柔性制造技术+成组技术

2011-5-21
现代制造技术
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FMS目标
1. 2. 3. 4. 5. 6. 在中批量生产中采用NC技术 数控 在中批量生产中采用 技术(数控 ； 技术 数控)； 提供一种能加工某些零件族的生产设备， 提供一种能加工某些零件族的生产设备，通过改变程序还可以加 工其它零件族(柔性 柔性)； 工其它零件族 柔性 ； 提供一种能自动编排作业计划、 提供一种能自动编排作业计划、自动进行加工和检查的成套生产 设备(自动化 自动化)； 设备 自动化 ； 提供一种对加工工序以及生产设备的监控功能(检测监控 ； 提供一种对加工工序以及生产设备的监控功能 检测监控)； 检测监控 建立独立的加工模块，能方便地组合成生产单元， 建立独立的加工模块，能方便地组合成生产单元，必要时还可重 新组合(可重构性 可重构性)； 新组合 可重构性 ； 减少传统制造系统固有的空闲时间，提高设备利用率 高效性 高效性)。 减少传统制造系统固有的空闲时间，提高设备利用率(高效性 。
2011-5-21 现代制造技术 2-6
柔性制造系统的适用范围
10000 大 1000 零 件 批 量 100
自动线 专用机床 柔性制造生产线
生产率提高
柔性增大
柔性制造系统
10
柔性制造单元 数控机床通用机床
0 少 10 零件品种数
现代制造技术
100 多
1000
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FMS 加工系统的配置
2011-5-21 现代制造技术 2-16
加工系统中常用的加工设备
常见加工中心的分类
按工艺用途可分为镗铣加 按工艺用途可分为 工中心、 车削加工中心、 钻削加工中心、攻螺纹加 工中心及磨削加工中心等。 按主轴在加工时的空间位 置可分为立式加工中心、 置可分为 卧式加工中心、立卧两用 （也称万能、五面体、复 合）加工中心。
244FM摩托车发动机汽缸加工自动线
FML——Flexible Manufacturing Line） Line） 3 柔性制造生产线（FML Flexible FMS中的各机床按工艺过程布局 可以有生产节拍， 中的各机床按工艺过程布局， 将FMS中的各机床按工艺过程布局，可以有生产节拍，但是可变的加 工生产线，是刚性自动线与柔性制造系统的一种结合。 工生产线，是刚性自动线与柔性制造系统的一种结合。
2011-5-21 现代制造技术 2-2
柔性制造系统组成
柔性制造系统 加工系统 加 工 设 备 辅 助 设 备 检 测 设 备 物流系统 工 件 流 刀 具 流 控制与管理系统 过 程 控 制 过 程 调 度 过 程 监 视
加工
工 工 加 工
物 加
加工系统 物 流系统 控制
理 管理
与
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FMT——Flexible Manufacturing Technology） Technology） 柔性制造技术（FMT Flexible 是集数控技术、计算机技术、 机器人技术、 是集数控技术 、 计算机技术 、 机器人技术 、 现代管理技 术为一体的现代制造技术， 术为一体的现代制造技术 ， 主要用于多品种小批量或变 批量生产。 批量生产。 柔性——指制造系统能够适应产品变化的能力 柔性 指制造系统能够适应产品变化的能力
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现代制造技术
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混合式FMS
在一个FMS中包含不同类的机床，但每一类机床又都 中包含不同类的机床， 在一个 中包含不同类的机床 有多台机床存在。 有多台机床存在。 在实际使用中，很少有前两类FMS， 在实际使用中，很少有前两类FMS，通常采用两类的 综合方式，即在一个FMS中包含不同类的机床，但每 中包含不同类的机床， 综合方式，即在一个 中包含不同类的机床 一类机床又都有多台机床存在。这样， 一类机床又都有多台机床存在。 这样，不同类机床可 相互互补加工能力， 相互互补加工能力， 又可避免因单台设备故障造成系 统瘫痪。只是在系统控制上更加复杂一些。 统瘫痪。只是在系统控制上更加复杂一些。
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FMS系统的柔性描述
