学过程中，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

通过小组合作、讨论交流等形式，培养学生的团队协作精神和沟通能力，使学生在掌握专业知识的同时，形成正确的价值观和产业观念。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 柔性制造生产线基础知识：- 柔性制造生产线的定义、分类及特点。

- 柔性制造系统的组成及其工作原理。

- 柔性制造技术在国内外工业领域的应用案例。

参考教材相关章节：第一章 柔性制造系统概述2. 柔性制造生产线关键技术与设备：- 机器人、自动化仓库、AGV等关键设备的工作原理及选型。

- 柔性制造执行系统的控制策略与优化方法。

- 信息集成技术在柔性制造生产线中的应用。

参考教材相关章节：第二章至第四章 关键技术与设备、控制策略与优化、信息集成技术3. 柔性制造生产线设计与应用：- 柔性制造生产线的设计原则与方法。

- 柔性制造生产线的布局设计与案例分析。

- 柔性制造生产线在实际生产中的应用及发展趋势。

参考教材相关章节：第五章 柔性制造生产线设计与应用教学内容安排与进度：第一周：柔性制造生产线基础知识学习。

第一章思考题1.柔性制造系统与刚性自动线有何不同及相同之处刚性自动线特点：设备和加工工艺固定,不灵活,只能加工一个零件, 或几个相互类似的零件,即具有刚性。

柔性制造系统：设备和加工工艺不固定,灵活,能加工多个零件, 或几个相互类似的零件,具有柔性。

2.举例说明FMS的基本组成、主要功能、适用范围基本组成：加工系统、物料储运系统、计算机控制系统主要功能：1. 自动进行某一零件族零件的生产(数控机床承担自动制造任务)；2. 自动运输、储存、交换物料（毛坯、工件、刀具等）；3. 自动监视、自动补偿、自诊断等(刀具磨损、破损的监测等）；4.作业计划与调度功能。

适用范围：1.产品类型2. 零件类型据统计,约70%的FMS用于箱体类的非回转体加工, 30%左右的FMS用于回转体的加工.3. 材料类型FMS所加工的材料范围很广,但大多是加工铸铁件,其次是刚件和铝件。

4. 零件的品种与批量FMS适用于多品种,中小批量零件的生产FMS在各种加工方式中所处的地位3. FMM、FMC、FTL、FMS 各自有何特点？它们相互关系如何？下面两个图示属于FMM、FMC、FTL、FMS 中的哪一类？FMM特点:能独立运行, 能承担由多种零件组成的混流作业计划, 但不具备工件、刀具的供应管理功能，没有生产调度功能。

FMC特点：由工件自动输送设备连接的2~3个FMM组成，能独立工作，具有一定的生产调度能力。

FTL特点：是工艺设备按照所采用的工艺操作顺序布置时的FMC ,适用于少品种、大批量生产。

FMS特点：在FMC基础上增加必要的加工中心台数，配备完善的物料和刀具储运系统, 通过计算机控制系统管理全部生产，具有实时控制能力。

连杆加工柔性自动线柔性制造系统附加重点：FMC与FMS的区别？1、制造设备（单台多台）2、制造功能（某一种制造功能多种制造功能）3、制造规模（自动化制造孤岛与上位计算机联网并交换信息）2.制造自动化系统：一定范围的加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备、高素质的人构成的有机整体3.FMS的一般定义:1) 是一个计算机控制的生产系统;2) 系统采用半独立的数控机床;3) 这些机床通过物料输送系统联成一体.4. 目前FMS发展主要趋势：小型柔性制造单元成为热门高效率柔性制造线发展较快柔性系统向多功能方向发展系统集成是制造业发展所需5.FMS的分类(一)按FMS承担的制造任务分类：柔性加工系统柔性装配系统柔性检测系统(二)按机床与物料输送系统的组合方式分类，柔性零件加工系统分三类：柔性制造模块（FMM）柔性制造单元（FMC）（柔性自动线(FTL)）柔性制造系统（FMS）(三)按物料输送路线的布置方式分类，FMS分三类：1、直线型FMS2、环路型FMS3、机器人型FMS6.FTL与刚性自动线类似处：加工过程有一定的生产节拍，工件沿一定的方向顺序输送不同处：FML多采用多轴主轴箱式加工中心,当工件变换时,各机床主轴箱可自动进行相应的更换.同时调入相应的数控程序,即有“柔性”.7. 据统计,约70%的FMS用于箱体类的非回转体加工, 30%左右的FMS用于回转体的加工. 原因：箱体类零件平面、孔可同时加工；箱体类零件容易装载和输送；箱体类零件容易获得所需的加工精度；箱体类零件加工采用FMS容易收益第二章思考题1.FMS中的机床特征具有高的柔性综合加工能力强，生产效率高结构布局便于工件自动交换有大容量刀库或辅助刀库高性能容易控制具有自保护装置和能力具有必要的辅助设备2.互替机床与互补机床各自有何特点？互替机床：纳入系统的机床可互相代替* 柔性高* 工艺范围宽* 并连环节，可靠性高* 机床技术利用率低* 生产率低* 价格高互补机床：纳入系统的机床是互相补充的，各自完成某些特定的工序，各机床之间不能互相取代，工件在一定程度上必须按顺序经过工位* 机床技术利用率高* 生产率提高* 价格较低* 柔性较低* 工艺范围较窄* 串联环节，可靠性低3.加工中心的哪些功能对FMS的设计和运行有重要影响？为什么？（1）刀具存储与自动换刀刀库容量（关系到混流加工零件种类多少）存储刀具的最大直径、长度、重量（关系到可加工工件的规格）换刀可靠性（影响系统可靠性）换刀速度（直接影响生产效率）（2）工件自动交换（3）工件找正、刀具监测(接触传感器作用)4.车削中心的概念及其结构特点和工艺特点？车削中心：是一种高精度、高效率的自动化机床，它的主体是数控车床，同时兼备车削和铣削等加工能力，具有自动交换刀具和工件的功能，能对多种工件实施柔性自动加工车削中心的主要结构特点（1）主传动系统* 主传动系统与数控机床基本相同，采用直流或交流主轴电机——带传动和主轴箱内的变速齿轮——主轴旋转* 增加主轴的数控轴（C轴）的坐标功能,实现车削/铣削状态转换（2）刀架及自动换刀装置* 回转刀架：在数控车床回转刀架基础上，使工具旋转。

