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法兰盘夹具设计 法兰机械设计cad cad法兰盘

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目 录一、序言 (4) 1. 设计目的 2. 设计的要求3. 设计的内容及步骤二、零件的分析(5)1.零件的主要技术要求2.零件的工艺分析三、工艺规程设计(6)1.确定毛坯的制造形式2.基面的选择3.制定工艺路线4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5.确定切削用量及基本工时四、夹具设计(17)1.问题的提出2.夹具设计五、心得体会(19)六、参考资料(20)专题论文 （21）附录1 中文译文 （46）附录2 外文文献 （54）一、序言机械制造设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。希望能通过这次课程设计对学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼他们分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。一、 设计目的机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础课程后、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造技术基础课程设计，应在下述各方面得到锻炼：（1） 能熟练运用制造技术基础课程中的基础理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。（2） 提高结构设计能力。学生通过设计夹具（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。（3） 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。二、 设计的要求机械制造技术基础课程设计题目为：后罗拉过桥摇（零件的机械加工工艺规程及工艺类装备）。生产纲领为大批量生产。设计的要求包括以下几个部分：零件图1张毛坯图1张机械加工工艺过程综合卡片1张钻床夹具装配图1张钻床零件图1张课程设计说明书1份三、 设计的内容及步骤设计的内容及步骤包括以下三部分：1. 零件的分析；2. 工艺规程设计；3. 夹具设计。二.零件的分析（一）零件的主要技术要求法兰盘有两组加工表面，有一定的位置要求。1. 100左和90右端面有对轴的圆跳动度均为0.032. 孔20mm要求加工粗糙度为1.6，上下两面粗糙度为0.8。3. 工件材HT200，铸件。（二）工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以45为中心的加工表面这一组加工表面包括：100，90，45的外轮廓，以及其左右端面，100左和90右端面与孔的中心线有位置要求，45抛光。这三个外轮廓都没有高的位置度要求。2.以20为中心的加工表面这一组加工表面包括：20的孔，以及其左右两个端面。这两组表面有一定的粗糙度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。3.为了保证零件主要表面粗糙度的要求，避免加工时由于切削量较大引起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和粗加工。整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵循“先面后孔”的加工原则。三.工艺规程设计第一节 确定毛坯的制造形式一 选用材料：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。二 生产类型：考虑到汽车在运行中要经常加速及正，反向行驶，零件在工作中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。第二节 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的很重要的工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证。生产率得以提高；否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件成批报废，使生产无法正常进行。一、 粗基准的选择： 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取100的加工外轮廓表面作为粗基准，利用三爪限制5个自由度，通过尾座限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行车削。二、 精基准的选择精基准就是以加工过的表面进行定位的基准。选择精基准的时候 主要虑保证加工精度并且使工件装夹得方便、准确、可靠 。因此要遵循以下几个原则1、基准重合的原则2、基准不变的原则3、互为基准，反复加工的原则4、自为基准的原则5、应能使工件装夹方便稳定可靠，夹具简单。考虑以上原则和零件的尺寸和加工要求我选用底面为精基准，并采用一面两孔的形式定位，限制6个自由度为完全定位。第三节 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该是使零件几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用机床与专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。一、工艺方案（一）：制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一工序1 钻，扩孔20，倒角45工序2 粗车 半精车两孔20端面工序3 粗车 半车镗100外轮廓，倒角45工序4 粗车 半精车90外轮廓，倒角45工序5 粗车 半精车左45圆柱侧面工序6 粗车 半精车右45圆柱侧面工序7 粗磨45圆柱侧面工序8 钻四个9mm的孔工序9 钻4mm、扩铰孔6mm工序10 半精磨精磨粗车45圆柱侧面工序11 将B面抛光工序12 100mm外圆刻字工序13 100mm无光镀铬工序14 检验工序15 入库方案二工序1 粗车左边100，45，90外圆，粗车各端面，粗车90的倒角，100的倒角，镗18的孔工序2 粗车右45的外圆，粗车3*2的槽，R5的圆角 扩，铰20的孔工序3 半精车左端100，左右端45外圆以及各端面3*2的槽，R5的圆角工序4 粗铣45右端面工序5 粗，精铣100左端面工序6 钻四个9工序7 钻，铰左面F面上的台阶孔工序8 钳工去毛刺工序9 粗，精磨100，90，45的外圆。工序10 B面抛光工序11 100的左端面刻字工序12 100的外圆无光渡铬工序13 检验工序14 入库经过综合考虑CA6140车床的法兰盘工艺路线方案:工序1 粗车左边100，45，90外圆，粗车各端面，粗车90的倒角，100的倒角，镗18的孔工序2 粗车右45的外圆，粗车3*2的槽，R5的圆角 扩，铰20的孔工序3 半精车左端100，左右端45外圆以及各端面 3*2的槽，R5的圆角工序4 粗铣45的右端面 粗，精铣100左端面工序5 钻四个9工序6 钻，铰左面F面上的台阶孔工序7 钳工去毛刺工序8 粗，精磨100，90，45的外圆。工序9 B面抛光工序10 100的左端面刻字,100的外圆无光渡铬工序11 检验工序12 入库本道工序主要用到一个专门夹具用来夹住左端100的圆盘 但效率较高，而且位置精度较易保证。工序安排使时间较为合理，设计基准和工艺基准重合。第四节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “法兰盘 零件材料为HT200钢，硬度207241HBS，毛坯重量约为2kg，生产类型为中批生产，毛坯采用铸造。根据上述原始资料加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.端面的加工余量为3mm，查机械制造工艺标准应用手册（以下简称工艺手册）表4.3-38得。3.内孔mm 毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于IT-IT8之间，参照工艺手册表4.3-24 4.3-36确定加工余量为：钻孔： 15mm （钻孔的最大尺寸） 钻孔： 18mm 2Z=3mm扩孔： 19.7mm 2Z=1.7mm精镗： 19.9mm 2Z=0.2mm细镗： mm 2Z=0.1mm4. 45mm外端面的加工余量1）.按工艺手册表4.3-38，粗加工孔外端面的单边加工余量为3mm，取Z=3mm。2）.磨削余量：单边0.2mm（工艺手册，磨削公差即零件公差-0.07mm。3）.铣削余量：磨削的公称余量（单边）为： Z=2.0-0.2=1.8（mm）根据以上尺寸的公差和加工余量来确定此法兰盘的毛坯图。