先进制造技术之柔性制造技术
先进制造技术_第四章制造自动化技术
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2. 工业机器人的分类
（1）按系统功能分
1)专用机器人：用固定的程序在固定的地点工作 的机器人。
结构简单，成本低。自动化的机械手。
2）通用机器人：具有独立的控制系统，通过改 变程序能完成多种作业的机器人。
结构复杂，工作范围大，通用性强，适用于不断 变换生产品种的柔性制造系统。
先进制造技术
Advanced Manufacturing Technology
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第四章 制造自动化技术
第一节 概 述 第三节 工业机器人 第四节 柔性制造技术
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第一节 概述
一、制造自动化技术的内涵 自动化（Automation）,1936年，美国人
D.S.Harde提出的,指出机器之间零件转移不用人去搬 运就是“自动化” 。
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2. 分类
3）示教再现机器人：具有记忆功能，在操作者 示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件与其他信 息反复示教作业。
4）智能机器人：采用计算机控制，具有视觉、 听觉、触觉等多功能和识别功能。通过比较和识别， 自主作出决策和规划，自动进行信息反馈，完成预定 的动作。
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柔性制造系统的关键技术a
柔性制造系统的关键技术
柔性制造系统（FMS)系指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统.随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟,80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造（CIMS）时代,FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。
一、规模
按规模大小FMS可分为如下4类：
1.柔性制造单元（FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年,它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS 向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。
2。柔性制造系统(FMS)
通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等）,由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3。柔性制造线(FML)
它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。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC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。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS）为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段.
课题一先进制造技术
3、柔性制造系统的组成
（1）加工系统
加工系统实际是完成改变物性任务的执行系统，主要 由数控机床、加工中心等加工设备（有的FMS还带有工件清 洗、在线检测等辅助与检测设备）构成。
对加工箱体类零件为主的FMS而言,通常配置数控加工 中心,CNC铣床等；对于加工轴类零件为主的FMS,则配有 CNC车削中心,CNC车床和CNC磨床；对于加工复杂零件的 FMS,由于数控机床的刀库容量有限,必要时要增加机外自动 交换刀库。
能否把大批量生产的先进工艺和高效设备以及生产方式 用于组织中小批量产品的生产，一直是国际生产工程界广为 关注的重大研究课题。
成组技术就是针对生产中的这种需求发展起来的一种生 产和管理相结合的科学。
1、成组技术的概念
充分利用事物之间的相似性，将许多具有相似信息的研 究对象归并成组，并用大致相同的方法来解决这一组研究对 象的生产技术问题，这样就可以发挥规模生产的优势，达到 提高生产效率、降低生产成本的目的，这种技术统称为成组 技术（Group Technology 简称GT）。
效益
➢实施CIMS的效益主要体现在信息集成的效益上； ➢由于系统集成度提高，使各功能分系统间的配合和参数配
置更加优化，各种生产要素的潜力得到更有效的利用，减少 实际存在于企业生产中的各种资源浪费，同时使管理科学化， 提高企业对市场的响应能力。
➢具体表现在：1）提高产品质量 2）提高设备利用率 3）
先进制造技术概述(PPT 30页)
图18-2 FMS的基本组成
2．自动加工系统
