柔性制造系统功能组成及其应用改进

2、FH8800立体FMS柔性系统
系统由3台MAZAK公司生产的FH8800型卧式加工中 心，最大工作直径Φ1250mm，最大工作高度1250mm， 最大工件重量2200kg。主要担负中型箱体类零件的加工。 此类FMS被称为立体FMS。主轴箱加工线由1台MAZAK 公司生产的FH880卧式加工中心、10个交换托盘、1台清 洗机和1台自动上下料机器人组成，用于主轴箱等大中型 箱体类零件的加工，可以一次装夹10种不同零件进行加工， 真正实现了多品种单件自动化生产。机床配置了先进的 Mazatrol Fusion 640M数控系统，通过FMS控制中心与 工厂网络连接，可以实现24小时连续工作，16小时无人 运转。
3、控制与管理系统
FMS的控制与管理系统实质上是实现FMS加工过 程， 物料流动过程的控制、协调、调度、检测和管理的信息流 系统。它有计算机、工业控制器、可编程序控制器、通信 网络、数据库和相应的控制与管理软件等组成，是FMS的 神经中枢和命脉，也是各子系统之间的联系纽带。
四、柔性制造系统FMS的应用
组合机床加工方式
组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工 位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。 由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置， 能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高 效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用 以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加 工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件 的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、 铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组 合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动， 也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的 外圆和端面加工。

柔性制造系统架构的设计与实现柔性制造系统（FMS）是一种具有高度自适应性、智能化和可重构性的制造系统。

它通过灵活、可变和交互式的生产过程，在具有动态变化的市场环境下实现了高质量、高效率的生产。

随着企业对生产加工环节的要求不断提高，FMS也在不断发展。

本文将就柔性制造系统架构的设计与实现进行探讨，并对其优点及未来发展进行分析。

一、柔性制造系统架构FMS架构是指生产过程中各个组成单元间的关系和交互方式。

它包含了FMS 的功能、组成部分和连接方式，同时也对系统的性能、效率和可靠性有重要影响。

目前主流的FMS架构包括以下几种：1.中央控制型FMS架构中央控制型FMS架构是传统的FMS架构，其所有的生产设备都由中央控制器控制。

它采用统一的计划和调度方式，能够保证整个生产过程的稳定性和一致性。

但是，由于生产单元之间直接交互性差，生产设备缺乏灵活性，难以适应市场快速变化的要求。

2.分散控制型FMS架构分散控制型FMS架构是一种较新的FMS架构，其特点是各生产单元之间可以直接交互，生产设备之间具有良好的灵活性。

控制层次分散，每个生产单元都配备了控制器，它们通过网络进行通信和协作。

这种架构具有优良的适应能力和快速反应能力，但由于各生产单元之间缺乏统一计划和协调，因此要求系统的智能化程度较高。

3.混合控制型FMS架构混合控制型FMS架构结合了中央控制型和分散控制型的优点，使得生产单元之间既有直接交互的能力，又能通过集中控制器进行协调和规划。

它具有灵活性和稳定性的平衡，适应性强，同时使得整个系统可以更好地实现资源的共享和生产成本的优化。

二、柔性制造系统实现FMS的实现需要多学科知识相互配合，包括机械设计、电子技术、自动控制、计算机技术等。

其中，控制是整个FMS的核心。

FMS的控制方式可以按照控制单元的不同划分为三种：集中控制、分散控制和混合控制。

FMS实现的另一个难点是数据采集和处理。

传感器和执行器是FMS数据采集和控制的重要组成部分。

柔性制造系统（FMS）是一种生产方法，旨在轻松适应所生产产品的类型和数量的变化。

机器和计算机系统可以配置为制造各种零件并处理不断变化的生产水平。

柔性制造系统能够在工作站上同时处理各种不同的零件样式，并且可以根据不断变化的需求模式调整生产量，因此之所以称为FMS是灵活的。

下文介绍柔性制造系统三个基本部分。

柔性制造系统三个基本部分工作站：在当今的应用中，这些工作站通常是计算机数控（CNC）机床，对零件系列进行机加工操作。

柔性制造系统正在与其他类型的加工设备一起设计，包括检查站，装配厂和钣金压力机。

各种工作站是：加工中心、装卸站、装配工位、检查站、锻造站、钣金加工等。

在FMS中使用的加工或装配设备取决于工作的完成的类型由该系统。

在为加工操作而设计的系统中，加工工位的主要类型是CNC机床。

在某些加工系统中，执行的操作类型集中在特定类别中，例如铣削或车削。

对于铣削，可以使用特殊的铣刨机模块以达到比加工中心更高的生产水平。

铣削模块可以是垂直主轴，水平主轴或多主轴。

用于车削操作。

特殊车削模块在传统的车削中，工件相对于固定在机床中的刀具旋转，并沿平行于工件旋转轴的方向进给。

大多数FMS上制造的零件通常是非旋转的；但是，它们可能需要按其加工顺序进行一些车削。

对于这些情况，将零件在FMS上的整个加工过程中都固定在托盘固定装置中，并设计了旋转模块以使单点工具围绕工件旋转。

自动化的物料搬运和存储系统：各种自动化的物料搬运系统用于在加工站之间运输工作部件和子部件，有时将存储功能整合到一起。

自动化物料搬运和存储系统的各种功能是：工作站之间工作部件的随机和独立移动、处理各种工作部件配置、临时存放、方便地装卸工作零件、兼容计算机控制。

处理系统的功能。

FMS中的物料处理和存储系统执行以下功能：工作站之间工作部件的随机，独立移动。

这意味着部件必须能够从系统中的任何计算机移动到任何其他计算机。

为不同的零件提供各种路由选择，并在某些站点繁忙时进行机器替换。

柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）柔性自动化的兴起随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战。

这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企业。

因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。

众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。

为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，是终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。

自从1954年美国麻省理工学院第一台数字控制铣床诞生后，70年代初柔性自动化进入了生产实用阶段。

几十年来，从单台数控机床的应用逐渐发展到加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统，使柔性自动化得到了迅速发展。

柔性制造系统的概念柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。

FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制。

故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产，并能及时地改变产品以满足市场需求。

FMS 兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。

FMS的工艺范围正在不断扩大，包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。

柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。

它具有设备利用率高、生产能力相对稳定、产品质量高、运行灵活和产品应变能力大的优点。