第五节 确定切削用量及基本用时工序1 粗车 半精车100左端面，100，190，左45外轮廓及倒角（1）确定车刀 90 45刀（2）切削深度现在全部切除进给量根据表机械加工工艺手册表27-2选计算切削速度机械加工工艺手册表27-2（3）确定主轴转速 取n=480则实际切削速度为165.8r/min（4）计算所需功率主切削力F2按机械加工工艺手册表27-14 主切削力 其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表27-15 （5）切削时消耗功率Pc为 Kw（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表27-14 其中 则轴向切削力其中 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为（7）切削工时工序2 车右45外圆及端面，32槽R5圆角（1）确定车刀 刀（2）切削深度现在全部切除（3）进给量根据表机械加工工艺手册表27-2选计算切削速度机械加工工艺手册表27-2 （4）确定主轴转速 取n=480则实际切削速度为165.8r/min（5）计算所需功率主切削力F2按机械加工工艺手册表27-14 主切削力 其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表27-15 切削时消耗功率Pc为 Kw（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表27-14 其中 则轴向切削力其中 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为（7）切削工时工序3 粗车，半精车右45外轮廓及其余端面，32槽R5圆角（1）确定车刀 刀（2）切削深度现在全部切除（3）进给量根据表机械加工工艺手册表27-2选计算切削速度机械加工工艺手册表27-2 （4）确定主轴转速 取n=480则实际切削速度为165.8r/min（5）计算所需功率主切削力F2按机械加工工艺手册表27-14 主切削力 其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表27-15 切削时消耗功率Pc为 Kw（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表27-14 其中 则轴向切削力其中 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为（7）切削工时工序4 钻，扩20，车倒角 1 选择钻头选择锥柄麻花钻(GB1438-85) 查表 d0=18钻头几何形状(表2.1及表2.2)双锥,修磨横刃 =30 2=100 b=3.5 0=11 b=2mm L=4mm2.选择切削刀具进给量f 1按加工要求决定进给量: 根据表2.7 当加工要求为H12HB 精度铸铁HBS200 d0=18mm f=0.430.53mm/r由于L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数kcf=1 f= 0.430.53 mm/r2按钻头强度决定进给量根据表2-8 当HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r3按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9 当HBS210 d0=20.5 机床进给机构允许的轴向力为6960N(Z3025钻床允许的轴向力为7848N 见设计手册表4.2-11)进给量为0.6mm/r从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 f=0.430.53mm/r根据Z3025钻床,选择 f=0.5 mm/r 决定钻头磨纯标准及寿命 由表2.12 当d0=18 时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T=60min切削进度由表2.15 HBS 170240, f=0.5mm/r d20 Vc=16m/min n =1000V/d0=100016/(3.1420)=254.7r/min检验机床扭矩及功率根据表2.20 当f=0.5mm/r d019 时 mt=64.45 N*M根据Z3025 钻床说明书 当nc=250r/min 时 Mm=80 N*M根据表2.23 当HBS200 d0=20 f=0.53mm/r Vc=16m/min 时 Pc=1.1KW查设计手册表4.2-11 PE=2.2KW由于MCMm PC根据表1. 选择YG6硬质合金刀具 根据表3.1 铣前深度ap4 铣削宽度ae90 端铣刀直径D0=100mm由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=102 铣刀几何形状查表(3.2) 由于 HBS=200150,r0=00=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22选择切削用量13 决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm14 决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3.5时 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.1815 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命 根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8)16 根据(表3.16)当d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 Vi=98m/min n t =32r/min Vft=490mm/min各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89 Ksv=ksn=ksvf=0.8故:Vc=Vt kv=980.890.8=70m/minn=nt kn=3220.890.8=230r/minVf=Vft kvt=4900.890.8=350.3mm/min根据X52K型立铣说明书(设计手册表4.2-35)选择n =300r/min Vfc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为VC=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=vfc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z17 根据机床功率: 根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 Vf=375mm/min近似Pcc=3.8KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc 计算基本工时tm = L / vf式中 L=176mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+=35 则L=(176+35)=221mm 故tm=221 / 375=0.56min工序6 钻孔49一.钻孔41.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=8.8 mm钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃=30 2=118 be=3.5mm 0=12 =552.选择切削用量1按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r2决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min3决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d0按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r2决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min3决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d0按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r2决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min3决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d020mm Vc=22 m/minn =1000V/d0=100022/(3.1420)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3.计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(32+10)/4000.4=0.26min最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。工序八 粗精磨100左端面，90右端面，45-0.6外圆，抛光，100左端面刻字，无光镀鉻 第六节 夹具设计6.1问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计第5道工序钻孔496.2夹具设计1.工件装夹方案的确定 工件装夹方案的确定，首先应考虑满足加工要求。