柔性制造技术

柔性制造技术第1页，共29页，2023年，2月20日，星期六柔性制造技术和柔性制造系统

柔性制造技术（FMT——FlexibleManufacturingTechnology）是集数控技术、计算机技术、机器人技术、现代管理技术为一体的现代制造技术，主要用于多品种小批量或变批量生产。

柔性——指制造系统能够适应产品变化的能力

柔性制造系统（FMS）是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。(“中华人民共和国国家军用标准”)柔性制造系统是柔性制造技术的主要应用形式。第2页，共29页，2023年，2月20日，星期六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

以任意顺序自动加工多种工件，自动更换工件和刀具，增加功能后可实现工件自动清洗与测量等

满足可变节拍生产的物料自动识别、存储、输送和交换的要求。增加功能后可实现刀具预调和管理等

加工系统和物流系统的自动控制和作业协调，在线资料自动采集和处理，运行仿真及故障诊断等第3页，共29页，2023年，2月20日，星期六柔性制造系统工作原理

第4页，共29页，2023年，2月20日，星期六1很强的柔性制造能力2设备利用率高3劳动生产率高4自动化程度高，产品质量稳定5经济效益高

柔性制造系统特点第5页，共29页，2023年，2月20日，星期六柔性制造系统的类型1柔性制造单元（FMC——FlexibleManufacturingCell）FMC由单台计算机控制的数控机床或加工中心、环形托盘输送装置或工业机器人组成。2柔性制造系统（FMS）它由两台或两台以上的数控机床或加工中心或柔性制造单元所组成，配有工件自动上下料装置（如托盘交换装置、机器人）、自动输送装置、自动化仓库等，由计算机控制系统进行加工控制、计划调度安排及工况监测。3柔性制造生产线（FML——FlexibleManufacturingLine）将FMS中的各机床按工艺过程布局，可以有生产节拍，但是可变的加工生产线，是刚性自动线与柔性制造系统的一种结合。244FM摩托车发动机汽缸加工自动线第6页，共29页，2023年，2月20日，星期六柔性制造系统的适用范围0101001000少零件品种数多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自动线生产率提高柔性增大第7页，共29页，2023年，2月20日，星期六柔性制造的关键技术成组技术FMS加工系统加工系统中常用的加工设备FMS物流系统物流系统的监控第8页，共29页，2023年，2月20日，星期六成组技术（GT—GroupTechnology)

成组技术应用于机械加工方面，是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，大大减少了生产准备时间，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。大量的零件统计表明，在各种机械产品中：各类零件有基本固定的出现率，并相对稳定；同类零件存在形状结构上的相似性→工艺方法也有相似性；第9页，共29页，2023年，2月20日，星期六常用的零件分类成组方法1视检法视检法是由有生产经验的人员通过对零件图纸仔细阅读和判断，把具有某些特征属性的一些零件归结为一类。2生产流程分析法（PFA——ProductionFlowAnalysis）生产流程分析法是以零件生产流程及生产设备明细表等技术文件，通过对零件生产流程的分析，可以把工艺过程相近的，即使用同一组机床进行加工的零件归结为一类。3编码分类法先将待分类的各零件进行编码，即将零件的有关设计、制造等方面的信息转译为代码（代码可以是数字元或数字元、字母兼用），然后根据代码对零件进行分类。

第10页，共29页，2023年，2月20日，星期六柔性制造的关键技术成组技术FMS加工系统加工系统中常用的加工设备FMS物流系统物流系统的监控第11页，共29页，2023年，2月20日，星期六FMS加工系统的配置

所选定零件组的全部工序可以被一种机床独立完成时，FMS可以只配置数量足够的相同型号机床，这些机床之间是可以相互代替的。1互替式（并联）2互补式（串联）3.混合式（并串联）

所选定零件组的全部工序不能被一种机床独立完成时，FMS需要配置几种不同型号的机床，各自完成特定的工作，这些机床之间是互相补充的，不能相互替代。第12页，共29页，2023年，2月20日，星期六FMS加工系统的配置FMS的加工对象1)棱柱体类（包括箱体形、平板形）2)回转体类（长轴形、盘套形）对加工系统而言，通常用于加工棱柱体类工件的FMS由立、卧式加工中心，数控组合机床（数控专用机床、可换主轴箱机床、模块化多动力头数控机床等）和托盘交换器等构成；加工回转体类工件的FMS由数控车床、车削中心、数控组合机床和上下料机械手或机器人及棒料输送装置等构成。第13页，共29页，2023年，2月20日，星期六机床配置形式与特征比较配置形式互替式互补式混合式简图生产柔性低中高生产率低高中技术利用率低中高系统可靠性高低中投资强度比高低中说明：这些配置主要取决于机床功能、FMS的物料流和信息流，而并非取决于加工设备的物理布局。第14页，共29页，2023年，2月20日，星期六柔性制造的关键技术成组技术FMS加工系统加工系统中常用的加工设备FMS物流系统物流系统的监控第15页，共29页，2023年，2月20日，星期六

