第一部分-柔性制造系统..

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1、第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.12课程简介第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.13第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.14LagerMontageWareneingangWarenausgabeStockAssemblyPre-sortingProduct inputProduct outputSmall parts stockBearbeitungProcessingQualittssicherungQuality assurance第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.15第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.16第第一一部部分分柔柔性性

2、制制造造系系统统No.17第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.18第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.19第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.110第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.111第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.112 随着经济的发展，生活水平的提高，追求多随着经济的发展，生活水平的提高，追求多样化、新颖化成为社会风尚，对消费品的要求更样化、新颖化成为社会风尚，对消费品的要求更高，希望产品有自己的特色。目前，每个制造商高，希望产品有自己的特色。目前，每个制造商都必须迎合顾客的需求去开发新产品和组织生产都必须迎合顾客的需求去开发新产

3、品和组织生产。激烈的竞争使传统的大规模生产环境发生了改。激烈的竞争使传统的大规模生产环境发生了改变，要求对传统的零部件生产工艺加以改进。如变，要求对传统的零部件生产工艺加以改进。如汽车只在外观上不同还远远不够，必须要有实质汽车只在外观上不同还远远不够，必须要有实质的改型。可以看到，如今的汽车发动机依然是过的改型。可以看到，如今的汽车发动机依然是过去的样子，但其零件的加工工艺和原材料却在不去的样子，但其零件的加工工艺和原材料却在不断的改进。激烈的市场竞争，使产品品种日益增断的改进。激烈的市场竞争，使产品品种日益增多，产品的生产周期日趋缩短。多，产品的生产周期日趋缩短。第第一一部部分分柔柔性性制制

4、造造系系统统No.113第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.114第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.115第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.116在在19831983年出版的年出版的丰田生产方式的新发展丰田生产方式的新发展中有中有一个典型的统计，在一个典型的统计，在3 3个月中，该公司生产了个月中，该公司生产了364000364000辆汽车，共辆汽车，共4 4个基本车型，个基本车型，3210032100种型号，种型号，平均每种型号产量是平均每种型号产量是llll辆，最多是辆，最多是1717辆，最少是辆，最少是6 6辆。由此可见，即使大规模生产的汽车工业也辆。由

5、此可见，即使大规模生产的汽车工业也成了一种要求进行多品种小批量生产的典型行业成了一种要求进行多品种小批量生产的典型行业第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.117另一种统计指出，汽车的平均生命周期在另一种统计指出，汽车的平均生命周期在1970年时为年时为12年，年，1980年缩为年缩为4年，而年，而1990年仅为年仅为1.5年。再以机电产品为例，产品的生命周期年。再以机电产品为例，产品的生命周期超过超过10年的在年的在60年代约占年代约占32，到了，到了80年代降年代降为为15，而市场寿命在，而市场寿命在5年以下者则由年以下者则由38增增长到长到6570。第第一一部部分分柔柔性性制制造

6、造系系统统No.118 在激烈的市场竞争中，人们也认识到缩短从在激烈的市场竞争中，人们也认识到缩短从订货到交货的周期是赢得竞争的主要手段。而订货到交货的周期是赢得竞争的主要手段。而3030年代到年代到5050年代建立的单品种生产自动化生产线，年代建立的单品种生产自动化生产线，它有固定的生产节拍，而且设计复杂，投资巨大它有固定的生产节拍，而且设计复杂，投资巨大。当产品的生命周期结束而必须生产其它品种时。当产品的生命周期结束而必须生产其它品种时，对原有的制造系统的改造难度相当大，改造周，对原有的制造系统的改造难度相当大，改造周期相当长，改造费用也相当昂贵。所以，这种刚期相当长，改造费用也相当昂贵。

7、所以，这种刚性自动化生产线是无法满足不同顾客对产品的不性自动化生产线是无法满足不同顾客对产品的不同要求，也无法在激烈的市场竞争中占据优势。同要求，也无法在激烈的市场竞争中占据优势。第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.119 市场要求产品的品种越来越多，而每种产品的批量却市场要求产品的品种越来越多，而每种产品的批量却越来越小，这就导致现代机械工业生产结构中多品种，中越来越小，这就导致现代机械工业生产结构中多品种，中小批量生产类型的企业在数量上占绝对优势地位。多品种小批量生产类型的企业在数量上占绝对优势地位。多品种中小批量生产在社会生产总量中所占的比重日益增大，世中小批量生产在社会生产总