端面B面与中心孔均有位置精度要求，可以通过其中的任意一个进行定位来保证。 在加工过程中，应该对工件的6个自由度都进行限制，在该设计中，通过三抓与100-0. 6进行配合，左端面与夹具表面压紧来限制5个自由度，通过个锥形定位销来限制工件绕Z轴转动的自由度，这样，达到工件的完全定位。工件定位方案的确定除了考虑加工要求外，还应结合定位元件的结构及加紧方案实现的可能性而予以最后确定。考虑到工件为大批生产，为提高生产效率，减轻工人劳动强度，宜采用尽可能简单的加紧装置，该设计中采用V型快一个 椎形定位销完成在加工完成后，只需松一下锥形定位销，就可以取出工件，较为简便。由于该夹紧装置主要是压紧工件，限制Z方向的自由度，而本工序采用的是Z525钻床作用在Z方向的切削力很小，因而不需要很大的加紧力。 由零件图可知，与中心孔45-0.6都有一定的位置精度要求，应以这两孔的中心线所确定平面为定位基准，限制三个自由度。为保证工件位置精度加工时的稳定性，又考虑到夹具的尽可能简化，选用孔45-0.06、20中心为第一和第二定位基准，通过V型快和锥形定位销（见夹具装配图）实现定位。第七节.心得体会机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过这次课程设计对我们学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼我们问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。在设计过程中我们发现了许多在学习和应用知识的不足之出，尤其锻炼了我们结合实际综合考虑问题的思路和解决问题的能力。我们深刻体会到基础知识必须要扎实才能有更好的学习和创造性的思维。所以在今后的学习和工作中，我们要更多的注重基础知识的学习。另外在设计过程中我们还有许多小的错误导致拖延了设计时间和扰乱设计思路，让我们明白了“把一件简单的事做好就不是一件容易的事”的道理。从而，我们无论做什么事都要努力尽力去做好。最后，我们衷心的感谢赵彤涌老师的大力指导和帮助！还有在设计过程中支持和帮助过我们的各位同学！ 第八节.参考资料1.机械制造技术基础课程设计指导书南京理工大学教研组2.金属工艺学(第四版)主编：邓文英3.机械加工工艺师手册主编：杨叔子4.机械工人切削手册(第四版)机械工业出版社5.机械制造技术基础主编：吕明 曾志新6.机械加工工艺装配设计手册机械工业出版社专题论文夹具在现代工程技术中的应用李 超（黑龙江科技学院 哈尔滨市 150027）摘要：本文主要介绍了固定夹具、随行夹具、组合夹具、通用夹具、成组夹具等现代制造工程中常用夹具的结构特点及应用。明确了现代机床夹具的发展方向以及现代制造业对夹具设计制造的基本要求。关键词：随行夹具、组合夹具、通用夹具、成组夹具Abstract: This text mainly introduced fixed fixture,with go fixture,the assembly fixture,in general use fixture and become the set fixture etc. modern production the structure characteristics and application of the in common use fixture in the engineering.Explicit basic request of the development direction and modern manufacturing industry of the modern engine bed fixture to the fixture design production.Keyword: With go fixture,the assembly fixture,in general use fixture and become set fixture1绪论在机械制造业中，为了保证产品的质量，改善工人的作业条件，提高劳动生产率，在产品的制造工艺过程中，除了使用机床等设备外还需要夹具、刀具、量具等多种工艺装备，所以从广义上说，夹具是一种保证产品的加工质量，提高工艺过程效率的工艺装备，但同时也是机床的辅助装置，近年来，随着先进制造技术的发展，新型机床的出现，夹具的设计、制造也产生了很大的变化。现代科学技术的高速发展和社会需求的不断变化，使得多品种，中小批量生产逐渐占优势，因此，在大批量生产中有着长足优势的专用夹具逐渐暴露出它的不足，因而为适应多品种、中小批量生发展了组合夹具、通用可调夹具和成组夹具，由于数控技术的发展，数控机床在机械制造工程中有了广泛的应用，数控机床夹具也随之发展起来，并在现代机床夹具中占有了一定的地位。现代机床夹具虽然各具特色，但它们的定位、夹紧的原理以及组成都是和传统夹具相同的。夹具组成和工作原理：夹具主要有定位元件、夹紧元件和装置、对刀及导向元件、夹具体和连接元件组成。夹具就是用来装夹工件的，装夹就是将工件在机床和夹具中进行定位和夹紧的过程，定位是为了确定工件在机床或夹具中的正确位置，夹紧是为了定位后将工件压紧、夹牢，是其在加工过程中保持定位位置的不变，这样工件在切削力、重力、离心力、和惯性力的作用下就能保证定位时所获得位置不变。2专题正文2.1固定夹具和随行夹具在自动线上的应用自动线夹具的种类主要有固定夹具和随行夹具两大类。1、固定夹具用于工件直接运输的生产自动线上，通常要求工件具有良好的定位和输送基面，例如箱体零件、轴承环等。这类夹具和一般机车夹具相似，在结构上具有自动定位、夹紧装置，设计原则上应保证工件输送方便，夹紧、定位可靠与切屑的顺利排除。2、随行夹具 随行夹具用于工件间接输送的自动线，主要适用于工件形状复杂、没有合适的输送基面，或者随有合适的输送基面，但属于易磨损的非铸材料工件，使用随行夹具可以避免表面划伤与磨损。工件装在随行夹具上，自动线的输送机构带着随行夹具依次输送到自动线的各个加工位置上，各个加工位置的机床的上都有一个相同的机床夹具来定位和夹紧该随行夹具，所以，自动线上应有许多随行夹具在机床的加工位置上进行加工，另有一些要进入装卸工位，卸下加工好的工件，装好待加工的毛坯件，这些随行夹具也等待送入机床工作位置进行加工的指令，就这样不停地循环工作。随行夹具在自动线上的输送和返回系统是生产自动线设计的一个十分重要的环节，随行夹具的返回方式有垂直下方返回，垂直上方返回、斜上方或斜下方和水平返回方式。根据随行夹具的尺寸、返回系统的占地面积、输送装置的复杂程度操作、和机床刚性等因素来选择不同的随行夹具的返回系统。图（1）是垂直上方返回的系统图。图（1）随行夹具的垂直返回系统其中1、随行夹具 2、随行夹具输送器 3、7、升降台 4、推杆 5、倾斜返回轨道6、限位器。如图（2）所示为活塞加工自动线的随行夹具，工件以止口端面和两半圆定位在随行夹具1的环形布置的10个定位块6和定位销2、4上定位，但不夹紧。待随行夹具到达加工位置时，将工件和随行夹具一起夹紧在机床夹具上。随行夹具上的T型槽在T型输送轨道上移动，到达加工位置时，机床夹具的定位销插入随行夹具的定位套5的孔中实现定心，盖板3防止切屑落入定位孔中。采用这种夹紧方法必须保证工件在随行夹具的运送过程中不出现任何位移。图（2）活塞加工自动线上的随行夹具1、随行夹具2、4、定位销5、定位套6、定位块由于随行夹具在生产自动线中不断地流动，因此在随行夹具中大多采用螺旋夹紧机构来夹紧工件，因为螺旋夹紧机构自锁性能好，在随行夹具的输送过程中不容易松动。而随行夹具在机床夹具常采用“一面两孔”的定位方式，利用随行夹具的周边进行夹紧。随行夹具的底面既是定位基面又是输送基面。所以必须有一定的耐磨性以保证定位准确，并能长久地保持精度。随行夹具在自动线上循环输送，它同时也带着切屑和切削液进入各个加工位置，因而也影响了随行夹具的精确定位，所以必要采取一定的防护措施，常在自动线末端或返回输送带上设置清洗工位。随行夹具多采用“一面两孔”的统一定位方法，又需要成批制造，因此实现随行夹具的结构的通用化有十分重要的意义，但自动线加工对象各不相同，要使整个随行夹具的结构通用化困难较大，为此可以将随行夹具分为通用底板和专用结构两部分。这样不但使随行夹具结构通用化，而且也使自动线的机床夹具、随行夹具的输送装置结构通用化，从而提高整个自动线的通用化程度，缩短自动线的设计制造周期，降低制造成本。2.2组合夹具的应用 组合夹具在夹具元件高度标准化、通用化、系列化的基础上发展起来的一种夹具。这种夹具我国是从20世纪50年代后期开始使用的，到60年代得到了发展。组合夹具由一套预先制造好的，具有各种形状、功用、规格、和系列尺寸的标准元件和组件组成，如基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件等。根据工件的加工要求，利用这些标准元件和组件组装成不同的夹具。图三是钻斜孔的组合夹具，其中图a是工件，在其上钻3斜孔。工件以背面在支承件上定位，底面则支承在一定位销和一定盘上。根据斜角要图（3）a工件图图（3）b 钻斜孔组合夹具1、基础件2、支承件3、定位件4、导向减5、压紧件6、紧固件求，按正弦定理可以计算出定位销轴线和定位盘轴线间的垂直与水平距离尺寸，工件右端则由挡销定位。斜孔加工需要有确定钻摸板上钻套轴线位置的工艺孔，在此组合夹具中可利用定位盘兼作工艺辅助基准，计算出定位盘轴线到钻套轴线的水平距离尺寸。按此尺寸要求调整钻模板，即可保证斜孔轴线47和18两个位置尺寸。 对多品种、中小批量生产，使用专用夹具是不经济的。但对一些加工质量要求高的关键零件，不采用夹具又难以保证加工质量，采用组合家具就可以解决这一问题，特别是对于新产品试制和产品对象经常变换不定的生产，采用组合夹具不会因试制后产品改型或加工对象变换造成原来使用的夹具报废。