哈工大制造系统自动化技术考试范围

第一章绪论1.机械制造、机械、系统、自动化、机械制造系统自动化的定义是什么？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。系统：是由相互联系、相互依赖、相互制约和相互作用的若干组成部分结合的，具有某种特定功能的有机整体。自动化：是针对应用对象用某种控制方法和手段，通过执行机构来实现其动作，使其按预先规定的程序自动地进行操作，而无需人直接干预的过程。机械制造系统自动化：是机械系统用某种控制方法和手段，通过执行机构来实现其功能，使其按预先规定的程序自动地进行操作，而无需人直接干预的过程。2.系统有哪几个共同特性？1.目的性2.集合性3.相关性4.层次性5.环境适应性3.机械制造系统的基本要素？被控制对象执行元器件检测元器件调节控制装置4.机械制造自动化发展分为哪四个阶段，各有什么特征？第一阶段：刚性自动化单元、机械控制方式20世纪40-50年代初，以大量大批生产为主的刚性自动化系统和刚性自动化单机，其特点是高生产率刚性结构，产品固定生产节拍固定，难以实现生产产品的改变。第二阶段：数控技术、单机数控20世纪50-60年代中期，适用于多品种、中小批量生产的数控（NC）和计算机数控（CNC）技术。其特点是具有较好的柔性和加工质量，应用编程技术即可实现生产产品的改变。第三阶段：柔性自动化20世纪60-80年代中期，适用多品种、中小批量生产的柔性制造技术。包括柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）和柔性加工线（FML）。其特点是高的柔性、质量和效率。第四阶段：计算机集成制造、智能集成自动化20世纪80年代至今，仍然面对多品种、中小批量生产。其技术为计算机集成制造系统（CIMS）、计算机集成制造（CIM）、智能制造、并行工程、敏捷制造、虚拟制造、快速原型制造、网络制造、全球制造和绿色制造等。其特点是具有更为广泛的适应性和更大的柔性，并且技术更具综合性，学科更加交叉，涉及的领域更为广泛。5.自动化的发展取决于哪几个因素？(1)客观的需求是自动化发展的前提(2)基础理论研究是自动化发展的基础(3)科学技术的发展是自动化发展的保证6.当前制造自动化发展的主要趋势有哪几“化”？（1）制造敏捷化（2）制造网络化（3）制造虚拟化（4）制造智能化（5）制造全球化（6）制造绿色化7.自动化制造系统可分为哪八个子系统？1）毛坯制备自动化子系统2）热处理过程自动化子系统3）储运过程自动化子系统4）机械加工自动化子系统5）装配过程自动化子系统6）辅助过程自动化子系统7）质量控制自动化子系统8）系统控制自动化子系统第二章机械制造自动化系统的建立1.何谓系统的生命周期？包含哪四个阶段？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。四个阶段：建立期、实现期、运行期、终止期2.结合实例按阶段叙述系统建立过程。否否否否否终止任务的提出评价是否可行需求分析系统分析可行性论证评价是否可行系统设计（初步设计）评价是否通过系统设计（详细设计）评价是否通过系统实施验收是否合格系统运动系统更新、改造或报废建立期实现期运行期终止期修改终止系统建立程序框图否否否否否终止任务的提出评价是否可行需求分析系统分析可行性论证评价是否可行系统设计（初步设计）评价是否通过系统设计（详细设计）评价是否通过系统实施验收是否合格系统运动系统更新、改造或报废建立期实现期运行期终止期修改终止系统建立程序框图3.系统分析和系统设计的基本原则是什么？系统分析：（1）内部条件与外部条件相符合（2）当前与长远利益相结合（3）整体效益和局部效益相结合（4）定量分析与定性分析相结合系统设计：（1）系统整体最优原则（2）大概率事件原则（3）反复斟酌，慎重对待需求原则（4）目标函数准确性原则（5）充分掌握信息的原则（6）继承和理解吸收的原则（7）最大效益的原则（8）尽量简化的原则（9）尽可能定量的原则（10）动态设计的原则（11）综合应用多学科的知识和技术的原则（12）具有法制观念原则4.模型的概念是什么？建模有哪几种方法？建模的原则和注意要点是什么？模型是对客观实体系统的特征要素、有关信息和变化规律的一种抽象表达。它反映了系统某些本质属性，描述了实体系统各要素之间的相互关系和系统与环境之间的相互作用。建模方法：①机理建模法：一般特殊推理演绎法②实验建模法：特殊一般逻辑归纳法③综合建模法：有机结合建模原则：简明性；正确性可靠性；实用性注意要点：目的要明确；方法要恰当；结果要验证5.自动化系统计算机仿真的基本内容和三个步骤？建立系统的数学模型并将数学模型输入给计算机进行“实验”，以达到分析、研究、设计系统或训练人员的目的。1）建模阶段2）模型变换阶段3）模型试验阶段6.可靠度的计算，可靠度分配的计算。7.系统可靠度分配应遵循的原则是什么？1）关键子系统，可靠度指标应高些；2）易达到高可靠度的子系统，其可靠度指标可高些；3）不易维修、更换的子系统，可靠度指标可高些；4）易受工作环境影响的子系统，可靠度指标可高些；5）结构复杂，难保证高可靠度的子系统，可靠度指标应低些；6）对系统可靠性影响不大的子系统，可靠度指标应低一些。总的原则：对总系统的可靠性影响显著，对保证系统性能起主要作用，对完成执行任务具有保障作用，容易实现高可靠度要求所组成的子系统，其可靠度要高，反之则低第三章制造过程自动化控制系统1.控制系统一般由哪几部分组成?结合实例画出控制系统框图。简单的控制系统是由控制器、执行机构、被控对象及检测与转换装置所构成的。2.分析图3-11、3-13的控制系统工作原理。根据控制框图叙述其控制过程。教材P503.分析图3-26和3-31的工作原理。教材P624.交、直流伺服电机的性能从哪六个方面进行比较？