柔性制造系統(tǒng)技術(shù)第一頁(yè)，共84頁(yè)。制造自動(dòng)化技術(shù)的廣義內(nèi)涵柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀柔性自動(dòng)化制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)制造自動(dòng)化技術(shù)涉及的相關(guān)內(nèi)容第一節(jié)制造自動(dòng)化技術(shù)概述第二頁(yè)，共84頁(yè)。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)展變化自動(dòng)化技術(shù)是人類(lèi)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)活動(dòng)中不斷追求的主要目標(biāo)之一。1、1936年美國(guó)通用汽車(chē)公司工作人員認(rèn)為：在一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運(yùn)就是“自動(dòng)化”。即：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：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：在廣義制造過(guò)程中的所有環(huán)節(jié)采用自動(dòng)化技術(shù)，即對(duì)制造全過(guò)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、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。第三頁(yè)，共84頁(yè)。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)；2、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)、管理、控制和優(yōu)化。第四頁(yè)，共84頁(yè)。三、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)在功能上的含義可用TQCSEF模型來(lái)描述柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的目標(biāo)。

T（Time）——時(shí)間，加速新產(chǎn)品研制，縮短交貨期Q（Quality）——質(zhì)量C（Cost）——成本S（Service）——服務(wù)E（Environment）——環(huán)保F（Flexible）——柔性第五頁(yè)，共84頁(yè)。四、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的內(nèi)涵自動(dòng)化：自動(dòng)去完成特定的作業(yè)。制造自動(dòng)化（狹義）：生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)，產(chǎn)品機(jī)械加工、裝配和檢驗(yàn)過(guò)程的自動(dòng)化；制造自動(dòng)化（廣義）：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(guò)程綜合集成自動(dòng)化。制造自動(dòng)化意義：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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。第六頁(yè)，共84頁(yè)。剛性自動(dòng)化設(shè)備--自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)；對(duì)象--單一品種大批量生產(chǎn)自動(dòng)化；特點(diǎn)--生產(chǎn)效率高、加工品種單一。柔性自動(dòng)化

設(shè)備--NC、CNC、FMC、FMS等。對(duì)象--多品種小批量甚至單件生產(chǎn)自動(dòng)化；綜合自動(dòng)化

經(jīng)營(yíng)管理、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量保證自動(dòng)化，CIMS、CE、LP、AM等。

柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀一、發(fā)展歷程的第一種劃分方法（三個(gè)階段）第七頁(yè)，共84頁(yè)。機(jī)械加工自動(dòng)化

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(chǎng)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(guò)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(yíng)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(xiàn)NC機(jī)床，加工中心，工業(yè)機(jī)器人，DNC，F(xiàn)MC，F(xiàn)MSCAD/CAM系統(tǒng)，MRPⅡ，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(lèi)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)第八頁(yè)，共84頁(yè)。制造自動(dòng)化技術(shù)的主要形式

汽車(chē)后橋齒輪箱加工自動(dòng)線(xiàn)剛性自動(dòng)化20年代第九頁(yè)，共84頁(yè)。制造自動(dòng)化技術(shù)的主要形式

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)化第十頁(yè)，共84頁(yè)。二、發(fā)展歷程的第二種劃分方法（五個(gè)階段）1、第一階段（1913年－）：剛性自動(dòng)化，包括剛性生產(chǎn)線(xiàn)和自動(dòng)單機(jī)。該階段技術(shù)在20世紀(jì)40年代已經(jīng)相當(dāng)成熟。特點(diǎn)：大批量生產(chǎn)；僅適用于單一品種新技術(shù)：繼電器程序控制組合機(jī)床2、第二階段（1930－）：數(shù)控加工，包括數(shù)控和計(jì)算機(jī)數(shù)控。其中數(shù)控在20世紀(jì)50-70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。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)等第十一頁(yè)，共84頁(yè)。二、發(fā)展歷程的第二種劃分方法（五個(gè)階段）3、第三階段（1965年－）：柔性制造，包括計(jì)算機(jī)直接控制（DNC）、FMS和FMC。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)：GT，DNC，F(xiàn)MS，監(jiān)控技術(shù)……4、第四階段（1973－）：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMSCIMS在20世紀(jì)80年代以來(lái)發(fā)展迅速。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)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)……第十二頁(yè)，共84頁(yè)。二、發(fā)展歷程的第二種劃分方法（五個(gè)階段）5、第五階段（1991年－）：智能制造系統(tǒng)（IMS），包括計(jì)算機(jī)直接控制（DNC）、FMS和FMC。