采用组合夹具即能保证产品加工质量，提高效率，又能节约使用夹具的费用，充分发挥了组合夹具的优势。由于夹具设计、制造劳动量在整个生产准备工作中占有较大的比例。采用组合夹具后不需要专门的设计制造夹具，节约了设计和制造夹具所需要的工时、材料和制造费用，缩短了生产准备周期。2.3通用可调夹具和成组夹具的应用 专用夹具和组合夹具各有优缺点，如果将这两种夹具的优势结合起来，既能发挥专用夹具精度高的优点，又能发挥组合夹具成本低的特点，这就发展了通用可调夹具。其原理是通过调节或更换装在通用底座上的某些可调节或可更换元件，以装夹多种不同类的夹具的工件；而成组夹具则是根据成组工艺的原则，针对一组相似零件而设计的有通用底座和可调节或可更换元件的夹具。从结构上看二者十分相似，都具有通用底座固定部分和和可调节和更换部分，但是二者的设计原则不同。在设计时通用可调夹具的应用对象不明确，只提出了一个大概的加工规格和范围；而成组夹具是根据成组工艺，针对某一零件的加工而设计的，它的应用对象是十分明确的。如图4-57是通用可调铣床夹具的可换前口的调整图，其通用底座可以固定在铣床的工作台上，而钳口可以根据不同的加工要求进行设计和更换。2.4夹具在数控机床上的应用 数控机床的特点是在加工时，机床、刀具、夹具和工件之间应有严格的坐标位置，所以数控机床夹具在机床上应相对数控机床的坐标原点具有严格的坐标位置，以保证所装夹的工件处于规定的坐标位置上。为此数控机床夹具常采用网格状的固定基础板，并将它长期固定在数控机床的工作台上，板上加工出有准确孔心距位置的一组定位孔和一组紧固螺孔，它们成网络分布。网络基础板预先调整好相对数控机床的坐标位置。利用基础板上的定位孔可以安装各种夹具，当加工零件的对象发生变化时，只需要改变网络板上的相应的夹具就可以了。生产中也经常常立方固定基础板。它安装在数控机床工作台的转台上，其四面都有分布的定位孔和紧固螺孔，上面可安装各类夹具的底版。当加工对象变换时，只需转台转位，便可以迅速转换到加工新的零件用的夹具上，十分方便。数控机床的夹紧装置要求结构简单紧凑、体积小、采用机动夹紧方式，以满足数控加工的要求。近十年来国内外常采用高压（10-25MPa）小流量液压夹紧系统，由于压力较高，可省去中间增力机构。工件液压采用小直径（10-50mm）单作用液压缸，结构紧凑，而零部件设计成单元式结构，在夹具底座上变换安装位置十分容易。数控机床夹具实质上是通用可调夹具和组合夹具的结合和发展，它的固定基础板部分和可换部分的组合是通用可调夹具组成原理的应用，而它的元件和组件高度标准化和组合化，又是组合夹具标准元件的演变和发展。3结束语总之，现代工程技术中所经常使用的夹具逐渐向着 标准化、可调化、组合化、精密化、模块化、高效自动化的方向发展着，但是在定位、夹紧以及组成原理等方面和常用的普通夹具是没有什么差别的。参考文献1 狄瑞春、潘晓红主编.机械制造工艺学.浙江大学出版社.2004：175-2092 华茂发主编.机械制造技术.机械工业出版社.2004：298-3053 寒秋实主编.机械制造技术基础.机械工业出版社.2005：142-3224 王先奎主编.机械制造工艺学.机械工业出版社.2003：90-1575 王隆太主编.先进制造技术.机械工业出版社.2003：112-156附录1中文译文柔性制造系统介绍对制造系统和先进的制造业的技术的讨论，对定义制造系统这一术语是用的。一个制造系统可以被定义为一系列的把原材料转换成有用的形式和最终产品的增值的制造过程。柔性是现代制造业的一个重要特性， 它的意思就是制造系统的工艺范围广、适应生产的能力强 ,有时候也能相对地提高生产率。柔性制造系统能很快地调整生产线以适应不同零件的加工。柔性制造系统是由一个或一组机床，在计算机控制系统和自动化物料运储系统的协调控制下工作的。之所以把它叫做一个柔性制造系统，是因为在计算机控制下，这个系统能够根据零件的不同进行多样性、广泛地调整。典型的FMS包括: 处理设备,例如：机床、工作站、和机械手 物料运储设备,例如：机械手、运送装置和 AGVs(自动导向运输装置) 一个交换系统 一个计算机控制系统柔性制造系统业主要向着集成制造的目标发展。 它包括自动制造过程的集成， 在柔性制造业系统, 那些数控机床 (例如 ,车床,钻床)和自动化的物料运储系统经由计算机网络控制系统进行共享和及时的协调。 这就是一个小规模的集成。柔性制造业系统向着能够完全集成的制造目标逐步形成了一些自动化制造的观念: 计算机对机床的数字控制 (CNC) 分配数字控制制造系统 (DNC) 自动物料运储系统 成组技术 (部份的组合)当这些自动化程序，将机器和人的思想进行集成在一起成为一个系统，带来了这些自动化的过程，这就是FMS结果。 人和计算机是FMS的主要的角色。当然，在这个系统中人的劳动量要比用手工操作的制造系统少的多。 但是人仍然在FMS 的操作中扮演着一个重要的角色。 人所从事的工作主要包括以下几项: 修理和维护设备 工具更换和安装 装载和卸货系统 数据输入 部分计划变更 计划的实施柔性制造系统的设备 , 像所有的制造业的设备一样,也一定能被检测出严重的故障, 和被破坏。当有问题被发现的时候,一个人修理时必须认清楚它的来源，并且能够制定解决问题的措施。 人也可以根据那些制定的措施来维修那些发生故障的设备。 即使是所有的系统都能正常的运作,也必须进行周期的维护工作。操作员应也能够调整机器和工具, 并且给工作系统配置必需品。 增加工具能提高 FMS的能力, 但是不能除去人在工具变更中的作用。 FMS的装载和卸货是相同的。 一但原材料已经被载入自动化物料运储系统,它将以被规定的方式由系统控制运动。 但是,在完成的产品卸货之前进行新材料的的载入。人和那些计算机的也是相互作用的，人必须通过计算机来控制 FMS 的程序。当再重新配置 FMS， 生产另外类型的零件的时候 , 他们也必须改变原来的程序。人在FMS 中扮演着小而且重要的角色，但是这个角色在关键时候仍然是十分重要的。在 FMS 的所有控制系统都是由计算机提供。 个别的机床在 FMS 里面被 CNC 控制。 全部的系统被 DNC 控制。自动化物料运储系统就象数据收集、系统监听、工具控制和交通控制的其他功能一样,也是用计算机来控制的,人/ 计算机的相互作用这就是 FMS 的柔性。一、 柔性制造业的发展历史柔性制造业最初是有英国的莫林公司在 1960 年提出的, 24小时无人值守自动运行 。 这个24小时的无人值守的系统就是真正的 FMS 。但是,由于自动化，集成化和计算机控制技术仍未发展到可以能够支撑系统, 所以它一开始就有很多局限性。 首先FMS 是在支撑系统发展完善的时间之前发展的。它发展到最后被丢弃也是再所难免的。在1960年到1970年间，柔性制造业的概念还只是存在与一些大学里。 然而，在 1970年后期和 1980年早期由于复杂的计算机控制技术的出现，柔性制造业发展迅速的概念。 在美国柔性制造业主要使用者在汽车，卡车和发动机的制造业中。二、柔性制造业的原理在生产制造过程中制造的生产率和柔性之间总是存在着一定的不协调的关系。 一方面是生产线中有很高的生产率, 但是柔性非常低。另一方面是独立的 CNC 虽然生产率低，但是能提供最大的柔性, 但是有能力的机器。 在这两方面之间是柔性制造业发展最合适的方面。当仍然维持柔性制造的情况下，能够制造出在保持较高生产率，在以上两方面总折中的制造系统制造吗？生产线能够以高的生产率生产大量的零件。 这种生产需要采取很多的装备, 但是可以把这些大量的设备的相同的部分关掉。 它的主要缺点就是在任何一个部份中，哪怕甚至十分小的设计的变化也能够引起整个的生产线的停工或者是重新再配置。 这样的生产线最主要的弱点就是在没有宝贵的时间进行重新配置的情况下，不能够生产制造同一部机械的各个不同的部份的零件。传统地CNC机床已经开始用来生产那些在设计中微不足道的各种不同的的部份零件。因为这些设备可能被很快地就被重新调整、规划，以适应较小的或是甚至更主要的设计的改变 , 所以这些机床对这一个目的是十分理想的。 但是，这些机车设备不能够独立地或以较高的生产率来生产体积大零件。FMS能够生产体积大的和生产率高而优越于独立的CNC机床。 虽然这些机床和柔性十分不相配，但是它们也是闭合的。对于柔性制造系统特别地重要的、大概是最集中的能力就是在现在的生产制造形式下，能够以很高的生产率、很大的柔性，为了生产另外的零件或产品快速地重新配置生产设备。柔性制造业就填充这一持续很久的制造业的空缺。柔性制造业凭借自己的特有的能力，给生产者带来了很多的便利: 柔性可以加工一系列的零件 加工零件的任意性 同时制造不同的零件 减少装备时间和调试时间 高效率地应用机床 减少直接的和间接的劳动成本 能够对不同的材料进行识别处理 如果一部机床损坏，不影响零件的制造三、柔性制造系统组成FMS 主要有四个部分来组成: 机床工具 控制系统 材料处理系统 操作人员1.机床工具一个柔性制造系统和任何其他的制造业的系统一样，使用的是同一类型的机床工具,它们是自动化或用手操作的，用工具工作。这些机床包括车床，磨床，钻床 , 锯床, 等。 在 FMS 中所使用的机床的类型实际上是靠这些机床各自的用途来设定的，一些 FMS 需要被设计成符合定义明确要求的特性。在这些情况下，包括在系统中的机床的操作计划都是必须的。 一个这样的系统就是一个能够很好提供服务的系统。在一个车间的配置设定中,真实的请求不能被及时地识别任何其他的设定，或一定必然要有很高的可靠性、可能性, 机器系统会至少能够包含标准的制造业的操作。这样的系统就是一个用途一般的系统。2.控制系统控制系统是为FMS的其它系统提供了许多的不同控制功能: 规划零件的运储和分配 控制和监听工作流程 控制加工过程 系统/工具控制/监听在FMS的控制系统中运行的计算机控制区域能够对任何一个FMS的部分的所有的活动进行控制和检测。