柔性制造系統(tǒng)技術(shù)[理論實(shí)操]

1、一、學(xué)習(xí)要求一、學(xué)習(xí)要求 1 1、了解：柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生和特點(diǎn)；、了解：柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生和特點(diǎn)； 2 2、掌握：柔性制造系統(tǒng)的定義、組成及類型。、掌握：柔性制造系統(tǒng)的定義、組成及類型。 二、學(xué)習(xí)要點(diǎn)二、學(xué)習(xí)要點(diǎn) 1 1、柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生、特點(diǎn)；、柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生、特點(diǎn)； 2 2、FMSFMS的定義、組成及類型的定義、組成及類型； 3 3、物料運(yùn)送裝置；、物料運(yùn)送裝置； 4 4、加工中心的分類及其換刀方式、刀庫類型。、加工中心的分類及其換刀方式、刀庫類型。 2.1.1 2.1.1 制造自動(dòng)化技術(shù)的廣義內(nèi)涵制造自動(dòng)化技術(shù)的廣義內(nèi)涵 2.1.2 2.1.2 柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)柔

2、性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn) 狀狀 2.1.3 2.1.3 柔性自動(dòng)化制造技術(shù)發(fā)展趨勢柔性自動(dòng)化制造技術(shù)發(fā)展趨勢 2.1.4 2.1.4 制造自動(dòng)化技術(shù)涉及的相關(guān)內(nèi)容制造自動(dòng)化技術(shù)涉及的相關(guān)內(nèi)容 2.1.1 2.1.1 制造自動(dòng)化技術(shù)的廣義內(nèi)涵制造自動(dòng)化技術(shù)的廣義內(nèi)涵 一、自動(dòng)化概念的不斷發(fā)展變化一、自動(dòng)化概念的不斷發(fā)展變化 自動(dòng)化技術(shù)是人類在長期的生產(chǎn)活動(dòng)中不斷追自動(dòng)化技術(shù)是人類在長期的生產(chǎn)活動(dòng)中不斷追 求的主要目標(biāo)之一。求的主要目標(biāo)之一。 1、1936年美國通用汽車公司工作人員認(rèn)為：在一個(gè)生產(chǎn)年美國通用汽車公司工作人員認(rèn)為：在一個(gè)生產(chǎn) 過程中，機(jī)器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運(yùn)就是過程中，機(jī)

3、器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運(yùn)就是“自動(dòng)化自動(dòng)化 ”。即：。即：以機(jī)械代替人力操作，自動(dòng)完成特定的作業(yè)。以機(jī)械代替人力操作，自動(dòng)完成特定的作業(yè)。 2、隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，自動(dòng)化的概念擴(kuò)展為：、隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，自動(dòng)化的概念擴(kuò)展為：用用 機(jī)器包括計(jì)算機(jī)代替或輔助人的體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)，按機(jī)器包括計(jì)算機(jī)代替或輔助人的體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)，按 照需求和目標(biāo)，靈活、自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。照需求和目標(biāo)，靈活、自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。 3、今天，柔性自動(dòng)化制造技術(shù)是指：、今天，柔性自動(dòng)化制造技術(shù)是指：在廣義制造過程中在廣義制造過程中 的所有環(huán)節(jié)采用自動(dòng)化技術(shù)的所有環(huán)節(jié)采用自動(dòng)化技術(shù)，即對(duì)制造全過程進(jìn)行

4、優(yōu)化規(guī)，即對(duì)制造全過程進(jìn)行優(yōu)化規(guī) 劃、組織、運(yùn)作、協(xié)調(diào)、控制與管理，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效劃、組織、運(yùn)作、協(xié)調(diào)、控制與管理，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效 、低耗、敏捷和綠色生產(chǎn)的目標(biāo)，并取得社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。、低耗、敏捷和綠色生產(chǎn)的目標(biāo)，并取得社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 二、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)在形式上的三層含義二、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)在形式上的三層含義 1、代替人的體力勞動(dòng)；、代替人的體力勞動(dòng)； 2、代替或輔助人的腦力勞動(dòng)；、代替或輔助人的腦力勞動(dòng)； 3、實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)中人、機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)中人、機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、 管理、控制和優(yōu)化。管理、控制和優(yōu)化。 三、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)在功能上的含義三、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)在

5、功能上的含義 可用可用TQCSEF模型來描述柔性自動(dòng)化制造技術(shù)模型來描述柔性自動(dòng)化制造技術(shù) 的目標(biāo)。的目標(biāo)。 T（Time）時(shí)間，加速新產(chǎn)品研制，縮短交貨時(shí)間，加速新產(chǎn)品研制，縮短交貨 期期 Q（Quality）質(zhì)量質(zhì)量 C（Cost） 成本成本 S（Service）服務(wù)服務(wù) E（Environment）環(huán)保環(huán)保 F（Flexible）柔性柔性 四、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的內(nèi)涵四、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的內(nèi)涵 自動(dòng)化：自動(dòng)化：自動(dòng)去完成特定的作業(yè)。自動(dòng)去完成特定的作業(yè)。 制造自動(dòng)化（狹義）：制造自動(dòng)化（狹義）：生產(chǎn)車間內(nèi)，產(chǎn)品機(jī)械加工、生產(chǎn)車間內(nèi)，產(chǎn)品機(jī)械加工、 裝配和檢驗(yàn)過程的自動(dòng)化；裝配和檢驗(yàn)過程

6、的自動(dòng)化； 制造自動(dòng)化（廣義）：制造自動(dòng)化（廣義）：包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)、企業(yè)管理、包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)、企業(yè)管理、 加工裝配和質(zhì)量控制等產(chǎn)品制造全過程綜合集成自加工裝配和質(zhì)量控制等產(chǎn)品制造全過程綜合集成自 動(dòng)化。動(dòng)化。 制造自動(dòng)化意義：制造自動(dòng)化意義：顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品 質(zhì)量、降低制造成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，改善勞動(dòng)條質(zhì)量、降低制造成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，改善勞動(dòng)條 件、提高勞動(dòng)者的素質(zhì)、有利于產(chǎn)品更新、帶動(dòng)相件、提高勞動(dòng)者的素質(zhì)、有利于產(chǎn)品更新、帶動(dòng)相 關(guān)技術(shù)的發(fā)展、提高企業(yè)的市場競爭能力。關(guān)技術(shù)的發(fā)展、提高企業(yè)的市場競爭能力。 剛性自動(dòng)化剛性自動(dòng)化 設(shè)備設(shè)備-自動(dòng)自動(dòng)/ /

