机械制造系统自动化PPT课件
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FMS是在加工自动化的基础上，实现物料流和信息 流的自动化。
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柔性制造系统定义
根据柔性制造理念开发的制造系统称为柔性制 造系统(FMS)。 它是由若干台数控加工设备、物流运储装置和 计算机控制系统组成的， 并能根据制造任务和生产品种的变化而迅速进 行调整的自动化制造系统。
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图4-2 柔性制造系统基本结构
4
⑦ 提高劳动者的素质—制造自动化技术要求操作者具 有较高的业务素质和严谨的工作态度，无形中就提高了 劳动者的素质，特别是采用小组化工作方式对人的素质 要求更高；
⑧ 带动相关技术的发展—可以带动自动检测技术、自 动化控制技术、产品设计与制造技术，系统工程技术等 相关技术的发展；
⑨ 体现一个国家的科技水平—如自1870年以来，制造 自动化技术和设备基本上都首先出现在美国，这与美国 高度发达的科技水平密切相关。
5
4.1 柔性制造系统(FMS)及技术
20世纪60年代以前，刚性自动化系统或生产线在大批 大量生产中发挥了很大的作用。然而，面对日益增长的 用户需求多样化、个性化的市场，这种刚性系统越来越 不适应市场竞争的要求。柔性制造系统以其优越的性能 很受人们青睐，逐渐进入制造领域，占据一席之地
4.1.1 柔性制造系统
2
制造系统自动化的意义在于：
① 提高生产率—采用自动化技术后可以大幅度缩短产品制造过 程中的辅助时间，从而使生产率得以提高； ② 缩短生产周期—如图所示，采用自动化技术后可以有效缩短 零件98.5%的无效时间，从而有效缩短了生产周期；
3
③ 提高产品质量—由于广泛采用各种高精度的加工设 备和自动检测设备，减少了工人情绪波动的
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(1) 组成
① 自动化加工设备 有数控机床、加工中心、车削中心等，也可能是FMC。
② 工件储运系统
由工件库(含立体仓库和托盘缓冲站) 、工件运输设备(含各种传送带、 运输小车、机器人或机械手等)和更换装置(含各种机器人或机械手， 托盘交换装置)等组成。 ③ 刀具储运系统
由刀具库(有中央刀库和机床刀库) 、刀具输送装置(含运输小车、机 器人或机械手)和刀具交换机构(如换刀机械手) 等组成。 ④ 多层计算机控制系统 通常为三层控制，即单元层、工作站层和设备层。 ⑤ 检测监控系统
加工的主要零件有表尺座、油路板、变速盒、阀体、 行星齿轮架、各类回转体类零件等。
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图4-பைடு நூலகம் BQ-FMS平面布局
14
主要的加工设备有
(单位mm)
● MCV-0立式加工中心(2台) 520×320×320
● MCH500-D卧式加工中心 600×600×600
● TNC-20车削加工中心 Ф200×1200
④ 提高经济效益—采用自动化技术后可减少占地面积， 减少直接生产工人的数量，减少废品率等；
⑤ 降低劳动强度—让机器去完成绝大部分笨重、艰苦、 烦人甚至对人体有害的工作，从而降低了工人的劳动强 度；
⑥ 有利于产品更新—采用现代制造技术使得变更制造 对象更容易，适应的范围也较宽，十分有利于产品的更 新；
● WalterHMC-400万能数控工具磨床
● Brown&SharpeXCEL7107三座标测量机
1000×700×700
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② 运行控制子系统
采用由车间层、单元层、工作站层和设备层构成的四层递阶控 制结构形式，并在网络和工程数据库的支持下实现系统控制及管 理。
车间控制器控制和管理两个制造单元以及相应的自动化仓储 系统。
4 机械制造系统自动化
主要内容：
4.1 柔性制造系统(FMS)及技术 4.2 计算机集成制造系统(CIMS) 4.3 智能制造系统
参考文献：
[1] 张世琪, 李迎, 孙宇. 现代制造引论[M]. 北京:科学出版社, 2003. [2] 田雨华等.计算机集成制造技术和系统[M].北京：兵器工业出版 社,1991. [3]《柔性制造系统编委会》.柔性制造系统[M].北京：兵器工业出 版社,1995. [4] 吴季良.柔性制造系统实例[M].北京：机械工业出版社,1989. [5] CIMS编委会.计算机集成制造系统(CIMS)约定、标准与实施指 南[M].北京：兵器工业出版社，1994.
