柔性制造技术

第一章思考题

1.柔性制造系统与刚性自动线有何不同及相同之处

刚性自动线特点：设备和加工工艺固定,不灵活,只能加工一个零件, 或几个相互类似的零件,即具有刚性。柔性制造系统：设备和加工工艺不固定,灵活,能加工多个零件, 或几个相互类似的零件,具有柔性。

2.举例说明FMS的基本组成、主要功能、适用范围

基本组成：加工系统、物料储运系统、计算机控制系统

主要功能：1. 自动进行某一零件族零件的生产(数控机床承担自动制造任务)；2. 自动运输、储存、交换物料（毛坯、工件、刀具等）；3. 自动监视、自动补偿、自诊断等(刀具磨损、破损的监测等）；4.作业计划与调度功能。

适用范围：1.产品类型2. 零件类型据统计,约70%的FMS用于箱体类的非回转体加工, 30%左右的FMS用于回转体的加工.3. 材料类型FMS所加工的材料范围很广,但大多是加工

铸铁件,其次是刚件和铝件。4. 零件的品种与批量FMS适用于多品种,中小批量零件的生产FMS在各种加工方式中所处的地位

3. FMM、FMC、FTL、FMS 各自有何特点？它们相互关系如何？下面两个图示属于FMM、FMC、FTL、FMS 中的哪一类？

FMM特点:能独立运行, 能承担由多种零件组成的混流作业计划, 但不具备工件、

刀具的供应管理功能，没有生产调度功能。

FMC特点：由工件自动输送设备连接的2~3个FMM组成，能独立工作，具有一定的生产调度能力。

FTL特点：是工艺设备按照所采用的工艺操作顺序布置时的FMC ,适用于少品种、大批量生产。

FMS特点：在FMC基础上增加必要的加工中心台数，配备完善的物料和刀具储运系统, 通过计算机控制系统管理全部生产，具有实时控制能力。

连杆加工柔性自动线柔性制造系统

附加重点：

FMC与FMS的区别？

1、制造设备（单台多台）

2、制造功能（某一种制造功能多种制造功能）

3、制造规模（自动化制造孤岛与上位计算机联网并交换信息）

2.制造自动化系统：一定范围的加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备、高素质的人构成的有机整体

3.FMS的一般定义:1) 是一个计算机控制的生产系统;2) 系统采用半独立的数控机床;3) 这些机床通过物料输送系统联成一体.

4. 目前FMS发展主要趋势：

小型柔性制造单元成为热门高效率柔性制造线发展较快柔性系统向多功能方向发展系统

集成是制造业发展所需

5.FMS的分类

(一)按FMS承担的制造任务分类：柔性加工系统柔性装配系统柔性检测系统

(二)按机床与物料输送系统的组合方式分类，柔性零件加工系统分三类：柔性制造模块（FMM）柔性制造单元（FMC）（柔性自动线(FTL)）柔性制造系统（FMS）

(三)按物料输送路线的布置方式分类，FMS分三类：1、直线型FMS2、环路型FMS3、机器人型FMS

6.FTL与刚性自动线类似处：加工过程有一定的生产节拍，工件沿一定的方向顺序输送

不同处：FML多采用多轴主轴箱式加工中心,当工件变换时,各机床主轴箱可自动进行相应的更换.同时调入相应的数控程序,即有“柔性”.

7. 据统计,约70%的FMS用于箱体类的非回转体加工, 30%左右的FMS用于回转体的加工. 原因：箱体类零件平面、孔可同时加工；箱体类零件容易装载和输送；箱体类零件容易获得所需的加工精度；箱体类零件加工采用FMS容易收益

第二章思考题

1.FMS中的机床特征

具有高的柔性综合加工能力强，生产效率高结构布局便于工件自动交换有大容量刀库或辅助刀库高性能容易控制具有自保护装置和能力具有必要的辅助设备

2.互替机床与互补机床各自有何特点？

互替机床：纳入系统的机床可互相代替

* 柔性高* 工艺范围宽* 并连环节，可靠性高* 机床技术利用率低* 生产率低* 价格高互补机床：纳入系统的机床是互相补充的，各自完成某些特定的工序，各机床之间不能互相取代，工件在一定程度上必须按顺序经过工位