加工系统主要由数控机床、加工中心等 加工设备；工件清洗、在线检测等辅助 设备构成。加工设备在工件、刀具和控 制三个方面都具有可与其它子系统相连 接的标准接口。加工系统的性能直接影 响着FMS的性能，加工系统也是FMS中 耗资最多的部分，因此恰当地配置和选 用加工系统是FMS成功与否的关键。
第十八章 先进制造技术
第一节 柔性自动化加工技术 第二节 现代集成制造系统 第三节 快速原型制造技术 第四节 先进制造模式
第十八章 先进制造技术
现代科学技术的发展与交叉融合，不仅给制造技 术提出了新的要求，也给制造技术提供了强大的支持。 因此，近年来涌现出了许多先进制造技术，主要分为 现代设计技术、先进制造工艺技术、柔性自动化制造 技术、系统管理技术四大研究领域。由于教材篇幅所 限，此处不能一一介绍。根据先进制造技术的发展趋 势，结合我国国情，本章将扼要介绍柔性自动化加工 技术、现代集成制造系统、快速原型制造技术和先进 制造模式四方面的内容。
3．物流系统
在FMS中流动的物料主要包括工件、刀 具、夹具、切屑及切削液。物流系统是 FMS从进口到出口，实现对上述物料自 动识别、存储、分配、输送、交换和管 理的系统。由于工件和刀具的流动频率 较高，故FMS的物流系统主要由工件流 系统和刀具流系统两部分组成。
图18-3 两种托盘交换器
柔性制造技术
——张经纬
目录
柔性制造技术的概念 柔性制造技术的分类 柔性制造技术的关键技术 柔性制造技术的趋势 柔性制造技术的典型应用 柔性制造技术的方法
概念：
柔性制造技术也称柔性集成制造技术， 是现代先进制造技术的统称。柔性制 造技术集自动化技术、信息技术和制 作加工技术于一体，把以往工厂企业 中相互孤立的工程设计、制造、经营 管理等过程，在计算机及其软件和数 据库的支持下，构成一个覆盖整个企 业的有机系统。
6、固定线和变动线方式：根据某 产品产量的变动情况，设置两类生 产线，一类是满足某一相对固定最 的固定生产线，另一类是用来满足 变动部分的变动生产线。通常，传 统的生产设备被用作固定线，而柔 性设备或细胞生产方式等被用作变 动生产线。为了彻底降低成本，在 日本变动线往往招用劳务公司派遣 的零时工（Part-Time）来应对，不 需要时可以随时退回。
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柔性制造技术的划分
柔性制造技术是对各种不同形状加工 对象实现程序化柔性制造加工的各种 技术的总和。柔性制造技术是技术密 集型的技术群，我们认为凡是侧重于 柔性，适应于多品种、中小批量(包括 单件产品)的加工技术都属于柔性制造 技术。
1) 柔性制造系统(FMS)
FMS 柔性制造系统
FMS教育装备为机电一体化及网路控制生产加工 系统提供了一个良好的培训环境。将独立的工作 单元或多个工作单元构成的网络作为一个完整的 生产过程来进行培训，可完成如下教学内容： -气动技术 -电气气动技术 -PLC编程 -带计 数的定位 -机器人编程 -操作手技术 -电子技 术 -组装技术 -传感器 -现场总线（AS-I) -电器 驱动 -转换器 -图像处理技术
先进制造技术的内涵及特点
先进制造技术的内涵及特点
1．先进制造技术的内涵
目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
2．先进制造技术的特点
（1）先进制造技术的实用性先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。从先进制造技术的发展过程，从其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果，无不反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车制造、电子工业）的需求而发展起来的先进、适用的制造技术，有明确的需求导向的特征；先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。
（2）先进制造技术应用的广泛性先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程，覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生的整个过程。
先进制造技术有哪些
先进制造技术有哪些
第一篇：先进制造技术篇
随着科技的不断进步，人类的制造技术也在不断发展和
改进。现代制造业发展的趋势是高效、节能、智能、安全和环保。以下是一些先进制造技术的介绍：
1. 3D打印技术：3D打印技术是一种先进的增材制造技术，它使用计算机辅助设计(CAD)来创建数字模型，然后通过
逐层堆积打印材料(例如塑料、金属等)来制造出三维实物。3D 打印技术有许多优点，如制造周期短、机器成本低、生产灵活、设计自由度高等，可以被广泛应用于制造各种零部件、工具和器件等。
2. 数字化制造技术：数字化制造技术是一种集成先进计
算机技术、数字化管理技术、高效能制造设备、自动控制技术、精密测量与检验技术和现代管理理念为一体的先进制造技术。数字化制造技术可以提高制造过程的精度和效率，降低成本，提高产品品质，为制造业转型升级提供了新的技术支持和保障。
3. 人工智能制造系统：人工智能制造系统是应用人工智
能技术开发的智能化、自主化、智能化的制造系统。它可以智能地组织生产资源，合理地安排生产计划，自动调整生产过程，实时检测生产质量等，使得制造过程更加高效精确。
4. 机器视觉检测技术：机器视觉检测技术是指通过高速
图像采集系统，通过图像处理技术来实现对产品的检测和质量控制。机器视觉检测技术可以实现快速准确的测量、自动化高效的检测和智能化的判别等，已经广泛应用于汽车、电子、机