（1）机械特性和调节特性（2）体积、重量和效率（3）动态响应（4）“自转”现象（5）电刷和换向器的滑动接触（6）放大器装置5.试根据计算机数字控制系统的组成和分类。组成：（1）硬件部分：主机参数检测和输出驱动输入输出（I/O）通道人机交互设备（2）软件部分：系统软件应用软件按功能和结构特点分类：数据采集处理系统直接数字控制系统（DDC）监督控制系统（SCC）分布控制系统（DCS）现场总线控制系统（FCS）6.DNC系统的构成与主要功能？主要功能：（1）程序双向通讯功能（2）信息采集功能：RS-232协议的串口模式TCP/IP协议的以太网模式各种总线模式（3）与生产管理系统的集成功能（4）数控程序管理功能：内容管理版本管理流程控制管理程序内部信息管理权限设置（5）与PDM系统集成功能7.试述企业多级分布式计算机控制系统的一般结构及各级功用。工厂计算机车间计算机辅助计算机n辅助计算机1辅助计算机x工作站n工作站1工作站x生产过程生产过程生产过程第一级计算机控制第二级计算机控制第三级计算机控制第四级计算机控制生产工厂计算机车间计算机辅助计算机n辅助计算机1辅助计算机x工作站n工作站1工作站x生产过程生产过程生产过程第一级计算机控制第二级计算机控制第三级计算机控制第四级计算机控制生产第一级计算机控制：也称为工作站级。该级计算机专门用于控制生产过程并负责与第二级计算机进行通信联系。第二级计算机控制：也称为单元级控制。主要功能是协调控制，协调在其控制下的低一级计算机的工作，采集各台机床、观察点的运行数据，反过来又将各项命令传送给各加工过程的观察点，同时也向一台上机计算机发送或接收信息。第三级计算机控制：也称为车间级控制。实现从车间（分厂）的各个工段采集并汇总生产数据，及时向有关部门作出报告。第四级计算机控制：也称为工厂级控制。该级计算机采集和汇编来自工厂所属各车间（分厂）的数据，对各个分厂及整个工厂的工作进行汇总，完成原料价格分析、生产历史记录、管理报告编制、经济指标核算等任务，实现对整个系统的综合管理和自动化控制。第四章物料传输自动化1、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？定向：使杂乱无序的物料变为有序的确定姿态和方向的过程方法：人工手动完成；自动定向：剔除法和矫正法。定位：物料在加工工位或运送工位保持和占有正确的位置方法：加工工位、工件的定位——夹具；传送过程中——专用定位装置定量：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。标识与跟踪：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。方法：物料信息可以通过声、光、磁、电子等多种介质获取。具体实现时，是在生产的关键部位配置自动识别装置。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。2、卷料和棒料上料装置各分几种型式，各为什么原理（教材P92）卷料：1）杠杆式上料机构；2）钢珠式上料机构；3）滚轮式上料机构；棒料：不用送料夹头：自重送料方式；重锤送料方式；摩擦轮送料方式；用送料夹头：重锤凸轮送料方式；弹簧凸轮送料方式；圆盘凸轮送料方式圆柱凸轮送料方式；单独电动机送料方式；气缸送料方式；油缸送料方式。3、有一个圆柱形工件，材料为45号钢，长度，直径为D=40mm，两端倒角尺寸为2×45°，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10mm，是否还能靠自重滚送？（2009模拟题）4、举例说明自动导引小车如何实现自动导向。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。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）臂部应承载能力大、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？按结构大致可分为：（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。（1）夹钳式取料手：通过手指的开合动作实现对物体的夹持。其中，弹性力手爪其夹持物体的抓力由弹性元件提供，摆动式手爪其爪的运动状态是绕固定轴摆动，平动式手爪其爪的运动状态是平动的。（2）吸附式取料手：分气吸附和磁吸附。气吸附式取料手是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差工作，具有结构简单、重量轻、吸附力均匀的有点；磁吸附式取料手是利用电磁铁通电后产生的电磁吸力取料，因此只对铁磁物体起作用，对不允许有剩磁的零件要禁止使用。7、举例说明机器人在输料自动化中的应用。纸浆成品和铸锻件搬动；CONSIGHT带视觉搬运系统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？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。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。第五章自动化检测与监控系统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。1）确保整个系统按照设定的操作顺序运行。2）确保系统生产出的产品符合质量要求。3）防止由于系统各组成部分的异常或过程失误引起事故。4）监测及分析系统运行状态的发展趋势。5）对出现的故障进行分析和诊断。2.试说明检测监控基本单元的组成及各部分的主要作用。机构系统及其运行过程传感器(组)