* 机床技术利用率高* 生产率提高* 价格较低* 柔性较低* 工艺范围较窄* 串联环节，可靠性低

3.加工中心的哪些功能对FMS的设计和运行有重要影响？为什么？

（1）刀具存储与自动换刀

刀库容量（关系到混流加工零件种类多少）

存储刀具的最大直径、长度、重量（关系到可加工工件的规格）

换刀可靠性（影响系统可靠性）

换刀速度（直接影响生产效率）

（2）工件自动交换

（3）工件找正、刀具监测(接触传感器作用)

4.车削中心的概念及其结构特点和工艺特点？

车削中心：是一种高精度、高效率的自动化机床，它的主体是数控车床，同时兼备车削和铣削等加工能力，具有自动交换刀具和工件的功能，能对多种工件实施柔性自动加工

车削中心的主要结构特点

（1）主传动系统

* 主传动系统与数控机床基本相同，采用直流或交流主轴电机——带传动和主轴箱内的变速齿轮——主轴旋转

* 增加主轴的数控轴（C轴）的坐标功能,实现车削/铣削状态转换

（2）刀架及自动换刀装置

* 回转刀架：在数控车床回转刀架基础上，使工具旋转。

工艺特点一、多轴数控加工二、加工综合化三、加工节奏快

5. 熟悉教材P78“加工轿车铝车轮的车削中心”。（附加：图4-13、4-14、4-15）

第二章额外

1、FMS中的机床配置形式

加工零件类型机床配置

箱体类CNC加工中心

回转体类CNC车削中心、CNC磨床

箱体类+回转体类CNC加工中心+CNC车削中心

特殊类专用CNC机床

2、加工中心固定刀库的四种常见形式

（1）盘式刀库（2）链式刀库（3）盒式刀库（4）架式刀库

第三章思考题

1、FMS对刀具有何要求及其对策?

一、控制刀具的数量

1> 产品设计模块化和标准化2> 刀具设计模块化和标准化3>采用复合刀具和多刃刀具

4> 充分利用机床的数控功能

二、刀具自动交换* 常规刀具自动交换采用机械手完成* 超常刀具自动交换：刀体安装于主轴上，刀具变换只需交换刀头

三、高可靠性* 采用不重磨刀具

2、简述刀具管理系统的任务及运作过程。

采购刀具计划刀具数据管理刀具计划刀具供应

1）.制定刀具准备计划2）.刀具准备及供应3.）刀具入库

3、熟悉刀具管理系统的设备组成。

⑴管理站⑵零件柜⑶刀具组装站⑷刀具预调仪⑸刀具缓冲站⑹加工中心盘形刀库⑺NC车床回转刀架⑻换刀机械手⑼备用刀具库⑽盘形刀库交换器⑾读写器⑿盘形刀库用托盘⒀控制器⒁夹具调整装置(15) 中央刀库(16) 刀具立体仓库

4、掌握主要刀具识别与刀具预调方法。

一、编码环刀具识别系统* 编码环安装于刀柄尾部* 凸、凹两种圆环面代表“1”和“0”* 凸、凹两种圆环面的不同排列形成刀具码* 读码器与编码环接触识别刀具码* 可靠性差，寿命短

二、条形码刀具识别系统* 条形码与刀具编码一一对应* 条形码阅读器扫描条形码* 不易修改信息，信息量小

三、标识块识别系统( ID系统)* 标识块：与被标识的物料固联，存储该物料的信息* 读写器：通过读写器向标识块写入或读出信息* 识别控制单元：标识块识别系统与可编程控制器或上位计算机的接口

优缺点* 抗环境污染能力强* 存储的信息量大* 可重复存储数据

标识块识别系统应用* 检测线上将检测数据写入标识块* 出库线上从标识块读出产品名称，规格等数据* 装配线上把下道工序的作业数据写入标识块

标识块刀具识别系统* 标识块一般安装在刀柄上* 标识块数据可重写，且保存时间长

刀具预调：

* 进行工件加工的刀具都要进行预调

* 根据加工要求确定刀具的预调参数，测量其实际的刀具长度和直径等，将数据输入系统* 测得的刀具补偿值提供给机床控制器

5、刀具监控方法有那些?

一、刀具直接监控1.图象匹配法(CCD)2.接触法(接触传感器等)