柔性制造系统简介分解

1、柔性制造自动化概论 讲课人：马可 10月1柔性制造系统简介分解第1页第一章 柔性制造系统1-1 从自动线到柔性制造系统1-2 柔性制造系统功效及适用范围1-3 柔性制造系统结构与分类2柔性制造系统简介分解第2页 柔性是指制造系统对系统内部及外部环境一个适应能力，也是指制造系统能够适应产品改变能力。 加工箱体类零件组合机床自动线刚性柔性 刚性自动线：按一定工艺次序排列若干台自动机床，用工件传送装置和控制系统联结起来，按照要求生产节拍，工件自动地依次经过各个加工工位进行自动加工连续作业线。 1-1 从自动线到柔性制造系统3柔性制造系统简介分解第3页刚性自动线特点与缺点特点：含有统一控制系统和严格生

2、产节拍，与自动化单机相比，结构复杂，完成加工工序多，生产率很高。是少品种、大量生产必不可少加工设备。缺点：投资大，系统调整周期长，更换产品不方便。柔性制造系统产生4柔性制造系统简介分解第4页美国制造工程师协会(SME)计算机辅助系统和应用协会把柔性制造系统定义为“使用计算机、柔性加工单元和集成物料储运装置完成零件族某一工序或一系列工序一个集成制造系统”。依据“中华人民共和国国家军用标准”相关“武器装备柔性制造系统术语”定义，柔性制造系统（FMS）是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成自动化制造系统，包含多个柔性制造单元，能依据制造任务或生产环境改变快速调整，适合用于多品种、中小批量

3、生产。柔性制造系统（ FMS ，Flexible Manufacturing System）定义5柔性制造系统简介分解第5页更直观定义是：“柔性制造系统是最少由两台数控机床，一套物料运输系统（从装载到卸载含有高度自动化）和一套计算机控制系统所组成制造自动化系统。它采取简单改变软件方法便能制造出一些部件中任何零件”。总而言之，各种定义描述方法即使有所不一样，但都反应了FMS应具备以下特点：两台以上数控机床或加工中心以及其它加工设备，包含测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等；一套能自动装卸运输系统，包含刀具储运和工件及原材料储运。详细结构可采取传输带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料

4、托盘站等；一套计算机控制系统及信息通信网络。6柔性制造系统简介分解第6页1-2 柔性制造系统功效及适用范围一、FMS基本组成及主要功效1. 经典FMS主要由以下三个子系统组成：（1）加工系统（主机，即数控机床NC）（2）运储系统（物流系统）（3）计算机控制系统7柔性制造系统简介分解第7页柔性制造系统组成柔性制造系统加工系统物流系统控制与管理系统加工设备辅助设备检测设备工件流刀具流过程控制过程调度过程监视 以任意次序自动加工各种工件，自动更换工件和刀具，增加功效后可实现工件自动清洗与测量等 满足可变节拍生产物料自动识别、存放、输送和交换要求。增加功效后可实现刀具预调和管理等 加工系统和物流系统自

5、动控制和作业协调，在线资料自动采集和处理，运行仿真及故障诊疗等8柔性制造系统简介分解第8页经典柔性制造系统示意图19柔性制造系统简介分解第9页经典柔性制造系统示意图210柔性制造系统简介分解第10页经典柔性制造系统示意图311柔性制造系统简介分解第11页2. FMS主要功效常见FMS含有以下功效：（1）自动制造功效（主要由数控机床实现）；（2）自动交换工件和刀具功效；（3）自动输送工件和刀具功效；（4）自动保管毛坯、工件、半成品、工夹具、模具；（5）自动监视、自动赔偿、自诊疗等； （6）作业计划与调度12柔性制造系统简介分解第12页二、柔性制造系统适用范围0 10 100 1000 少 零件品

6、种数 多10000100010010大 零件批量 小数控机床通用机床柔性制造单元柔性制造系统柔性制造生产线专用机床刚性自动线生产率提升柔性增大13柔性制造系统简介分解第13页1-3 柔性制造系统结构和分类一、FMS结构FMS结构示意图自动仓库工厂计算机中央计算机物流控制计算机运输小车加工单元1加工单元2加工单元n信 息 传 输 网 络工夹具站信息流物料流14柔性制造系统简介分解第14页计划调度加工设备物流系统CAD/CAM一体化网络通讯检测监控柔性制造系统功效结构FMS功效结构15柔性制造系统简介分解第15页（1）加工设备在实际应用中，以加工棱柱体类工件为主镗铣加工中心和以加工回转体类工件为主

7、车削加工中心最为多见。因为镗铣加工中心（1958年由美国KM企业在数控铣床上加刀库）最早出现，且名为加工中心（Machining Center），所以习惯上常把“镗铣加工中心”称为“加工中心”。16柔性制造系统简介分解第16页 主刀头换刀机构和刀库立轴（Y）工作台控制面板工作台底座立式加工中心YXZACB17柔性制造系统简介分解第17页 卧式加工中心18柔性制造系统简介分解第18页立卧转换五面体加工中心19柔性制造系统简介分解第19页数控铣床数控车床20柔性制造系统简介分解第20页（2）装配设备装配工业机器人螺钉自动装配机器人21柔性制造系统简介分解第21页（3）检测设备22柔性制造系统简介分

