柔性制造系統(tǒng) (2)ppt課件

1、柔 性 制 造 系 統(tǒng) (Flexible Manufacturing System，簡(jiǎn)稱FMS),專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論 學(xué)號(hào)：2013412133 姓名：張謠,1,“剛性”含義, “剛性” 是指該生產(chǎn)線只能生產(chǎn)某種或生產(chǎn)工藝相近的某類產(chǎn)品，表現(xiàn)為生產(chǎn)產(chǎn)品的單一性。 剛性制造包括組合機(jī)床、專用機(jī)床、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線等。,“柔性”含義, “柔性”是指制造系統(tǒng)對(duì)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)品變化的能力，可分為瞬時(shí)、短期和長期柔性三種。,自動(dòng)化制造,剛,性,制,造,柔,性,制,造,自動(dòng)化制造系統(tǒng)是指在較少的人工直接或間接干預(yù)下，將原材料 加工成零件或?qū)⒘慵M裝成產(chǎn)品，在

2、加工過程中實(shí)現(xiàn)管理過程和 工藝過程自動(dòng)化。,2,柔 性 制 造 系 統(tǒng),根據(jù)中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng) 術(shù)語”的定義，柔性制造系統(tǒng)被定義為：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)等組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。,美國制造工程師協(xié)會(huì)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：“使用計(jì)算機(jī)控制柔性工作站和集成物料運(yùn)儲(chǔ)裝置來控制并完 成零件族某一系列工序的，或一系列工序的一種集成制造系統(tǒng)?！?3,4,柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生和特點(diǎn) 1、產(chǎn)生背景： （1）市場(chǎng)變化導(dǎo)致中小批量、多品種生產(chǎn)方式成為需要。 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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

3、產(chǎn)線不再適應(yīng)市場(chǎng)的變化； 剛性生產(chǎn)線忽略了可能增加的庫存而帶來的成本的增加； 1973年石油危機(jī)，使大批量生產(chǎn)的缺點(diǎn)暴露。,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。 NC、CNC、DNC CAD、CAM GT、CAPP ROBOT,5,莫林斯系統(tǒng),艾利斯查默斯系統(tǒng),富士通工廠系統(tǒng),1967年，英國莫林斯公司首次根據(jù)威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系統(tǒng)24”。,60年代后期70年代初期,德國、日本、前蘇聯(lián) 、美國、意大利等相繼開發(fā)了本國的第一代FMS。,1976年，日本 Fanuc公司展出 了由加工中心和 工業(yè)機(jī)器人組成 的柔性制造單元( 簡(jiǎn)稱FMC)，為發(fā) 展FMS提供了重要

4、的設(shè)備形式。,柔性制造系統(tǒng)發(fā)展史上的三個(gè)典型系統(tǒng)：,6,我國FMS的研究狀況,我國采取引進(jìn)和開發(fā)相結(jié)合的方針，引進(jìn)箱體類零件、旋轉(zhuǎn)體件及鈑金件加工FMS的全部或部分硬件技術(shù)。 1984年是我國研制FMS的起步時(shí)間，比國外晚了17年。我國第一套FMS系統(tǒng)是由北京機(jī)床研究所于1985年10月開發(fā)完成的（JCS-FMS-1），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、殼體和刷架體等，它由5臺(tái)國產(chǎn)加工中心、日本富士電機(jī)公司的AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車）及4臺(tái)日本產(chǎn)的機(jī)器人組成，其控制系統(tǒng)由FANUC提供，據(jù)分析它的投資回收期約為兩年半。 1983年1985年，在國家的支持下北京第一機(jī)床廠、湖南江麓機(jī)

5、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)第一批FMS。 1988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JCS-FMS-2系統(tǒng)是全部自行開發(fā)和配套的，它標(biāo)志著我國已具有自主開發(fā)FMS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CIMS，又進(jìn)口了一些國外的FMS系統(tǒng)。,7,FMS 基本組成,物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng),加工系統(tǒng),計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),8,FMS的主要功能： 1. 自動(dòng)進(jìn)行零件的批量生產(chǎn)(數(shù)控機(jī)床承擔(dān)自動(dòng)制造任務(wù))； 2. 簡(jiǎn)單地改變軟件,便能制造出某一零件族中

6、的任何零件； 3. 自動(dòng)運(yùn)輸、儲(chǔ)存、交換物料（毛坯、工件、刀具等）； 4. 自動(dòng)監(jiān)視功能(刀具磨損、破損的監(jiān)測(cè)等）, 自動(dòng)補(bǔ)償、自診斷等； 5. 作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度功能 。,9,FMS的分類,按FMS承擔(dān)的制造任務(wù)分類：,柔性加工系統(tǒng) 柔性裝配系統(tǒng) 柔性檢測(cè)系統(tǒng),10,FMS的分類,按機(jī)床與物料輸送系統(tǒng)的組合方式分類,一、柔性制造模塊（FMM） 主機(jī)(配有工具交換裝置)+工件自動(dòng)交換裝置 例:(1)加工中心+工件托盤交換器,柔性制造模塊（FMM）,11,(2) 加工中心+機(jī)器人+工件托盤存放站,柔性制造模塊（FMM）,FMM特點(diǎn): 能獨(dú)立運(yùn)行, 能承擔(dān)由多種零件組成的混流作業(yè)計(jì)劃, 但不具備工件、