8、量中所占的比重日益增大，世界机电产品中属于中小批量生产的产品种数由界机电产品中属于中小批量生产的产品种数由6060年代占年代占5050左右到左右到8080年代上升为年代上升为8585，产值由占，产值由占4545上升为上升为7575。我国机械制造企业用小批量生产的占企业总数的我国机械制造企业用小批量生产的占企业总数的9595左右，左右，它们绝大多数在传统的生产方式下，处于低效率、长周期、它们绝大多数在传统的生产方式下，处于低效率、长周期、高成本的落后状态。高成本的落后状态。市场的变化与发展促使企业界寻求一条有效的途径，市场的变化与发展促使企业界寻求一条有效的途径，来解决多品种、中小批量生产自动化

9、的问题。经过几十年来解决多品种、中小批量生产自动化的问题。经过几十年不懈的努力，终于找到了解决这个问题的金钥匙不懈的努力，终于找到了解决这个问题的金钥匙柔性柔性制造系统制造系统(FMS)(FMS)。第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.120第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.121第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.122 第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.123第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.124工艺制定第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.125第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.126第第一一部部分分柔柔性性制制

10、造造系系统统No.127第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.128 大卫大卫威廉逊威廉逊(Williamson)(Williamson)在该系统中用人在该系统中用人工将工件装到托盘上，然后托盘被送到各机床处工将工件装到托盘上，然后托盘被送到各机床处，并在需要的时候自动安装工件，用数控机床加，并在需要的时候自动安装工件，用数控机床加工一系列不同的零件。每台机床配置一个刀库，工一系列不同的零件。每台机床配置一个刀库，系统从刀库中选用刀具进行各种不同的加工操作系统从刀库中选用刀具进行各种不同的加工操作，整个过程还包括清除切屑和清理工件，该系统，整个过程还包括清除切屑和清理工件，该系统用计算

11、机控制机床的多种操作，无需人力介入。用计算机控制机床的多种操作，无需人力介入。这种用计算机分散控制机床加工和每天这种用计算机分散控制机床加工和每天2424h h加工加工相结合的思想就是相结合的思想就是FMSFMS的起源。的起源。第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.129 1968 1968年，美国年，美国Cincinnati Cincinnati 公司开发了可变公司开发了可变任务系统，它们成为后来广泛流传的柔性制造系任务系统，它们成为后来广泛流传的柔性制造系统的原型。到统的原型。到2020世纪世纪8080年代初，机器人、无人自年代初，机器人、无人自动导向小车、柔性自动化动导向小车、柔

12、性自动化FAFA成为制造自动化的主成为制造自动化的主流。随着计算机控制设备的发展以及在金属成形流。随着计算机控制设备的发展以及在金属成形和装配方面的广泛应用，柔性加工系统和装配方面的广泛应用，柔性加工系统(Flexible Machining System)(Flexible Machining System)逐渐发展为柔性逐渐发展为柔性制造系统制造系统(F1exible manufacturing system)F1exible manufacturing system)，美国美国Kearney TrecherKearney Trecher公司首先使用这个名称来公司首先使用这个名称来命名可以

13、完成多品种、中小批量制造加工任务，命名可以完成多品种、中小批量制造加工任务，并由计算机控制的自动加工线。并由计算机控制的自动加工线。第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.130第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.131第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.132 九桌面模块化柔性制造系统 将原料库与成品库区分，采用不同结构的码垛机进行工件出入库工作，同时增加总控及触摸屏模块单元、CCD机器视觉检测模块单元、工件分拣模块单元。用以丰富控制方法和方式，并增加工业常用的分拣方式与检测方式等。每桌面均可脱离系统独立运行与实验，具备单机/联机功能。第第一一部部分分柔柔性性制制造

14、造系系统统No.133第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.134第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.135第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.136第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.137 柔性制造系统的三种类型 第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.138第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.139第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.140 1 1）硬件的组成部分）硬件的组成部分 a.a.两台以上的数控机床或加工中心以及其他的加工设两台以上的数控机床或加工中心以及其他的加工设备备(包括测量机、清洗机、动平衡机，各种特种加工设