柔性制造系统及技术包含：柔性制造系统(FMS) 、 柔性制造单元(FMC) 及柔性制造线(FML) 等系统及各 种数控加工技术。
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1. FMS的组成及功能
“柔性” — 是指生产组织形式和自动化制造设备对 加工任务(工件) 的适应性。
所谓柔性制造是指：用可编程、多功能的数字控制 设备，更换刚性自动化设备，用易编程、易修改、易 扩展、易更换的软件代替刚性联结的工艺过程，使刚 性生产线实现软性化和柔性化。
（a）棱体类制造单元由两台立式加工中心、一台卧式加工中 心和一台三座标测量机组成。
物流系统包括：由工件识别装置、工件装卸站、清洗机、有轨 运输车、托盘交换器、托盘缓冲站等组成的工件流子系统；由刀 具预调仪、条码阅读器、刀具进出站、换刀机器人、中央刀库等 组成的刀具流子系统。
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随着市埸全球化、经济一体化进程的加快，竞争战略 不断从最初的规模战略、成本战略(C)，到后来的质量 战略(Q)、供货期战略(T)、服务战略(S)、环保战略(E)、 直到现在的综合战略，即TQCSE，相应的制造理念和 制造模式不断创新。伴随着自动化技术的发展，先后 出现了柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造以 及其他各种先进的制造理念和模式，面对今天的新形 式、新格局，现代机械制造系统及其自动化将在市场 竞争中发挥越来越大的作用。
图4-4 具有柔性装配功能的FMS
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(2) 案例介绍(以BQ-FMS柔性制造系统为例)
本案例是我国第一条自行研发的完整意义上的 FMS，由原国防科工委组织，南京理工大学、长春 55研究所、绵阳58研究所联合承研。
① 系统组成及布局
图4-5所示为BQ-FMS的组成及平面布局图。
整个系统可划分为运行控制、加工、物流与运储、 检测监控四个子系统。
除此以外，还可有扩展部分，如：自动清洗工作站、自动去毛刺 设备、自动测量设备、集中切屑运输系统、集中冷却润滑系统等。
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典型的FMS
图4-3 柔性制造系统的组成
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7-仓库 8-车削中心 9-多坐标测量机 10-镗铣加工中心 11-刀具预调仪 12-装配机器人 13-小件装配站 14-装夹站 15-AGV 16-控制柜
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柔性制造系统定义
根据柔性制造理念开发的制造系统称为柔性制 造系统(FMS)。 它是由若干台数控加工设备、物流运储装置和 计算机控制系统组成的， 并能根据制造任务和生产品种的变化而迅速进 行调整的自动化制造系统。
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图4-2 柔性制造系统基本结构
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⑦ 提高劳动者的素质—制造自动化技术要求操作者具 有较高的业务素质和严谨的工作态度，无形中就提高了 劳动者的素质，特别是采用小组化工作方式对人的素质 要求更高；
⑧ 带动相关技术的发展—可以带动自动检测技术、自 动化控制技术、产品设计与制造技术，系统工程技术等 相关技术的发展；
⑨ 体现一个国家的科技水平—如自1870年以来，制造 自动化技术和设备基本上都首先出现在美国，这与美国 高度发达的科技水平密切相关。
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4.1 柔性制造系统(FMS)及技术
20世纪60年代以前，刚性自动化系统或生产线在大批 大量生产中发挥了很大的作用。然而，面对日益增长的 用户需求多样化、个性化的市场，这种刚性系统越来越 不适应市场竞争的要求。柔性制造系统以其优越的性能 很受人们青睐，逐渐进入制造领域，占据一席之地
4.1.1 柔性制造系统
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制造系统自动化的意义在于：
① 提高生产率—采用自动化技术后可以大幅度缩短产品制造过 程中的辅助时间，从而使生产率得以提高； ② 缩短生产周期—如图所示，采用自动化技术后可以有效缩短 零件98.5%的无效时间，从而有效缩短了生产周期；
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③ 提高产品质量—由于广泛采用各种高精度的加工设 备和自动检测设备，减少了工人情绪波动的
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(1) 组成
① 自动化加工设备 有数控机床、加工中心、车削中心等，也可能是FMC。
② 工件储运系统
