柔性制造系统

1、会计学1柔性制造系统柔性制造系统柔性制造系统的主要组成柔性制造系统的主要组成2 FMS的物料运储系统的物料运储系统3 FMS的刀具管理系统的刀具管理系统 4 工业机器人工业机器人5 6 柔性柔性制造制造的关键技术的关键技术系统。n适合进行大批量生产，效率高、成本低、质量稳定、程序固化。n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 。1.2 柔性制造系统的优势1.2 柔性制造系统的优势FMS优势降低成本效率效率高高适应性强质量高1.3 柔性制造系统的发展柔性制造系统的发展2020世纪世纪6060年代，工程师大卫年代，工程师大卫威廉逊威廉逊(David (David Willi

2、amson)Williamson)提出提出FMS,FMS,并安装了第一套并安装了第一套FMSFMS。在计。在计算机控制下，每天进行算机控制下，每天进行1616小时的无人化加工，简小时的无人化加工，简称为称为“2424系统系统”。19671967年由英国莫林斯公司将其公诸于世。年由英国莫林斯公司将其公诸于世。人毛坯托盘机床组传输机构工件卸料机构计算机控制FMC初级系统流程简化示意图初级系统流程简化示意图 7070年代初期原联邦德国、日本、前苏联、意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大利等相继开发了本国的第一代FMSFMS。 19681968年，美国怀特年，美国怀特森

3、斯特兰公司开发了可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。它造系统的原型。它由八台加工中心和两台多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。床间传送和进行加工。 欧洲伴随着最初欧洲伴随着最初FMSFMS的应用，出现了大量原则的应用，出现了大量原则不适合实际应用等一系列问题，因此开启了不适合实际应用等一系列问题，因此开启了改良运动热潮。改良运动热潮。原料机器人运输机构检测部分加工中心检测部分AGV工件储存库计算机控制FMC流程示意图流程示意图以不同加工

4、工序和工艺加工一个零件的能力以不同加工工序和工艺加工一个零件的能力故障柔性能够经济和迅速地转变生产产品能够经济和迅速地转变生产产品生产柔性 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继续加工加工柔性加工柔性运行系统适应不同产量并具有好的操作效益运行系统适应不同产量并具有好的操作效益产品的柔性产品的柔性零件流动柔性零件流动柔性产量柔性产量柔性扩展柔性扩展柔性操作柔性操作柔性机床的柔性通过配置相应的刀具、夹具、NC程序能够在需要时容易地、模块化地扩展系统的可能性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

5、序能对每一种零件改变工序顺序FMS能够生产各类零件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当系统中的设备出现故障时，制造系统对故障的处理能力 1. 4 FMS柔性的体现柔性制造系统的主要组成柔性制造系统的主要组成2 工业机器人工业机器人3 柔性制造系统的关键技术柔性制造系统的关键技术4加工系加工系统和物统和物流系统流系统的自动的自动控制控制实现在实现在线数据线数据的自动的自动采集和采集和处理处理 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。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。典型的柔性制造系统示意图典型的柔性制造系统示意

6、图使用经济性好使用经济性好控制功能强控制功能强兼顾柔性和生产率兼顾柔性和生产率高刚度、高精度、高速度高刚度、高精度、高速度加工工序集中加工工序集中对环境的适应性和保护性好对环境的适应性和保护性好自保护和自维护性好自保护和自维护性好棱柱类零件棱柱类零件箱体箱体框架框架平板平板立式加工中心立式加工中心卧式加工中心卧式加工中心立卧两用加工中心立卧两用加工中心回转类零件回转类零件轴类轴类轮盘类轮盘类数控车削机床数控车削机床车削加工中心车削加工中心互替式互替式互补式互补式混合式混合式加工系统加工系统的辅助装置的辅助装置机床机床夹具夹具自动上下自动上下料装置料装置托盘托盘1 1、机床夹具、机床夹具 一个好

7、的夹具应能允许一次装夹便能完成零件上所有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。部位的加工，减少装夹定位次数，避免不必要的累积误差。FMSFMS机床夹具机床夹具的发展趋势的发展趋势大量使用组合夹具大量使用组合夹具开发柔性夹具开发柔性夹具2 2、托盘、托盘 托盘既是工件的承载体，又是一种工件和机床之间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。的硬件接口。在同一条在同一条FMSFMS中的所有托盘，必须采用同一种结构形式。中的所有托盘，必须采用同一种结构形式。3 3、自动上下料装置、自动上下料装置指机床与托盘之间工件指机床与托盘