FMS系统中的柔性形式可描述为： 系统中的柔性形式可描述为： 系统中的柔性形式可描述为 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 机床柔性：生产一组给定的工件类型时完成所要求变化的灵 生产一组给定的工件类型时完成所要求变化的灵 活性。 活性。 产品柔性：能经济而迅速地转换到生产一组新产品的能力。 能经济而迅速地转换到生产一组新产品的能力。 能经济而迅速地转换到生产一组新产品的能力 加工柔性：以几种方式生产一组给定工件的能力。 以几种方式生产一组给定工件的能力。 以几种方式生产一组给定工件的能力 工序柔性：每种类型工件一定工序次序的互换能力。 每种类型工件一定工序次序的互换能力。 每种类型工件一定工序次序的互换能力 运行柔性：在继续生产所需一组类型工件时处理故障的能力。 在继续生产所需一组类型工件时处理故障的能力。 在继续生产所需一组类型工件时处理故障的能力 产量柔性：按不同生产量均能做到有利可图地运行 按不同生产量均能做到有利可图地运行FMS的能 按不同生产量均能做到有利可图地运行 的能 力。 扩展柔性：能容易而模块化地按需要扩展 能容易而模块化地按需要扩展FMS的能力。 的能力。 能容易而模块化地按需要扩展 的能力 生产柔性：表示 表示FMS能生产的工件形式的广泛性。 能生产的工件形式的广泛性。 表示 能生产的工件形式的广泛性
柔性制造系统 柔性制造系统
1) 棱柱体类（包括箱体形、平板形） 2) 回转体类（长轴形、盘套形）
对加工系统而言，通常用于加工棱柱体类工件的FMS由立、卧式加工中心， 数控组合机床（数控专用机床、可换主轴箱机床、模块化多动力头数控机床等） 和托盘交换器等构成；用于加工回转体类工件的FMS由数控车床、车削中心、数控 组合机床和上下料机械手或机器人及棒料输送装置等构成。
互替式（并联） 1 互替式（并联） 互补式（串联） 2 互补式（串联） 3.混合式（并串联） 3.混合式（并串联） 混合式 FMS的加工对象 FMS的加工对象
当所选定零件组的全部工序可以被一种机床独 立完成时，FMS可以只配置数量足够的相同型号机 床，这些机床之间是可以相互代替的。
当所选定零件组的全部工序不能被一种机 床独立完成时，FMS需要配置几种不同型号的机 床，各自完成特定的工作，这些机床之间是互 相补充的，不能相互替代。
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现代制造技术
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现代制造技术
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配备可互相替换机床的FMS
这一类FMS采用多个同构的或可互相替换的机床构成 采用多个同构的或可互相替换的机床构成 这一类 FMS。例如，由八台加工中心、一个贮料系统和一条 。例如，由八台加工中心、 往复式物料运输线及计算机控制设备构成FMS。 往复式物料运输线及计算机控制设备构成 。 在该类系统中， 在该类系统中， 工件可以被送到适合加工它的任一台 加工中心上； 加工中心上；由计算机根据各台机床任务量和状态对 机床分配加工零件，每台机床都有自动换刀装置， 机床分配加工零件， 每台机床都有自动换刀装置， 并 可完成部分或全部加工工序。 可完成部分或全部加工工序。 此类FMS的最大优点是当设备发生故障时系统只须局 此类 的最大优点是当设备发生故障时系统只须局 部停机即可，但由于机床种类单一， 部停机即可 ，但由于机床种类单一 ，可能会造成加工 能力不足或造价过高。 能力不足或造价过高。
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现代制造技术
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FMS类型
配备互补机床的FMS
这一类FMS通过物料运储系统将数台不同的 通过物料运储系统将数台不同的NC机床 这一类 通过物料运储系统将数台不同的 机床 连接起来，使不同机床的工艺加工能力可以互补。 连接起来，使不同机床的工艺加工能力可以互补。 工件通过安装站进入系统， 工件通过安装站进入系统，然后在计算机控制下从一 个工作站到另一工作站，按顺序加工， 个工作站到另一工作站，按顺序加工， 每台机床所完 成的工序数取决于工件的设计和机加工艺， 成的工序数取决于工件的设计和机加工艺，不同的零 件可采用不同的机床加工。 件可采用不同的机床加工。 这类FMS比较经济，且加工能力互补，但一旦设备出 比较经济，且加工能力互补， 这类 比较经济 现故障可能因影响到系统的加工能力而造成系统停机。 现故障可能因影响到系统的加工能力而造成系统停机。 可采用后备机床弥补这一不足。 可采用后备机床弥补这一不足。