1990年4月由日本倡導(dǎo)。特點(diǎn)：集成日本的企業(yè)技術(shù)、歐共體的精密工程技術(shù)、美國(guó)的系統(tǒng)技術(shù)等

以上介紹五個(gè)階段，是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展歷程。我國(guó)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，有所滯后，目前正在努力跟進(jìn)。第十三頁(yè)，共84頁(yè)。作業(yè)1、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了哪五個(gè)階段？（1）剛性自動(dòng)化（2）數(shù)控加工（3）柔性制造（4）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（5）智能制造系統(tǒng)第十四頁(yè)，共84頁(yè)。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)研究熱點(diǎn)。

CIMS：信息集成和功能集成；

CE：過(guò)程集成；

AM：企業(yè)間集成；2、人機(jī)一體化系統(tǒng)全盤(pán)自動(dòng)化和無(wú)人化工廠或車(chē)間曾經(jīng)是制造自動(dòng)化發(fā)展的目標(biāo)。在對(duì)無(wú)人制造中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行反思的基礎(chǔ)上，人們重新認(rèn)識(shí)了人在柔性自動(dòng)制造系統(tǒng)中有著機(jī)器不可替代的重要作用。將人作為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的有機(jī)組成部分。第十五頁(yè)，共84頁(yè)。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)：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(chēng)。是CIMS的重要組成部分。4、制造過(guò)程中的計(jì)劃與調(diào)度在多品種、中小批量生產(chǎn)中，加工時(shí)間僅占生產(chǎn)時(shí)間的約5％，其余95％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30%。第十六頁(yè)，共84頁(yè)。5％95％調(diào)整、裝夾、對(duì)刀、檢測(cè)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)間分配第十七頁(yè)，共84頁(yè)。5、柔性制造自動(dòng)化制造技術(shù)的深度與廣度

FMC

－－FML－－FMS；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)大的比例，因此FMS的應(yīng)用受到其投資大、見(jiàn)效慢和可靠性相對(duì)較差等不足的限制。

DNC具有投資小、見(jiàn)效快和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)研究較為活躍。6、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)合化和智能化日本提出了智能完備制造系統(tǒng)（HMS）；第十八頁(yè)，共84頁(yè)。

制造敏捷化使企業(yè)面臨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)作出快速響應(yīng)；制造網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的集成，實(shí)現(xiàn)異地制造、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)作業(yè)；制造虛擬化保證產(chǎn)品和制造過(guò)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；制造智能化擴(kuò)大、延伸、部分取代人類(lèi)專(zhuān)家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的制造過(guò)程。制造全球化市場(chǎng)國(guó)際化，產(chǎn)品制造跨國(guó)化，制造資源跨國(guó)家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用；制造綠色化使產(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。制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)第十九頁(yè)，共84頁(yè)。制造自動(dòng)化技術(shù)涉及的相關(guān)內(nèi)容1、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(mén)課程不再講述2、柔性制造系統(tǒng)本章主要內(nèi)容3、工業(yè)機(jī)器人本門(mén)課程第5章講述4、自動(dòng)檢測(cè)與監(jiān)控技術(shù)

