机电一体化概论第7章

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1、第七章柔性制造系统（FMS）（FlexibleManufacturingSystem）第一节柔性制造系统的概念一般说来，柔性制造系统尚无统一的定义，各国的专家对它的看法不太一致。美国出版的《柔性制造系统手册》对柔性制造系统的定义比较简明：由计算机控制的、由若干半独立的工作站和一个物料传送系统所组成的、能高效率地制造多品种、中小批量零件的系统。1967年，英国莫林斯（Molins）公司提出把多台数控机床联成一体的柔性制造系统的设想。后来，美国K&I公司实现了用计算机控制的柔性制造系统。随着电子技术和计算机技术的高速发展，从20世纪80年代初，柔性制造系统得到较快的发展（据1986年美国

2、机械工程协会统计，当时已有370条柔性制造系统在运行中）。第二节柔性制造系统的组成一、柔性制造系统的概况1.中央管理与控制计算机功能：★接收工厂主计算机的指令★对整个FMS实行监控★对数控机床或制造单元的加工数据实行控制★对夹具、工具实现集中管理和控制★协调各控制装置之间的动作2.制造单元――是FMS的基础组成部分，由CNC机床和工业机器人组成。3.物流控制装置――对自动化（零件）仓库、无人输送台车、加工的毛坯和成品、加工用的夹具等实行集中管理和控制。（4）自动化（零件）仓库――将毛坯、半成品和成品进行自动调用或储存。5.无人输送台车――行走于机床之间、机床与自动化（零件）仓库之间、

3、机床与中央刀具库之间的自动化（无人驾驶）台车，可以是有轨的或无轨的。6.中央刀具库――刀具集中存储区。7.夹具站――及时实现对夹具的调整和维护。8.信息传输网络――FMS中的通讯系统。9.随行工作台（PS）――实现从无人台车到制造单元之间传送的缓冲功能。二、柔性制造系统的主要组成部分对于一般的FMS，通常是由四大类设备组成：主机、联线设备、控制系统和辅助设备。1．主机FMS的主机一般为数控机床，并且多为加工中心机床（多用卧式加工中心），也有数控车削加工中心（可车、钻、铣，有铣大螺旋升角的槽的功能）。2．联线设备（自动物料传输系统）联线设备是指在机床之间、仓库与机床之间、托板存放站之间

4、输送和搬运工件、工具的设备。（1）运输托板在专门的导轨上或在辊道上往返运动，一般配置在机床的出入工位之间。（2）叉车式吊车主要用于自动化仓库。（3）运输小车1)有轨小车―沿导轨运动。2)无轨小车（以蓄电池为能源）★电磁引导式―由无线探测埋在地面下的电缆导向。★光学反射式―用白色或能反射光线的线条制导小车行走。（4）工业机器人工业机器人用于小工件的装卸和机床间的运输。对于按集群式机床布置时，所有机床围成圆形，一台工业机器人可为多台数控机床服务。工业机器人常用于无夹具的回转体零件的装卸。目前已有用工业机器人和车削加工中心组成的车削生产单元。3．控制系统根据FMS的规模大小，控制系统的复杂

5、程度有所不同。FMS的控制系统一般多采用多级（通常为三级）分布式计算机控制系统。第一级主要是对机床和工件装卸机器人的控制，其中包括工作命令的安排调度、系统的监测等。第二级相当于DNC的（中央计算机）控制，其中包括整个系统运转的管理、零件流动的控制、零件加工程序的分配，以及第一级生产数据的收集。第三级负责全面的生产管理，主要编制日程进度计划，并将生产所需信息（如加工零件的种类、数量、期限以及所需刀具的种类等）送到第二级系统管理计算机。4．辅助设备（1）刀具监视和管理系统对刀具磨损补偿、更换破损刀具、刀具寿命管理。（2）切屑排除系统（3）零件自动清洗设备（4）零件自动测量装置一般在FMS

6、中，多用坐标测量机实现自动测量。刚性制造系统柔性制造系统1．通常把作业划分为较多、简单的工序2．按分批投入的方式，顺序完成上述各简单工序3．完成单道（简单）工序时间很短4．单个工序自动化1．把作业划分为几个工序2．不同批次的不同工序可以交叉投入，加工顺序可变动3．完成单道工序加工时间稍长，总加工时间较短4．全部加工工序自动化（可实现整个加工过程无人操作）第三节柔性制造系统的特点一、柔性制造系统与刚性制造系统的区别二、FMS的柔性（灵活性）1．机床加工的柔性系统中的机床通过配置相应的刀具、夹具、NC程序等，即可加工给定零件族中的零件。2．加工工序的柔性对能每一种零件改变工序顺序。3．零

7、件流动路线的柔性系统在加工零件过程中出现局部故障时，能重新选择工件路径，并继续加工。4．生产的柔性以多种流程、不成批生产的方式加工一组类型不同、材料不同的零件。5．产品的柔性能够经济和迅速地转变生产的产品6．产量的柔性系统能够适应不同产量并具有好的经济效益。7．扩展的柔性具有在需要时能够容易地、模块化地扩展系统的能力。三、FMS的适用范围FMS适用批量零件数50～2000件，零件种类4～100种。第四节FMS的分类一、根据规模大小分类1．柔性制造模块（FM