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FMS 对机床的要求
1 工序集中 控制功能强、 2 控制功能强、柔性好 3 具有通信接口 高刚度、高精度、 4 高刚度、高精度、高速度 5 其它要求
a) 使用经济性好 操作性、可靠性、 b) 操作性、可靠性、维修性好 自保护性、 c) 自保护性、自维护性好 d) 对环境的适应性与保护性好 技术资料齐全，机床上的各种显示、标记等清楚，机床外形、 e) 技术资料齐全，机床上的各种显示、标记等清楚，机床外形、颜色 美观且与系统协调。 美观且与系统协调。
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现代制造技术
2-14
机床配置形式与特征比较
配置形式 简 图 互替式 互补式 混合式
生产柔性 生产率 技术利用率 系统可靠性 投资强度比
低 低 低 高 高
中 高 中 低 低
高 中 高 中 中
说明：这些配置主要取决于机床功能、FMS的物料流和信息流， 而并非取决于加工设备的物理布局。
现代制造技术
2-3
柔 性 制 造 系 统 工 作 原 理
2011-5-21 现代制造技术 2-4
柔性制造系统特点
1 很强的柔性制造能力 2 设备利用率高 3 劳动生产率高 自动化程度高， 4 自动化程度高，产品质量稳定 5 经济效益高
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现代制造技术
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柔性制造系统的类型
FMC——Flexible Manufacturing Cell） Cell） 1 柔性制造单元（FMC Flexible FMC由单台计算机控制的数控机床或加工中心、 FMC由单台计算机控制的数控机床或加工中心、环形托盘输送装置 由单台计算机控制的数控机床或加工中心 或工业机器人组成。 或工业机器人组成。 FMS） 2 柔性制造系统（FMS） 它由两台或两台以上的数控 机床或加工中心或柔性制造单元 所组成， 所组成，配有工件自动上下料装 如托盘交换装置、机器人）、 置（如托盘交换装置、机器人）、 自动输送装置、自动化仓库等， 自动输送装置、自动化仓库等， 由计算机控制系统进行加工控制、 由计算机控制系统进行加工控制、 计划调度安排及工况监测。 计划调度安排及工况监测。
加工中心
（镗铣加工中心） 镗铣加工中心） 镗铣加工中心与普通数控镗床和数控铣床的区别 之处，主要在于它附有刀库和自动换刀装置。 之处，主要在于它附有刀库和自动换刀装置。
2011-5-21 现代制造技术
卧式加工中心
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FMS构成
FMS的组成包括多工位的数控加工系统 机床 、 自动化的 的组成包括多工位的数控加工系统(机床 的组成包括多工位的数控加工系统 机床)、 物料运贮系统和计算机控制的信息系统。 物料运贮系统和计算机控制的信息系统。
柔性制造系统（FMS）是由数控加工设备、物料运储 柔性制造系统（FMS）是由数控加工设备、 装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。 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， 括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变 化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。 中 化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。(“中 华人民共和国国家军用标准” 华人民共和国国家军用标准”) 柔性制造系统是柔性制造技术的主要应用形式。 柔性制造系统是柔性制造技术的主要应用形式。
柔性制造技术
主要内容： 主要内容： • • • • • • 柔性制造系统的组成、 柔性制造系统的组成、原理 柔性制造系统的类型、 柔性制造系统的类型、应用 成组技术与零件分类编码 FMS 加工系统的配置 FMS 物流系统的组成 FMS 控制管理系统简介
2011-5-21
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现代制造技术
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柔性制造技术和柔性制造系统