部分內(nèi)容在《機(jī)械測(cè)試技術(shù)》或《傳感器》相關(guān)課程中已講述，本章在介紹刀具監(jiān)控時(shí)將簡(jiǎn)要介紹。第二十頁(yè)，共84頁(yè)。第二節(jié)柔性制造系統(tǒng)技術(shù)概述一、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)成本降低的剛性生產(chǎn)線(xiàn)不再適應(yīng)市場(chǎng)的變化。剛性生產(chǎn)線(xiàn)忽略了可能增加的庫(kù)存而帶來(lái)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、DNCCAD、CAMGT、CAPPROBOT第二十一頁(yè)，共84頁(yè)。2、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(guó)莫林（Molin）機(jī)床公司1967年建成的“MolinSystem-24”；20世紀(jì)70年代末和80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(kù)技術(shù)的發(fā)展以及CAD/CAM技術(shù)的成熟，出現(xiàn)了更加系統(tǒng)化、規(guī)模更加擴(kuò)大的柔性制造系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代末，F(xiàn)MS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。第二十二頁(yè)，共84頁(yè)。3、我國(guó)FMS的研究狀況我國(guó)采取引進(jìn)和開(kāi)發(fā)相結(jié)合的方針，引進(jìn)箱體類(lèi)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是我國(guó)研制FMS的起步時(shí)間，比國(guó)外晚了17年。我國(guó)第一套FMS系統(tǒng)是由北京機(jī)床研究所于1985年10月開(kāi)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(pán)、殼體和刷架體等，它由5臺(tái)國(guó)產(chǎn)加工中心、日本富士電機(jī)公司的AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)）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(guó)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(kāi)關(guān)廠等一些單位分別率先從德國(guó)、日本進(jìn)口了國(guó)內(nèi)第一批FMS。第二十三頁(yè)，共84頁(yè)。1985年后在國(guó)家機(jī)電部“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持和國(guó)家863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)MS得到極大的重視和發(fā)展，進(jìn)入了自行開(kāi)發(fā)和部分進(jìn)口的交叉階段。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(kāi)發(fā)和配套的，它標(biāo)志著我國(guó)已具有自主開(kāi)發(fā)FMS系統(tǒng)的實(shí)力。近幾年來(lái)，國(guó)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(guó)外的FMS系統(tǒng)。

第二十四頁(yè)，共84頁(yè)。4、FMS的兩個(gè)主要特點(diǎn)：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?？煞譃樗矔r(shí)、短期和長(zhǎng)期柔性三種5、FMS的其它特點(diǎn)：P16（1）-（5）了解，自學(xué)。第二十五頁(yè)，共84頁(yè)。二、FMS的定義、組成和類(lèi)型FMS的組成自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)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(chē)加工單元1加工單元2加工單元n信息傳輸網(wǎng)絡(luò)工夾具站第二十六頁(yè)，共84頁(yè)。柔性制造實(shí)體第二十七頁(yè)，共84頁(yè)。柔性制造系統(tǒng)仿真第二十八頁(yè)，共84頁(yè)。1、FMS的定義根據(jù)“中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)”有關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)”的定義，柔性制造系統(tǒng)（FMS）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)，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、中小批量生產(chǎn)。美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)(SME)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)、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的一種集成制造系統(tǒng)”。第二十九頁(yè)，共84頁(yè)。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)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)。它采用簡(jiǎn)單改變軟件的方法便能制造出某些部件中的任何零件”。綜上所述，各種定義的描述方法雖然有所不同，但都反映了FMS應(yīng)具備以下特點(diǎn)：硬件組成兩臺(tái)以上的數(shù)控機(jī)床或加工中心以及其他加工設(shè)備，包括測(cè)量機(jī)、清洗機(jī)、動(dòng)平衡機(jī)、各種特種加工設(shè)備等；一套能自動(dòng)裝卸的運(yùn)輸系統(tǒng)，包括刀具儲(chǔ)運(yùn)和工件及原材料儲(chǔ)運(yùn)。具體結(jié)構(gòu)可采用傳輸帶、有軌小車(chē)、無(wú)軌小車(chē)、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤(pán)站等；一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及信息通信網(wǎng)絡(luò)。第三十頁(yè)，共84頁(yè)。軟件組成FMS的運(yùn)行控制系統(tǒng)；FMS的質(zhì)量保證系統(tǒng)；FMS的數(shù)據(jù)管理和通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。FMS必須具備的功能能自動(dòng)管理零件的生產(chǎn)過(guò)程，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)行信息收集及傳輸；簡(jiǎn)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；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自動(dòng)運(yùn)輸)；能解決多機(jī)床條件下零件的混流加工，且無(wú)需額外增加費(fèi)用；具有優(yōu)化調(diào)度管理功能，能實(shí)現(xiàn)無(wú)人化或少人化加工。第三十一頁(yè)，共84頁(yè)。2、FMS的組成（硬件）典型的FMS主要有三個(gè)子系統(tǒng)組成：加工系統(tǒng)運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第三十二頁(yè)，共84頁(yè)。作業(yè)2、FMS是如何定義的？其硬件組成主要包括哪幾部分？第三十三頁(yè)，共84頁(yè)。FMS基本組成