7、半自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、組合機(jī)床自動(dòng)線；半自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、組合機(jī)床自動(dòng)線； 對(duì)象對(duì)象-單一品種大批量生產(chǎn)自動(dòng)化；單一品種大批量生產(chǎn)自動(dòng)化； 特點(diǎn)特點(diǎn)-生產(chǎn)效率高、加工品種單一。生產(chǎn)效率高、加工品種單一。 柔性自動(dòng)化柔性自動(dòng)化 設(shè)備設(shè)備-NCNC、CNCCNC、FMCFMC、FMSFMS等。等。 對(duì)象對(duì)象-多品種小批量甚至單件生產(chǎn)自動(dòng)化；多品種小批量甚至單件生產(chǎn)自動(dòng)化； 綜合自動(dòng)化綜合自動(dòng)化 經(jīng)營管理、開發(fā)設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量保證自動(dòng)化，經(jīng)營管理、開發(fā)設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量保證自動(dòng)化，CIMSCIMS 、CECE、LPLP、AMAM等。等。 2.1.2 2.1.2 柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展歷程及

8、現(xiàn)柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn) 狀狀 一、發(fā)展歷程的第一種劃分方法（三個(gè)階段）一、發(fā)展歷程的第一種劃分方法（三個(gè)階段） 三種自動(dòng)化形式比較 比較項(xiàng)目剛性自動(dòng)化柔性自動(dòng)化綜合自動(dòng)化 實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng) 度，節(jié)省勞動(dòng)力， 保證加工質(zhì)量，降 低生產(chǎn)成本 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度， 節(jié)省勞動(dòng)力，保證加工 質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本， 縮短產(chǎn)品制造周期 除左外，提高設(shè)計(jì) 工作與管理工作效率 和質(zhì)量，提高對(duì)市場 的響應(yīng)能力 控制對(duì)象物流物流物流，信息流 特點(diǎn) 通過機(jī)、電、液 氣等硬件控制方式 實(shí)現(xiàn)，因而是剛性 的，變動(dòng)困難 以硬件為基礎(chǔ)，以軟 件為支持，改變程序即 可實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)變，因 而是柔性的 不僅針對(duì)具體

9、操作和 工人的體力勞動(dòng)，而且 涉及腦力勞動(dòng)以及設(shè)計(jì)、 經(jīng)營管理等各方面 典型系統(tǒng) 與裝備 自動(dòng)機(jī)床、組合 機(jī)床，機(jī)械手，自 動(dòng)生產(chǎn)線 NC機(jī)床，加工中心， 工業(yè)機(jī)器人，DNC， FMC，F(xiàn)MS CAD/CAM系統(tǒng)， MRP，CIMS 應(yīng)用范圍大批大量生產(chǎn)多品種、中小批量生產(chǎn)各種生產(chǎn)類型 關(guān)鍵技術(shù) 繼電器程序控制 技術(shù)，經(jīng)典控制論 數(shù)控技術(shù)，計(jì)算機(jī)控 制，GT，現(xiàn)代控制論 系統(tǒng)工程，信息技術(shù)， 計(jì)算機(jī)技術(shù)，管理技術(shù) 汽車后橋齒輪箱加工自動(dòng)線 剛性自動(dòng)化 20年代 柔性自動(dòng)化 50年代 焊接機(jī)器人 綜合自動(dòng)化 70年代 綜合自動(dòng)化 二、發(fā)展歷程的第二種劃分方法（五個(gè)階段）二、發(fā)展歷程的第二種劃分方

10、法（五個(gè)階段） 1、第一階段（、第一階段（1913年）：年）：剛性自動(dòng)化，包括剛性生產(chǎn)剛性自動(dòng)化，包括剛性生產(chǎn) 線和自動(dòng)單機(jī)。線和自動(dòng)單機(jī)。 該階段技術(shù)在該階段技術(shù)在20世紀(jì)世紀(jì)40年代已經(jīng)相當(dāng)成熟。年代已經(jīng)相當(dāng)成熟。 特點(diǎn)：大批量生產(chǎn)；僅適用于單一品種特點(diǎn)：大批量生產(chǎn)；僅適用于單一品種 新技術(shù)：繼電器程序控制組合機(jī)床新技術(shù)：繼電器程序控制組合機(jī)床 2、第二階段（、第二階段（1930）：）：數(shù)控加工，包括數(shù)控和計(jì)算機(jī)數(shù)控加工，包括數(shù)控和計(jì)算機(jī) 數(shù)控。數(shù)控。 其中數(shù)控在其中數(shù)控在20世紀(jì)世紀(jì)50-70年代發(fā)展迅速并已成熟，年代發(fā)展迅速并已成熟， 70-80年代計(jì)算機(jī)數(shù)控加工取代了數(shù)控加工。年代計(jì)

11、算機(jī)數(shù)控加工取代了數(shù)控加工。 特點(diǎn)：柔性好；適用于多品種中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)：柔性好；適用于多品種中小批量生產(chǎn) 新技術(shù)：數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等新技術(shù)：數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等 二、發(fā)展歷程的第二種劃分方法（五個(gè)階段）二、發(fā)展歷程的第二種劃分方法（五個(gè)階段） 3、第三階段（、第三階段（1965年）：年）：柔性制造，包括計(jì)算機(jī)直接柔性制造，包括計(jì)算機(jī)直接 控制（控制（DNC）、）、FMS和和FMC。 特點(diǎn)：柔性、高效率；適用于多品種中小批量生產(chǎn)；特點(diǎn)：柔性、高效率；適用于多品種中小批量生產(chǎn)； 新技術(shù)：新技術(shù)：GT，DNC，F(xiàn)MS，監(jiān)控技術(shù)，監(jiān)控技術(shù) 4、第四階段（、第四階段（1973）：）：計(jì)算

12、機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS CIMS在在20世紀(jì)世紀(jì)80年代以來發(fā)展迅速。年代以來發(fā)展迅速。 特點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性和集成性；特點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性和集成性； 新技術(shù)：現(xiàn)代制造技術(shù)、管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、新技術(shù)：現(xiàn)代制造技術(shù)、管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、 自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù) 二、發(fā)展歷程的第二種劃分方法（五個(gè)階段）二、發(fā)展歷程的第二種劃分方法（五個(gè)階段） 5、第五階段（、第五階段（1991年）：年）：智能制造系統(tǒng)（智能制造系統(tǒng)（IMS），包），包 括計(jì)算機(jī)直接控制（括計(jì)算機(jī)直接控制（DNC）、）、FMS和和FMC。 1990年年4月由日本倡導(dǎo)。月由

