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02211自动化制造系统考点复习整理 02211自动化制造系统考点复习整理 第一章 概论 二、考核要求 1.识记： l 有关自动化的基本概念： 指设计一种控制设备来取代人力操作机械的动作，以达到各种机械自动、半自动运行的目的，是机械化得高级阶段 l 机械制造自动化系统各组成部分的基本功能： 加工系统 即能完成工件的切削加工、排屑、清洗和测量的自动化设备与装置 工件支撑系统 即能完成工件输送、搬运以及存储功能的工件供给装置 刀具支撑系统 即包括刀具的装配、输送、交换和存储装置以及刀具的预调和管理系统 控制与管理系统 即对制造过程的监控、检测、协调与管理 l 按设备分类的各种机械制造自动化系统的特点和适用范围： 1) 刚性半自动化单机 特点：是一种除上下料外可以自动地完成单个工艺过程加工循环的机床 适用范围：适用于产品品种变化范围和生产批量都较大的制造系统缺点是调整工作量大，加工质量较差，工人的劳动强度也大 2) 刚性自动化单机 特点：在刚性半自动化单机的基础上增加自动上下料装置而形成的自动化机床实现的也是单个工艺过程的全部加工循环。

适用范围：这种机床往往需要定制或改装，常用于品种变化很小，但生产批量特别大的场合投资少、见效快，但通用性差 3) 刚性自动线（刚性自动化生产线） 特点：是用工件输送系统将各种刚性自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统 适用范围： 在刚性自动线上，被加工零件以一定的生产节拍，顺序通过各个工作位置，自动完成零件预定的全部加工过程和部分检测过程具有很高的自动化程度，具有统一的控制系统和严格的生产节奏 4) 刚性综合自动化系统 特点：刚性自动线只能完成单个零件的所有相同工序（如切削加工工序），对于其它自动化制造内容如热处理、锻压、焊接、装配、检验、喷漆甚至包装却不可能全部包括在内包括上述内容的复杂大系统称为刚性综合自动化系统 适用范围：它常用于产品比较单一，但工序内容多，加工批量特别大的零部件的自动化制造其结构复杂，投资强度大，建线周期长，更换产品困难，但生产效率极高，加工质量稳定，工人劳动强度低 5) 数控机床 特点：数控机床用来完成零件一个工序的自动化循环加工按照事先编好的程序，自动控制机床各部分的运动，而且还能控制选刀、换刀、测量、润滑、冷却等工作。

适用范围：适用于加工精度较高，且重复性好的场合 6) 加工中心 特点：加工中心（MC）是在一般数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂但用途更广、效率更高的数控机床由于具有刀库和自动换刀装置，就可以在一台机床上完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工 适用范围：加工中心机床具有工序集中、可以有效缩短调整时间和搬运时间、减少在制品库存、加工质量高等优点 7) 柔性制造单元 特点：柔性制造单元（FMC）是一种由1～3台计算机数控机床或加工中心所组成，单元中配备有某种形式的托盘交换装置或工业机器人，由单元计算机进行程序编制及分配、负荷平衡和作业计划控制的小型化柔性制造系统 适用范围：柔性制造单元常用于品种变化不是很大、生产批量中等的生产规模中优点是：占地面积较小，系统结构不很复杂，成本较低，投资较小，可靠性较高，使用及维护均较简单 8) 柔性制造系统 组成：两台以上的数控加工设备、一个自动化的物料及刀具储运系统、若干台辅助设备（如清洗机、测量机、排屑装置、冷却润滑装置等）和一个由多级计算机组成的控制和管理系统。

内部包括两类不同性质的运动，一类是系统的信息流，一类是系统的物料流，物料流受信息流的控制 适用范围：一般情况下，柔性制造系统适用于品种变化不大，批量在200～2500件的中等批量生产 2.领会： l 机械制造系统的不同特性： 1) 制造系统的结构方面 制造系统是制造过程所涉及的硬件（包括人员、设备、物料流、各种辅助装置等）及相关软件（包括制造理论、制造技术和制造信息等）组成的一个统一整体 2) 制造系统的功能方面 制造系统是一个将制造资源（原材料、能源、劳动力等）转变为成品或半成品的输入输出系统 3) 制造系统的过程方面 制造系统是制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺编制、制造实施、检验出厂、产品销售等多个环节的制造全过程 l 机械制造系统中“三流”的概念： 1) 物料流 机械加工系统输入的是原材料或坯料或半成品以及相应的刀具、量具、夹具、润滑油、切削液等辅助物料，经过输送、装夹、加工检验等过程，最后输出半成品或产品及切屑整个加工过程（含加工准备阶段）是物料输入和输出的动态过程，这种物料在机械加工系统中的运动被称为物料流。

2) 信息流 在机械加工系统中，必须集成各个方面的信息，以保证机械加工过程的正常进行这些信息主要包括加工任务、加工工序、加工方法、刀具状态、工件要求、质量指标、切削参数等等这些信息又可分为静态信息（如工件尺寸要求、公差大小等）和动态信息（如刀具磨损程度、机床故障状态等），所有这些信息构成了机械加工过程的信息系统这个系统不断地与机械加工过程的各种状态进行信息交换，从而有效地控制机械加工过程，以保证机械加工的效率和产品质量这种信息在机械加工系统中的作用过程称为信息流 3) 能量流 机械加工系统是一个动态系统，运动过程中的所有运动，特别是物料的运动，均需要能量来维持来自机械加工系统外部的能量（一般是电能），多数转变为机械能一部分机械能用以维持系统中的各种运动，另一部分通过传递、损耗而达到机械加工的切削区域，转变为分离金属的动能和势能这种在机械加工过程中的能量运动称为能量流 l 制造技术的信息化对自动化发展的作用： 制造技术的信息化带动了自动化的发展，改变了传统制造自动化的概念，使得产品生命周期明显缩短、产品品种日益增多、产品成本结构发生变化、产品交货期不断缩短。