由工件库(含立体仓库和托盘缓冲站) 、工件运输设备(含各种传送带、 运输小车、机器人或机械手等)和更换装置(含各种机器人或机械手， 托盘交换装置)等组成。 ③ 刀具储运系统
由刀具库(有中央刀库和机床刀库) 、刀具输送装置(含运输小车、机 器人或机械手)和刀具交换机构(如换刀机械手) 等组成。 ④ 多层计算机控制系统 通常为三层控制，即单元层、工作站层和设备层。 ⑤ 检测监控系统
加工的主要零件有表尺座、油路板、变速盒、阀体、 行星齿轮架、各类回转体类零件等。
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图4-பைடு நூலகம் BQ-FMS平面布局
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主要的加工设备有
(单位mm)
● MCV-0立式加工中心(2台) 520×320×320
● MCH500-D卧式加工中心 600×600×600
● TNC-20车削加工中心 Ф200×1200
④ 提高经济效益—采用自动化技术后可减少占地面积， 减少直接生产工人的数量，减少废品率等；
⑤ 降低劳动强度—让机器去完成绝大部分笨重、艰苦、 烦人甚至对人体有害的工作，从而降低了工人的劳动强 度；
⑥ 有利于产品更新—采用现代制造技术使得变更制造 对象更容易，适应的范围也较宽，十分有利于产品的更 新；
● WalterHMC-400万能数控工具磨床
● Brown&SharpeXCEL7107三座标测量机
1000×700×700
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② 运行控制子系统
采用由车间层、单元层、工作站层和设备层构成的四层递阶控 制结构形式，并在网络和工程数据库的支持下实现系统控制及管 理。
车间控制器控制和管理两个制造单元以及相应的自动化仓储 系统。
4 机械制造系统自动化
主要内容：
4.1 柔性制造系统(FMS)及技术 4.2 计算机集成制造系统(CIMS) 4.3 智能制造系统
参考文献：
[1] 张世琪, 李迎, 孙宇. 现代制造引论[M]. 北京:科学出版社, 2003. [2] 田雨华等.计算机集成制造技术和系统[M].北京：兵器工业出版 社,1991. [3]《柔性制造系统编委会》.柔性制造系统[M].北京：兵器工业出 版社,1995. [4] 吴季良.柔性制造系统实例[M].北京：机械工业出版社,1989. [5] CIMS编委会.计算机集成制造系统(CIMS)约定、标准与实施指 南[M].北京：兵器工业出版社，1994.
柔性制造系统及技术包含：柔性制造系统(FMS) 、 柔性制造单元(FMC) 及柔性制造线(FML) 等系统及各 种数控加工技术。
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1. FMS的组成及功能
“柔性” — 是指生产组织形式和自动化制造设备对 加工任务(工件) 的适应性。
所谓柔性制造是指：用可编程、多功能的数字控制 设备，更换刚性自动化设备，用易编程、易修改、易 扩展、易更换的软件代替刚性联结的工艺过程，使刚 性生产线实现软性化和柔性化。
（a）棱体类制造单元由两台立式加工中心、一台卧式加工中 心和一台三座标测量机组成。
物流系统包括：由工件识别装置、工件装卸站、清洗机、有轨 运输车、托盘交换器、托盘缓冲站等组成的工件流子系统；由刀 具预调仪、条码阅读器、刀具进出站、换刀机器人、中央刀库等 组成的刀具流子系统。
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随着市埸全球化、经济一体化进程的加快，竞争战略 不断从最初的规模战略、成本战略(C)，到后来的质量 战略(Q)、供货期战略(T)、服务战略(S)、环保战略(E)、 直到现在的综合战略，即TQCSE，相应的制造理念和 制造模式不断创新。伴随着自动化技术的发展，先后 出现了柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造以 及其他各种先进的制造理念和模式，面对今天的新形 式、新格局，现代机械制造系统及其自动化将在市场 竞争中发挥越来越大的作用。
图4-4 具有柔性装配功能的FMS
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(2) 案例介绍(以BQ-FMS柔性制造系统为例)
本案例是我国第一条自行研发的完整意义上的 FMS，由原国防科工委组织，南京理工大学、长春 55研究所、绵阳58研究所联合承研。
① 系统组成及布局
图4-5所示为BQ-FMS的组成及平面布局图。
整个系统可划分为运行控制、加工、物流与运储、 检测监控四个子系统。
除此以外，还可有扩展部分，如：自动清洗工作站、自动去毛刺 设备、自动测量设备、集中切屑运输系统、集中冷却润滑系统等。
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典型的FMS
图4-3 柔性制造系统的组成
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7-仓库 8-车削中心 9-多坐标测量机 10-镗铣加工中心 11-刀具预调仪 12-装配机器人 13-小件装配站 14-装夹站 15-AGV 16-控制柜