柔性制造技术的现状及发展趋势

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1、柔性制造技术的现状及发展趋势摘要：文章简述了柔性、柔性制造技术的概念、分类、所涉及的关键技术,以及发展应用趋势,以促使人们对新的制造技术认识和重视。随着社会的进步和生活水平的提高,社会对产品多样化,低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量,更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。90年代后,由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展,制造业自动化进入一个嶝崭新的时代,技术日臻成熟。柔性制造技ī术已成为各工业化国家机械制造自动化的帝研制发展重点。1基本概念11恫柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面纽是系统适应外部环境变化

2、的能力,可用系♂统满足新产品要求的程度来衡量;第二方剞面是系统适应内部变化的能力,可用在有五干扰(如机器出现故障)情况下,系统的椰生产率与无干扰情况下的生产率期望值之鏊比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而锫言的,传统的“刚性”自动化生产线主要銮12/12实现单一品种的大批量生产。其优点是生褶产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价暗格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类羼似的零件,难以应付多品种中小批量的生漠产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场瀛动态变化的生产所替换,一个制造自动化喑系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期

3、内,生诲产出较低成本、较高质量的不同品种产品侑的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔谩性主要包括1)机器柔性当要求记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镄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ず相应工艺的难易程度。3)产品柔性12/12一是产品更新或完全转向后,系统能慊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剃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,保障生菸产正常进行的能力。5)生产能力柔性当生产量改变、系统也能经济地运木行

4、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)扩展塍柔性当生产需要的时候,可以很容易曩地扩展系统结构,增加模块,构成一个更黜大系统的能力。7)运行柔性12/12利猖用不同的机器、材料、工艺流程来生产一妩系列产品的能力和同样的产品,换用不同恝工序加工的能力。12柔性制造技术藓柔性制造技术是对各种不同形状加工对象柁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犭,我们认为凡是侧重于柔性,适应于多品丢种、中小批量(包括单件产品)的加工技⒗术都属于柔性制造技术。目前按规模大小俳划分为:1)柔性制造系统(FMS)关于柔性制造系统的定义很多,权卷

5、威性的定义有:美国国家标准局把F陕MS定义为:“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嚼结装置上送到各加工设备,使工件加工准视确、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萏工几种不同的零件。国际生产工程研究协轲会指出“柔性制造系统是一个自动化的生璺产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受彪12/12到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和串计算机控制系统组成的自动化制造系统,桕它包括多个柔性制造单元,能根据制造任汗务或生产环境

6、的变化迅速进行调整,适用疱于多品种、中小批量生产。”简单地说,球FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任袭务和生产品种变化而迅速进行调整的自动梭化制造系统。目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与岘车削中心等),由集中的控制系统及物料岛搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目茴前反映工厂整体水平的FMS是第一代F嬗MS,日本从1991年开始实施的“智玻能制造系统”(IMS)国际性开发项目,属于第二代FMS;而真正完善的第二胃代FMS预计本世纪十年代后才会实现。2)柔性制造单元(FMC)FM

7、C的问世并在生产中使用约比FMS晚6冖～8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1～2台加工中心蕹、工业机器人、数控机床及物料运送存贮蝈设备构成,其特点是实现单机柔性化及自戤动化,具有适应加工多品种产品的灵活性荭。迄今已进入普及应用阶段。12/123)柔Ｅ性制造线(FML)它是处于单一或婪少品种大批量非柔性自动线与中小批量多蔓品种FMS之间的生产线。其加工设备可誉以是通用的加工中心、CNC机床;亦可柩采用专用机床或