柔性制造技術(shù)

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1、第四章第四章 制造招待會(huì)技術(shù)制造招待會(huì)技術(shù)第四節(jié)第四節(jié) 柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)2 柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell）由單臺(tái)數(shù)控機(jī)床、加工中心、工件自動(dòng)輸送及更換系統(tǒng)等組成。1. FMC控制系統(tǒng) FMC控制系統(tǒng)一般分為兩級(jí)，分別是單元控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。 設(shè)備控制級(jí)。 單元控制級(jí)。 q柔性制造單元(FMC)3FMC的基本控制功能包括：?jiǎn)卧懈骷庸ぴO(shè)備的任務(wù)管理與調(diào)度。 單元內(nèi)物流設(shè)備的管理與調(diào)度。刀具系統(tǒng)的管理。下圖所示為一以加工回轉(zhuǎn)體零件為主的柔性制造單元。 qFMC的基本控制功能4柔性制造單元柔性制造單元56q 柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manuf

2、acturing SystemFMS）的組成 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78整個(gè)系統(tǒng)由3臺(tái)組合銑床、2臺(tái)雙面鏜床、雙面多軸鉆床、單面多軸鉆床、車削中心、裝配機(jī)、測(cè)量機(jī)、裝配機(jī)器人和清洗機(jī)等組成，加工箱體零件并進(jìn)行裝配。物料輸送系統(tǒng)由主通道和區(qū)間通道組成，通過溝槽內(nèi)隱藏的拖拽傳動(dòng)鏈帶動(dòng)無軌輸送車運(yùn)動(dòng)。區(qū)間通道還可作為臨時(shí)寄存庫(kù)。除工件在隨行夾具上的安裝、組合夾具的拼裝等極少數(shù)工作由手工完成外，整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制。 q一個(gè)較完善的FMS平面布置圖9q 加工單元CNC（MC）機(jī)床工作臺(tái)架（暫存工件）機(jī)器

3、人或托盤交換裝置檢測(cè)、監(jiān)控裝置設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測(cè)傳感器群信號(hào)采集預(yù)處理特征提取狀態(tài)識(shí)別診斷決策預(yù)維修決策監(jiān)控檢測(cè)報(bào)告正常狀態(tài)模式預(yù)診斷知識(shí)庫(kù)預(yù)維修知識(shí)庫(kù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練匹配狀態(tài)異常報(bào)警預(yù)知故障報(bào)警輸出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測(cè)框圖10 鉆頭破損檢測(cè)器內(nèi)存有以往采集的鉆頭破損的信號(hào)或鉆頭破損模擬信號(hào)，與檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)鉆頭破損被確認(rèn)后，發(fā)出換刀信號(hào)。加工過程監(jiān)控與檢測(cè)重點(diǎn)是刀具磨損、破損監(jiān)控與檢測(cè)。下圖為聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置示意圖。加工過程中，一旦鉆頭破損，聲發(fā)射傳感器檢測(cè)到鉆頭破損信號(hào)，將其送至鉆頭破損檢測(cè)器進(jìn)行處理。鉆頭破損檢測(cè)器聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置系統(tǒng)圖交換機(jī)床控制器工件折斷工作臺(tái)聲發(fā)射傳

4、感器破損信號(hào)11q 物料傳輸系統(tǒng)又稱立體倉(cāng)庫(kù)或自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieva1 System一ASRS），由高層料架 、堆垛機(jī)、控制計(jì)算機(jī)和物料識(shí)別裝置等組成。具有自動(dòng)化程度高、料位空間尺寸和額定存放重量大、料位總數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求擴(kuò)展、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。 自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)運(yùn)輸小車出入庫(kù)裝卸站堆垛機(jī)料架12自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)1314堆垛起重機(jī)151617 傳輸裝置 滾式鏈?zhǔn)剑▊魉蛶в捎谌嵝圆睿壳拜^少使用）帶式有軌無軌（AGV）固定路線隨機(jī)路線電磁式光電式傳送帶運(yùn)輸小車機(jī)器人固定式機(jī)器人行走式機(jī)器人18轉(zhuǎn)向舵比較放大電路信號(hào)拾取線圈引導(dǎo)電纜電磁引導(dǎo)原理在

5、地面上埋設(shè)引導(dǎo)電纜，并通以510kHz的低壓電流。小車上裝有對(duì)稱的一組信號(hào)拾取線圈。當(dāng)小車偏向右方時(shí)，右方的感應(yīng)信號(hào)減弱，左方的增強(qiáng)，控制器根據(jù)這些信號(hào)的強(qiáng)弱，控制小車的舵輪。電磁導(dǎo)向方式原理19沿小車預(yù)定路徑在地面上粘貼易反光的反光帶（鋁帶或尼龍帶），小車上裝有發(fā)光器和受光器。發(fā)出的光經(jīng)反光帶反射后由受光器接受，并將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)控制小車的舵輪。 光學(xué)引導(dǎo)方式原理信號(hào)孔感光元件光道光源反光帶光學(xué)引導(dǎo)原理20切屑處理系統(tǒng)斷屑 加工部位封閉排屑 機(jī)床、工夾具設(shè)計(jì)要便于排屑 冷卻液沖，或壓縮空氣吹切屑輸送（通常采用地下輸送管道）切屑再處理（打包）21工廠計(jì)算機(jī)：制定、修改、更新生產(chǎn)（作業(yè)）計(jì)

