第三章 AMS的组成1

a) 直接DNC系统，也就是直接数字控制DNC(Direct Numerical control)，是早期的DNC概念，其主要功能是将计算机与数控机 床的直接连接，只是实现NC程序的下传到数控机床以完成零件 的加工而已。 b)分布式数控系统(Distributed Numerical Control) 随着网 络和计算机技术的发展而赋予了DNC新的内涵。不但能够实现NC 程序的双向传输，而且具有系统信息采集、状态监视和系统控 制等功能。 c)柔性DNC系统是随着DNC的发展，DNC和FMS的界限越来越模糊， 此时的DNC己成为FMS中必不可少的一部分。 d)网络DNC系统，是为了适应敏捷制造、全球制造、分布式制造 和远程制造而发展起来的一种DNC系统。这种DNC系统的特点是 更强调网络与分布式数据库方面的功能与虚拟集成。 13
自动化制造系统
DNC系统
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自动化制造系统
DNC－CNC功能
功能 任务
系统控制 作业调度、数控程序分配、数控数据传送 机床负荷平衡、系统启动、系统停止
数据管理 作业计划数据管理、数控程序管理、程序 参与管理 刀具数据管理、托盘管理、生产数据统计
设备运行数据管理 系统监控 刀具磨损检测、系统运行状态检测
运输设备：传送带、运输小车、机器人及机器手 辅助设备：立体仓库和运输小车、小车与机床工作站之间 的连接或托盘交换装置。
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自动化制造系统
车削中心
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自动化制造系统
车削中心
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自动化制造系统
车削中心
车削加工中心
1-刀库 2-回转刀架 3-换刀机械手 4-上下工件机器人 5-工件存储站
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自动化制造系统
③
加工中心MC
通常是指镗铣加工中心，主要用于加工箱体及壳体类零 件，工艺范围广。加工中心的系统基本组成与一般数控 机床一样，只是在此基础上增加了刀库和自动换刀装置 而形成一类更复杂，但用途更广，效率更高的数控机床。 加工中心配置有刀库和自动换刀装置，能在一台机床上 完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工 序的加工。
自动化制造系统
Automatic Manufacturing System
第三章 AMS的组成
制作：杨雨图
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自动化制造系统
本章
学习目标
• 了解AMS的常见类型
• 了解AMS中常见的加工设备
• 了解AMS中刀具准备及储运系统 • 了解AMS中工业机器人 • 了解AMS中质量控制与运行监控 • 了解AMS中一些辅助设施 • 了解AMS中控制与通信系统
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自动化制造系统
发动机缸体组合机床自动线
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自动化制造系统
卧式枪镗导管孔组合机床自动线
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自动化制造系统
采用龙门式机械手上下料缸体粗加工生产线
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自动化制造系统
沈阳机床厂制造的凸轮轴粗加工自动生产线
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自动化制造系统
② 分布式数字控制DNC
组成：中央计算机、CNC控制器、通信接口和联接线路等 组成。
自动化制造系统
组合机床
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自动化制造系统
双头铣组合机床
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双头铣钻组合机床
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自动化制造系统
②
一般数控机床
数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动 化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他 符号指令规定的程序，并将其译码，从而控制刀具和工件 之间的位置，并加工零件。
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自动化制造系统
柔性制造系统的主要特点
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 柔性高，适应多品种小批量生产 系统内的机床工艺能力互补或相互替代 可混流加工不同零件 系统局部调整或维修不中断整个系统运行 多层计算机控制，可和上层计算机联网 可三班倒无人干预生产
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自动化制造系统
柔性制造系统示意图
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自动化制造系统
重点：了解AMS常见类型 了解AMS中加工设备、刀具及储运系统
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自动化制造系统
学习内容
1. AMS的常见类型
2. AMS中常见的加工设备
3. AMS中工件储运系统 4. AMS中刀具准备及储运系统 5. AMS中工业机器人 6. AMS中质量控制与运行监控
7. AMS中一些辅助设施
8. AMS中控制与通信系统 9. 思考题
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自动化制造系统
③柔性制造单元FMC
组成：柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell）由1到3 台数控机床或加工中心、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。
特点：单元内机床工艺能力相互补充，可混合加工不同种 类零件。
FMC控制系统FMC控制系统一般分为两级，分别是单元控制级和设备控 制级。 FMC的基本控制功能 （1）单元中各加工设备的任务管理与调度。 （2）单元内物流设备的管理与调度。 （3）刀具系统的管理。
特点： 1、柔性高 2、自动化程度高 3、加工精度高，普遍可达1μ m,高精度机床可达0.2μm 4、生产效率高 转速高，进给速度大 5、具有刀具寿命管理功能 6、具有通信功能
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数控车床
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自动化制造系统
数控车床
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自动化制造系统
数控车床
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数控铣床
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自动化制造系统
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自动化制造系统
回转体零件的柔性制造单元
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自动化制造系统
加工棱体零件的柔性制造单元
单元主机是一台卧式加工中心，刀库容量为70把，采用双机 械手换刀，配有8工位自动交换托盘库。托盘库为环形转盘，托 盘库台面支承在圆柱环形导轨上，由内侧的环链拖动而回转， 链轮由电机驱动。
1－刀具库 4－装卸工位
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自动化制造系统
柔性装配示意图
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自动化制造系统
2.