7、刀具的供應(yīng)管理功能，沒有生產(chǎn)調(diào)度功能。,12,二、柔性制造單元（FMC）,由工件自動(dòng)輸送設(shè)備連接的23個(gè)FMM組成，能獨(dú)立工作，具有一定的生產(chǎn)調(diào)度能力。,例(1):采用有軌小車連接兩臺(tái)具有托盤交換器的加工中心,屬直線型(FMC),13,例(2):用無人搬運(yùn)小車連接兩臺(tái)CNC加工中心的環(huán)路型FMC,14,三、FMC的變種柔性自動(dòng)線(FTL),FTL是工藝設(shè)備按照所采用的工藝操作順序布置時(shí)的FMC ,適用于少品種、大批量生產(chǎn)。,例：某公司的連桿加工FTL,連桿加工FTL,15,按物料輸送路線的布置方式分類,一、直線型FMS,9臺(tái)CNC機(jī)床 配備檢驗(yàn)站,工件托板裝卸站 用有軌小車完成運(yùn)送任務(wù),16,

8、二、環(huán)路型FMS,10臺(tái)CNC機(jī)床 配備鏈?zhǔn)綘恳桨徇\(yùn)小車 兩個(gè)裝卸站,一個(gè)檢驗(yàn)站 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制下,可隨機(jī)加工28種不同零件,17,三、機(jī)器人型FMS,*兩臺(tái)單設(shè)的機(jī)器人服務(wù)于6臺(tái)CNC機(jī)床,18,FMS的效益 FMS所帶來的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益： 1. 主要設(shè)備利用率高 2. 設(shè)備數(shù)量減少 3. 工人數(shù)量減少 4. 在制品庫存壓縮,生產(chǎn)周期縮短 5. 生產(chǎn)具有柔性,能響應(yīng)生產(chǎn)變化的要求 6. 產(chǎn)品質(zhì)量提高 7. 具有自診斷和維持生產(chǎn)的能力 8. 機(jī)床連續(xù)24小時(shí)運(yùn)行,生產(chǎn)效率提高 9. 占地面積減少 10. 加工成本降低,19,柔性制造 生產(chǎn)線,柔性制造單元,F,M,C,柔性制造系統(tǒng),F,M,S,

9、獨(dú)立制造島,A,M,I,柔性制造生產(chǎn)線,20,柔性制造系統(tǒng)（柔性制造生產(chǎn)線）視頻：,21,謝謝！,22,Molins System ,*計(jì)算機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng),可加工一系列不同的零件 *類似加工中心的數(shù)控機(jī)床 *自動(dòng)為機(jī)床提供工件和工藝裝備 *每天工作24小時(shí)(中班和晚班的16小時(shí)內(nèi) 進(jìn)行無人化加工),返回,最早的FMS系統(tǒng),最終由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的困難而未全部建成！,23,Allis chalmers 系統(tǒng)平面布置,Allis chalmers 系統(tǒng)自動(dòng)牽引車,返回,艾利斯查默斯系統(tǒng),二十世紀(jì)六十年代后期，美國建立了艾利 斯查默斯系統(tǒng)。工件被裝在托盤上的夾 具中，按固定順序以一定節(jié)拍在各機(jī)床間傳

10、送和進(jìn)行加工。這種柔性自動(dòng)化設(shè)備適于少 品種、大批量生產(chǎn)中使用，在形式上與傳統(tǒng) 的自動(dòng)生產(chǎn)線相似，所以也叫柔性自動(dòng)線。,*6臺(tái)加工中心,4臺(tái)雙分 度頭機(jī)床 *自動(dòng)牽引車工件搬運(yùn)系 統(tǒng),24,Fanuc Hino 系統(tǒng)（富士通工廠系統(tǒng)）,Fanuc Hino系統(tǒng)平面布置,Fanuc Hino系統(tǒng)供料器及機(jī)床,柔性制造單元(FMC)一般由12臺(tái)數(shù)控機(jī)床與物料傳送裝置組成，有獨(dú)立的工件儲(chǔ) 存站和單元控制系統(tǒng)，能在機(jī)床上自動(dòng)裝卸工件，甚至自動(dòng)檢測(cè)工件，可實(shí)現(xiàn)有 限工序的連續(xù)生產(chǎn)，適于多品種小批量生產(chǎn)應(yīng)用。,返回,* 8臺(tái)數(shù)控車床 * 每臺(tái)車床旁均有一個(gè)裝有工件的圓盤傳送帶式供料器 * 機(jī)器人在圓盤供料