FMS 控制软件是相当复杂和烦琐的，因为它必须同时地执行许多不同的任务。不管曾经在这一区域中实行的什么样的研究,都没有和FMS软件一样的设计方案功能和结构。调度程序功能包括计划该如何生成FMS的命令通用的容量,考虑机床工具的现在工作状态，工作进程,工作工具,工作夹具,等等。 行程能够自动地安排，也可能在一个操作员的协助下进行工作。 也有很多FMS的控制系统是联合自动机械和手工操作员操作的。发送功能包括实行程序调度和协调车间内各部分的动作，也就是说 , 能够决定何时何地传送一个货盘, 什么时候该开始在在加工中心中处理, 等等。监视器的功能与监听工作进展 , 机器状态 , 警报信息等等, 有关系,而且能够给调度进程和发送者提供输入所产生各种不同的制造报告和警报信息。系统里面处理部份原料的运输由一个传送控制模块来管理。 用多点控制的运输工具由一个 AGV 系统控制,控制逻辑就变的相当地复杂，并成为FMS控制软件的一个十分重要的部份。当在载入区域的部分为它收集做好准备时， 在一个终端机中的一个装载/ 卸载模块能够在载入区域分别告知操作者进入到系统，并且使他或她能够更新控制系统的状态。一个储存控制模块能够中保留一个部份被储存的帐户在AS/RS 中的精确位置。 工具管理模块维持所有的有关工具的账户数据的并保持工具在FMS中的真实的位置。工具管理模块能够管理远远胜过正常的数目，而且此外，模块还能控制工具的准备和流程。 DNC 功能是在生产车间中为FMS控制程序和工作机床和各种装置之间提供接口技术。对 FMS来说， 生产车间的装备中DNC功能和作用是很重要的; 一个功能齐全的DNC通过通信的条款能够控制在远处的机械的请求。关于以前的DNC 讨论的片段)事实上有很多机器工具的制造商已经发展了专有的通信条款， 这些条款是很复杂的，因为在FMS中包含中很多设备的的发展和集成。 除此之外，那些多设备的物理的集成实际上是十分困难的；举例来说，在托盘中各种各样的装载/ 卸载的机械装置都是应用很复杂的机械工具，它们来自各种不同的生产厂商。因此，仅仅可取的方法就是从主要的机械工具制造商中购买一个比较接近用具的关键系统，工具购买实现 FMS 的唯一适当的方式要购买来自主要的工作母机制造业者之一的一个关键系统。这个系统必须是可靠的和能很好地进行测试，并且应该由多个厂商负责帮助这个系统进行故障的处理。3.物料运储系统自动化的物料运储系统的是一个的能够协助独立的 CNC 机床形成一组，并加入到全面的 FMS 之内的基本的成分。系统必须能让那些安装在托盘上的工件从一个工作站移动到另外一个工作站上。当工件等待着去一个指定的工作站被处理的时候，这个系统必须尽可能地给它提供适当的位置。物料运储系统必须能够卸载在工作站上的工件，并且能够装载另外一个运输到下一个工作站上的零件。它还必须能够适应计算机的控制，并且完全地与柔性制造系统中的其他的成分相容。最后， 在FMS中物料运储系统必须能够承受车间的严格环境。 一些 FMSs 配置的自动化引导小车(AGVs)，如物料运储就是一个重要的方法。在FMS中自动储存和取回系统 (AS/RS) 常常集合在一起的。 这使系统能在无人操纵的情况下正常地运行，降低了劳动强度。在白天班将那些未加工的零件固定在货盘中，载入系统并且储存的AS/RS中，等待着机器可能的需要时的命令。当工序完成的时候, 运输机就把零件运回到AS/RS，在AS/RS里等待下一个工序或者被从 FMS 被卸载，FMSs 的完全无人值守的操作非常少见的；在大部份的情形下一或较多的操作员将会总是不在长场的, 他们很少在重要的情形下干涉系统，(这个被计算机控制系统正常地自动地工作 ) ，但是系统能够纠正那些较小的错误，并且能让系统高的效率运行。 4. 人类的操作员FMS 的最后成分是人的成分。 虽然柔性制造的观念是尽量减少制造过程中人的参与次数,但是它还不能完全不用人参与。而且,人在柔性制造业中所扮演的角色仍然是十分重要的。包括规划,操作,监听,控制,和维护系统。2.3.4 制造控制阶层的性质当描述和讨论制造控制和在先进制造系统自动化工厂中应用 FMS 和 CIM( 计算机整合的制造业 ) 技术的时候，它对于安排许多计划和在透视阶层的控制活动是很方便的,全部的策略计划在顶部，和制造程序的操作控制在底部。那两个最重要的组织，NBS( 国家标准局 )现在被叫做NIST( 国家标准和技术的学会 ) ，美国的(NBS模型) 和 ISO( 国际的标准化组织 ),提议为先进的制造系统的控制水平的定义了一个国际的标准( ISO- 模型 )。 NBS模型识别五个层次，即工厂层，车间层，单元层、工作站和设备层。 ISO- 模型增加了一层，在它的模型中包括六个层次，即企业，工厂层/制造厂，部分层/区域，车间层，工作站，设备层。这些阶层的模型在计划和执行计算机集成制造系统中主要地被当作叁考的框架使用，但是他们也是可适用于讨论生产计划和大概的控制活动。这对讨论制造业的控制水平的定义是有关系的，因为在文学和商业产品的描述中常常会用到一些自动化工厂的专业术语。不同的级的典型的工作和职务在如下列各项:1)企业控制包括全部的企业的战略计划。 这是产品的需求计划，市场策略 , 和区分企业内部的各分区的工作。 制造业控制被运用在企业的标准，就是负责的完成企业的使命; 这些年来规划的水平在应用中得到了衡量，并没有常常发生变化。2)设备控制负责实现企业策略。 它在制造设备控制和运行方面有这样的功能例如加工制造和产品工程学，数据管理和其他的长期活动。3)区域控制负责在车间内的资源配置和制造的协调。 这一个典型的操作控制水平能够在好几个天或数个星期维持同一个状态。 这一个层也经常被称为命 车间层 ，“车间控制层”术语包括区域控制和下一层的控制，在美国的著作中，车间控制经常被称为 制造活动控制 ,在 柔性制造系统中FMS控制软件将会对区域实行控制。4)单元控制负责在制造单元里工作站间的作业调度。这包括资源分配, 作业指令的发放，工作路线的确定,分配给个别的工作站 , 对工作和工作站的工作情况的监听。5)工作站控制负责协调工作站上被实行运行分配到工作站的一个工作,这一个功能操作可以在几秒到几小时的时间内完成6)设备层是在一部机器上执行具体的工作。 在一个工作机床上，这一层的特点是局部地的控制机床的主轴速度 , 冷却等等。附录2外文文献Flexible Manufacturing SystemAs an introduction to the subsequent discussions of production system and advanced manufacturing technologies it is useful to present a definition of the term manufacturing system .A manufacturing system can be defined as a series of value-adding manufacturing processes converting the raw materials into more useful forms and eventually finished products.In the modern manufacturing setting，flexibility is an important characteristic It means that a manufacturing system is versatile and adaptable ,while also capable of handing relatively high production runs. A flexible manufacturing system is quickly modified to produce a completely different line of parts.A flexible manufacturing is an individual machine or group of machines served by an automated materials handing system that is computer controlled and has a tool handing capability .Because of its tool handing capability and computer control, such a system can be continually reconfigured to manufacture a wide variety of parts. This is why it is called a flexible manufacturing system.A FMS typically encompasses: Process equipment e.g., machine tools, assembly stations, and robots Material handing equipment e.g. , robots, conveyors, and AGVs(automated guided vehicles) A communication system A computer control systemFlexible manufacturing represents major step toward the goal of fully integrated manufacturing. It involves integration of automated production process. In