第一章
制造是人类按照市场需求，运用主管掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观事物和工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。
制造系统是为了达到预定的制造目的而构造的物理或组织系统。
二、自动化制造系统的分类。
自动化制造系统可分为刚性自动化设备及系统和柔性自动化设备及系统两大类。 凌家滩刚性自动化设备及系统：
1 刚性半自动化单机 2 刚性自动化单机 3 刚性自动线
4 刚性综合自动化系统
柔性自动化设备及系统：
1 数控机床NC 2 加工中心MC 3混合成组制造单元 4分布式数控系统DNC 5柔性制造单元FMC 6柔性制造线FML
7柔性制造系统FMS 8计算机集成制造系统CIMS
三、分别说明各种类型自动化制造系统的组成工作原理和应用特点。
1刚性半自动化单机：
工作原理：采用的是机械或电液的复合控制，一般采用多刀多面加工。
应用特点：投资少、见效快，适用于产品品种变化范围和生产规模都较大的场合。主要缺点是调整工作量大，加工质量差，工人的劳动强度也大。
2刚性自动化单机：
工作原理：在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上下料装置而形成的自动化机床。
应用特点：投资少、见效快，但通用性差。
3刚性自动线
工作原理：用工件输送系统将各种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。
应用特点：具有很高的自动化程度具有统一的制造系统和严格的生产节奏。生产率高、生产周期短，改善了劳动条件，便于管理；缺点是投资大，系统调整周期长更换产品不方便。
4刚性综合自动化系统
工作原理：除了完成工件的所有切削加工工序外，还能进行热处理、锻压、焊接、装配、检验、涂装以及包装等工序。
应用特点：适用于产品比较单一，但工序内容比较多，加工批量特别大的零部件加工。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NC
工作原理：采用通用数字计算机代替硬联接电路，实现软件数控。
应用特点；系统可靠性高，操作性能好，自适应控制好，适用于零件复杂程度不高，品种多变，批量中等的生产场合。
6.加工中心MC
工作原理：在一般的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。
应用特点：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.混合成组制造单元
工作原理：采用成组技术原理布置加工设备，包括成组单机、成组单元和成组流水线。在成组制造单元中，数控设备和普通加工设备并存，各自发挥其最大作用。
8.分布式数控系统DNC
工作原理：采用一台计算及控制若干台CNC机床。
应用特点：结构简单、灵活性大、可靠性高、投资小。
9.性制造单元FMC
工作原理：有1~3台计算机数控机床或加工中心组成，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和分配、负荷平衡和作业计划控制。
应用特点：占地面积小，系统结构简单，成本较低，投资较小，可靠性较高。
10.柔性制造线FML
工作原理：像刚性自动线一样，具有一定的生产节拍工件沿一定的方向顺序传送。
应用特点：具有刚性自动线的绝大部分优点，当批量不大时，生产成本比刚性自动线低得多，当品种改变时，系统所需的调整时间又比刚性自动线少得多，但建立系统的总费用却比刚性自动线要多得多。
11.柔性制造系统FMS
工作原理：一般由四部分组成：两台以上的数控加工装置、一个自动化的物料和刀具储运系统、若干台辅助设备和一个由多级计算机组成的控制和管理系统。
田间持水量
应用特点：优点：系统自动化程度高、加工质量好、工序集中、易于和管理信息系统、技术信息系统及质量信息系统结合形成更高级的自动化制造系统。缺点：系统投资大，投资回收周期长，系统结构复杂，对操作人员要求较高，结构复杂使得系统的可靠性较差。
12.计算机集成制造系统CIMS
工作原理：强调的主要是信息集成，而不是制造过程物流的自动化。
应用特点：系统十分庞大，包括的内容很多，要在一个企业完全实现难度很大，但可以采用部分集成的方式，逐步实现整个企业的信息及功能集成。
第二章
一、试述自动化制造系统的常见类型及其性能比较。
1、刚性自动线:生产率高,但柔性较差,当被加工对象发生变化时,需要停机、停线并对机床
、卡具、刀具等工装设备进行调整或更换，如果被加工件的形状、尺寸或精度变化很大，则需要对生产线进行重新设计和制造。
2、分布式数字控制DNC：系统检测，数据管理，系统监视。
3、柔性制造单元：单元内的机床在工艺能力上通常是相互补充的，可混流加工不同的零件，具有单元层和设备层两级计算机控制，对外具有接口，可组成柔性制造系统。
4、柔性制造系统FMS：柔性高，适应多品种中小批量生产；系统内的机床在工艺能力上是相互补充和/或相互补充的；可混流加工不同的零件；系统局部调整或维修不中断整个系统的运动；多层计算机控制，可以和上层计算机联网；可进行第三班无人干预生产。
