哈工大制造系统自动化技术期末考试绝佳复习资料.doc

第一章
1.1.1 制造（P1）
概念（2’）：
制造：一般是指将原材料转变为产品的过程。
机械制造：将材料或毛坯加工成零件部件或产品的过程。
机械：由零部件组成的，可实现运动、能量、信息传递或转换的，具有某种功能的机器、设备或仪器。
机器：是以通过某种方式实现能量传递和转换为主的技术系统。
设备：是以通过某种方式实现物料传递和转换为主的技术系统。
仪器：是以通过某种方式实现信息传递和转换为主的技术系统。

1.1.4制造系统自动化定义与概念（P4）（6’）

1.2机械制造系统自动化发展过程、现状及趋势（P5）
概念（2’）：
CNC：计算机数字控制，在硬件数控基础上发展起来的，在计算机硬件支持下，由软件实现数控的部分或全部功能。
DNC：是用一台或多台计算机对多台数控机床实施综合数字控制。
FMS：柔性制造系统，由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工组成，能适应加工对象变换的机械制造自动化系统。
CIMS：计算机集成制造系统，企业各个生产环节是一个整体，整个制造过程实质上是一个信息采集、传递、加工处理的过程。

第二章
2.1 机械制造自动化系统建立的步骤（P17）（6’）
自动化系统建立的步骤一般是按生命周期来划分。
生命周期：是指一个产品或系统从提出建立或改造开始到系统脱离运行或被新的系统所代替的终止时间。
寿命是指系统或产品从投入使用到报废不再使用的时间区间。
四个阶段：建立期、实现期、运行期、终止期

2.6 自动化系统的可靠性分析
1、串联模型（5’或并）
组成系统的所有单元中任一单元的故障就会导致整个系统故障的系统称串联系统，其逻辑框图如图所示。

式中 ps (t)——系统的可靠度；
pi (t)——第i个单元的可靠度。

例1：由4个单元串联组成的系统，单元的可靠度分别为：pA=0.9 、pB =0.8 、 pC=0.7、pD=0.6，求系统的可靠度 pS。
解： pS=0.9×0.8×0.7×0.6=0.3024

若系统各单元的失效时间服从指数分布,则系统的可靠度为：

2、并联模型（5’或串）
组成系统的所有单元都故障时，系统才故障的系统叫并联系统，其逻辑框图如图所示。

例2：由4个单元并联组成的系统，单元的可靠度分别为：pA=0.9 、pB =0.8 、 pC=0.7、pD=0.6，求系统的可靠度 pS。
解：

3、n中取r模型 (r/n) （4’）
组成系统的n个单元中，不故障的单元数不少于r (r为介于1和n之间的某个数)系统就不会故障，这样的系统称为r/n系统。

式中 n——系统的单元数；
r——系统正常工作所必须的最少单元数。
例3：有三个可靠度均为0.9的单元组成的系统，试比较纯并联及3中取2系统的可靠度。
解：

例4：某大型客机有4个发动机，每个发动机的可靠度均为0.9，此客机需要两个以上发动机正常工作才能正常工作，求此客机发动机系统正常工作的可靠度。
解：

第三章
3.1.1 控制系统的基本组成（4’）

3.2.3 液压与气动执行装置（5’）（P63或P68）

第四章
1. 输料槽设计 （P101）
滚动式输料槽设计。需确定料槽的宽度、侧壁高度和倾斜角度。

问：有一个圆柱形工件，材料为45号钢，长度，直径为，两端倒角尺寸为，拟采用输料槽靠自重滚送方式。试选择输料槽材料，并确定料槽宽度。若工件直径变为，是否还能靠自重滚送？

2.物料的定向、定位、定量以及标识与跟踪的作用及方法是什么？（P90）
①使杂乱无序的物料变为有序的确定姿态和方向的过程
自动定向方法基本上有两种：即剔除法和矫正法。
剔除法：工件在自动输送过程中，若它在输送时的位置和姿态与所需的定向姿态不符合，就被剔除器剔出到料斗中，重新进行取料定向。
矫正法：工件在自动输送过程中，依靠外界条件使不符合定向要求的件料改变姿态和位置,从而达到需要的定向姿态目的。
②物料的定位是指物料在加工工位或运送工位保持和占有正确的位置
③定量：在物料的传输过程中，有时还有必要对物料进行定量。散料一般以重量、容（体）积等加以定量；件料往往采用计数的方式定量。
④物料的自动识别是指在没有人工干预下，对物料流动过程中某一关键特性的确定。
物料信息可以通过声、光、磁、电子等多种介质获取。将每一处所获取的信息经过计算机网络系统传输，并进行统一处理。从而实现在整个生产过程中对物料的信息跟踪。
3. 卷料和棒料上料装置各分几种型式，各为什么原理？

4. 举例说明自动导引小车如何实现自动导向。（P112）
自动导引小车（AGV）:在自动化制造系统中使用的AGV大多数是磁感应式AGV。下图是一种能同时运送两个工件的AGV，它由运输小车、地下电缆和控制器三部分组成。 