8、之间工件/ /托盘的装卸装置。托盘的装卸装置。托盘交换装置（托盘交换装置（ACPACP）、工业机器人）、工业机器人 托盘交换装置是连接托盘交换装置是连接FMSFMS加工设备和物料运送系统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的桥梁，不仅起到连接作用，还可以作为工件的暂时储存器。存器。往复式往复式回转式回转式3 3、自动上下料装置、自动上下料装置2.3.1 2.3.1 物料运储系统物料运储系统2.3.2 2.3.2 刀具管理系统刀具管理系统自动小车自动小车有轨运输车有轨运输车物料输送系统物料输送系统物料存储系统物料存储系统传送带传送带机器人机器人无轨运输车无轨运输

9、车一般机器人一般机器人门架机器人门架机器人自动化仓库自动化仓库托盘库托盘库刀具库刀具库物物料料运运储储系系统统1 1、有轨运输车（、有轨运输车（RGVRGV） 往返于加工设往返于加工设备、装卸站与立体备、装卸站与立体仓库之间，按指令仓库之间，按指令自动运行到指定工自动运行到指定工位自动存取物料。位自动存取物料。优点：定位精度高、载重量大优点：定位精度高、载重量大、运行速度快、控制简单。、运行速度快、控制简单。缺点：改动困难，距离有限、缺点：改动困难，距离有限、容易引发堵塞。容易引发堵塞。2 2、无轨运输车（自动导向小车；、无轨运输车（自动导向小车；AGVAGV）优点：柔性强、不会堵塞物流、扩展

10、性能好、传送距离远、成本低。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。缺点：传送量小、控制复杂。2 2、无轨运输车（自动导向小车；、无轨运输车（自动导向小车；AGVAGV）3 3、传送带、传送带皮带式、辊筒式、链板式、高架式皮带式、辊筒式、链板式、高架式 优点：传送量大、传送频率高、传送可靠。优点：传送量大、传送频率高、传送可靠。缺点：改动困难。缺点：改动困难。直线输送回路直线输送回路环形输送回路环形输送回路网状输送回路网状输送回路1 1、分类、分类工件装卸站工件装卸站托盘缓冲区托盘缓冲区自动化立体仓库自动化立体仓库物料存储系统物料存储系统2 2、自

11、动化仓库的计算机控制与管理、自动化仓库的计算机控制与管理物料信息的登录和识别物料信息的登录和识别1物料的自动存取物料的自动存取2仓库管理仓库管理31 1 刀具管理系统的职能刀具管理系统的职能2 2 刀具管理系统的组成及运作刀具管理系统的组成及运作3 3 刀具的交换与存储刀具的交换与存储加工机床刀具库与工作主轴之间的刀具交换加工机床刀具库与工作主轴之间的刀具交换1 1刀具装卸站、中央刀具库以及各加工机床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2 2顺序选择方式顺序选择方式刀座编码方式刀座编码方式刀具编码方式刀具编码方式运载工具上的刀架与机床刀库之间的刀具交换运载工具上的刀

12、架与机床刀库之间的刀具交换3 33 3 刀具的交换与存储刀具的交换与存储加工机床刀具库与工作主轴之间的刀具交换加工机床刀具库与工作主轴之间的刀具交换1 1刀具装卸站、中央刀具库以及各加工机床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2 24 4 刀具监控与信息管理刀具监控与信息管理 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。的变化。直接法直接法接触法接触法图像匹配法图像匹配法间接法间接法工件表面质量监测工件表面质量监测切削温度监测切削温度监测超声波监测超声波监测振动监测振动监测切削力监测切削

13、力监测功率监测功率监测声发射监测声发射监测3.1 机器人的概念机器人的概念3.2 工业机器人的发展历程工业机器人的发展历程3.3工业机器人的组成工业机器人的组成3.4工业机器人的分类工业机器人的分类3.5工业机器人的工作过程工业机器人的工作过程3.6工业机器人的技术参数工业机器人的技术参数3.7工业机器人的应用工业机器人的应用 Click to add Text Click to add Text Click to add Text Click to add Text Click to add Text Click to add Text美国机器人协会美国机器人协会(RIA)(RIA) 机器人

14、是一机器人是一种用于移动各种种用于移动各种材料、零件、工材料、零件、工具或专用装置，具或专用装置，通过程序动作来通过程序动作来执行各种任务，执行各种任务，并具有编程能力并具有编程能力的多功能操作机的多功能操作机。ISO 机器人是一机器人是一种自动的、位置种自动的、位置可控的、具有编可控的、具有编程能力的多功能程能力的多功能操作机。操作机。GBGBT1264390T1264390 机器人是一机器人是一种能自动控制、种能自动控制、可重复编程、多可重复编程、多功能、多自由度功能、多自由度的操作机，能搬的操作机，能搬运材料、工件或运材料、工件或操持工具，用以操持工具，用以完成各种作业。完成各种作业。1