第二章 自动化控制方法与技术 二、考核要求 1.识记： l 自动控制的构成、基本要求、方式 构成：包括实现自动控制功能的装置及其控制对象，通常由指令存储装置、指令控制装置、执行机构、传递及转换装置等部分构成 基本要求：应能保证各执行机构的使用性能、加工质量、生产效率及工作可靠性 1) 应保证各执行机构的动作或整个加工过程能够自动进行 2) 为便于调试和维护，各单机应具有相对独立的自动控制装置，同时还应便于和总控制系统相匹配 3) 柔性加工设备的自动控制系统要和加工品种的变化相适应 4) 自动控制系统应力求简单可靠 5) 能够适应工作环境的变化，具有一定的抗干扰能力 6) 应设置反映各执行机构工作状态的信号及报警装置 7) 装调试、维护修理方便 8) 控制装置及管线布置要安全合理，整齐美观 9) 自动控制方式要与工厂的技术水平、管理水平、经济效益及工厂近期生产发展趋势相适应 方式： 1) 开环控制方式 系统的输出量对系统的控制作用没有影响的控制方式指令的程序和特征是预先设计好的，不因被控制对象实际执行指令的情况而改变。

此种控制方式比较简单，在机械加工设备中广为使用 2) 闭环控制方式 系统的输出信号对系统的控制作用具有直接影响的控制方式利用反馈装置将输出和输入两端相连，并利用反馈装置来减少系统误差此种系统控制精度高，但比较复杂 3) 分散控制方式 又称行程控制或继动控制，指令存储和控制装置按一定程序分散布置，当前一机构完成了预定的动作以后，发出完成信号，并利用这一信号引发下一机构动作，如此继续下去，直到完成预定的全部动作优点是实现自动循环的方法简单，电气元件通用性强分散控制系统本身具有一定的互锁性，但当顺序动作较多时，自动循环的时间会增加，这对提高生产效率不利 4) 集中控制方式 具有一个中央指令存储和指令控制装置，并按时间顺序连续或间隔地发出各种控制指令的控制系统优点：所有指令存储和控制装置都集中在一起，控制链又短又简单，这样，控制系统就比较简单，调整也比较方便停止指令由执行部件移动到一定位置时压下限位开关而发出避免某一部件发生故障，其他部件继续运动与之发生碰撞或干涉 5) 程序控制方式 按照预定的程序来控制各执行机构使之自动进行工作循环的系统又分为：固定程序控制系统（系统的程序是固定不变的，适合大批量的生产的专用设备）、可变程序控制系统（程序在一定范围内改变，以适合加工品种的变化，适用于多品种轮番生产） 6) 数字控制方式 采用数控装置，以二进制码形式编制加工程序，控制各工作不见得动作顺序、速度、位移量及各种辅助功能的控制系统，简称“数控”。

适用于加工零件的表面形状复杂、品种经常改变的单件或小批量生产 7) 计算机控制方式 用电子计算机作为控制装置，实现自动控制的系统，计算机控制能达到一般电子装置所不能达到的控制效果，实现各种优化控制计算机不仅能够控制一台设备、一条生产线，还能控制一个车间、一个工厂 l 机械、液压、气动、电气和计算机控制的基本概念： 机械传动控制：一般传递的动力和信号都是机械连接的，所以在高速时，可以实现准确的传递与信号处理，并且还可以重复两个动作控制元件同时又是驱动元件 液压控制：利用液体工作介质的压力势能实现能量的传递及控制的作为动力传递，因压力较高，所以用小的执行机构可以输出较大的力，并且使用压力控制阀可以很容易地改变它的输出力 气动控制：以压缩空气为工作介质进行能量和信号传递的工程技术，是实现各种生产和自动控制的重要手段之一优点：具有经济、安全、可靠、便于操作等特点，改善劳动条件、提高劳动生产率和产品质量 电气控制：通过执行预定的控制程序，使生产设备实现规定的动作和目标，以达到正确和安全的自动工作的目的 计算机控制： 1) 普通数控机床的控制：采用专用计算机，以数码的形式编制加工程序，控制机床各运动部件的动作顺序、速度、位移量及各种辅助功能。

2) 加工中心的控制：多采用小型计算机控制，能够实现同族零件的自动加工，变换品种方便 3) 计算机数控：在数控装置中引入一台小型通用计算机，具有适应性强、工艺过程控制系统和管理信息系统能密切配合、操作方便等优点 4) 计算机群控： 间接式群控系统：用数字通信传输线路将数控系统和群控计算机直接连接起来，取代了纸带输入机，数控装置硬件线路的功能没有被计算机软件取代 直接式群控系统：由计算机代替硬件数控装置的部分或全部功能，几台乃至几十台数控机床或其他数控设备接受从远处中心计算机的遥控指令，通过传输线以联机、实时、分时的方式送到机床控制器实现对机床的控制 5) 适应控制：系统本身能够随着环境条件和结构不可预计的变化，自行调整或修改系统变量，这种本身具有适应能力的控制系统，称为适应控制系统 2.领会： l 各种自动化控制方式的优缺点及比较（见上） l 典型控制技术中步进电动机和交流伺服电动机的控制原理与工作特点 1) 步进电动机：将电脉冲信号转换成相应的。