8、解第22页（4）输送装置23柔性制造系统简介分解第23页（5）交换装置24柔性制造系统简介分解第24页（6）装卸站25柔性制造系统简介分解第25页（7）保管装置自动化立体仓库26柔性制造系统简介分解第26页（8）信息管理及控制装置27柔性制造系统简介分解第27页CAD/CAPP工艺路线车间控制器单元控制器DNC控制器计划需求管理CNC机床1. . . . . . .NC程序管理NC程序生产计划计划完成情况生产计划系统CNC机床n设备层单元层车间层企业层物料管理工装工具管理计划完工管理设备管理质量管理综合查询机床运行状态ERP工作站层28柔性制造系统简介分解第28页（9）辅助设备29柔性制造系统

9、简介分解第29页 伴随微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，如今，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化研制发展重点 按规模大小分类柔性制造系统柔性自动生产线(FML)柔性制造工厂(FMF)柔性制造单元(FMC)柔性制造系统(FMS)二、FMS分类30柔性制造系统简介分解第30页FMC由1-2台数控机床或加工中心组成加工单元，并含有不一样形式刀具交换和工件装卸、输送及储存功效。除了机床数控装置外，经过一个单元计算机进行程序管理和外围设备管理。FMC适合加工形状复杂、工序简单、工时较少、批量小零件。柔性制造单元(FMC)31柔性制造系统简介分解第31页

10、 FMS除了调度管理计算机外，还配置有过程控制计算机和分布式数控终端，形成多级控制系统组成局部网络。FMS是使用柔性制造技术最具代表性制造自动化系统柔性制造系统(FMS) FMS以2台以上数控机床或加工中心为基础,配以物料传送装置、检测设备等，含有较为完善刀具和工件输送和储存系统 FMS适合加工形状复杂,加工工序多,批量大零件,加工和物料传送柔性大,但人员柔性依然较低。可实现在不停机情况下,满足实现多品种、中小批量加工管理32柔性制造系统简介分解第32页 FML是以离散型生产中柔性制造系统和连续生产过程中分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，技术已日臻成熟，迄今已进

11、入实用化阶段 。 FML是把多台能够调整机床(多为专用机床)联结起来，配以自动运输装置组成生产线。其加工设备能够是通用加工中心、CNC机床，亦可采取专用机床或NC专用机床，能够加工批量较大不一样规格零件，对物料搬运系统柔性要求低于FMS，但生产率更高。 对于柔性程度低柔性自动生产线,在性能上靠近大批量生产用自动生产线；柔性程度高柔性自动生产线,则靠近于小批量,多品种生产用柔性制造系统。柔性自动生产线(FML) 33柔性制造系统简介分解第33页 它将制造、产品开发及经营管理自动化连成一个整体，是以信息流控制物质流智能制造系统（IMS）为代表，其特点是实现整个工厂柔性化及自动化。它是自动化生产最高

12、水平，反应出世界上最先进自动化应用技术。 FMF是由计算机系统和网络经过制造执行系统MES，将设计、工艺、生产管理及制造过程全部柔性单元FMC、柔性线FMS连接起来，配以自动化立体仓库，实现从订货、设计、加工、装配、检验、运输至发货完整数字化制造过程。柔性制造工厂(FMF) 34柔性制造系统简介分解第34页三、FMC与FMS区分35柔性制造系统简介分解第35页 以GT(成组技术）为基础四、柔性制造系统特点生产零件品种由4至100种不等（20-30种居多）生产零件批量由40至件不等（50-200件居多）大部分加工对象为相同零件（个别例外）含有较大柔性可加工各种零件没有固定生产节拍故障可容（一台机

13、床出现故障，其它机床可进行拟补）高度自动化除毛坯准备与毛坯安装外全部自动化可在不停机条件下实现加工工件自动转换二十四小时运行 控制与管理相结合可自动实现系统内计划、调度36柔性制造系统简介分解第36页发展趋势 柔性制造系统作为一个生产伎俩不停适应新需求、不停引入新技术、不停向更高层次发展。低成本多功效化模块化集成化环境保护化高柔性智能化小型单元化管理当代化1-4 柔性制造系统发展趋势37柔性制造系统简介分解第37页为了确保系统工作可靠性和经济性，将其主要组成部分标准化和模块化。以模块化结构集成FMS、再以FMS作为制造自动化基本模块集成CIMS是一个基本趋势 。与计算机辅助设计和辅助制造系统相结合，利用原有产品系列经典工艺资料，组合设计不一样模块，组成各种不一样形式含有物料流和信息流模块化柔性系统实现从产品决议、产品设计、生产到销售整个生产过程自动化，尤其是管理层次自动化计算机集成制造系统。柔性制造系统只是它一个组成部分FMS软、硬件都向模块化方向发展首先其次38柔性制造系统简介分解第38页123各种工艺内容柔性制造单元和小型FMS完善FMS自动化功效扩大FMS完成作业内容，并与计算机辅助设计和辅助制造技术(CAD/CAM)相结合，向