《现代工程训练教程》习题及答案 第13章 智能制造

第13章智能制造13-1简述智能制造的本质。智能制造是智能技术与制造技术的深度融合。传统制造技术在智能技术的引导下，向更加成熟高效的方向进步，并以智能制造技术的方式赋能制造工厂向数字化、智能化转型。智能制造包含智能制造技术（IMT）和智能制造系统（IMS）。对智能制造而言，数字化是手段，网络化是基础，智慧化是目标。13-2简述智能制造的显著特征。和传统制造相比，智能制造集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身，具有实时感知、优化决策和动态执行三个方面的优点。具体来说，智能制造具有以下显著特征：（1）自组织和超柔性智能制造中的组成单元能够根据工作需要快速组建新系统，并以最优的柔性方式运行。（2）自律能力智能制造具有搜集理解环境信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。（3）自我学习和自我保护智能制造系统基于原有的专家知识库，能够在实践中充实完善知识库且剔除不适用的知识，实现知识库的升级优化，具有自学习功能。（4）人机一体化智能制造是一种“混合”智能，即人机一体化的智能系统。（5）网络集成智能制造系统既强调各个子系统的智能化，又注重整个系统的网络化集成。（6）虚拟现实虚拟现实是以计算机为基础，融合信号处理、智能推理、动画、预测、仿真、多媒体等技术为一体，借助各种音像和传感装置，虚拟展示现实生活中的各种过程和物件。13-3分析德国工业4.0参考架构模型与我国智能制造系统架构的差异。工业4.0参考架构模型是由德国发布的一种智能制造参考模型，旨在为智能制造价值链提供包含构建、开发、集成和运行等要素的系统框架。通过建立智能制造参考模型，可以将现有标准和拟定的新标准一同纳入整体制造参考体系。工业4.0参考架构模型涵盖架构等级、层级和价值链三个维度，构成了一个三维立体空间。中国智能制造框架是一种基于新一代信息技术和先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等产品生命周期，具有自感知、自决策、自执行、自适应、自学习等特征，旨在提高制造业质量、效率效益的和柔性生产方式。从生命周期、系统层级和智能特征等三个维度对智能制造所涉及的要素、装备、活动进行描述，用以明确智能制造的标准化对象和范围。13-4简述智能制造工艺规划的组成部分。智能制造工艺规划的组成部分主要包含：产品介绍及结构分析、产品加工方案、产品工艺设计、数字化三维车间建模和建立数字化仿真组成。13-5简述智能实训平台的组成部分。智能实训平台的组成部分主要包含：电气总控系统、船模制造产线、AGV系统、智能仓储系统、工业4.0定制生产线MES系统和智能数控加工站组成。13-6简述智能制造的基本构成要素。智能制造是由计算机技术、通信技术、自动控制技术、人工智能技术、可视化技术、数据搜索与分析技术等共同支撑，且与专家智慧、管理流程与经营模式结合形成的制造服务状态。13-7简述产品三维设计的基本方法。三维设计通常遵循从二维草图到三维实体的构建逻辑。其基本方法为：在选定的基准面上绘制定义模型关键特征的二维轮廓草图。利用这些草图通过拉伸、旋转或更高级的曲面命令构建出三维实体或曲面。然后，通过布尔运算对实体进行精细修改和组合。最后，为模型赋予材质和外观，完成整个设计。13-8简述数控加工编程的基本策略。数控加工编程是针对复杂零件（如船模），利用CAM软件（如ESPRIT）将三维模型转化为机床可执行指令的过程。其基本方法包括：首先分析加工难点，设计专用夹具解决装夹问题；接着在软件中规划加工策略，如采用“三轴开粗”进行粗加工，再用“五轴精加工”保证曲面光洁度；最后精确设置刀具、转速、进给、切削深度等参数，并通过仿真验证程序正确性，最终生成合适的NC代码驱动五轴机床完成加工。13-9创建产品的三维模型,并编制其数控加工程序。结合13.5.2基础实训模块里的产品三维设计实例和数控加工编程实例，自行创建产品的三维模型，并编制其数控加工程序。13-10简述工业机器人的编程思路。工业机器人编程的核心思路是任务分解、逻辑排序与信号交互。首先，将复杂任务（如描轨）分解为动作子程序（如拿笔、描画、还笔）。然后，编写主程序按顺序调用这些子程序，并通过I/O信号（如传感器检测、启动按钮）来控制系统流程与等待条件，确保机器人与外围设备（如PLC、夹具）安全协同工作。最后，通过示教器