械等制造领域。
5. 先进材料技术：先进材料技术是一种在先进制造技术中占有重要地位的技术。先进材料技术可以通过改变材料的性质来满足不同的工程需求，使得制造出的产品性能更加优良、寿命更长、使用效果更好。如碳纤维、高强度钢材、陶瓷材料等都是先进材料技术的代表。
先进制造技术第五章(共32张PPT)
1) 棱柱体类（包括箱体形、平板形）
2) 回转体类（长轴形、盘套形）
对加工系统而言，通常用于加工棱柱体类工件的FMS由立、卧式加工中心， 数控组合机床（数控专用机床、可换主轴箱机床、模块化多动力头数控机床等） 和托盘交换器等构成；用于加工回转体类工件的FMS由数控车床、车削中心、数 控组合机床和上下料机械手或机器人及棒料输送装置等构成。
所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。
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第二十五页，共32页。
4.4.4 FMS的物流系统
输送装置（3）—无轨小车
2)无轨小车 －自动导向小车 （AGV －Automatic Guided Vehicle）
无轨小车是一种利用 微机控制的，能按照一 定的程序自动沿规定的 引导路径行驶，并具有 停车选择装置、安全保 护装置以及各种移载装 置的输送小车。
q FMS特点
◆以GT为基础 —— 生产零件的品种由4至100种不等（20～30种居多） 生产零件的批量由40至2000件不等（50～200件居多） 大部分加工对象为相似零件（个别例外）
◆具有较大柔性 —— 可加工多种零件 没有固定的生产节拍 故障可容（一台机床出现故障，其它机床可进行拟补）
◆高度自动化 —— 除毛坯准备与毛坯安装外全部自动化 可在不停机的条件下实现加工工件的自动转换 24小时运行，只一班有人
◆控制与管理相结合——可自动实现系统内的计划、调度 12 第十二页，共32页。
柔性制造系统的关键技术a
柔性制造系统的关键技术
柔性制造系统（FMS)系指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统.随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速,并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后,制造业自动化进入一个崭新时代,即基于计算机的集成制造(CIMS）时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。
一、规模
按规模大小FMS可分为如下4类:
1.柔性制造单元(FMC）
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS 向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。
2.柔性制造系统（FMS)
通常包括4台或更多台全自动数控机床（加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3。柔性制造线（FML）
它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。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC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。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。
柔性制造技术
二、FMS的适用范围
FMS是在市场竞争的新形势下诞生的制造系 统，与传统的制造系统比较，在品种和批量组成 的二维空间中．它占据了专用机床组成的制造系 统和通用机床组成的制造系统所处的中间 区 域．即图1.3所示的状态。以箱体类零件加工为例， 图1.3可以具体化为图1.4。生产纲领 为1万件以上 称为大批量生产，10件至1万件称为中小批量生 产。从图1.4可以看出，对于箱体类零件，FMS适 用于5~1000件的批量，能完成5至上百种零件的 加工。
(9)辅助设备。如切屑处理装置(图1.14)。
二、FMS的分类
以上简述了FMS定义、功能和结构，然而在实际生产 中，FMS却没有统一标徒的形态； 按FMS承担的制造任 务，可将FMS分成柔性零件加工系统、柔性装配系统、柔 性检测系统。通常讨论的FMS如果不作特别说明，就是指 柔性零件加工系统。 按机床与物科输送系统的组合方式，将柔性零件加工 系统分成： (1)FMC(柔性加工单元) FMC由主机、工具交换装置(ATC)、托盘交换装置 (APC)三部分组成，若备有较大的托盘缓冲站，FMC可以 实现长时间无人运转。FMC能承担由多种零件组成的混流 作业计划，这就是 它的“柔性”。FMC如图1.15所示。
(1)当产品变更时，制造系统的基本设备配置不 应变化； (2)按订单生产，在库的零部件和产品不能多； (3)能在很短时间内交货； (4)产品的质量高，而价格应低于大批量生产模 式下制造的产品； (5)面对劳动力市场高龄、高学历、高智商带来 的问wenku.baidu.com，制造系统应该具有很高的自动化 水平，并 能够在无人(或少人)的条件下长时间连续运行。 在 这 种 背 景 下 ， 柔 性 制 造 系 统 (Flexible Manufacturing System，Fms)诞生了。
