【正文】 物料庫和夾具庫根據(jù)生產(chǎn)的品種及調(diào)度計劃信息提供相應品種的毛坯，選出加工所需要的夾具。信息系統(tǒng)的核心是一個分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)采用分級控制結(jié)構(gòu)，即FMS中的信息由多級計算機進行處理和控制，其主要任務是：組織和指揮制造流程，并對制造流程進行控制和監(jiān)視；向FMS的加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)（貯存系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)及操作系統(tǒng)）提供全部控制信息并進行過程監(jiān)視，反饋各種在線檢測數(shù)據(jù)，以便修正控制信息，保證安全運行。FMS的物料貯運系統(tǒng)一般包含工件裝卸站、托盤緩沖站、物料運送裝置、中央刀具庫、無人運輸小車、輸送帶、搬運機器人和自動化倉庫幾個部分，主要用來執(zhí)行工件、刀具、托盤以及其它輔助設備與材料的裝卸運輸和貯運工作。(3)操作系統(tǒng)建立加工系統(tǒng)同物流系統(tǒng)和貯運系統(tǒng)之間的自動化聯(lián)系。物流系統(tǒng)一般由三個部分組成：(1)輸送系統(tǒng)建立各個加工設備之間的自動化聯(lián)系。一個工件從毛坯到成品的整個生產(chǎn)過程中，只有相當小的一部分時間是在機床上進行切削加工，大部分時間都是消耗于物料的貯運過程中。通常由若干臺對工件進行加工的CNC機床和所使用的刀具構(gòu)成，是FMS的基本制造單元。柔性制造系統(tǒng)（FMS）可概括為由以下三個部分組成：多工位的數(shù)控加工系統(tǒng)，自動化的物料貯運系統(tǒng)和計算機控制的信息系統(tǒng)。而就CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)來說，主要指CAD/CAPP間以及CAPP/CAM間的信息集成。長期以來，CAD、CAPP、CAM各系統(tǒng)中所用的語言、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)調(diào)用方式不相同，系統(tǒng)間缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，使得CAD、CAPP、CAM各個系統(tǒng)都是獨立環(huán)境下的開發(fā)的“自動化孤島”。它實際上是并行工程CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)上增加了虛擬現(xiàn)實可視化仿真，使產(chǎn)品和制造過程等設計人員在一個沉浸逼真的氛圍中完成各種過程設計。②并行工程強調(diào)產(chǎn)品和制造過程同步設計，在此過程中產(chǎn)品設計中制造性不好的部分及時地反饋給設計者并得以及時修改，這樣做能大大減少返工，因而從整體上優(yōu)化產(chǎn)品設計，更有利于縮短產(chǎn)品研制周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。①傳統(tǒng)的集成系統(tǒng)只注重CAPP輸入數(shù)據(jù)直接從CAD零件數(shù)據(jù)中提取，而NC自動編程及其它CAM所需數(shù)據(jù)直接從CAPP和CAD數(shù)據(jù)庫中獲得。圖4 20產(chǎn)品生產(chǎn)過程及CAD/CAM過程鏈CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)是現(xiàn)代制造技術的方向， 經(jīng)過集成后的CAD/CAM的產(chǎn)品生產(chǎn)過程如圖420所示。因此，計算機輔助圖形自動編程已經(jīng)成為目前國內(nèi)外先進的CAD／CAE／CAM軟件所普遍采用的數(shù)控編程方法。此外，零件能在各種角度下進行屏幕顯示、放大，還可以顯示刀具的運動軌跡，用剖切面來檢查加工情況以便檢查程序中的錯誤。然后調(diào)用數(shù)控編程模塊，通過人機對話的方式選刀具、走刀路徑以及工藝參數(shù)之后，計算機便可自動進行必要的數(shù)學處理并編制出數(shù)控加工程序，同時在計算機屏幕上動態(tài)地顯示出刀具的加工軌跡。計算機輔助圖形自動編程是近幾年發(fā)展起來的新型自動編程方法?