13、日本倡導(dǎo)。 特點(diǎn)：集成日本的企業(yè)技術(shù)、歐共體的精密工程技特點(diǎn)：集成日本的企業(yè)技術(shù)、歐共體的精密工程技 術(shù)、美國的系統(tǒng)技術(shù)等術(shù)、美國的系統(tǒng)技術(shù)等 以上介紹五個(gè)階段，是國外發(fā)達(dá)國家的發(fā)展歷程。我國以上介紹五個(gè)階段，是國外發(fā)達(dá)國家的發(fā)展歷程。我國 與國外發(fā)達(dá)國家相比，有所滯后，目前正在努力跟進(jìn)。與國外發(fā)達(dá)國家相比，有所滯后，目前正在努力跟進(jìn)。 作 業(yè) 1、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了哪柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了哪 五個(gè)階段？五個(gè)階段？ （1）剛性自動(dòng)化）剛性自動(dòng)化 （2）數(shù)控加工）數(shù)控加工 （3）柔性制造）柔性制造 （4）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) （5）智能制造系統(tǒng)）智能

14、制造系統(tǒng) 三、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀三、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀 1、集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)、集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù) 研究熱點(diǎn)。研究熱點(diǎn)。 CIMS：信息集成和功能集成；：信息集成和功能集成； CE：過程集成；：過程集成； AM：企業(yè)間集成；：企業(yè)間集成； 2、人機(jī)一體化系統(tǒng)、人機(jī)一體化系統(tǒng) 全盤自動(dòng)化和無人化工廠或車間全盤自動(dòng)化和無人化工廠或車間曾經(jīng)是曾經(jīng)是制造自動(dòng)化發(fā)制造自動(dòng)化發(fā) 展的目標(biāo)。在對(duì)無人制造中出現(xiàn)的問題進(jìn)行反思的基礎(chǔ)上，展的目標(biāo)。在對(duì)無人制造中出現(xiàn)的問題進(jìn)行反思的基礎(chǔ)上， 人們重新認(rèn)識(shí)了人們重新認(rèn)識(shí)了人人在柔性自動(dòng)制造系統(tǒng)中有著機(jī)器不可替在柔性自動(dòng)制造系統(tǒng)中有著機(jī)器不可替 代

15、的重要作用。代的重要作用。 將人作為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的有機(jī)組成部分。將人作為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的有機(jī)組成部分。 三、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀三、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀 3、單元系統(tǒng)及其技術(shù)、單元系統(tǒng)及其技術(shù) 單元系統(tǒng)：單元系統(tǒng)：以一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備與物料儲(chǔ)運(yùn)系以一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備與物料儲(chǔ)運(yùn)系 統(tǒng)為主體，在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制下，可進(jìn)行多品種、中小批統(tǒng)為主體，在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制下，可進(jìn)行多品種、中小批 量零件自動(dòng)化加工生產(chǎn)的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的總稱。量零件自動(dòng)化加工生產(chǎn)的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的總稱。 是是CIMS的重要組成部分。的重要組成部分。 4、制造過程中的計(jì)劃與調(diào)度、制造過程中的計(jì)劃與調(diào)度 在多品種

16、、中小批量生產(chǎn)中，加工時(shí)間僅占生產(chǎn)時(shí)間在多品種、中小批量生產(chǎn)中，加工時(shí)間僅占生產(chǎn)時(shí)間 的約的約5，其余，其余 95均為周轉(zhuǎn)等待時(shí)間；加工時(shí)間中真正進(jìn)均為周轉(zhuǎn)等待時(shí)間；加工時(shí)間中真正進(jìn) 行切削的時(shí)間不足行切削的時(shí)間不足30% 。 5 95 調(diào)整、裝夾、對(duì)刀、檢測等切削 30 70 加工時(shí)間 運(yùn)輸與等待時(shí)間 制造周期 加工時(shí)間 多品種、中小批量生產(chǎn)的時(shí)間分配 5、柔性制造自動(dòng)化制造技術(shù)的深度與廣度、柔性制造自動(dòng)化制造技術(shù)的深度與廣度 FMC FMLFMS； 但物流自動(dòng)化設(shè)備投資在整個(gè)但物流自動(dòng)化設(shè)備投資在整個(gè)FMS的投資中占有相當(dāng)?shù)耐顿Y中占有相當(dāng) 大的比例，因此大的比例，因此FMS的應(yīng)用受到其的應(yīng)

17、用受到其投資大、見效慢和可靠投資大、見效慢和可靠 性相對(duì)較差性相對(duì)較差等不足的限制。等不足的限制。 DNC具有投資小、見效快和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，近年來具有投資小、見效快和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，近年來 研究較為活躍。研究較為活躍。 6、適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境、適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境 JIT； CE； LP； AM 7、加工系統(tǒng)的復(fù)合化和智能化、加工系統(tǒng)的復(fù)合化和智能化 日本提出了智能完備制造系統(tǒng)（日本提出了智能完備制造系統(tǒng)（HMS）；）； 制造敏捷化制造敏捷化 使企業(yè)面臨市場競爭作出快速響應(yīng)；使企業(yè)面臨市場競爭作出快速響應(yīng)； 制造網(wǎng)絡(luò)化制造網(wǎng)絡(luò)化 實(shí)現(xiàn)制造過程的集成，實(shí)現(xiàn)異地制造、實(shí)現(xiàn)制造過程的

18、集成，實(shí)現(xiàn)異地制造、 遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)作業(yè)；遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)作業(yè)； 制造虛擬化制造虛擬化 保證產(chǎn)品和制造過程一次成功，盡早發(fā)保證產(chǎn)品和制造過程一次成功，盡早發(fā) 現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中可避免的缺陷和錯(cuò)誤；現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中可避免的缺陷和錯(cuò)誤； 制造智能化制造智能化 擴(kuò)大、延伸、部分取代人類專家在制造擴(kuò)大、延伸、部分取代人類專家在制造 過程中的腦力勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的制造過程。過程中的腦力勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的制造過程。 制造全球化制造全球化 市場國際化，產(chǎn)品制造跨國化，制造資市場國際化，產(chǎn)品制造跨國化，制造資 源跨國家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用；源跨國家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用； 制造綠色化制造綠色化 使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、使用到報(bào)廢處

19、理使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、使用到報(bào)廢處理 全生命周期中，對(duì)環(huán)境影響最小，資源利用率最高。全生命周期中，對(duì)環(huán)境影響最小，資源利用率最高。 2.1.3 2.1.3 制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢 2.1.4 2.1.4 制造自動(dòng)化技術(shù)涉及的相關(guān)內(nèi)容制造自動(dòng)化技術(shù)涉及的相關(guān)內(nèi)容 1 1、數(shù)控技術(shù)與系統(tǒng)、數(shù)控技術(shù)與系統(tǒng) 數(shù)控相關(guān)課程已學(xué)習(xí)，本門課程不再講述數(shù)控相關(guān)課程已學(xué)習(xí)，本門課程不再講述 2 2、柔性制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng) 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 3 3、工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人 本門課程第本門課程第5 5章講述章講述 4 4、自動(dòng)檢測與監(jiān)控技術(shù)、自動(dòng)檢測與監(jiān)控技術(shù) 部分內(nèi)容在部分內(nèi)容在

