现代自动化制造技术

第9章现代自动化制造技术

9-1 FMS的基本定义、组成和功能是什么？

柔性制造系统（简称FMS）是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元（FMC），能根据制造任务或生产的变化迅速进行调整，适用于多品种中、小批量生产。其中的FMC由计算机控制的数控机床或加工中心，环形（圆形或椭圆形）托盘输送装置或工业机器人所组成，可不停机转换工件进行连续生产。

FMS由制造工作站、自动化物料储运系统和FMS管理与控制系统三个主要部分组成。制造工作站则主要包括机械加工工作站、清洗站和测量站。自动化物料储运系统使得物料的运输和存储过程均在计算机的统一管理和控制下自动完成。物料储运包含了两个方面内容：第一，FMS系统内部的物料装卸、搬运及存储；第二，FMS系统与外部储运系统或其它自动化制造系统之间的物料储运。管理与控制系统是FMS的核心和灵魂。FMS管理和控制系统采用横向或纵向的分解与集成而形成的多层递阶控制结构。

9-2 在FMS中有哪些类型的制造工作站，它们在FMS中各自的作用是什么？

制造工作站则主要包括机械加工工作站、清洗站和测量站。

1．机械加工工作站。一般在柔性制造系统中主要的机械加工设备是加工中心，常带有机附刀库，可实现主轴和机附刀库的刀具交换，同时还带有自动托盘交换装置。

2．清洗站。所谓清洗，主要指清除切屑和清洗油污，清洗对象包括零件、夹具和托盘。清洗不包括去除零件毛刺，通常去毛刺工作在生产线外进行，因为它对装卸工作有干扰。通过清洗保证零件在下一工序中的定位，装夹和顺利加工。

3．测量站。检验工序有在线和离线两种方式，各有优点。在线检验仪可由编程令其投入工作，以判定加工误差并直接经由中央计算机进行刀具补偿调整。

9-3 FMS物料储运系统可采用的运输、存储设备有哪些？它们各自的特点是什么？

在柔性制造系统中，一般采用自动化物料储运系统。物料储运包含了两个方面内容：第一，FMS系统内部的物料装卸、搬运及存储；第二，FMS系统与外部储运系统或其它自动化制造系统之间的物料储运。在FMS中通常采用的自动化储运设备有传送机、有轨小车、自动导向小车（Automated Guided Vehicle，AGV）、工业机器人等。

1．传送机。传送机是自动化物料储运系统最早采用的形式之一，由于它造价低廉，控制相对比较容易，有着广泛的应用。

2．有轨小车。有轨小车是一种无人驾驶的自动化搬运设备。

3．自动导向小车。是一个具有电磁或光学的自动导向装置，可以沿着事先预定的路径运行，具有依据应用需求进行编程和选择停靠点等功能的运输小车。

9-4 AGV的基本原理、组成是什么？它和其他类型的传输设备相比具有什么优势？

自动导向小车（Automated Guided Vehicle, AGV）是一个具有电磁或光学的自动导向装置，可以沿着事先预定的路径运行，具有依据应用需求进行编程和选择停靠点等功能的运输小车。

AGV基本组成部分可以分为：车架、电池、导向单元、车载充电器、安全装置、车载控制器、通讯单元、精确定位装置、工作平台等。

AGV由于具有良好的柔性、高的可靠性、容易扩展、易于与其它自动化系统集成等优点，因而是最具有潜力和优势的FMS自动化运输设备。但AGV也有其自身的缺点，主要表现为一次性投入成本较高，因而投资回收期变长。另外它主要适用于室内，在环境恶劣的露天环境不宜采用，对于磁导向装置的AGV，不能在金属地面上运行。

9-5 FMS控制系统的组成和主要功能是什么？

FMS控制系统通常由硬件和软件两方面组成。

FMS控制系统的基本功能如下：

1）传送数据（如物料参数、NC程序、刀具数据等）给FMS中的物料系统和加工设备；

2）协调FMS中各设备的活动，保证把工件和刀具及时地提供给加工设备，使加工设备高效运转；

3）提供友好的操作界面，使操作者能够输入数据，控制、运行和监视FMS运行；

4）当FMS发生故障，能帮助操作者进行故障诊断和故障处理。