导向原理:小车底部装有弓形天线3，跨设于以感应线4为中心且与感应线垂直的平面内。感应线通以交变电流，产生交变磁场。当天线3偏离感应线任何一侧时，天线的两对称线圈中感应电压有差值，误差信号经过放大，驱动左、右电动机2;左、右电动机有转速差，经驱动轮1使小车转向，使感应线重新位于天线中心，直至误差信号为零。

5. 简述工业机械手的主要设计要求。（P121）
①手部的设计要求
（1）手部应有足够的夹紧力
（2）夹持范围要与工件相适应
（3）夹持精度要高
（4）夹持动作要快速、灵活
（5）结构应简单紧凑、刚性好、自重轻、易磨损处应便于更换，在腕部或臂部上安装要方便，更换要迅速。
②腕部的设计要求
（1）腕部自由度的选取
（2）腕部的动作要灵活、自重要轻
（3）腕部运动位置要淮确
③臂部的设计要求
（1）臀部应承载能力大、刚性好、自重轻
（2）臂部运动速度要高、惯性要小
（3）臂部动作要灵活
（4）位置精度要高
6. 物料传输机器人的末端执行器有哪几种主要类型，分别是什么原理，各有什么特点？（P124）
末端执行器是工业机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工件和物料进行操作的机构，它具有模仿人手动作的功能，所以也称为机器人的“手部”，它安装于机器人手臂的前端。一般按结构大致可分为以下几类：
（1）夹钳式取料手；
（2）吸附式取料手；
（3）专用操作器及转换器；
（4）仿生多指灵巧手。

7. 举例说明机器人在输料自动化中的应用。（P117）

8. 自动化仓库由哪几大部分组成？其中自动化仓库的机械设备包括哪些装置和设备？（P145）
自动化仓库由三大类设施组成：土建设施、机械设施和电气设施。
自动化仓库的机械设备一般包括存储机械、搬运机械、输送机械、货架、托盘或货箱等设备。

第五章
1. 简述检测监控子系统在制造自动化系统中的作用与功能。（P156）
※ 确保系统按设定的操作顺序运行
※ 确保系统生产出符合质量要求的产品
※ 防止因系统异常或过程失误引起事故
※ 监测、分析系统运行状态的趋势
※ 故障诊断与分析
获取信息、提高精度、保证产品质量、保证安全高效运行，眼、耳、鼻和其它感觉器官

2. 试说明检测监控基本单元的组成及各部分的主要作用。（P159）

3. 传感器的输入输出特性包括哪些?各自含义及在传感器设计或使用中如何考虑这些特性?（P165）

4. 画图说明应变式测力传感器的工作原理。（P168）

5. 举例说明物料传送线上如何实现简单零件的形状识别。（P169）

6. 简要说明加工误差检测与补偿系统的基本组成和工作原理。（P174）

7. 对于自动检测，你还能举出哪些自动生产线上的应用实例？

第六章
1. 装配、装配工艺过程、装配工艺规程、装配自动化的概念是如何定义的？（P191）
装配: 按技术要求将零件进行组合、连接成部件、复合件或成品的过程。
装配工艺过程： 装配的方法、路线及内容的安排。包括装配、调整、检测和试验。
装配工艺规程：将装配工艺过程按一定格式以文件的形式固定下来的过程。
装配自动化：用某种控制方法和手段，按预先规定的程序自动地进行装配，而无需人直接干预的过程。

2. 自动化装配系统分为哪两种类型？（P192）
* 刚性自动装配 装配对象不可变换，产品规格不可调整
* 柔性自动装配 装配对象可变换，产品规格在一定范围内可调整

3. 自动化装配对零部件的结构工艺性、装配工具、传输机构提出那些要求？（P192）
1）零件几何形状尽量规则，结构要便于自动传输、自动上料和定向识别
2）零件结构要便于夹持，刚度要满足夹持力的要求，受力后的变形应在弹性范围内，而且变形量不应给装配带来困难。
3）零件结构设计时应考虑避免采用在自动上料时相互镶嵌等不易顺利分开的结构
4）设计者应考虑零件装配的初始连接时易于导入，如设计倒角、锥面等。
5）应尽量采用便于装配的联接方式，而且尽可能的减少零件数量
6）零件设计尽量做到标准化、通用化和系列化，这样可以减少装配工装的种类
7）设计时应尽量考虑统一的装配方向，减少翻转装配次数

4. 掌握轴套装配系统电气控制线路图原理。（P201）

5. 电磁振动送料装置，当物体不腾空时，保证爬升的条件是什么？（即当滑道以加速度为斜上方运动和以加速度为斜下方运动时，对加速度提出何种要求？）（P197）

当物体不腾空[见图(d) (e)]时，保证工件爬升而不下滑的条件为:
（1）当滑道带动工件以加速度向斜上方移动时

（2）当滑道带动工件以加速度向斜下方移动时

6. 207球轴承的自动装配要经过哪几个过程？并作简要说明。（P202）

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