柔性制造系统

GB／T12643—90
机器人是一 种用于移动各种 • 材料、零件、工 Click to add Text • 具或专用装置， Click to add Text 通过程序动作来 执行各种任务， 并具有编程能力 的多功能操作机。
6-卧式加工中心 10-计算机控制室
先进制造技术
2.2 柔性制造系统的加工系统
1. 加工系统的性能要求 单击此处编辑母版标题样式
加工工序集中 控制功能强
高刚度、高精度、高速度
兼顾柔性和生产率 自保护和自维护性好 使用经济性好
对环境的适应性和保护性好
先进制造技术
2.2 柔性制造系统FMS的加工系统
仓库管理
先进制造技术
2.4
FMS的刀具管理系统
1 刀具管理系统的职能 单击此处编辑母版标题样式
负责刀具的运输、存储和管理，适时地向加工单元提 供所需的刀具，监控刀具的使用以及取走已报废或寿命已 耗尽的刀具。
先进制造技术
2.4
FMS的刀具管理系统
2 刀具管理系统的组成及运作 单击此处编辑母版标题样式
先进制造技术
单击此处编辑母版标题样式

在老龄化加剧、劳动力成本持续升温和我国产业结构 面临转型调整压力等因素的综合影响下，实现《中国制造 2025》规划成为推动我国工业转型升级的基石产业，产 业国家扶持力度不断加大。 国务院《智能制造装备产业“十二五”发展规划》中明确 指出，至2020 年我国将建立完善的智能制造装备产业 体系，产业销售收入超过3 万亿元，实现装备的智能化及 制造过程的自动化，使产业生产效率、产品技术水平和质 量得到显著提高。 因此未来5 年将是我国自动化制造业实现突破的关键窗口 期，行业有望保持快速增长趋势。
物料运储系统
3 物料存储系统 单击此处编辑母版标题样式
1、分类
工件装卸站
托盘缓冲区
物料存储系统
自动化立体仓库
先进制造技术
2.3.1 物料运储系统 单击此处编辑母版标题样式
先进制造技术
2.3.1
物料运储系统
单击此处编辑母版标题样式
2、自动化仓库的计算机控制与管理
1
2 3
物料信息的登录和识别
物料的自动存取
No.8
先进制造技术
历经10年的完善，FMS开始从实验室逐步成为先进 单击此处编辑母版标题样式
制造业的主流。 20世纪80年代初，机器人、无人自动导向小车、 柔性自动化成为制造自动化的主打曲。 1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工 业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)。
机器人 原料 检测部分 检测 部分 加工中心 计算机控制 FMC流程示意图 先进制造技术
集中冷却润滑系统、切屑运输系统、自动清洗装置、自动去毛刺设备等。 先进制造技术
2.1 柔性制造系统概述
单击此处编辑母版标题样式
1.柔性制造系统的组成
先进制造技术
典型的柔性制造系统示意图
单击此处编辑母版标题样式
1-自动仓库 2-装卸站 7-立式加工中心 3-托盘站 8-磨床
4-检验机器人 5-自动小车 9-组装交付站
产量柔性
扩展柔性
操作柔性 生产柔性
故障柔性
先进制造技术
单击此处编辑母版标题样式
1
柔性制造系统的概念及发展
2 3 4
柔性制造系统的主要组成
工业机器人 柔性制造系统的关键技术
先进制造技术
2 柔性制造系统的主要组成 单击此处编辑母版标题样式
加工系 统和物 流系统 的自动 控制
实现在 线数据 的自动 采集和 处理
3.6工业机器人的技术参数
3.7工业机器人的应用
先进制造技术
3.工业机器人
3.1 机器人的概念 单击此处编辑母版标题样式
美国机器人协会(RIA)
ISO
机器人是一 • Click to add Text
种自动的、位置 • Click to add Text 可控的、具有编 • Click to add Text 程能力的多功能 操作机。
1.1
柔性制造系统的定义
单击此处编辑母版标题样式 根据国标，FMS被定义为：“柔性制造系统（Flexible
