济南大学机械制造自动化第三章3.1AMS的组成

自动化 制造系统
柔性自动化 设备及系统
自动化制造系统的基本形式
University of Jinan
3
第一节 自动化制造系统的常见类型
一、刚性自动线 1)自动化加工设备 2)工件输送装置 3)切屑输送装置 4)控制系统 5)刀具
University of Jinan
一、刚性自动线
• 刚性自动化生产线是多工位生产过程，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
自动化制造系统的组成 自动化加工设备 工件储运系统 刀具准备及储运系统 检测与监控系统 辅助设备 自动化制造系统的控制系统
University of Jinan
2
• 第一节 自动化制造系统的常见类型
刚性自动化 设备及系统
• 刚性半自动化单机 • 刚性自动化单机 • 刚性自动线 • 刚性综合自动化系统 • 一般数控机床 • 加工中心 • 混合成组制造单元 • 分布式数控系统 DNC • 柔性制造单元 FMC • 柔性制造系统 FMS • 柔性制造线 FML • 计算机集成制造系统 CIMS
University of Jinan
• 三、柔性制造系统FMS
柔性制造系统的主要特点有： ①柔性高，适应多品种中小批量生产； ②系统内的机床在工艺能力上是相互补充和相互替代的； ③可混流加工不同的零件； ④系统局部调整或维修不中断整个系统的运作； ⑤多层计算机控制，可以和上层计算机联网； ⑥可进行三班无人干预生产。
传送带和换向机构
FAL
装配机器人、装配装置、 人工装配工位
全线进行调度和 监控
物料输送装配
装配站
控制系统
University of Jinan
University of Jinan
Unቤተ መጻሕፍቲ ባይዱversity of Jinan
传送带
FML
数控机床、可换主轴箱机 床
主轴箱装多把刀 具，人工换刀
工件输送系统
自动化加工设备 刀具
University of Jinan
五、柔性装配线 FAL
柔性装配线（Flexible Assembly Line）通常 由装配站、物料输送装置和控制系统等组成。
第三章 自动化制造系统的组成
自动化制造系统由于其加工工艺范围很广，涉
及到很多设备。本章主要介绍常用自动化制造 系统的类型及布局、各种自动化加工设备、工 件的储运系统、刀具准备及储运系统、控制与 监控系统、各种辅助设备以及自动化制造系统 的控制系统。
University of Jinan
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
University of Jinan
• 三、柔性制造系统FMS
3. 刀具储运系统 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. 辅助设备 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。 5.多层计算机控制系统 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。
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。 • 在刚性自动线上，被加工零件以一定的生产节 拍，顺序通过各个工作位置，自动完成零件预定的 全部加工过程和部分检测过程。
University of Jinan
5
图3-1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。
的中间库存，缩短物料流程，减少生产面积，改善
劳动条件，便于管理等。 • 便。 • 用途：少品种、大量生产必不可少的加工装备。
University of Jinan
⑵ 投资大，系统调整周期长，更换产品不方
11
• 组合机床自动线，可以大幅度缩短建线周期，更 换产品后只需更换机床的某些部件即可（例如可更 换主轴箱），大大缩短了系统的调整时间，降低了 生产成本，并能收到较好的使用效果和经济效果。 • 组合机床自动线主要用于箱体类零件和其他类型非 回转体的钻、扩、铰、镗、攻螺纹和铣削等工序的 加工。
University of Jinan
图3-7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。
University of Jinan
University of Jinan
• 三、柔性制造系统FMS
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。
University of Jinan
University of Jinan
20年代
刚性自动化
图 汽车后桥齿轮箱加工自动线
University of Jinan
8
University of Jinan
9
University of Jinan
10
• 特点：⑴结构复杂，任务完成的工序多，所以生产 效率也很高，可以有效缩短生产周期，取消半成品
1.装配站 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.物料输送装置 3.控制系统 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3-8是FAL的示意图。
University of Jinan
University of Jinan
• 三、柔性制造系统FMS 柔 性 制 造 系 统 （ Flexible Manufacturing System）由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。
University of Jinan
12
• 二、柔性制造单元（FMC）
柔性制造单元由1-3台数控机床和 或加工中心，工件自动输送及更换系统 ，刀具存储、输送及更换系统，设备控 制器和单元控制器等组成。
University of Jinan
University of Jinan
University of Jinan
University of Jinan
• 三、柔性制造系统FMS
图3-6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。
University of Jinan
University of Jinan
University of Jinan
• 三、柔性制造系统FMS “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。 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，其基本组成部分有： ①自动化加工设备， ②工件储运系统， ③刀具储运系统， ④多层计算机 控制系统等。 扩展部分有： ①自动清洗工作站；②自动去毛刺设备；③自动测量 设备；④集中切屑运输系统；⑤集中冷却润滑系统 等。
University of Jinan
四 柔性制造线(FML) 柔性制造线（Flexible Manufacturing Line）由自 动化加工设备、工件输送系统和控制系统等组成。 优点 • 具有刚性自动线的绝大部分优点； • 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。 1. 自动化加工设备; 2. 工件输送系统; 3. 刀具;