柔性制造系统的应用

柔性制造系统的应用
组别：四组学号：09203011 班级：09一体化1班姓名：张靖华摘要：
本文总结了引进德国现代化教学设备，开发模块化柔性制造系统的经验，并对这一系统的应用作一阐述。

柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。

关键词：机电一体化柔性制造系统应用
正文：
柔性制造系统
简称ＦＭＳ，是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。

柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成。

柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。

FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。

FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。

FMS的工艺范围正在不断扩大，可以包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。

80年代中期投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。

采用FMS的主要技术经济效果是：能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用量，缩短生产周期；提高设备的利用率，减少设备数量和厂房面积；减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续“无人化生产”；提高产品质量的一致性。

典型的柔性制造系统由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统组成。

加工设备主要采用加工中心和数控车床，前者用于加工箱体类和板类零件，后者则用于加工轴类和盘类零件。

中、大批量少品种生产中所用的FMS，常采用可更换主轴箱的加工中心，以获得更高的生产效率。

柔性制造系统FMS的应用
（1）FH6800平面FMS柔性系统
系统由5台MAZAK公司生产的FH6800型卧式加工中心、52个交换托盘、1台清洗机、1台自动上下料机器人，通过MAZAK公司的INTELLIGENT MAZATROL FMS主控单元控制实现系统控制（目前实际配置4台机床）。

最大工作直径Φ1050mm，最大工作高度1m，最大工作重量1500kg。

主要担负中小零件的自动加工。

具有刀具破损检测功能、红外线测头机内检测功能。

5台机床刀具配置相同，采用冗余控制原则进行控制，系统自动安排加工任务至空闲机床。

可同时实现72h连续运转，24h无人运转。

（2）FH8800立体FMS柔性系统
系统由3台MAZAK公司生产的FH8800型卧式加工中心、36个交换托盘、1台两位置自动上
下料机器人，一台清洗机，通过MAZAK公司的INTELLIGENT MAZATROL FMS主控单元控制实现系统控制（目前实际配置1台机床）。

最大工作直径Φ1250mm，最大工作高度1250mm，最大工件重量2200kg。

控制原理、特点同上一条线相同。

主要担负中型箱体类零件的加工。

但此条线交换托盘分上下两层立体放置，同样数量的交换托盘立体放置将大大节约柔性系统的占地面积。

与传统的交换托盘平面放置系统相区别，此类FMS被称为立体FMS。

系统可实现72h连续运转，24h无人运转。

（3）OPTO-PATH柔性加工线
钣金加工柔性系统是FMS从传统的金属切削加工柔性系统发展出来的新领域的应用。

系统由2台MAZAK公司生产的HG510激光切割机、10层料库、上下料机械手、系统控制计算机构成，是从原材料运送到成品分检作业全部自动化完成的钣金激光切割机FMS系统。

机械手根据系统指令从料库将需要的钢板送到激光切割机，激光切割机按照上传到数控系统中的展开及套裁图进行切割。

激光头X、Y轴移动均由直线电动机驱动。

由高质量的CCD照相机对激光头现在装有的喷嘴进行圆度和激光束是否在喷嘴中心进行检测，保证切割精度和准确性。

机床配有4个激光头的存放位置，可以实现加工过程中进行随时更换，和对需要维护的激光头进行机外维护、保养、调整功能，保证加工过程不中断。

激光切割机配置双交换工作台，保证了工作效率。

由7200个单独配置的小吸盘组成的工件分检装置，能够依据CAD信息，自动适应工件的形状，单个吸盘分别进行ON/OFF控制的智能分检系统只对选中的工件进行吸附作业，将工件及边角料自动分离。