20、機(jī)械測試技術(shù)機(jī)械測試技術(shù)或或傳感器傳感器相關(guān)課程中已講述，本章在介紹相關(guān)課程中已講述，本章在介紹 刀具監(jiān)控時(shí)將簡要介紹。刀具監(jiān)控時(shí)將簡要介紹。 一、柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生和特點(diǎn)一、柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生和特點(diǎn) 1 1、產(chǎn)生背景：、產(chǎn)生背景： （1 1）市場變化導(dǎo)致中小批量、多品種生產(chǎn)方式成為需要。）市場變化導(dǎo)致中小批量、多品種生產(chǎn)方式成為需要。 市場競爭的加劇及顧客需求的多樣化，導(dǎo)致傳統(tǒng)的以規(guī)模效應(yīng)市場競爭的加劇及顧客需求的多樣化，導(dǎo)致傳統(tǒng)的以規(guī)模效應(yīng) 帶動(dòng)成本降低的剛性生產(chǎn)線不再適應(yīng)市場的變化。帶動(dòng)成本降低的剛性生產(chǎn)線不再適應(yīng)市場的變化。 剛性生產(chǎn)線忽略了可能增加的 剛性生產(chǎn)線忽略了可能增加的庫存庫

21、存而帶來的成本的增加；而帶來的成本的增加； 1973 1973年石油危機(jī)，使大批量生產(chǎn)的缺點(diǎn)暴露。年石油危機(jī)，使大批量生產(chǎn)的缺點(diǎn)暴露。 （2 2）科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了自動(dòng)化程度和制造水平的提高。）科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了自動(dòng)化程度和制造水平的提高。 NC NC、CNCCNC、DNCDNC CAD CAD、CAMCAM GT GT、CAPPCAPP ROBOT ROBOT 2 2、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的產(chǎn)生、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的產(chǎn)生 世界上公認(rèn)的第一條柔性制造系統(tǒng)是英國莫林（世界上公認(rèn)的第一條柔性制造系統(tǒng)是英國莫林（MolinMolin）機(jī)）機(jī) 床公司床公司19671967年建成的年建成的“Molin

22、 System-24Molin System-24”； 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代末和年代末和8080年代初，計(jì)算機(jī)輔助管理物料自動(dòng)搬年代初，計(jì)算機(jī)輔助管理物料自動(dòng)搬 運(yùn)，刀具管理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展以及運(yùn)，刀具管理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展以及 CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)的成熟，出現(xiàn)了更加系統(tǒng)化、規(guī)模更加擴(kuò)大的技術(shù)的成熟，出現(xiàn)了更加系統(tǒng)化、規(guī)模更加擴(kuò)大的 柔性制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)。 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代末，年代末，F(xiàn)MSFMS已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，并在世界已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，并在世界 范圍得到廣泛應(yīng)用。范圍得到廣泛應(yīng)用。 3 3、我國、我國FMSFMS的

23、研究狀況的研究狀況 我國采取我國采取引進(jìn)和開發(fā)相結(jié)合引進(jìn)和開發(fā)相結(jié)合的方針，引進(jìn)箱體類零件、旋的方針，引進(jìn)箱體類零件、旋 轉(zhuǎn)體件及鈑金件加工轉(zhuǎn)體件及鈑金件加工FMSFMS的全部或部分硬件技術(shù)。的全部或部分硬件技術(shù)。 19841984是我國研制是我國研制FMSFMS的起步時(shí)間，比國外晚了的起步時(shí)間，比國外晚了1717年。年。我國第我國第 一套一套FMSFMS系統(tǒng)是由北京機(jī)床研究所于系統(tǒng)是由北京機(jī)床研究所于19851985年年1010月開發(fā)完成的月開發(fā)完成的 （JCS-FMS-1JCS-FMS-1），用于加工數(shù)控機(jī)床直流伺服電機(jī)中的主軸、），用于加工數(shù)控機(jī)床直流伺服電機(jī)中的主軸、 端蓋、法蘭盤、殼

24、體和刷架體等，它由端蓋、法蘭盤、殼體和刷架體等，它由5 5臺(tái)國產(chǎn)加工中心、臺(tái)國產(chǎn)加工中心、 日本富士電機(jī)公司的日本富士電機(jī)公司的AGVAGV（自動(dòng)導(dǎo)引車）及（自動(dòng)導(dǎo)引車）及4 4臺(tái)日本產(chǎn)的機(jī)器臺(tái)日本產(chǎn)的機(jī)器 人組成，其控制系統(tǒng)由人組成，其控制系統(tǒng)由FANUCFANUC提供，據(jù)分析它的投資回收期提供，據(jù)分析它的投資回收期 約為兩年半。約為兩年半。 19831983年年19851985年，在國家的支持下北京第一機(jī)床廠、湖南年，在國家的支持下北京第一機(jī)床廠、湖南 江麓機(jī)床廠、鄭州紡織機(jī)械廠、廣西柳州開關(guān)廠等一些單位江麓機(jī)床廠、鄭州紡織機(jī)械廠、廣西柳州開關(guān)廠等一些單位 分別率先從德國、日本進(jìn)口了國內(nèi)第

25、一批分別率先從德國、日本進(jìn)口了國內(nèi)第一批FMSFMS。 19851985年后在國家機(jī)電部年后在國家機(jī)電部“七五七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持 和國家和國家863863高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃自動(dòng)化領(lǐng)域的工作的帶動(dòng)下，高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃自動(dòng)化領(lǐng)域的工作的帶動(dòng)下，F(xiàn)MSFMS 得到極大的重視和發(fā)展，進(jìn)入了自行開發(fā)和部分進(jìn)口的交叉得到極大的重視和發(fā)展，進(jìn)入了自行開發(fā)和部分進(jìn)口的交叉 階段。階段。 19881988年北京機(jī)床研究所為天津減速機(jī)廠提供的加工減速機(jī)年北京機(jī)床研究所為天津減速機(jī)廠提供的加工減速機(jī) 機(jī)座的機(jī)座的JCS-FMS-2JCS-FMS-2系統(tǒng)是全部自行開發(fā)和配套的，它標(biāo)志著系統(tǒng)是

26、全部自行開發(fā)和配套的，它標(biāo)志著 我國已具有自主開發(fā)我國已具有自主開發(fā)FMSFMS系統(tǒng)的實(shí)力。系統(tǒng)的實(shí)力。 近幾年來，國內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)實(shí)力比較雄厚的工廠（北京第一近幾年來，國內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)實(shí)力比較雄厚的工廠（北京第一 機(jī)床廠，上海第二紡織機(jī)械廠，天津減速機(jī)總廠，山西經(jīng)緯機(jī)床廠，上海第二紡織機(jī)械廠，天津減速機(jī)總廠，山西經(jīng)緯 紡織機(jī)械廠等），為實(shí)施紡織機(jī)械廠等），為實(shí)施CIMSCIMS，又進(jìn)口了一些國外的，又進(jìn)口了一些國外的FMSFMS系系 統(tǒng)。統(tǒng)。 4 4、FMSFMS的兩個(gè)主要特點(diǎn)：的兩個(gè)主要特點(diǎn)：柔性和自動(dòng)化 柔性和自動(dòng)化 所謂柔性，是指制造系統(tǒng)（企業(yè)）對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部及外部所謂柔性，是指制造系統(tǒng)（企業(yè)）對(duì)