，F(xiàn)在隨著數(shù)控加工技術的不斷發(fā)展，可采用先進的數(shù)控仿真系統(tǒng)，對數(shù)控加工程序進行檢驗。若在具有圖形顯示屏幕的數(shù)控機床上，可用顯示走刀軌跡或模擬刀具和工件的切削過程的方法進行檢查。（5）程序校驗及試切上述所編程序和穿孔帶必須經(jīng)過校核和試切，確認無誤后才能進行正式加工。（4）控制介質(zhì)及輸入程序?qū)⒊绦騿紊系膬?nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，如穿孔紙帶、磁帶和軟盤，作為數(shù)控機床的輸入信息。例如，對于由直線、圓弧組成的簡單平面零件，只需計算出零件輪廓的相鄰幾何元素的交點或切點的坐標值，得到各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標值即可。（1）分析零件圖樣，進行工藝處理編程人員首先要對零件的圖紙及技術要求進行詳細的分析，考慮數(shù)控機床使用的合理性及經(jīng)濟性，從而選擇合適的加工設備，然后確定加工方案、加工工藝過程、設計裝夾方式、確定加工路線、合理選擇刀具等。這時的工作流程可以簡略地用圖416表示。用普通機床加工零件，事先需要根據(jù)生產(chǎn)計劃和零件圖紙的要求編制工藝規(guī)程，其中包括確定工藝路線、選擇加工機床、設計零件裝夾方式、計算工序尺寸和規(guī)定切削用量等。此類系統(tǒng)集中了第第3兩種系統(tǒng)的優(yōu)點，是國內(nèi)外CAPP學者公認的最佳開發(fā)模式，同時滿足了特定企業(yè)、特定專業(yè)的智能化專家系統(tǒng)的二次開發(fā)的需要。此類CAPP是基于文件系統(tǒng)CAD技術開發(fā)的，特別是自主CAD平臺軟件，文件格式采用了非標準的自定義格式，信息的交換存在較大的問題。（3）基于AutoCAD或自主圖形平臺開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。這種CAPP系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)和生成的數(shù)據(jù)必須都是基于數(shù)據(jù)庫的，但因為開發(fā)技術所限，很難做到“所見所得”，不是交互式設計方式。其特點是片面強調(diào)工藝設計的完全自動化，忽略人在工藝決策中的作用。在CIMS中，CAPP起的作用就是將加工過程變?yōu)閷嶋H的工藝過程和工藝參數(shù)描述，并能將加工過程表示成實際的工序圖描述。CAPP是計算機輔助工藝(Computer Aided Process Planning) 簡稱，是指利用計算機技術實現(xiàn)工藝過程設計自動化。位置精度的高低取決于位置控制方式以及機器人運動部件本身的精度和剛度，此外還與提取重力和運動速度等因素有密切的關系。就目前的技術水平而言，通用機器人的最大直線運動速度大多在1000mm／s以下。（4）運動速度 運動速度影響機器人的工作效率，它與機器人所提取的重力和位置精度均有密切的關系。（3）提取重力 機器人提取的重力反映其負載能力的一個參數(shù)，根據(jù)提取重力的不同，可將機器人大致分為：①微型機器人，提取重力在10N以下；②小型機器人，提取重力為10~50N；③中型機器人，提取重力50~300N；④大型機器人，提取重力為300~500N；⑤重型機器人，提取重力為在500N以上。圓柱坐標機器人的工作空間是一圓柱體，而球坐標機器人是一球體。機器人的工作空間取決于機器人的結(jié)構(gòu)形式和每個關節(jié)的運動范圍。一般情況下，通用工業(yè)機器人有3—6個自由度。所謂自由度是指運動件相對于固定坐標系所具有的獨立運動。點位型只控制執(zhí)行機構(gòu)由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。它能抓取靠近底座的物件，也能繞過機體和目標間的障礙物去抓取物件，具有較高的運動速度和極好的靈活性，成為最通用的機器人。④關節(jié)機器人：關節(jié)機器人的運動類似人的手臂，由大小兩臂和立柱等機構(gòu)組成。③球坐標機器人：由回轉(zhuǎn)機座、俯仰鉸鏈和伸縮臂組成，具有兩個旋轉(zhuǎn)軸和一個平移軸（圖4—12c）。②圓柱坐標機器人；由支柱和一個安裝在立柱上的水平臂組成，其立柱安裝在回轉(zhuǎn)機座上，水平臂可以自由伸縮，并可沿立柱上下移動。③電氣傳動機器人：用交流或直流伺服電動機驅(qū)動的機器人，不需要中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)簡單、響應速度快、控制精度高，是近年來常用的機器人傳動結(jié)構(gòu)。