FMS对机床的要求1工序集中2控制功能强、柔性好3具有通信接口4高刚度、高精度、高速度5其它要求a)使用经济性好b)操作性、可靠性、维修性好c)自保护性、自维护性好d)对环境的适应性与保护性好e)技术资料齐全，机床上的各种显示、标记等清楚，机床外形、颜色美观且与系统协调。

第16页，共29页，2023年，2月20日，星期六加工系统中常用的加工设备常见加工中心的分类按工艺用途可分为镗铣加工中心、车削加工中心、钻削加工中心、攻螺纹加工中心及磨削加工中心等。按主轴在加工时的空间位置可分为立式加工中心、卧式加工中心、立卧两用（也称万能、五面体、复合）加工中心。

镗铣加工中心与普通数控镗床和数控铣床的区别之处，主要在于它附有刀库和自动换刀装置。加工中心（镗铣加工中心）卧式加工中心第17页，共29页，2023年，2月20日，星期六加工中心刀库加工中心的刀库有链式、盘式和转塔式等基本类型。

第18页，共29页，2023年，2月20日，星期六双臂式机械手

从刀库中挑选所需刀具的方法有：顺序选择法刀座编码法刀具编码法刀具刀座跟踪记忆法

常用双臂式机械手的手爪结构形式有钩手、抱手、伸缩手和叉手第19页，共29页，2023年，2月20日，星期六换料装置

加工中心中最为常见的换料装置是托盘交换器（AutomaticPal1etChanger——APC），作用：不仅是加工系统与物流系统间的工件输送接口，也起物流系统工件缓冲站的作用。分类：按其运动方式有回转式和往复式两种。

第20页，共29页，2023年，2月20日，星期六柔性制造的关键技术成组技术FMS加工系统加工系统中常用的加工设备FMS物流系统物流系统的监控第21页，共29页，2023年，2月20日，星期六加工系统的监控内容

通信及接口、数据采集与交换、与系统内各设备间的协调、与系统外的协调、NC控制、PLC控制、误动作、加工时间、生产业绩、故障诊断、故障预警、故障档案、过程决策与处理等

机床

主轴转动、主轴负载、进给驱动、切削力、振动、噪声、切削热等

夹具安装、精度、夹紧力等

刀具识别、交换、损伤、磨损、寿命、补偿等

工件识别、交换、装夹等

其它切屑、切削液、温度、湿度、油压、气压、电压、火灾等

形状精度、尺寸精度、表面粗糙度、合格率等

监控功能

设备运行状态

切削加工状态

产品质量状态第22页，共29页，2023年，2月20日，星期六FMS物流系统

物流是FMS中物料流动的总称。在FMS中流动的物料主要有工件、刀具、夹具、切屑及切削液。

物流系统主要由输送装置、交换装置、缓冲装置和存储装置等组成。FMS物流系统对输送装置的要求1)通用性2)变更性3)扩展性4)灵活性5)可靠性

6)安全性

第23页，共29页，2023年，2月20日，星期六输送装置（1）——

输送带1输送带输送带分为动力型和无动力型；从结构方式上有辊式、链式、带式之分；从空间位置和输送物料的方式上又有台式和悬挂式之分。

辊式链式带式第24页，共29页，2023年，2月20日，星期六输送装置（2）——

有轨小车2自动小车1)有轨小车-----地面有轨小车和高架有轨小车

所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。第25页，共29页，2023年，2月20日，星期六输送装置（3）——

无轨小车2)无轨小车——自动导向小车（AGV——AutomaticGuidedVehicle）无轨小车是一种利用微机控制的，能按照一定的程序自动沿规定的引导路径行驶，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车。

第26页，共29页，2023年，2月20日，星期六物流系统的监控

物流系统的监控主要完成以下功能：1)采集物流系统的状态数据。2)监视物流系统状态。3)处理异常情况。4)人机交互。5)接受上级控制与管理系统下发的计划和任务，并控制执行机构去完成。

物流系统的监控与管理一般有集中式和分布式两种方案第27页，共29页，2023年，2月20日，星期六FMS控制管理系统自动仓库AGV小车交通管理车间计算机中央管理计算机最高层