flexible manufacturing, the automated manufacturing machine (i.e. ,lathe mill, drill) and the automated materials handing system share instantaneous communication via a computer network.Flexible manufacturing tales a major step toward the goal of fully integrated manufacturing by integrating several automated manufacturing concepts: Computer numerical control (CNC) of individual machine tools Distributed numerical control (DNC) of manufacturing system Automated materials handing systems Group technology (families of parts) When these automated processes, machine, and concepts are brought together in one integrated system, an FMS is the result. Humans and computers play major roles in an FMS. The amount of human labor is much less than with a manually operated manufacturing system, of course. However, humans still play a vital role in the operation of an FMS. Human tasks include the following: Equipment troubleshooting maintenance, and repair Tool changing and setup Loading and unloading the system Data input Changing of parts programs Development of programs Flexible manufacturing system equipment, like all manufacturing equipment, must be monitored for bugs, malfunctions, and breakdowns. When a problem is discovered, a human troubleshooter must identify its source and prescribe corrective measures. Humans also undertake the prescribed measures to repair the malfunctioning equipment. Even when all system are properly functioning, periodic maintenance is necessary.Human operators also set up machines, change tools, and reconfigure systems as necessary. The tool handing capability of an FMS increases, but does not eliminate human involvement in tool changing and setup. The same is true of loading and unloading the FMS. Once raw material has been loaded onto the automated materials handing system, it is moved through the system in the prescribed manner. However, the original loading onto the unloading of finished products.Humans are also needed for interaction with the computer .Humans develop part programs that control the FMS via computer .They also change the programs as necessary when reconfiguring the FMS to produce another type of part or parts .Humans play less labor-intensive roles in an FMS, but the roles are still critical.Control at all levels in an FMS is provided by computers. Individual machine Tools within an FMS are controlled by CNC. The overall system is controlled by DNC. the automated materials handling system is computer controlled, as are other functions including data collection, system monitoring, tool control, and traffic control, Human/computer interaction is the flexibility of an FMS.一、Hisorical Development of Flexible ManufacturingFlexible manufacturing was born in the mid-1960s when the British firm Molins, Ltd. Developed its System 24. System 24 was a real FMS. However, it was doomed from the outset because automation, integration, and computer control technology had not yet been developed to the pont where they could properly support the system. The first FMS was a development that was ahead of its time. As such, it was eventually discarded as unworkable.Flexible manufacturing remained an academic concept through the remained of the 1960s and 1970s. However, with the emergence of sophisticated computer control technology in the late 1970s and early 1980s, flexible manufacturing became a viable concept. The first major users of flexible manufacturing in the United States were manufacturers of automobiles, trucks, and tractors.二、 Rationale for Flexible Manufacturing In manufacturing there have always been tradeoffs between production rates and flexibility. At one end of the spectrum are transfer lines capable of high production rates, but low flexibility. At the other end of the spectrum are independent CNC machines that offer maximum flexibility, but are capable only of low production rates. Flexible manufacturing falls in the middle of the spectrum. There has always been a need in manufacturing for a system that could produce higher volume and production runs than could independent machines, while still maintaining flexibility.Transfer lines