（2）按驅(qū)動方式分類①氣壓傳動機器人：以壓縮空氣作為動力源驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機器人，具有動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的特點，適用于高速輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境作業(yè)。③示教再現(xiàn)式機器人：具有記憶功能，在操作者的示教操作后，能按示教的順序、位置、條件與其他信息反復重現(xiàn)示教作業(yè)。②通用機器人：具有獨立控制系統(tǒng)，通過改變控制程序能完成多種作業(yè)的機器人。（4）位置檢測裝置通過力、位置、觸覺、視覺等傳感器檢測機器人的運動位置和工作狀態(tài)，并隨時反饋給控制系統(tǒng)，以便使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設定的位置。（3）驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是按照控制系統(tǒng)發(fā)來的控制指令進行信息放大，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的傳動裝置。機座：包括立柱，是整個工業(yè)機器人的基礎部件，起著支承和聯(lián)接的作用。手臂：是支承手腕和手部的部件，由動力關節(jié)和連桿組成。此外，在手部安裝的某些專用工具，如：焊槍、噴槍、電鉆、螺釘螺帽擰緊器等，可視為專用的特殊手部。相關單元技術：工業(yè)機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及位置檢測機構(gòu)等幾個部分組成。它們與普通的數(shù)控機床的最大區(qū)別是：數(shù)控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床，又稱為自動換刀數(shù)控機床，其特點是工序集中和自動化程度高，能控制機床自動地更換刀具，連續(xù)地對工件各加工表面自動進行加工，可減少工件裝夾次數(shù)，避免工件多次定位所產(chǎn)生的累積誤差，節(jié)省輔助時間，實現(xiàn)高質(zhì)、高效加工。在實際應用中，以加工棱柱體類工件為主的鏜銑加工中心和以加工回轉(zhuǎn)體類工件為主的車削加工中心最為多見。按工藝用途可分為鏜銑加工中心、車削加工中心、鉆削加工中心、攻螺紋加工中心及磨削加工中心等。臥式加工中心的主軸是水平的，一般具有回轉(zhuǎn)工作臺，可進行四面或五面加工，特別適合于箱體零件的加工。這些主要關鍵技術體現(xiàn)了21世紀制造技術對CAD／CAM集成系統(tǒng)的要求，表達了CAD／CAM集成發(fā)展的方向。將人、機器和環(huán)境作為一個系統(tǒng)來研究，發(fā)揮系統(tǒng)的最佳效益。利用虛擬現(xiàn)實技術、多媒體技術及計算機仿真技術，實現(xiàn)產(chǎn)品設計制造過程中的幾何仿真、物理仿真、制造過程仿真，采用多種介質(zhì)來存儲、表達、處理多種信息，融文字、語音、圖像、動畫于一體，給人一種真實感及身臨其境感。機電產(chǎn)品的開發(fā)要進行多目標全性能的優(yōu)化設計，以追求機電產(chǎn)品動靜特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。機電產(chǎn)品的開發(fā)設計不僅涉及到機械科學的理論與知識而且還涉及到電磁學、光學、控制理論等。該技術實現(xiàn)制造系統(tǒng)中各種問題的協(xié)同求解，獲得系統(tǒng)的全局最優(yōu)解，進而實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)決策。各種通信協(xié)議及制造自動化協(xié)議、信息通信接口、系統(tǒng)操作控制策略等，是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎。3．網(wǎng)絡技術。2．智能化技術?，F(xiàn)在更強調(diào)技術、人和管理的集成。實現(xiàn)21世紀制造自動化所涉及的關鍵技術主要有：1．集成化技術。這實質(zhì)上是自動化代替人的體力勞動的觀點。