社会主义初级阶段的主要矛盾5、柔性制造线FML：FML同时具有刚性自动线和FMS的某些特征，在柔性上接近FMS，在生产率上接近刚性自动线。
6、柔性装配线FAL：取料机器人有各种不同的夹爪，它可以自动的将零件从盒子中取出，并摆在一个托盘中。盛有零件的托盘由传送带自动送往装配机器人或装配站。
二、利用Groover 产品寿命周期模型分析刚性自动线、柔性制造系统和综合自动化系统的原理。
Groover产品寿命周期模型：
式中： —— 生产某种产品所需总时间；
B —— 批数；
Q —— 批量；
T1 —— 单件工时；
T2 —— 每批产品所需生产准备时间（包括原材料订货时间，制定生产计划时间，工艺装备调整时间 …）；
T3 —— 每种产品所需设计及生产准备时间（产品设计，工艺设计，工艺装备设计与制造…）。
上式两边除以 BQ ，得到：
式中 TLC —— 生产每件产品所需平均时间。
式（1-2）即为 Groover 产品寿命周期模型。
TLC 是一个综合指标，减小 TLC 常被作为生产活动追求的目标
刚性自动化：着眼降低T1（单件工时）
柔性自动化：着眼降低 T1 和T2（部分）嘉善团
综合自动化：同时减小 T1、T2 、T3，特别是 T2 和 T3 ，因而在多品种、中小批量生产中具有重要意义
三、以FMS为例说明自动化制造系统的构成（设备、物流、控制系统）。
FMS组成：“柔性”是指生产组织形式和自动化制造设备对加工任务(工件)的适应性。FMS是在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化,其基本组成部分有: 自动化加工设备, 间戊二烯
工件储运系统, 刀具储运系统, 多层计算机控制系统等。
1) 自动化加工设备 组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中心、车削中心等，也可能是柔性制造单元。这些加工设备都是计算机控制的，加工零件的改变一般只需要改变数控程序，因而具有很高的柔性。自动化加工设备是自动化制造系统最基本，也是最重要的设备。
2) 工件储运系统 工件储运系统由工件库、工件运输设备和更换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘(工件)缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运输小车、机器人或机械手等。，工件更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装置等。
3) 刀具储运系统 刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和交换机构等组成。
刀具库有中央刀库和机床刀库。刀具输送装置有不同形式的运输小车、机器人或机械手。刀具交换装置通常是指机床上的换刀机构，如换刀机械手。
4) 多层计算机控制系统 FMS的控制系统采用计算机多层控制，通常是三层控制，即单元层、工作站层和设备层。
除了上述4个基本组成部分以外，FMS还可以加以扩展：①自动清洗工作站；②自动去毛刺设备；③自动测量设备；④集中切屑运输系统；⑤集中冷却润滑系统等。
四、根据图3-2说明FMS的工作原理。
颐和园20061、计算机控制系统对输入的生产计划信息和技术信息进行处理、分配，并按程序对储运系统进行控制。
2、料库和夹具库根据产品的品种和调度计划、信息，供应相应的毛坯和夹具，并由系统输送配合。
3机器人或自动化装卸机按控制系统的指令和编码信息，自动识别和选择工件及夹具，并安装到相应的机床上。
4、机床根据工件和加工程序的编码，选择加工程序、刀具和工艺参数进行加工。
5、加工完毕，按控制信息转换工序和检验，并由储运系统将工件送到成品库，讲夹具送到夹具库。
6、计算机控制系统的监视记录装置随时采集加工质量和数量信息。
7、当改变加工产品时，只要改变生产计划信息、技术信息和加工程序，FMS就能自动调整并完成产品加工。
五、根据制造系统实例图说明其工作过程。
六、FMS的机床配置形式及系统特征（生产柔性、生产率、系统可靠性及投资强度比）比较。
FMS的机床配置形式有：互替式（并联）、互补式（串联）、混合式（并串联三种。
互替式：生产柔性低、生产率低、系统可靠性高、投资强度比高；
互补式：生产柔性中、生产率高、系统可靠性低、投资强度比低；
混合式：生产柔性高、生产率中、系统可靠性中、投资强度比中；
第三章
1.MAS常用的加工设备种类有哪些？柔性设备是否一定比刚性设备好？为什么？
答:常用设备：组合机床 、数控机床、加工中心
当环境条件变化时，如产品品种改变、技术条件改变、零件制造工艺改变等，柔性系统不需要多大的调整，不需花费多长时间就可以适应这种变化，仍然低成本高效率地生产出新的产品；但当产品种类不需要变化且生产批量很大时，刚性设备的成本更低。
2.MAS设备选择的一般要求。
答：1)质量 包括：①制造的产品满足用户期望值的程度；②设备使用者对设备功能的基本要求。
2)生产率(时间) 根据自动化制造系统的设计产量、利润、市场等因素可以规定其生产率，在满足质量约束的方案集内，出满足生产率约束的方案集。
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