柔性制造系统输送及仓储单元研制毕业设计

摘要科学技术的飞速发展，正在把人类推向信息时代。

但是，面对着加工业70%—80%的中小批量生产的经济结构，如何达到自动化的目的，一直是工业界探索的课题。

数控机床问世虽为这部分工厂自动化创造了条件，但实践证明，独立、分散的单机自动化解决不了传统批量生产所固有的生产率同生产柔性、加工批量同制造成本、生产同市场变化之间的矛盾，必须寻找更完善的自动生产体系。

FMS就是在这种追求下诞生的。

其优势在于把生产率同生产柔性、加工批量同制造成本、先进技术同科学管理高度统一起来。

从而提高产品制造柔性，提高效率缩短生产周期，降低能耗及成本，节约设备占地面积。

在柔性制造系统中采用全自动化生产，减少了认为的因素一次也提高了产品的精度。

以上可见，柔性制造系统以上优点是如今制造业中非常需要的。

关键词:柔性制造；立体库；码垛机；流水线AbstractThe rapid development of science and technology, human to the information age. But，Processing industry 70% -80% of the face of the economic structure of the small and medium volume, how to achieve the purpose of automation has been the industry to explore the subject.Although the advent of CNC machine tools to create the conditions for this part of the factory automation，but practice has proved that independent, decentralized stand-alone automation can not solve the productivity inherent in traditional mass production with the production of flexible processing the same batch manufacturing costs, the contradiction between production and market changes, we must find better automatic production system.FMS is born in this pursuit.The advantage of the productivity with flexible production, processing and batch manufacturing costs, with advanced technology with scientific management of highly unified.Thereby increasing manufacturing flexibility, improve efficiency, shorten the production cycle, reduce energy consumption and cost saving equipment footprint.Fully automated production, reducing the human factors and therefore improve the accuracy of the product in a flexible manufacturing system.Above that, the advantages of flexible manufacturing systems is much needed in the manufacturing industry today.Key words: Flexible manufacturing; stereo storage; palletizer; pipeline目录摘要Abstract第一章绪论 (1)1.1柔性制造背景 (1)1.2柔性制造的工作流程 (1)第二章立体库的设计 (3)2.1立体库优点及功能 (3)2.2国内立体库发展趋势 (3)2.3立体库的外形 (3)2.4立体库各部分材料选择 (4)2.4.1 底座材料选择与外形设计 (4)2.4.2 立体库主体设计 (6)2.4.3 托盘设计 (8)2.5立体库储存能力及主要设备 (9)2.5.1 立体库储存能力计算 (9)2.5.2 主要设备 (9)第三章流水线的设计 (10)3.1流水线的工作原理 (10)3.1.1 流水线的工作原理及流程图 (10)3.2电路中主要元器件的介绍 (11)3.2.1 对射开关的原理及应用 (11)3.2.2 CCD颜色尺寸检测单元工作原理及应用 (11)3.2.3 PLC及其扩展单元 (12)3.3流水线系统控制 (13)3.3.1 流水线电机正反转控制 (13)3.3.2 流水线电机启动/停止控制 (13)3.4流水线设计 (13)3.4.1 流水线技术参数 (13)3.4.2 CCD检测单元支架设计 (14)3.4.3 对射开关 (16)第四章四自由度码垛机 (21)4.1码垛机简介 (21)4.1.1 码垛机性能参数 (21)4.1.2 四自由度的实现 (21)4.1.3 线性滑台简介 (22)4.2码垛机各部分设计安装 (23)4.2.1 底座设计 (23)4.2.2 底座高度尺寸计算 (24)4.2.3 底座设计方案与材料选择 (25)4.3码垛机控制箱的设计 (28)4.3.1 码垛机控制箱位置摆放 (28)4.3.2 控制箱内电器元件 (28)4.3.3 控制箱外形设计及材料选择 (29)4.4机械爪的设计 (29)4.4主要电器元件介绍 (35)第五章外部控制系统 (35)第六章结束语 (38)参考文献 (39)致谢 (40)第一章绪论1.1 柔性制造系统的背景随着科学技术的迅速发展，新产品不断涌现，产品的复杂程度也随之增加，而产品的市场寿命日益缩短，更新换代加速，中、小批量生产占有越来越重要的地位。