are capable of producing large volumes of parts at high production rates. The line takes a great deal of setup, but can turn out identical parts in large quantities. Its chief shortcoming is that even minor design changes in a part can cause the entire line to be shut down and reconfigured. This is a critical weakness because it means that transfer lines cannot produce different parts, even parts from within the same family, without costly and time-cinsuming shutdown and reconfiguration.Traditionally, CNC machines have been used to produce small volumes of parts that differ slightly in design. Such machines are ideal for this purpose because they can be quickly reprogrammed to accommodate minor or even major design changes. However, as independent machines they cannot produce parts in large volumes or at high production rates.An FMS can handle higher volumes and production rates than independent CNC machines. They cannot quite match such machines for flexibility, but they come close. What is particularly significant about the middle ground capabilities of flexible manufacturing is that most manufacturing situations require medium production rates to produce medium volumes with enough flexibility to quickly reconfigure to produce another part or product. Flexible manufacturing fills this long-standing void in manufacturing.Flexible manufacturing, with its ground capabilities, offers a number of advantages for manufacturers: Flexibility within a family of parts Random feeding of parts Simultaneous production of different parts Decreased setup time and lead time More efficient machine usage Decreased direct and indirect labor costs Ability to handle different materials Ability to continue some production if one machine breaks down 三、Flexible Manufacturing System Components An FMS has four major components: Machine tools Control system Materials handling system Human operators 1、 Machine Tools A flexible manufacturing system uses the same types of machine tools as any other manufacturing system, be it automated or manually operated. These include lathes, mills, drills, saws, an so on. The type of machine tools actually included in an FMS depends on the setting in which the machine will be used. Some FMSs are designed to meet a specific, well-defined need. In these cases the machine tools included in the system will be only those necessary for the planned operations. Such a system would be known as a dedicated system. In a job-shop setting, or any other setting in which the actual application is not known ahead of time or must necessarily include a wide range of possibilities, machines capable of performing at least the standard manufacturing operations would be included. Such systems are known as general purpose systems.2. Control System The control system for an FMS serves a number of different control functions for system: Storage and distribution of parts program Work flow control and monitoring Production control System/tool control/monitoringThe control area with the computer running the FMS control system is the center from which all activities in the FMS are controlled and monitored. The FMS control software is rather complicated and sophisticated since it has to carry out many different tasks simultaneously. Despite the considerable research that has been carried out in this area, there is no general answer to designing the functions and architecture of FMS software.The scheduler function involves planning how to produce the current volume of orders in the FMS, considering the current status of machine tools, work-in-pocess, tooling, fixtures, and so on. the scheduling can be done automatically or can be assisted by an operator. Most FMS control systems combine automatic and manually by the operator. the dispatcher function involves carrying out the schedule and coordinating the activities on the shop floor, that is, deciding when and where to transport a pallet, when to start a process on machining center, and so on.The monitor function is concerned with monitoring work progress, machine status, alarm messages, and so on, and providing input to the scheduler and