第三十四頁(yè)，共84頁(yè)。典型的柔性制造系統(tǒng)

第三十五頁(yè)，共84頁(yè)。典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖

1-自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)；2-裝卸站；3-托盤(pán)站；4-檢驗(yàn)機(jī)器人；5-自動(dòng)小車(chē)；

6-臥式加工中心；7-立式加工中心；8-磨床；9-組裝交付站；

10-計(jì)算機(jī)控制室

第三十六頁(yè)，共84頁(yè)。a)互替式b)互補(bǔ)式c)混合式3、FMS的類(lèi)型

FMS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，就產(chǎn)生了三種類(lèi)型的FMS：第三十七頁(yè)，共84頁(yè)。4、不同類(lèi)型的柔性制造設(shè)備柔性制造模塊（FMM）相當(dāng)于功能齊全的加工中心；柔性制造單元（FMC）小型FMS，由1-2臺(tái)機(jī)床組成，自動(dòng)更換刀具，自動(dòng)上下工件；柔性制造系統(tǒng)（FMS）控制與管理功能比FMC強(qiáng)，管理通信要求高；柔性制造生產(chǎn)線(xiàn)（FML）數(shù)控組合機(jī)床設(shè)備，專(zhuān)用性強(qiáng)、生產(chǎn)率高，相當(dāng)于數(shù)控自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，用于少品種、中大批量生產(chǎn)，為專(zhuān)用FMS。柔性制造工廠（FMF）全企業(yè)范圍生產(chǎn)管理、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、加工制造和物料運(yùn)儲(chǔ)全盤(pán)自動(dòng)化。第三十八頁(yè)，共84頁(yè)。第三十九頁(yè)，共84頁(yè)。實(shí)際柔性制造生產(chǎn)線(xiàn)40第四十頁(yè)，共84頁(yè)。柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell，簡(jiǎn)稱(chēng)FMC）是一種最簡(jiǎn)單的柔性加工系統(tǒng)，通常由單臺(tái)加工中心及托盤(pán)輸送裝置（或工業(yè)機(jī)器人）組成。由一臺(tái)臥式鏜銑類(lèi)加工中心和自動(dòng)化的托盤(pán)庫(kù)組成的柔性制造單元第四十一頁(yè)，共84頁(yè)。

相對(duì)于柔性制造系統(tǒng)，柔性制造單元投資小，實(shí)現(xiàn)周期短，見(jiàn)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(chǎng)需求和發(fā)展前景。第四十二頁(yè)，共84頁(yè)。第二節(jié)FMS的加工系統(tǒng)一、加工系統(tǒng)的功能與要求加工系統(tǒng)是FMS的最基本的組成部分，也是FMS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)的要求如下：

工序集中，減輕物流負(fù)擔(dān)，減少裝夾次數(shù)；控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展性好；高剛度、高精度、高速度；自保護(hù)與自維護(hù)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。第四十三頁(yè)，共84頁(yè)。二、加工系統(tǒng)中常用的加工設(shè)備簡(jiǎn)介1、目前FMS的加工對(duì)象主要有兩大類(lèi)：棱柱體類(lèi)回轉(zhuǎn)體類(lèi)2、加工中心加工中心（MachiningCenter，MC）是一種備有刀庫(kù)并能按預(yù)定程序自動(dòng)更換刀具，對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的高效數(shù)控機(jī)床。棱柱體類(lèi)：常用鏜銑加工中心回轉(zhuǎn)體類(lèi)：常用車(chē)削加工中心Real第四十四頁(yè)，共84頁(yè)。臥式加工中心

