《 机电一体化系统设计及应用实例 》

图6-5 柔性制造系统的组成
图6-6所示是一个具有装配功能的柔性制造系统。 柔性制造系统的主要特点有：柔性高，适应多品种中、 小批量生产；系统内的机床工艺能力上是相互补充和 相互替代的；可混流加工不同的零件；系统局部调整 或维修不中断整个系统的运作；多层计算机控制，可 以和上层计算机联网；可进行三班无人干预生产。
两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工 自动化的基础上实现了物料流和信息流的自动化。其 基本组成部分有：
自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统 和多层计算机控制系统等。
1.自动化加工设备 组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中 心、车削中心等，也可能是柔性制造单元。
2.工件储运系统 FMS工件储运系统由工件库、工件运输设备和更 换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘 （工件）缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运 输小车、机器人或机械手等;工件更换装置包括各种机 器人或机械手、托盘交换装置等。
3. FMS的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和 交换机构等组成。
4.
FMS可以根据生产需要配置辅助设备。辅助设备 一般包括自动清洗工作站,自动去毛刺设备,自动测量设 备,集中切屑运输系统和集中冷却润滑系统等。
图6-4 FMS控制系统实例
5. FMS的控制系统采用三级控制，分别是单元控制级、 工作站控制级、设备控制级。图6-4就是一个FMS控制系 统实例，系统包括自动导向小车（AGV）、TH6350卧式 加工中心、XH714A立式加工中心和仓储设备等。 （1）设备控制级。 （2）工作站控制级。 （3）单元控制级。 图6-5是一种较典型的FMS，四台加工中心直线布置， 工件储运系统由托盘站2、托盘输送车4、工件装卸工位3 和布置在加工中心前面的托盘交换装置12等组成。
数控机床、加工中心、工件自动输送及更换系统等组 成。
1. FMC FMC控制系统一般分为两级，分别是单元控制级和 设备控制级。 （1）设备控制级。 （2）单元控制级。
2. FMC
FMC （1）单元中各加工设备的任务管理与调度。 （2）单元内物流设备的管理与调度。 （3）刀具系统的管理。图6-2所示为一以加工回转 体零件为主的柔性制造单元。
图6-7 柔性制造线示意图
6.1.5 柔性装配线(FAL) 柔 性 装 配 线 （ FlexibleAssemblyLine ） 通 常 由 装 配
站、物料输送装置和控制系统等组成。
1. FAL中的装配站可以是可编程的装配机器人,不可 编程的自动装配装置和人工装配工位。
2.
3. FAL的控制系统对全线进行调度和监控，主要控制 物料的流向和自动装配站、装配机器人。图6-8是FAL 的示意图。
下料等辅助装置而形成的自动产过程，用工件输 送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺 序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工 的复杂大系统。
图6-1所示为加工曲拐零件的刚性自动线总体布局 图。该自动线年生产曲拐零件17000件，毛坯是球墨铸 铁件。由于工件形状不规则，没有合适的输送基面， 因而采用了随行夹具安装定位，便于工件的输送。
1. 自动化加工设备; 2. 工件输送系统; 3. 刀具;
图6-7为一加工箱体零件的柔性自动线示意图，它由 两台对面布置的数控铣床，四台两两对面布置的转塔式 换箱机床和一台循环式换箱机床组成。采用辊子传送带 输送工件。这条自动线看起来和刚性自动线没有什么区 别，但它具有一定的柔性。FML同时具有刚性自动线和 FMS的某些特征，在柔性上接近FMS，在生产率上接近 刚性自动线。
图6-8 柔性装配线示意图
6.1.6 计算机集成制造系统（CIMS） 1.CIMS CIMS的功能构成包括下列内容(参考图6-9)： （1）管理功能。 （2）设计功能。 （3）制造功能。 （4）质量控制功能。 （5）集成控制与网络功能。
图6-9 CIMS的组成
2. CIMS的关键技术 （1）信息集成。 （2）过程集成。 （3）企业集成。
6.1.4柔性制造线(FML) 柔 性 制 造 线 （ FlexibleManufacturingLine ） 由 自 动
化加工设备、工件输送系统和控制系统等组成。
图6-6 具有装配功能的柔性制造系统
柔性制造线的主要优点是：具有刚性自动线的绝 大部分优点；当批量不很大时，生产成本比刚性自动 线低得多；当品种改变时，系统所需的调整时间又比 刚性自动线少得多，但建立系统的总费用却比刚性自 动线高得多。
6.2 数控机床
6.2.1 一般数控机床通常是指数控车床、数控铣床、数
控镗铣床等，它们的下述特点对其组成自动化制造系 统是非常重要的。
图6-1 (a)正视图；(b)俯视图
该曲拐加工自动线由七台组合机床和一个装卸工 位组成。全线定位夹紧机构由一个泵站集中供油。工 件的输送采用步伐式输送带，输送带用钢丝绳牵引式 传动装置驱动。
6.1.2 柔性制造单元(FMC) 柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell）由单台
图6-2 柔性制造单元
图6-3所示是加工棱体零件的柔性制造单元。单元 主机是一台卧式加工中心，刀库容量为70把，采用双 机械手换刀，配有8工位自动交换托盘库。托盘库为环 形转盘，托盘库台面支承在圆柱环形导轨上，由内侧 的环链拖动而回转，链轮由电机驱动。
图6-3 带托盘库的柔性制造单元
6.1.3柔性制造系统(FMS) 柔 性 制 造 系 统 （ FlexibleManufacturingSystem ） 由
机电一体化系统设计及应用实例
6.1 概述 6.2 数控机床 6.3 工件储运设备 6.4 工业机器人 6.5 检测与监控系统 6.6 辅助设备 6.7 数控机床 6.8 机电一体化产品的系统设计要点
6.1 概述
6.1.1 1.刚性半自动化单机 除上、下料外，机床可以自动完成单个工艺过程
的加工循环，这样的机床称为刚性半自动化机床。 2. 它是在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上、