dispatcher as well as generating various production reports and alarm messages. A transport control module manages the transportation of parts and palettes within the system. Having an AGV system with multiple vehicles, the routing control logic can become rather sophisticated and become a critical part of the FMS control software. A load/unload module with a terminal at the loading area shows the operators which parts to introduce to the system and enables him or her to update the status of the control system when parts are ready for collection at the loading area. A storage control module keeps an account of which parts are stored in the AS/RS as well as their exact location. the tool management module keeps an account of all relevant tool data and the actual location of tools in the FMS .Tool management can be rather comprehensive since the number of tools normally exceeds the number of parts in the system, and furthermore ,the module must control the preparation and flow of tools. the DNC function provides interfaces between the FMS control program and machine tools and devices on the shop floor. the DNC capabilities of the shop floor equipment are essential to a FMS; a “full” DNC communication protocol enabling remote control of the machines is required (see the discussion on DNC in the previous section).The fact that most vendors of machine tools have developed proprietary communication protocols is complicating the development and integration of FMSs including multi-vendor equipment. Furthermore, the physical integration of multi-vendor equipment is difficult; for example, the differences in pallet load/unload mechanisms complicate the use of machine tools from different vendors. Therefore, the only advisable approach for implementing a FMS is to purchase a turn-key system from one of the main machine tool manufacturers. there systems are reliable and well tested and should the system not function satisfactorily a single vendor responsibility will facilitate remedy of malfunctions.3. Materials Handing SystemThe automated materials handing system is a fundamental component that helps mold a group of independent CNC machines into a comprehensive FMS. The system must be capable of accepting workpieces mounted on pallets and moving them from workstation to workstation as needed. It must also be able to place workpieces on hold as they wait to be processed at a given workstation.The materials handing system must be able to unload a workpiece at one station and load another for transport to the next station. It must accommodate computer control and be completely compatible with other components in the flexible manufacturing system .Finally, the materials handing system for an FMS must be able to withstand the rigors of a shop environment. Some FMSs are configured with automated guided vehicles (AGV s) as a principal means of materials handling.An automated storage and retrieval system (AS/RS) is very often integrated in the FMS. This enables the system to run one or two unmanned shifts with reduced workforce. In the day shift raw parts are fixed on pallets loaded into the system and stored in the AS/RS waiting for available capacity on the machines required. When the process is finished, the transporter can move the part back to the AS/RS where it waits for the next process or to be unloaded from the FMS when the workforce reports for workforce reports for work next morning. The fully unmanned operation of FMSs is very rare; in most cases one or more operators will always be present, not so much to intervene in critical situations ( this is normally done automatically by the computer control system ) but to correct minor faults and keep the system running with highest possible utilization. 4. Human Operators The final component in an FMS is the human component. Although flexible manufacturing as a concept decreases the amount of human involvement in manufacturing, it does not eliminate it completely. Further, the roles humans play in flexible manufacturing are critical. There include programming, operating, monitoring, controlling, and maintaining the system.四、The Hierarchica