Manufacturing System，简称FMS）是数控加工设 备、物料运储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，能根据制造任务或生产 环境的变化。” 美国制造工程师协会的计算机辅助系统和应用协会定义为 ：“使用计算机控制柔性工作站和集成物料运储装置来控 制并完成零件族某一系列工序的，或一系列工序的一种集 成制造系统。”
先进制造技术
2.4
刀具管理系统
顺序选择方式
刀具编码方式 刀座编码方式
3 刀具的交换与存储 单击此处编辑母版标题样式
1 2
加工机床刀具库与工作主轴之间的刀具交换
刀具装卸站、中央刀具库以及各加工机床之间的刀具交换
先进制造技术
2.4 刀具管理系统
3 刀具的交换与存储 单击此处编辑母版标题样式
1
加工机床刀具库与工作主轴之间的刀具交换
先进制造技术
1.1.22 1.2
柔性制造系统的优势
柔性制造系统 建立在成组技术的基础上 ，由计算机控制的自动化 生产系统，可同时加工形 状相近的一组或一类产品 。英文简称FMS。 适合多品种、小批量的高 效制造模式;减少毛坯和 在制品的库存量 ;减少直 接劳动力 。
单击此处编辑母版标题样式
2
刀具装卸站、中央刀具库以及各加工机床之间的刀具交换
3
运载工具上的刀架与机床刀库之间的刀具交换
先进制造技术
2.4 刀具管理系统
4 刀具监控与信息管理 单击此处编辑母版标题样式
刀具监控的目的：及时了解所使用刀具因磨损、破损而发生的性质 的变化。 直接法 间接法
工件表面质量监测
接触法 图像匹配法
切削温度监测 超声波监测 振动监测 切削力监测 功率监测
4 加工系统的辅助装置 单击此处编辑母版标题样式
3、自动上下料装置 指机床与托盘之间工件/托盘的装卸装置。 托盘交换装置（ACP）、工业机器人 托盘交换装置是连接FMS加工设备和物料运送系统 的桥梁，不仅起到连接作用，还可以作为工件的暂时储 存器。
先进制造技术
2.2柔性制造系统的加工系统 4 加工系统的辅助装置 单击此处编辑母版标题样式
互替式
互补式
混合式
先进制造技术
2.2柔性制造系统的加工系统
4 加工系统的辅助装置 单击此处编辑母版标题样式
机床 夹具
加工系统 的辅助装置
托盘
自动上下 料装置
先进制造技术
2.2 柔性制造系统的加工系统
4 加工系统的辅助装置 单击此处编辑母版标题样式
1、机床夹具 一个好的夹具应能允许一次装夹便能完成零件上所有 部位的加工，减少装夹定位次数，避免不必要的累积误差。
刚性制造系统 刚性生产系统是用于工件 输送系统将各种刚性自动 化加工设备和辅助设备按 一定的顺序链接起来，在 控制系统的作用下完成单 个零件加工的复杂大系统 。 适合进行大批量生产，效 率高、成本低、质量稳定 、程序固化。
先进制造技术
1.2 柔性制造系统的优势 单击此处编辑母版标题样式
降低 成本 FMS优势 适应 性强 质量 高 效率 高
运输 机构
AGV
工件储 存库
单击此处编辑母版标题样式
80年代末期，由于FMS技术逐渐成熟而得到迅速 的应用。 1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车 间。拥有60个柔性制造单元（包括50个工业机器 人）和一个立体仓库，另有两台自动引导台车传 送毛坯和工件 1985年北京研究所用于加工数控机床直流伺服 电机的主轴、端盖、法兰盘而开发第一套FMS。 1988年世界已拥有760套FMS。
先进制造技术
1. 4 FMS柔性的体现
机床的柔性
加工柔性
通过配置相应的刀具、夹具、NC程序
以不同加工工序和工艺加工一个零件的能力 单击此处编辑母版标题样式
产品的柔性 零件流动柔 性
能够经济和迅速地转变生产产品 在加工零件过程中出现局部故障时，能重新选择工件路径并继续加工 运行系统适应不同产量并具有好的操作效益 能够在需要时容易地、模块化地扩展系统的可能性 能对每一种零件改变工序顺序 FMS能够生产各类零件 当系统中的设备出现故障时，制造系统对故障的处理能力
声发射监测
先进制造技术
柔性制造系统（FMS） 单击此处编辑母版标题样式
3 工业机器人
先进制造技术
3.工业机器人 单击此处编辑母版标题样式
先进制造技术
单击此处编辑母版标题样式
先进制造技术
3 工业机器人
单击此处编辑母版标题样式
3.1 机器人的概念
3.2 工业机器人的发展历程 3.3工业机器人的组成 3.4工业机器人的分类 3.5工业机器人的工作过程