面临这—新的局面，必须大幅度提高制造柔性和生产效率，缩短生产周期，保证产品质量，降低能耗，从而降低生产成本，以获得更好的经济效益。

柔性制造系统正是在这FMS能完成钣金加工、锻造、焊接、装配、铸造和激光、电火花等特种加工以及喷漆、热处理、注塑和橡胶模制等工作。

FMS相对于传统加工有以下优点：1）缩短生产线且变得简洁。

2）减少设备投资、减少库存。

3）提高利用率，降低成本。

所以，研究FMS是一个很有意义的项目。

1.2 柔性制造系统的工作流程如今较普遍的柔性制造系统流程是工件或毛坯由四自由度码垛机器人从自动化立体仓库单元的毛坯库中取出，送到自动化输送系统单元输送线上。

皮带运输机将工件或毛坯送至CCD形状识别单元处停止，由高速CCD工业相机对工件进行形状识别。

形状识别结束，工件向下运送至横向输送机气推处，气推装置将工件送至暂存区，再由上下料搬运机器人抓取工件，送入相应的柔性加工单元（并联加工中心或数控车床）进行加工。

加工完成后，由上下料搬运机器人取出工件，将工件放回到输送线上。

工件被运送到CCD尺寸检测单元，对已加工的工件进行尺寸及位置偏差检测。

检测结束，工件被运送到分拣单元，不合格的产品由气推装置送到废品存放处。

合格的产品将继续传送至条码打印及粘贴处，由人工贴上条码再放回到输送线上。

工件经条码扫描后，码垛机根据条码及工件的形状、尺寸将工件从输送机上取下并送至自动化立体仓库单元的成品库，完成一个工作流程。

流程图如图1-1所示：图1-1 柔性加工系统流程图本设计中的柔性制造系统中，主要包括三大块：立体库、码垛机、流水线。

立体库主要是用来存放毛胚和加工后的产品。

码垛机有4个自由度分别是X、Y、Z及机械爪的转动。

流水线主要是运送毛胚到数控加工中心加工以及加工完成后在运送回去，其间完成CCD尺寸检测系统完成对加工好的零件进行检测。

大致的工作流程如下：4自由度码垛机将毛胚从立体库上取下运送到流水线上，流水线上的第1对对射开关检测到信号通过PLC控制电机转动，将毛胚运送到第一个CCD检测单元，此处的第2对射开关将电机停下。

CCD检测单元检测完成之后，发出信号电机继续转动将毛胚运送到流水线第4对射开关处，对射开关再次发出信号，电机停止转动，机械手抓取毛胚运送到加工中心。

加工完成后机械手将零件放在流水线上，此时第4对对射开关检测到信号，通过PLC控制电机反转将零件运送到第3个对射开关处，电机停下。

CCD检测单元完成对零件的检测后发出信号，电机继续转动将零件运送到第一对对射开关处，电机停下。

码垛机将零件从流水线上取下,尺寸比合格品小的报废处理，合格品运送到立体库中去。

如此重复工作。

第二章立体库的设计2.1立体库的优点及功能立体库的优点：1)多层储存，节约占地面积，提高空间利用率。

2)自动存取，运行和处理速度快，同时能方便的纳入物料管理系统。

3)计算机控制，便于清点和盘库，减少库存。

立体库的功能：1)收货，仓库从供应商或生产车间接收各种材料半成品或成品，供生产、加工、装备配之用。

2)存货，将写下的货物放到自动化系统规定的位置。

3)取货，根据需求情况从库房取得所需的货物。

2.2 国内立体库发展目前，在国内多家企业中立体仓库已经得到了广泛的运用。

立体库以其节约空间，便于管理等优势得到众多企业的青睐。

但是与国外相比，在国内大多企业当中所用的立体仓库还存在很大的差距。

首先是硬件设备达不到要求，这样就造成了效率慢，对于物流行业来说，仓储作为重要组成部分之一，已经越来越多的运用到物流中心。

效率慢直接导致物流成本提高。

立体库在国内普及率与国外还有差距，首先是因为立体仓库一次性投入较大，其运行所需的设备有叉车、电脑集成、信息控制系统等都需要很高的成本：其次，制造企业很多都存在搬迁难的问题。

随着我国制造业和物流业的迅速发展，自动化立体仓库必将会收到厂商的更多关注，我国的自动化仓库技术必将会有很大的发展，向发达国家靠拢。

2.3立体库的外形立体库技术要求：仓位尺寸：220mm×280mm×220mm；仓位数量：5列3层15个；外形尺寸：1500mm×280mm×800mm；立体库主要是用来存放毛胚和加工好的零件的，因此立体库设计成仓位格的样子。

每个单元格中放置一个货物支撑板，板上设计一个托盘用以盛放毛胚及零件。