现代制造技术与检测 课件 模块三单元二 柔性制造技术

模块三现代制造加工技术单元二柔性制造技术现代制造技术与检测学习目标知识目标了解柔性制造系统的定义；掌握柔性制造系统的组成及作用。能力目标能理解柔性制造系统的优点；能阐述柔性制造系统各部分的组成及其作用。素养目标通过本单元的学习培养学生学习积极性，树立为国奋斗的理念。一、柔性制造系统（FMS）概述•我国对柔性制造的定义：柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统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迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产•美国国家标准局对柔性制造的定义：由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化•中央计算机控制机床和传输系统，柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件•国际生产工程研究协会对柔性制造的定义：柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制一、柔性制造系统（FMS）概述•柔性制造系统（FMS）的本质是由多个制造单元结合成一个大规模、高柔性的制造系统，能根据制造任务和生产品种的变化迅速进行调整的自动化制造系统•英国莫林斯公司于1967年首次提出柔性制造系统的概念并投入研发“系统24”，目标是在无人值守的条件下实现全天候连续加工，系统主要由六台模块化的多工序数控机床构成，最终由于技术上的困难和研发资金的缺乏未能全部组建完成•同年，美国的怀特·森斯特兰公司建成OmnilineI系统，有八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件安装在带夹具的托盘上，系统按照固定的顺序以相应的节拍在各个机床之间传送并进行加工•这种柔性加工设备适用于少品种、大批量生产中的使用一、柔性制造系统（FMS）概述•1976年，日本发那科公司研究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），为发展FMS提供了重要的设备形式•典型的柔性制造单元由1~2台数控机床与相应的物料输送装置组成，有独立的零件存储站及控制单元系统，具备自动装卸、测量工件，实现有限工序的持续生产，适用于多品种中小批量生产应用•1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转•这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步一、柔性制造系统（FMS）概述•与此同时，还出现了一些只具有柔性制造系统的基本特征，但自动化程度不是很高的经济型柔性制造系统，使柔性制造系统的设计思想和技术成果得到推广及应用•1958年清华大学与北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床，虽与日本研制数控车床和数控铣床的时间接近，但由于数控系统和相关的电器和液压等元件未得到相应的发展，所以并没有能形成数控机床产业•直到“六五”期间由北京机床研究所引进日本FANUC数控和伺服系统技术，并经“七五”、“八五”在引进数控技术的基础上消化吸收，才从80年代起逐步形成了我国完整的数控机床产业;同时开发了在CNC单机基础上配置工件自动输送和托盘交换装置的FMC（...二、柔性制造系统（FMS）的组成及功能•FMS本质上是由多个制造单元组合成一个大规模、高柔性、能为多品种中小批量的产品生产提供高效率、相对低成本的制造系统•通常由以下三部分组成：多工位的数控加工系统、自动化的物料物流及仓储系统及计算机控制的信息系统•其构成如图（3-10）所示•图3-10型柔性制造系统图3-10型柔性制造系统二、柔性制造系统（FMS）的组成及功能•第三要具有操作便捷易懂、加工可靠性良好、维护简便•（2）物流系统•柔性加工系统的物流系统包含工具、工件流，既物料储运系统。选择合理的物料储运系统可以提高整个系统的加工效率。按照物料输送的路线可以分为直线式和环形输送两类。•物流系统通常包含传送带、上下料机器人（图3-11）、运输小车（图3-12）、及托盘系统、交换工作台等机构组成，可以完成刀具、工件和原材料的自动装卸及储运图3-11上下料机器人图3-12AGV物流小车二、柔性制造系统（FMS）的组成及功能•1）自动管理工件的生产全过程•2）通过改变软件或者系统设置可以制造出同种类的多种零件•3）自动化的物料运输和存储系统•4）实现无人化或者少人化的工厂加工条件图3-11上下料机器人图3-12AGV物流小车三、柔性制造系统（FMS）的优点•柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和•柔性制造技术是技术密集型的技术群，凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量（包括单件产品）的加工技术都属于柔性制造技术•柔性可以表述为两个方面•1）具有较强的柔性制造能力三、柔性制造系统（FMS）的优点•由于柔性制造系统的组成对零件族具有良好的适合性，能迅速重新组合生产属于同族的零件而不需要重新组合调整产线•2）提高设备利用率•零件可以随机插入到柔性加工系统的空机床上，实现同一零件组不同类型零件的同时生产，减少了调整时间，缩短生产周期，提高生产的持续性和设备的利用率•3）减少设备成本三、柔性制造系统（FMS）的优点•每台机床的利用率的提高可以相应减少设备的数量，也节约了设备安置的场地，提高土地的利用率•【拓展阅读】在第十二届CIMT2011机床展上，国内机床企业展出的多条服务于汽车领域主要零件的柔性生产线，实现了零的突破•柔性生产线作为一种技术复杂、高度自动化的系统，能充分解决机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾，有效保证批量生产的产品质量和一致性，并大幅提升生产效率，在汽车、电子等制造业应用越来越广泛•在展会上，大连机床集团展出的发动机缸套自动生产线是由数控车床、单轴立式镗床、数控珩磨机、桁架机械手和循环料道等组成的，按生产节拍80s/件的要求，完成从毛坯到成品的自动化加工三、柔性制造系统（FMS）的优点•缸套毛坯从第一个工位进去，到最后一个工位出成品，过去11个人的工作量，现在只有2个人就可完成，效率提高数倍•仅就缸盖生产线来说，无论是设备选型、生产线布局，还是整线物流以及全线质量控制都实现了信息化、数字化、智能化•三一重工作为国家首批智能制造试点示范企业其位于长沙的“18号工厂”号称亚洲最大的智能化制造车间之一，各环节全部实现自动化、信息化•在这里已实现了生产中人、设备、物料、工艺等各要素的柔性融合三、柔性制造系统（FMS）的优点•它拥有8条装配线，可以实现69种产品的混装柔性生产，并将此拓展到其他事业部，实现其他事业部的柔性制造•在这间总面积约10万平方米的车间里，每一条生产线可以同时混装30多种不同型号的机械设备，开足马力工作时能支撑300亿产值•厂房的整个柔