AMS中常用自动化加工设备
① ② ③ ④
组合机床 一般数控机床 车削加工中心 加工中心MC
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自动化制造系统
①
组合机床
组合机床 （modular machine tool）一般针对某一种零件或 某一组零件设计、制造的，常用于箱体、壳体和复杂类零件 的平面、各种孔和孔系的加工，一般一台机床上采用多轴、 多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比 通用机床高几倍至几十倍。 优点：
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自动化制造系统
组合机床自动线布置图－按工序布置
加工箱体零件的组合机床自动线
1—组合机床，2—组合机床，3—鼓轮，4—组合机床，5—切屑 输送装置，6—液压油泵站；7—转台，8—输送带传动装置，9— 控制台，10—工件输送线
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自动化制造系统
汽车后桥齿轮箱加工自动线
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自动化制造系统
加工喷油泵的组合机床自动线
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自动化制造系统
1. AMS的常见类型
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
刚性自动线 分布式数字控制DNC 柔性制造单元FMC 柔性制造系统FMS 柔性制造线FML 柔性装配线FAL
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自动化制造系统
① 刚性自动线
组成：刚性自动化加工设备、工件输送设备、切屑输送装 置和控制系统等组成 自动化加工设备：组合机床和专用机床，针对某一种或某 一组零件的加工工艺而设计。加工效率很高。 工件输送装置：工件装卸工位、自动上下料装置、中间储 料装置、输送装置、随行卡具、升降装置和翻转装置等。 切屑输送装置：集中排屑方式，挂板式、螺旋式。 控制系统：集中控制，早期是电气控制，目前采用PLC控 制。 刀具系统：人工安装、调整，定时强制换刀。
某高校柔性制造试验系统
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自动化制造系统
⑤
柔性制造线FML
组成：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；当批量不很大时， 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; 数控机床、可换主轴箱机床 2. 工件输送系统; 与刚性自动线类似 3. 刀具; 主轴箱机床有多把刀具，刀具安装、调整人工 进行，定时强制换刀
2－换刀机械手 5－托盘交换机构
3－托盘库
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自动化制造系统
门式高架机器人搬运式FMC
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自动化制造系统
加工中心组成的缸体柔性加工单元
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自动化制造系统
④
柔性制造系统
柔性：指生产组织形式和自动化制造设备对加工任务的适 应性。FMS是在加工自动化基础之上实现物料流和信息流 的自动化。 组成：（FlexibleManufacturingSystem）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。 1.自动化加工设备 包括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
1、工序集中，多刀同时加工，生产效率高 2、采用专用夹具和刀具，加工质量稳定 3、常用液压、气动装置对工件定位、夹紧和松开，实现工件 装夹的自动化 4、常用随行夹具，方便工件装卸和输送 5、更换主轴箱可适应同组零件的加工，有一定柔性 6、采用PLC控制，可与上层控制计算机通信 7、机床主要部件由通用部件组成，设计、制造周期短，系统 建造速度快。 37
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自动化制造系统
柔性制造线示意图
图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。
柔性制造系统示意图
柔性制造系统
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自动化制造系统
FMS控制系统实例
系统包括自动导向小车（AGV）、TH6350卧式加工中心、 XH714A立式加工中心和仓储设备等。
பைடு நூலகம்
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自动化制造系统
典型的柔性制造系统
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自动化制造系统
某高校柔性制造试验系统
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自动化制造系统
某高校柔性制造试验系统
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自动化制造系统
特点：加工中心机床具有工序集中，可以有效缩短调整 时间和搬运时间，减少在制品库存，加工质量高等优点， 因此常用于零件比较复杂，需要多工序加工，且生产批 量中等的生产场合。
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自动化制造系统
立式加工中心
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卧式加工中心
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卧式加工中心
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刀库
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自动化制造系统
244FM摩托车发动机汽缸柔性自动线
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自动化制造系统
⑤
柔性装配线FAL
组成：柔性装配线（FlexibleAssemblyLine）通常由装配 站、物料输送装置和控制系统等组成。 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8-8是FAL的示意 图。
3.
AMS中的工件储运系统
① AMS中工件储运系统的组成 ② AMS中工件输送设备 ③ AMS中工件存储系统－自动化立体仓库
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自动化制造系统
①
AMS中工件储运系统的组成
组成：由存储设备、运输设备和辅助设备等组成。 存储：是指将工件毛坯、在制品或成品在仓库中暂 时保存起来，以便根据需要取出，投入制造过程， 立体仓库是典型自动化仓储设备。 运输：是指工件在制造过程中的流动。
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自动化制造系统
④
柔性制造系统
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。 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. 多层计算机控制系统多层控制，通常用单元层、工作 站层和设备层。 5.其他辅助设备 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。
数控铣床
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数控铣床
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数控镗床
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自动化制造系统
数控镗床
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数控镗床
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③
车削加工中心
车削中心是以车床为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、 钻、镗，以及副主轴的功能，使车件需要二次，三次加工的 工序在车削中心上一次完成。 特点：工艺范围宽、加工柔性高、人工介入少、加工精度高、 生产效率和机床利用率都很高。