机电一体化概论第7章课件

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：由控制的、由若干半独立的工作站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）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

（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、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、托板存放站之间输送和搬运工件、工具的设备。

（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。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。第四节FMS的分类一、根据规模大小分类1．柔性制造模块（FMM）

M－Module

单台CNC机床＋工件自动装卸装置（机器人或托板交换装置）

2．柔性制造单元（FMC）C－Cell

2～3台CNC机床＋工件自动装卸装置＋工件自动传输设备

3．柔性制造系统（FMS）

≥4台CNC机床＋工件自动装卸装置＋工件自动传输设备（可能包括自动化仓库）

三、按照生产线的建造方式分类1．工程FMS

系统由卖方按用户的要求设计和安装，一次建成。

2．模块化FMS系统采用不同厂商的标准设备组成，并可由FMM向FMS逐步发展。第五节成组技术（GroupTechnology,GT）

成组技术是一门生产技术科学，主要研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，并利用这种相似性为生产服务。成组技术是第二次世界大战后提出的概念，但一直没有受到人们足够的重视，直到它与FMS以及其它的工厂自动化技术紧密联系在一起时，才引起人们广泛的注意。

一、定义

成组技术――利用事物的相似性，把相似的问题归类成组，寻求解决这类问题相对统一的最优方案，从而节省时间和人力，以取得所期望的经济效益。

这个定义内涵非常广泛，但人们通常仅仅将成组技术同生产应用联系起来。

二、成组技术在生产中的应用1．在零件设计方面

许多零件具有类似的形状，可将它们归并为设计族。一个新零件的设计可以通过修改一个现有同族零件的图纸和技术要求形成。应用这个概念，可以人为地合成一个“复合零件”。这个复合零件集中了全族零件的所有功能要素。新零件的设计可以通过这个复合零件派生出来。在构成复合零件后，要对其各结构要素进行标准化，最后将标准化的结构要素及其尺寸画成图表，就得到该复合零件的标准化设计资料。在进行新零件设计时，根据新零件的草图就能从复合零件的标准化设计资料中得到该类零件的形状、各结构要素的规格、尺寸等设计参数，只要从中选择合适的数据即可，不必再检索其它图样和资料。如果每位设计人员设计该类零件时，都注意从复合零件的标准化设计资料中选取标准的结构要素和尺寸参数，零件的设计就自然走向标准化了。这种成组技术的设计方法可以有效地避免传统零件设计方法的两大弊病――设计的“重复性”和“多样性”。由于设计过的图纸不容易查找，设计人员宁愿重新设计，也不愿意查找与之相同或相似的老零件图，这样就造成了设计的重复性。零件设计的重复性使得设计人员将宝贵的时间和精力浪费在重复性劳动中。另外，在传统的零件设计方法中，对于一些零件的结构和设计细节，设计人员往往按照习惯处理，没有统一的标准可循，因而造成设计的多样性。零件设计的多样性必然使零件品种增加，给后续工作――工装的采用、工艺规程的制定和加工制造带来麻烦，最终导致产品的成本提高。成组技术可以通过相似零件设计标准化最大限度地减少零件的品种和规格。在设计过程中，利用已标准化的复合零件的设计资料，最大限度地减少零件设计的工作量，实现设计标准化，最终达到缩短设计周期、提高设计质量、减少产品品种、降低产品成本的目的。根据国外资料介绍，按成组技术进行新产品设计，约有75％以上的零件图可以利用（重复使用或稍加修改）已有的图样，只有25％左右的新产品零件要重新设计。

对于相似件，可根据作用相似和结构特征相似进一步细分。结构相似功能相似

一次相似二次相似（设计信息）