柔性制造第一章课件

制造自动化系统

AutomaticManufacturingSystem

广义制造：

市场调研与预测/产品设计选材与工艺设计生产准备生产加工质量保证/生产过程管理市场营销/售前售后服务/报废后的回收处理产品寿命循环周期内一系列相互联系的活动制造自动化系统：

由一定范围的被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、文档资料、废料和对环境的污染。制造系统控制人信息能源资金原材料成品废料柔性制造系统(FlexibleManufacturingSystem，简称FMS)

柔性制造系统

第一章FMS概述

1.1FMS的产生与发展

1.2FMS的组成与功能

1.3FMS的分类与实用范围

1.4FMS的效益

第一章FMS概述1.1FMS的产生与发展1.1.1FMS的产生

——市场的发展变化促使传统生产方式变革

20世纪初，大批量、少品种——刚性自动线（固定自动化加工方式，fixedautomation)

加工箱体类零件的组合机床自动线

刚性自动线特点：设备和加工工艺固定,不灵活,只能加工一个零件,

或几个相互类似的零件,即具有刚性。

组合机床自动线20世纪60、70年代，多品种、中小批量

——柔性制造系统(FMS)产生（1983年）1.1.2FMS的发展历史刚性自动线改造——柔性差,适合大批量少品种生产,

生产效率高。改造费时费力费钱。数控机床(50年代NC,70年代CNC)——柔性好,只适合小批量多品种生产,生产率低.

数控机床

自动线与数控机床的特点结合—FMS

FMS的一般定义:

1)是一个计算机控制的生产系统;2)系统采用半独立的数控机床;3)这些机床通过物料输送系统联成一体.

柔性制造系统(FMS)最早的FMS:

MolinsSystem<24系统>(20世纪60年代,英国Molins公司,DavidWilliamsm)*计算机控制整个系统,可加工一系列不同的零件*类似加工中心的数控机床*自动为机床提供工件和工艺装备*每天工作24小时(中班和晚班的16小时内进行无人化加工)

MolinsSystem<24系统>其它早期的FMS:60年代后期70年代初期,德国、日本、前苏联

、美国、意大利等相继开发了本国的第一代FMS.Allischalmers

系统(二十世纪六十年代后期，美国)*6台加工中心,4台双分度头机床*自动牵引车工件搬运系统

Allischalmers

系统平面布置

Allischalmers

系统自动牵引车FanucHino系统<富士通工厂系统>(二十世纪七十年代初期，日本)*8台数控车床*每台车床旁均有一个装有工件的圆盘传送带式供料器*机器人在圆盘供料器和车床之间,以及车床与车床之间传送工件

FanucHino系统平面布置

FanucHino系统供料器及机床70年代缓慢发展(初期未受到充分重视)80年代迅速发展(由于显著的经济效益,各国相继投入大量资金,竟相开发FMS)

FMS的发展过程

1.2FMS的组成与功能1.2.1FMS的基本组成及主要功能

一、FMS的基本组成

（一）加工系统（二）物料储运系统（三）计算机控制系统

（一）加工系统：FMS的主体部分，用于加工产品零件。*加工单元:有自动换刀及换工件功能的数控机床、加工中心。

加工零件类型机床配置箱体类回转体类箱体类+回转体类特殊类*加工单元机床配置CNC加工中心+CNC车削中心CNC加工中心CNC车削中心、CNC磨床专用CNC机床（二）物料储运系统实施对毛坯、工件、夹具、刀具等的存储、运输、交换工作。

*工件储运系统：（1）毛坯、半成品、夹具组件的存储仓库及缓冲存储站

（2）工件托盘运输小车，输送带输送装置

（3）托盘交换器，上料机器人等交换装置

（4）工件、夹具装卸站

*刀具运送系统：（1）刀具存储库

（2）交换刀具装置

交换刀具装置

（3）刀具刃磨、组装及预调工作站（三）计算机控制系统由管理FMS的信息、控制FMS各设备协调一致工作的计算机网络系统和FMS管理与控制软件构成。

FMS的基本结构

*FMS的辅助设备：在线测量装置、清理装置、切屑处理装置等

*FMS实例：美国麦道公司的FMS：

美国麦道公司FMS五台加工中心每台加工中心配90把刀和一个换刀站三辆小车负责运送工件、刀具小车保养站10托盘自动工件交换台物料检查站卧式坐标测量机清洗站刀具装卸站高架机房切屑收集和切屑再生系统二、FMS的主要功能

1.自动进行零件的批量生产

(数控机床承担自动制造任务)；

2.简单地改变软件,便能制造出某一零件族中的任何零件；

3.自动运输、储存、交换物料（毛坯、工件、刀具等）；

4.自动监视功能(刀具磨损、破损的监测等）,

自动补偿、自诊断等；

5.作业计划与调度功能。

1.3.1FMS的分类

(一)按FMS承担的制造任务分类：

柔性加工系统柔性装配系统柔性检测系统

1.3FMS的分类与适用范围(二)按机床与物料输送系统的组合方式分类，柔性零件加工系统分三类：一、柔性制造模块（FMM）

主机(配有工具交换装置)+工件自动交换装置例:(1)加工中心+工件托盘交换器柔性制造模块（FMM）(2)加工中心+机器人+工件托盘存放站

柔性制造模块（FMM）FMM特点:能独立运行,能承担由多种零件组成的混流作业计划,但不具备工件、刀具的供应管理功能，没有生产调度功能。二、柔性制造单元（FMC）

由工件自动输送设备连接的2~3个FMM组成，能独立工作，具有一定的生产调度能力。

例(1):采用有轨小车连接两台具有托盘交换器的加工中心,

属直线型(FMC)例(2):用无人搬运小车连接两台CNC加工中心的环路型FMC.

FMC的变种——柔性自动线(FTL)FTL是工艺设备按照所采用的工艺操作顺序布置时的FMC,适用于少品种、大批量生产。例：西班牙某公司的连杆加工FTL

0：上料

1：组合机床1R镗连杆小头孔

组合机床1L给大头孔倒角

2：组合机床2R对连杆大、小头孔镗孔、倒角

3：组合机床3R精镗连杆大小头孔

4：下料

连杆加工FTLFTL与刚性自动线类似处：加工过程有一定的生产节拍，工件沿一定的方向顺序输送

不同处：

FML多采用多轴主轴箱式加工中心,当工件变换时,各机床主轴箱可自动进行相应的更换.同时调入相应的数控程序,即有“柔性”.三、柔性制造系统（FMS）

在FMC基础上增加必要的加工中心台数，配备完善的物料和刀具运送系统,通过计算机控制系统管理全部生产，具有实时控制能力。

FMC与FMS的区别？

1、制造设备

2、制造功能

3、制造规模1、直线型FMS*9台CNC机床*配备检验站,工件托板装卸站*用有轨小车完成运送任务

(二)按物料输送路线的布置方式分类，FMS分三类：2、环路型FMS*10台CNC机床*配备链式牵引式搬运小车*两个装卸站,一个检验站*计算机系统控制下,可随机加工28种不同零件

3、机器人型FMS*两台单设的机器人服务于6台CNC机床

1.3.2FMS柔性水平的分级及适用范围一、FMS柔性水平的分级按照柔性制造技术在工厂生产的应用领域，可将FMS的水平等级划分为VI个等级.

二、FMS的适用范围

1.产品类型

2.零件类型

据统计,约70%的FMS用于箱体类的非回转体加工,30%左右的FMS用于回转体的加工.

原因：箱体类零件平面、孔可同时加工；箱体类零件容易装载和输送；