柔性制造系统的优点与发展趋势
柔性制造系统的优点
柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。

具体优点如下。

第一，设备利用率高。

一组机床编入柔性制造系统后，产量比这组机床在分散单机作业时的产量提高数倍。

第二，在制品减少80%左右
第三，生产能力相对稳定。

自动加工系统由一自或多台机床组成，发生故障时，有降级运转的能力，物料传送系统也有自行绕过故障机床的能力。

第四，产品质量高。

零件在加工过程中，装卸一次完成，加工精度嵩，加工形式稳定。

第五，运行灵活。

有些柔性制造系统的检验、装卡和维护工作可在第一班完成，第二、第三班可在无人照看下正常生产。

在理想的柔性制造系统中，其监控系统还能处理诸如刀具的磨损调换、物流的堵塞疏通等运行过程中不可预料的问题。

第六，产品应变能力大。

刀具、夹具及物料运输装置具有可调性，且系统平面布置合理，便于增减设备，满足市场需要。

柔性制造系统的发展趋势
柔性制造系统的发展趋势大致有两个方面。

一方面是与计算机辅助设计扣辅助制造系统相结合，利用原有产品系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的具有物料流和信息流的模块化柔性系统。

另一方面是实现从产品决策、产品设计、生产到销售的整个生产过程自动化，特别是管理层次自动化的计算机集成制造系统。

在这个大系统中，柔性制造系统只是它的一个组成部分。

模块化的柔性制造系统
为了保证系统工作的可靠性和经济性，可将其主要组成部分标准化和模块化。

加工件的输送模块，有感应线导轨小车输送和有轨小车输送；刀具的输送和调换模块，有刀具交换机器人和与工件共用输送小车的刀盒输送方式等。

利用不同的模块组合，构成不同形式的具有
物料流和信息流的柔性制造系统，自动地完成不同要求的全部加工过程。

图1是典型模块化柔性制造系统特征图。

由图1可见，刀具的供给方式、工件的输送存储和交换方式，是影响系统复杂程度的最大因素。

计算机集成制造系统
据统计，从1870～1970年的100年中，加工过程的效率提高了2000%，而生产管理的效率只提高了80%，产品设计的效率仅提高了20%左右。

显然，后两种的效率已成为进一步发展生产的制约因素。

因此，制造技术的发展就不能局限在车间制造过程的自动化，而要全面实现从生产决策、产品设计到销售的整个生产过程的自动化，特别是管理层次工作的自动化。

这样集成的一个完整的生产系统就是计算机集成制造系统(CIMS)。

通过管理信息系统掌握扔连接各部门的信息。

虚框内是产品制造过程的信息流。

生产活动的信息源来自生产对象——产品的订货。

根据用户对产品功能的要求，CAD(计算机辅助设计)系统提供有关产品的全部信息和数据。

产品原始数据是企业生产活动初始的信息源，所以，智能化的CAD系统是CIMS的基础。

CAPP(计算机辅助工艺过程设计)系统不仅要编制工艺规程，设计工夹量具，确定工时和工序费用，还要与CAM(计算机辅助制造)系统连接，为数控机床提供工艺数据，为生产计划、作业调度、质量管理和成本核算提供数据，井将诸如制造可能性和成本等信息反馈至CAD系统，生产计划与控制系统是全厂的生产指挥枢纽。

为使生产有条不紊地进行，必须相应建立生产数据来集系统，以此构成一个能反映生产过程真实情况的信息反馈系统。

总结：
随着经济一体化，竞争全球化时代的到来，需求多样化、竞争差异化，传统的制造系统已不能满足市场对多品种小批量产品的需求。

迫使传统的大规模生产方式发生改变，批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产系统所替换，这就使制造系统的柔性越来越重要。

柔性制造系统是一个由计算机集成管理和控制、高效率地制造某一类中小批量多品种零部件的自动化制造系统。

能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，以适宜于多品种、中小批量生产。

当制造对象发生变化时，它通过简单地改变软件、工装、刀具就够制造出所需的零件。

柔性制造系统未来将向发展各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS；完善FMS 的自动化功能；扩大FMS完成的作业内容，并与计算机辅助设计和辅助制造技术(CAD/CAM)相结合，向全盘自动化工厂方向发展。

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