15、备包括测量机、清洗机、动平衡机，各种特种加工设备等等)；b.b.一套能自动装卸的运储系统，包括刀具的运储和工一套能自动装卸的运储系统，包括刀具的运储和工件原材料的运储（具体结构可采用传送带、有轨小车、无件原材料的运储（具体结构可采用传送带、有轨小车、无轨小车、轨小车、搬运机器人搬运机器人、上下料托盘、交换工作站等、上下料托盘、交换工作站等)；c c一套计算机控制系统。一套计算机控制系统。FMSFMS的特点的特点 第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.141 2 2）软件的主要内容）软件的主要内容 a aFMSFMS的运行控制；的运行控制；b bFMSFMS的质量保证；的质量保证；c c

16、FMSFMS的数据管理和通信网络的数据管理和通信网络 3 3）FMSFMS的功能的功能 a a能自动进行零件的批量生产；能自动进行零件的批量生产；b b简单地改变软件，便能制造出某一零件族中的任简单地改变软件，便能制造出某一零件族中的任何零件；何零件；c c物料的运输和储存必须是自动的物料的运输和储存必须是自动的(包括刀具工装包括刀具工装和工件和工件)；第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.142 柔性制造系统中的柔性制造系统中的“柔性柔性”，从某种意义上讲，是，从某种意义上讲，是FMSFMS的灵魂，是区别于传统生产方式的关键所在。分析的灵魂，是区别于传统生产方式的关键所在。分析FMS

17、FMS的柔性，不难发现，应该包含两个不同范畴的柔性，的柔性，不难发现，应该包含两个不同范畴的柔性，即即FMSFMS用户的柔性和用户的柔性和FMSFMS供应商的柔性供应商的柔性。其中用户柔性是。其中用户柔性是用户最为关切的，也是用户最为关切的，也是FMSFMS第一的柔性，而供应商的柔性第一的柔性，而供应商的柔性属第二位柔性，那是属第二位柔性，那是FMSFMS供应商最感兴趣的，因为他们不供应商最感兴趣的，因为他们不可能每次都从头设计可能每次都从头设计FMS FMS，他们需要足够的柔性，能把，他们需要足够的柔性，能把不同的机床集成为不同的不同的机床集成为不同的FMSFMS，以满足不同的生产需要。，以

18、满足不同的生产需要。然而然而FMSFMS的用户对此也很重视，因为标难化的联结可以使的用户对此也很重视，因为标难化的联结可以使系统的安装费用大大降低。系统的安装费用大大降低。FMSFMS的柔性的柔性 第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.143 a.a.瞬时柔性瞬时柔性 指的是主控计算机可以随意安排加工机床的能力，指的是主控计算机可以随意安排加工机床的能力，以便处理个别机床发生故障时，工件可在其它互替机以便处理个别机床发生故障时，工件可在其它互替机床上继续进行加工，不使生产停滞，克服单一机床加床上继续进行加工，不使生产停滞，克服单一机床加工的瓶颈问题。另外，当工的瓶颈问题。另外，当FMS

19、FMS同时加工多种类型工件时，同时加工多种类型工件时，可以从调度上提高机床的利用率，使机床始终处于加可以从调度上提高机床的利用率，使机床始终处于加工状态，没有闲置时间。根据卡盘卡具数目、刀具工状态，没有闲置时间。根据卡盘卡具数目、刀具库的刀具设置和系统加工能力，对每一零件的加工路库的刀具设置和系统加工能力，对每一零件的加工路线进行实时规划，在多条路径中选定，而且对每一类线进行实时规划，在多条路径中选定，而且对每一类零件的加工时间也要进行分配，不要让加工能力有限零件的加工时间也要进行分配，不要让加工能力有限的机床影响工件在其它机床上的加工。的机床影响工件在其它机床上的加工。1 1）FMSFMS用

20、户的柔性用户的柔性 第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.144第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.145第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.146第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.147第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.1482 2）FMSFMS供应商的柔性供应商的柔性 第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.149相关柔性内容相关柔性内容第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.150第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.1512 2、FMSFMS的组成的组成第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.152 1 1）

