5柔性制造系统技术.PDF

5.4 柔性制造系统技术 20 世纪 60 年代以前，刚性自动化生产系统或生产线已有长足的进步，对于大批量生产 具有效率高、成本低、质量好、程序固定等优点，对生产水平的提高起到了很大的作用。然 而，面对日益增长的用户需求多样化、个性化的市场，这种刚性系统越来越暴露出其内在缺 陷，即产品转产或换型后原生产工艺装备改造费用大，周期长，调整困难甚至无法调整。在 市场牵引和技术推动下，20 世纪 60 年代中期就出现了柔性制造的新理念和新模式，1967 年英国莫林公司率先推出著名的“莫林系统-24”(Molins System-24)柔性制造系统。 5.4.1 概述 柔性制造 (Flexible Manufacturing，FM) 是指用可编程、多功能的数字控制设备更换 刚性自动化设备；用易编程、易修改、易扩展、易更换的软件控制代替刚性联结的工序过程， 使刚性生产线实现柔性化，以快速响应市场的需求，多快好省地完成多品种、中小批量的生 产任务。 需要特别指出的是柔性制造中的柔性具有多种涵义，除了加工柔性外，还包含设备柔性、 工艺柔性、产品柔性、流程柔性、批量柔性、扩展柔性和生产柔性。 柔性制造单元 (Flexible Manufacturing Cell，FMC) 是由一台或几台设备组成，在毛 坯和工具储量保证的情况下，具有部分自动传送和监控管理功能，并具有一定的生产调度能 力的独立的自动加工单元。高档的 FMC 可进行 24 小时无人运转。FMC 工件和物料装卸的方 式：数控机床配上机械手，由机械手完成工件和物料的装卸；加工中心配上托盘交换系统， 将加工工件装夹在托盘上，通过拖动托盘，可以实现加工工件的流水线式加工作业。 柔性制造系统 (Flexible Manufacture System) 将 FMC 进行扩展，增加必要的加工中 心数量，配备完善的物料和刀具运送管理系统，并通过一套中央控制系统，管理生产进度， 对物料搬运和机床群的加工过程实行综合控制，就可以构成一个完善的 FMS。 FMS 的基本构成框架，如图 5-24 所示。 原材料 产品 物料运输装置 物流系统 加 加 加 辅 清 检 工 工 工 助 洗 测 设 设 … 设 设 设 设 加工系统 备 备 备 备 备 备 计算机控制与管理 控制与管理系统 图5-24 FMS 的基本构成 FMS 由控制与管理、加工、物流等三个子系统构成： 1）控制与管理系统可以实现在线数据的采集和处理、运行仿真和故障诊断等功能。 2）加工系统能实现自动加工多种工件、更换工件和刀具及工件的清洗和测试。 3）物流系统由工件流和刀具流组成，能满足变节拍生产的物料自动识别、存储、输送 和交换的要求，并实现刀具的预调和管理等功能。 这三个子系统有机地结合，构成了 FMS 的能量流、物料流和信息流。 自动流水线作业的物流设备和加工工艺相对固定，只能加工一个或相似的几个品种的零 件，缺少灵活性，所以也称为固定自动化或刚性自动化，适用于大批量、少品种的生产。单 台数控机床的加工灵活性好，但相对于自动流水线来说生产效率低，制造成本高，适用于小 批量、多品种生产。柔性制造单元或柔性制造系统，综合了自动流水线和单台数控机床各自 的优点，将几台 NC 与物料输送设备、刀具库等通过一个中央控制单元联接起来，形成既具 有一定柔性又具有一定连续作业能力的加工系统，适用于中等批量、中等品种生产。 5.4.2 FMS 的加工系统 1．加工系统的构成 FMS 中的加工系统是实际完成加工任务，将工件从原材料转变为产品的执行装置。它主 要由数控机床、加工中心等加工设备构成，带有工件清洗、在线检测等辅助设备。目前 FMS 的加工对象主要有棱柱体和回转