先进制造技术有哪些
先进制造技术有哪些
先进制造技术是指应用新材料、新工艺和新装备等先进技术手段，改进传统制造过程，提高产品质量和生产效率的方法和技术。随着科技的发展和创新的推动，先进制造技术不断涌现并得到应用，为制造业的提升和发展起到了重要作用。本文将介绍其中几种主要的先进制造技术。
1. 3D打印技术
3D打印技术，又称为增材制造技术，是一种通过逐层堆积材料构造物体三维模型的制造技术。它通过计算机辅助设计(CAD)软件将物体切片成多层的二维图形，然后通过3D打印机逐层打印并堆叠材料，最终形成一个完整的物体。3D打印技术具有成本低、生产周期短、个性化定制等优点，被广泛应用于医疗、航空航天、汽车制造等领域。
2. 精密加工技术
精密加工技术是一种通过精密的工艺控制和高精度的设备加工制造产品的技术。它包括精密切削加工、精密成型加工、精密模具加工等多种加工方法。精密加工技术可以实现对产品尺寸、表面粗糙度和形状等要求的高度控制，提高产品的加工
精度和质量。目前，精密加工技术被广泛应用于光学、半导体、电子等工业领域。
3. 智能制造技术
智能制造技术是指通过集成先进传感器、机器人、自动化
控制系统和信息技术等手段，实现生产无人化、智能化和自动化的制造技术。智能制造技术可以提高生产效率和产品质量，实现生产过程的可追溯性和灵活性。例如，工厂中的机器人可以自动完成危险、重复和繁琐的任务，提高生产效率和工作环境安全性。
4. 柔性制造技术
柔性制造技术是一种通过灵活调整生产工艺和生产线布局，快速响应市场需求和客户定制的制造技术。柔性制造技术可以根据市场需求的变化，快速调整生产线的工艺流程和设备配置，实现快速转换和批量定制生产。柔性制造技术可以有效提高生产效率和降低生产成本。
第三章1 先进制造的理念和模式-柔性制造系统
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二、柔性制造技术的类型
1.FMC柔性制造单元
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年，通常配置 有零件缓冲区、刀具自动更换装置的数控机床或加工中心 与工件存储运输装置组成。
柔性制造单元中数控机床数量约1--3台，具有加工多品种, 中小批量灵活的生产能力。
可以作为FMS中的基本单元,也可视为小规模的FMS。
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3.柔性制造线（FML）
它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
设备可以是通用的加工中心、CNC机床，也可以
采用专用的机床或NC专用机床，对物料搬用系
统柔性的要求低于FMS，但生产效率更高。其特
点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻
成熟，目前已进入实用阶段。
先进制造技术
第三章 先进制造的理念和模式
2020/4/5
青岛科技大学机电学院
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主要内容
概述 柔性制造系统
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概述
制造自动化是在广义的制造过程的所有环节采用自动化 技术，实现制造全过程的自动化。
制造自动化技术就是研究对制造过程的规划、运作、管 理、组织、控制与协调优化等的自动化技术，以使产品 制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。
制造自动化技术是先进制造技术的重要组成部分，其发 展将是以其柔性化、集成化、敏捷化、智能化、虚拟化、 全球化的特征来满足市场快速变化的要求。
基于柔性制造——对先进制造技术新的再认识
是信息在原材料上 的物化 。许多现代产品的价值增值
主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应 用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现
又如 ： 材 料制 备与零件制造 一体 “ 等 国及西欧各 国联 合进行 １ Ｏ年期 的智 能制造 系统 代化的重要标 志 ； 是制造业和高技术发 （Ｍ ） Ｉ Ｓ 的研 究 与开 发 ；９２年 德、 提 出精益 生产 化”材料是人类进步 的里程碑 ， １９ 美 （ ｅｎＰ６ｕｆｎ ； ９ Ｌ ａ ｒ ｅ ｏ） １ ４年德 国人 提 出改变工业组织 ｄ ｉ ９ 结构的分形公司（ ｒ ｔ ｏ ｐ ｙ 。上述模式中最有 Ｆａ ａ Ｃ ｍ ａ ） ｃｌ ｎ 代表性、 社会反响最大的是敏捷制造 ， 柔性制造” 即“ 。
・
机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造 过程中的实验陛环节 ， 获得最佳 的工艺方案， 实现材料
与零件的高效优质制备／ 制造 ； 另一方面 ， 根据不同材
收稿 日期 ：００—１ ０ ２１ ２— ６
１２・ 】
料性能的要求 ， 如弹性模量、 热膨胀系数、 电磁性能等 ， 研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材
ｌ 引言
般基础科学 的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的 关键科学技术问题。