第一章思考题？1.柔性制造系统与刚性自动线有何不同及相同之处.2.举例说明FMS的基本组成、主要功能、适用范围。

3.FMM、FMC、FTL、FMS 各自有何特点？它们相互关系如何？下面两个图示属于FMM、FMC、FTL、FMS 中的哪一类？第二章思考题?1. FMS中的机床有那些特征？2. 互替机床与互补机床各自有何特点？3. 加工中心的哪些功能对FMS的设计和运行有重要影响？为什么？4. 车削中心的概念及其结构特点和工艺特点？5. 熟悉教材P71“加工轿车铝车轮的车削中心”。

第三章思考题1.FMS对刀具有何要求及其对策?2.简述刀具管理系统的任务及运作过程.3.熟悉刀具管理系统的设备组成.4.掌握主要刀具识别与刀具预调方法。

5.刀具监控方法有那些?6.试举例说明你学习过的哪些技术可应用于FMS刀具管理系统？第四章思考题？1.机器人与机械手有何不同?2.机器人由几个子系统构成?3.工业机器人分类方法有哪些?4.举例说明工业机器人在物料搬运中的应用.5.举例说明工业机器人在加工制造中的应用.6. 工业机器人的选用要点( 教材).第五章思考题1.自动化仓库的主要功能是什么?2.有几种自动化仓库? 试介绍固定式自动化仓库的结构.3.自动化物料传送设备有哪些?各自有什么特点?4.AGV常用的制导方式有哪些?简述其原理.5.FMS选用AGV时应考虑的主要指标有哪些？6.试介绍一个采用了自动化仓库和AGV的FMS.课堂测试题7.FMS的自动化仓库的主要功能是什么?主要类型有哪些？8.自动化物料传送设备有哪些?各自有什么特点?9.列举AGV常用的制导方式，任以其中3种说明其原理。

10.FMS选用AGV时应考虑的主要指标有哪些？11.7. 某企业目前运行的FMS需扩充立体化仓库，已知该12.系统采用5台加工中心和2台车削中心，每天24小时运13.行，所加工工件平均加工时间为6分钟/托盘，每天工14.件加工准备时间约8小时，用于存储工件的待用托盘15.数为300个，系统目前中央刀库可以满足所有刀具的16.存储要求，试估算该系统立体化仓库的存储数量和出入库频率。

自动化生产线实训北京科技大学智慧树知到答案2024年第一章测试1.CDIO-OODA工程化教学方法包括以下哪些环节？（）A:实施（I） B:设计（D） C:构思（C） D:运行（O）答案:ABCD2.本课程主要培养学生的哪些思维？（）A:局部性思维 B:工程化思维 C:系统化思维 D:创新性思维答案:BCD3.以下哪些实训项目名称与模拟的实际工业过程相匹配？（）A:纸张张力控制系统模拟带钢张力控制 B:带钢热连轧液压活套智能控制系统（虚仿实验）模拟热连轧精轧区带钢厚度控制 C:数字电解槽在线监测系统模拟铝电解槽阳极导杆分布电流、槽电压等参量的监测 D:多容水箱控制系统模拟锅炉汽包液位、管道压力和流量控制答案:ACD4.建筑物环境、用电参数检测及能耗控制系统实训项目涉及以下哪些参量的检测与控制？（）A:空调电量 B:照明电量 C:环境舒适度 D:二氧化碳等空气质量参数答案:ABCD5.本课程提出的CDIO-OODA工程化教学方法中的OODA代表（）。

A:决策（D） B:确认（O） C:执行（A） D:观察（O）答案:ABCD第二章测试1.铝电解生产工艺参数包括基础工艺参数和工艺操作参数两类，以下属于基础工艺参数的包括（）。

A:电流效率 B:系列电流 C:氧化铝 D:槽电压答案:ABD2.铝电解单导杆检测模块优化方案设计的优化方向包括（）。

A:功能 B:体积 C:成本 D:功耗 E:可靠性 F:性能答案:ABCDEF3.通常情况下，铝电解槽的槽电压由阳极电压降和（）四部分组成。

A:阴极电压降 B:极间电压降 C:槽外母线电压降 D:电解质电压降答案:ABC4.铝电解生产工艺中，要求铝电解电化学反应的温度范围是1100 ~1250°C。

（）A:错 B:对答案:A5.氧化铝浓度是指氧化铝在电解质中的质量分数，在现代电解槽上，控制氧化铝浓度至关重要，一般依据槽电阻-氧化铝浓度曲线，中国铝电解行业一般将氧化铝浓度控制在1.5%~3%。