1-主軸頭2-刀庫(kù)3-刀庫(kù)4-立柱底座

5-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、6-工作臺(tái)底座

第四十五頁(yè)，共84頁(yè)。臥式加工中心第四十六頁(yè)，共84頁(yè)。車(chē)削加工中心

1-刀庫(kù)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

第四十七頁(yè)，共84頁(yè)。3、加工系統(tǒng)的輔助裝置機(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；柔性?shī)A具：一部夾具能為多個(gè)加工對(duì)象服務(wù)。托盤(pán)（Pallet）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。自動(dòng)上下料裝置托盤(pán)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。第四十八頁(yè)，共84頁(yè)。組合夾具

第四十九頁(yè)，共84頁(yè)。柔性?shī)A具

第五十頁(yè)，共84頁(yè)。ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的托盤(pán)基本形狀

1-托盤(pán)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(pán)擱置面7底面8-工件固定孔9-托盤(pán)夾緊面10-托盤(pán)定位面第五十一頁(yè)，共84頁(yè)?；剞D(zhuǎn)式托盤(pán)交換器

第五十二頁(yè)，共84頁(yè)。往復(fù)式托盤(pán)交換器第五十三頁(yè)，共84頁(yè)。工件裝卸站設(shè)在FMS入口，由人工完成裝卸；托盤(pán)緩沖站工件中間存儲(chǔ)站，起緩沖物料作用；物料存儲(chǔ)裝置自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、自動(dòng)料架、緩沖料架；物料運(yùn)送裝置負(fù)責(zé)在機(jī)床、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和托盤(pán)緩沖站之間物料搬運(yùn)作業(yè)。傳送帶：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(chē)：分有軌小車(chē)、無(wú)軌小車(chē)；搬運(yùn)機(jī)器人：具有較高柔性和控制水平。一、FMS的物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)組成第三節(jié)FMS的物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)第五十四頁(yè)，共84頁(yè)。二、FMS物料輸送基本回路直線(xiàn)輸送回路沿直線(xiàn)路線(xiàn)單向或雙向移動(dòng)，順序地在各個(gè)連接點(diǎn)停靠；環(huán)形輸送回路運(yùn)載工具沿環(huán)形路線(xiàn)單向或雙向移動(dòng)；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)路移動(dòng)到另一回路。第五十五頁(yè)，共84頁(yè)。三、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)貨架為一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元，設(shè)有地址編碼，貨架之間有巷道，每個(gè)巷道配有專(zhuān)用堆垛機(jī)。堆垛機(jī)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。控制與管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)物料信息的登錄、識(shí)別，物料自動(dòng)存取，倉(cāng)庫(kù)管理。第五十六頁(yè)，共84頁(yè)。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)示意圖

第五十七頁(yè)，共84頁(yè)。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第五十八頁(yè)，共84頁(yè)。四、自動(dòng)導(dǎo)向小車(chē)線(xiàn)導(dǎo)小車(chē)電磁感應(yīng)導(dǎo)向，柔性大、擴(kuò)展性好、不怕污染、工作可靠。光導(dǎo)小車(chē)采用帶有熒光材料油漆或色帶，通過(guò)光電制導(dǎo)，改變線(xiàn)路非常容易，對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格。遙控制導(dǎo)小車(chē)小車(chē)頂部裝有激光裝置，通過(guò)固定位置反射激光束信息，確定小車(chē)位置。

第五十九頁(yè)，共84頁(yè)。運(yùn)輸小車(chē)結(jié)構(gòu)：車(chē)體安裝平臺(tái)托盤(pán)交換裝置蓄電池控制系統(tǒng)第六十頁(yè)，共84頁(yè)。運(yùn)輸小車(chē)第六十一頁(yè)，共84頁(yè)。AGV電磁感應(yīng)制導(dǎo)原理