15、920 1920 年年卡里洛卡里洛奇别克的科幻剧奇别克的科幻剧Rossums Universal RobotsRossums Universal Robots首次使用了首次使用了ROBOTROBOT这个名词，意思是这个名词，意思是“人造的人人造的人”。 5050、6060年代年代 AMFAMF公司生产了柱坐标型公司生产了柱坐标型VersatranVersatran机器人机器人 70年代年代19741974年年Cincinnati MilacronCincinnati Milacron公司成功开发了多关节机器人公司成功开发了多关节机器人 19791979年，年，UnimationUnimatio

16、n公司又推出了公司又推出了PUMAPUMA机器人机器人 80年代年代第二代机器人第二代机器人有感觉的机器人有感觉的机器人 目前目前第三代机器人第三代机器人智能机器人智能机器人 执行系统执行系统 驱动系统驱动系统传感系统传感系统控制系统控制系统行走机构行走机构机座机座手臂手臂手腕手腕手部手部1 1、按系统功能分类、按系统功能分类专用机器人专用机器人1通用机器人通用机器人2示教再现机器人示教再现机器人3智能机器人智能机器人4 以固定地点、固定程序工作结构简单、以固定地点、固定程序工作结构简单、无独立控制系统、造价低廉。适用于大批量无独立控制系统、造价低廉。适用于大批量生产。生产。 有独立控制系统，

17、工作程序可变，可完成有独立控制系统，工作程序可变，可完成多种作业，结构复杂，工作范围大，定位精度多种作业，结构复杂，工作范围大，定位精度高，通用性强。适用于柔性制造系统。高，通用性强。适用于柔性制造系统。 由人示教后，能按示教的顺序、位置、条由人示教后，能按示教的顺序、位置、条件与其他信息反复重现复杂的示教动作。适用件与其他信息反复重现复杂的示教动作。适用于多工位和经常变化工作路线的工作。于多工位和经常变化工作路线的工作。 具有视觉、听觉、触觉功能，通过比较和具有视觉、听觉、触觉功能，通过比较和识别识别, ,作出决策和规划，完成预定的动作。作出决策和规划，完成预定的动作。3.3.工业机器人工业

18、机器人2 2、按驱动方式分类、按驱动方式分类液压式机器人液压式机器人气压式机器人气压式机器人电力式机器人电力式机器人采用液压驱动，负载能力强、传动平稳、结采用液压驱动，负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏，使用广泛；构紧凑、动作灵敏，使用广泛；以压缩空气作为动力源，动作迅速、结构简以压缩空气作为动力源，动作迅速、结构简单、成本低，适用于高速轻载、高温和粉尘单、成本低，适用于高速轻载、高温和粉尘大的环境；大的环境；电机驱动，结构简单、响应快、精度高，近电机驱动，结构简单、响应快、精度高，近来发展迅速。来发展迅速。3.3.工业机器人工业机器人3 3、按手臂动作形态分类、按手臂动作形态分类直角坐

19、标机器人直角坐标机器人圆柱坐标型机器人圆柱坐标型机器人易于编程、定位精度高、结构简易于编程、定位精度高、结构简单，所占空间大、灵活性较差；单，所占空间大、灵活性较差；相比直角坐标型相比，所占体积相比直角坐标型相比，所占体积小、运动范围大；小、运动范围大；3.3.工业机器人工业机器人多关节机器人多关节机器人球坐标机器人球坐标机器人3 3、按手臂动作形态分类、按手臂动作形态分类直角坐标机器人直角坐标机器人圆柱坐标型机器人圆柱坐标型机器人易于编程、定位精度高、结构简易于编程、定位精度高、结构简单，所占空间大、灵活性较差；单，所占空间大、灵活性较差；相比直角坐标型相比，所占体积相比直角坐标型相比，所占

20、体积小、运动范围大；小、运动范围大；结构紧凑、工作范围大、结构较复结构紧凑、工作范围大、结构较复杂；杂；工作范围大、动作灵活、通用性强、工作范围大、动作灵活、通用性强、应用较广。应用较广。3.3.工业机器人工业机器人1 1 机器人接受命令，机器人接受命令，形成作业过程控制形成作业过程控制 策略策略完成作业任务完成作业任务2 23 3保证正确完成作业保证正确完成作业4 4告诉机器人要做什么告诉机器人要做什么3.3.工业机器人工业机器人机器人机器人技术参数技术参数3.6 3.6 工业机器人的技工业机器人的技术参数术参数 机器人在规定的性能范围内，机械接口机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量处能承受的最大负载量( (包括手部包括手部) ) 在工作载荷条件下、匀速运动过程在工作载荷条件下、匀速运动过程 中，机械接口中心或工具中心点在单位中，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。时间内所移动的距离或转动的角度。自由度自由度精度精度工作空间工作空间承载能力承载能力最大工作速最大工作速度度精度精度重复精度重复精度分辨率分辨率机器人手臂末端或手腕中心机器人手臂末端或手腕中心所能达到的所有点的集合所能达到的所有点的集合3.3.工业机器人工业机器人机器人机器人应用场合应用场合恶劣