27、系統(tǒng)內(nèi)部及外部 環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品 變化的能力變化的能力。 可分為瞬時(shí)、短期和長期柔性三種可分為瞬時(shí)、短期和長期柔性三種 5 5、FMSFMS的其它特點(diǎn)：的其它特點(diǎn)： P16 P16 （1 1）- -（5 5） 了解，自學(xué)。了解，自學(xué)。 二、二、FMS的定義、組成和類型的定義、組成和類型 FMS的組成 自動(dòng) 倉庫 工廠計(jì)算機(jī) 中央計(jì)算機(jī)物流控制計(jì)算機(jī) 運(yùn)輸小車 加工 單元1 加工 單元2 加工 單元n 信 息 傳 輸 網(wǎng) 絡(luò) 工夾具站 柔 性 制 造 實(shí) 體柔 性 制 造 實(shí) 體 柔 性 制 造 系 統(tǒng) 仿 真柔 性 制

28、 造 系 統(tǒng) 仿 真 1、FMS的定義的定義 根據(jù)根據(jù)“中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)”有關(guān)有關(guān)“武器裝備武器裝備 柔性制造系統(tǒng)術(shù)語柔性制造系統(tǒng)術(shù)語”的定義，的定義，柔性制造系統(tǒng)（柔性制造系統(tǒng)（FMSFMS）是）是 數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成 的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，包括多個(gè)柔性制造單元，能根據(jù)制的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，包括多個(gè)柔性制造單元，能根據(jù)制 造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速調(diào)整，適用于多品種、中造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速調(diào)整，適用于多品種、中 小批量生產(chǎn)。小批量生產(chǎn)。 美國制造工程師協(xié)會(huì)美國制造工程師協(xié)會(huì)(SM

29、E)(SME)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和應(yīng)用協(xié)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和應(yīng)用協(xié) 會(huì)把柔性制造系統(tǒng)定義為會(huì)把柔性制造系統(tǒng)定義為“使用計(jì)算機(jī)、柔性加工單元使用計(jì)算機(jī)、柔性加工單元 和集成物料儲(chǔ)運(yùn)裝置完成零件族某一工序或一系列工序和集成物料儲(chǔ)運(yùn)裝置完成零件族某一工序或一系列工序 的一種集成制造系統(tǒng)的一種集成制造系統(tǒng)”。 更直觀的定義是：更直觀的定義是：“柔性制造系統(tǒng)是至少由兩臺(tái)數(shù)控機(jī)柔性制造系統(tǒng)是至少由兩臺(tái)數(shù)控機(jī) 床，一套物料運(yùn)輸系統(tǒng)（從裝載到卸載具有高度自動(dòng)化）床，一套物料運(yùn)輸系統(tǒng)（從裝載到卸載具有高度自動(dòng)化） 和一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所組成的制造自動(dòng)化系統(tǒng)。它采和一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所組成的制造自動(dòng)化系統(tǒng)。它采 用簡

30、單改變軟件的方法便能制造出某些部件中的任何零用簡單改變軟件的方法便能制造出某些部件中的任何零 件件”。 綜上所述，各種定義的描述方法雖然有所不同，但都反綜上所述，各種定義的描述方法雖然有所不同，但都反 映了映了FMSFMS應(yīng)具備以下特點(diǎn)：應(yīng)具備以下特點(diǎn)： 硬件組成硬件組成 1)1)兩臺(tái)以上的數(shù)控機(jī)床或加工中心以及其他加工設(shè)備兩臺(tái)以上的數(shù)控機(jī)床或加工中心以及其他加工設(shè)備，包包 括測量機(jī)、清洗機(jī)、動(dòng)平衡機(jī)、各種特種加工設(shè)備等；括測量機(jī)、清洗機(jī)、動(dòng)平衡機(jī)、各種特種加工設(shè)備等； 2)2)一套能自動(dòng)裝卸的運(yùn)輸系統(tǒng)，一套能自動(dòng)裝卸的運(yùn)輸系統(tǒng)，包括刀具儲(chǔ)運(yùn)和工件及原包括刀具儲(chǔ)運(yùn)和工件及原 材料儲(chǔ)運(yùn)。具體結(jié)構(gòu)

31、可采用傳輸帶、有軌小車、無軌小車、材料儲(chǔ)運(yùn)。具體結(jié)構(gòu)可采用傳輸帶、有軌小車、無軌小車、 搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤站等；搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤站等； 3)3)一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及信息通信網(wǎng)絡(luò)。一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及信息通信網(wǎng)絡(luò)。 軟件組成軟件組成 1)1)FMSFMS的運(yùn)行控制系統(tǒng)；的運(yùn)行控制系統(tǒng)； 2)2)FMSFMS的質(zhì)量保證系統(tǒng)；的質(zhì)量保證系統(tǒng)； 3)3)FMSFMS的數(shù)據(jù)管理和通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。的數(shù)據(jù)管理和通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 FMSFMS必須具備的功能必須具備的功能 1)1)能自動(dòng)管理零件的生產(chǎn)過程能自動(dòng)管理零件的生產(chǎn)過程，自動(dòng)控制制造質(zhì)量，自動(dòng)，自動(dòng)控制制造質(zhì)量，自動(dòng) 進(jìn)行故障診斷及處理，自動(dòng)進(jìn)行

32、信息收集及傳輸；進(jìn)行故障診斷及處理，自動(dòng)進(jìn)行信息收集及傳輸； 2)2)簡單地改變軟件或系統(tǒng)參數(shù)，便能制造出某一零件族的簡單地改變軟件或系統(tǒng)參數(shù)，便能制造出某一零件族的 多種零件；多種零件； 3)3)物料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存必須為自動(dòng)物料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存必須為自動(dòng)( (包括刀具等工裝和工件的包括刀具等工裝和工件的 自動(dòng)運(yùn)輸自動(dòng)運(yùn)輸) )； 4)4)能解決多機(jī)床條件下零件的混流加工能解決多機(jī)床條件下零件的混流加工，且無需額外增加，且無需額外增加 費(fèi)用；費(fèi)用； 5)5)具有優(yōu)化調(diào)度管理功能具有優(yōu)化調(diào)度管理功能，能實(shí)現(xiàn)無人化或少人化加工。，能實(shí)現(xiàn)無人化或少人化加工。 2、FMS的組成（硬件）的組成（硬件） 典型的