第六十二頁(yè)，共84頁(yè)。激光燈臺(tái)制導(dǎo)原理

Real第六十三頁(yè)，共84頁(yè)。刀具運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)的組成刀具預(yù)調(diào)站設(shè)在FMS之外，按要求對(duì)刀具進(jìn)行裝配和調(diào)整；刀具裝卸站是刀具進(jìn)出FMS入口，多為排架式框架結(jié)構(gòu)；刀具庫(kù)系統(tǒng)存放當(dāng)前加工所需的機(jī)床刀庫(kù)，容量?。淮娣鸥骷庸卧蚕淼闹醒氲稁?kù)，容量大；刀具運(yùn)載交換裝置負(fù)責(zé)刀具運(yùn)輸和交換，適時(shí)向加工單元提供所需刀具；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)控管理刀具的使用，及時(shí)取走已報(bào)廢或壽命已耗盡的刀具。

第四節(jié)FMS的刀具管理系統(tǒng)第六十四頁(yè)，共84頁(yè)。刀具運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)作業(yè)過(guò)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(kù)需重磨或報(bào)廢刀具加工單元刀庫(kù)加工單元刀庫(kù)加工單元刀庫(kù)第六十五頁(yè)，共84頁(yè)。刀具運(yùn)載交換裝置FMS中刀具交換內(nèi)容：機(jī)床刀庫(kù)與機(jī)床主軸刀具交換-由機(jī)床換刀裝置完成；刀具裝卸站、中央刀庫(kù)、各機(jī)床刀庫(kù)間刀具交換；

AGV運(yùn)載刀架與機(jī)床刀庫(kù)間刀具交換。刀具交換運(yùn)載工具：換刀機(jī)器人-有地軌和高架導(dǎo)軌形式；刀具運(yùn)載小車(chē)-在小車(chē)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。

第六十六頁(yè)，共84頁(yè)。高架導(dǎo)軌式的換刀機(jī)器人

1-縱向?qū)к?-橫梁3-滑臺(tái)4-換刀機(jī)器人

第六十七頁(yè)，共84頁(yè)。AGV小車(chē)換刀機(jī)器人

1-AGV2-裝載刀架3-機(jī)器人4-機(jī)床刀庫(kù)第六十八頁(yè)，共84頁(yè)。刀具破損的監(jiān)控監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)量，磁力線(xiàn)電阻電路，開(kāi)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(guò)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(cè)拾音器聲發(fā)射刀具破損時(shí)聲發(fā)射信號(hào)聲發(fā)射傳感器第六十九頁(yè)，共84頁(yè)。FMS刀具信息的管理

第七十頁(yè)，共84頁(yè)。刀具的信息管理靜態(tài)刀具信息：固定不變的信息，如刀具類(lèi)型、編碼、幾何形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)等。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、實(shí)際參與切削時(shí)間、工作直徑和長(zhǎng)度等。四層結(jié)構(gòu)的刀具信息管理系統(tǒng)：第1層-實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)文件，每把在線(xiàn)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)；第2層-靜態(tài)刀具類(lèi)型文件，每一類(lèi)刀具擁有一個(gè)文件；第3層-刀具組件文件；第4層-刀具元件文件。第七十一頁(yè)，共84頁(yè)。加工中心的刀庫(kù)類(lèi)型盤(pán)式刀庫(kù)鏈?zhǔn)降稁?kù)轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù)Real第七十二頁(yè)，共84頁(yè)。FMS控制與管理系統(tǒng)的體系結(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)立，便于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。遞階控制特點(diǎn)：愈往底層，實(shí)時(shí)性愈強(qiáng)；愈到上層，處理信息量愈大，實(shí)時(shí)性要求愈小。FMS三層遞階控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)管理與控制層（單元控制層）-接受上級(jí)任務(wù)，制定系統(tǒng)作業(yè)計(jì)劃，進(jìn)行任務(wù)分配，監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行；過(guò)程協(xié)調(diào)與監(jiān)控層（工作站層）-加工程序分配、協(xié)調(diào)工件流動(dòng)、運(yùn)行狀態(tài)采集監(jiān)控、向上層反饋信息；設(shè)備控制層-控制設(shè)備工作循環(huán)，執(zhí)行上層控制指令，反饋現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

第五節(jié)FMS的控制系統(tǒng)第七十三頁(yè)