智能數(shù)控機(jī)床與編程 思考題及答案 第8章

第8章思考題1.什么是柔性制造系統(tǒng)？按照規(guī)模，柔性制造系統(tǒng)分為幾級(jí)？參考答案：柔性制造系統(tǒng)是以多臺(tái)（種）數(shù)控機(jī)床為核心，通過(guò)自動(dòng)化物流系統(tǒng)將其連接，統(tǒng)一由主控計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件進(jìn)行控制和管理，組成多品種變批量和混流方式生產(chǎn)的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。典型的FMS由數(shù)控加工設(shè)備、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和信息控制系統(tǒng)組成。柔性制造系統(tǒng)按照規(guī)模大小分成四級(jí)：第一級(jí)：柔性制造模塊（FMM）由單臺(tái)數(shù)控機(jī)床配以工件自動(dòng)裝卸裝置組成，不具備工件、刀具的供應(yīng)管理功能，沒(méi)有生產(chǎn)調(diào)度功能。第二級(jí)：柔性制造單元（FMC）通常包括2～3個(gè)FMM，它們之間由工件自動(dòng)輸送設(shè)備進(jìn)行連接。FMC由計(jì)算機(jī)控制，可自動(dòng)完成工件與刀具運(yùn)輸、測(cè)量、過(guò)程監(jiān)控等功能，能完成整套工藝操作，具有一定的生產(chǎn)調(diào)度能力。第三級(jí)：柔性生產(chǎn)線（FML）是處于單一或少品種大批量非柔性自動(dòng)線與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備為通用數(shù)控機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床，對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。第四級(jí)：柔性制造系統(tǒng)（FMS）將FMC進(jìn)行擴(kuò)展，增加必要的加工中心臺(tái)數(shù)，配備完善的物料和刀具運(yùn)送管理系統(tǒng)，通過(guò)一整套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)管理全部生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)度，并對(duì)物料搬運(yùn)和機(jī)床群的加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)綜合控制，具有良好的生產(chǎn)調(diào)度、實(shí)時(shí)控制能力。2.FMC的構(gòu)成分為幾類？參考答案：FMC的構(gòu)成可分為兩大類。1）加工中心與APC組合式。這類FMC區(qū)別于單臺(tái)加工中心的特征是配置了托盤交換系統(tǒng)（APC），APC有5個(gè)或5個(gè)以上的托盤。FMC具有自動(dòng)檢測(cè)、切削狀態(tài)監(jiān)視和工件與刀具自動(dòng)更換功能。這類FMC在24小時(shí)連續(xù)加工中使用效率很高。2）數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人組合式。這類FMC主要特征是用工業(yè)機(jī)器人作為工件裝卸系統(tǒng)。3.簡(jiǎn)述柔性制造的物流系統(tǒng)組成。參考答案：參考答案：物流系統(tǒng)是柔性制造的重要分系統(tǒng)，承擔(dān)物料（毛坯、半成品、成品及工具等）的存儲(chǔ)、輸送和分配，其組成主要包括三個(gè)方面：原材料、半成品、成品所構(gòu)成的工件流；刀具、夾具所構(gòu)成的工具流；托盤、輔助材料、備件等所構(gòu)成的配套流。4.柔性制造系統(tǒng)中，刀具交換是如何實(shí)現(xiàn)的？參考答案：由于柔性制造系統(tǒng)加工的工件種類繁多，加工工藝及工序的集成度很高，不僅需要的刀具種類和數(shù)量很多，而且這些刀具頻繁地在系統(tǒng)中各機(jī)床之間、機(jī)床和刀庫(kù)之間進(jìn)行交換。在FMS的刀具裝卸站、中央刀庫(kù)及各加工機(jī)床之間進(jìn)行的遠(yuǎn)距離的刀具交換，必須有刀具運(yùn)載工具的支持。刀具運(yùn)載工具常見的有換刀機(jī)器人（機(jī)械手）和刀具輸送小車。按運(yùn)行軌道的不同，刀具運(yùn)載工具可分為有軌和無(wú)軌兩種，實(shí)際應(yīng)用中多采用有軌刀具運(yùn)載工具。有軌運(yùn)載工具又分為地面軌道和高架軌道兩類，高架軌道的空間利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊，一般采用雙列直線式導(dǎo)軌，平行于加工中心和中央刀庫(kù)布置，便于換刀機(jī)器人在加工中心和中央刀庫(kù)之間進(jìn)行移動(dòng)。刀具裝卸站是一種專用的刀具排架，結(jié)構(gòu)多為框架式。5.簡(jiǎn)述柔性制造的信息系統(tǒng)構(gòu)成。參考答案：為了使柔性制造中的各種設(shè)備與物料系統(tǒng)自動(dòng)協(xié)調(diào)地工作，并能迅速響應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)、外部的變化，及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確規(guī)劃信息流，使各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息有效、合理地流動(dòng)。柔性制造的信息系統(tǒng)包括5個(gè)層級(jí)，分別為：計(jì)劃層、管理層、單元層、控制層和執(zhí)行層。計(jì)劃層屬于工廠級(jí)，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和庫(kù)存管理等任務(wù)；管理層屬于車間或系統(tǒng)管理級(jí)，包括作業(yè)計(jì)劃、工具管理、在制品及毛坯管理和工藝系統(tǒng)分析等任務(wù)；單元層屬于柔性制造系統(tǒng)控制級(jí)，擔(dān)負(fù)分布式數(shù)控、輸送單元與加工單元的協(xié)調(diào)、工況和機(jī)床數(shù)據(jù)采集等任務(wù)；控制層屬于設(shè)備控制級(jí)，包括機(jī)床數(shù)控、機(jī)器人控制、運(yùn)輸和倉(cāng)庫(kù)控制等任務(wù)；執(zhí)行層也稱“設(shè)備級(jí)層”，通過(guò)伺服系統(tǒng)執(zhí)行控制指令，或通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)和監(jiān)控工況等。6.柔性制造系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容主要有哪些？參考答案：柔性制造過(guò)程的監(jiān)控內(nèi)容主要涉及：刀具磨損和破損的監(jiān)視；工件在機(jī)床工作空間的位置測(cè)量；工件質(zhì)量的控制；各組成部分功能檢驗(yàn)及故障診斷。7.柔性制造的機(jī)器人工作單元有哪些布局？參考答案：柔性制造中的工業(yè)機(jī)器人需要一些配套的硬件，例如傳送機(jī)構(gòu)托盤、夾具、機(jī)床、工作站或裝配站、檢驗(yàn)站