33、典型的FMS主要有三個(gè)子系統(tǒng)組成：主要有三個(gè)子系統(tǒng)組成： 加工系統(tǒng)加工系統(tǒng) 運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 作 業(yè) 2、 FMS是如何定義的？其硬件組成主要包是如何定義的？其硬件組成主要包 括哪幾部分？括哪幾部分？ FMS基本組成 典型的柔性制造系統(tǒng) 典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖 1-1-自動(dòng)倉庫；自動(dòng)倉庫；2-2-裝卸站；裝卸站；3-3-托盤站；托盤站；4-4-檢驗(yàn)機(jī)器人；檢驗(yàn)機(jī)器人；5-5-自動(dòng)小車；自動(dòng)小車； 6-6-臥式加工中心；臥式加工中心； 7-7-立式加工中心；立式加工中心；8-8-磨床；磨床；9-9-組裝交付站；組裝交付站； 10-10-計(jì)算

34、機(jī)控制室計(jì)算機(jī)控制室 a)a)互替式互替式 b)b)互補(bǔ)式互補(bǔ)式 c)c)混合式混合式 3、FMS的類型的類型 FMSFMS適用于中小批量的生產(chǎn)，既要兼顧對(duì)生產(chǎn)率和柔性適用于中小批量的生產(chǎn)，既要兼顧對(duì)生產(chǎn)率和柔性 的要求，也要考慮系統(tǒng)的可靠性和機(jī)床的負(fù)荷率。因此，的要求，也要考慮系統(tǒng)的可靠性和機(jī)床的負(fù)荷率。因此， 就產(chǎn)生了三種類型的就產(chǎn)生了三種類型的FMSFMS： 4、不同類型的柔性制造設(shè)備、不同類型的柔性制造設(shè)備 柔性制造模塊柔性制造模塊（FMMFMM） 相當(dāng)于功能齊全的加工中心；相當(dāng)于功能齊全的加工中心； 柔性制造單元（柔性制造單元（FMCFMC） 小型小型FMSFMS，由，由1-21-2

35、臺(tái)機(jī)床組成，自臺(tái)機(jī)床組成，自 動(dòng)更換刀具，自動(dòng)上下工件；動(dòng)更換刀具，自動(dòng)上下工件； 柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)（FMSFMS） 控制與管理功能比控制與管理功能比FMCFMC強(qiáng)，管理通強(qiáng)，管理通 信要求高；信要求高； 柔性制造生產(chǎn)線柔性制造生產(chǎn)線（FMLFML） 數(shù)控組合機(jī)床設(shè)備，專用性強(qiáng)、數(shù)控組合機(jī)床設(shè)備，專用性強(qiáng)、 生產(chǎn)率高，相當(dāng)于數(shù)控自動(dòng)生產(chǎn)線，用于少品種、中大批生產(chǎn)率高，相當(dāng)于數(shù)控自動(dòng)生產(chǎn)線，用于少品種、中大批 量生產(chǎn)，為量生產(chǎn)，為專用專用FMSFMS。 柔性制造工廠柔性制造工廠（FMFFMF） 全企業(yè)范圍生產(chǎn)管理、設(shè)計(jì)開發(fā)全企業(yè)范圍生產(chǎn)管理、設(shè)計(jì)開發(fā) 、加工制造和物料運(yùn)儲(chǔ)全盤自動(dòng)化。、加

36、工制造和物料運(yùn)儲(chǔ)全盤自動(dòng)化。 實(shí)際柔性制造生產(chǎn)線 40行業(yè)進(jìn)步 柔性制造單元（柔性制造單元（Flexible Manufacturing CellFlexible Manufacturing Cell，簡稱，簡稱FMCFMC） 是一種最簡單的柔性加工系統(tǒng)，通常由是一種最簡單的柔性加工系統(tǒng)，通常由單臺(tái)加工中心及托單臺(tái)加工中心及托 盤輸送裝置（或工業(yè)機(jī)器人）盤輸送裝置（或工業(yè)機(jī)器人）組成。組成。 由一臺(tái)臥式鏜銑類加工中心和自動(dòng)化的托盤庫組成的柔性制造單元由一臺(tái)臥式鏜銑類加工中心和自動(dòng)化的托盤庫組成的柔性制造單元 相對(duì)于柔性制造系統(tǒng)，柔性制造單元投資小，實(shí)現(xiàn)相對(duì)于柔性制造系統(tǒng)，柔性制造單元投資小，實(shí)

37、現(xiàn) 周期短，見效快，更適合于廣大的中小企業(yè)。因此，表周期短，見效快，更適合于廣大的中小企業(yè)。因此，表 現(xiàn)出比柔性制造系統(tǒng)更廣泛的市場需求和發(fā)展前景?，F(xiàn)出比柔性制造系統(tǒng)更廣泛的市場需求和發(fā)展前景。 一、加工系統(tǒng)的功能與要求一、加工系統(tǒng)的功能與要求 加工系統(tǒng)是加工系統(tǒng)是FMSFMS的最基本的組成部分，也是的最基本的組成部分，也是FMSFMS中耗資最中耗資最 多的部分，擔(dān)任把原材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的任務(wù)。加工系統(tǒng)多的部分，擔(dān)任把原材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的任務(wù)。加工系統(tǒng) 的要求如下：的要求如下： 工序集中，減輕物流負(fù)擔(dān)，減少工序集中，減輕物流負(fù)擔(dān)，減少 裝夾次數(shù)；裝夾次數(shù)； 控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展性好；控制功能強(qiáng)

38、、擴(kuò)展性好； 高剛度、高精度、高速度；高剛度、高精度、高速度； 自保護(hù)與自維護(hù)性好；自保護(hù)與自維護(hù)性好； 使用經(jīng)濟(jì)性好；使用經(jīng)濟(jì)性好； 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性與保護(hù)性好。對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性與保護(hù)性好。 二、加工系統(tǒng)中常用的加工設(shè)備簡介二、加工系統(tǒng)中常用的加工設(shè)備簡介 1 1、目前、目前FMSFMS的加工對(duì)象主要有兩大類：的加工對(duì)象主要有兩大類： 棱柱體類棱柱體類 回轉(zhuǎn)體類回轉(zhuǎn)體類 2 2、加工中心、加工中心 加工中心（加工中心（Machining CenterMachining Center，MCMC）是一種是一種備有刀庫備有刀庫并并 能按預(yù)定程序能按預(yù)定程序自動(dòng)更換刀具自動(dòng)更換刀具，對(duì)工件進(jìn)行多工序加工

