柔性制造系统的设计和实现

摘 要

科学技术的飞速发展，正在把人类推向信息时代。但是，面对着加工业70%—80%的中小批量生产的经济结构，如何达到自动化的目的，一直是工业界探索的课题。数控机床问世虽为这部分工厂自动化创造了条件，但实践证明，独立、分散的单机自动化解决不了传统批量生产所固有的生产率同生产柔性、加工批量同制造成本、生产同市场变化之间的矛盾，必须寻找更完善的自动生产体系。FMS就是在这种追求下诞生的。其优势在于把生产率同生产柔性、加工批量同制造成本、先进技术同科学管理高度统一起来。从而提高产品制造柔性，提高效率缩短生产周期，降低能耗及成本，节约设备占地面积。在柔性制造系统中采用全自动化生产，减少了认为的因素一次也提高了产品的精度。以上可见，柔性制造系统以上优点是如今制造业中非常需要的。

关键词:柔性制造；立体库；码垛机；流水线

Abstract

The rapid development of science and technology, human to the information age.

But，Processing industry 70% -80% of the face of the economic structure of the small and

medium volume, how to achieve the purpose of automation has been the industry to

explore the subject.Although the advent of CNC machine tools to create the conditions for

this part of the factory automation，but practice has proved that independent, decentralized

stand-alone automation can not solve the productivity inherent in traditional mass

论文（设计）题目 柔性制造车间设计

子课题题目 连杆类零件柔性制造车间设计

所属院系 自动控制与机械工程学院

专业年级 机械设计制造及其自动化

摘 要

为了适应快速变化的市场需要，满足多品种、小批量的产品加工需求，柔性制造应运而生。连杆类零件形状复杂，精度要求高，设计连杆类零件柔性制造车间需要选择典型的连杆零件进行工艺分析，根据工艺进行车间平面布局的设计。柔性制造车间除了能够满足连杆类零件的加工，还需要有更多的柔性发展空间。

关键词：连杆；柔性制造；工艺分析；车间布局

ABSTRACT

In order to adapt to the rapidly changing needs of the market, meet the many

varieties, the processing needs of small quantities of products, flexible

manufacturing came into being. Connecting rod parts of complex shape, high

precision, flexible design rod parts manufacturing plant need to select the typical rod

parts for process analysis, process design workshop layout. Flexible manufacturing

plant in addition to meet the processing of rod parts, but also the need for more

flexible space for development.

Key words: connecting rod；flexible manufacturing；Process analysis ；Workshop

一、 柔性制造系统（FMS）

1、 从自动线到柔性制造

2、 柔性制造系统的功能及适用范围：组成、功能、适用范围

3、 柔性制造系统的结构与分类：

结构：加工设备、检测设备、输送设备、交换装置、装卸站、物料保管装置、

信息管理及设备控制装置、辅助设备

分类

柔性零件加工系统：柔性制造单元（FMC）、柔性制造单元群、典型的柔性制造系统、

柔性自动线（FTL）

FMC（柔性制造单元）与FMS（典型的柔性制造系统）的区别

二、 柔性装配系统（FAS）

1、 柔性装配系统的特征

装配流水线和柔性装配系统

2、 柔性装配系统的控制技术：机器人控制器、可编程逻辑控制器、故障监控

3、 柔性装配系统的传感技术

视觉传感器：结构、应用（电阻检测、零件识别、电子元件组装、工件搬运）

光电传感器：组成、分类、应用（二极管色标检测、螺母正反面判别、螺孔检测、

安全光栏）

位移传感器：分类、工作原理、应用（底板翘曲检测、电子元件插入高度判别、

玻璃厚度测定）

接近传感器：原理、分类、应用（机器人紧握信号的传送、螺钉拧紧状态监测、

零件计数）

压力传感器

4、 柔性装配系统实例：电风扇装配

三、 人与柔性制造自动化

1、“人机合一”的制造观：人与机器的同一性、劳动力资源与柔性制造自动化、

超现实“无人化工厂”的弊端、“人机合一”的制造观、

人在柔性制造自动化系统中的定位

2、面向操作人员的数控机床：传统数控机床的缺陷、数控机床面向操作人员

面向操作人员的人机界面（加工过程的可视化、

让机床操作部件产生触感、定性与定量相结合的信息显示）

3、面向现场工作人员的柔性制造自动化系统：特点、结构

4、人机协调的柔性装配系统：人与机器的互补性、

人机协调的柔性装配系统（特征、技术支持）

柔性制造系统

柔性制造是与“刚性”制造自动化相对应提出来的新概念，是以数值控制、计算机、信息处理、精密机械等技术为基础的先进制造技术。

柔性制造系统，即FMS。柔性制造系统由主机（即数控机床）、物流系统（即毛坯、工件、刀具的存储、输送、交换系统）、控制整个系统运行的计算机系统三个基本部分组成。

对机械制造厂而言，其FMS由如下单元组合而成：加工设备、装配设备、检测设备、输送装置、交换装置、装卸站、保管设备、信息管理及控制装置、辅助设备。

柔性制造系统的分类：柔性制造单元(FMC) ，FMC由单台带多托盘系统的加工中心或3台以下的CNC机床组成,具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC的柔性最高。 柔性制造线(FML) ：柔性制造线FML是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线,对物料系统的柔性要求低于FMS,但生产效率更高。 柔性制造系统(FMS) ： FMS通常包括3台以上的CNC机床(或加工中心),由集中的控制系统及物料系统连接起来,可在不停机情况下实现多品种、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。

常见的FMS具有以下功能：自动制造功能，在柔性制造系统中，由数控机床这类设备承担制造任务；自动交换工件和刀具的功能；自动输送工和刀具的功能；自动保管毛坯、工件、半成品、工具夹、模具的功能；自动监视功能（即刀具磨损、破损的监测），自动补偿，自诊断等；作业计划与调度。

柔性制造系统的基本功能包括自动加工功能(包括检验、清洗等)、自动搬运功能和将以上两者综合起来的综合软件功能。加工系统：柔性制造系统采用的设备由待加工工件的类别决定,主要有加工中心、车削中心或计算机数控(CNC)车、铣、磨及齿轮加工机床等,用以自动地完成多种工序的加工。物料系统：物料系统用以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等。计算机控制系统：计算机控制系统用以处理柔性制造系统的各种信息,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(单元控制器)是柔性制造系统的核心。系统软件：系统软件用以确保柔性制造系统有效地适应中小批量多品种生产的管理、控制及优化工作,包括设计规划软件、生产过程分析软件、生产过程调度软件、系统管理和监控软件。