Leabharlann Baidu
缺点：改动困难，距离有限、 容易引发堵塞。
先进制造技术
2.3.1 物料运储系统 单击此处编辑母版标题样式 2、无轨运输车（自动导向小车；AGV）
先进制造技术
2.3.1 物料运储系统
2、无轨运输车（自动导向小车；AGV） 单击此处编辑母版标题样式
优点：柔性强、不会堵塞物流、扩展性能好、传送距离远、成本低。 缺点：传送量小、控制复杂。
3、自动上下料装置
往复式 回转式
先进制造技术
2.3
物料运输系统
单击此处编辑母版标题样式
2.3.1 物料运储系统
2.3.2 刀具管理系统
先进制造技术
2.3.1 物料运储系统
作用 单击此处编辑母版标题样式
在加工系统之间及内部的物料自动搬运及控制、自动 装卸及存储。 有轨运输车
自动小车
无轨运输车
物料输送系统 物 料 运 储 系 统 物料存储系统
先进制造技术
2.3.1 物料运储系统 单击此处编辑母版标题样式
3、传送带 皮带式、辊筒式、链板式、高架式
优点：传送量大、传送频率高、传送可靠。 缺点：改动困难。
先进制造技术
2.3.1 物料运储系统
2 物料输送系统基本回路 单击此处编辑母版标题样式
直线输送回路
环形输送回路
网状输送回路
先进制造技术
2.3.1
2 机床的选用 单击此处编辑母版标题样式
棱柱类零件 箱体 框架 平板
立式加工中心 卧式加工中心 立卧两用加工中心 先进制造技术
2.2 柔性制造系统的加工系统
2 机床的选用 单击此处编辑母版标题样式
回转类零件 轴类 轮盘类
数控车削机床
车削加工中心
先进制造技术
2.2柔性制造系统的加工系统
3 机床的配置形式 单击此处编辑母版标题样式
大量使用组合夹具
FMS机床夹具 的发展趋势
开发柔性夹具
先进制造技术
2.2柔性制造系统的加工系统
4 加工系统的辅助装置 单击此处编辑母版标题样式 2、托盘
托盘既是工件的承载体，又是一种工件和机床之间 的硬件接口。 在同一条FMS中的所有托盘，必须采用同一种结构形式。
先进制造技术
2.2柔性制造系统的加工系统
人 毛坯 托盘 传输机构 卸料机构 机床 组 工件
计算机控制
FMC初级系统流程简化示意图 先进制造技术
No.7
单击此处编辑母版标题样式 70年代初期原联邦德国、日本、前苏联、意
大利等相继开发了本国的第一代FMS。 1968年，美国怀特〃森斯特兰公司开发了可 变任务系统，后来它成为广泛流传的柔性制 造系统的原型。它由八台加工中心和两台多 轴钻床组成，按固定顺序以一定节拍在各机 床间传送和进行加工。 欧洲伴随着最初FMS的应用，出现了大量原则 不适合实际应用等一系列问题，因此开启了 改良运动热潮。
柔性制造系统-Flexible Manufacturing System
柔性制造系统 单击此处编辑母版标题样式
先进制造技术
单击此处编辑母版标题样式
1
柔性制造系统的概念及发展
柔性制造系统的主要组成
2
3 4 5 6
FMS的物料运储系统 FMS的刀具管理系统 工业机器人 柔性制造的关键技术
先进制造技术
传送带
一般机器人 机器人 门架机器人 自动化仓库 托盘库 刀具库 先进制造技术
2.3.1
物料运储系统
1 物料输送系统工具 单击此处编辑母版标题样式
1、有轨运输车（RGV） 往返于加工设 备、装卸站与立体 仓库之间，按指令 自动运行到指定工 位自动存取物料。
优点：定位精度高、载重量大 、运行速度快、控制简单。
先进制造技术
1.3
柔性制造系统的发展
20 世 纪 60 年 代 ， 工 程 师 大 卫 · 威 廉 逊 (David 单击此处编辑母版标题样式
Williamson) 提出 FMS, 并安装了第一套 FMS 。在计 算机控制下，每天进行 16 小时的无人化加工，简 称为“24系统”。 1967年由英国莫林斯公司将其公诸于世。
先进制造技术
单击此处编辑母版标题样式 据统计数据，2014 年我
国自动化生产线需求量达 到21,100条，而国内厂 商产量仅为8,780 条， 较大的市场份额被国外厂 商占据。尽管2010年至 2014 年期间，国内自动 化生产线产量保持了 25.32%的年均增长速 度，但目前国内厂商依然 无法满足旺盛的市场需求 。