11、器和車床之間,以及車床與車床之間傳送工件,25,加工設(shè)備,輔助設(shè)備,檢測(cè)設(shè)備,返回,加工系統(tǒng)：是FMS的主體部分，也是FMS中 耗資最多的部分用于加工產(chǎn)品零件。以任 意順序自動(dòng)加工多種工件，自動(dòng)更換工件 和刀具，增加功能后可實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)清洗 與測(cè)量等。 FMS的加工能力很大程度上是 由它所包含的加工系統(tǒng)所決定的。,加工系統(tǒng)的要求,(1)工序集中; (2)控制功能強(qiáng)、可擴(kuò)展性好; (3)高剛度、高精度、高速度; (4)使用經(jīng)濟(jì)性好; (5)操作性好、可靠性好、維修性好; (6)具有自保護(hù)性和自維護(hù)性; (7)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性與保護(hù)性好; (8)其他如技術(shù)資料齊全，機(jī)床上的各種顯示、標(biāo)記等清楚，機(jī)床外

12、形、顏色美觀且與系統(tǒng)協(xié)調(diào)。,26,物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng),物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)（物流系統(tǒng)）：實(shí)施對(duì) 毛坯、工件、夾具、刀具等的存儲(chǔ)、 運(yùn)輸、交換工作。,物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)滿足可變節(jié)拍生產(chǎn)的物料自動(dòng)識(shí)別、存儲(chǔ)、輸送和交換的要求。增 加功能后可實(shí)現(xiàn)刀具預(yù)調(diào)和管理等。,返回,27,過程控制,過程調(diào)度,過程監(jiān)視,返回,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（控制與管理系統(tǒng)）： 由管理FMS的信息、控制FMS各設(shè)備 協(xié)調(diào)一致工作 的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和FM S管理與控制軟件構(gòu)成。加工系統(tǒng)和物 流系統(tǒng)的自動(dòng)控制和作業(yè)協(xié)調(diào)；在線數(shù) 據(jù)自動(dòng)采集和處理；運(yùn)行仿真及故障診 斷等。,車間計(jì)算機(jī),中央管理計(jì)算機(jī),制造單元1 計(jì)算機(jī),物流處理 計(jì)算機(jī),制造單元2 計(jì)算機(jī)

13、,CNC No.1,CNC No.2,機(jī) 器 人,CNC No.1,CNC No.2,機(jī) 器 人,自動(dòng) 倉庫,AGV,機(jī) 器 人,交通 管理,最高層,中間層,設(shè)備層,控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ： 通常采用遞階控制的結(jié)構(gòu)形式，即通過對(duì)系統(tǒng)的控制功能進(jìn)行正確、合理地分解，劃分成若干層次，各層次分別進(jìn)行獨(dú)立處理，完成各自的功能，層與層之間在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的支持下，保持信息交換，上層向下層發(fā)送命令，下層向上層回送命令的執(zhí)行結(jié)果。,28,* 加工單元(MC): 有自動(dòng)換刀及換工件功能的數(shù)控機(jī)床、加工中心。,29,* 加 工 單 元 機(jī) 床 配 置,CNC加工中心+CNC車削中心,CNC加工中心,CNC車削中心、 C

14、NC磨床,專用CNC機(jī)床,返回,30,* 工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)：,（1）毛坯、半成品、夾具組件的存儲(chǔ)倉庫及緩沖存儲(chǔ)站,31,（2）工件托盤運(yùn)輸小車，輸送帶輸送裝置,* 工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)：,32,（3）托盤交換器，上料機(jī)器人等交換裝置,* 工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)：,33,（4）工件、夾具裝卸站,* 工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)：,返回,34,* 刀具運(yùn)送系統(tǒng)：,（1）刀具存儲(chǔ)庫,35,（2）交換刀具裝置,* 刀具運(yùn)送系統(tǒng)：,交 換 刀 具 裝 置,36,* 刀具運(yùn)送系統(tǒng)：,（3）刀具刃磨、組裝及預(yù)調(diào)工作站,返回,37,柔性制造單元（FMC）,通常由12臺(tái)加工中心構(gòu)成，并具有不同形式的刀具交換和工件的裝卸、輸送及儲(chǔ)存功能。除了機(jī)床的數(shù)控裝置外，還有一個(gè)單元計(jì)算機(jī)來進(jìn)行程序的管理和外圍設(shè)備的管理。FMS適合于小批量生產(chǎn)，加工形狀比較復(fù)雜，工序不多而加工時(shí)間較長的零件。,返回,38,柔性制造系統(tǒng)（FMS）,由2臺(tái)以上的加工中心，以及清洗、檢測(cè)設(shè)備組成，具有較完善的刀具和工件的輸送和儲(chǔ)存