自动化与信息化

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（2）工艺柔性 该柔性包括两方面内容：其一是当 工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；其 二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工 艺的难易程度。 （3）产品柔性 产品更新或完全转向后，系统能够 非常经济和迅速地生产出新产品的能力，以及在产品的 更新过程中，对原有产品可用特性的继承能力和兼容能 力。 （4）维护柔性 采用多种方式查询、处理故障，保 障生产正常进行的能力。
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1.加工系统
加工系统通常由若干台CNC机床或CNC板材加工设备组 成。待加工的工件类别将决定FMS所采用的设备形式。 按加工工件类别来划分，加工系统的主要类型包括：
工 车
配 它
（1）以加工箱体类零件为主的FMS，这类FMS配备有数控加 中心； （2）以加工回转体类零件为主的FMS，这类FMS配备有CNC 削中心和CNC车床或CNC磨床； （3）适于混合零件加工的FMS，即能够加工箱体类零件和回 转体类零件的FMS，它们既配备有CNC加工中心，又 备有CNC车削中心或CNC车床； （4）用于专门零件加工的FMS，如加工齿轮等零件的FMS， 除配备有CNC车床外还需配备CNC齿轮加工车床。
界的工件交换；二是零件、工具和配套件等在系统内部的搬 运。在一般情况下，前者需要人工干预，即工件送入系统和 装夹工件都是人工操作，而后者可以在计算机的统一管理和 控制下自动完成。工件输送系统所用的运输工具为运输小车、 辊式运送带、传输带和搬运机器人等。
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2.FMC的效益 采用FMC比采用若干单台的数控机床或加工中心，具有更 显著的技术经济效益，主要体现在如下几个方面： （1）增加柔性，降低库存 与单台加工中心相比，FMC可以 实现多品种配套加工。 （2）可实现24小时连续运转，降低生产成本 （3）便于实现计算机集成制造系统
三、柔性制造线（FML）
FML是介于单一或小品种大批量传统自动线与中小批量多品种 柔性制造线之间的生产线。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机床，对物料搬运系统柔性的 要求低于FMS，但生产率更高。它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。
机械工程学院 （5）能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运 行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统，这一 点尤为重要。 （6）扩展柔性 根据生产任务的需求，可以很容易 地调整系统结构，通过增加或减少模块，构成一个更大 或合适系统的能力。
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 造加工的相关技术的总和。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。目前按规模大小划 分为：柔性制造单元wk.baidu.comFMC）、柔性装配单元（FAC）、柔性 制造线（FML）、柔性制造系统（FMS）等。其中，FMS是最 常用的、也是最具代表性的柔性制造自动化系统。
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二、柔性制造单元（FMC）
1. FMC的结构
FMC是在制造单元的基础上发展起来的、又具有柔性制 造系统的部分特点的一种制造单元。它具有独立自动加工 的功能，部分还具有自动传送和监控管理的功能，可实现 某些零件的多品种、小批量的加工。由于投资比FMS小， 技术上容易实现，因此它是一种常见的加工系统。 FMC可以作为FMS中的基本单元，若干个FMC可以发展 组成FMS。FMC的构成有在加工中心配上托盘交换系统和 在数控机床上配工业机器人二个大类。对于前者，FMC主 要以托盘交换系统为特征，一般具有5个以上的托盘，组成 环形回转式托盘库。对于另一种在数控机床配工业机器人 的FMC，其最一般的形式由二台数控车床配上机器人，加 上工件传输系统组成。
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（1）加工模块 加工模块的开发是构建柔性制造线的重要内 容。加工模块是一种通用部件，是专为柔性制造线使用而设计 的。主轴的无级调速是所有加工模块的必备条件。 （2）刀具的准备和供应 在FML中，当生产批量很小、刀具 寿命较短和工件品种更换频繁时，可考虑采用自动换刀，此时 刀库可设在加工模块上或设立中央刀库来提供各种刀具。 （3）工件输送及输送节拍 FML的物料输送具有定向性， 而FMS的物料输送则无一定方向和次序。工件输送可分为直接 输送和随行夹具输送两种方式。 （4）对控制系统的要求 虽然FML的控制装置与FMS所使 用的相同，由于FML的工件输送是定向的，因而对控制装置的 功能要求较少，这样可大大简化了控制软件的复杂性。
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四、柔性制造系统（FMS）
FMS是一种高效率、高精度、高柔性的加工系统。FMS 更为直观的定义是：“柔性制造系统至少是由两台机床、 一套物料运储系统（从装载到卸载具有高度自动化）和一 套计算机控制系统所组成的制造系统。它通过简单改变软 件的方法便能制造出多种零件中的任何一种零件”。 FMS主要由加工系统（数控加工设备，一般是加工中 心）、物料运储系统（工件和刀具运输和存储）以及计算 机控制系统（中央计算机及其网络）组成。
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第一节 柔性制造技术
一、柔性的概念
柔性的概念可以表述为两个方面：一是指系统适应外 部环境变化的能力，可采用系统所能满足新产品要求的程 度来衡量；二是指系统适应内部变化的能力，可采用在有 干扰(如各种机器故障)的情况下，系统的生产率与无干扰情 况下的生产率期望值之比来衡量。 “柔性”是相对于“刚性”而言的，制造自动化系统 的柔性主要包括以下几个方面： （1）机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时， 机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
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2.物料运储系统 在FMS中，需要经常将工件装夹在托板（有的称随行 夹具）上进行输送和搬运。通过物料输送系统可以实现 工件在机床之间、加工单元之间、自动仓库与机床或加 工单元之间以及托板存放站与机床之间的输送和搬运。 有时还负责刀具和夹具运输。 FMS物料系统主要完成两种不同的工作：工件的输 送和工件的存储。工件输送包括两部分：一是系统与外