6、劃； 對(duì)中央計(jì)算機(jī)和物流計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。單元控制器：監(jiān)視與控制機(jī)床加工、檢測(cè)、上下料 物流計(jì)算機(jī)：根據(jù)工廠計(jì)算機(jī)制定的作業(yè)計(jì)劃對(duì)自動(dòng)倉(cāng) 庫(kù)、堆垛機(jī)、緩沖站、運(yùn)輸小車等進(jìn)行監(jiān) 視與控制。中央計(jì)算機(jī)：根據(jù)工廠計(jì)算機(jī)制定的作業(yè)計(jì)劃對(duì)各加工 單元進(jìn)行監(jiān)視與控制。信息傳輸網(wǎng)絡(luò)：在控制計(jì)算機(jī)與單元控制器之間進(jìn)行信 息傳遞。q 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)22 JCS-FMS-1控制級(jí)結(jié)構(gòu)中央管理計(jì)算機(jī)FM-11AD2+物流控制計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)LAN文件庫(kù)自動(dòng)編程機(jī)單元控制機(jī)CNC車床CNC磨床單元控制機(jī)立式MC臥式MC單元控制機(jī)CNC車床管理級(jí)單元級(jí)設(shè)備級(jí)23q FMS特點(diǎn)除毛坯準(zhǔn)備與毛坯安裝外全部自動(dòng)化可在不停機(jī)的條件

7、下實(shí)現(xiàn)加工工件的自動(dòng)轉(zhuǎn)換24小時(shí)運(yùn)行，只一班有人生產(chǎn)零件的品種由4至100種不等（2030種居多）生產(chǎn)零件的批量由40至2000件不等（50200件居多）大部分加工對(duì)象為相似零件（個(gè)別例外）可加工多種零件沒有固定的生產(chǎn)節(jié)拍故障可容（一臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)故障，其它機(jī)床可進(jìn)行擬補(bǔ)）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)劃、調(diào)度24q FMS應(yīng)用品種零件品種、批量與自動(dòng)化加工方式010 100 1000 批量10,000 1000 100 10FMLFMCFMS數(shù)控機(jī)床通用機(jī)床剛性線生產(chǎn)柔性產(chǎn)量25FMS布置構(gòu)造布置構(gòu)造 直線型(in-line)布置 26回路型(loop)布置 27階梯型(ladder)布置 28敞開型(o

8、pen-field)布置 n包括了回路、階梯等以適用于處理大量的零件族29Robot-centered layout機(jī)器人為中心的工作單元30飛機(jī)零件加工FMS（ Cincinnati ）1裝卸站 2運(yùn)輸小車 3MC 4切屑處理站 5清洗站 6檢測(cè)站 7手工檢測(cè)站 8計(jì)算機(jī)室 9 小車維修站 10 包裝站q FMS實(shí)例（1）31沖床沖壓FMSq FMS實(shí)例（2）3233q 自動(dòng)檢測(cè)內(nèi)容 q 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)q 自動(dòng)檢測(cè)傳感技術(shù)q “十分之一” 與“三分之一”原則34PROCAUTPROCAUTPROCAUTINSPMANPROCAUTINSPMAN反饋信號(hào)PROCAUTINSPMANSORTAUT

9、分類指令q 離線與在線檢測(cè)35q 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)a） b） c） d）坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式36 操作控制 編程方法 37 可完成測(cè)量項(xiàng)目 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可完成的測(cè)量項(xiàng)目可完成的測(cè)量項(xiàng)目測(cè)量原理尺寸孔徑與孔中心線坐標(biāo)圓柱體軸心線與直徑球心坐標(biāo)與球面半徑平面度兩平面夾角兩平面的平行度兩條線的交點(diǎn)與交角由兩個(gè)給定面坐標(biāo)的差值確定尺寸測(cè)量孔上3點(diǎn)，計(jì)算確定孔徑與孔中心線坐標(biāo)測(cè)量圓柱面上3點(diǎn)，計(jì)算確定軸心線與直徑測(cè)量球面上4點(diǎn)，計(jì)算確定球心坐標(biāo)與球面半徑用3點(diǎn)接觸法測(cè)定，與理想平面比較確定平面度按平面上3個(gè)觸點(diǎn)最小值規(guī)定平面，再計(jì)算夾角根據(jù)兩平面交角確定平行度先確定兩線夾角，再測(cè)定交點(diǎn)38 實(shí)物照片 3

10、9中華臺(tái)亞齒輪托架FMC生產(chǎn)線n設(shè)置時(shí)間：85.5-87.5n工件：M44 & M30n年產(chǎn)能：40,000件/三班n稼動(dòng)率：90%以上n操作人力：21人/班n總投資：3,510萬(wàn)元40三陽(yáng)公司機(jī)車引擎汽缸體FTL生產(chǎn)線n設(shè)置時(shí)間：84.12-86.9 工件：125 cc 機(jī)車汽缸體n年產(chǎn)能：12萬(wàn)件 / 三班 稼動(dòng)率：85%以上n操作人力：2.50.5人 / 班n總投資額：2,492萬(wàn)元CNC車床立式綜合加工中心清洗機(jī)搪磨機(jī)檢測(cè)機(jī)測(cè)洩機(jī)走行機(jī)器人供料機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控註:FTLFlexible Transfer Line41規(guī)劃時(shí)間：83.7 - 84.6 工件種類：5 種年產(chǎn)能：5.9 萬(wàn)件 / 雙班 操作人力：11人 / 班福特汽車引擎汽缸體福特汽車引擎汽缸體FMS生產(chǎn)線規(guī)劃生產(chǎn)線規(guī)劃彈性製造單元彈性聯(lián)製線Raw Material Storage AreaFinished Parts Storage AreaAGVSABCDEF42