21、自动加工系统）自动加工系统 自动加工系统，指以成组技术为基础，把外形尺寸自动加工系统，指以成组技术为基础，把外形尺寸(形状形状不必完全一致不必完全一致)、重量大致相似，材料相同，工艺相似的零、重量大致相似，材料相同，工艺相似的零件集中在一台或数台数控机床或专用机床等设备上加工的件集中在一台或数台数控机床或专用机床等设备上加工的系统。系统。对于以加工箱体形零件为主的对于以加工箱体形零件为主的FMSFMS，应配备数控加工中，应配备数控加工中心心(有时用有时用CNCCNC铣床铣床)，对于以加工回转体零件为主的，对于以加工回转体零件为主的FMSFMS多多数配备数配备CNCCNC车削中心和车削中心和CN

22、CCNC车床车床(有时也配备有时也配备CNCCNC磨床磨床)；对于；对于既加工箱体形零件，又加工回转体零件的既加工箱体形零件，又加工回转体零件的FMSFMS，需既配备，需既配备CNCCNC加工中心，也配备加工中心，也配备CNCCNC车削中心；对于加工特殊零件的车削中心；对于加工特殊零件的FMSFMS，需配备专用的，需配备专用的CNCCNC机床，如加工齿轮应配有机床，如加工齿轮应配有CNCCNC齿轮加齿轮加工机床，有的工机床，有的FMSFMS还应根据需要，配备焊接、喷漆等设备。还应根据需要，配备焊接、喷漆等设备。根据规模的不同，系统中的机床数由根据规模的不同，系统中的机床数由2 2台一台一202

23、0台或更多些。台或更多些。从目前的趋势看，系统中的机床数均较少，多数为从目前的趋势看，系统中的机床数均较少，多数为2 2台一台一4 4台。台。第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.153 物料系统，指由多种物料系统，指由多种运输装置运输装置构成，如传送带、轨构成，如传送带、轨道、转盘以及机械手等，完成工件、刀具等的供给与传道、转盘以及机械手等，完成工件、刀具等的供给与传送的系统，它是柔性制造系统主要的组成部分。送的系统，它是柔性制造系统主要的组成部分。实施对毛坯、夹具、工件、刀具等出入库的搬运、实施对毛坯、夹具、工件、刀具等出入库的搬运、装卸工作。如果工件和刀具的传递分别由各自的传送系

24、装卸工作。如果工件和刀具的传递分别由各自的传送系统完成，那么运送系统就分为工件运送系统和刀具运送统完成，那么运送系统就分为工件运送系统和刀具运送系统。在大多数的系统。在大多数的FMSFMS中，进入系统的毛坯在工件装卸站中，进入系统的毛坯在工件装卸站装夹到托盘夹具上，然后由工件传递系统进行输送和搬装夹到托盘夹具上，然后由工件传递系统进行输送和搬运。该系统包括工件在机床之间、加工单元之间，自动运。该系统包括工件在机床之间、加工单元之间，自动仓库与机床或加工单元之间以及托板存放站与机床之间仓库与机床或加工单元之间以及托板存放站与机床之间的输送和搬运。的输送和搬运。自动搬运设备包括有滚柱式传送带、链式

25、传送带、自动搬运设备包括有滚柱式传送带、链式传送带、地下链牵引线式小车、有轨小车、桥式行车机械手地下链牵引线式小车、有轨小车、桥式行车机械手(或悬或悬挂式机械手挂式机械手)等。等。2 2）物料系统）物料系统 第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.154 信息系统，指对加工和运输过程中所需信息系统，指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈，并通过电子计各种信息收集、处理、反馈，并通过电子计算机或其他控制装置算机或其他控制装置(液压、气压装置等液压、气压装置等)，对机床或运输设备实行分级控制的系统。对机床或运输设备实行分级控制的系统。实施对整个实施对整个FMSFMS的控制和监督管理

26、。由的控制和监督管理。由一台中央计算机一台中央计算机 (主机主机)与各设备的控制装与各设备的控制装置组成分级控制网络，构成信息流。置组成分级控制网络，构成信息流。3 3）信息系统）信息系统第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.1554）软件系统）软件系统 第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.156第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.157第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.158第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.159第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.160第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.161第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.162第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.163第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.164第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.165第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.16610、运行灵活运行灵活第第一一部部分分柔柔性性制制造造系系统统No.16711、产品应变能力大、产品应变能力大