柔性制造

论文（设计）题目：柔性制造技术

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2014年4月30日

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柔性制造技术

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目录

绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

第一章 柔性制造技术概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

1.1柔性制造的概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

1.2柔性的概念及表现„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

第二章 柔性制造的规模„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2.1柔性制造系统（FMS）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

2.2柔性制造单元（FMC）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2.3柔性制造线（FML）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

2.4柔性制造工厂（FMF）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

第三章 柔性制造所采用的关键技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„4

3.1计算机辅助设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4

3.2模糊控制技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3.3专家系统及智能传感器技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5

3.4人工神经网络技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3.5综合控制系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

第四章 柔性制造系统的优势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

第五章 柔性的发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

2 摘要

柔性制造技术是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代管理技术为一体的现代制造技术。自20世纪60年代以来，为满足产品的不断更新，适应多品种、小批量生产自动化需要，柔性制造技术得到了迅速发展，出现了柔性制造系统（FMS）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造自动线（FML）等一系列现代制造设备和系统，他们对制造业进步和发展发挥了重大的推动和促进作用。

关键词

柔性制造、系统、柔性制造系统、柔性制造单元、柔性制造线、柔性制造工厂、优势、趋势

Abstract:

Flexible manufacturing technology

is the modern manufacturing technology,computer

technology, numerical control technology of robot technology and modern management

technology as a whole.Since 60's of the twentieth Century, to meet the requirements of

productupdates, to adapt to many varieties, small batch production

automation

needs,flexible manufacturing technology has been developing rapidly, the flexible

manufacturing system, flexible manufacturing cell, flexible

manufacturing lineand a series

of modern manufacturing

equipment and system.They play a significant role in promoting and

facilitating the progress and development of manufacturing industry.

Keywords:FMS、FMC、FML、FMF、advantage, trend

绪论

传统的自动化生产技术可以显著提高生产效率，然而其局限性也显而易见，即无法很好地适应中小批量生产的要求。随着制造技术的发展，特别是自动控制技术、数控加工技术、工业机器人技术等的迅猛发展，柔性制造技术（FMI）应运而生。实现柔性制造可以大大降低生产成本，强化企业的竞争力。为了在残酷的竞争中生存和发展，企业就必须研究一些低成本并且能够快速反应的制造方法，柔性制造就是这些方法的总称。因此，与其说柔性制造是一种生产方式，不如说柔性制造是一种制造理念。

第一章 柔性制造技术概述

1.1柔性制造的概念

柔性制造技术也称柔性集成制造技术，是现代先进制造技术的统称。柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。

1.2柔性的概念及表现

所谓“柔性”，即灵活性，是一个柔性制造设备或系统应付各种可能变化或新情况的“应变”能

3 力。

主要表现在：

①机器柔性：当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。

②工艺柔性：一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。

③产品柔性：一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。

④维护柔性：采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。

⑤生产能力柔性：当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。

⑥扩展柔性：当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。

⑦运行柔性：利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品，换用不同工序加工的能力。

第二章 柔性制造的规模

柔性制造技术得到迅速发展，具有了一定的规模，主要有柔性制造系统（FMS)、柔性制造单元（FMC)、柔性制造线（FML)和柔性制造工厂（FMF)，以下将是对这四种规模进行简单介绍。

2.1柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统（FMS）最早由英国莫林公司提出，并在1965年取得了发明专利，但是到目前为止，FMS尚无统一的定义。较为广义的说法是：柔性制造系统是由若干台数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成，并能根据制造任务或生产品种的变化迅速进行调整，以适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。

FMS主要由以下几部分组成：

①加工系统：主要是由几台加工中心组成，加工中心一般是由加工机床、数控系统和刀库组成。

②物料系统：实现工件及工装夹具的自动供给和装卸，以及完成工序间的自动传送、调运和存贮工作，包括各种传送带、自动导引小车、工业机器人及专用起吊运送机。

③控制系统：用以处理FMS的各种信息，输出控制CNC机床和物料系统等自动操作所需的信息。通常采用三级（设备级、工作站级、单元级）分布式计算机控制系统，其中单元级控制系统是FMS的核心。

2.2柔性制造单元（FMC）

柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，简称FMC）是在制造单元的基础上发展起来、具有柔性制造系统部分特点的一种单元。通常由1至3台具有零件缓冲区、刀具换刀及托板自动更换装置的数控机床或加工中心与工件储存、运输装置组成，具有适应加工多品种产品的灵活性和柔性，可以作为FMS中的基本单元，也可将其视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发

4 展的一种产物。

柔性制造单元主要有以下功能：

①自动化加工功能：在柔性制造单元中，有完成自动化加工的设备，如以车削为主的车削柔性制造单元，以钻、镗削为主的钻镗柔性制造单元等。同时辅以其他加工，如车削柔性单元中可以有端铣或钻削、攻螺纹加工等，这些自动化加工设备由计算机进行控制，自动完成加工。

②物料传输、存储功能：这是柔性制造单元与单台NC或CNC机床的显著区别之一。柔性制造单元配备有运行物料存储容量所需的在制品库、物料传输装备和工件装卸交换装置，并有刀具库和换刀装置。

2.3柔性制造线（FML）

柔性制造线（FML）是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与多品种中小批量柔性制造系统之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床，亦可以采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于柔性制造系统，但生产效率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散性控制系统（DOS）为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日渐臻成熟，迄今已进入实用化阶段。据了解，索菲亚投资的第三大生产基地将于今年正式投产，最新引进的柔性生产线已投入运转，全面满足企业未来五到八年的生产。

2.4柔性制造工厂（FMF）

FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD／CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。

第三章 柔性制造所采用的关键技术

3.1计算机辅助设计

利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

系统主要组成：

①工程工作站：工程工作站一般指具有超级小型机功能和三维图形处理能力的一种单用户交互式计算机系统。它有较强的计算能力，用规范的图形软件，有高分辨率的显示终端，可以联在资源共享的局域网上工作，已形成最流行的cad系统。