制造自動化概念是一個動態(tài)發(fā)展的過程。41 試論述制造自動化技術的內(nèi)涵及關鍵技術。(3) 微型機械組裝和封裝技術　主要指材料的粘接、硅玻璃靜電封接、硅鍵合技術和自對準組裝技術，具有三維可動部件的封裝技術和真空封裝技術。目前微機械加工中的主要關鍵技術有以下幾項：(1) 微系統(tǒng)建模技術　微小型化的尺寸效應和微小型理論基礎研究是設計研究不可缺少的課題，如力的尺寸效應、微結(jié)構(gòu)表面效應、微觀摩擦機理、熱傳導、誤差效應和微構(gòu)件材料性能等。從而成為MEMS極其重要的一種微制造技術。317 LIGA技術加工工藝及主要應用對象是哪些？LIGA 是光刻（Lithografie）、電鑄（Galvanoformung）、模鑄（Abformung）的縮寫，主要包括三個工藝：深層同步輻射軟X射線光刻、電鑄成型及鑄塑。也可用此法制造一些用熱擴散難以獲得的各種特殊要求的半導體器件。（3）離子注入如果將離子加速到幾十萬電子伏或更高時，離子可穿入被加工材料內(nèi)部，從而達到改變材料化學成分的目的。如果將離子加速到一萬～幾萬電子伏，且離子入射方向與被加工表面成25～30時，離子可將工件表面的原子或分子逐個撞擊出去，實現(xiàn)離子銑削、離子蝕刻或離子拋光等。用離子鍍膜還可顯著提高模具的使用壽命。離子鍍膜時同時轟擊工件表面，以增加靶（膜）材與工件表面的結(jié)合力。離子束加工的應用（1）離子濺射如果將離子加速到幾十～幾千電子伏時，即可用于離子濺射加工。由于離子的質(zhì)量大，故在同樣的電場中加速較慢，速度較低，但是，一旦加速到高速度時，離子束比電子束具有大得多的沖擊能量。與電子束等加工方法不同的是，電子束加工是靠動能轉(zhuǎn)化為熱能來進行加工的，而離子束加工是靠微觀的機械撞擊動能。316 試說明離子束刻蝕的加工方法及應用。優(yōu)點是加工效率高，缺點是加工變質(zhì)層較深。超聲復合加工方式適用于陶瓷材料的加工，它強化了原加工過程，其加工效率隨著材料脆性的增大而提高，實現(xiàn)了低耗高效的目標，加工質(zhì)量也能得到不同程度的改善?？刹捎贸曅D(zhuǎn)加工、超聲分層銑削加工解決上述問題。（2）硬脆材料加工陶瓷材料，因具有高硬度、耐磨損、耐高溫、化學穩(wěn)定性好、不易氧化、耐腐蝕等優(yōu)點而被廣泛使用。如切削液很難進入切削區(qū)，造成切削溫度高；刀刃磨損快，產(chǎn)生積屑瘤，排屑困難，切削力增大等問題。一般來說，加工孔的工具長度總是大于孔的直徑，在切削力的作用下易產(chǎn)生變形，從而影響加工質(zhì)量和加工效率。表37列出了超聲的工業(yè)應用。加工應用包括傳統(tǒng)的超聲加工(USM )、金剛石工具超聲旋轉(zhuǎn)加工(RUM)和各種超聲復合加工等。對導電材料的加工效率遠不如電火花與電解加工；對軟質(zhì)、反彈性大的材料，加工較為困難。（3）由于工具可用較軟的材料， 做出較復雜的形狀， 故不需要使工具和工件作比較復雜的相對運動，因此超聲加工機床的結(jié)構(gòu)一般比較簡單， 只需一個方向輕壓進給， 操作、維修方便。工藝特點（1）適合于加工各種硬脆材料，特別是不導電的非金屬材料，如玻璃、寶石、陶瓷、金剛石及各種半導體材料。315 超聲加工工藝特點及應用。③電解拋光不受工件尺寸和形狀的限制。②電解拋光后的微觀表面比機械拋光的更平滑，反光率更高。其作為一種表面處理方法，具有以下突出優(yōu)點：①極大提高表面耐蝕性。在生產(chǎn)中已用來磨削各種硬質(zhì)合金刀具、量具、渦輪葉片棒頭、蜂窩結(jié)構(gòu)件、軋輥、擠壓與拉絲模等，并且應用范圍正在日益擴大。 mm， mm，；其磨削效率一般高于機械磨削，而砂輪的損耗遠比機械磨削小。（4）電解磨削電解磨削是靠陽極金屬的電化學溶解（占95%～98%）和機械磨削作用（占2%～5%）相結(jié)合的復合加工方法。電解液流過工件上的毛刺與工具陰極之間的狹小間隙（～1 mm）時，在直流電壓的作用下，工件的尖角、棱邊處的電流密度最大，使毛刺迅速被溶解去除，棱邊也可獲得倒圓。（3）電解去毛刺電解去毛刺是電解加工技術應用的又一個方面。將待擴孔的工件用夾具固定，工件接電源正極，移動工具接電源負極。這樣不但解決了刀具磨損問題，縮短了加工周期，而且可保證葉輪的整體強度和質(zhì)量。電解加工整體葉輪前，先加工好整體葉輪的毛坯，然后用套料法加葉片。另外電解加工與機械加工結(jié)合能形成多種復合加工，如電解磨削、電解珩磨、電解研磨等。314 電解加工的應用有哪些？電解加工首先在國防工業(yè)中應用于加工炮管膛線。電火花加工還有其他許多方式的