39、的高效，對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的高效 數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床。 棱柱體類：常用鏜銑加工中心棱柱體類：常用鏜銑加工中心 回轉(zhuǎn)體類：常用車削加工中心回轉(zhuǎn)體類：常用車削加工中心 Real 臥式加工中心 1-主軸頭 2-刀庫 3-刀庫 4-立柱底座 5-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、6-工作臺(tái)底座 臥式加工中心 車削加工中心 1-刀庫 2-回轉(zhuǎn)刀架 3-換刀機(jī)械手 4-上下工件機(jī)器人 5-工件存儲(chǔ)站 3 3、加工系統(tǒng)的輔助裝置、加工系統(tǒng)的輔助裝置 機(jī)床夾具機(jī)床夾具 組合夾具：利用標(biāo)準(zhǔn)化夾具零部件快速拼裝所需夾具；組合夾具：利用標(biāo)準(zhǔn)化夾具零部件快速拼裝所需夾具； 柔性夾具：一部夾具能為多個(gè)加工對(duì)象服務(wù)。柔性夾具：一部夾具能為多

40、個(gè)加工對(duì)象服務(wù)。 托盤托盤（PalletPallet）承載工件和夾具完成加工任務(wù)，是各加工單承載工件和夾具完成加工任務(wù)，是各加工單 元間的硬件接口。元間的硬件接口。 自動(dòng)上下料裝置自動(dòng)上下料裝置 托盤交換器：聯(lián)接加工系統(tǒng)和物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)橋梁；托盤交換器：聯(lián)接加工系統(tǒng)和物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)橋梁； 工業(yè)機(jī)器人：具有較大的柔性度。工業(yè)機(jī)器人：具有較大的柔性度。 組合夾具 柔性夾具 ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的托盤基本形狀 1-托盤導(dǎo)向面 2-側(cè)面定位面 3-安裝螺孔 4-工件安裝面 5-中心孔 6-托盤擱置面 7底面 8-工件固定孔 9-托盤夾緊面 10-托盤定位面 回轉(zhuǎn)式托盤交換器 往復(fù)式托盤交換器 工件裝卸站工件裝卸

41、站 設(shè)在設(shè)在FMSFMS入口，由人工完成裝卸；入口，由人工完成裝卸； 托盤緩沖站托盤緩沖站 工件中間存儲(chǔ)站，起緩沖物料作用；工件中間存儲(chǔ)站，起緩沖物料作用； 物料存儲(chǔ)裝置物料存儲(chǔ)裝置 自動(dòng)化倉庫、自動(dòng)料架、緩沖料架；自動(dòng)化倉庫、自動(dòng)料架、緩沖料架； 物料運(yùn)送裝置物料運(yùn)送裝置 負(fù)責(zé)在機(jī)床、自動(dòng)化倉庫和托盤緩沖站之負(fù)責(zé)在機(jī)床、自動(dòng)化倉庫和托盤緩沖站之 間物料搬運(yùn)作業(yè)。間物料搬運(yùn)作業(yè)。 傳送帶傳送帶：用于小零件短程傳送，占據(jù)空間大、易磨損；：用于小零件短程傳送，占據(jù)空間大、易磨損； 自動(dòng)運(yùn)輸小車自動(dòng)運(yùn)輸小車：分有軌小車、無軌小車；：分有軌小車、無軌小車； 搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人：具有較高柔性和控制水平

42、。：具有較高柔性和控制水平。 一、一、FMSFMS的物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)組成的物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)組成 二、二、FMSFMS物料輸送基本回路物料輸送基本回路 直線輸送回路直線輸送回路 沿直線路線單向或雙向移動(dòng)，順序地在沿直線路線單向或雙向移動(dòng)，順序地在 各個(gè)連接點(diǎn)?？?；各個(gè)連接點(diǎn)?？?； 環(huán)形輸送回路環(huán)形輸送回路 運(yùn)載工具沿環(huán)形路線單向或雙向移動(dòng)；運(yùn)載工具沿環(huán)形路線單向或雙向移動(dòng)； 網(wǎng)狀輸送回路網(wǎng)狀輸送回路 由多個(gè)回路相互交叉組成，可由一條環(huán)由多個(gè)回路相互交叉組成，可由一條環(huán) 路移動(dòng)到另一回路。路移動(dòng)到另一回路。 三、自動(dòng)化倉庫三、自動(dòng)化倉庫 貨架貨架 為一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元，設(shè)有地址編碼，貨架為一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元，設(shè)有

43、地址編碼，貨架 之間有巷道，每個(gè)巷道配有專用堆垛機(jī)。之間有巷道，每個(gè)巷道配有專用堆垛機(jī)。 堆垛機(jī)堆垛機(jī) 由托架、貨叉、支柱、上下導(dǎo)軌、移動(dòng)由托架、貨叉、支柱、上下導(dǎo)軌、移動(dòng) 電動(dòng)機(jī)以及傳感器構(gòu)成的三維搬運(yùn)設(shè)備。電動(dòng)機(jī)以及傳感器構(gòu)成的三維搬運(yùn)設(shè)備。 控制與管理系統(tǒng)控制與管理系統(tǒng) 負(fù)責(zé)物料信息的登錄、識(shí)別，負(fù)責(zé)物料信息的登錄、識(shí)別， 物料自動(dòng)存取，倉庫管理。物料自動(dòng)存取，倉庫管理。 自動(dòng)化倉庫示意圖 堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1-上導(dǎo)軌 2-支柱 3- 物料 4-托架 5-移動(dòng) 電動(dòng)機(jī) 6-傳感器 Real 四、自動(dòng)導(dǎo)向小車四、自動(dòng)導(dǎo)向小車 線導(dǎo)小車線導(dǎo)小車 電磁感應(yīng)導(dǎo)向，柔性大、擴(kuò)展性好、不怕電磁感應(yīng)導(dǎo)

44、向，柔性大、擴(kuò)展性好、不怕 污染、工作可靠。污染、工作可靠。 光導(dǎo)小車光導(dǎo)小車 采用帶有熒光材料油漆或色帶，通過光電采用帶有熒光材料油漆或色帶，通過光電 制導(dǎo)，改變線路非常容易，對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格。制導(dǎo)，改變線路非常容易，對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格。 遙控制導(dǎo)小車遙控制導(dǎo)小車 小車頂部裝有激光裝置，通過固定位小車頂部裝有激光裝置，通過固定位 置反射激光束信息，確定小車位置。置反射激光束信息，確定小車位置。 運(yùn)輸小車運(yùn)輸小車 結(jié)構(gòu)： 車體 安裝平臺(tái) 托盤交換裝置 蓄電池 控制系統(tǒng) 運(yùn)輸小車運(yùn)輸小車 AGVAGV電磁感應(yīng)制導(dǎo)原理電磁感應(yīng)制導(dǎo)原理 激光燈臺(tái)制導(dǎo)原理 Real 刀具運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)的組成刀具運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)的組成 刀

