智能数控机床与编程 思考题及答案 第8章

第8章思考题1.什么是柔性制造系统？按照规模，柔性制造系统分为几级？参考答案：柔性制造系统是以多台（种）数控机床为核心，通过自动化物流系统将其连接，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。典型的FMS由数控加工设备、物料储运系统和信息控制系统组成。柔性制造系统按照规模大小分成四级：第一级：柔性制造模块（FMM）由单台数控机床配以工件自动装卸装置组成，不具备工件、刀具的供应管理功能，没有生产调度功能。第二级：柔性制造单元（FMC）通常包括2～3个FMM，它们之间由工件自动输送设备进行连接。FMC由计算机控制，可自动完成工件与刀具运输、测量、过程监控等功能，能完成整套工艺操作，具有一定的生产调度能力。第三级：柔性生产线（FML）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。其加工设备为通用数控机床或专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。第四级：柔性制造系统（FMS）将FMC进行扩展，增加必要的加工中心台数，配备完善的物料和刀具运送管理系统，通过一整套计算机控制系统管理全部生产计划进度，并对物料搬运和机床群的加工过程实现综合控制，具有良好的生产调度、实时控制能力。2.FMC的构成分为几类？参考答案：FMC的构成可分为两大类。1）加工中心与APC组合式。这类FMC区别于单台加工中心的特征是配置了托盘交换系统（APC），APC有5个或5个以上的托盘。FMC具有自动检测、切削状态监视和工件与刀具自动更换功能。这类FMC在24小时连续加工中使用效率很高。2）数控机床与工业机器人组合式。这类FMC主要特征是用工业机器人作为工件装卸系统。3.简述柔性制造的物流系统组成。参考答案：参考答案：物流系统是柔性制造的重要分系统，承担物料（毛坯、半成品、成品及工具等）的存储、输送和分配，其组成主要包括三个方面：原材料、半成品、成品所构成的工件流；刀具、夹具所构成的工具流；托盘、辅助材料、备件等所构成的配套流。4.柔性制造系统中，刀具交换是如何实现的？参考答案：由于柔性制造系统加工的工件种类繁多，加工工艺及工序的集成度很高，不仅需要的刀具种类和数量很多，而且这些刀具频繁地在系统中各机床之间、机床和刀库之间进行交换。在FMS的刀具装卸站、中央刀库及各加工机床之间进行的远距离的刀具交换，必须有刀具运载工具的支持。刀具运载工具常见的有换刀机器人（机械手）和刀具输送小车。按运行轨道的不同，刀具运载工具可分为有轨和无轨两种，实际应用中多采用有轨刀具运载工具。有轨运载工具又分为地面轨道和高架轨道两类，高架轨道的空间利用率高，结构紧凑，一般采用双列直线式导轨，平行于加工中心和中央刀库布置，便于换刀机器人在加工中心和中央刀库之间进行移动。刀具装卸站是一种专用的刀具排架，结构多为框架式。5.简述柔性制造的信息系统构成。参考答案：为了使柔性制造中的各种设备与物料系统自动协调地工作，并能迅速响应系统内、外部的变化，及时调整系统的运行状态，关键是要准确规划信息流，使各个子系统之间的信息有效、合理地流动。柔性制造的信息系统包括5个层级，分别为：计划层、管理层、单元层、控制层和执行层。计划层属于工厂级，包括产品设计、工艺设计、生产计划和库存管理等任务；管理层属于车间或系统管理级，包括作业计划、工具管理、在制品及毛坯管理和工艺系统分析等任务；单元层属于柔性制造系统控制级，担负分布式数控、输送单元与加工单元的协调、工况和机床数据采集等任务；控制层属于设备控制级，包括机床数控、机器人控制、运输和仓库控制等任务；执行层也称“设备级层”，通过伺服系统执行控制指令，或通过传感器采集数据和监控工况等。6.柔性制造系统的监控内容主要有哪些？参考答案：柔性制造过程的监控内容主要涉及：刀具磨损和破损的监视；工件在机床工作空间的位置测量；工件质量的控制；各组成部分功能检验及故障诊断。7.柔性制造的机器人工作单元有哪些布局？参考答案：柔性制造中的工业机器人需要一些配套的硬件，例如传送机构托盘、夹具、机床、工作站或装配站、检验站