45、具預(yù)調(diào)站刀具預(yù)調(diào)站 設(shè)在設(shè)在FMSFMS之外，按要求對(duì)刀具進(jìn)行裝配和調(diào)整；之外，按要求對(duì)刀具進(jìn)行裝配和調(diào)整； 刀具裝卸站刀具裝卸站 是刀具進(jìn)出是刀具進(jìn)出FMSFMS入口，多為排架式框架結(jié)構(gòu)；入口，多為排架式框架結(jié)構(gòu)； 刀具庫系統(tǒng)刀具庫系統(tǒng) 存放當(dāng)前加工所需的存放當(dāng)前加工所需的機(jī)床刀庫機(jī)床刀庫，容量?。淮娣?，容量小；存放 各加工單元共享的各加工單元共享的中央刀庫中央刀庫，容量大；，容量大； 刀具運(yùn)載交換裝置刀具運(yùn)載交換裝置 負(fù)責(zé)刀具運(yùn)輸和交換，適時(shí)向加工單元負(fù)責(zé)刀具運(yùn)輸和交換，適時(shí)向加工單元 提供所需刀具；提供所需刀具； 計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)-控制刀具運(yùn)輸、存儲(chǔ)和管理，監(jiān)控管控制

46、刀具運(yùn)輸、存儲(chǔ)和管理，監(jiān)控管 理刀具的使用，及時(shí)取走已報(bào)廢或壽命已耗盡的刀具。理刀具的使用，及時(shí)取走已報(bào)廢或壽命已耗盡的刀具。 刀具運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)作業(yè)過程刀具運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)作業(yè)過程 刀具刃磨 人工組裝 刀具 預(yù)調(diào) 刀具 裝卸站 中央 刀具庫 需重磨或報(bào)廢刀具 加工單 元刀庫 加工單 元刀庫 加工單 元刀庫 刀具運(yùn)載交換裝置刀具運(yùn)載交換裝置 FMSFMS中刀具交換內(nèi)容：中刀具交換內(nèi)容： 機(jī)床刀庫與機(jī)床主軸刀具交換機(jī)床刀庫與機(jī)床主軸刀具交換- -由機(jī)床換刀裝置完成；由機(jī)床換刀裝置完成； 刀具裝卸站、中央刀庫、各機(jī)床刀庫間刀具交換；刀具裝卸站、中央刀庫、各機(jī)床刀庫間刀具交換； AGVAGV運(yùn)載刀架與機(jī)床刀庫間刀

47、具交換。運(yùn)載刀架與機(jī)床刀庫間刀具交換。 刀具交換運(yùn)載工具：刀具交換運(yùn)載工具： 換刀機(jī)器人換刀機(jī)器人- -有地軌和高架導(dǎo)軌形式；有地軌和高架導(dǎo)軌形式； 刀具運(yùn)載小車刀具運(yùn)載小車- -在小車上放置一個(gè)裝載刀架，并附設(shè)小在小車上放置一個(gè)裝載刀架，并附設(shè)小 型機(jī)器人，負(fù)責(zé)刀具交換。型機(jī)器人，負(fù)責(zé)刀具交換。 高架導(dǎo)軌式的換刀機(jī)器人高架導(dǎo)軌式的換刀機(jī)器人 1-1-縱向?qū)к壙v向?qū)к?2-2-橫梁橫梁 3-3-滑臺(tái)滑臺(tái) 4-4-換刀機(jī)器人換刀機(jī)器人 AGVAGV小車換刀機(jī)器人小車換刀機(jī)器人 1-AGV 2-1-AGV 2-裝載刀架裝載刀架 3-3-機(jī)器人機(jī)器人 4-4-機(jī)床刀庫機(jī)床刀庫 刀具破損的監(jiān)控刀具破損

48、的監(jiān)控 監(jiān)測方法傳 感 原 理傳 感 器 直 接 法 光學(xué)圖像光發(fā)射、折射、TV攝像 光敏、激光、光纖、CCD、 攝像管 接觸電阻，開關(guān)量，磁力線 電阻電路，開關(guān)電路，磁 間隙傳感器 間 接 法 切削力切削力，切削分力比例應(yīng)變片，力傳感器 扭矩主軸或進(jìn)給系統(tǒng)扭矩應(yīng)變片，電流表 功率主軸或進(jìn)給系統(tǒng)功率消耗功率傳感器 振動(dòng)切削過程振動(dòng)及其變化加速度計(jì)，振動(dòng)傳感器 超聲波接受超聲波的反射波超聲波換能器與接受器 噪聲切削區(qū)環(huán)境噪聲探測拾音器 聲發(fā)射刀具破損時(shí)聲發(fā)射信號(hào)聲發(fā)射傳感器 FMSFMS刀具信息的管理刀具信息的管理 刀具的信息管理刀具的信息管理 靜態(tài)刀具信息：靜態(tài)刀具信息：固定不變的信息，如刀具

49、類型、編碼、幾何固定不變的信息，如刀具類型、編碼、幾何 形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)等。形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)等。 動(dòng)態(tài)刀具信息：動(dòng)態(tài)刀具信息：隨時(shí)間不斷變化的刀具參數(shù)，如刀具壽命、隨時(shí)間不斷變化的刀具參數(shù)，如刀具壽命、 實(shí)際參與切削時(shí)間、工作直徑和長度等。實(shí)際參與切削時(shí)間、工作直徑和長度等。 四層結(jié)構(gòu)的刀具信息管理系統(tǒng)：四層結(jié)構(gòu)的刀具信息管理系統(tǒng)： 第第1 1層層- -實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)文件，每把在線刀具都擁有獨(dú)立文件，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)文件，每把在線刀具都擁有獨(dú)立文件， 記載刀具實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；記載刀具實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)； 第第2 2層層- -靜態(tài)刀具類型文件，每一類刀具擁有一個(gè)文件；靜態(tài)刀具類型文件，每一類刀具擁有一個(gè)文件； 第第3 3層層- -刀具組件文件；刀具組件文件； 第第4 4層層- -刀具元件文件。刀具元件文件。 加工中心的刀庫類型加工中心的刀庫類型 盤式刀庫盤式刀庫 鏈?zhǔn)降稁戽準(zhǔn)降稁?轉(zhuǎn)塔式刀庫轉(zhuǎn)塔式刀庫 Real FMSFMS控制與管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)控制與管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 遞階控制結(jié)構(gòu)：遞階控制結(jié)構(gòu)：將復(fù)雜系統(tǒng)分層分模塊設(shè)置，各層相對(duì)獨(dú)將復(fù)雜系統(tǒng)分層分模塊設(shè)置，各層相對(duì)獨(dú) 立，便于系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)。立，便于系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)。 遞階控制特點(diǎn)：遞階控制特點(diǎn)：愈往底層，實(shí)時(shí)性愈強(qiáng)；愈到上層，處理愈往底層，實(shí)時(shí)性愈強(qiáng)；愈到上層，處理